19. Jan, 2022.
Hemijsko-medicinska škola Vršac

Hemijsko-medicinska škola Vršac

Sterijina 113, 26300 Vršac

Telefon: 013 830 292

email: sekretarijat@hms.edu.rs

Energija leda

Pomislilicemo odmah da je ovo totalno apsurd, ali funkcionise stvarno. Naucnicima je uspelo da obrnu princip frizidera i da energiju koja se stvara tokom zamrzavanja, koriste za grejanje.

Led je u velikim rezervoarima 4m pod zemljom a kako bi se prostor u basti stedio, rezervoar se obicno gradi u montaznim garazama. Posto ne postoji opasnost za podzemnu vodu, onad se i bez dozvole moze montirati(cime se izbegavaju birokratski ratovi).

Naucnjaci objasnjavaju ovako: Hladjenje vode od 80 do 0 stepeni stvara istu kolicinu energije kao i zagrevanjem vode od 0 do 80 stepeni. Svaki put nastaje 80 energijskih jedinica. Vodi se pomocu toplotne pumpe oduzima toplota sve dok se voda ne smrzne. Time je energija istrosena. Da bi se proces prekinuo do "konacnog" hladjenja, koristi se geotermalna energija, solarna energija i energija vetra. U cisterne tj. rezervoare se uvodi toplota i voda ce se iznova zagrevati, tako da toplotna pumpa moze dalje da radi normalno. U leto, pritiskom na dugme, mozee se "ledogrejac" koristiti kao klima.

Izvor: www.srbijauzivo.rs

Priredio: Albert Mesaros, II-7

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

Obnovljive izvore energije možemo podijeliti u dvije glavne kategorije: tradicionalne obnovljive izvore energije poput biomase i velikih hidroelektrana, te na takozvane "nove obnovljive izvore energije" poput energije Sunca, energije vjetra, geotermalne energije itd. Iz obnovljivih izvora energije dobiva se 18% ukupne svjetske energije (2006), ali je većina od toga energija dobivena tradicionalnim iskorištavanjem biomase za kuhanje i grijanje - 13 od 18%. Od velikih hidroelektrana dobiva se dodatnih tri posto energije. Prema tome, kad izuzmemo tradicionalne obnovljive izvore energije jednostavno je uračunati da takozvani "novi izvori energije" proizvode samo 2,4% ukupne svjetske energije. 1,3% otpada na instalacije za grijanje vode, 0,8% na proizvodnju električne energije i 0,3% na biogoriva. Taj udio u budućnosti treba znatno povećati jer neobnovljivih izvora energije ima sve manje, a i njihov štetni utjecaj sve je izraženiji u zadnjih nekoliko desetljeća. Sunce isporučuje Zemlji 15 tisuća puta više energije nego što čovječanstvo u sadašnjoj fazi uspijeva potrošiti, ali usprkos tome neki ljudi na Zemlji se smrzavaju. Iz toga se vidi da se obnovljivi izvori mogu i moraju početi bolje iskorištavati i da ne trebamo brinuti za energiju nakon fosilnih goriva.

Razvoj obnovljivih izvora energije (osobito od vjetra, vode, suncai biomase) važan je zbog nekoliko razloga: obnovljivi izvori energije imaju vrlo važnu ulogu u smanjenju emisije ugljičnog dioksida (CO2) u atmosferu. Smanjenje emisije CO2 u atmosferu je politika Europske unije, pa se može očekivati da će i Hrvatska morati prihvatiti tu politiku.

povećanje udjela obnovljivih izvora energije povećava energetsku održivost sustava. Također pomaže u poboljšavanju sigurnosti dostave energije na način da smanjuje ovisnost o uvozu energetskih sirovina i električne energije.

očekuje se da će obnovljivi izvori energije postati ekonomski konkurentni konvencionalnim izvorima energije u srednjem do dugom razdoblju.

