Projekt Obnovljivi izvori energije - SŠ Novska

2,589 views

Published on

Učenici Srednje škole Novska su pod voditeljstvom profesorice Gordane Divić tijekom 2012./2013. školske godine pisali radove na temu obnovljivih (i neobnovljivih) izvora energije. Ti radovi su spojeni u jednu cjelinu - knjigu.

Published in: Education
0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total views
2,589
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
391
Actions
Shares
0
Downloads
61
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Projekt Obnovljivi izvori energije - SŠ Novska

  1. 1. Srednja škola Novska Školska godina 2012./2013. Projekt: Obnovljivi izvori energije
  2. 2. Uĉenici: Renata Augustin, Teo Banjac, Matea Bišof, Mia Bukvić, Tomislav Cikojević, Ivana Galešić, Dinko Kasumović, Luka Kasumović, Mislav Katušić, Karlo Kesić, Andrea Kozić, Anamaria Martić, Sara Pavlić, Mia Ţafran, Fabijan Ţunić
  3. 3. Voditelj/mentor: Gordana Divić, prof. mentor UVOD Dana 26. travnja 1986. dogodila se katastrofa, dotada, neviĊenih razmjera: Oko 350.000 ljudi evakuirano je iz kontaminiranih podruĉja u blizini reaktora. Prema procjenama UN-a, 4.000 do 9.000 ljudi je umrlo od posljedica te nuklearne katastrofe ĉiji je stupanj radijacije prema procjenama bio jednak onome od 400 atomskih bombi baĉenih na Hiroshimu. Ne zna se puno o nekim podacima, a vlade pogoĊenih zemalja zataškavaju ĉinjenice, ĉak i podmićujući znanstvenike. (izvor: http://www.osijek031.com/osijek.php?topic_id=19233) Radi se o nuklearnoj eksploziji u ĈERNOBILU!!!!
  4. 4. Iz poštovanja prema toj katastrofi i kako se nikad ne bi dogodila sliĉna, dana 26. travnja se svake godine obiljeţava MeĊunarodni dan obnovljivih izvora energije. Cilj je potaći svjetske vlade na prelazak s opasnih izvora energije, koji štete okolišu i cijelom ĉovjeĉanstvu, na energije iz obnovljivih izvora. U ovom projektnom radu, uĉenici su obradili obnovljive izvore energije (sunce, vjetar, voda, ocean, biomase), izvor energije budućnosti (fuzija), opasne i štetne po okoliš izvore (nuklearna energija, nafta, ugljen, plin) te zanimljivosti koje su nastale kao produkt borbe protiv zagaĊenja okoliša (pametne kuće i elektriĉni automobili). Kao rezultat ovog rada nastao je i poseban rad uĉenika Dinka Kasumovića: „Energetska uĉinkovitost Novske i okolice“, kojim je na drţavnom natjecanju „Opisujemo sustave“ osvojio 4. mjesto. Sadrţaj UVOD..................................................................................................................................................... 4 1. OBNOVLJIVI IZVORI ENERGIJE.................................................................................................. 6 1.1. Sunce ........................................................................................................................................... 6 1.2. Fotonaponske ćelije................................................................................................................ 10 1.3. Voda .......................................................................................................................................... 13 1.4. Ocean......................................................................................................................................... 16 1.5. Vjetar ......................................................................................................................................... 19 1.6. Biomasa i bioenergija .............................................................................................................. 21 2. OSTALI OBLICI ENERGIJE.......................................................................................................... 26 2.1. Nuklearna energija.................................................................................................................. 26 2.2. Fuzijska elektrana - ITER........................................................................................................ 28 2.3. Nafta.......................................................................................................................................... 31 2.4. Plin............................................................................................................................................. 37 2.5. Ugljen ........................................................................................................................................ 40 3. ZANIMLJIVOSTI............................................................................................................................ 45 3.1. Pametne kuće........................................................................................................................... 45 3.2. Elektriĉni automobili............................................................................................................. 50 ZAKLJUČAK....................................................................................................................................... 55
  5. 5. 1. OBNOVLJIVI IZVORI ENERGIJE 1.1. Sunce (Tomislav Cikojević i Ivana Galešić, 2.g1) Sunce je zvijezda u centru našeg Sunĉevog sustava. U središtu Sunca vodik se pretvara u helij i to nazivamo nuklearna fuzija. S obzirom na ostale zvijezde, Sunce se nalazi u populaciji I, što znaĉi da je bogato teškim elementima i metalima. Kemijski sastav Sunca: Energija Energija je sposobnost tijela da obavi rad. U svemiru ne postoje tijela i sustavi koji ne posjeduju energiju. Energiju ne moţemo uništiti, ona prelazi iz jednog oblika u drugi, s jednog tijela na drugo i uvijek u skladu sa zakonom oĉuvanja energije . Vodik 73,46 % Helij 24,58 % Kisik 0,77 % Ugljik 0,29 % Ţeljezo 0,16 % Neon 0,12 % Dušik 0,09 % Silicij 0,07 % Magnezij 0,05 % Sumpor 0,04 %
  6. 6. Važnost Sunca Sunce je potrebno za fotosintezu koja nas opskrbljuje hranom i omogućuje nam ţivot. Zalihe fosilnih goriva na Zemlji takoĊer dugujemo Suncu. Koliĉina energije na Zemlji ovisi o neprestanim nuklearnim fuzijama na Suncu . Sunĉeva energija Sunĉeva energija je zraĉenje svjetlosti i topline sa Sunca. Ljudi ju koriste od prapovijesti uporabom raznih neprestano napredujućih tehnologija. Sunĉevo zraĉenje skupa s drugim sunĉevim izvorima kao što su energija vjetra i energija valova, hidroenergija i biomasa zajedno ĉine većinu raspoloţive obnovljive energije na Zemlji. Uporaba sunĉeve energije Upotrebljava se samo neznatan dio raspoloţive sunĉeve energije. Sunĉeva energija omogućuje proizvodnju pomoću toplinskih strojeva ili fotonaponski. Sunĉevom energijom moţemo se grijati i proizvoditi elektriĉnu energiju. Sunce i solarna energija Sunce je gotovo neiscrpan izvor obnovljive energije te se većina tehnologije obnovljivih izvora energije na direktan ili indirektan naĉin napaja iz Sunca. Solarna energija je, osim što ne zagaĊuje okoliš, sasvim besplatna te omogućuje zagrijavanje prostora, vode te proizvodnju elektriĉne energije za rasvjetu.
  7. 7. Solarna elektrana Budućnost i sadašnjost pripada prirodnim obnovljivim izvorima energije. Struja „iz Sunca“ je najveći izvor energije dostupan ĉovjeĉanstvu. Solarni parkovi ili fotonaponske elektrane mogu biti samostojeće na otvorenim prostorima, ravnim ili kosim površinama sa fiksnim kutem ili s praćenjem Sunca  trackeri. Solarna elektrana u Hrvatskoj Najveća solarna elektrana u Hrvatskoj je u Orahovici. Snaga elektrane je 500kW. Ta elektrana bi trebala opskrbiti 500 kućanstava elektriĉnom energijom. Elektrana je zajedniĉki projekt grada Orahovice i ruskog investitora. Solarno grijanje Solarno grijanje je proces zagrijavanja vode ili prostorije uz pomoć solarne energije. Solarni kolektor direktno pretvara sunĉevu energiju u toplinsku energiju vode. Postoje dvije vrste solarnih kolektora, a to su: nekoncentrirani i koncentrirani. Nekoncentrirani plosnati kolektor:
  8. 8. Koncentrirani paraboliĉni kolektor: Podaci o Suncu: Promjer 1 392 000 km Masa 1,9891 x 1030 kg Prosjeĉna gustoća 1,411 g/cm3 Površinska temperatura 5780 K Vrijeme obilaska oko središta galaktike 2,2 x 108 godina
  9. 9. 1.2. Fotonaponske ćelije (Teo Banjac, 4.g) Fotonaponske ćelije direktno pretvaraju solarnu energiju u elektriĉnu energiju. Fotonaponske ćelije od silicija, rade se od dva sloja, a razlika potencijala izmeĊu ta dva sloja ovisi o intenzitetu solarnog zraĉenja. Fotoni prilikom pada na površinu solarne ćelije svoju energiju predaju panelu i prilikom toga izbijaju negativno nabijene elektrone. Ti elektroni se kreću prema negativno nabijenoj strani panela. Uslijed razlike potencijala, generira se elektriĉna energija Fotonaponske ćelije su mreţne sunĉeve elektrane i sukladno s novim propisima o korištenju sunĉeve energije u svim granama privrede, a naroĉito u stanogradnji, gdje su troškovi za grijanje i hlaĊenje znatno visoki, uvode se novi poticaji za ugradnju fotonaponskih ćelija. Novi solarni fotonaponski sustavi su uglavnom ekonomski isplativi. Procjene su da vrijeme povrata investicije iznosi od 5 do 13 godina, ovisno o lokaciji i ostalim specifiĉnostima. U urbanim okruţenjima veliki ravni krovovi i fasade daju idealne velike površine za ugradnju integriranog solarnog sustava. Poslovni objekti imaju veliki potencijal u kompenzaciji troškova postavljanja visoko kvalitetnih obloga ili fotonaponskih elementa na krovovima. Postavljanje fotonaponskih ćelija ne zahtjeva izdavanje lokacijske dozvole kod individualnih objekata. MeĊutim ako netko stanuje u stambenoj zgradi, potrebna je suglasnost ostalih stanara. Dobro pozicionirani fotonaponski sustav sunĉane elektrane instalirane snage od 1kW davao bi oko 750kWh/godišnje. Odnosno za 2 kWh autonomni sustav će generirati oko 1500 kWh godišnje, što je oko 50% od prosjeĉne potrošnje elektriĉne energije za prosjeĉno domaćinstvo.
  10. 10. Sve suvremenije tehnologije lansiraju na trţište nove vrste fotonaposkih elemenata koji imaju veću uĉinkovitost pri pretvorbi sunĉane energije u elektriĉnu struju. Izvedba solarnih ćelija se mjeri u odnosu na njegovu uĉinkovitost kod pretvorbe sunĉeve svjetlosti u elektriĉnu energiju. Samo sunĉeva svjetlost će uĉinkovito raditi za stvaranje struje, a mnogo toga se apsorbira u materijalu koji ĉine ćelije. Zbog toga, tipiĉno komercijalna solarna ćelija ima efikasnost od 15% što znaĉi da se oko 1/6 fotona generira u elektriĉnu energiju. Niska uĉinkovitost znaĉi da su potrebna veća polja. S novim vrstama fotonaponskih ćelija moguće je konstruirati lagane prozraĉne krovove koji propuštaju dnevno svjetlo i sastavni su dio krovne konstrukcije. Takav fotonaponski sustav je istovremeno pokrov i dio konstrukcije, ima estetsku funkciju i smanjuje troškove kroz uštedu na krovnim pokrovima. Prednosti instaliranja fotonaponskog sustava Višestruka prednost za korisnike, a i za okoliš. Vlastiti izvor energije omogućuje energetsku neovisnost, izuzetno nisko odrţavanje, povećava vrijednost nekretnina. Ţivotni vijek je 30 ili više godina, a drţavni poticaji prilikom ugradnje smanjuju investicijske troškove, te ĉisti izvor energije pomaţe u smanjenju globalnog zatopljenja. Pozicija integriranih solarnih sustava je najĉešće krov kuće koja je idealna podloga za instaliranje fotonaponskog sustava. U tom sluĉaju imamo na raspolaganju veliki neiskorišteni prostor koji je vizualno najmanje upadljiv i izravno izloţen Suncu i svjetlosti. Ukoliko netko nema mogućnost montaţe na krovu, fotonaponski sustav se moţe montirati na nosivu konstrukciju na nekom drugom prikladnom mjestu koje ima dobru orijentaciju uz uvjet da je spojno mjesto za prikljuĉak na elektriĉnu mreţu u neposrednoj blizini.
