NEOBNOVLJIVI IZVORI ENERGIJE (NOIE)
Nazivamo
ih tako jer su zalihe koje koristimo ograničene i ne mogu se obnoviti u kratkom
vremenskom roku. Pod kratkim rokom možemo podrazumijevati npr. jedan prosječan
vijek čovjeka. Recimo 60, 70 godina.
Najveći potrošači energije u čitavom svijetu nalaze se u okviru
industrijske proizvodnje, a najprikladniji oblik energije za tu proizvodnju
jeste električna energija.
Električna energija se najvećim dijelom dobija u električnim
centralama, u kojima se razni oblici energije pretvaraju u električnu. Najveće
učešće u svjetskoj proizvodnji energije imaju termocentrale kojima
osnovno pogonsko gorivo jeste ugljen a princip rada je ustvari princip
rada parnog stroja samo visoko usavršen. Ugljen, nafta i prirodni
plin ( fosilna goriva) zajedno sa energijom iz rude urana (atomska)
čine neobnovljive izvore energije. Međutim, upotreba ovih izvora
energije povezana je sa: iscrpljivanjem postojećih zaliha i zagađivanjem
prirode i čovjekove okoline.
UGLJEN je nastajao milionima godina raspadanjem biljaka bez
prisustva kiseonika. Samo ime fosilno gorivo govori o njihovom nastanku. Prije
300 miliona godina biljke su se taložile, preko tih ostataka taložilo se blato
koje je stvaralo veliku toplinu u pritisak što
su idealni uslovi za nastanak uglja. U zavisnosti od područja
nastanka i geološke starosti uglja mogu se podijeliti na: ligniti, smeđi ugalj,
kameni ugalj i antraciti.
Produkti nastali sagorijevanjem uglja u termoelektranama
dospijevaju na velike visine, a potom padaju na zemlju u vidu kisele kiše. S
druge strane nastali plinovi uzrokuju pregrijavanje zemljine površine
stvaranjem efekta staklenika.
Najvažnija upotrebe uglja je pri proizvodnji čelika i električne
energije.
NAFTA
Nafta ( zemno ulje ili
crno zlato) je jedino prirodno tekuće gorivo. Prema prihvaćenoj biološkoj
teoriji nafta je nastala od ostataka različitih morskih životinja, osobito
planktona i biljaka koji su se taložili na dno okeana. S vremenom ih je pokrio
pijesak i mulj koji su stvarili ogromne pritiske i visoke temperature. U tim
prilikama su nastali sirova nafta i plin. Korišćenje nafte predstavlja važnu
osnovu proizvodnje energije, ali dovodi do zagađenja zraka, vode i tla u
produktima sagorijevanja, posebno korištenjem u saobraćaju i industrijskim procesima.
PRIRODNI
PLIN
Prvi zapisi o prirodnom plinu javljaju se 100. godine naše ere,
kad su prvi put zabilježene vječne baklje na području današnjeg Iraka. Te
vječne baklje su najvjerojatnije rezultat propuštanja prirodnog plina kroz
zemljinu koru, a zapalila ga je munja.
Glavnim dijelom prirodni plin sačinjen je od metana,
jednostavnog spoja koji se sastoji od jednog atoma ugljika i četiri atoma
vodika. Metan je visoko zapaljiv i sagorijeva gotovo potpuno.
Možemo zaključiti da sagorijevanjem fosilnih goriva u atmosferu
odlazi nekontrolisano mnogo ugljen dioksida. To je glavni problem
iskorištavanja fosilnih goriva gledano s ekološkog aspekta. Rast koncentracije
ugljičnog dioksida u atmosferi u zadnjih 150 godina povećan je za skoro 30%.
NUKLEARNA
ENERGIJA
Nuklearna energija je
danas značajan energetski izvor. Nuklearne elektrane su objekti u kojima je
čovjek prvi put neposredno iskoristio energiju atomskih jezgara za proizvodnju
toplinske i električne energije. Atomske električne centrale, za
razliku od termolektrana, ne zagađuju atmosferu ugljičnim dioksidom, teškim
metalima i pepelom, ali uvijek ostaje moguće radioaktivno zagađenje okoliša.
