Transcript Energija i mineralni resursi

Obnovljivi i neobnovljivi
vidovi energije
Obnovljivi i neobnovljivi vidovi
energije
•
U osnovi razlikujemo obnovljive
(alternativne) i neobnovljive
(konvencionalne) vidove energije.
• U obnovljive ubrajamo: energiju sunca, energiju
vetra, energiju morskih talasa, geotermalnu
energija, energiju biomase, dok se u
neobnovljive ubrajaju fosilna goriva (ugalj, nafta,
zemni gas)
Neobnovljivi vidovi energije
• Neobnovljivi vidovi energije
• U neobnovljive vidove energije ubrajaju se
fosilna goriva i to:
• a.) ugalj
• b.) nafta i
• c.) zemni gas
Neobnovljivi vidovi energije-UGALJ
• U toku 400 miliona
godina nagomilani su
ostaci kopnene vegetacije
u močvarama u vidu
ogromnih količina biljne
organske materije.
Složenim biohemijskim i
hemijskim preobražajem
biljaka u zemljinim
slojevima nastala su
ležišta uglja.
Porast sadržaja C i oslobođene toplote
Porast sadržaja vlage
treset
(nije ugalj)
toplota
pritisak
Delimično
raspadnut biljni
materijal u
tresavama i
mičvarama; nizak
toplotni kapacitet
Lignit
(braon
ugalj)
Bitumen
(tečni ugalj)
Antracite
(kameni ugalj)
toplota
toplota
pritisak
pritisak
Nizak toplotni
kapacitet; nizak
sadržaj sumpora;
u većini predela
otežano
snabdevanje
Široko korišćen kao
gorivo zbog
visokog toplotnog
kapaciteta i široke
dostave; normalno
sadrži dosta
sumpora
Najpoželjniji
zbog visokog
toplotnog
kapaciteta i
niskog sadržaja
sumpora;
uglavnom je
otežana
njegova
nabavka
Fig. 16-12, p. 368
Neobnovljivi izvori energije-NAFTA
U toku više stotina miliona godina, u
pogodnim morskim dubinama, u
određenim uslovima, pored
uobičajenih morskih životinja,
razvijale su se ogromne količine
planktonskih organizama, kao i
primitivne alge, gljive i bakterije.
Ovi organizmi su postepeno
odumirali i tonuli na morsko dno,
gde su se u anaerobnim uslovima
(bez prisustva kiseonika),
konzervirale. Ovi procesi
preobražaja organskih supstanci u
ugljovodonik mogući su samo u
određenim uslovima i tokom
izuzetno dugog vremenskog
razdoblja.
NAFTA
• Sagorevanje nafte
u saobraćaju
proizvodi 43%
globalne emisije
CO2.
Figure 16-7
PRIRODNI GAS
• Rusija i Iran poseduju gotovo pola svetskih rezervi
prirodnog gasa.
• Svetske zalihe prirodnog gasa mogu da potraju još 62125 godina.
• Prirodni gas je svestrano i čisto gorivo, ali se iz njega
oslobađaju gasovi staklene bašte, ugljen-dioksid (kada
sagoreva) i metan (kada curi) u troposferu. Zemni gas je
nastao na isti način i paralelno, u istim uslovima kao i
nafta. On se danas koristi uglavnom za zagrevanje
prostorija i druge potrebe u toplotnoj energiji. U nekim
područjima kao što je Engleska, zemni gas se u
domaćinstvima koristio još pre nafte.
SVET
nuklearna energija6%
hidro-energija
geotermalna,
solarna, vetra
7%
prirodni gas
21%
biomasa
11%
ugalj
22%
nafta
33%
Fig. 16-3a, p. 357
USA
hidro-energija,
geotermalna,
solarna, vetra
3%
prirodni
gas
23%
ugalj
23%
biomasa 4%
nafta
39%
Fig. 16-3b, p. 357
Šta su posledice?
• Efekat staklene bašte
• Globalno zagrevanje
• Temperatura će se povećati za
otprilike 1 do 3,5°C do 2100. godine
• Topljenje glečera
• Menjanje klime
• 34 000 biljnih vrsta i 5 200
životinjskih vrsta je pred poptunim
izumiranjem
Svake godine u Evropi od zagađenog vazduha, slabog kvaliteta vode,
zbog trovanja olovom ili zbog povreda umire 100 000 dece do 19 godina!!!