  11. 11. Orijentacija: sustavi su najuĉinkovitiji na krovovima okrenutim prema jugu, jugoistoku i jugozapadu (do 95% efikasnosti), na sjevernoj strani iznosi oko 60% efikasnosti. Fotonaponske ćelije mogu se instalirati na ravnoj i kosoj plohi s time da je optimalni nagib je od 30-40 stupnjeva. Preporuĉa se minimalni nagib od 15 stupnjeva kako bi se osiguralo ispiranje prašine sa ploĉa. Površina ne smije biti u hladu od susjenih objekata ili drveća s obzirom da i manje prigušenje svjetla moţe dovesti do znaĉajnog gubitka energije. TIPOVI FN SUSTAVA Paneli montirani na krovnu konstrukciju su moduli koji mogu biti montirani na fiksne okvire iznad postojećeg krovnog pokrova. Na integriranom solarnom krovu moduli mogu biti sastavni dio zgrade i zamjena za konvencionalni crijep. To je posebno isplativo ako planirate izradu novog krovišta. Funkcioniranje Integriranog solarnog sustava 1.Fotonaponska polja: Dnevna svjetlost pada na panele i pretvara se u elektriĉnu energiju, ĉak i za oblaĉnih dana. 2. Inverter (mreţni pretvaraĉ): Generirana struja je jednosmjerna struja pa se uz pomoć invertera pretvara u izmjeniĉnu struju. 3. Kontroler napona 4. Brojilo i potrošnja 5. Ako se višak el. energije isporuĉuje HEP-u ugraĊuje se dodatno brojilo Kada solarni sustav generira više struje nego što se koristi, višak proizvedene elektriĉne energije (noću) moţe se distribuirati u energetsku mreţu HEP-a . Fiziĉke i pravne osobe koje ţele investirati u alternativnu proizvodnju energije mogu ostvariti poticaje. Ukoliko se sa HEP-om ostvari status ovlaštenog proizvoĊaĉa elektriĉne energije putem solarnog fotonaponskog sustava, moţe se višak struje isporuĉiti HEP-u.
  12. 12. 1.3. Voda (Mia Bukvić, 2.g1) Energija vode (hidroenergija) je najznaĉajniji obnovljivi izvor energije, a ujedno i jedini koji je ekonomski konkurentan fosilnim gorivima i nuklearnoj energiji. Kada bismo pogledali 30-tak godina unazad, vidjeli bismo da je proizvodnja energije u hidroelektranama utrostruĉena, no time je udio hidroenergije povećan za samo 50%. U istom je razdoblju u nuklearnim elektranama proizvodnja povećana gotovo 100 puta, a udio 80 puta. Korištenje hidroenergije je ograniĉeno, pa je iz tog razloga to tako. Ne moţe se koristiti posvuda jer podrazumijeva obilje brzo tekuće vode, a poţeljno je i da je ima dovoljno cijele godine, jer se elektriĉna struja ne moţe jeftino uskladištiti. Kako bi se poništio utjecaj oscilacija vodostaja grade se brane i akumulacijska jezera. Ono diţe cijenu cijele elektrane, a i znatno se diţe razina podzemnih voda u okolici akumulacije. Hidroenergija i nije sasvim bezopasna za okoliš, zbog toga što razina podzemnih voda ima dosta utjecaja na biljni i ţivotinjski svijet. slika 1. Najpoznatija hidroelektrana Hoover Dam u SAD-u Jedan od većih problema kod akumuliranja vode je i zaštita od potresa, no i zaštita od teroristiĉkog ĉina. Iskorišteno je oko 25% svjetskog hidroenergetskog potencijala. U nerazvijenim zemljama se nalazi veći dio neiskorištenog potencijala i to je povoljno jer se u njima oĉekuje znatan porast potrošnje energije. U strukturi elektroenergetskog sustava Hrvatske, više od polovice izvora ĉine hidroelektrane. Iz tog razloga Hrvatska spada meĊu vodeće zemlje u proizvodnji energije iz obnovljivih izvora. Hidroelektrane se mogu podijeliti na više vrsta, no osnovna podjela je na protoĉne, akumulacijske (Hydroelectric Dam) i reverzibilne (Pumped-storage Plants) hidroelektrane. Protoĉne hidroelektrane su one koje nemaju uzvodnu akumulaciju ili se njihova akumulacija moţe isprazniti za manje od dva sata rada kod nazivne
  13. 13. snage. Skoro direktno se koristi kinetiĉka energija vode za pokretanje turbina. Glavni dijelovi akumulacijske hidroelektrane su akumulacija, brana, zahvat, gravitacijski dovod, vodna komora, zasunska komora, tlaĉni cjevovod, strojarnica i odvod vode. Prva izvedba akumulacijskih hidroelektrana je pribranska, ona se nalazi ispod same brane, a druga izvedba akumulacijskih hidroelektrana je derivacijska, i ona se nalazi puno niţe od brane, te je cjevovodima spojena na akumulaciju. Akumulacijske hidroelektrane su najĉešći naĉin dobivanja elektriĉne energije iz energije vode. Ljeti nastaje problem kada prirodni dotok postane premali za funkcioniranje elektrane. Tada se brana mora zatvoriti i potrebno je odrţavati bar razinu vode koja je biološki minimum. TakoĊer jedan od većih problema je i dizanje razine podzemnih voda. Hidroelektrane moţemo podijeliti i prema visini pada vodotoka, odnosno visinskoj razlici izmeĊu zahvata i ispusta vode: a to su prve ili niskotlaĉne (pad do 25m), srednjetlaĉne (pad izmeĊu 25m i 200m), i posljednje visokotlaĉne (pad iznad 200m). U Hrvatskoj je takoĊer definirana podjela na velike i male hidroelektrane s time da su male hidroelektrane prema zakonu poticani izvor energije, a poticaj se oĉituje kroz zakonski regulirane otkupne cijene elektriĉne energije iz takvih hidroelektrana. IzmeĊu 18% i 20% ukupne svjetske proizvodnje elektriĉne energije potjeĉe iz hidroelektrana. U razvijenim je zemljama poput Sjeverne Amerike i Europe iskorišten veći dio hidroenergetskog potencijala. Europa je dosad razvila 65% svog potencijala, Sjeverna Amerika 61%, Australija 40%, Azija 20%, Juţna Amerika 19%, a Afrika samo 7%. Na slici 2. prikazan je udio u ukupnoj proizvodnji elektriĉne energije iz energije voda, gdje se vidi da najveći udio ima Azija sa 39%, iza nje slijede Sjeverna Amerika sa 26%, Juţna Amerika sa 18% i Europa sa 13%. Slika 2. Udio u ukupnoj proizvodnji el.energije iz hidroelektrana u svijetu Korištenje vode kao izvora energije seţe u daleku prošlost, otprilike 100 godina prije Krista kada su Grci i Rimljani poĉeli koristiti vodene kotaĉe koji su se postavljali vertikalno i uzduţ rijeke ili potoka, a koristili su se za mljevenje kukuruza izmeĊu njegovih zupĉanika. U Kini energija vode bila je vaţan izvor energije od samih
  14. 14. poĉetaka razvoja,a poĉela se koristiti oko 1. stoljeća. Kineski vodeni kotaĉi su najĉešće bili horizontalni. Slika 3. Kotaĉ u sklopu Rimskog Akvadukta
  15. 15. 1.4. Ocean (Lana Matičević, 1.g) ENERGIJA OCEANA Svijet je došao u vrijeme kada treba sve više i više energije budući da potrošnja energije znatno raste na globalnoj skali. No ne samo da svijet treba energiju, već štoviše treba energiju iz obnovljivih, ekološki prihvatljivih izvora energije koji ne uzrokuju ekološke probleme. Najĉešći problemi su globalno zatopljenje i zagaĊenje zraka. Jedan od tih novih obnovljivih izvora energije svakako bi mogla biti i energija oceana ĉija će vaţnost sigurno biti puno veća u budućnosti. Oceani pokrivaju više od 70% Zemljine površine. Time predstavljaju vrlo interesantan izvor energije koji bi u budućnosti mogao davati energiju kako domaćinstvima, tako i industrijskim postrojenjima. Trenutno je energija oceana izvor energije koji se vrlo rijetko koristi jer trenutno postoji malen broj elektrana koje koriste energiju oceana, a osim toga te su elektrane još uvijek malih dimenzija tako da je dio energije koji se odnosi na energiju oceana ustvari zanemariv na globalnoj skali. No kako obnovljivi sektor dobiva sve veće znaĉenje s njime bi trebalo takoĊer porasti i iskorištavanje, ovog u najmanju ruku zanimljivog izvora energije. Postoje tri osnovna tipa koja se koriste u iskorištavanju energije oceana. Moţemo koristiti valove, odnosno energiju valova, oceansku energiju plime i oseke, a osim toga moţemo koristiti i temperaturnu razliku vode kako bi dobili energiju (Ocean Thermal Energy Conversion, OTEC).
