Transcript Energija iz mora i okeana

• Profesor
• Dr.sc. Mirsad Đonlagić
studenti :
Mustafić Nihad I-38/04
Mustafić Admir I-24/06
Uvod :
• Činjenica je da svaki izvor energije,svaka enegretska tehnologija i
sam njen tok od proizvođača do potrosača, na neki način
zagađuju okolinu.
• Obzirom da se život savremenog čovjeka ne može zamisliti bez
energetike, preostaje nam da na neki način ublažimo posljedice
koje naš razvoj zadaje životnoj sredini.
• Ovo je osnovni razlog zbog kojeg se počinje, iako polako, razvijati
svijest o drugim, alternativnim načinima dobijanja energije.
• Dakle, suprotno dosadašnjem stanju da se najveći dio energije
dobiva spaljivanjem fosilnih goriva, što zbog navedenog
ekološkog problema, što zbog bojazni da bi moglo doći do
iscrpljenja zaliha, cilj je okrenuti se obnovljivim izvorima
energije.
• Takvi su: energija mora, geotermalna energija, energija vjetra,
biomasa(drvo i životinjski otpad), energija vjetra te sunčeva
energija.
Energija iz mora i okeana
• Preko 70% površine Zemlje prekriveno je vodom
• Mora i okeani sadrže velike količine toplotne
energije tj ima ulogu solarnog toplotnog kolektora
• Tu jos spada i energija plime i osjeke, morskih
valova i strujanja.
• Procjenjuje se da okeani dnevno “popiju” količinu
energije ekvivalentnu 250 milijardi barela nafte
• Manje od 1% te energije moglo bi zadovoljiti
svjetske energetske potrebe
Energija iz mora i okeana
• Tehnologije za korištenje energije mora i okeana:
– 1° tehnologije zasnovane na mehaničkoj energiji:
• Energija strujanja i valova
• Energija plime i oseke
– 2° tehnologije zasnovane na toplotnoj energiji:
• Konverzija toplotne energije okeana(OTEC-Ocean Thermal Energy
Conversion)
– 3° ostale tehnologije
• Proizvodnja metana
Morske struje
• Okeanske struje su snažne struje s ogromnim
količinama vode, a posljedica su vjetra na morskoj
površini i razlike temperatura,i imaju važan uticaj na
klimu.
• Poznate su:
– Ekvatorijalne (idu prema istoku u sjevernoj hemisferi)
– Suptropske (idu prema istoku i stvaraju kompletan sistem
istočnih struja. Najpoznatije struje su Golfska u Sjevernom
Atlantiku i Kurošiva u sjevernom Pacifiku)
– Subarktičke (koje također idu prema istoku s većim ili
manjim razlikama)
Golfska i Kurošiva struja
Površinska temperatura vode u
zapadnom Atlantiku.
Sjeverna Amerika se čini crna i
tamnoplava (hladno),
a Golfska struja crveno (toplo).
Izvor: NASA
Golfska struja s odvojcima
Promjenjivost gibanja
velikih morskih struja,
kao što je Golfska i
Kurošiva znatno je
manja nego što je
promjenjivost količine
vode u tokovima
rijeka na kopnu
Morske struje
• Količina protoka za Golfsku struju iznosi oko 80*106
m3/s ,a za Kurošiva struju 55*106 m3/s, što je znatno
veća količina vode nego što je protok svih rijeka na
Zemlji zajedno
• Najveći nedostatak je promjenljivost toka struje
• Kompjutorski
programi
pomogli
su
konstruktorima izmijeniti oblik listova propelera
kako bi bolje iskoristili sporo kretanje morskih
struja.
•
•
•
•
•
Sporije okretanje takvih propelera smanjuje i
mogućnost povreda i usmrćivanja riba, delfina ili
kitova čije je to obitavalište.
Iako je cijela struktura teška 250 tona, laka je za
manipuliranje koristeći ugrađene zračne tankove za
balansiranje.
Ta tehnologija omogućuje jednostavan transport
površinom mora, nakon ćega se jednostavno potapanjem
tankova polaže na morsko dno stabilizirana vlastitom
težinom.
Prototipovi su dostigli snagu od 1200 kW, što potvrđuje
očekivanja da će s prosječnim morskim gibanjima moći
trajno ostvarivati potrebnih 150 kW i time napajati
stotinjak prosječnih domaćinstava.
Prvi koraci događaju se u bogatijim i industrijaliziranijim
zemljama koje su ranije postale svjesne svog utjecaja na
okoliš.
Energija valova
• Valovi su jedna od najsnažnijih i najdestruktivnijih
okeanskih sila
• Nastaju zbog djelovanja vjetra na površinu vode
• Analitičari vjeruju da valovi okeana posjeduju dovoljno
energije za proizvodnju do 2 TW električne energije
• Kako se valovi razlikuju po visini, duljini i brzini, to i
energija valova zavisi od ovih veličina
• Svaki val nosi:
– potencijalnu energiju uzrokovanu deformacijom
površine i
– Kinetičku, koja je posljedica kretanja vode
Energija valova
Energija vala
naglo opada sa
dubinom vala
Prva
elektrana
pokretana
energijom
valova,
nazvana
Okeanós, gradi se u Portugalu, u
blizini mjesta Póvoa de Varzim.
U prvoj fazi, čija je izgradnja
planirana u 2006. godini, elektranu
će činiti 3 proizvodne jedinice
ukupne instalirane snage 2,25
MW.
U 2008. godini planirano je
proširenje na 28 proizvodnih
jedinica ukupne snage 24 MW.
Zanimljivo je da bi 10 posto
energije proizvedene u ovoj
elektrani
trebalo
biti
na
raspolaganju mjesnim vlastima.
