Microsoft Word - 59 Vasic_Milanka.doc

Транскрипт

1 KOGENERACIJA - EFIKASNIJE DO ENERGIJE Vasić Milanka 1 Rezime: Globalni problemi sa kojima se čovečanstvo XXI veku suočava, jesu: zagađena životna sredina, energetske krize, nedostatak pijaće vode. Jedno od glavnih pitanja u borbi za očuvanje životne sredine postaje i to: kako se preorjentisati na obnovljive izvore energije, i koji sve izvori mogu da se koriste u tu svrhu. Komunalni otpad javlja se kao jedan od izvora. Energija se može sačuvati kroz korišćenje komunalnog otpada kao sirovine za dobijanje toplotne i električne energije. Prva karika bila bi adekvatno regulisano upravljanje otpadom, zatim njegova selekcija i potom u kombinaciji sa biomasom, korišćenje za stvaranje toplotne i električne energije. Ostvarivanje ove ideje počelo je da pokazuje pozitivne rezultate u nekim evropskim zemljama, naročito uz korišćenje u kogeneratorima, koji stvaraju toplotnu i električnu energiju u isto vreme. Na taj način se postiže daleko efikasnije korišćenje energije, nego u starim postrojenjima U Srbiji se radi na tome kako bi korišćenje komunalnog otpada u cilju dobijanja električne i toplotne energije počelo što pre. Podršku predstavljaju primeri iz zemalja u Evropi, njihova dobra iskustva i razvoj ove nove tehnologije za kombinovano dobijanje električne i toplotne energije. Ključne reči: energija, otpad, kogeneracija energije Abstract: Some of global problems that XXI century brought to light are: environmental pollution, energetic crisis, lack of drinking water. Some countries and unions of countries which have already done some necessary changes in positive legislation are giving example to other non developed regions or countries through different roof-documents. Among other, there are some agendas that give all kinds of new ideas and advices how to do such a change. Changing to renewal and alternative fuels, and using waste for making energy, is one way to solve more problems with one action. Waste management, its selection and in combination with biomass using for energy making (heat, and electric-power) in cogenerators is one way to make it work. Serbia recently has been doing some efforts to use waste for making energy, and some positive examples from European countries are helping in that process. Especially their good results, and developing this new technology for heat and electric energy production. Key words: energy, waste, cogenerated energy 1 Diplomirani inženjer arhitekture, asistent- pripravnik na Građevinsko-arhitektonskom fakultetu u Nišu 238

2 1. UVOD Jedan od globalnih problema sa kojima se čovečanstvo u ovom XXI veku suočava, jeste alarmantno ugrožen kvalitet životne sredine. Zagađenost zemljišta, vode i vazduha jesu posledice koje je doneo sadašnji stepen razvoja civilizacije. Oštećenje biosfere i njenih ekosistema, skoro da poprima razmere ekološke katastrofe. Problem jesu sve manje rezerve fosilnih goriva i sve izvesnija energetska kriza. Postoji podatak da se na našoj planeti susrećemo i sa problemom prenaseljenosti (preko 6 milijardi stanovnika, sa prognozom udvostručavanja do 2020.godine). Koncentracija stanovništva u velikim gradovima uzrok je još jednog problema koji je potrebno rešavati na adekvatan Akcije koje se preduzimaju u svrhu rešavanja problema sve veće zagađenosti životne sredine, razičite su u zavisnosti od stepena ekonomske razvijenosti, ali i ekološke svesti određene zajednice. Negde su instrumenti i mehanizmi zaštite životne sredine regulisani zakonodavstvom, u skoro svim pojedinostima. Dok se u onim manje razvijenim sredinama i zajednicama ova pitanja još tretiraju kao sekundarni problemi, a propisi i zakonodavstvo se tek sada ozbiljnije hvataju u koštac sa tim. Ove zemlje, među kojima i Srbija, uglavnom koriste preporuke, kao što su direktive EU (Blagojevic et al. 2005), ili agende iz kojih proizilaze smernice za uređenje sistema zaštite. Jedno od glavnih pitanja u borbi za očuvanje životne sredine postaje i to: kako se što efikasnije preorjentisati na obnovljive izvore energije i koji sve izvori mogu da se koriste u tu svrhu. Komunalni otpad kao jedan od alternativnih izvora energije, nepravedno je bio do sada zapostavljen. Razvijene evropske zemlje su već preduzele različita