Energetska situacija u svijetu

Energija je uzrok svemu što se događa oko nas. Ako pogledamo kroz prozor energija je svoda u našoj okolini, mada je mi i ne realizujemo kao takvu. Danju sa Sunca dolazi energija zračenja, što mi osjetimo kao toplotu i vidljivost. Noću ulične svjetiljke koriste električnu energiju za osvjetljavanje, koja se opet mora na neki način dobiti. Automobili koje svakodnevno koristimo koriste se energijom koju sadrže goriva (benzin, plin, nafta) ili električnom energijom u akumulatorskoj bateriji. Hrana koju jedemo sadrži energiju potrebnu za opstanak, rad i igranje. Život na Zemlji nastao je i opstao milionima godina zahvaljujući povoljnim klimatskim prilikama. Klima se može posmatrati kao obnovljivi resurs kojem je energetska komponenta energija sunca, a materijalna komponenta su okeani kao rezervoari za vodu. Energija sunca pomaže kruženju vode na Zemlji i time omogućava održavanje života na mjestima planete gdje nema vode, a time ni kvalitetnog života, kao npr. u pustinjama. Klimatske promjene na zemlji dostigle su takav nivo da možemo govoriti o klimatskoj krizi. Vizija izlaska iz te krize je vrlo jasna i to je povratak na manje štetne izvore energije. Međutim, lobiji koji zagovaraju daljnju upotrebu fosilnih goriva i nuklearne energije premoćni su na tržištu energije i trenutno nema nikakvih naznaka usporavanja potrošnje "prljavih" izvora energije. Takav pristup mogao bi u budućnosti znatno promijeniti klimu, a time bi život klimatski osjetljivih biljaka i životinja bio ugrožen. Budući da sve vrste žive u prirodnoj ravnoteži to bi utjecalo na cijeli biološki sistem Zemlje.
Cijeli problem vezan za klimatske promjene na Zemlji je dobio i ime a to je tzv. «Efekat Staklenika». Dio reflektiranog sunčevog zračenja se apsorbira u stakleničkim plinovima (CO2, N2O, CH4, HFC, PFC, SF6) i taj efekt osigurava da se temperatura na Zemlji svakodnevno povećava. Da nema efekta staklenika temperatura na Zemlji bila bi 30 °C niža. Budući da se koncentracija ugljen – dioksida povećala tijekom zadnjeg stoljeća efekt staklenika je sve izraženiji. Posljedica toga je globalno povećanje prosječne temperature, što ima za direktnu posljedicu topljenje polarnih kapa, dizanje razine mora, utjecaj na poljoprivredu i slično. Glavni izvori CO2 su sagorijevanje drva i biomase, sječa šuma i sagorijevanje fosilnih goriva. Da bi se smanjila emisija CO2 u atmosferu 1997. godine države zainteresovane za budućnost Zemlje konačno su sjele za sto, te zajedno sročile dokument po imenu Kyoto protokol. Ovim se zemlje potpisnice obavezuju sudjelovati u smanjenju emisije CO2 u atmosferu. Za svaku zemlju je zadan postotak smanjenja emisije CO2, a odnosi se na smanjenje do 2012. u 1990. godinu. Prosječno planirano smanjenje do 2012. godine je 5.2%. Do sada je 97 zemalja ratificiralo Kyoto protokol, koje sudjeluju u samo 37% ukupno planiranog smanjenja emisija. Osnovni problemi koji su se javili odmah na početku jesu ta da pojedine zemlje nisu oupšte bile spremne prihvatiti ovaj protokol, mada su imale učešća na konferenciji, kao što je SAD. Naravno smanjenje emisije CO2 direktno povlači velike troškove zamjene trenutnih "prljavih" izvora energije "čistim" izvorima energije. Da bi se izbjegla zabrinjavajuća budućnost Zemlje, vezana za klimatske promjene neke države počele su poticati programe štednje energije i prelazak na "čiste" izvore energije. Globalno gledano za sada nema velikog napretka u tome jer je količina energije dobivena na taj način zanemariva prema energiji dobivenoj od fosilnih goriva i nuklearnih elektrana.
U tom kontekstu, ako i dalje želimo opstati na ovoj planeti, nužno je i hitno, poduzimati određene mjere, kako bi se i dalje održao život na Zemlji.

