GEOTERMALNA ENERGIJA

Postoje obnovljivi i neobnovljivi energenti. U upotrebi su ugalj i energenti proizvedeni preradom uglja, nafta i naftni derivati, prirodni plin, etanol, biomasa, gradski i industrijski otpad, atomska energija, geotermalna energija, hidroenergija, sunceva energija i energija vjetra.
S obzirom da svakodnevno raste broj potrošaca raste i potreba za elektricnom energijom. Analiza potreba za elektricnom energijom pokazala je, da ce do 2020 godine u Njemackoj trebati sagraditi 45 elektrocentrala. Studija Medunarodnog udruženja za energiju pokazala je, da ce u razvoj elektrocentrala u svijetu u narednih 30 godina trebati investirati 10 biliona americkih dolara, od cega samo u Kini 2 biliona americkih dolara. Norveška i Paragvaj elektricnom energijom iz hidroelektrana zadovoljavaju 95 % svojih potreba za energijom. Elektricna struja hidroelektrana u svijetu pokriva 17 % energetskih potreba. Ocekuje se da ce se do 2010 godine proizvodnja elektricne energije iz hidroenergije povecati za 135 GW, od cega ce 57 GW biti proizvedeno u malim hidroelektranama. Inace, vek rada hidroelektrana je 60-90 godina, a stepen iskoristivosti hidroenergije je 95 %.
U 2003 godine U BiH je proizvedeno11.257 GWh, a potrošeno 10.407 GWh elektricne energije. U EU je 1 avgusta 2004 godine stupio na snagu Akt o obnovljivim izvorima energije, kojim se stimuliše gradnja postrojenja za proizvodnju elektricne energije iz obnovljih izvora energije, s ciljem da se udio te energije u ukupnim oblicima energije do 2020 godine poveca za 20 %. Aktom je narocito stimulisana gradnja malih hidroelektrana. Nismo još clanica EU, a vec radimo u skladu tim aktom. Energetski objekti u RS su 4 hidroelektrane, 2 termoelektrane i 6 malih industrijskih termoelektrana s ukupnom instalisanom snagom od oko 1340 MW. U prošloj godini Elektroprivreda RS ostvarila je dobit od 5 miliona KM. U posljednje 3 godine proizvodnja elektricne energije u RS povecana je za 30 %. Nažalost, nemam uvid u energetski plan Republike Srpske. Pored hidroenergije geotermalna energija je najznacaji obnovljivi izvor energije.

