VISOKA TEHNIČKA ŠKOLA NIŠ

Транскрипт

1 VISOKA TEHNIČKA ŠKOLA NIŠ Predmet: Alternativni izvori energije Tema: Alternativni izvori energije dr Anica Milošević

2 Alternativni izvori energije i održivi razvoj

3 Uvod Reč energija nastala je od grčke reči energos što znači aktivnost. Energija je sposobnost vršenja rada. Ova opšta definicija je deo osnovnih definicija savremene fizike i to u onom delu koji treba da odgovori na pitanje o uzroku i poreklu prirodnih fenomena akcije, dejstva i sile. Obnovljivi izvori energije (Renewable energy sources) nekada označavani i kao trajni energetski izvori predstavljaju energetske resurse koji se koriste za proizvodnju električne energije ili toplotne energije, odnosno svaki koristan rad, a čije rezerve se konstantno ili ciklično obnavljaju.

4 Održivi razvoj i energija Sunca Solarna energija je naziv za vrstu energije koja se dobija iz sunčevog zračenja. Ova energija se može iskoristiti na razne načine i upotrebiti kao toplotna, električna ili neka druga energija. Osnovni principi direktnog iskorišćavanja Sunca su : Solarni kolektori - zagrevanje vode i prostorija, Fotonaponske ćelije - direktno pretvaranje sunčeve energije u električnu, Fokusiranje sunčeve energije - upotreba u velikim energetskim postrojenjima.

5 Solarni kolektori Solarni kolektori pretvaraju sunčevu energiju u toplotnu energiju vode (ili neke druge tečnosti). Sistemi za grejanje vode mogu biti ili otvoreni, u kojima voda koju treba zagrejati prolazi direktno kroz kolektor na krovu, ili zatvoreni, u kojima su kolektori popunjeni tečnošću koja se ne smrzava (npr. antifriz). Sl.1. Solarni kolektor

6 Fotonaponske ćelije Fotonaponske ćelije su poluprovodnički elementi koji direktno pretvaraju energiju sunčevog sistema u električnu energiju. Fotonaponske ćelije mogu se koristiti kao samostalni izvori energije ili kao dodatni izvor energije. Sl.2. Fotonaponska ćelija

7 Fokusiranje Sunčeve energije Fokusiranje Sunčeve energije koristi se za pogon velikih generatora ili toplotnih pogona. Fokusiranje se postiže pomoću mnogo sočiva ili češće pomoću ogledala složenih u tanjir ili konfiguraciju tornja. Na slikama su prikazane konfiguracije Power Tower i Dish. Sl.3. Power Tower konfiguracija Sl.4. Dish konfiguracija

8 Održivi razvoj i energija vetra Energija vetra je energija koja potiče od snage vetra. Predstavlja konvencionalan obnovljivi izvor energije, koji se vekovima koristi za dobijanje mehaničke, a u novije vreme i električne energije. Sl.5. Stara vetrnjača koja koristi energiju vetra

9 Energija vetra je transformisani oblik sunčeve energije. Sunce neravnomerno zagreva različite delove Zemlje i to rezlutuje različitim pritiscima vazduha, a vetar nastaje zbog težnje za izjednačavanjem pritisaka vazduha. Kao dobre strane iskorišćavanja energije vetra ističu se visoka pouzdanost rada postrojenja, nema troškova za gorivo i nema zagađivanja okoline. Sl.6. Princip konverzije i način priključenja vetrenjače na električnu mrežu

10 Sa aspekta održivog razvoja, iskorišćenje energije iz vetra ima svetlu budućnost. Sl.7. Trend rasta proizvodnje energije iz vetra u EU Sl.8. Trend instaliranja vetroelektrana u svetu u periodu od do god

11 Održivi razvoj i energija vode Energija vode (hidroenergija) je najznačajniji obnovljivi izvor energije, a ujedno i jedini koji je ekonomski konkurentan fosilnim gorivima i nuklearnoj energiji. U posljednjih 30-ak godina proizvodnja energije u hidroelektranama je utrostručena, ali je time udeo hidroenergije povećan za samo 50% (sa 2.2% na 3.3%). Sl.9. Energija vode u hidroelektrani

12 Postoje tri osnovna tipa hidroelektrana: protočne, akumulacione (Hzdroelectric Dam) i reverzibilne (Pumped-storage Plants) hidroelektrane. Sl.10. Šematski prikaz akumulacione hidroelektrane