Općenito o energiji

Energija je bila i bit će pokretač svih funkcija i aktivnosti živih bića i kretanja tvari na Zemlji. Prema tome možemo reći da energija predstavlja sposobnost obaavljanja rada.
Da bi se mogao izvršiti neki rad, tijelu bi trebalo dovesti upravo toliku količinu energije koliko bi iznosio obavljeni rad, ili bi u tijelu morala biti upravo tolika količina nagomilane energije.
Pod pojmom izvori energije se podrazumjevaju pojave ili materijali koji se mogu koristiti za proizvodnju energije. Često se pored naziva izvori energije koristi i izraz oblik energije ili nosioci energije, mada se u suštini odnose na istu stvar.
Energija se pojavljuje u različitim oblicima, ali mi u osnovi možemo ih svrstati u dvije grupe:
- akumulisani (nagomilani) i
- prelazni oblici.

Akumulisani oblici energije (potencionalna, kinetička i unutrašnja) se u ovome obliku mogu zadržati veoma dugo (po želji), dok je za prelazne oblike karakteristična kratkotrajnost pojave.
Prelazni oblik energije (mehanička, električna i toplotna) se pojavljuju kada akumulisana energija mijenja svoj oblik i kada prelazi sa jednoga tijela na druga.
Energija koja nam stoji na raspolaganju dolazi od Sunca, zatim od energije koja se nalazi u Zemlji, te od energije koja je posljedica gravitacijskih sila Sunca, Mjeseca i Zemlje.

Energija od Sunca

Sunce se sastoji od goleme količine toplih plinova. Jake gravitacijske sile ubrzavaju velikom brzinom atome plinova prema središtu Sunca. To kretanje podiže unutrašnju temperaturu i pritisak (na oko 107 K i oko 1014 Pa), pri čemu trga elektrone iz atoma i miješa jezgre i elektrone u plazmu. Pri ovim okolnostima zbiva se termonuklearna fuzija vodika, a kao rezultat oslobađa se velika količina energije, nastaje helij i dolazi do nestanka mase. Energija koja nastaje fuzijom unutar Sunca prenosi se prema površini (5 760 K temperat. površine Sunca) i odatle zrači u Svemir. Od ukupne energije Sunčeva zračenja samo mali dio dolazi na Zemlju. Od ukupne energije koja se uputi ka Zemlji 30 % se reflektira u svemirski prostor, a oko 70 % dolazi na Zemlju. Prema navedenome godišnja energija Sunčeva zračenja veća je od ukupnih rezervi ugljena i nafte. Veći dio Sunčeve energije dobiva se posredno procesima nastajanja energije (fotosinteza, isparavanje i strujanje), a manji dio služi kao izravan izvor energije (Sunčevo zračenje).
Fotosinteza je proces kojim se Sučeva energija isijavanja pretvara u hemijsku energiju biljaka. Prestankom biološkoga života, supstance biljaka se raspadaju do ostataka koji su zadržali hemijsku energiju. Kroz milone godina taj se ostatak nagomilao u nekima predjelima i te ostatke nazivamo fosilnim gorivima, a proizvode fotosinteze koji se danas dobivaju nazivamo hranom, drvetom i biomasom.
Isparavanje je proces kojim se dovođenjem topline nastaje promjena agregatnoga stanja vode (para). Isparava se voda na površini mora, rijeka i jezera, ali i na površini tla i iz biljaka. Podizanjem od zemlje se hladi i kondenzira pa u obliku oborina ponovo dolazi na zemlju gdje se stvaraju potoci i rijeke. Voda u tim potocima i rijekama ima potencionalnu energiju u odnosu na morsku razinu.
Strujanje nastaje kao posljedica razlika temperature bilo zraka (vjetar) bilo vode (morske struje). Stvaranje i kretanje morskih valova posljedica je strujanja zraka. Energija vjetra i energija morskih struja je kinetička energija, dok je energija morskih valova potencionalna energija.

