Energija vode (hidroenergija) je najznačajniji obnovljivi izvor energije, a ujedno i jedini koji je ekonomski konkurentan fosilnim gorivima i nuklearnoj energiji. U poslednjih 30-ak godina proizvodnja energije u hidroelektranama je utrostručena, ali je time udeo hidroenergije povećan za samo 50% (sa 2.2% na 3.3%). U nuklearnim elektranama u istom je razdoblju proizvodnja povećana gotovo sto puta, a udeo 80 puta. Tako je, zbog toga jer korištenje hidroenergije ima svoja ograničenja. Ne može se koristiti svuda jer podrazumeva obilje brzo tekuće vode, a poželjno je i da je ima dovoljno cele godine, jer se električna struja ne može jeftino uskladištiti. Da bi se poništio uticaj oscilacija vodostaja grade se brane i akumulacijska jezera. To znatno diže cenu cele elektrane, a i diže se razina podzemnih voda u okolini akumulacije. Razina podzemnih voda ima dosta uticaja na biljni i životinjski svet, pa prema tome hidroenergija nije sasvim bezopasna za okolinu. Veliki problem kod akumuliranja vode je i zaštita od potresa, a u zadnje vreme i zaštita od terorističkog čina.Većina neiskorištenog potencijala nalazi se u nerazvijenim zemljama, što je povoljno jer se u njima očekuje znatan porast potrošnje energije. Najveći projekti, planirani ili započeti, odnose se na Kinu, Indiju, Maleziju, Vijetnam, Brazil, Peru... Rastuća potreba za energijom pri tome često preteže nad brigom o uticajima na okoliš, a dimenzije nekih zahvata nameću misao da je njihovo izvođenje ne samo stvar energije nego i prestiža.

Glavni delovi akumulacione hidroelektrane su akumulacija, brana, zahvat, gravitacijski dovod, vodna komora, zasunska komora, cevovod, mašinska stanica i odvod vode. Postoje dve tipa akumulacionih hidroelektrana: pribranska i derivacijska. Pribranska se nalazi ispod same brane, a derivacijska je smeštena niže od brane i cevovodima je spojena na akumulacionu. Akumulacione hidroelektrane su najčešći način dobijanja električne energije iz energije vode. Problemi nastaju u letnjim mesecima kad prirodni dotok postane premali za funkcionisanje elektrane. U tom slučaju se brana mora zatvoriti i potrebno je održavati nivo vode koji predstavlja biološki minimum.

Snaga vode (u obliku kinetičke energije, temperaturne razlike ili gradijenta slanosti) može se sakupljati i koristiti. S obzirom da je voda 800 puta gušća od zraka, čak i spori vodeni tok ili umereni val može pridoneti razmotrivu količinu energije.

Postoji mnogo oblika snage vode:

1. Hidroelektrična energija je izraz rezervisan za brane velikih dimenzija poput Grand Coulee Dam u državi Washington i Akosombo brana u Gani.
2. Mikro hidro sistemi su uređaji hidroelektrične energije koji inače proizvode do 100 kW snage. Često se upotrebljavaju u područjima bogatim vodom kao Remote Area Power Supply (RAPS). Delom sveta je mnogo takvihhidroelektrana uključujući i one od 50 kW na Solomonskim otocima.
3. Uređaji bez brane koriste kinetičku energiju samih reka i okeana
4. Energija okeana opisuje sve teh nologije za prikupljanje energije okeana i mora
5. Snaga morskih struja: slično kao plimno-osečka snaga, koristi kinetičku energiju morskih struja.
6. Pretvorba toplinske energije okeana koristi temperaturnu razliku između toplije površine okeana hladnijih dubina, te se na kraju primenjuje ciklički generator topline. PTEO još nije testiran na terenu u velikim razmjerima.
7. Snaga morskih mijena obuhvaća energiju plime i oseke. Trenutno postoje dva različita načina proizvodnje energije iz plime i oseke:
   • Plimno-osečko kretanje u vertikalnom smeru - plima uđe, razina vode u bazenu poraste i zatim dođe oseka. Prilikom oseke, razina vode pada i ona proteče kroz turbinu i tako se iskorištava potencijalna energija pohranjena u vodi.
   • Plimno-osečko kretanje u horizontalnom smeru – morska struja. Zbog velike gustine vode,koja je 800 puta veća od gustoće vazduha,morske struje mogu imati puno kinetičke energije.Nekoliko komercijalnihototipova je izgrađeno, a mnogi se tek razvijaju.
8. Snaga valova koristi energiju pohranjenu u valovima. Valovi inače pomiču velike pontone gore-dole u vodi, ostavljajući deo sa smanjenom visinom vala u „seni“. Snaga valova je dosegla komercijalizaciju.
9. Snaga gradijenta slanosti, ili još snaga osmoze, je energija dobivena iz razlike u slanosti između slane, morske vode i slatke, rečne vode. Obrnuta elektrodijaliza i pritiskom odgođena osmoza su u procesu istraživanja i testiranja.
10. Hlađenje u dubokom jezeru, iako zapravo nije prava metoda stvaranja energije, može uštedeti puno novaca tokom leta.Ono koristi potopljene slavine i cevi kao hladnjak za kontrolu klime. Dno jezera ima godišnju konstantu od 4˚C.