  16. 16. ENERGIJA VALOVA Energija valova je obnovljivi izvor energije. To je energija uzrokovana najvećim dijelom djelovanjem vjetra o površinu oceana. Elektrane na valove su elektrane koje koriste energiju valova za proizvodnju elektriĉne energije. Za korištenje energije valova moramo odabrati lokaciju na kojoj su valovi dovoljno ĉesti i dovoljne snage. Visina valova je najviša zimi, što se poklapa s vremenom najviše potrošnje elektriĉne energije. Kinetiĉka energija valova moţe se poĉeti efikasno transformirati u elektriĉnu energiju kada je visina vala veća od 1m. Zbog prirodnog potencijala valova, visokog tehnološkog stupnja razvoja, velikih energetskih zahtijeva i ekološke svijesti, najdalje u razvoju komercijalnih elektrana na valove došle su visoko industrijalizirane maritimne zemlje: Velika Britanija, Japan, Skandinavske zemlje i Australija. Danas su u osnovi poznata tri naĉina korištenja energije valova ako su kategorizirana po metodi kojom prihvaćaju valove. To su: preko plutaĉa, pomiĉnog klipa i njihalica ili lopatica. Prednosti gradnje elektrana na otvorenom moru: bolja iskorištenost valnog potencijala- veća raspoloţiva površina za polja elektrana, a s tim ujedno i veća ukupna snaga za odreĊenu zemljopisnu lokaciju mogućnost napajanja offshore objekata mogućnost napajanja raznih tipova senzora s autonomnim energetskim sustavom
  17. 17. ENERGIJA PLIME I OSEKE Energija plime i oseke je jedan od najstarijih tipova energije koju koriste ljudi. Ta energija ne zagaĊuje okoliš, pouzdana je i lako predvidljiva za razliku od energije vjetra i valova. Sama energija plime i oseke se moţe koristiti na dva naĉina: 1. gradeći polupropusne brane preko estuarija s visokom plimom 2. korištenjem toka plime i oseke na otvorenom moru Plima i oseka nastaju kao posljedica gravitacijskih sila Sunca i Mjeseca. Za sad još nema većih komercijalnih dosega na eksploataciji te energije, ali potencijal nije mali. Ta se energija moţe dobivati na mjestima gdje su morske mijene izrazito naglašene
  18. 18. 1.5. Vjetar (Renata Augustin, 2.g1) Obnovljivi izvor energije je izvor energije koji se dobiva iz prirode, te se moţe obnavljati. Najĉešće takve energije su: vjetar, sunce, voda. Protok zraka moţe se upotrebljavati za pokretanje vjetroturbina. Novije vjetroturbine imaju raspon snage od 600kW do 5MW. Podruĉja gdje su vjetrovi snaţniji i uĉestaliji, poput priobalja i mjesta velike nadmorske visine, preporuĉljiva su za izgradnju vjetroparkova. Omjer stvarno proizvedene energije na godinu do teorijskog maksimuma se naziva faktor kapaciteta. Iskorištavanje energije vjetra je najbrţe rastući segment proizvodnje energije iz obnovljivih izvora. U zadnjih nekoliko godina turbine na vjetar znatno su poboljšane. Najbolji primjer je njemaĉko trţište turbina na kojemu se prosjeĉna snaga od 470kW 1995. godine povećala na 1280kW 2001. godine. Trenutno su u razvoju turbine koje će moći generirati snagu izmeĊu 3 i 5MW. Trenutno je cijena vjetrenjaĉe veća od cijene termoelektrane po MW instalirane snage. Na primjer, kad jedrenjak razvije jedra, iskorištava energiju vjetra kako bi se kretao po moru. Takav se naĉin korištenja energije vjetra koristio godinama. Vjetar je pomogao i u otkrivanju Amerike - i Kolumbovi brodovi bili su jedrenjaci. Energija vjetra koristi se i u vjetrenjaĉama. U Nizozemskoj se vjetrenjaĉe stoljećima rabe za pokretanje pumpi za vodu u nizinskim predjelima. Vjetar takoĊer pogoni i mlinove za mljevenje brašna ili kukuruza, na sliĉan naĉin na koji u vodenicama mlinove pogoni potencijalna energija vode. Vjetar danas znamo koristiti i za proizvodnju elektriĉne energije u vjetroelektranama.
  19. 19. UreĊaj za proizvodnju elektriĉne energije iz kinetiĉke energije vjetra ne zovemo vjetrenjaĉa nego vjetroturbina. Znaĉi, vjetrenjaĉe pogone mlinove za brašno ili kukuruz, odnosno pumpe za vodu, a vjetroturbine nam sluţe u vjetroelektranama za proizvodnju elektriĉne energije. Ako se promatraju karakteristike vjetra na prostoru Hrvatske, moţe se zakljuĉiti da naša domovina ima dobar vjetropotencijal. To ne znaĉi da je cijeli prostor Hrvatske izuzetno pogodan za gradnju vjetroelektrana. Na sreću, Hrvatska ima puno lokacija koje imaju zadovoljavajući vjetropotencijal. Mjerenja odreĊenih karakteristika vjetra (brzina, smjer, uĉestalost) pokazala su kako je za iskorištavanje energije vjetra povoljnije podruĉje Jadrana od kontinentalnog dijela Hrvatske. Stoga su prve hrvatske vjetroelektrane izgradene upravo na tom podruĉju. Rijeĉ je o vjetroelektranama Ravna – Pag i Trtar Krtolin – Šibenik. S obzirom da je do sada u Hrvatskoj identificirano stotinjak potencijalnih lokacija za izgradnju vjetroelektrana, moţe se oĉekivati kako će broj vjetroturbina u narednim godinama rasti sve više. Poticajne mjere Vlade Republike Hrvatske u iskorištavanju energije vjetra, nemaju samo gospodarsku već i ekološku osnovu. Prilikom rada vjetroelektrane ne dolazi do emisije ispušnih plinova ili krutih ĉestica, niti postoje drugi oblici zagaĊivanja okoliša koji karakteriziraju elektrane na fosilna goriva.
  20. 20. 1.6. Biomasa i bioenergija (Mia Žafran i Dinko Kasumović, 3.g) Mia: BIOMASA je obnovljivi izvor energije koji se moţe podijeliti na energetske biljke i ostatke ili otpad. Od svih obnovljivih izvora energije (OIE), najveći doprinos u budućnosti oĉekuje se od biomase. Od biomase se mogu proizvoditi obnovljivi izvori energije kao što su bioplin, biodizel, biobenzin. Postupci prerade i uporabe biomase: kompostiranje (u svrhu dobivanja gnojiva) anaerobna digestija (biomasa trune u svrhu dobivanja metana i taloga koji se koristi kao gnojivo) fermentacija i destilacija (za dobivanje etilnog alkohola) destruktivna destilacija (proizvodi metilni alkohol iz otpada bogatih celulozom) piroliza (zagrijavanje organskog otpada bez prisustva zraka u svrhu proizvodnje zapaljivog plina i ugljena) spaljivanje u svrhu dobivanja topline i elektriĉne energije Posebnosti biomase u odnosu na ostale OIE: biomasa je jedini OIE koji se moţe promatrati kao energent sa svojim derivatima korištenje biomase je ograniĉeno kriterijima odrţivosti energija iz biomase se moţe skladištiti primarna energija iz biomase se moţe iskoristiti dalje od mjesta nastanka proizvodnja energije biomase omogućuje kontinuirani proces sliĉan kao i kod konvencionalne energije. korištenje energije iz biomase moţe donijeti naviše koristi za lokalnu zajednicu
  21. 21. Biomasa moţe poprimiti sva tri agregatna stanja: - ĉvrsta biomasa: drvo, kruti dio komunalnog otpada, peleti, briketi - tekuća biomasa: biogoriva, biodizel i bioetanol - plinovita biomasa: bioplin, sintetiĉki plin Biomasa se moţe podijeliti na : drvna biomasa (ostaci iz šumarstva, otpadno drvo), drvna uzgojena biomasa (brzorastuće drveće), nedrvna uzgojena biomasa (brzorastuće alge i trave), ostaci i otpaci iz poljoprivrede, ţivotinjski otpad i ostaci, gradski i industrijski otpad. Biomasa naziva se ugljiĉno neutralno gorivo. Moţe doprinijeti globalnom zagrijavanju. To se dogaĊa kad se poremeti ravnoteţa sjeĉe i saĊenja drveća (npr. kod krĉenja šuma ili urbanizacije zelenih površina). BIOPLIN je mješavina plinova koja nastaje fermentacijom biorazgradivog materijala u okruţju bez kisika. Lakši je od zraka, bez mirisa je i boje. Dobiva se iz organskih materijala. Postoje dva osnovna tipa organske digestije (razgradnje): - aerobna (uz prisustvo kisika) - proizvodi ugljikov dioksid, amonijak i ostale plinove u tragovima, proizvod se moţe upotrijebiti kao gnojivo - anaerobna (bez prisustva kisika) – proizvodi metan, ugljikov dioksid, vodik i ostale plinove u tragovima
  22. 22. BIOGORIVO - na trţištu biogoriva dominiraju biodizel i bioetanol. BIODIZEL je ekološki energent koji se dobiva iz biljnog ulja. Njegovim korištenjem smanjuje se emisija plinova i izbjegava se stvaranje efekta staklenika. Sagorijevanjem biodizela nastaje CO2 koji je neutralan. Bolje sagorijeva u motoru, a njegovim korištenjem smanjeno je zagaĊivanje zraka, vode i okoliša jer je biološki raz gradiv. Nusproizvodi koji nastaju tokom proizvodnje biodizela (glicerin, masne kiseline, lecitin) mogu se koristiti, ĉime se smanjuje potreba za njihovim uvozom. Od glicerina se pravi ekološko sredstvo za hlaĊenje motora, a ima i mnogostruku primjenu u farmaceutskoj i kozmetiĉkoj industriji. Prednosti biodizela: po svojim energetskim sposobnostima jednak je obiĉnom dizelu, ali ima puno bolju mazivost. Najvaţnije su njegove osobine vezane uz smanjenje oneĉišćenja okoliša. Nedostaci biodizela: postoji mogućnost zaĉepljenja injektora, miris prţenog ulja iz ispuha, visoka viskoznost, manja energetska vrijednost. BIOETANOL se moţe proizvesti iz raznih poljoprivrednih sirovina. Uglavnom se koriste ţitarice, šećerna repa (Europa), šećerna trska (Brazil), kukuruz (SAD). Nusproizvodi koji nastaju tokom proizvodnje bioetanola mogu se upotrijebiti kao stoĉna hrana obogaćena proteinima. Bioetanol se koristi u smjesi s benzinom. Od 2004. godine ubrzana je i proizvodnja bioetanola kao goriva. Brazil je vodeći svjetski proizvoĊaĉ bioetanola iz šećerne trske.
  23. 23. Dinko BIOMASA Svijet se danas sve više okreće obnovljivim izvorima energije zbog njihove manje štetnosti za okoliš i sve manje koliĉine fosilnih goriva. Biomasa je jedna od vrsta obnovljivih izvora energije koja nastaje od ţivih ili nedavno ţivih organizama. Kad se govori o biomasi najĉešće se misli na drvo. Biomasa je sve zastupljenija u proizvodnji elektriĉne energije, toplinske energije, biogoriva te bioplina. Najvaţnija znaĉajka biomase je manja emisija štetnih plinova i otpadnih voda. Raĉuna se da je opterećenje atmosfere s ugljikovim dioksidom pri korištenju biomase kao goriva zanemarivo, budući da je koliĉina emitiranog ugljikovog dioksida prilikom izgaranja jednaka koliĉini apsorbiranog ugljikovog dioksida tijekom rasta biljke. TakoĊer, tu su dodatne prednosti oko zbrinjavanja i iskorištavanja otpada te ostataka iz poljoprivrede, šumarstva i prerade drva, smanjenje uvoza energenta, ulaganje u poljoprivredu i nerazvijena podruĉja. Tekuća goriva iz biomase su biodizel i etanol te se oni sve više koriste u cijelom svijetu. Takva goriva nastaju procesom fermentacije iz raznih poljoprivrednih ostataka, ţivotinjskih ostataka, ţivotinjskog izmeta. U Brazilu je zastupljena pretvorba šećerne trske u etanol, dok se u kineskoj pokrajini Seĉuan biogorivo proizvodi iz gnojiva. U SAD-u su za sada najviše zastupljeni kukuruz, visoka prerijska trava i soja, dok Europa u proizvodnji biogoriva koristi uljanu repicu, pšenicu i šećernu repu. PredviĊa se da će do sredine stoljeća u svijetu udjel biomase u potrošnji energije iznositi izmeĊu 30 i 40 posto. Hrvatska ima sjajne potencijale u proizvodnji biomase, bogata je šumom i poljoprivrednim površinama ali su naravno nedovoljno iskorišteni. KRUTA GORIVA Izgaranjem krutih goriva dobiva se toplinska energija za grijanje u industriji i u kućanstvima, a paralelno moţemo dobivati i elektriĉnu energiju. Takvi sustavi suproizvodnje toplinske i elektriĉne energije imaju visoku energetsku uĉinkovitost, primjere takvih pogona moţemo pronaći u susjednim zapadno Europskim zemljama. Trenutno u Hrvatskoj imamo dvije toplane na drvnu sjeĉku. Prva toplana na drvnu sjeĉku u Hrvatskoj se nalazi u Ogulinu i u vlasništvu je UŠ Ogulin, osnovana 1995. godine, a druga se nalazi u Gospiću i otvorena je 2002. godine. U Novskoj će ove godine biti otvorena termoelektrana s pogonom na sjeĉku.