GEOTERMALNA ENERGIJA (GEOTHERMAL ENERGY)

Riječ geotermalno ima porijeklo u dvjema grčkim riječima geo (zemlja) i therme (toplina) i znači toplina zemlje, pa se prema tome toplinska energija Zemlje naziva još i geotermalna energija. Toplina u unutrašnjosti Zemlje rezultat je formiranja planeta iz prašine i plinova prije više od četiri milijarde godina, a radioaktivno raspadanje elemenata u stijenama kontinuirano regenerira tu toplinu, pa je prema tome geotermalna energija obnovljivi izvor energije. Osnovni medij koji prenosi toplinu iz unutrašnjosti na površinu je voda ili para, a ta komponenta obnavlja se tako da se voda od kiša probija duboko po raspuklinama i tamo se onda zagrijava i cirkulira natrag prema površini, gdje se pojavljuje u obliku gejzira i vrućih izvora.

Vanjska kruta kora Zemlje duboka je od pet do 50 kilometara i sastavljana je od stijena. Tvari iz unutarnjeg sloja neprestano izlaze na površinu kroz vulkanske otvore i pukotine na dnu oceana. Ispod kore nalazi se omotač i on se proteže do dubine od 2900 kilometara, a sačinjen je od spojeva bogatih željezom i magnezijem. Ispod svega toga nalaze se dva sloja jezgre – tekući sloj i kruti sloj u samoj jezgri planeta. Polumjer Zemlje je otprilike 6378 kilometara, i nitko zapravo ne zna što se točno nalazi u unutrašnjosti, sve navedeno su zapravo znanstvene pretpostavke izgleda unutrašnjosti planeta. Te pretpostavke temelje se na eksperimentima u uvjetima visokog tlaka i velikih temperatura.

Spuštanjem kroz vanjski sloj Zemlje, tj. koru temperatura raste otprilike 17 °C do 30 °C po kilometru dubine (50 – 87 °F po milji dubine). Ispod kore nalazi se omotač koji je sastavljen od djelomično rastopljenih stijena i temperatura tog omotača je između 650 i 1250 °C (1200 – 2280 °F). U samoj jezgri Zemlje temperature bi po nekim procjenama mogle biti između 4000 i 7000 °C (7200 – 12600 °F). Budući da toplina uvijek prelazi sa toplijih dijelova na hladnije, toplina iz unutrašnjosti Zemlje prenosi se prema površini i taj prijenos topline glavni je pokretač tektonskih ploča. Na mjestima gdje se spajaju tektonske ploče može doći do propuštanja magme u gornje slojeve i ta magma se tada hladi i stvara novi sloj zemljine kore. Kad magma dođe do površine može stvoriti vulkane, ali većinom ostaje ispod površine te tvori ogromne bazene i tu se počinje hladiti, a taj proces traje od 5000 godina do milijun godina. Područja ispod kojih se nalaze ovakvi bazeni magme imaju visok temperaturni gradijent, tj. temperatura raste vrlo brzo povećanjem dubine i takva područja izuzetno su pogodna za iskorištavanje geotermalne energije.

Potencijal geotermalne energije je ogroman, ima je 50000 puta više od sve energije koja se može dobiti iz nafte i plina širom svijeta. Geotermalni resursi nalaze se u širokom spektru dubina, od plitkih površinskih do više kilometara dubokih rezervoara vruće vode i pare koja se može dovesti na površinu i iskoristiti. U prirodi se geotermalna energija najčešće pojavljuje u formi vulkana, izvora vruće vode i gejzira. U nekim zemljama se geotermalna energija koristi već tisućljećima u obliku toplica odnosno rekreacijsko-ljekovitog kupanja. No razvoj znanosti nije se ograničio samo na područje ljekovitog iskorištavanja geotermalne energije već je iskorištavanje geotermalne energije usmjerio i prema procesu dobivanja električne energije te grijanju kućanstava i industrijskih postrojenja. Grijanje zgrada i iskorištavanje geotermalne energije u procesu dobivanja struje, glavni su ali ne i jedini načini iskorištavanja te energije. Geotermalna energija također se može iskoristiti i u druge svrhe kao što su primjerice u proizvodnji papira, pasterizaciji mlijeka, plivačkim bazenima, u procesu sušenja drveta i vune, planskom stočarstvu, te za mnoge druge svrhe.