Energija iz Zemlje

Zemlja kao i Sunce sastavljena je od istih osnovnih tvari. Vjeruje se da je Zemlja i još neki planeti nastali od Sunca i to tako da je nekom kataklizmom Sunce izbacilo čestice toplih plinova koje su se počele vrtjeti oko Sunca i polahko se hladile. Hlađenje Zemlje počinje na površini i ide prema središtu, a toplina ide od središta ka površini. Istraživanjima se došlo do zaključka da se jezgra Zemlje sastoji od rastaljene materije sa temperaturom od 5 500 K. Od svoga nastajanja pa do danas Zemlja se mijanja pod uticajem vanjskih i unutrašnjih sila. Očit dokaz aktivne unutrašnjosti Zemljene kore jesu vulkani i potersi, dok vanjske razaraju površinu, a djeluju preko razlike temperatura, razlike pritisaka, preko tekuće vode, valova, vjetra, leda, biljnog i životinjskog svijeta te i čovjeka. Prosječni temperaturni gradijent Zemlje iznosi 1 K za svaka 33 m. Za mogućnost iskorištavanja topline iz Zemlje bitan je toplinski gradijent, jer se toplinska energija može iskoristiti samo ako postoji potrebna razlika u temperaturi. Prema današnjim spoznajama toplina Zemlje bi se mogla iskoristiti:
- kod primjene toplinskih crpki
- kao izvori vruće vode i pare i
- kao energija suhih stijena.

Energija gravitacije

Javlja se kao posljedica gravitacijskih sila koje djeluju između Sunca, Mjeseca i Zemlje, a utječu na razinu vode u moru. Promjena razine mora na Zemlji (promjena potencijalne energije) posljedica je privlačnih sila Sunca, Mjeseca i Zemlje. Dizanje razine mora (plima) i spuštanje razine mora (oseka) različito je u raznim dijelovima Zemlje. Razlika između plime i oseke verira od nekoliko centimetara do šesnaest metara.

ENERGETSKA SLIKA SVIJETA

Krajolik energije u svijetu prolazi kroz dramatične transformacije, pokreće potreba za više energije, čistije energije i osigurati izvore energije. Na sadašnji trendovi, u svijetu potražnje za energijom očekuje se porast za više od 50 posto do 2030, dostizanje preko 17 milijardi tona ekvivalentne nafte (TOE) godišnje. Električne energije za opskrbu električnom energijom će račun za oko 50 posto globalnog povećanja i prijevoz goriva oko 20 posto.
Dok ugljikovodika (ugljen, nafta i plin) i dalje će dominirati opskrbe u razdoblju do 2030, klimatske promjene vožnje tempo novih tehnologija u cilju isporuke čistač, isplativa, ugljik-smanjena izvora energije. U tijeku opsežna istraživanja i primjene programa tipping balans prema obnovljivih izvora energije.
Globalno gledano, više od US 22 trilijuna dolara (2006 dolara) godišnje će biti utrošena za opskrbu energijom do 2030, prema Agenciji International Energy (IEA). Nova tehnologija upravljan rasta sektora, uključujući i čiste energije ugljen snage, bez ugljikovodika prijevoz goriva (bio-goriva i gorivih ćelija) i obnovljivih izvora energije (vjetar, val, plima potoka i bio-energije iz otpada) mogu račun za više od 2 bilijuna američkih dolara od ukupnog broja, uz trend rasta.
Konvencionalnih energetskih projekata postaju sve složeniji i često uključuje kombinacije tehnologija. Mnogi su se u ekološki osjetljivim, oštra i udaljenih lokacija. Osim novih kapitalnih projekata, postojeća sredstva će morati biti operativno upravljati, održavati i popraviti. Do 2030, taj će trošak oko US $ 6000000000000 godina, prema procjenama.

Pojam i klasifikacija neobnovljivih izvora energije

Neobnovljivi izvor energije je energija koja se uzima iz izvora koji su dostupni na zemlji u ograničenim količinama i da će nestati pedeset-šezdesetgodina od sada. Neobnovljivi izvori nisu okoliš i može imati ozbiljne utjecati na naše zdravlje. Oni se nazivaju neobnovljivi izvori, jer oni nemogu biti ponovno generirani za kratko vrijeme

Neobnovljive izvore energije predstavljaju:

• nuklearna energija
• ugljen
• nafta
• prirodni plin

Od toga ugljen, naftu i prirodni plin nazivamo još i fosilna goriva. Samo ime fosilna goriva govori o njihovom nastanku. Prije mnogo milijuna godina ostaci biljaka i životinja počeli su se taložiti na dno oceana ili na tlo. S vremenom je te ostatke prekrio sloj blata, mulja i pijeska. U tim uvjetima razvijale su se ogromne temperature i veliki pritisci, a to su idealni uvjeti za pretvorbu ostataka biljaka i životinja u fosilna goriva. Glavni izvor energije fosilnih goriva je ugljik, pa njihovim sagorijevanjem u atmosferu odlazi puno ugljičnog dioksida. To je glavni problem iskorištavanja fosilnih goriva gledano s ekološkog aspekta.