POREKLO

Rec geotermalno ima poreklo u dvema grckim recima geo (zemlja) i therme (toplina) i znaci toplina zemlje, pa se prema tome toplinska energija Zemlje naziva još i geotermalna energija. Toplina u unutrašnjosti Zemlje rezultat je formiranja planete iz prašine i plinova prije više od cetiri milijarde godina, a radioaktivno raspadanje elemenata u stenama kontinuirano regeneriše 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 vrucih izvora.
Spoljna kruta kora Zemlje duboka je od pet do 50 kilometara i sastavljana je od stena. Tvari iz unutarnjeg sloja neprestano izlaze na površinu kroz vulkanske otvore i pukotine na dnu oceana. Ispod kore nalazi se omotac i on se proteže do dubine od 2900 kilometara, a sacinjen je od spojeva bogatih železom i magnezijem. Ispod svega toga nalaze se dva sloja jezgre – tekuci sloj i kruti sloj u samoj jezgri planeta.
Zemlja ima nekoliko slojeva. Osnovni slojevi su vanjska kruta kora (Crust), tekuci omotac – plašt (Mantle), spoljna tekuca jezgra (Outer Core) i unutrašnja kruta jezgra (Inner Core).
Poluprecnik Zemlje je otprilike 6378 kilometara, i nitko zapravo ne zna što se tocno nalazi u unutrašnjosti, sve navedeno su zapravo naucne pretpostavke izgleda unutrašnjosti planeta. Te pretpostavke temelje se na eksperimentima u uslovima visokog pritiska i velikih temperatura.
Spuštanjem kroz spoljni 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 omotac koji je sastavljen od delomicno rastopljenih stena i temperatura tog omotaca je izmedu 650 i 1250 °C (1200 – 2280 °F). U samoj jezgru Zemlje temperature bi po nekim procenama mogle biti izmedu 4000 i 7000 °C (7200 – 12600 °F). Buduci da toplina uvijek prelazi sa toplijih delova na hladnije, toplina iz unutrašnjosti Zemlje prenosi se prema površini i taj prijenos topline glavni je pokretac tektonskih ploca. Na mjestima gdje se spajaju tektonske ploce može doci do propuštanja magme u gornje slojeve i ta magma se tada hladi i stvara novi sloj zemljine kore. Kad magma dode do površine može stvoriti vulkane, ali vecinom ostaje ispod površine te stvara ogromne bazene i tu se pocinje hladiti, a taj proces traje od 5000 godina do milion godina. Podrucja ispod kojih se nalaze ovakvi bazeni magme imaju visok temperaturni gradijent, tj. temperatura raste vrlo brzo povecanjem dubine i takva podrucja 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 vruce vode i pare koja se može dovesti na površinu i iskoristiti. U prirodi se geotermalna energija najcešce pojavljuje u formi vulkana, izvora vruce vode i gejzira. U nekim zemljama se geotermalna energija koristi vec vekovima u obliku toplica odnosno rekreacijsko-lekovitog kupanja. Ali razvoj nauke nije se ogranicio samo na podrucje lekovitog iskorištavanja geotermalne energije vec je iskorištavanje geotermalne energije usmerio i prema procesu dobivanja elektricne energije te grejanju domacinstava i industrijskih postrojenja. Grejanje zgrada i iskorištavanje geotermalne energije u procesu dobivanja struje, glavni su ali ne i jedini nacini iskorištavanja te energije. Geotermalna energija takoder se može iskoristiti i u druge svrhe kao što je na primer proizvodnja papira, pasterizacija mlijeka, plivackim bazenima, u procesu sušenja drveta i vune, planskom stocarstvu, te za mnoge druge svrhe.
Glavni nedostatak prilikom iskorištavanja geotermalne energije je da nema puno mesta na svijetu koja su izuzetno pogodna za eksploataciju. Najpogodnija su podrucja na rubovima tektonskih ploca, tj. podrucja velike vulkanske i tektonske aktivnosti. Sljedeca slika prikazuje tektonsku kartu svijeta i podrucja pogodna za iskorištavanje geotermalne energije.
Zemlja je podeljena na tektonske ploce koje se cijelo vrijeme krecu i sudaraju i time stvaraju mjesta pogodna za iskorištavanje geotermalne energije. Najpogodnija podrucja za iskorištavanje te energije nalaze se na takozvanom Vatrenom prstenu (Ring of Fire).
Proizvodnja geotermicke energije iz Zemljine kore je uglavnom prostorno ogranicena. To znaci da se postrojenja moraju izgraditi na mjestima bogatima geotermickom energijom. Para koja izlazi iz zemlje ponekad može biti jako agresivna i izazvati koroziju i puknuce cjevovoda.
Elektrana na geotermicku energiju ponekad košta nešto više od elektrane na plin jer se u troškove moraju ukljuciti i troškovi bušenja.