  24. 24. SJEĈKA je kruta biomasa koja nastaje usitnjavanjem drvnih otpadaka koji nastaju obradom drveta, ogranka, korijenja drveta, sjeĉe grmlja i drugih oblika drveta. Ovaj oblik dobivanja energije je vrlo zahvalan jer se koriste materijali koji su neupotrebljivi za daljnju obradu i s odgovarajućom tehnikom moţemo proizvesti toplinsku i elektriĉnu energiju. Sjeĉka se proizvodi u pogonima koji usitnjavaju drvnu masu. Pogon za dobivanje drvne sjeĉke imamo u našem gradu, a vlasnik je Tvrtka Quercus i pogon je regionalni centar za proizvodnju sjeĉke. Razvoj tehnologije je omogućio da sjeĉku proizvodimo na mjestima gdje su stabla posjeĉena, što smanjuje troškove prijevoza do pogona za proizvodnju i samim time se smanjuje emisija ispušnih plinova i tako ĉuvamo okoliš. Sjeĉka se uglavnom koristi toplanama i termoelektranama koja se do njih dovozi kamionima. U termoelektrani u Novskoj (Broĉicama) će se višak topline koji nastaje radom elektrane usmjeravati na sušenje peleta, ĉime će se povećavati njihova energetska vrijednost i povećavati uĉinkovitost elektrane. PELETI I BRIKETI nastaju sabijanjem usitnjene drvne mase (sjeĉke) u rasutom stanju. Suzbijanjem nastaju valjkasti oblici koji su prikladniji za transport i imaju veliku ogrjevnu vrijednost. Koriste se za manje peći koje sluţe za grijanje kućanstava ili zgrada.
  25. 25. 2. OSTALI OBLICI ENERGIJE 2.1. Nuklearna energija (Luka Kasumović, 2.g) Nuklearna energija je energija ĉestica koja je pohranjena u jezgri atoma. U jezgri su protoni i neutroni meĊusobno povezani jakim i slabim nuklearnim silama. Postoje dva razliĉita naĉina dobivanja energije iz atoma. Atom moţemo razbiti u dva lakša (fisija) ili spojiti dva atoma da bi se dobio jedan teţi (fuzija). U oba sluĉaja oslobaĊa se velika koliĉina energije, jer u ovakvim reakcijama jedan dio poĉetne mase nestane, potpuno se pretvarajući u energiju. Nuklearna fuzija je kada spoje dvije atomske jezgre. U nuklearnim fuzijama mogu sudjelovati samo laki elementi koji se sastoje od nekoliko protona i neutrona u jezgri. Vodik i njegovi izotopi (deuterij i tricij) najviše se koriste kod fuzije jer su laki elementi te oni stapajući se stvaraju jezgre helija. Fuzija se odvija na Suncu i drugim zvijezdama. Nuklearna fisija je kada se jezgre atoma cijepaju. Kada se jezgre rascijepaju, oslobaĊaju energiju i neutrone koji mogu pogoditi druge jezgre i tako zapoĉinje lanĉana reakcija. Uran je jedan od elemenata kod kojega je najlakše izazvati fisiju s velikim oslobaĊanjem energije. Najviše se koriste razliĉiti izotopi urana i plutonija kod fisije. Fisija se primjenjuje u radu nuklearnih elektrana, a takoĊer nastaje i pri eksploziji atomske bombe. Nuklearna energija je neobnovljiv izvor energije koji se ne moţe regenerirati niti ponovno proizvesti. U cijelom svijetu ukupno ima 443 nuklearna reaktora koji sluţe dobivanju elektriĉne energije. Nuklearna energija danas proizvodi 17%
  26. 26. elektriĉne energije u svijetu odnosno 7% globalne energije. SAD proizvodi najviše nuklearne energije. Danas najviše elektriĉne energije proizvodi u nuklearnim elektranama Francuska sa 75% proizvedene elektriĉne energije slijedi Litva sa 73% pa Belgija s 58%. Naša jedina nuklearna elektrana je nuklearna elektrana Krško. Nalazi se u Republici Sloveniji. Republika Hrvatska i Republika Slovenija suvlasnice su nuklearne elektrane, svaka s udjelom od 50% te svaka dobiva 50% proizvedene elektriĉne energije. Snaga elektrane je 696 MW. Elektriĉna energija dobivena iz NE Krško ĉini oko 16% od ukupne elektriĉne energije potrošene u Republici Hrvatskoj u jednoj godini. Kako se sve više raste broj drţava s nuklearnim elektranama tako i raste mogućnost da pojedinci iskoriste gorivo u svrhu terorizma. Tako bi teroristi s nuklearnom tehnologijom mogli prouzroĉiti nuklearne katastrofe. Najteţa nuklearna katastrofa dogodila se u ukrajinskom Ĉernobilu 1986.U eksploziji reaktora na licu mjesta je poginulo 32 ljudi. Tisuće osoba preminule su od posljedica eksplozije tijekom godina i desetljeća koji su uslijedili. Oko 120.000 osoba moralo je biti preseljeno iz ozraĉenog prostora. Jedna od najnovijih nuklearnih nesreća je ona u Japanu, u gradu Fukushima, koja je nastala kao posljedica tsunamija koji je pogodio Japan 2011. godine.
  27. 27. 2.2. Fuzijska elektrana - ITER (Fabijan Žunić, 3.g) ITER = International Thermonuclear Experimental Reactor ITER meĊunarodni istraţivaĉki i inţenjerski projekt iz podruĉja nuklearne fuzije. U fizici je nuklearna fuzija proces u kome se spaja više atomskih jezgri pri ĉemu nastaje teţa atomska jezgra. Jedan od ciljeva projekta ITER je demonstriranje upotrebe nuklearne fuzije za proizvodnju elektriĉne energije i skupljanje podataka nuţnih za konstruiranje prve fuzijske elektrane. ITER trenutno gradi najveći i najnapredniji eksperimentalni Tokamak, tj. nuklearni fuzijski reaktor u mjestu Cadarache na jugu Francuske. Ĉlanice i vodeće drţave u ITER projektu su Europska unija, Japan, Kina, Indija, Juţna Koreja, Rusija i SAD. Cijena izgradnje ITER reaktora procijenjena je na pet milijardi eura u prvih deset godina razvoja, a dodatnih pet milijardi eura predviĊena je cijena 20-godišnjeg operacijskog perioda.
  28. 28. Datum/godina DogaĊaj 21.11.2006. Sedam sudionika se sloţilo osnovati stvaranje nuklearnog fuzijskog reaktora 2008. Priprema gradilišta zapoĉinje, ITER ruta zapoĉinje. 2009. Završeno pripremanje gradilišta. 2010. Iskapanja za Tokamak zapoĉinju. 2013. PredviĊeno: Poĉetak kompleksa izgradnje za Tokamak. 2015. PredviĊeno: Slaganje Tokamaka zapoĉinje. 2019. PredviĊeno: Slaganje Tokamaka završeno, poĉetak upumpavanja torusa. 2020. PredviĊeno: Postignuće prve plazme. 2027. PredviĊeno: Poĉetak deuterij-tricijske operacije. 2038. PredviĊeno: Kraj projekta. Sam ITER je dizajniran da proizvodi 500 MW izlazne snage sa 50 MW ulazne snage, odnosno da proizvede 10 puta više energije nego što je potrošio. TOKAMAK je dizajn koji proizvodi prstenasto magnetsko polje za zarobljavanje plazme. To je samo jedan od više tipova magnetskog zarobljavanja plazme, ali je trenutno vodeći kandidat za proizvodnju fuzijske energije. Plazmu je potrebno zarobiti tako da ne dodiruje stjenke tokamaka, jer ju je potrebno grijati na tako veliku temperaturu koju niti jedan poznati materijal na Zemlji ne bi mogao podnijeti bez taljenja. ITER je tokamak, u kojemu snaţna magnetska polja zadrţavaju prstenasto oblikovanu plazmu. Cilj stroja je da se pokaţe produţena fuzija u deuterij-tricij plazmi. ITER reaktor baziran je na Tokamak konceptu u kojemu se vrući plin zarobljava u torusnoj komori koristeći magnetsko polje. Plin se zagrijava na preko 100 milijuna °C i taj dizajn bi trebao davati oko 500 MW fuzijske snage. ITER će proizvoditi oko 500 MW (izlazna snaga) iz fuzije prilikom nominalnog rada u pulsevima od 400 sekundi i duţe. Oĉekuje se da će tipiĉni nivoi zagrijavanja plazme prilikom impulsa biti oko 50 MW (ulazna snaga), pa je prema tome pojaĉanje snage (Q) oko 10.
  29. 29. Cilj ITER dizajna je minimizacija bilo kakve mogućnosti ispuštanja zraĉne radioaktivnosti (tricij, prašina) i fiziĉki onemogućiti ispuštanje radioaktivnih tvari u okoliš. ITER će u svojem 20 godišnjem vijeku potrošiti oko 16 kg tricija, a ukoliko se uzme u obzir radioaktivni raspad do reaktora će biti potrebno dovesti 17,5 kg tricija. Tijekom prvih deset godina biti će potrebno oko sedam kilograma.