13 Elektroenergetska situacija u Srbiji još nije alarmanta sa aspekta trenutne dnevne potrošnje, ali ćemo se vrlo brzo suočiti sa hroničnim nedostatkom struje i moramo razmišljati o boljem korišćenju hidropotencijala. Moguće je instalirati i mikro hidroelektrane, koje bi dopunjavale snabdevanje električnom energijom manju količinu potrošača. U dužem vremenskom periodu, mogu biti jako isplative. Sl.11. Primer mikro hidroelektrane

14 Održivi razvoj i energija Biomase Biomasa je obnovljiv izvor energije, a čine je brojni proizvodi biljnog i životinjskog sveta. Može se direktno pretvarati u energiju sagorevanjem i tako proizvesti vodena para za grejanje u industriji i domaćinstvima i za dobijanje električne energije u malim termoelektranama. Fermentacija u alkohol zasad je najrazvijenija metoda hemijske konverzije biomase. Glavna prednost biomase u odnosu na fosilna goriva je manja emisija štetnih gasova i otpadnih voda. Sl.12. Neki oblici bioenergije

15 Koncept budućeg razvoja kapaciteta za proizvodnju Bio goriva predviđa izgradnju jedne Centralne rafinerije koja bi vršila finalnu obradu bio etanola. Svako seosko domaćinstvo bi vršilo primarnu preradu biomase i proizvodilo bio etanol koji bi posle isporučivalo centralnom postrojenju tj. Centralnoj Rafineriji za proizvodnju Bio goriva. Sl.13. Rafinerija Biogoriva

16 Sl.14. Mogući izgled proizvodnog pogona za proizvodnju Bio goriva u porodičnom gazdinstvu

17 Sl.15. Prikaz celokupnog procesa proizvodnje biogoriva i njegova primena

18 Geotermalna energija Reč geotermalno ima poreklo u dvema grčkim rečima geo (zemlja) i therme (toplota) i znači toplota zemlje, pa se prema tome toplotna energija Zemlje naziva još i geotermalna energija. Osnovni medij koji prenosi toplotu iz unutrašnjosti na površinu je voda ili para, a ta komponenta obnavlja se tako što se voda od kiša probija duboko po pukotinama i tamo se onda zagreva i cirkuliše nazad prema površini, gde se pojavljuje u obliku gejzira i toplih izvora. Spuštanjem kroz spoljašnji sloj Zemlje, tj. koru temperatura raste 17 C do 30 C po kilometru dubine. Ispod kore nalazi se omotač koji je sastavljen od delimično rastopljenih stena i temperatura tog omotača je između 650 i 1250 C. U samom jezgru Zemlje temperature bi po nekim procenama mogle biti između 4000 i 7000 C.

19 Sl.16. Šematski prikaz preseka zemlje

20 Jedan od najzanimljivijih oblika iskorišćavanja geotermalne energije je proizvodnja električne energije. Tu se koriste vrela voda i para iz Zemlje za pokretanje generatora, pa prema tome nema paljenja fosilnih goriva i kao rezultat toga nema ni štetnih emisija gasova u atmosferi, ispušta se samo vodena para. Sl.17. Princip generisanja električne energije iz geotermalnih izvora

21 U Srbiji je veoma izražen problem nedovoljne energetske efikasnosti i neracionalnog korišćenja postojećih izvora ili bušotina koje se nalaze u eksploataciji. Ukoliko bi se izvršila racionalizacija korišćenja toplotne energije iz toplih izvora u banjama, onda bi iz istih izvora energijom mogli da se snabdevaju i novi atraktivniji sadržaji. U termalnim banjama se ne posvećuje skoro nikakva pažnja energetskoj efikasnosti i velike količine tople vode se ispuštaju kao nekorisne, iako je iz njih primenom toplotnih pumpi moguće izvući dovoljno energije za zagrevanje prostora ili bazena. Istovremeno se prostor greje pomoću uglja, nafte ili električne energije. Sl. 18. Geotermalna toplotna pumpa

22 Energija okeana Okeani pokrivaju više od 70% Zemljine površine pa s toga predstavljaju vrlo interesantan izvor energije koji bi u budućnosti mogao da daje energiju kako domaćinstvima, tako i industrijskim postrojenjima. Trenutno je energija okeana izvor energije koji se vrlo retko koristi jer trenutno postoji mali broj elektrana koje koriste energiju okeana, a osim toga te elektrane su još uvek malih dimenzija tako da je deo energije koji se odnosi na energiju okeana ustvari zanemarljiv na globalnoj skali. Postoje tri osnovna tipa koja se koriste u iskorišćavanju energije okeana. Možemo koristiti talase, odnosno energiju talasa, okeansku energiju plime i oseke, a osim toga možemo koristiti i temperaturnu razliku vode kako bi dobili energiju (Ocean Thermal Energy Conversion, OTEC).