istraživanja u oblasti ekologije i prevashodno u oblasti energetike, ispitujući mogućnosti prelaska na obnovljive izvore energije, manje agresivne tehnologije i naravno uštedu na svim nivoima. Sa tim u vezi godine donet je važan dokument evropskog energetskog zakonodavstva - Direktiva 2004/8/EC Evropskog parlamenta i Vieća o promociji kogeneracije na osnovu potrošnje korisne energije na unutrašnjem tržištu energije. način. Reč je o sve većoj količini komunalnog otpada (Trajkovic 2006). Činjenica da živimo u doba ekstremno razvijenog potrošačkog društva, koje akcenat ipak stavlja na profit. Potrošačko društvo = tržište, reklame, novi proizvodi, ambalaža i ne sistematsko odlaganje otpada = deponije na sve strane. Ovo je scenario koji prepoznajemo i u svojoj sredini, i on ne nagoveštava ništa dobro ako se sistemski i na više nivoa ozbiljno ne pristupi rešavanju ovog problema. Jasno je da čovek nije bio u stanju da stvori jedan idealan sistem civilizacije i da ga učini ODRŽIVIM, bez negativnih aspekata tog sistema na kvalitet sredine u kojoj živi. Može se reći da smo sada u situaciji da plaćamo visoku cenu za udobnost kojom nas je razvoj civilizacije nagradio, za udobnost koje ne želimo da se odreknemo (Brankovic and Trajkovic 2007). Svrha ove Direktive jeste, pre svega promocija kogeneracije efikasnim korišćenjem toplotne energije (ušteda primarne energije najmanje 10 % u odnosu na odvojenu proizvodnju toplotne i električne energije), zatim značajno smanjenje gubitaka u mreži, i na kraju smanjenje emisije štetnih gasova (Duić et al. 2003). U skladu sa ovim preporukama, i dokumentima, puno toga se radi i u Srbiji u poslednje vreme. Formiranje Agencije za upravljanje otpadom, i njena intenzivna aktivnost govori u prilog tome. Kao nedvosmisleno opredeljenje da se ovaj način korišćenja komunalnog otpada i kod nas razvije, pretstavlja nedavno završena Studija mogućnosti korišćenja komunalnog otpada u energetske svrhe na teritoriji Autonomne pokrajine Vojvodine i Republike Srbije. Prelaskom na obnovljive izvore energije učinio bi se jedan veliki korak u racionalnom raspolaganju energentima uopšte, ali i smanjila bi se štetna dejstva na životnu sredinu. Veliki uspeh je i reciklaža sirovina koje se mogu na određeni način tretirati, a zatim opet upotrebiti u lancu proizvodnje, i na taj način je veoma značajna ušteda kako energije tako i materijalnih sretstava. Smatra se međutim da bi korišćenje otpada za stvaranje energije, bio jedan od načina da se više problema reši jednom akcijom. Važno je predstaviti ulogu komunalnog otpada, i drugih sirovina koje se ne mogu na drugi način iskoristiti, u stvaranju električne i toplotne energije, kao novih energenata. Međutim, ključna je ušteda energije, pre svega. Ovo je naročito moguće ostvariti sagorevanjem komunalnog otpada u kogeneratorima. 239

3 2. ENERGETSKO KORIŠĆENJE OTPADA 2.1. OSNOVNI POSTUPCI KORIŠĆENJA OTPADA U ENERGETSKE SVRHE Komunalni čvrsti otpad ima komponente organskog, ali i neorganskog porekla. Energetski potencijal ove dve materije može da se iskoristi na različit način. Proizvodnjom energije iz komunalnog otpada može se ostvariti dodatna korist za zajednicu u celini, a to je : 1. Ukupna količina otpada redukuje se 60-90% u zavisnosti od sastava otpada ali i primenjenih tehnologija za tretman. 2. Smanjuje se veličina parcele za deponiju, a provršina za te namene inače je sve manje. 3. Dobrim tehnologijama za ovu svrhu, smanjuje se zaganenje životne sredine. Iz ovoga se nameće zaključak da treba učiniti korak ka pre svega smanjenju stvaranja otpadnih materijala, a kad već nastane onda se treba potruditi da se ostvari što celishodnija reciklaža. Tamo gde postoji opcija proizvodnje energije iz komunalnog otpada, potrebna je stručno orkestrirana aktivnost, u svim fazama. Kao prvo, sve mora krenuti od adekvatnog upravljanja otpadom, a onda je važno izabrati takvu tehnologiju daljeg tretmana otpada, koja će dati više koristi nego štete u daljoj eksploataciji METODE I TEHNOLOGIJE KORIŠĆENJA OTPADA U ENERGETSKE SVRHE Postoje dva osnovna metoda da se energija dobije ili iz organskog otpada, biorazgradivog ali i nebiorazgradivog: a)termohemijska konverzija, koja predstavlja termičku dekompoziciju organske materije, a kao rezultat dobija se