  30. 30. 2.3. Nafta (Andrea Kozić, 1.g) OSNOVNA SVOJSTVA NAFTE Nafta je jedan od najvažnijih energenata modernog industrijskog svijeta. ĈINJENICA: ovisni smo o nafti  ALI: koliĉine su ograniĉene, a proces nastajanja nafte je dugotrajan ŠTO ĆE JEDNOGA DANA ZAMJENITI NAFTU???  obnovljivi izvori energije: vjetar, sunce, voda, ... ĈOVJEK JE ODAVNO POZNAVAO NAFTU I KORISTIO JE U RAZLIĈITE SVRHE KAO: • za grijanje (6.000 godina pr. Kr., Sumerani) • za dezinfekciju u medicini (Kinezi, Grci i Rimljani) • u religiozne svrhe i grijanje (okolica Bakua, Azerbejdţan ) • zaštita pri balzamiranju mrtvaca (Egipćani) • zaštita zidova od vlage (Egipćani) • ţbuka i premaz (Babilonci) • za rasvjetu (Kinezi) • za brtvljenje brodova (Feniĉani) • kao podloga u gradnji cesta (Perzijci)
  31. 31. NAZIV • Naziv nafta: od staroperzijske rijeĉi “nafada”=znojiti se; od latinske rijeĉi “petroleum”=ulje; od grĉke rijeĉi “petra”=stijena • Ljudi su je ĉesto nazvali: “znoj Zemlje” “krv dubine” “eliksir života” “crno zlato” POĈETAK MODERNE PROIZVODNJE • zapoĉeo je 27. kolovoza 1859. godine u Pennsylvaniji gdje je u bušotinama do 21 metara dubine pronaĊena nafta • taj se datum obiljeţava kao “dan preraĊivaĉa nafte” .
  32. 32. NASTANAK • u karbonu prije 360 milijuna godina • vode su bile bogate diatomima  taloţili na morsko dno  s vremenom ih prekrivali sedimentne stijene (mulj i pijesak) • energija iz diatoma nije mogla izaći  ugljik pod velikim tlakom i visokom temperaturom  u naftu  pomicanjem zemljine kore “džepovi” VAĐENJE NAFTE DANAS • NAJPRIJE: geološka i geofiziĉka istraţivanja • vadi se procesom rotacijskoga bušenja
  33. 33. VAĐENJE NAFTE DANAS 1. DLIJETO na kraju cijevi prodire u dubinu 2. na tu se cijev nadoveţe druga cijev - proces se ponavlja dok se ne dosegne naftonosni sloj 3. iznad bušotine je željezni toranj, visok do 54m 4. za vrijeme bušenja izdrobljeni se materijal neprestano ispire s dna bušotine jakim mlazom rijetke suspenzije gline u vodi 5. da se bušotina ne uruši, u nju se spuštaju zaštitne cijevi + od prodora slojnih voda štiti se cementiranjem 6. kada bušotina dopre do naftonosnog sloja, nafta i plin naviru u bušotinu tjerani prirodnim tlakom unatoĉ suvremenim metodama vaĊenja, više od 50 % nafte ostaje u zemlji jedino rudarskim postupcima bi se to moglo izvaditi, no to je riskantno i teško izvedivo
  34. 34. NAJVEĆI PROIZVOĐAĈI NAFTE U SVIJETU PODRUĈJA S NAJVIŠE NAFTE U SVIJETU: PODRUĈJE UDIO NAFTE U SVIJETU (%) Saudijska Arabija 25 Irak 11 Ujedinjeni Arapski Emirati 9 Kuvajt 9 Srednja i Juţna Amerika 9 Iran 8 Afrika 7 Sjeverna Amerika 6 zemlje bivšeg Sovjetskog Saveza 6 Pacifiĉka Azija 4 Europa 2 Libija 2 ZEMLJA PROIZVEDENA KOLIĈINA (u barelima) Saudijska Arabija 10,37 Rusija 9,27 SAD 8,69 Iran 4,09 Meksiko 3,83
  35. 35. PROIZVODNJA NAFTE U HRVATSKOJ • u Hrvatskoj je nafta nastala prije 20 milijuna godina u Panonskom bazenu • prvo dobivanje nafte u Hrvatskoj: 1788 godine u podruĉju Peklenice (MeĊimurje) • Hrvatska ostvaruje godišnje 25% zalihe naftnih derivata.
  36. 36. 2.4. Plin (Sara Pavlić, 2.g1) PLIN - fosilno gorivo koje se najvećim dijelom sastoji od metana, a preostali udio su sloţeniji ugljikovodici, etan, dušik, ugljikov dioksid itd. - tvar koja nema stalan obujam, nego ispunjava prostor kojim je omeĊen. Ĉestice plina nisu meĊusobno povezane, nego se slobodno i brzo kreću u svim smjerovima te je udaljenost meĊu njima vrlo velika. Stlaĉivost plina je velika, a gustoća vrlo mala. Razlikujemo prirodni plin (metan, amonijak, CO2), gradski plin, bioplin, stakleniĉki plinovi i mnoge druge. Prirodni plin je plinska smjesa razliĉitih ugljikovodika od kojih je najveći udio metana, a u manjim koliĉinama prisutni su i ostali ugljikovodici (etan, propan…) te ugljikov dioksid i dušik. Porijeklo, vrsta i udio tih primjesa u prirodnom plinu ovise o vrsti matiĉnih stijena, o utjecaju magmatskih, odnosno hidrotermiĉkih procesa u litosferi i o procesima migracije prirodnog plina. Podzemna nalazišta prirodnog plina utvrĊena su na dubinama od nekoliko metara pa do više od 5 tisuća metara, pod tlakom nekad višim i od 300 bara, i temperaturama višim i od 180° C, ovisno o dubini leţišta. Plin se nakuplja u propusnim slojevima stijena (u ĉije šupljine se moţe smjestiti plin), koji su okruţeni nepropusnim slojevima. Najĉešće se nalazi kao plinska kapa u naftnim leţištima, ali nisu rijetka ni ĉista plinska polja, bez prisutnosti nafte. Široko je rasprostranjen u sedimentnim, a nalazi se u i eruptivnim stijenama. Pojavljuje se u stijenama nastalim u svim geološkim razdobljima, ali uĉestalije i obilnije pojave prirodnog plina poĉinju sa stijenama iz razdoblja razvoja intezivnijeg ţivota na Zemlji (kambrij – ordovicij, prije više od 500 milijuna godina). Nekada su Kinezi rasvjetljavali svoje hramove dovodeći prirodni plin cijevima od bambusa. Iskorištavanje u većem opsegu zapoĉelo je 1884. godine, kad je prirodni plin doveden plinovodom dugaĉkim 23 km u Pittsburg, gdje je upotrebljavan za rasvjetu, grijanje i toplinske procese. Do 1950. godine SAD su bile gotovo jedini proizvoĊaĉ prirodnog plina, a onda se prikljuĉuju Rusija, Kanada, Nizozemska, Velika Britanija i u novije vrijeme zemlje Srednjeg istoka. U zadnje vrijeme sve se više javlja kao alternativno gorivo prema nafti za pogon motornih vozila (manje zagaĊivanje okoliša, manja buka ...).
  37. 37. Prirodni plin je, uz ugljen, jedini primarni oblik energije koji se moţe izravno upotrijebiti, izgara većom iskoristivosti od drugih goriva, pa stoga vrlo brzo raste njegova upotreba u kućanstvima, za grijanje i hlaĊenje, u tehnološkim procesima, za proizvodnju toplinske i elektriĉne energije, a koristi se i kao sirovina u kemijskoj industriji, naroĉito petrokemijskoj. Kao fosilno gorivo, ima ograniĉene zalihe (procjene su da bi zalihe prirodnog plina, uz današnju razinu iskorištavanja, mogle potrajati još nekih sto godina). Rusija je najveći svjetski dobavljaĉ prirodnog plina. Ukupne svjetske rezerve plina procjenjuju se na 175 000 mil. m3 (2006). Ostali veliki dobavljaĉi su redom Iran, Qatar, Saudijska Arabija te Ujedinjeni Arapski Emirati. Procjenjuje se da postoji oko 900 trilijuna kubnih metara nekonvencionalnog plina od ĉega se smatra da je 180 trilijuna moguće iscrpiti. Najveće svjetsko plinsko polje nalazi se u Qatarskom podmorju koje je procijenjeno na 25 trilijuna kubnih metara plina. Drugo najveće polje nalazi se pod Iranskim morem Perzijskog zaljeva. Stakleniĉki plinovi su plinovi koji uzrokuju efekt staklenika u planetarnoj atmosferi. Najzastupljeniji i najjaĉi stakleniĉki plin je vodena para. Plinovi kojih je manje i imaju slabiji uĉinak su ugljikov(IV) oksid, metan, freoni… Rezultat nazoĉnosti stakleniĉkih plinova je povišena temperatura atmosfere, zbog ĉega je taj uĉinak odgovoran za odrţavanje ţivota na Zemlji, koja bi bez njega bila u prosjeku 33 ºC hladnija. Prirodni je plin ĉesto opisan kao najĉišće fosilno gorivo jer njegovim sagorijevanjem nastaje manje ugljikovog dioksida nego sagorijevanjem nafte ili ugljena.
  38. 38. Prirodni je plin sam po sebi stakleniĉki plin, te kada je ispušten u atmosferu djeluje jaĉe na efekt staklenika od samog ugljikovog dioksida, ali se on u atmosferu ispušta u znatno manjim koliĉinama. Prirodni plin se uglavnom sastoji od metana, ĉiji je utjecaj na zraĉenje 20 puta veći od utjecaja ugljiĉnog dioksida. Zbog takvih svojstava jedna tona metana u atmosferi uhvati jednaku koliĉinu zraĉenja kao i 20 tona ugljiĉnog dioksida, ali se zadrţava u atmosferi 8 - 40 puta kraće. Ipak, neizbjeţno je istjecanje dijela prirodnog plina u atmosferu tamo gdje se koristi u velikoj mjeri. No, unatoĉ tome, uzrok većine metana u atmosferi su ţivotinje i bakterije, a ne curenja plina koja je izazvao ĉovjek. Zbog njegove male gustoće, prirodni plin nije lagano spremati ni transportirati. Plinovodi su nepraktiĉni za prijenos preko oceana. U Europi su plinovodi popriliĉno gusti. Novi plinovodi se planiraju ili su već u procesu izgradnje u Istoĉnoj Europi i meĊu nalazištima plinova u Rusiji, Bliskom Istoku, Sjevernoj Africi i Zapadnoj Europi. Transportira se u plinovitom stanju cjevovodima, ili u ukapljenom obliku specijalnim brodovima (metanijerama) za ukapljeni prirodni plin; rjeĊe u specijalno toplinski izoliranim cisternama u ţeljezniĉkom ili cestovnom prometu.