Povećanje koncentracije ugljičnog dioksida u atmosferi
Vidljivo je znatno povećanje emisije na kraju 20. stoljeća

Na slici je prikazan rast koncentracije ugljičnog dioksida u atmosferi u zadnjih 150 godina. Vidljivo je da se koncentracija u tom razdoblju povećala za čak 28%. Zadnjih 150 godina je razdoblje sve većeg povećanja upotrebe fosilnih goriva. Na početku se najviše koristio ugljen, koji je i najopasniji za okolicu jer u atmosferu ispušta uz ugljični dioksid i sumpor te neke druge tvari. Sumpor se u atmosferi spaja s vodenom parom i tvori sumpornu kiselinu, koja pada na tlo u obliku kiselih kiša. Nuklearne elektrane ne ispuštaju ugljični dioksid, ali nakon upotrebe nuklearno gorivo je izuzetno radioaktivno i potrebno ga je skladištiti više desetaka godina (najradioaktivnije i više stotina godina) u sigurnim betonskim bazenima ili podzemnim bunkerima. U normalnim uvjetima nuklearna energija je vrlo čisti izvor energije, ali potencijalna opasnost neke havarije sve više smanjuje broj novoinstaliranih nuklearnih elektrana. Strah od havarije dodatno su povećale dvije do sada najveće nuklearne nezgode: Otok Tri Milje 1979. godine i Černobilj 1986. godine. U oba slučaja do nezgode je došlo zbog niza grešaka na opremi i ljudskih pogrešaka.

Nuklearna energija

Gotovo dvije milijarde ljudi širom svijeta nema pristup električnoj energiji i taj će se problem pogoršavati rastom populacije. Globalno oslanjanje na fosilna goriva i velike hidroelektrane ostati će trend bar do 2020. godine, ali to neće biti dovoljno za zadovoljavanje rastućih potreba čovječanstva. Kao jedno od mogućih rješenja tog problema izdvaja se nuklearna energija. U zadnje tri dekade nuklearna energija ima značajnu ulogu u proizvodnji električne energije. Trenutno pomoću nuklearne energije generiramo oko 16% ukupno proizvedene električne energije u svijetu. Jaki proboj nuklearne energije može se zahvaliti njezinoj čistoći i neznatnom ispuštanju stakleničnih plinova. Dobro konstruirane nuklearne elektrane pokazale su se pouzdanima, sigurnima, ekonomski prihvatljivim i ekološki dobroćudnim. Do sad se u svijetu nakupilo više od 9000 reaktor-godina rada, pa se skupilo i potrebno iskustvo u iskorištavanju nuklearne energije.

Posljedice nuklearne katastrofe u Černobilju
Radioaktivni plinovi dospjeli su čak do Italije i Njemačke

Kao i svi procesi proizvodnje energije iz neobnovljivih izvora i nuklearne elektrane proizvode otpad. Kod njih je to radioaktivni otpad i vruća voda. Budući da nuklearne elektrane ne proizvode ugljični dioksid, njihovom upotrebom se ne povećava efekt staklenika. Radioaktivni otpad dijeli se na dvije osnovne kategorije: nisko-radioaktivni i visoko-radioaktivni otpad. Većina nuklearnog otpada je nisko radioaktivni otpad. To su: obično smeće, alati, zaštitna odjela i ostalo. Taj se otpad kontaminirao sa malom razinom radioaktivnog praha ili čestica, a mora se čuvati na način da ne dođe u kontakt sa predmetima izvana.
Pravi problem kod nuklearnih elektrana je ostatak iskorištenog goriva koji je visoko-radioaktivni otpad i mora se mora skladištiti u specijalnim bazenima (voda hladi nuklearno gorivo i ponaša se kao štit od radijacije) ili u suhim kontejnerima. Starije i manje radioaktivno gorivo skladišti se u suhim skladištima. Tamo se zatvara u specijalne betonske armirane kontejnere.
Iako su nuklearne elektrane bezazlene za okoliš ukoliko se sve radi po pravilima, velika prijetnja okolišu je mogućnost katastrofe prilikom nepravilnog korištenja. Do sad su se prilikom mirnodopskog iskorištavanja nuklearne energije desile dvije velike havarije: Černobilj i Otok Tri Milje. Najveća havarija u nuklearnim elektranama dogodila se 26.04.1986. godine u Černobilju u tadašnjem SSSR-u, a današnjoj Ukrajini. Eksplodirao je reaktor broj četiri u nuklearnoj elektrani formiravši radioaktivni oblak koji se proširio na veliki dio Europe (slika). Do sada invaliditet je dobilo oko 27% spasioca koji su 26.04.1986. ušli u kontaminirano područje, a bilo ih je oko 200 000. Prilikom eksplozije razrušena je aktivna zona reaktora i u toku 10 dana i noći trajao je aktivni stupanj havarije, praćen intenzivnim oslobađanjem radioaktivnih elemenata. Oslobađanje radioaktivnih elemenata konačno je zaustavljeno tek nakon što je u studenom 1986. godine reaktor stavljen u betonski “sarkofag”. Ukupna radioaktivnost pod sarkofagom premašuje dva milijuna kirija.