toplotna energija ili gorivo, gasovito, tečno ili čvrsto; b) Biohemijska konverzija; proces se zasniva na enzimatskoj dekompoziciji organskih materija pomoću mikroorganizama, a kao rezultat dobija se metan. Procesi termohemijske konverzije su pogodni kada je u reč o otpadu koji sadrži visok udeo organskih materija koji nisu biorazgradivi, a sadržaj vlage je relativno nizak. Najznačajniji postupci su insineracija i piroliza/gasifikacija. Dok su procesi biohemijske konverzije, s druge strane, pogodniji za otpad koji sadrži visoki udeo organskih biorazgradljivih materija i visok sadržaj vlage. Postoje različite tehnologije za energetsko korišćenje otpada, a koja je najpogodnija za dati region zavisi od brojnih faktora, uključujući i lokalne metode sakupljanja i odlaganja komunalnog čvrstog otpada, kao i lokalnih propisa vezanih za životnu sredinu. Postoje nekoliko načina dostupnih za iskoršćavanje otpada u vidu energije: 1. Insineracija, proces kontrolisanog sagorevanja; 2. Sagorevanje, termohemijska konverzija uz oslobađanje hemijske en. goriva, toplotne en.; 3. Piroliza, postupak termičke dekompozicije, pri kojoj se materijal zagreva spoljašnjim izvorom toplote bez prisustva vazduha; 4. Gasifikacija, postupak termičke dekompozicije odvija se slično kao i sagorevanje, ali s koeficijentom viška vazduha manjem od jedan; 5. Plasma proces, komunalni čvrsti otpad zagreva se na visoku temperaturu, i C, pomoću plazma arc (piroliza plazmom u luku); Svaka tehnologija zahteva različite količine ulaznih sirovina, emituje različite količine ugljendioksida, ima različite outpute, i različite je efikasnosti. 3. ŠTA SU KOGENERATORI? Slika 1 Postrojenja za kogeneraciju energije Kogeneracija (često se koristi i izraz kombinovana proizvodnja toplotne i električne energije - na engleskom Combined Heat and Power, CHP) predstavlja proizvodnju električne energije sa korišćenjem otpadne toplote koja se inače gubi. Ovaj princip kogeneracije poznat je od ranije, a tehnologija se razvija duže vreme (Mesarović i Đajić 2004). Savremeni kogeneracioni sistemi postižu efikasnost i do 90%. Kogeneracija nudi veliku fleksibilnost; najčešće postoji kombinacija postrojenja i goriva koja zadovoljava većinu individualnih zahteva. Reč je o postrojenjima (slika 1 i 2) koja bi mogla Srbiji da donese tri puta veću proizvodnju energije za grejanje, čime bi sa postojećih približno korisnika na centralno grejanje moglo da se priključi više od milion stanova. Prelazak na takav režim rada mogao bi da se ostvari rekonstrukcijom postojećih postrojenja termoelektrana i toplana kod nas. Kogeneracija istovremenom proizvodnju toplotne i električne energije, uštedi 52 % primarne energije, dok emisiju štetnih materija smanjuje za 72%, u 240

4 odnosu na proizvodnju struje iz termoelektrana i toplote iz kotlova (Kozak i Majchrzycka 2009). Slika 2 Postrojenja za kogeneraciju energije, osnovni modul za 100kw Kogeneracija koristi otpadnu toplotu, koja uvek nastaje prilikom dobijanja električne energije, čime se sprečava njeno ispuštanje u atmosferu. Prilikom konvencionalnih načina dobijanja električne energije, gotovo dve trećine energetskog inputa se gubi na ovaj način. Kogeneracija može da iskoristi većinu te (inače izgubljene) toplotne energije, čime se dobija znatno bolja iskorišćenost goriva i značajne uštede, što sve rezultira u energetskoj uštedi od 20 do 40%. Svi izvori zagađenja prirodne sredine mogu se iskoristiti kao energenti. Onda se takve materije ne bi slivale u reke, odlazile u atmosferu i zagađivale čovekovu sredinu, već se u energetskim centralama pretvaraju u energiju. Ovakav način dobijanja struje je tri-četiri puta efikasniji, profitabilniji i ekološki čistiji od proizvodnje u termoelektranama i toplanama. Naročito se isplati korišćenje ovako proizvedene energije u industriji. Primer ovakvog postrojenja je i fabrika Nestle, u Himejiu, Japan, koja primenjuje ovaj vid snabdevanja energijom još od 2004.god.(slika 3). 