Antropogeni izvori zagađivanja vazduha
Antropogeni izvori zagađenja čine
osnovu
današnjih
ekoloških
problema. Najčešće zagađujuće
materije su ugljen – monoksid
(CO), sumpor – dioksid (SO2),
azot – dioksid (NO2) i čađ.
Specifične zagađujuće materije
vazduha su i olovo, kadmijum,
mangan, arsen, nikl, hrom, cink i
drugi teški metali, kao i razna
organska jedinjenja koja nastaju
kao rezultat različitih aktivnosti
(Sl. 8,9,10,11,12,13,14,15).
Slika 8 Antropogeni izvor zagađenja
Slike 13,14,15
Slika10
9
Slika
Slika
11
12
Kisele kiše
Pojam kisela kiša odnosi se na padavine koje u većoj meri sadrže okside sumpora,
azota, amonijaka i drugih hemijskih elemenata (Sl. 23). Zbog povećanog prisustva
ovih oksida pH vrednost kiselih kiša u proseku iznosi od 4 do 4,5. Ova
koncentracija otprilike odgovara četrdeset puta većoj količini kiseline u odnosu na
normalnu kišu čija je pH oko 5,5. Glavni izvori aerozagađenja koji su odgovorni za
nastanak kiselih kiša su termoelektrane i štetni izduvni gasovi iz automobila,
dimnjaka i sl., a štete koje prouzrokuju kisele kiše obično nastaju daleko od izvora
Kisele kiše su uzrok velikog oštećenja zimzelenih šuma (lamela sindrom-opuštenost
grana), (Sl. 24,25,26,27), a često i izumranja čitavih šumskih kompleksa.
Pored šuma kisele kiše štetno deluju i na jezera. Vodeni organzmi su, uglavnom
osetljivi na promene pH vrednosti životne sredine, tako da može doći do izumiranja
biljaka, mikroorganizama pa i čitavog eko sistema.
Kisele kiše uzrokuju pojačano raspadanje kamenja i peska, pa su na taj način
ugroženi i mnogi kulturno – istorijski spomenici (Sl. 28,29).
Slika
24
Slike
Slika
25,26,27
23
Slike
28,29
Efekat staklene bašte
Poznato je da život na planeti Zemlji ne
bi bio moguć bez postojanja prirodnog
efekta staklene bašte. Prirodna pojava
gasova sa efektom staklene bašte, pre
svega vodene pare (H2O), ugljen –
dioksida (CO2) i gasova, kao što su
metan (CH4), azot – suboksid (N2O) i
ozon (O3) dozvoljava Sunčevoj energiji
da prodre do Zemlje i da padne na nju
kao svetlost, a onda se zadržava u
atmosferi kao infracrvena toplota.
Međutim, izgleda da se ovaj fenomen
koji je milionima godina održavao život
na planeti Zemlji u poslednjih sto
godina pretvara u ozbiljnu pretnju,
zahvaljujući negativnom antropogenom
uticaju. Sa razvitkom industrije i
porastom broja stanovnika emisija
gasova sa efektom staklene bašte se
stalno povećava.
Slika. 30 Efekat staklene bašte
Postoji rešenje za začarani krug između
emisije štetnih gasova, efekta staklene
bašte, globalnog zagrevanja i rasta
potrošnje energije, a rešenje je
UPOTREBA OBNOVLJIVIH IZVORA ENERGIJE
ENERGIJA BIOMASE
Biomasa je obnovljiv izvor energije, a čine je brojni
proizvodi biljnog i životinjskog porekla.
Glavna prednost biomase u odnosu na fosilna goriva
je manja emisija štetnih gasova i otpadnih voda.
Dodatne su prednosti zbrinjavanje i iskorišćavanje
otpada i ostataka iz poljoprivrede, šumarstva i drvne
industrije, smanjenje uvoza energenata, ulaganje u
poljoprivredu i nerazvijena područja i povećanje
sigurnosti snabdevanja energijom.