Izvor: djordje-natosevic.edu.rs

Priredio u okviru projekta "Znanje podeli, nagradu osvoji": Stefan Gašić, III-2

Kako koristiti prirodne pogodnosti

Energija plime i oseke je forma hidroenergije koja iskorištava kretanja vode, a koja se događaju zbog morskih mena, odnosno spuštanja i dizanja u nivoa mora. Energija plime i oseke se stvara zahvaljujući generatorima koji su ustvari velike podvodne turbine postavljene u područja s velikim morskim menama, dizajnirana tako da uhvate kinetičko kretanje nadirućih morskih mena, a kako bi se stvorila električna energija. Energija plime i oseke ima ogroman potencijal za buduće energetske projekte, ponajviše zbog ogromnih površina svetskih okeana.

Potencijal energije plime i oseke nije neka novost, te je taj princip poznat već dugo godina (male brane oko okeana su već nicale i početkom 11 st.). Međutim, kada se ti projekti uporede s branama na rekama, dolazi se do zaključka o vrlo visokim troškovima tih projekata jer je kao prvo reč o masivnim projektima, a s druge strane ti masivni projekti moraju biti izgrađeni u zahtevnom području za građenje gde ima mnogo soli. Neisplativost je ustvari glavni razlog zašto energija plime i oseke nije našla mesto među najkomercijalnijim obnovljivim izvorima energije, uprkos neospornom potencijalu. Da bi energija plime i oseke funkcionisala na zadovoljavajućem nivou potrebni su vrlo veliki pomaci u menama, od barem 5 metara između plime i oseke, ali i ima vrlo malo mjesta koja bi zadovoljavala takve uslove. Jedno od pogodnih područja je La Rance elektrana u Francuskoj, a koja je ujedno i najveća elektrana koja radi na principu energije plime i oseke. Ta elektrana koja je ujedno i jedina elektrana takve vrste u Europi smeštena je u estuariju reke Rance u sjevernoj Francuskoj i trenutno stvara dovoljno energije za zadovoljavanje potrebe 240.000 francuskih domaćinstava. Kapacitet te elektrane je otprilike petina onog prosečne nuklearke, odnosno elektrane pogonjene na ugalj. Glavni problem svih tih elektrana leži u tome da mogu dnevno raditi samo nekih 10 sati, tačnije za vrijeme kad se plima diže, odnosno oseka spušta. Velika prednost leži u činjenici što su plima i oseka potpuno predvidljive pojave, tako da se lako može isplanirati vreme rada tih elektrana u vreme kada su Mnogo je prednosti vezano za energiju plime i oseke. Reč je o obnovljivom izvoru energije koji je ujedno ekološki prihvatljiv jer ne stvara efekat staklene bašte niti uzrokuje otpad, ne treba mu gorivo za pogon, a budući da su mene totalno predvidljive može pouzdano proizvoditi energiju, a jednom kada se elektrana napravi nije toliko skupa za održavanje. Međutim, ima tu i negativnih strana, od kojih svakako najviše pažnje privlače ogromni početni troškovi jer je reč o vrlo masivnim projektima koji zahtevaju velika područja. To može stvoriti velike ekološke probleme i uništiti mnoge ekosisteme, naročito ptica jer one koriste razdoblje plime i oseke za pronalaženje hrane. Naravno tu je takođe i ograničeno dnevno vreme rada elektrane, tokom samo 10 sati dok su povoljni uslovi mena.morske mene aktivne, a recimo to nije slučaj sa