PROIZVODNJA ELEKTRICNE ENERGIJE

Jedan od najzanimljivijih oblika iskorištavanja geotermalne energije je proizvodnja elektricne energije. Princip je isti, kao kad se elektricna energija proizvodi u termoelektranama na ugalj ili mazut. Razlika je samo u nacinu, na koji se dobiva vodena para. Za rentabilnu proizvodnju elektricne energije služi geotermalna voda ili para s tepmeraturom vecom od 120 oC. Tu se koriste vruca 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 najrazlicitijim okruženjima, od farma, osjetljivih pustinjskih površina pa sve do šumsko-rekreacijskih podrucja.
Slika prikazuje pojednostavljeni princip generiranja elektricne energije iz geotermalnih izvora. Vruca para i voda koriste se za pokretanje turbina generatora, a iskorišcena voda i kondenzovana para vracaju se natrag u izvor.
Poceci korištenja topline Zemlje za generiranje elektricne energije vežu se uz malo talijansko mjesto Landerello i 1904 godinu. Tamo je te godine zapocelo eksperimentiranje s tim oblikom proizvodnje elektricne energije, kada je para upotrijebljena za pokretanje male turbine koja je napajala pet sijalica, a taj se eksperiment smatra prvom upotrebom geotermalne energije za proizvodnju elektricne energije. Tamo je 1911 pocela 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 veka. Princip rada je jednostavan: hladna voda upumpava se na vruce granitne stijene koje se nalaze blizu površine, a van izlazi vruca para na iznad 200 °C i pod visokim pritiskom i ta para onda pokrece generatore. Iako su sva postrojenja u Landerello-u uništena u drugom svjetskom ratu, postrojenja su ponovo izgradena i proširena te se koriste još i danas. To postrojenje i danas elektricnom energijom napaja oko milion domacinstava 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, pritisak pare se u Landerello-u smanjio za 30% od 1950.
Udeo geotermalne energije u ukupno proizvedenoj energiji u svijetu iznosi 0.06 %. Procjenjuje se da u EU trenutno ima oko 380.000 toplinskih pumpi, kojima se geotermalnom energijom zagrijavaju domacinstva. U 2004 godini u EU pomocu geotermalne energije proizvedeno je 2058.9 MWth elektricne energije Trenutno se u svijetu pomocu geotermalne energije dobiva 8.000 MW elektricne energije. U Americi država subvencionira proizvodnju geotermalne energije. Island geotermalnom energijom zadovoljava 85 % svojih potreba..
Trenutno se koriste tri osnovna tipa geotermalnih elektrana:
• Princip suve pare (Dry steam) – koristi se iskljucivo vruca para, tipicno 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 najeftiniji princip generiranja elektricne energije iz geotermalnih izvora. Spomenuta prva geotermalna elektrana na svetu u Landerello-u koristila je taj princip. Trenutno se najveca elektrana koja koristi „Dry steam“ princip nalazi u severnoj Kaliforniji i zove se The Geysers, a proizvodi elektricnu energiju još od 1960 godine. Kolicina proizvedene elektricne energije iz tog postrojenja još uvijek je dovoljna za potrebe grada velicine San Francisco-a.
• Flash princip (Flash steam) – koristi se vruca 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 vruca voda pretvara u paru u pokrece turbine. Voda koja se nije pretvorila u paru vraca se natrag u rezervoar zbog ponovne upotrebe. Vecina modernih geotermalnih elektrana koristi ovaj princip rada.
• Binarni princip (Binary cycle) – Voda koja se koristi u kod binarnog principa je hladnija od vode koja se koristi kod ostalih principa generiranja elektricne energije iz geotermalnih izvora. Kod binarnog principa vruca voda se koristi za grejanje tekucine koja ima znatno nižu temperaturu vrelišta od vode, a ta tekucina isparava ne temperaturi vruce vode i pokrece turbine generatora. Prednost tog principa je veca efikasnost postupka, a i dostupnost potrebnih geotermalnih rezervoara je puno veca nego kod ostalih postupaka. Dodatna prednost je potpuna zatvorenost sistema buduci da se upotrijebljena voda vraca natrag u rezervoar pa je gubitak topline smanjen, a gotovo da i nema gubitka vode. Vecina planiranih novih geotermalnih elektrana koristiti ce ovaj princip.
• Hot-draj-rok metoda - je savremena metoda dobivanja geotermalne energije, u kojoj se voda pumpa kroz jednu bušotinu u slojeve vrucih stijena i kroz drugu bušotinu izlazi vodena para temp. 170 oC, koja služi za proizvodnju elektricne struje. Pri zagrijavanju prostorija energija geotermalne vode se direktno ili preko izmjenjivaca topline dovodi do potrošaca topline. Termalna voda s niskom temperaturom i malim sadržajem minerala može se koristiti za navodnjavanje i / ili zagrijavanje obradivog poljoprivrednog zemljišta.
Princip koji ce se koristiti kod izgradnje nove elektrane zavisi o vrsti geotermalnog izvora energije, tj. o temperaturi, dubini i kvaliteti vode i pare u odabranoj regiji. U svim slucajevima kondenzirana para i ostaci geotermalne tekucine vracaju se natrag u bušotinu i time se povecava izdržljivost geotermalnog izvora.
Jedan od izvora vruce vode na Islandu podoban za iskorištavanje geotermalne energije. Island je država koja najviše koristi svoj prirodni položaj za iskorištavanje geotermalne energije.