Obnovljivi vidovi energije-Biodizel
Kao jedna od dobrih mera za smanjenje aerozagađenja navodi se i
mogućnost sve veće upotrebe biodizela i drugih biogoriva.Za razliku od
konvencionalnog goriva, biodizel ne sadrži sumpor (odnosno sadržaj
sumpora je veoma nizak), čime se smanjuju mogućnosti za pojavu
kiselih kiša. Biodizel ne sadrži ni toksična aromatska jedinjenja kao što
je benzen.Visok sadržaj kiseonika doprinosi smanjenju sadržaja čestica
(ili čađi) u izduvnim gasovima, dok potpunije sagorevanje doprinosi i
smanjenoj emisiji ugljen monoksida. Kao i kod svih goriva,
sagorevanjem biodizela nastaje ugljen dioksid, međutim pošto biljke
koriste ugljen dioksid iz atmosfere (proces fotosinteze) za svoj rast,
ugljen dioksid formiran sagorevanjem ovog goriva uravnotežava se sa
apsorbovanim ugljen dioksidom tokom godišnjeg rasta biljaka koje se
upotrebljavaju kao sirovine za dobijanje biljnih ulja.
U Srbiji, u Šidu je krajem prošlog meseca (27.06.2007. god) otvorena prva
fabrika biodizela, Victoriaoil, kapaciteta 100.000 tona godišnje Ova
fabrika je najveći proizvođač ovog biogoriva u jugoistočnoj Evropi .
Obnovljivi vidovi energije-Biomasa
• Sa energetske tačke gledišta biomasom se smatra sva
materija biljnog i životinjskog porekla koja može da se
koristi kao gorivo. Tu spadaju drvna masa, trska, slama,
šaša, strnjika i razno drugo rastinje.
• Prednosti korišćenja biomase su: gorivo je pristupačno
i koristi se na mestu izvora, nije potreban transport u
većem obimu, količine se stalno obnavljaju, jeftina je
tehnologija i radna snaga. Biomasa je ekološki
bezopasna jer su otpadni materijali manjeg obima i ne
povećavaju atmosfersku zagađenost ugljendioksidom.
Obnovljivi vidovi energije-Sunce
• Iako je Sunce neograničeni
izvor energije na Zemlji,
njegovo korišćenje zahteva
posebnu tehnologiju za
akumuliranje. Korišćene
sunčeve energije u velikoj
meri zavisi od nivoa usvojene
tehnologije, a za korišćenje
ovog vida energije
neophodna su velika početna
ulaganja u postrojenja.
• Energija zračenja Sunca se
prevodi u električnu energiju
primenom fotonaponskih
„Parabolic trough“ sistemi uz pomoć paraboličnocilindričnih kolektora fokusiraju sunčevu energiju.
Sunčevi zraci se pomoću ogledala fokusiraju na cev
koja prolazi kroz centar kolektora. Ta koncentrisana
toplota greje ulje u cevi koje se koristi za zagrevanje
vode u parnom generatoru, zatim, generator stvara
paru i pokreće turbinu. Parna turbina proizvodi
mehaničku energiju koja služi za pokretanje električnog
generatora.
Energija vetra
• U toku poslednjeg
milenijuma, energija vetra je
korišćena u raznim vidovima
i u različite svrhe: kao
pogonska snaga u
moreplovstvu, kao
mehanička snaga za
navodnjavanje i mlevenje
brašna (vetrenjače) i slično.
"Farme vetrova" su
popularan izvor energije u
krajevima gde vetrovi stalno
duvaju.
Obnovljivi vidovi energije-Energija
vetra
ENERGIJA VETRA
• Vetroelektrane
• Rad elektrana na vetar nije praćen pojavom zagađenja
• Velika ekspanzija korišćenja vetra u svetu (2001. godine oko 70% više
proizvedene struje u odnosu na 2000. godinu)
• Energija vetra se u Srbiji slabo koristi
Vetrogeneratori u Severnom moru
Zaliv Gvantanamo, na Kubi
ENERGIJA VETRA
Energija vetra je transformisani oblik sunčeve energije.
Sunce neravnomerno zagreva zemljinu površinu što
rezultira razlikama u vazdušnim pritiscima. Usled težnje za
izjednačavanjem vazdušnih pritisaka nastaju horizontalna
kretanja vazdušnih masa – vetrovi. Postoje delovi Zemlje na
kojima duvaju tzv. stalni (planetarni) vetrovi i na tim
područjima je iskorišćavanje energije vetra najisplativije.
Dobre pozicije su obale okeana i pučina mora.
Danas se energija vetra koristi
za proizvodnju
električne energije pomoću vetrogeneratora.
Dobre strane iskorišćavanja energije vetra
ističu se visoka pouzdanost rada postrojenja i odsustvo
emisije štetnih gasova.