Prva nuklearna elektrana puštena je u rad u Obinsku kod Moskve
1952. godine, zatim se gradi slijedeća u Velikoj Britaniji, pa u SAD-u,
Francuskoj itd. Danas, proizvodnju atomske energije uglavnom imaju razvijene
zemlje svijeta. Ovakva proizvodnja električne energije dobija sve veći značaj i
zbog toga što zagađuje po okolinu direktno. Ali zato ima veliki problem sa
skladištenjem radioaktivnog otpada. Udio nuklearnih elektrana u proizvodnji
električne energije se povećavao s vremenom. Taj postotak u zemljama EU dostiže
32%, a u Japanu se predviđa porast ovog načina proizvodnje električne energije
na 40% ukupne proizvodnje struje. U Evropi najveću proizvodnju atomske energije
imaju Švicarska 42%, Švedska 45%, Belgija 61% i Francuska 75%. Najveće atomske
centrale su u Francuskoj, Velikoj Britaniji i Njemačkoj.
Rezerve urana, koji je osnovno gorivo za nuklearne centrale,
nisu neiscrpne i procjenjuju se na 37000 tona iako se manjak može nadoknaditi
razvijanjem postupaka izvlačenja urana iz morske vode, jer se u svakoj toni
morske vode nalazi 3mg urana.
Zbog ograničenosti prirodnih resursa i rapidno rastuće potrošnje
energije, a vezano sa tim i opasno rastućeg ekološkog zagađenja planete,
nastoji se povećati učešće obnovljivih izvora energije u ukupnoj
svjetskoj produkciji. Obnovljivi izvori međutim za sada ne mogu značajnije
smanjiti potrošnju fosilnih goriva. Trenutno su značajni napori usmjereni na
zamjenu fosilnih goriva biodizelom, tj. gorivom dobivenim iz biljaka (uljane
repice i dr.) koje je obnovljivi i ekološki podobniji energetski izvor.
Pred čovjekom današnjice se postavlja nekoliko problema: kako
zadovoljiti narastanje poteba za energijom; kako i kojim tehnološkim rješenjima
i uređajima obezbijediti manju potrošnju energije uz veći korisni efekat rada i
kako doći do izvora energije koji će manje
zagađivati okoliš.
Budući da fosilna goriva imaju negativne posljedice na okoliš i
nisu neiscrpna, sve se više koriste čistije metode proizvodnje električne energije
poput energije Sunca, vode, vjetra, geotermalne energije, bioenergije...
OBNOVLJIVI IZVORI ENERGIJE (OIE)
UVOD
Tokom razvoja, čovjek je dugo upotrebljavao samo energiju koju
je mogao proizvesti snagom svojih mišića ili snagom mišića životinja koje je
uspio pripitomiti.
Veliki preokret u životu čovjeka desio se 1764. kada je James
Wat usavršio parnu mašinu (stroj) koja je otkrivena 60 godina ranije.
Osnovna ideja je jednostavna. Potreban je: kotao, voda, izvor toplote.
Voda se u kotlu zagrijava do ključanja, pretvara se u vodenu
paru a para pokreće klip u cilindru parne mašine. U početku se klip pokretao
samo naprijed i nazad.
Wat je osamdesetih godina 18. vijeka još više usavršio parnu
mašinu i uspio da pokrene točak, tj. da dobije rotaciono kretanje. U osnovi,
kažemo da parna mašina transformiše toplotnu energiju vodene pare u
mehanički rad.
Tako je svijet dobio novi izvor energije. Snagu ljudskih ruku,
postepeno je počela zamjenjivati parna mašina. Princip rada parne mašine našao
je masovnu primjenu u oblastima industrije i poljoprivrede.
Koristila se za pogon strojeva po fabrikama, parnih lokomotiva,
parobroda, poljoprivrednih stojeva...
To je bila osnova Prvoj industrijskoj revoluciji. Kotao i
ostali dijelovi parne mašine morali su biti napravljeni od čvrstog materijala –
željeza. Da bi se zagrijala voda u kotlu parne mašine, potrebno je neko gorivo.
To je najčešće bilo drvo i ugalj. Zbog toga se munjevitom brzinom povećavala
potreba za željeznom rudom i ugljenom.
Čovjek sve lakše dolazi do sve većih količina energije iz uglja.
Upotreba energije mu olakšava radne procese i pruža komociju u svakodnevnom
životu.
Dalji razvoj i brojna naučna i tehnička otkrića od sredine
19.stoljeća do početka 20. usloviće još veće promjene. U SAD se prvi put pravi
naftna bušotina 1859.
Od tada nafta postepeno postaje najvažniji izvor energije a
kasnije i osnovna sirovina u raznim granama industrije. Nafta, Edisonov
pronalazak sijalice te Teslino otkriće naizmjenične struje i
transformatora koji je omogućio prenošenje struje na velike udaljenosti a time
i njenu masovnu upotrebu, bili su glavni pokretači Druge industrijske
(tehnološke) revolucije.