Ugljen

Ugljen je nastao od davnih biljaka. Prije 300 milijuna godina, znači prije dinosaura, ogromne biljke taložile su se u močvarama. Milijunima godina preko tih ostataka taložilo se blato koje je stvaralo veliku toplinu i pritisak, a to su idealni uvjeti za nastanak ugljena. Danas se ugljen većinom nalazi ispod sloja stijena i blata, a da bi se došlo do njega probijaju se rudnici. Dvije najvažnije upotrebe ugljena su proizvodnja čelika i električne energije. Ugljen daje oko 23% ukupne primarne energije u svijetu. 38% generirane električne energije u svijetu dobiveno je od ugljena. Za oko 70% proizvodnje čelika u svijetu potreban je ugljen kao ključni sastojak. Od svih fosilnih goriva ugljena ima najviše, a ima i najdužu povijest upotrebe. Arheolozi su pronašli dokaze koji ukazuju da su Rimljani u Engleskoj koristili ugljen u drugom i trećem stoljeću. U Sjevernoj Americi Indijanci su u 14. stoljeću koristili ugljen za kuhanje, grijanje i izradu keramike. U 18. stoljeću Englezi su otkrili da se ugljen spaljuje čišće i na većoj temperaturi od drvenog ugljena. Industrijska revolucija bila je prvi pravi pokretač upotrebe ugljena. James Watt izumio je motor na paru (parni stroj), koji je omogućio da strojevi obavljaju posao koji su prije obavljali ljudi ili životinje, a koristio je ugljen za proizvodnju pare koja je pokretala motor. Tijekom 19. stoljeća brodovi i vlakovi su bili glavno sredstvo za transport, a koristili su parni stroj za pogon. U tim parnim strojevima koristio se ugljen za proizvodnju pare. 1880. godine ugljen je prvi put upotrijebljen za proizvodnju električne energije.

Nafta

Nafta je nastala iz ostataka biljaka i životinja koje su živjele prije mnogo milijuna godina u vodi. Na slici desno prikazan je nastanak nafte i prirodnog plina u tri koraka. Prvi korak bio je prije 300 - 400 milijuna godina. Tada su se ostaci počeli taložiti na dno oceana i s vremenom ih je pokrio pijesak i mulj. Prije 50 - 100 milijuna godina ti ostaci su već bili prekriveni velikim slojem pijeska i mulja koji je stvarao ogromne pritiske i visoke temperature. U tim prilikama nastali su sirova nafta i prirodni plin.

Nastanak nafte i prirodnog plina

Danas bušimo kroz debele slojeve pijeska, mulja i stijena da bi došli do nalazišta nafte. Prije nego počne bušenje kroz sve te slojeve, znanstvenici i inženjeri proučavanju sastav stijena. Ako sastav stijena ukazuje na moguće nalazište nafte počinje bušenje. Veliki problem prilikom bušenja i transporta je mogućnost isticanja nafte u okoliš. Od 1990. godine vrijedi zakon da svaki novi izgrađeni tanker mora imati dvostruku ljusku da bi se spriječio izljev nafte u more prilikom havarije. Usprkos svim poboljšanjima tehnologije bušenja i transporta još uvijek se događaju izljevi nafte u more, a to rezultira gotovo potpunim uništenjem biljnog i životinjskog svijeta u tom dijelu mora. Iako je zagađenje mora isticanjem sirove nafte veliko, u usporedbi sa zagađenjem zraka korištenjem naftnih derivata je zanemarivo. Prilikom sagorijevanja naftnih derivata oslobađaju se velike količine ugljičnog dioksida u atmosferu. Ugljični dioksid je staklenični plin i njegovim ispuštanjem u atmosferu utječemo na povećanje globalne temperature na Zemlji. Zbog tog problema donesen je Kyoto protokol, ali ga najveći zagađivači još uvijek nisu potpisali.
Većina ljudi misli da se nafta nalazi u nekakvim podzemnim bazenima, ali to nije tako. Nafta se nalazi zbijena u sitnim porama između stijena pod vrlo velikim pritiskom (slika desno). Kad napravimo bušotinu do dubine u kojoj se nalaze pore s naftom, te sitne kapljice zbog velikog pritiska navale u bušotinu. U početku prirodni pritisak tjera naftu van kroz bušotinu, a nakon toga se naftne kompanije odlučuju na pumpanje nafte iz bušotine. Te dvije faze eksploatacije nazivaju se primarna proizvodnja. Nakon toga u bušotini se nalazi još uvijek oko 75% početne količine nafte. Zbog toga se naftne kompanije odlučuju na preplavljivanje nalazišta nafte vodom. Kroz neku drugu bušotinu pumpaju vodu u nalazište i time „ispiru“ jedan dio preostale nafte. Na taj način dobije se još oko 15% početne količine nafte. Na kraju u nalazištu ostane oko 60% nafte koju za sad još uvijek ne znamo ispumpati van.