  39. 39. 2.5. Ugljen (Mislav Katušić, 4.g) Ugljen je nastao od davnih biljaka. Prije 300 milijuna godina, znaĉi prije dinosaura, ogromne biljke taloţile su se u moĉvarama. Milijunima godina preko tih ostataka taloţilo se blato koje je stvaralo veliku toplinu u pritisak, a to su idealni uvjeti za nastanak ugljena. Danas se ugljen većinom nalazi ispod sloja stijena i blata, a da bi se došlo do njega probijaju se rudnici. Dvije najvaţnije upotrebe ugljena su proizvodnja ĉelika i elektriĉne energije. Ugljen daje oko 23% ukupne primarne energije u svijetu. 38% generirane elektriĉne energije u svijetu dobiveno je od ugljena. Za oko 70% proizvodnje ĉelika u svijetu potreban je ugljen kao kljuĉni sastojak. Od svih fosilnih goriva ugljena ima najviše, a ima i najduţu povijest upotrebe. Arheolozi su pronašli dokaze koji ukazuju da su Rimljani u Engleskoj koristili ugljen u drugom i trećem stoljeću. U Sjevernoj Americi Indijanci su u 14. stoljeću koristili ugljen za kuhanje, grijanje i izradu keramike. U 18. stoljeću Englezi su otkrili da se ugljen spaljuje ĉišće i na većoj temperaturi od drvenog ugljena. Industrijska revolucija bila je prvi pravi pokretaĉ upotrebe ugljena. James Watt izumio je motor na paru (parni stroj), koji je omogućio da strojevi obavljaju posao koji su prije obavljali ljudi ili ţivotinje. James Watt je koristio ugljen za proizvodnju pare koja je pokretala motor. Tokom 19. stoljeća brodovi i vlakovi su bili glavno sredstvo za transport, a koristili su parni stroj za pogon. U tim parnim strojevima koristio se ugljen za proizvodnju pare. 1880. godine ugljen je prvi put upotrijebljen za proizvodnju elektriĉne energije. EKOLOGIJA I NAĈINI PROĈIŠĆAVANJA UGLJENA Gledano iz ekološkog aspekta, ugljen je najopasniji izvor energije. Ugljen je, kao i svi fosilni izvori energije, najvećim dijelom saĉinjen od ugljika i vodika. Unutar ugljena zarobljene su i neke neĉistoće, kao na primjer sumpor i dušik. Kad ugljen sagorijeva, te neĉistoće otpuštaju se u atmosferu. U atmosferi se te ĉestice spajaju s parom (na primjer u oblacima) i formiraju kapljice koje padaju na zemlju kao slabe sumporne i dušiĉne kiseline - kisele kiše. Unutar ugljena postoje još i sitne ĉestice minerala. Te ĉestice ne sagorijevaju i stvaraju pepeo koji ostaje nakon
  40. 40. sagorijevanja. Jedan dio tih ĉestica biva uhvaćen u vrtlog plinova i, zajedno s parom, formira dim koji dolazi iz elektrana na ugljen. Ugljen je najvećim dijelom saĉinjen od ugljika. Kad ugljen sagorijeva ugljik se miješa s kisikom iz zraka i na taj naĉin formira ugljiĉni dioksid. Ugljiĉni dioksid je plin bez boje i mirisa, a u atmosferi je jedan od stakleniĉnih plinova. Većina znanstvenika vjeruje da je globalno povećanje temperature uzrokovano upravo otpuštanjem ugljiĉnog dioksida u atmosferu. Iz svega nabrojenog ĉini se da je ugljen vrlo prljav izvor energije. Prije mnogo godina je bio prljav, ali u zadnjih 20 godina znanstvenici su pronašli naĉine da uhvate veliki dio neĉistoća prije nego mogu pobjeći u atmosferu. Danas postoje tehnologije koje mogu proĉistiti 99% sitnih ĉestica i ukloniti 95% neĉistoća koje prouzrokuju kisele kiše. TakoĊer postoje tehnologije koje smanjuju emisiju ugljiĉnog dioksida u atmosferu efikasnijim sagorijevanjem ugljena. Većinu tih tehnologija financirale su vlade SAD-a i Kanade zbog velikih problema s kiselim kišama. Najvećim dijelom ugljen je saĉinjen od ugljika (crno) i vodika (crveno). Sumpora (ţuto) i željeza (zeleno) ima manje. Najĉišća primjena ugljena za dobivanje energije je pretvaranje u plin. Unutar velike metalne posude ugljen se zagrije i polije vodom. Na taj naĉin se dobije smjesa ugljiĉnog monoksida i vodika, a to je plin. Tim postupkom se iz ugljena uklanja većina neĉistoća, pa prilikom spaljivanja ne dolazi do znatnog oneĉišćenja okoline. Kao primjer proĉišćavanja ugljena moţe se uzeti eliminacija sumpora. Koliĉina sumpora u ugljenu jako ovisi o nalazištu. U nekim nalazištima ima oko 10% sumpora u ugljenu, a postoje i nalazišta s manje od 1% sumpora. Jedna od metoda za proĉišćavanje ugljena je usitnjavanje i jednostavno ispiranje. Na taj naĉin se ne moţe ukloniti sav sumpor jer je jedan dio atoma sumpora ukomponiran s ugljikom. Taj dio moţemo ukloniti, ali trenutne tehnologije su preskupe za masovnu primjenu. Zbog toga u svim modernim elektranama na ugljen postoje ureĊaji koji uklanjaju sumpor iz
  41. 41. plinova nakon sagorijevanja, a prije nego odu u atmosferu. Usprkos svim postupcima proĉišćavanja, jedan dio neĉistoća izlazi u atmosferu i uništava prirodu. Jedna od najĉišćih elektrana na ugljen je Tampa Electric's Polk Power Station u Floridi, a radi na plin dobiven od ugljena. PROIZVODNJA, POTROŠNJA I ZALIHE UGLJENA Proizvodnja i potrošnja ugljena po drţavama. Kina se tradicionalno oslanja na ugljen, a SAD je visoko zbog velike potrošnje svih fosilnih goriva, pa tako i ugljena. U zadnje vrijeme nema znaĉajnijih promjena u potrošnji ugljena. To je i razumljivo jer su tehnologije za iskorištavanje dostigle zrelost, pa nema velikih mogućnosti napretka. Prema grubim predviĊanjima ugljena ima za još oko 200 godina iskorištavanja današnjim tempom. To znaĉi da u bliţoj budućnosti neće biti
  42. 42. problema s opskrbom ugljenom, ali bi moglo biti problema zbog ekonomskih i ekoloških aspekata iskorištavanja te energije. Gledano geografski, Juţna Amerika je kontinent s najmanje rezervi ugljena - samo 2.2% svjetskih rezervi. Afrika je takoĊer u lošem poloţaju s rezervama - samo 6%, a od tih 6% Juţna Afrika ima 90% rezervi. Sjeverna Amerika i Azija imaju po 25% ukupnih rezervi ugljena. Europa zajedno s Rusijom ima 35% potvrĊenih rezervi ugljena. Rezerve u Europi dominantno su podijeljene na Njemaĉku (21%) i Rusiju (50%). KARAKTERISTIKE UGLJENA Ugljen, kao vrsta fosilnog goriva, je crna ili crno-smeĊa, sedimentna stijena, sa sadrţajem ugljika od 30% (lignit) do 98% (antracit), pomiješanog s malim koliĉinama sumpornih i dušikovih spojeva. Nastao je raspadanjem i kompakcijom biljne tvari u moĉvarama tijekom milijuna godina. Ugljen se vadi u ugljenokopima, a primarno se upotrebljava kao gorivo. Ugljen dijelimo na PRIRODNI i UMJETNI. Prirodni ugljen nastaje milijunima godina procesom koji se zove karbonizacija ili pougljenjivanje. Posebnim postupkom moţe se proizvesti i umjetni ugljen tako da se organska materija zagrijava bez prisustva zraka. Taj proces se zove suha destilacija. Koks je najpoznatija vrsta umjetnog ugljena. Ima veliku primjenu u industriji jer je zbog visokog sadrţaja ugljika kvalitetno gorivo i dobro redukcijsko sredstvo. Drugi ĉesti primjer, koji se ranije puno upotrebljavao u kućanstvima, je drveni ugljen. Razlike meĊu pojedinim vrstama ugljena potjeĉu od razliĉite ishodišne tvari, ali nastaju i tijekom niza biokemijskih, geokemijskih i geoloških pretvorbi te tvari. Ugljen je sloţena smjesa tvari koja se sastoji od razliĉitih ugljikovih i drugih spojeva. Organski spojevi su gorivi dio, a mineralne primjese i voda (vlaga) negorivi dio ugljena koji mu smanjuje toplinsku vrijednost. Ugljik je glavni sastavni element i nosilac toplinske vrijednosti ugljena. Vodik u ugljenu moţe biti vezan s ugljikom u ugljikovodicima (slobodni vodik) ili vezan s vodom (vezani vodik). Slobodni vodik moţe gorjeti uz oslobaĊanje topline dok vezani ne moţe. Kisik i dušik u ugljenu smanjuju toplinsku vrijednost, ali dušik, za razliku od kisika, poboljšava kvalitetu ugljena namijenjenog kemijskoj preradi jer daje više amonijaka. Sumpor u ugljenu
  43. 43. moţe biti organski i anorganski. Na osnovi stupnja pougljenjenja i razlika u geološkoj starosti ugljen se svrstava na treset, smeĊi ugljen i kameni ugljen. GLAVNE VRSTE UGLJENA Treset se ne smatra pravim ugljenom. To je geološki najmlaĊe fosilno gorivo. Njegova su leţišta mjesta na kojima se nakupilo i gdje bez prisutnosti zraka humificira uginulo bilje iz najbliţe pliocenske i kvartarne prošlosti. Treset je laka, šupljikava, kompresibilna i elastiĉna masa biljnih ostataka. Mekan je dok je vlaţan, tvrĊi i lako drobljiv kad je suh, smeĊe, ţućkaste i crne boje. S obzirom na malu ogrjevnu moć treset nije rentabilno prevoziti, pa se iskorištava izravno u termoelektranama izgraĊenim uz velika nalazišta. U Hrvatskoj ga ima uz rijeku Zrmanju te u šumama Slavonije. SmeĊi ugljen pripada humusnom ugljenu. Vrlo bogatim leţištima razovrsnog smeĊeg ugljena raspolaţu SAD, Kanada, Njemaĉka, Meksiko, Ĉeška i Slovaĉka. Kameni ugljen se od smeĊeg ugljena razlikuje po vanjskom izgledu, ĉvrstoj strukturi, obiĉno crnoj ili sivocrnoj i smeĊosivoj boji, a posebno po crtu koji je crn. Kameni ugljen moţe biti sjajan, mutan ili vlaknast i ĉesto kockasta ili sitnoprizmatiĉna prijeloma. Pripada preteţito humusnim ugljenima, a u manjoj mjeri sapropelitima i mješovitim tipovima. Pojedine vrste kamenog ugljena: masni ugljen, plinski ugljen, plameni ugljen, mršavi ugljen, kanel, boghed te antracit Lignit Antracit
  44. 44. 3. ZANIMLJIVOSTI 3.1. Pametne kuće (Anamaria Martić i Karlo Kesić, 3.g) Energetski uĉinkovita kuća je kuća koja koristi manje energije od normalne kuće. Još u drevnim vremenima ljudi su se suoĉavali s problemom konstruiranja kuća koje bi imale zadovoljavajući toplinski komfor, a glavno pitanje im je sliĉno kao i danas bilo kako kuće zimi uĉiniti toplima, a ljeti hladnima. Ovaj problem prvi je prouĉavao i zabiljeţio Sokrat, grĉki klasiĉni filozof, prije gotovo 2500 godina. U ranoj literaturi rješenje ovog problema je poznato pod pojmom „Sokratova kuća“. „Sokratova kuća“ je hipotetski opis energetski uĉinkovite kuće. Osnova Sokratovih prouĉavanja bio je utjecaj kretanja Sunca na poloţaj i konstrukcijski oblik kuće. Tlocrt „Sokratove kuće“ je trapezoidnog oblika s juţno orijentiranom bazom i krovom koji pada prema sjeveru za smanjenje utjecaja udara sjevernih vjetrova. Sjeverni zid je masivne konstrukcije jer u ono vrijeme nije bilo kvalitetnih izolacijskih materijala pa je to trebalo nadoknaditi debljinom zida. Juţno orijentirani trijem projektiran je tako da blokira visoko ljetno sunce, a istovremeno da propušta niske zimske zrake sunca duboko u prostorije. Prema ovom konceptu kuće u sjevernoj hemisferi trebale bi biti juţno orijentirane, a u juţnoj hemisferi sjeverno orijentirane da bi se maksimalno iskoristila solarna energija. Na drugoj strani morao bi postojati jako dobro izolirani zid kojim se sprjeĉava gubitak energije. Danas postoji pet glavnih kategorija energetski efikasnih kuća: niskoenergetske kuće pasivne kuće kuće nulte energije autonomne kuće kuće s viškom energije
  45. 45. Niskoenergetske kuće (low energy house) Ne postoji globalno prihvaćena definicija niskoenergetske kuće. Zbog velikih varijacija u nacionalnim standardima, niskoenergetska kuća napravljana po standardima jedne drţave ne mora biti niskoenergetska po standardima druge drţave. U Njemaĉkoj niskoenergetska kuća ima ograniĉenje u potrošnji energije za grijanje prostorija od 50 kWh/m2 godišnje. U Švicarskoj je termin niskoenergetska kuća definiran MINERGIE standardom – za grijanje prostorija ne smije se koristiti više od 42 kWh/m2 godišnje. Trenutno se kod prosjeĉne niskoenergetske kuće u tim drţavama dostiţe otprilike polovica tih iznosa, odnosno izmeĊu 30 kWh/m2 godišnje i 20 kWh/m2 godišnje za grijanje prostorija. U Hrvatskoj se prilikom definiranja niskoenergetske kuće uzima vrijednost od 40 kWh/m2 godišnje za grijanje prostorija (kod nas je klima povoljnija od one u Njemaĉkoj i Švicarskoj). Ova vrijednost bi u praksi morala na jugu biti i znatno niţa zbog povoljnije klime. Niskoenergetske kuće u pravilu koriste visoke nivoe insolacije, energetski uĉinkovite prozore, niske nivoe propuštanja zraka i toplinsku obnovu u ventilaciji za manje energije potrebne za grijanje i hlaĊenje. Mogu se takoĊer koristiti i standardi prema pasivnim solarnim tehnikama dizajna ili aktivne solarne tehnologije. TakoĊer se mogu koristiti i tehnologije za recikliranje topline iz vode koja je korištena kod tuširanja ili u stroju za pranje posuĊa.