Konverzija termalne energije okeana

Konverzija termalne energije okeana je metoda za stvaranje elektriciteta koja se služi temperaturnom razlikom koja postoji između duboke i plitke vode, jer je voda na većoj dubini hladnija. Ukoliko postoji veća temperaturna razlika, veća je i efikasnost čitave metode, a minimalna temperaturna razlika treba biti 38 stepeni Fahrenheita. Ova metoda ima dugu istoriju funkcionisanja, i datira s početka 19. veka. Većina stručnjaka smatra kako bi ova metoda dala dobar odnos ulaganja i koristi već sa postojećim tehnologijama bi se mogao proizvoditi gigawat električne energije. To ipak nije slučaj danas jer OTEC zahteva ogromne, skupe cijevi velikih razmera koje se moraju postaviti barem kilometar duboko u more, a kako bi mogle dovoditi hladniju vodu sa većih dubina, a što je naravno vrlo skupo. Tipovi OTEC sistema su slijedeći:svim vrstama energije (npr. energija vjetra).Sistemi zatvorenog kruga (Closed-Cycle)Sistemi zatvorenog kruga koriste tečnost sa niskim stepenom ključanja, najčešće amonijak, te na taj način pokreću turbinu, a koja onda stvara električnu energiju. Topla površinska morska voda se pumpa kroz izmjenjivač toplote i tu se zahvaljujući niskoj tačci ključanja isparava, i takva novonastala para zatim pokreće turbo generator. Hladnija dublja voda se zatim upumpava kroz drugi izmjenjivač toplote gde zahvaljujući kondenzaciji prelazi nazad iz pare u tečnost, a ta se tečnost zatim reciklira kroz sistem. 1979. godine Natural Energy Laboratory, u saradnji s nekoliko partnera napravio je mini OTEC eksperiment, a koji je bio prvi uspeešan OTEC sistem zatvorenog mora koji je konstruiran na moru. Mini OTEC plovilo je odvezeno 2,4 km od Havajske obale, a uspelo je proizvesti dovoljno energije da svetle svetla na plovilu, te takođe za rad brodskih kompjutera i televizora. A 20 godina kasnije, 1999. godine Natural Energy Laboratory je testirao i pilot elektranu zatvorenog sistema snage 250-kW što je najveća elektrana takvog tipa ikad puštena u operaciju.

Sistemi otvorenog kruga (Open-Cycle) Sistemi otvorenog kruga koriste tople površine tropskih okeana za dobijanje elektriciteta zahvaljujući činjenici što topla voda nakon što se stavi u kontejner sa niskim pritiskom, proključa. Nakon toga para koja se širi počinje terati turbinu sa niskim pritiskom spojenu na električni generator, te se na kraju kondenzuje nazad u tečnost zbog izloženosti hladnim temperaturama iz dubine okeana. 1984 godine tadašnji Solar Energy Research Institute (danas pod imenom National Renewable Energy Laboratory) razvio je tzv. «vertical-spout evaporator» čija je namena pretvaranje tople morske vode u paru pod niskim pritiskom, a za izgradnju projekata otvorenog kruga. Nakon što su 1993. godine postignute efikasnosti i do 97 %, sistemima otvorenog kruga priznat je neosporni potencijal. Bila je to elektrana na Keahole Point, Hawai, koja je tokom svog testiranja proizvela oko 50,000 W električne energije.

Hibridni sistemi (Hybrid) Hibridni sistemi su dizajnirani na način koji kombinuje pozitivne strane, kako otvorenih, tako i zatvorenih sistema. Način rada kod hibridnih sistema uključuje toplu morsku vodu koja ulazi u vakuumsku komoru gde se pretvara u paru (proces sličan kod sistema otvorenog tipa). Nakon toga para se vaporizuje u tečnost niskog stepena ključanja (kao kod zatvorenih sistema), a koja zatim pokreće turbinu i stvara električnu energiju.

OTEC ima vrlo visok potencijal za stvaranje električne energije, ali nije električna energija jedina pozitivna stvar koja se može dobiti zahvaljujući OTEC-u. Kao nusprodukt može se proizvesti hlađenje vazduha, a upotrijebljena hladna morska voda iz OTEC elektrana može ili ohladiti svežu vodu u izmjenjivačima toplote ili teći direktno u nekom sistemu za hlađenje. A tu je i akvakultura jer neke vrste ribe, kao što je losos, mogu se znatno bolje razmnožavati u dubokoj vodi bogatoj nutrientima, dobijenim temeljem principa rada OTEC-a. Međutim, postoje i negativne strane, naročito što se tiče isplativosti tih projekata jer OTEC elektrane traže vrlo velike početne investicije, a takođe treba zadovoljiti i pitanja okoline, budući da su OTEC elektrane vrlo velike te traže puno prostora za izgradnju. Još jedan faktor koji utiče na komercijalizaciju OTEC projekata je i činjenica da na svetu ima samo nekoliko stotina mesta prikladnih za građenje, i to u tropskim krajevima, gde je duboki okean dosta blizu obale te se time izbegavaju dodatni troškovi koji bi se javili prilikom gradnje OTEC projekta dalje od obale.

Izvor: almina.blogspot.com

Priredila: Kristina Radić, III-2

Sa tehničko tehnološkim razvojem u dvadesetom veku, jedan od najvećih pratećih zahteva bila je konstantna potreba za povećanjem proizvodnje električne energije. U današnjem svetu gotovo je nemoguće zamisliti neki proizvod za čiju proizvodnju nije bilo potrebno korišćenje električne energije. Povećana potreba za električnom energijom uslovila je razvoj tehnologija za proizvodnju električne energije, pa tako danas postoje pet tipova elektrana: hidroelektrane, termoelektrane, solarne elektrane, vetro-elektrane i geo-termalne elektrane.