23 Sl.19. Princip iskorišćavanja temperaturne razlike vode u okeanu

24 Energija talasa je oblik kinetičke energije koja postoji u kretanju talasa u okeanu, a kretanje talasa uzrokuje duvanje vetrova po površini okeana. Ta energija može biti iskorišćena da pokrene turbine i postoji dosta mesta gde su vetrovi dovoljno snažni da proizvedu stalno kretanje talasa. Ogromne količine energije kriju se u energiji talasa pa joj to daje ogromni energetski potencijal. Sl.20. Elektrana na talase

25 Opšti ciljevi održivog razvoja Pojam održivog razvoja dovodi se, najčešće, u vezu sa zaštitom životne sredine, planiranjem društvenog razvoja, ekološkim, ekonomskim i političkim pitanjima. Koncept održivog razvoja predstavlja novu razvojnu paradigmu, novu strategiju i filozofiju društvenog razvoja. Održivi razvoj spaja ujedno brigu za živi svet na planeti Zemlji i za očuvanje kapaciteta prirodnih sistema (prirodnih resursa) sa društvenim i ekološkim izazovima koji stoje pred svakim društvom, državom i čovečanstvom kao celinom. Najčešće navođena definicija održivog razvoja glasi : Održivi razvoj jeste razvoj koji zadovoljava potrebe sadašnjice, a da ne dovodi u pitanje sposobnost budućih generacija da zadovolje vlastite potrebe.

26 Po jednom drugom određenju, održivi razvoj podrazumeva ravnotežu između potrošnje resursa i sposobnosti prirodnih sistema da zadovoljavaju potrebe budućih generacija. Jedna sveobuhvatna definicija održivog razvoja glasi: Održivi razvoj predstavlja integralni ekonomski, tehnološki, socijalni i kulturni razvoj, usklađen sa potrebama zaštite i unapređenja životne sredine, koji omogućava sadašnjim i budućim generacijama zadovoljavanje njihovih potreba i poboljšanje kvaliteta života. Sl.21. Opšta šema održivog razvoja

27 Održivo upravljanje vodenim i šumskim resursima Voda nalazi najrazličitiju primenu u čovekovom delovanju. Služi za piće i pripremu hrane, održavanje lične higijene, stambene i urbane higijene, koristi se u industriji, poljoprivredi, saobraćaju itd. Zbog značaja vode i njenog višenamenskog korišćenja, ona uživa posebnu zaštitu i koristi se na način propisan zakonom. Pri planiranju održivog razvoja klučni principi u oblasti voda sadržani su u sledećem : Voda je preduslov opstanka svih živih bića na Zemlji, Voda je nezamenjiv (obnovljiv) resurs koji sluzi u svim procesima kao sirovina ili kao sredstvo za rad, Samo čista (nezagađena) voda je zdrava voda (sprečiti njeno zagađenje znači ostvariti jedan od osnovnih principa održivog razvoja, Voda je najrasprostranjeniji biotop, koga naseljavaju najbrojnije biocenoze, pa je kao takva ključni element koga treba štititi od destrukcije.

28 Postoji jaka međuzavisnost urbanizacije i upravljanja vodom. Ubrzana urbanizacija stvara mnoge probleme u upravljanju vodom. Jedan od tih problema je svakako neadekvatno snabdevanje pijaćom vodom u smislu količine i kvaliteta. Sl.22. Ciklus voda u urbanim sredinama

29 Šume i šumsko zemljište se u Republici Srbiji prostiru na oko 2,5 miliona hektara, što čini 1/3 teritorije Srbije. Gledajući tu činjenicu, postoji velika potreba celokupnog društva da se šumama održivo gazduje, odnosno da se njima upravlja i da se koriste na takav način i u takvom obimu da se održava njihova biološka raznovrsnost, unapređuje proizvodnost i sposobnost obnavljanja, vitalnost i njihov potencijal da u sadašnjosti i budućnosti ispunjavaju ekološke, ekonomske i društvene funkcije. Sl.23. Površina pod šumom u Srbiji

30 Održivo upravljanje morem i obalnim područjem Upravljanje obalnim područjem (UOP) je integracija disciplina, ustanova i institucija, ciljeva i zadataka, nivoa upravljanja društvom i političkih ciljeva u vremenu i prostoru, sa ciljem pravilnog upravljanja obalnim područjem. IUOP je dinamički proces postizanja ciljeva ekološki održivog razvoja, unutar ograničenja postavljenih fizičkim, socijalnim i ekonomskim uslovima i pravnim, administrativnim i finansijskim sistemom određenog obalnog područja. Implementacija IUOP-a u nekom regionu sprovodi se nekoliko faza. Postoji nekoliko modela po kojima se uvodi IUOP. U jednom od najčešćih modela realizovanja IUOP, razlikuju se sledeće faze : Sl.24. Faze realizovanja IUOP