  46. 46. Pasivne kuće (passive house, ultra-low energy house) Općenita definicija pasivne kuće je: „Pasivna kuća je zgrada kod koje toplinski komfor moţe biti postignut samo naknadnim grijanjem ili hlaĊenjem svjeţe mase zraka, a da kvaliteta zraka unutar kuće bude visoka – bez potrebe za recirkulacijom zraka“. Neke drţave imaju svoje standarde koji mnogo stroţe definiraju pasivne kuće. U Njemaĉkoj se izraz „Pasivna kuća“ odnosi na strogi i dobrovoljni „Passivhaus“ standard kojim se definira energetska efikasnost. U Švicarskoj je u upotrebi sliĉan standard - MINERGIE-P. Procjenjuje se da je broj pasivnih kuća u svijetu izmeĊu 15.000 i 20.000 i velika većina ih je izgraĊena u njemaĉkim govornim drţavama i Skandinaviji. Standard „Passivhaus“ za centralnu Europu zahtjeva ispunjenje sljedećih zahtjeva: Kuća ne smije koristiti više od 15 kWh/m2 za grijanje i hlaĊenje prostorija. Ukupna potrošnja energije (energija za grijanje i hlaĊenje prostorija, topla voda i struja) ne smije biti veća od 42 kWh/m2 godišnje. Ukupna potrošnja primarne energija (izvorna energija za elektriĉnu energiju i sliĉno) ne smije biti veća od 120 kWh/m2 godišnje. Da bi dobili uvid u rigoroznost ovih zahtjeva moţemo napraviti usporedbu kuće napravljene prema Passivhaus standardu s kućama koje su napravljene prema lokalnim regulacijama u nekim drţavama: U SAD-u kuća napravljena prema Passivhaus standardu koristi izmeĊu 75% i 95% manje energije za grijanje i hlaĊenje prostorija od kuća napravljenih prema trenutnim zakonima za energetsku efikasnost. Pasivna kuća u kampu za njemaĉki jezik u Waldsee-u, Minnesota, koristi 85% manje energije od kuća napravljenih prema graditeljskim kodovima Minnesota-e. U Ujedinjenom kraljevstvu prosjeĉna kuća napravljena prema Passivhaus standardu bi koristila 77% manje energije za grijanje i hlaĊenje prostorija u usporedbi s lokalnim graĊevinskim regulacijama. U Irskoj se raĉuna da bi tipiĉna pasivna kuća koristila 85% manje energije za grijanje prostorija i bilo bi 94% manje ugljiĉnih emisija u odnosu na kuću napravljenu prema lokalnim graĊevinskim regulacijama iz 2002 godine. Troškovi gradnje pasivne kuće su u prošlosti bili znatno veći od troškova gradnje normalne kuće, ali s razvojem tehnologija i većom potraţnjom za specijalno dizajniranim graĊevinskim komponentama cijena izgradnje je sad znatno manja nego
  47. 47. što je bila. Na primjer, u Njemaĉkoj je trenutno moguće konstruirati pasivnu kuću za otprilike istu cijenu kao što je potrebno i za normalnu kuću. To je zbog rastuće konkurentnosti proizvoda namijenjenih specijalno za izgradnju pasivnih kuća. Kuće nulte energije (zero-energy house or net zero energy house) Kuća s nultom neto energetskom potrošnjom i nultom neto emisijom ugljiĉnog dioksida godišnje naziva se kuća nulte energije (eng. zero-energy house). Nulta neto energetska potrošnja znaĉi da bi kuća nulte energije mogla biti nezavisna od energetske mreţe, ali u praksi to znaĉi da se u nekim periodima energija dobiva iz energetske mreţe, a u ostalim periodima se vraća u energetsku mreţu (zbog toga jer su obnovljivi izvori energije uglavnom sezonski). Da bi se to postiglo energija se mora generirati unutar kompleksa koristeći obnovljive izvore energije koji ne zagaĊuju okoliš. Kuće nulte energije zanimljive su i zbog zaštite okoliša jer se zbog obnovljivih izvora energije ispušta vrlo malo stakleniĉkih plinova. Postoji nekoliko detaljnijih definicija kojima se odreĊuje što zapravo znaĉi kuća nulte energije, a najveće razlike odnose se na definicije unutar Europe u odnosu na Sjevernu Ameriku. Autonomne kuće (autonomous building, house with no bills) Autonomna (nezavisna) kuća je zamišljena da normalno funkcionira nezavisno od infrastrukturne podrške izvana. Prema tome nama prikljuĉka na mreţu za distribuciju elektriĉne energije, vodovod, kanalizaciju, odvodnju, komunikacijsku mreţu, a u nekim sluĉajevima nema ni prikljuĉka na javne prometnice. Autonomna kuća je mnogo više od energetski uĉinkovite kuće – energija je u ovom sluĉaju samo jedan od resursa koje je
  48. 48. potrebno dobiti iz prirode. Kuće s viškom energije (energy-plus-house) Kuća s viškom energije je kuća koja u prosjeku tokom cijele godine proizvede više energije koristeći obnovljive izvore energije nego što je uzme iz vanjskih sustava. Ovo se postiţe upotrebom malih generatora elektriĉne energije, niskoenergetskih tehnika gradnje poput pasivnog solarnog dizajna kuće te paţljivog odabira lokacije za kuću. Mnoge kuće s viškom energije su gotovo nerazluĉive u odnosu na tradicionalne kuće jer jednostavno koriste najefikasnija energetska rješenja (aparati, grijanje, …) kroz cijelu kuću. U nekim razvijenim drţavama tvrtke za distribuciju elektriĉne energije moraju kupovati višak energije iz takvih kuća i tim pristupom kuća umjesto da je vjeĉni trošak moţe zaraĊivati novac za vlasnika. Energetska uĉinkovitost je vrlo vaţna, a u budućnosti će biti još i vaţnija. Da bi se postigla energetska uĉinkovitost moramo se prilagoditi novim izvorima energije i novim naĉinima štednje energije. Energetski uĉinkovite kuće su samo jedan dio u globalnoj energetskoj uĉinkovitosti. Trenutno na svijetu postoji vrlo mali broj energetski uĉinkovitih kuća i zgrada, ali se sa svakom novom efikasnom kućom skupljaju prijeko potrebna iskustva koja se onda mogu iskoristiti u gradnji još efikasnijih kuća. Ovo znanje će se sve više koristiti i uz pomoć graĊevinskih zakona sve će nove gradnje u budućnosti morati poštovati naĉela energetski uĉinkovite kuće.