Glavni nedostatak prilikom iskorištavanja geotermalne energije je da nema puno mjesta na svijetu koja su izuzetno pogodna za eksploataciju. Najpogodnija su područja na rubovima tektonskih ploča, tj. područja velike vulkanske i tektonske aktivnosti. Sljedeća slika prikazuje tektonsku kartu svijeta i područja pogodna za iskorištavanje geotermalne energije.

PROIZVODNJA ELEKTRIČNE ENERGIJE

Jedan od najzanimljivijih oblika iskorištavanja geotermalne energije je proizvodnja električne energije. Tu se koriste vruća voda i para iz Zemlje za pokretanje generatora, pa prema tome nema spaljivanja fosilnih goriva i kao rezultat toga nema niti štetnih emisija plinova u atmosferu, ispušta se samo vodena para. Dodatna prednost je u tome što se takve elektrane mogu implementirati u najrazličitijim okruženjima, od farma, osjetljivih pustinjskih površina pa sve do šumsko-rekreacijskih područja.

Počeci korištenja topline Zemlje za generiranje električne energije vežu se uz malo talijansko mjesto Landerello i 1904 godinu Tamo je te godine započelo eksperimentiranje s tim oblikom proizvodnje električne energije, kada je para upotrijebljena za pokretanje male turbine koja je napajala pet žarulja, a taj se eksperiment smatra prvom upotrebom geotermalne energije za proizvodnju električne energije. Tamo je 1911 počela gradnja prve geotermalne elektrane koja je završena 1913 i nazivna snaga joj je bila 250 kW. To je bila jedina geotermalna elektrana u svijetu kroz gotovo pola stoljeća. Princip rada je jednostavan: hladna voda upumpava se na vruće granitne stijene koje se nalaze blizu površine, a van izlazi vruća para na iznad 200 °C i pod visokim pritiskom i ta para onda pokreće generatore. Iako su sva postrojenja u Landerello-u uništena u drugom svjetskom ratu, postrojenja su ponovo izgrađena i proširena te se koriste još i danas. To postrojenje i danas električnom energijom napaja oko milijun domaćinstava tj. proizvede se gotovo 5000 GWh godišnje, što je oko 10% ukupne svjetske proizvodnje struje iz geotermalnih izvora. Iako je geotermalna energija obnovljivi izvor energije, tlak pare se u Landerello-u smanjio za 30% od 1950.

Trenutno se koriste tri osnovna tipa geotermalnih elektrana:

  1. Princip suhe pare (Dry steam) – koristi se iznimno vruća para, tipično iznad 235 °C (445 °F). Ta para se koristi za direktno pokretanje turbina generatora. Ovo je najjednostavniji i najstariji princip i još uvijek se koristi jer je to daleko najjeftiniji princip generiranja električne energije iz geotermalnih izvora. Spomenuta prva geotermalna elektrana na svijetu u Landerello-u koristila je taj princip. Trenutno se najveća elektrana koja koristi „Dry steam“ princip nalazi u sjevernoj Kaliforniji i zove se The Geysers, a proizvodi električnu energiju još od 1960 godine. Količina proizvedene električne energije iz tog postrojenja još uvijek je dovoljna za opskrbu grada veličine San Francisco-a.
  2. Flash princip (Flash steam) – koristi se vruća voda iz geotermalnih rezervoara koja je pod velikim pritiskom i na temperaturama iznad 182 °C (360 °F). Pumpanjem vode iz tih rezervoara prema elektrani na površini smanjuje se tlak pa se vruća voda pretvara u paru u pokreče turbine. Voda koja se nije pretvorila u paru vraća se natrag u rezervoar zbog ponovne upotrebe. Većina modernih geotermalnih elektrana koristi ovaj princip rada.
  3. Binarni princip (Binary cycle) – Voda koja se koristi u kod binarnog principa je hladnija od vode koja se koristi kod ostalih principa generiranja električne energije iz geotermalnih izvora. Kod binarnog principa vruća voda se koristi za grijanje tekućine koja ima znatno nižu temperaturu vrelišta od vode, a ta tekućina isparava ne temperaturi vruće vode i pokreće turbine generatora. Prednost tog principa je veća efikasnost postupka, a i dostupnost potrebnih geotermalnih rezervoara je puno veća nego kod ostalih postupaka. Dodatna prednost je potpuna zatvorenost sistema budući da se upotrijebljena voda vraća natrag u rezervoar pa je gubitak topline smanjen, a gotovo da i nema gubitka vode. Većina planiranih novih geotermalnih elektrana koristiti će ovaj princip.