Loša strana je porast buke usled funkcionisanja
vetrogeneratora.
HIDROENERGIJA
Energija vode (hidroenergija) je značajan obnovljivi izvor
energije, a ujedno i jedini koji je ekonomski konkurentan fosilnim
gorivima i nuklearnoj energiji. Primena hidroenergije je
ograničena prisustvom obilja brzo tekuće vode i njene
permanentne dostupnosti tokom cele godine.
Izgradnja i rad hidroergetskih objekata dovodi do izmene
prirodnih vodenih ekosistema. Promenom nivoa površinskih i
podzemnih voda menjaju se hidrološke prilike i time fizičkohemijske karakteristike vode, što direktno redukuje brojnost
organskih vrsta datih biotopa. Podizanjem brana i odsustvom
koridora, presecaju se putevi akvatičnim organizmima i time
ograničava areal za mrest brojnih vrsta riba.
ENERGIJA VODE
•
•
•
•
iz kopnenih vodotokova
(reka, potoka i sl.),
iz plime i oseke,
iz morskih talasa,
iz unutrašnje
energije mora
Velike hidroelektrane ? ? ? ...
.... potpuna promena ekosistema
• Male (mikro) hidroelektrane do 10
MW
• Član 86, stav 1, "Povlašćeni
proizvođači električne energije...
Mala hidroelektrana Gradište kod Knjaževca
Energija plime i oseke
• Nemogućnost iskorišćavanja u
svim morima
• Energija talasa
• Unutrašnja energija mora
Geotermalna energija
• Geotermalna energija u užem smislu obuhvata
samo onaj deo energije iz dubina Zemlje koji u
obliku vrućeg ili toplog geotermalnog medija
(vode ili pare) dolazi do površine Zemlje i
prikladan je za iskorišćavanje u izvornom obliku
(za kupanje, lečenje i sl.) ili za pretvaranje u
druge oblike energije (električnu energiju,
zagrevanje prostora i sl).
GEOTERMALNA ENERGIJA
Šta je to GEOTERMALNA ENERGIJA ?
• Unutrašnja toplotna energija Zemlje
• Hidrogeotermalna energija - toplotna energija
akumulirana u podzemnim vodama.
Kako nastaje ?
• Polagano prirodno raspadanje radioaktivnih
elemenata (urana, torijuma)
Prednost je to da je jeftin, stabilan i trajan izvor, po
pravilu nema štetnih emisija, osim vodene pare, ali
ponekad se mogu oslobađati male količine ugljen-dioksida
i sumpor-dioksida.
Slabosti proizilaze iz činjenice da je malo mesta na Zemlji
gde se vrela voda u podzemlju ne nalazi na prevelikoj dubini
takva područja, tzv. geotermalne zone, vezana su uz
vulkanske oblasti ili granice litosfernih ploča. Kako su to
često i trusna područja sama gradnja postrojenja zahteva
povećane troškove. Često su udaljena od naseljenih oblasti,
pa se stvaraju troškovi prenosa energije.
Geotermalna energija
EMISIJA
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Azotovi oksidi
(NOx)
Sumpor dioksid
(SO2)
Čestično
zagađenje
... je pouzdana
... je obnovljiva
Iritacija disajnih
Otežano disanje,
Astma,
piteva, kašalj,emisiju štetnih
napetost supstanci
u
bronhitis,
rak,
... produkuje minimalnu
u vazduhu
grudima, zagrevanja
plućne
smanjena
... može pomoćiobrazovanje
smanjenju globalnog
POSLEDICE
bolesti,
vidljivost, i td
smoga, pogoršanje
... može neutralisati
ostale
tipve
zagađenja
životne
sredine
degradacija
kvaliteta vode i td.
... je oslobođena od sagorevanja ekosistema
Emisija
... imapri
minimalan dodir sa površinom zemljišta
korišćenju
nema
0 – 0,35 lb/MWh
nema
...
nije
bučna
tehnologija
geotermalne
... manje košta
energije
Emisija pri
korišćenju uglja
4,31 lb/MWh
10,39 lb/MWh
2,23 lb/MWh
Ugljen dioksid
(CO2)
Globalno zagrevanje
što uslovljava
otopljavanje lednika,
a time i povećenje
nivoa mora, menja
klimu te stvara rizik
od nepogoda
0 – 88,8 lb/MWh
2191 lb/MWh
Otake, Japan
The Geysers, Kalifornija