31 Energija, klimatske promene i zagađenje vazduha Energija je karakteristika sistema kojom se opisuje sposobnost tog sistema da vrši neki rad. Prema međunarodnom sistemu mernih jedinica, u čast engleskom fizičaru James Prescott Juole-u ( ), merna jedinica za energiju naziva se Džul (J). Važno svojstvo energije je da ne može ni nastati ni nestati pa je prema tome količina energije u zatvorenom sistemu uvek konstantna. Sl.25. Energija talasa, kao jedan od vidova energije

32 Kad je reč o klimi na Zemlji, klima na Zemlji se stalno menja. Najveće promene nastaju pod uticajem čoveka pri kojima se menjaju: sastav atmosfere, bilans zračenja i toplote na Zemlji, javlja se efekat staklene bašte, kisele kiše, ozonske rupe. Jedan od najvećih faktora promene klime i zagađivanja vazduha su svakako neobnovljivi izvori energije (ugalj, nafta i prirodni gas), koje još zovemo i fosilna goriva. Glavni izvor energije fosilnih goriva je ugljenik, pa njihovim sagorevanjem u atmosferu odlazi velika količina ugljen-dioksida. To predstavlja glavni problem iskorišćavanja fosilnih goriva, gledano sa ekološkog aspakta. Sl.26. Povećanje koncentracije ugljen - dioksida u atmosferi

33 U poslednjih nekoliko decenija primećeno je oštećenje ozonosfere. Ozon ima osobinu da upija UV zrake i na taj način štiti živi svet na Zemlji od prekomerne Sunčeve radijacije. Na nekim mestima je ozonski omotač oko Zemlje veoma razređen i ti delovi nazivaju se ozonske rupe. Ozon je najoštećeniji iznad jugoistočne Australije, Novog Zelanda, Antarktika i Arktika. Sl. 27. Širenje ozonske rupe na južnoj hemisferi u periodu od do godine

34 Održivi turizam U poslednjih dvadesetak godina, turizam se, kako u pozitivnom, tako i negativnom smislu razvio u važan faktor u kontekstu održivog razvoja. Održivi turzam u svom najčistijem smislu, podrazumeva privrednu granu koja vrši minimalan uticaj na životnu sredinu i lokalnu kulturu, istovremeno pomažući sticanje zarade, nova radna mesta i zaštitu lokalnih ekosistema. U politici razvoja turizma kao nezaobilaznog i značajnog sektora, Srbija mora napraviti snažan i kvalitetan zaokret prema novom pristupu usklađivanja turističkog razvoja koji minimalno ugrožava životnu sredinu. Sl.28. Đavolja varoš Jedna od najpoznatijih turističkih destinacija u Srbiji

35 Održivi transport Evropa je najurbanizovaniji kontinent na svetu. Trenutno, preko 80% stanovnika Evrope živi u gradovima, što dovodi do konstantnog porasta upotrebe automobila. Polovina saobraćaja privatnim automobilom u urbanim područjima odvija se na relaciji kraćoj od 5 km. Povećanje obima sobraćaja dovodi do zagađenja vazduha i povećanja buke. Parkirališta obično zauzimaju površine gradskih centara. To su samo neki negativni aspekti saobraćaja koji zahtevaju strategije za razvoj održivog transporta. Jedan od načina rešavanja postojećih problema nalaze se u principima održivog transporta. U gradovima koji imaju dovoljno prostora mogu se promovisati vidovi saobraćaja koji nisu automobilski, prvenstveno pešački, biciklistički i javni prevoz. Jedan od načina za prevazilaženje problema sa parkiranjem je uvođenje Park&Ride sistema.park&ride sistem podrazumeva izgradnju parking prostora, na kome vozači iz perifernih naselja ostavljaju svoje automobile i javnim prevozom nastavljaju put do centra grada (neuspeli pokušaj u Beogradu sa parkingom kod hotela Hajat).