Tehnološka revolucija pokrenula je razvoj hemijske industrije,
naftne industrije, automobilske industrije, komunikacija... Danas su tehnološki
procesi, odnosno svi vidovi industrije najveći potrošači energije.
Različiti tehnološki procesi zahtijevaju i različite oblike
energije, ali glavni izvori energije su već gotovo tri stoljeća - karbonski
izvori energije (fosilna goriva - ugalj, nafta, prirodni plin).
U 20. stoljeću razvila se upotreba i atomske energije. U
21. stoljeću, čovjek se sve više istražuje i koristi nekarbonske izvore
energije. (biomasa, biljna goriva, biljno ulje, snaga vjetra, vode, energija
sunčevog zračenja...)
Posmatrano sa aspekta obnovljivosti, prirodne izvore energije
možemo podijeliti na neobnovljive i obnovljive. Osnovne razlike između OIE i
NOIE su: u konstantnosti(koliko često se mogu obnavljati, koliko su dostupne),
u mogućnosti skladištenja i transporta, u cijeni za izgradnju korištenje i
održavanje postrojenja.
Ovi energetski izvori obuhvataju tehnološka rješenja koja se u
21.stoljeću sve više primjenjuju ali nisu standardna i nisu još sasvim
razvijena. Prije 20-30 godina sunčeva energija je bila velika nepoznanica, dok
se danas primjenjuju mnogobrojni sistemi koji crpe i akumuliraju sunčevu
energiju.
Veliku primjenu imaju i vjetrenjače - turbine koje koriste
energiju vjetra koja je opet posljedica akumulirane energije Sunca i za koje se
smatra da će u budućnosti imati veliki udio u ukupnoj svjetskoj
elektroenergetskoj proizvodnji.
Pod pojmom obnovljivih energetskih izvora smatramo
prirodne izvore čiji se prosiječni dotok svake godine prirodno obnavlja. Danas
se sve više koriste zbog male škodljivosti prema okolini.
U tu grupu spadaju: energija vode, sunca, vjetra, geotermalna
energija,energija biomase i biogoriva. Najviše se koriste tradicionalni obnovljivi
izvori - biomasa (spaljeno drvo) i voda, a od novih izvorageotermalne
energije, energije vjetra, sunca i okeana zajednički je
iskorišteno jedva 1% od
ukupne potrošnje energije.
BIOENERGIJA (BIOMASA)
Pod
energijom biomase smatramo energiju koja se u pravilu oslobađa oksidacijom
(paljenjem) raznih organskih materijala. Najuobičajeniji i najtradicionalniji
način korištenja ove energije je - klasična vatra. Smatra se da je otkriće
vatre, zapravo njeno kontrolisano korištenje, pokrenulo napredak
ljudske vrste, odnosno civilizacije. Biomasa su prirodni proizvodi koji se
sastoje od otpada i ostataka u poljoprivredi šumarstvu i srodnim
industrijama, a mogu se ponovo koristiti kao različiti oblici energije.
Energija iz biomase se može koristiti u čvrstom (drvo ) tekućem
(biodizel, bioetanol, biometanol) i plinovitom stanju ( bioplin,
plin iz rasplinjavanja biomase i deponijski plin). Tekućine se lakše prenose,
imaju i više energije u sebi, a mogu se pumpati što omogućava njihovo lakše
rukovanje. To je razlog zašto je većina transportnih goriva
u tečnom stanju.
Biomasa se može se podijeliti na drvnu, nedrvnu i životinjski
otpad. Čak i kravlje gnojivo sadrži dvije trećine izvorne energije koju je
krava upotrijebila.
Za dobijanje energije koriste se: biljke i biljni ostaci u
šumarstvu i drvnoj industriji, ali i otpadni biljni i životinijski materijali u
poljoprivredi i prehrambenoj industriji.
Biomasa treba da bude zamjena za fosilna goriva (ugalj, nafta i
zemni plin). Prednost biomase u odnosu na fosilna goriva jeste u tome
što ne zagađuju atmosferu kroz ispuštanje štetnih gasova prilikom sagorjevanja,
jer sve što se ispusti u atmosferu prilikom sagorjevanja, žive biljke u procesu
fotosinteze apsorbuju u sebe.
Jedna vrsta biomase je drvo, koje se koristi hiljadama godina na
različite načine, a pronalazak peći na drva je povećao upotrebu drveta.