KORIŠCENJE GEOTERMALNE ENERGIJE U DRUGE SVRHE

Iskorišcavanje geotermalne energije je grejanje. Najveci geotermalni sistem koji služi za grejanje nalazi se na Islandu, odnosno u njegovom glavnom gradu Reykjavik-u u kojem gotovo sve zgrade koriste geotermalnu energiju, te se cak 89% islandskih domacinstava greje na taj nacin. Iako je Island uverljivo najveci iskorišcavac geotermalne energije po glavi stanovništva sa spomenutih 89% svih islandskih domacinstava koja se greju na taj nacin, nije usamljen na podrucju iskorištavanja geotermalne energije. Geotermalna energija se uveliko iskorišcava i u podrucjima 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 povecanje prinosa. Geotermalna energija mode se koristiti u industriji za sušenje biljnog materijala, pasterizaciju, dehidraciju, itd. U bazene za rekreaciju i lijecenje može se dodavati direktno ili indirektno, da poveca temperaturu postojece vode. Voda iz geotermalnih rezervoara koristi se za grejanje staklenika za proizvodnju cvijeca i povrca. Pod grejanje staklenika ne uzima se u obzir samo grejanje vazduha, vec se greje i zemljište na kojem rastu biljke. Upotrebom te energije u staklenicima troškovi proizvodnje mogu se smanjiti i do 35 %. Vekovima se ovo koristi u centralnoj Italiji, a Madarska trenutno pokriva 80% energetskih potreba staklenika geotermalnom energijom.
Toplinske pumpe su još jedna od upotreba geotermalne energije. Toplinske pumpe troše elektricnu energiju za cirkulaciju geotermalne tekucine, a ta tekucina kasnije se koristi za grejanje, hladenje, kuvanje i pripremu tople vode i na taj nacin znatno se smanjuje potreba za elektricnom 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 lecilišta (toplice), i slicno.