  49. 49. 3.2. Elektriĉni automobili (Matea Bišof, 3.g) Elektriĉne automobile pokreće elektromotor. Elektromotor koristi elektriĉnu energiju pohranjenu u akumulatoru ili drugim, sofisticiranijim, ureĊajima za pohranu energije. Vjerovali ili ne, elektriĉni automobili su postali popularni već krajem 19. te poĉetkom 20. stoljeća. Jedan od najvećih problema kod elektriĉnih automobila je što su vrlo skupi, pa će se zato još uvijek svaki kupac odluĉiti na jurilicu na motorni pogon. Energetske krize koje su se pojavile 1970-ih i 80-ih godina dovele su zapravo do više interesa za elektriĉne automobile jer se traţio naĉin da se zaustavi toliko iskorištavanje nafte i da se napravi auto koji će manje trošiti i manje zagaĊivati okoliš. Od 2011., napokon, neki od modela serijske proizvodnje dostupni su kupcima u nekim zemljama. Nissan Leaf i MiEV su proglašeni najprodavanijim 2011. godine. Slika 2. Nissan Leaf Slika 1. MiEV
  50. 50. Ovakvi automobili imaju nekoliko prednosti nad današnjim uobiĉajenim autima s unutarnjim izgaranjem. Znatno je smanjeno oneĉišćenje zraka samim izgaranjem u motoru te ispuštanjem velikih koliĉina CO2. Ovi auti tijekom rada uopće ne ispuštaju nikakve štetne tvari koje bi mogle naštetiti prirodi ili nama samima. Ono što se moţe dovesti kao nedostatak kod samog motora i akumulatora kao spremnika elektriĉne energije je gorivo i tehnologija koja se koristi za proizvodnju te elektriĉne energije. Za razvijene zemlje ovakvi limeni ljubimci kod većine graĊana bi bili veliko olakšanje jer je danas u svijetu poznat veliki poremećaj oko opskrbe zemalja s naftom i samom cijenom nafte koja neprestano vrtoglavo skaĉe. No, naravno, ĉinjenica je da nafte ima sve manje! Kao što sam već spomenula veliki problem kod elektriĉnih automobila je njihova izrazito visoka cijena, pa si ga osoba koja je plitkog dţepa, i kojoj vjerojatno takav auto i ne treba, ne moţe priuštiti. Vlade nekih drţava i same automobilske kompanije trenutno rješenje ovog problema pronašli su u hibridnim automobilima koje ćemo poslije i definirati. Daljnji nedostatci su nedostatak mjesta gdje se oni mogu puniti pa se vozaĉi, koji si ga mogu priuštiti, boje da neće stići do odredišta gdje ga mogu napuniti. Nekoliko vlada je ponudilo politiĉke i gospodarske poticaje za prevladavanje postojećih zapreka, promoviranje prodaje elektriĉnih automobila i za financiranje daljnjeg razvoja elektriĉnih vozila, isplativijih izvedbi akumulatora i njihovih komponenti. Znanstvenici i proizvoĊaĉi se trude pronaći što jednostavniji naĉin kako naĉiniti elektriĉni automobil, kako u njega staviti jeftinije tvari i komponente, a da bude i dalje isto efikasan. Budućnost ĉovjeĉanstva što se tiĉe automobila se vidi u masovnom prijelazu s automobila s unutarnjim izgaranjem na automobile s elektromotorom. Motor elektriĉnog automobila
  51. 51. Elektriĉni automobili u svom motoru imaju svega nekoliko dijelova koji su pokretni, stoga uĉestalo odrţavanje kao kod automobila s unutarnjim izgaranjem nije potrebno. Automobili s unutarnjim izgaranjem u svome motoru imaju nekoliko stotina dijelova koji su stalno aktivni tijekom rada automobila. No, problem kod elektriĉnih automobila je i dalje taj da su akumulatori koji se stavljaju u njih izrazito skupi i oni su jedina komponenta koja se mora znatno ĉešće mijenjati nego u normalnih automobila. Za izraĉun troškova po prijeĊenom kilometru elektriĉnog automobila potrebno je dodijeliti novĉanu vrijednost trošenju akumulatora. To moţe biti teško zbog ĉinjenice da će imati nešto manji kapacitet svaki put kada se napuni, i smatra se na kraju radnog vijeka kada vlasnik odluĉi da njegova uĉinkovitost više nije prihvatljiva. Ĉak i tada, "na kraju ţivotnog vijeka", akumulator nije potpuno bezvrijedan jer se moţe ponovno upotrijebiti, reciklirati ili koristiti kao rezervni. Budući da je akumulator sastavljen od mnogih individualnih ćelija, koje se ne moraju nuţno ravnomjerno trošiti, povremenom zamjenom najgore od njih moţe se zadrţati isti domet vozila. Tesla Roadster trenutno na trţištu u svojoj unutrašnjosti ima najkvalitetniji akumulator što se tiĉe elektriĉnih automobila. Vrlo je velik, ali moţe potrajati i do sedam godina, a da ne gubi na svojoj vrijednosti i svom kapacitetu unatoĉ stalnom punjenju i sliĉno. O njegovoj kvaliteti govori i sama cijena akumulatora, novi košta 12 000 USD. Voţnja od 64 km po danu tijekom sedam godina, ili 164.500 km, dovodi do potrošnje akumulatora koja košta 0,0734 USD po 1 km ili 4,70 USD po 64 km. Tvrtka Better Place pruţa još jednu usporedbu troškova dok oĉekuju ispunjavanje ugovornih obveza za isporukom baterija, kao i ĉiste elektriĉne energije za punjenje akumulatora po ukupnoj cijeni od 0,05 USD po 1 km u 2010., 0,025 USD po 1 km do 2015. i 0,0125 USD po 1 km do 2020. 64 km voţnje u poĉetku će koštati 3,20 USD i pasti tijekom vremena na 0,80 USD. Nissan procjenjuje da će petogodišnji troškovi rada Leaf-a biti 1.800 USD u odnosu na 6.000 USD za benzinski automobil. Danas se govori da automobili s unutarnjim izgaranjem imaju neograniĉen domet. To je upravo zbog toga što se benzinske pumpe nalaze danas na svakom koraku i njihovo punjenje je vrlo brzo. Punjenje kod elektriĉnih automobila moţe potrajati znatno dulje i dok se današnji napune uz kontekst jedne benzinske pumpe na kojoj će se nalazit mjesto i za punjenje elektriĉnih automobila moţe se slobodno naći i hotel ili neki manji hostel. Elektriĉni automobili su i dalje na razini „dnevnih vozila“. Struĉnjaci ih preporuĉuju onima koji su zaposleni ljudi i koji svoj normalan auto mogu zamijeniti za elektriĉni s napomenom „ SAMO ZA GRADSKU VOŢNJU“ . Elektriĉni automobili pridonose ĉišćem zraku u gradovima, jer oni ne ispuštaju štetne tvari u okolinu, kao što su ĉestice (ĉaĊa), hlapivi organski spojevi, ugljikovodici, ugljiĉni monoksid, ozon, olovo, i razni dušikovi oksidi. Koristi od ĉistog zraka su najĉešće lokalne, zbog toga što su, ovisno o izvoru elektriĉne energije koja se koristi za punjenje akumulatora, emisije štetnih tvari u zrak pomaknute na mjesto proizvodnje elektriĉne energije. Poznato je da su motori s unutarnjim izgaranjem koji se danas nalaze u 99% automobila vrlo neuĉinkoviti. Njihov najveći udio energije upravo odlazi u toplinu , Slika 3. Tesla Roadster
  52. 52. odnosno pretvara se u toplinu. Dok, s druge strane, kod elektriĉnih automobila vrlo mala koliĉina energije se pretvara u toplinsku. Vozila na elektriĉnu energiju ne troše energiju dok miruju, a dio od energije izgubljene prilikom koĉenja se ponovno koristi kroz regenerativno koĉenje, koje koristi do jedne petine energije normalno izgubljene tijekom koĉenja. Obiĉno konvencionalni benzinski motori uĉinkovito koriste samo 15% energetskog sadrţaja goriva za kretanje vozila ili za napajanje dodatne opreme. Dizel motorima moţe se dosegnuti uĉinkovitost od 20%, dok je uĉinkovitost vozila na elektriĉni pogon oko 80% !!!!! Ukratko moramo nešto reći i HIBRIDNIM AUTOMOBILIMA Njima se danas pridodaje još uvijek velika vaţnost kao zamjena za elektriĉne automobile dok se ne pronaĊe jednostavniji naĉin kako pojeftiniti jedan elektriĉni automobil i sve njegove komponente. Hibridni automobil je dakle automobil koji za pokretanje koristi dva ili više izvora , umjesto jednog poput svih današnjih normalnih automobila. Najĉešća današnja kombinacija je benzinskog ili dizelskog motora s elektromotorom. Sve vodikove gorive ćelije vozila koriste se u hibridnim vozilima. To je zato što se vodik koristi za stvaranje elektriĉne energije, koja se koristi za napajanje elektriĉnog motora. U Hrvatskoj je vrlo aktualna kombinacija benzina ili dizela s plinom. Hibridni automobili su odnedavno postali vrlo popularni jer imaju puno manju emisiju štetnih plinova koji oneĉišćuju zrak i uzrokuju kisele kiše. Slika 4. Honda CRZ Hybrid Postoji još ideja o automobilima na biogoriva. Kao i oko svake današnje suvremene ideje mišljenja znanstvenika su podijeljena. Naime, biogoriva su goriva koja se dobivaju preradom biomase. Njihova energija je dobivena redukcijom ugljika iz zraka u organske spojeve. Za razliku od ugljika koji oslobaĊaju fosilna goriva i štete Zemlji, ugljik u biogorivima dolazi iz atmosfere, odakle ga biljke uzimaju tijekom rasta. Biogoriva postaju popularna zbog rasta cijena nafte, potrebe za sigurnijom dobavom
  53. 53. energije, zabrinutosti zbog štetnih emisija stakleniĉkih plinova. Najveći proizvoĊaĉi biodizela su zemlje Europske unije s udjelom od 53% u svjetskoj proizvodnji. Globalno, biogoriva se najĉešće koriste za prijevoz i u kućanstvu. Većina goriva za prijevozna sredstva su kapljevita jer vozila zahtijevaju veliku gustoću energije, kao što je ona koja je sadrţana u kapljevinama i krutinama. Veliku gustoću energije najlakše i najefikasnije je dobiti motorom s unutarnjim izgaranjem, a on zahtijeva da gorivo bude ĉisto. Goriva koja najlakše izgaraju su kapljevita i plinovita (mogu se ukapljivati), praktiĉna su za prijenos i izgaraju ĉisto (bez krutih produkata). Još uvijek je premalo interesa za biogoriva i bolje razvijanje istih takvih automobila pa je pitanje kada će se barem vodeće drţave osvijestiti. Samim njihovim pomakom u automobilskoj industriji, potaknut će i ostale drţave svijeta koje mogu to financijski nauĉiti. Ovo su jedni od najboljih naĉina kako saĉuvati neobnovljive izvore energije, a ujedno saĉuvati prirodu oko nas te time i nas same. Najveći problem ovakvih projekata, automobila i sl. je novac, naravno. No, nadajmo se da će ĉovjek napokon ugrijati stolicu i pronaći pravi, jeftiniji naĉin proizvodnje i prodaje ovakvih automobila. Opće poznato je da danas u Europi skoro svaki peti stanovnik ima automobil, što je puno. Bilo bi lijepo barem polovicu tih automobila zamijeniti elektriĉnima ili automobilima na biogoriva ili barem hibridnim automobilima i napraviti Zemlju boljim mjestom za ţivot za sva ţiva bića. Slika 5. Audi supercar e-tron
  54. 54. ZAKLJUČAK Neobnovljivih izvora energije sve je manje te je nuţno i neophodno zamijeniti ih s nekim drugim oblicima energije. Jedan od prijedloga je iskoristiti „besplatnu“ energiju koju nam priroda nudi i daruje svakodnevno, a drugi je uloţiti beskrajno mnogo novca u gradnju fuzijske elektrane koja će jednom pokrenuta davati ogromnu koliĉinu energije s vrlo malo dodatnih ulaganja i bez štetnih posljedica po okoliš. Kako god, najprije je potrebno osvijestiti graĊane i vlade drţava o tome da postoje alternative koje su dobre i nuţne: - jer smo previše zagadili našu jedinu Majku – Zemlju korištenjem nafte, ugljena i plina, - jer smo se previše pribliţili opasnim igranjem s fisijom (nuklearne katastrofe). Naţalost, obiĉnom ĉovjeku sve je to preskupo! Stoga se nadamo da će u skoroj budućnosti doći do nekakvih promjena koje će ljudima na prihvatljiv naĉin ponuditi bezbolan prelazak na energiju iz obnovljivih izvora. TakoĊer se nadamo da će ovaj rad pomoći u širenju svijesti o nuţnom prelasku na obnovljive izvore energije! (Zelena ĉistka, Novska, 2013.)

×