36 Sl.29. Park & Ride sistem

37 Jedan od gradova u kome je uspesno realizovan projekat izmeštanja saobraćaja iz centra grada je grad Kopenhagen u Danskoj. Kopenhagen je 60-ih godina XX veka krenuo u realizaciju projekta koji je obuhvatio smanjenje saobraćajne gužve u centru grada i pretvaranje parkiranim vozilima zakrčenih trgova u prostore za pešake. Sl.30. Bicikl stanica u Kopenhagenu

38 Zaštita biodiverziteta i očuvanje prirodnih, pejzažnih i kulturnih vrednosti Očuvanje biosfere obuhvata zaštitu organizama, njihovih zajednica i staništa, uključujući i očuvanje prirodnih procesa i prirodne ravnoteže unutar ekosistema, uz obezbeđivanje njihove održivosti. Biodiverzitet (biološka raznovrsnost) podrazumeva sveukupnost gena, vrsta i ekosistema na Zemlji, odnosno obuhvata ukupnu različitost i variranje gena i svih mikroorganizama, gljiva, biljaka i životinja kao i svu raznolikost ekosistema u kojima su živa bića aktivni nosioci procesa. Sl.31. Biološka raznolikost jednog ekosistema

39 Primer zaštite biodiverziteta i pejzažnih vrednosti je Veliko Ratno ostrvo kod Beograda. Ostrvo je stanište velikog broja retkih ptica kao i životinja koje su neuobičajena pojava za pojam velegrada (divlje svinje, srne, lisice...). Novim generalnim planom Beograda do utvrđen je status Velikog Ratnog ostrva kao javnog i trajnog dobra Beograda. Sl.32. Veliko Ratno ostrvo Beograd

40 Kulturne vrednosti su opšteprihvaćena, tradicijom nasleđena mišljenja i verovanja u nekoj kulturi, o tome šta je značajno, ispravno, poželjno, istinito, vredno, i kojim ciljevima bi trebalo težiti. U Srbiji se u poslednjih nekoliko godina sve više pažnje poklanja očuvanju kulturnih dobara i vrednosti. Prostorna kulturno-istorijska celina Topčider je godine utvrđena za kulturno dobro od izuzetnog značaja za Republiku Srbiju (Odluka, Sl.glasni SRS br.47/87) zbog posebnih prirodnih, estetskih, kulturnih i istorijskih vrednosti koje sadrži. Sl.33. Konak Kneza Miloša na Topčideru

41 Održivi urbani razvoj Obezbeđenje odgovarajućeg nivoa zaštite zivotne sredine u aktuelnim urbanim uslovima danas predstavlja značajan problem. I pored razvoja nauke i tehnologije, mnogi elementi životne sredine i danas predstavljaju urbani problem. Model održivog grada, osim njegovih strogo određenih fizičkih granica, održava i društvenu maticu grada. Ovaj model se manifestuje kroz mnogo različitih oblika, zavisno od istorijskog nasleđa, kulture, ekonomske baze, klimatskih, geografskih i geopolitičkih karakteristika, da bi se svi ti oblici sveli na samo nekoliko promenjivih koji ga određuju.

42 Sl.34. Model održivog grada

43 Održiva poljoprivreda i ruralni razvoj Koncept održive poljoprivrede i ruralnog razvoja bio je jedan od mnogih koji se izdvojio tokom osamdesetih godina prošlog veka. Kao dodatak tradicionalnoj poljoprivrednoj proizvodnji, SARD (Sustainable Agriculture & Rural Development Održiva poljoprivreda i ruralni razvoj), kao razvojni model bi trebalo da obuhvati širok spektar ekonomskih, ekoloških i socio-ekonomskih programa. Sl.35. Zvanični logo SARD koncepta

44 Održiva poljoprivreda je sredstvo koje će omogućiti budućim generacijama da uživaju u prednostima jedinstvenog prirodnog nasleđa i prirodnih resursa, kao što to danas činimo i mi. Održiva poljoprivredna proizvodnja morala bi da vodi računa i o potrošačima, tj. konzumentima, a to se pre svega odnosi na kvalitet, sigurnost i tradicionalne organske proizvodne metode. Sl.36. Dimenzije Ruralnog razvoja

45 Zaključak Čovečanstvo će u bliskoj budućnosti morati da pronađe ekološki prihvatljivije izvore energije kojima će pokrivati svoje energetske potrebe. Promena odnosa korišćenja obnovljivih i neobnovljivih izvora energije može znatno uticati na očuvanje naše životne sredine. Neophodno je da ekološka znanja postanu sastavni deo matrice opštih znanja. Kada bi ljudi pribegli korišćenju obnovljivih (čistih) izvora energije, znatno bi se smanjila mogućnost daljeg globalnog zagrevanja Zemlje. Očuvanje životne sredine je od presudnog značaja za održivi razvoj, opstanak ljudi, biljnog i životinjskog sveta na planeti.