Kako je krajem dvadesetog veka sve više ojačala svest o zagađenju planete i njenim efektima, počelo se razmišljati i o prihvatljivim i manje prihvatljivim načinima proizvodnje električne energije. Sve ono što u proizvodnom procesu podrazumeva emisiju ugljen dioksida i ostalih gasova staklene bašte smatra se nepoželjnim u ekološkom smislu. Tako su termoelektrane u kojima se sagoreva ugalj i naftni derivati postale nepoželjne, iako trba reći da se u mnogim zemljama u razvoju upravo ove vrste elektrana još uvek najviše koriste i čak i danas izgrađuju nove. Nuklearne elektrane koje takođe spadaju u termoelektrane su sa stanovišta emisije gasova staklene bašte ekološki prihvatljive. Termoelektrane na zemni gas i biomasu su nešto prihvatljivije od termoelektrana na ugalj i naftne derivate, jer je kod njih emisija gasova staklene bašte manja, a u slučaju biomase izvor energije je obnovljiv.

Energija vetra o kojoj se puno govori u poslednje vreme, je sa stanovišta distributera električne energije ne baš previše poželjna jer je količina proizvedene električne energije u direktnoj korelaciji sa količinom vazdušnih strujanja. Iz tog razloga teško je planirati količinu proizvedene električne energije u ovim elektranama, a i veoma često je nemoguće pravovremeno odgovoriti na povećanu potražnju, što je osnovni zahtev elektro-distributivnih sistema. Solarne elektrane imaju slične osobine kao i vetro-elektrane: nemoguć je čovekov uticaj na raspoloživost izvora energije, proizvodnja osciluje u relativno kratkim intervalima, odnosno nije stabilna i teško ju je dovesti u sklad sa promenom potreba za proizvedenom količinom električne energije.

Potencijal malih vodotokova, na kojima se mogu graditi male hidroelektrane, iznosi oko 0,4 miliona ten - ili 3% od ukupnog potencijala obnovljivih izvora u Srbiji.

Male hidroelektrane su energetski objekti snage do 10 MW i spadaju u kategoriju povlašćenih proizvođača energije.

Iskorišćenjem ukupnog energetskog potencijala malih hidroelektrana moguće je proizvesti oko 4,7% od ukupne proizvodnje električne energije u Republici Srbiji (34 400 GWh/god ostvareno u 2006. godini) i oko 15% sadašnje proizvodnje električne energije u hidroelektranama (10 900 GWh/god).

Energetski potencijal vodotokova i lokacije za izgradnju malih hidroelektrana određene su dokumentom „Katastar malih hidroelektrana na teritoriji SR Srbije van SAP" iz 1987. godine, koji su za potrebe JP Združene elektroprivrede izradili „Energoprojekt - Hidroinženjering" i Institut „Jaroslav Černi" (u daljem tekstu: Katastar MHE), kao i katastrom malih hidroelektrana u Autonomnoj pokrajini Vojvodini, u kome je obrađeno 13 hidroelektrana („Hidroinvest" DTD, 1989. godine).

Izuzetno je moguće graditi ove objekte i na drugim lokacijama uz saglasnost Ministarstva rudarstva i energetike u pogledu maksimalnog iskorišćenja energetskog potencijala vodotokova i saglasnosti drugih nadležnih ministarstava i institucija. Za postojeće višenamenske akumulacije, hidroenergetske parametre za izgradnju malih hidroelektrana, koji definišu i maksimalnu snagu postrojenja, određuje JVP „Srbijavode", Beograd, odnosno za Autonomnu pokrajinu Vojvodinu JVP „Vode Vojvodine" Novi Sad.

Ukoliko na nekoj od lokacija predviđenih katastrima iz stava 2. ovog pododeljka, usled promenjenih hidro-geoloških uslova, postojanja izgrađenih građevinskih objekata ili drugih značajnijih promena koje su nastupile u uređenju i korišćenju prostora, nije moguća izgradnja male hidroelektrane ili bi očekivana snaga bila osetno manja od snage navedene u katastarskom listu, izgradnja male hidroelektrane, uz saglasnost Ministarstva rudarstva i energetike, može se odobriti na drugoj, ili više drugih lokacija istog vodotoka kojima se obezbeđuje potpuno iskorišćavanje energetskog potencijala.

Ministarstvo rudarstva i energetike izdaje energetsku dozvolu za izgradnju malih hidroelektrana nazivne snage od 1 MW do 10 MW

Izvor: www.obnovljiviizvorienergije.rs

Priredio: Tomislav Milunov, II-7