GEOTERMALNA ENERGIJA U NAŠOJ ZEMLJI

Korišcenje i eksploatacija geotermalne energije moraju postati intenzivniji jer na to primoravaju sledeci faktori: tenzije naftno-energetske neravnoteže, neminovna tranzicija na tržišnu ekonomiju, stalni porast deficita fosilnih i nuklearnih goriva, pogoršavanje ekološke situacije i porast troškova za zaštitu okoline. Najveci znacaj za Srbiju imace direktno korišcenje geotermalne energije za grejanje i toplifikaciju ruralnih i urbanih naselja i razvoj agrara i turizma.
Geotermalne karakteristike teritorije Srbije su veoma interesantne. To je posledica povoljnog geološkog sastava terena i povoljnih hidroloških i geotermalnih karakteristika terena. Gustina geotermalnog toka je glavni parametar na osnovu kojeg se procenjuje geotermalni potencijal nekog podrucja. On predstavlja kolicinu geotermalne toplote koja svakog sekunda kroz površinu od 1 m2 dolazi iz Zemljine unutrašnjosti do njene površine. Na najvecem delu teritorije Srbije gustina geotermalnog toplotnog toka je veca od njegove prosecne vrednosti za kontinentalni deo Evrope, koja iznosi oko 60 mW/m2. Najvece vrednosti od preko 100 mW/m2 su u Panonskom basenu, centralnom delu južne Srbije i u centralnoj Srbiji. Na teritoriji Srbije van Panonskog basena nalazi se 160 prirodnih izvora geotermalnih voda sa temperaturom vecom od 15°C. Najvecu temperaturu od njih imaju vode izvora u Vranjskoj Banji (96°C), zatim u Jošanickoj Banji (78°C), Sijerinskoj Banji (72°C) itd. Ukupna izdašnost svih prirodnih geotermalnih izvora je oko 4.000 l/s. Pema sadašnjim saznanjima na teritoriji Srbije postoji 60 nalazišta geotermalnih voda sa temperaturom vecom od 15°C do dubine od 3000 m. Ukupna kolicina toplote koja se nalazi akumulirana u nalazištima geotermalnih voda u Srbiji do dubine od 3 km, oko dva puta je veca od ekvivalentne toplotne energije koja bi se mogla dobiti sagorevanjem svih vrsta ugljeva iz svih njihovih nalazišta u Srbiji. Izdašnost 62 veštacka geotermalna izvora, tj. geotermalne bušotine, na podrucju Vojvodine je oko 550 l/s, a toplotna snaga oko 50 MW, a na ostalom delu Srbije iz 48 bušotina 108 MW. Na teritoriji Srbije pored povoljnih mogucnosti za eksploataciju toplotne energije i ostalih geotermalnih resursa iz geotermalnih voda, postoje i povoljne mogucnosti za eksploataciju geotermalne energije iz "suvih" stena, tj. stena koje ne sadrže slobodnu podzemnu vodu. U tom slucaju voda se upumpava u podzemne tople stene gde se zagreva. Ispumpavanjem tako zagrejane vode ostvaren je prenos energije iz toplih stena. Eksploatacija energije iz ovog resursa nece poceti u dogledno vreme kada se uzme u obzir i trenutno minimalno korišcenje prirodnih izvorišta tople i lekovite vode mada su u svetu razvijene i tehnologije za tu primenu. U našoj zemlji postoji veliki broj geotermalnih izvora s razlicitim temperaturama vode. Temperatura zemlje se za svakih 100 m povecava za 3 oC. Na dubinama od 1 do 3 km u RS su locirani izvori vode s temperaturom od 80-150 oC. Oni se za sada koriste samo u banjsko-rekreacijske svrhe u Banji Vrucici, Guberu, Laktašima, Mljecnici, Slatini, Vilinom Vlasu i Gornjem Šeheru (sada zvanom Sprske Toplice). Posebno mnogo imamo geotermalnih izvora, cija se toplina može iskoristiti u poljoprivredi, ribogojstvu, industriji, balenologiji, itd.. Studiju mogucnosti korištenja geotermalne energije iz naših izvora je neophodno izraditi.

ZAKLJUCAK

Buduci da je procijenjena totalna kolicina geotermalne energije koja bi se mogla iskoristiti znatno veca nego sveukupna kolicina energetskih izvora baziranih na nafti, uglju i zemnom plinu zbrojenih zajedno trebalo bi geotermalnoj energiji svakako pridati vecu važnost. Narocito ako se uzme u obzir da je rijec o jeftinom, obnovljivom izvoru energiju koji je usto i ekološki prihvatljiv. Buduci da geotermalna energija nije svuda lako dostupna, trebalo bi iskoristiti barem mjesta na kojima je ta energija lako dostupna (rubovi tektonskih ploca) i tako barem malo smanjiti pritisak na fosilna goriva i time pomoci Zemlji da se oporavi od štetnih staklenickih plinova.
Geotermalna energija je svuda ispod nas. Negde je lako dostupna ili sama izlazi na površinu zemlje u obliku tople vode ili pare, a negde je na velikoj dubini i prakticno nedostupna.
• Geotermalna energija u Srbiji se simbolicno koristi, samo sa 86 MW, iako po geotermalnom potencijalu spada u bogatije zemlje.
• Istraživanja su pokazala da Srbija ima znacajne mogucnosti za korišcenje geotermalne energije i da u buducnosti treba planirati njeno vece ucešce u energetskom bilansu.
• Postojeci rezultati pokazuju da bi se sa intenzivnim programom razvoja geotermalnih resursa mogao do 2015. godine da postigne nivo zamene od najmanje 500.000 tona uvoznih tecnih goriva godišnje.

  preuzmi seminarski rad u wordu » » »

Besplatni Seminarski Radovi