Princip koji će se koristiti kod izgradnje nove elektrane ovisi o vrsti geotermalnog izvora energije, tj. o temperaturi, dubini i kvaliteti vode i pare u odabranoj regiji. U svim slučajevima kondenzirana para i ostaci geotermalne tekućine vraćaju se natrag u bušotinu i time se povećava izdržljivost geotermalnog izvora.

KORIŠTENJE GEOTERMALNE ENERGIJE U DRUGE SVRHE

Drugi zanimljivi oblik iskorištavanje geotermalne energije je grijanje. Najveći geotermalni sistem koji služi za grijanje nalazi se na Islandu, odnosno u njegovom glavnom gradu Reykjavik-u u kojem gotovo sve zgrade koriste geotermalnu energiju, te se čak 89% islandskih kućanstava grije na taj način. Iako je Island uvjerljivo najveći iskorištavač geotermalne energije po glavi stanovništva sa spomenutih 89% svih islandskih kućanstava koja se griju na taj način, nije usamljen na području iskorištavanja geotermalne energije. Geotermalna energija se uvelike iskorištava i u područjima Novog Zelanda, Japana, Italije, Filipina te i nekih dijelova SAD-a kao što je San Bernardino u Kaliforniji te u glavnom gradu Idaho-a Boise-u.

Geotermalna energija koristi se i u poljoprivredi za povećanje prinosa. Voda iz geotermalnih rezervoara koristi se za grijanje staklenika za proizvodnji cvijeća i povrća. Pod grijanje staklenika ne uzima se u obzir samo grijanje zrake, već se grije i tlo na kojem rastu biljke. Stoljećima se ovo koristi u centralnoj Italiji, a Mađarska trenutno pokriva 80% energetskih potreba staklenika geotermalnom energijom.

Toplinske pumpe su još jedna od upotreba geotermalne energije. Toplinske pumpe troše električnu energiju za cirkulaciju geotermalne tekućine, a ta tekućina kasnije se koristi za grijanje, hlađenje, kuhanje i pripremu tople vode i na taj način znatno se smanjuje potreba za električnom energijom.

Postoji još vrlo širok spektar upotrebe geotermalne energije, ali nema potrebe sve detaljno objašnjavati. Neke od tih upotreba su uzgajanje riba, razne vrste industrijske upotrebe, balneologija - upotreba za rekreaciju i lječilišta (toplice), i slično.

ZAKLJUČAK

Budući da je procijenjena totalna količina geotermalne energije koja bi se mogla iskoristiti znatno veća nego sveukupna količina energetskih izvora baziranih na nafti, ugljenu i zemnom plinu zbrojenih zajedno trebalo bi geotermalnoj energiji svakako pridati veću važnost. Naročito ako se uzme u obzir da je riječ o jeftinom, obnovljivom izvoru energiju koji je usto i ekološki prihvatljiv. Budući da geotermalna energija nije svuda lako dostupna, trebalo bi iskoristiti barem mjesta na kojima je ta energija lako dostupna (rubovi tektonskih ploča) i tako barem malo smanjiti pritisak na fosilna goriva i time pomoći Zemlji da se oporavi od štetnih stakleničkih plinova.

Tekst preuzet sa sajtova: odjeljenje86.blogspot.com i izvorienergije.com

Priredio: Stefan Gašić, III-2

PokloniIOtpadSkloni