Energija valova
 Najperspektivnija područja za
korištenje ove energije su:
• Škotska, Kanada, južna Afrika,
Australija i sjeverne obale SAD-a
 Velika Britanija i Japan mnogo
rade na pronalaženju tehničkoekonomskih rješenja za korištenje
energije morskih valova
 U Japanu se još od 1998.godine
radi sa funkcionalnim priobalnim
modelom po imenu “Moćni kit”,
kapaciteta u iznosu od 120 kW
Energija plime i oseke
• Plima i oseka posljedice su Sunčevog i Mjesečevog djelovanja na morsku
vodu, stoga amplitude plime i oseke zavise od međusobnog položaja
Zemlje, Sunca i Mjeseca
• Na obalama Atlanskog okeana vremenski razmak između dvije plime je 12
sati i 15 minuta, na Tahitiju 12 sati, a na obalama Indokine pojavljuje se
samo jedna plima u 24 sata
• Amplitude plime iznose između nekoliko centimetara do nekoliko metara
na nekim mjestima i do 14m.
• Razlikuju se:
– Vrlo visoka plima(krivulja a koja se pojavljuje za vrijeme proljetnog i
jesenskog ekvinocija)
– Visoka plima(krivulja b koja se pojavljuje dva puta u toku 29,5 dana)
– Niska plima(krivulja c koja se također pojavljuje u dva puta u toku 29,5
dana)
Energija plime i oseke
• Procjenjuje se da ukupna energija plime i oseke iznosi 23000
TWh godišnje
• Za praktično korištenje na raspolaganju je manji dio ukupnog
potencijala, zato što se najveći dio plime i oseke odnosi na one
dijelove mora gdje su amplitude manje od jednog metra, što
je nedovoljno za ekonomično korištenje
• Za uspješnu izgradnju postrojenja smatra se visina iznad 5
metara (amplituda između plime i oseke)
• Prema procjenama, u svijetu postoji oko 40 lokacija za
instalaciju plimnih elektrana
• Podjela:
– Konvencionalane(nalik na hidroelektrane na rijekama)
– Plimna ograda (Tidal Fence)
– Plimna turbina (Tidal Turbine)
Toplotna energija okeana
• 1881.godine
izgrađena
je
prva
toplinska
pumpa(d’Arsoval)
• Na Kubi je 1929.godine postavljena prva OTEC(Ocean
Thermal Energy Conversion) elektrana od 22 kW
• Princip toplotne mašine:
Topla voda na površini predstavlja spremnik više temperature
a hladna voda u morskim dubinama rezervoar nižih
temperatura (razlike temperatura između dubinske i
površinske vode (18°K) pri dubinama 500-1000m)
Podjela po načinu izgradnje:
 Otvoreni ciklus
 Zatvoreni ciklus
 Mješoviti ciklus
Toplinska energija okeana
• Zatvoreni ciklus
• Za pokretanje turbine koristi se
fluid s niskim vrelištem(najčešće
amonijak)
• Fluid
isparava
u
toplijem
spremniku
• Ekspanzija tako stvorene pare
pokreće turbinu
• Para se kondenzuje u hladnijem
spremniku
• Kondenzovani fluid se pumpama
vraća u prvi spremnik gdje se
ciklus ponavlja
• Otvoreni ciklus
• Topla morska voda isparava u
podtlačnom spremniku
• Vodena para u ekspanziji pokreće
niskotlačnu turbinu i kondenzira
se u spremniku koji hladi vodu iz
dubine
• Nakon kondenzacije dobijena je
gotovo 100% čista voda
Zatvoreni i otvoreni ciklus
Toplinska energija okeana
• Mane OTEC postrojenja
•
•
•
•
Skupa kostrukcija cijevi za dovod
hladne vode iz morskih dubina
rezultira visokom početnom cijenom
izgradnje elektrana
Uticaj na temperaturu mora
– Smatra se da bi dobrim
smještanjem elektrana uticaj na
temperaturu bio sveden na
minimum
Nepostojanje
komercijalnih
postrojenja
– Do sad su građena samo pokusna
postrojenja male snage
Mala efikasnost 1-3%
• Prednosti OTEC postrojenja
•
•
•
•
Proizvodnja čiste i jeftine energije
Proizvodnja vode za piće i
navodnjavanje
– Postrojenja snage 2 MW bi u
teoriji mogla proizvoditi 4 300
000 litara pitke vode
Uzgoj biljaka iz umjerenog pojasa u
tropskom području na tlu ohlađenom
cijevima za dovod hladne vode
Marikultura
– Npr.uzgoj
jastoga,
lososa,
morskih algi i drugih organizama
koji žive u morskim dubinama
Zaključak
 Iz svega navedenog vidimo da okeani i mora imaju
ogroman energetski potencijal, koji se može iskoristiti
na više načina i pomoću kojeg se mogu zamijeniti
resursi koji štete okolini i za koje se smatra da bi mogli
doći do iscrpljenja.
 Energija iz mora je obnovljiva i ekološki prihvatljiva.
Nedostatak bi mogla predstavljati visoka cijena
gradnje i stavljanja u pogon jedne ovakve elektrane,
ali bi se ti gubici vremenom nadoknadili
 Stoga je izazov za budućnost razvoj novih i
poboljšanje postojećih tehnologija za korištenje
energije iz mora i okeana
Uticaj na okolinu
• Uticaj na morske organizme
• Nažalost velike morske brane su potencijalno
ekološki štetne kao i velike riječne brane,
naročito po opstanak ribe(migracija ribe)
• Okretanje propelera povećava mogućnost
povreda i usmrćivanja riba, delfina ili kitova
čije je to obitavalište.