4. EVROPSKI PRIMER IZ OVE OBLASTI- DANSKA Danska je svoju energetsku politiku usmerila pre svega na efikasne i za životnu sredinu bezbedne energetske sisteme. Kompanija I/S Vestkraft, kao pionir u ovom poslu dobila je nagradu 1994 godine kao čista tehnologija, od EU- EBEAFI, za projekat kombinovane termoelektrane. Toplota je iskorišćena za daljinsko grejanje u pokrajini Jutland, a snaga ove termoelektrane od 67 MW daje mogućnost da se zadovolje potrebe domaćinstava. Dok energija proizvedena u drugoj elektrani (Mobjergurket), od 28 MW, dovoljna je za prosečne potrebe domaćinstava. Komunalni otpad i slama jesu osnovni energenti, i ova elektrana izgori t takvog goriva svake godine. Otpad čini 56% goriva, dok se sa 27% dopunjava slamom(50.000t) i opiljcima od drveta 6 % (oko17.000t). Fosilno gorivo u ovom slučaju zemni gas, u čitavom bilansu učestvuje samo sa 11 %. Zaštita životne sredine je maksimalna jer dim je u ovoj elektrani otstranjen od štetnih gasova, ugrađeni su filteri kako bi štetni elemenati, bili otstranjeni iz emanata. Specifično za taj sistem proizvodnje energije, jeste i korišćenje sporednih proizvoda, koji se takođe recikliraju, odnosno postaju sirovine u nekoj daljoj proizvodnji. Primer elektrane BLOK 3, koja koristi ugalj kao gorivo. Dim nastao sagorevanjem prolazi kroz dimnjake 250m visoke, gde se efikasno filtrira. Elektro-filteri otklanjaju 99 % dima i pepela, koji se izdvaja i kasnije koristi za proizvodnju cementa. Još se javlja i gips kao jedan od sporednih proizvoda, on se koristi za proivodnju fasadnog maltera u građevinarstvu. Vestkraft je jedna od danskih kompanija koja se i dalje razvija i udružuje se za zemljama iz regiona i produžava istraživanja u daljem usavršavanju sistema za kombinovanu proizvodnju energije, iz različitih alternativnih energenata. 5. ZAKLJUČAK Slika 3 Šematski prikaz načina dobijanja energije iz kogeneratora za potrebe fabrika U Srbiji se pokazalo da u poslednje vreme raste ekološka svest cele zajednice. Naročito u poslednjih desetak godina, kada su se različitim transformacijama u sferi upravljanja i nadležnosti u republici, počeli da stiču uslovi za realizaciju projekata iz ove oblasti. 241

5 Tu se misli na pripremu neophodnih tehničkih uslova za uspostavljanje sistemskog rešavanja problema upravljanja otpadom, i upotrebom komunalnog otpada u svrhu dobijanja energije. Proizvodnjom energije iz komunalnog otpada se ostvaruje dodatna korist, jer se ukupna količina otpada redukuje, smanjuje se zagađenje životne sredine. To znači da upravljanje otpadom i reciklaža osim ekonomskog potencijala imaju i ekološku korist. Dodatna korist bi se ostvarila upotrebom kogeneracije, njenom širokom primenom, jer postroje različiti kapaciteti ovakvih elektrana. Njihova upotrteba moguća je kako za manje individualne korisnike, domaćinstva, tako i za velike potrošače, kakvi su industrijski kompleksi. Štitimo životnu sredinu i na taj način što se može uštedeti energija. Primenom kogeneracije u Srbiji, kako smatraju stručnjaci, proizvodnja toplotne energije bi se mogla uvećati tri puta. Sve zemlje Evropske unije danas koriste ovakve sisteme i spremne su na velika ulaganja, sa ciljem da se kogeneracija koristi širom sveta. Plan postoji da u nekoliko narednih godina proizvodnja energije kogeneracijom dostigne 75% ukupne proizvodnje, na nivou cele Evrope. U Italiji, ekološka energija čini 30% ukupne potrošnje, u Holandiji 33%, a u Danskoj i Velikoj Britaniji gotovo je potpuno zastupljena. Razlog više da dobre primere sledimo, i doprinesemo sami svojoj zemlji ekonomski ali i zajednici uopšte ekološki. LITERATURA Blagojević, B., Trajković, S., Potić, O. i Prohaska, S. (2005), Hidrološke analize i proračuni za kompleks deponije ''NIŠ '97'' u svetlu EU Direktive o deponijama otpada, Nauka+Praksa 8, Branković, S. and Trajković, S. (2007), The Nišava River water quality as the indicator of the sustainable development of the city of Niš, Spatium 15 16, Duić, N., Lipošćak, M., Žilić, T., Raguzin, I., Lončar, D., Petrić, H., Bogdan, Ž. (2003) Kogeneracija u evropskom energetskom zakonodavstvu i modeli primjene na nacionalnom nivou, Termotehnika, 29(1-4), Kozak, T., Majchrzycka, A. (2009) Primena biomase za kombinovanu proizvodnju toplotne i električne energije u ruralnom regionu, Energetske tehnologije, 6(1), Mesarović, M., Đajić, N. (2004) Spregnuta proizvodnja toplotne i električne energije, Istraživanja i projektovanja za privredu, 2(4-5), Trajkovic, S. (2006). Održivo upravljanje gradjevinskim otpadom, Zbornik radova Gradjevinsko-arhitektonskog fakulteta 21,