Prirodni plin

Puno vremena se mislilo da je prirodni plin beskoristan. Čak se i danas u nekim državama rješavaju tog plina tako da ga spaljuju u velikim bakljama. Glavnim dijelom sačinjen je od metana, jednostavnog spoja koji se sastoji od jednog atoma ugljika i četiri atoma vodika. Metan je visoko zapaljiv i sagorijeva gotovo potpuno. Nakon sagorijevanja ne ostaje pepela, a zagađivanje zraka je vrlo malo. Prirodni plin nema boje, okusa, mirisa ni oblika u svojoj prirodnoj formi, pa je prema tome ljudima neprimjetan. Zbog toga im kompanije dodaju kemikaliju koja ima miris pokvarenog jaja. Taj miris omogućava ljudima laku detekciju puštanja plina u kući.
Prvi zapisi o prirodnom plinu sežu do oko 100. godine poslije Krista kad su prvi put zabilježene „vječne baklje“ na području današnjeg Iraka. Te „vječne baklje“ najvjerojatnije su rezultat propuštanja prirodnog plina kroz zemljinu koru, a zapalila ga je munja. U 19. stoljeću prirodni plin korišten je gotovo isključivo za ulične svjetiljke. U to vrijeme nije još bilo plinovoda i masovna distribucija po kućanstvima nije bila moguća. Oko 1890. godine većina gradova počela je koristiti električnu energiju za rasvjetu, pa su proizvođači prirodnog plina počeli tražiti nova tržišta za svoj proizvod. 1885. godine Robert Bunsen izumio je plamenik koji je miješao zrak s prirodnim plinom. Taj izum omogućio je iskorištavanje prirodnog plina za kuhanje u grijanje prostorija. Prvi značajniji plinovod napravljen je 1891. godine. Bio je dug 120 milja i prenosio je plin iz središnje Indiane u Chicago. Nakon toga sagrađeno je vrlo malo plinovoda sve do kraja drugog svjetskog rata. Tokom drugog svjetskog rata došlo je do velikog napretka u svojstvima metala, tehnikama varenja i izrađivanja cijevi, pa je izgradnja plinovoda postala ekonomski vrlo privlačna, a samim time i upotreba u gospodarstvu i domaćinstvima.

Korištenje energije - negativni uticaji na okoliš

Mi ljudska bića smo koristili ogromne razmjere Zemlje prirodnim resursima za vlastite potrebe. Mi koristimo energiju za grijanje i hlađenje, rasvjetu, grijanje vode i za operativne aparate. Osim toga koristimo energiju za mnoge svrhe, kao što su putovanja u zrakoplovima i automobilima.US Department of Energy je podijelio energiju korisnika u 3 kategorije: stambene i komercijalne, industrijske i prometne. Stambeni i poslovni koriste energiju na svjetlo za svoje domove, u svrhu grijanja i hlađenja i ispunjenje svojih dnevnih osnovnih životnih potreba. Industrijski sektori uglavnom troše energiju za rasvjetu od ureda, strojevi za trčanje, za grijanje i hlađenje. Prijevoz sektora koristi energiju za upload i preuzimanje robe iz jednog mjesta na drugo. Njihov uglavnom izvor energije je nafta na kojem sektoru prijevoz ovisi.Prema US Energy Information Administration (EIA), potražnja za energijom predviđa se da će globalno rasti 44% između 2005 i 2030, također je izvijestila da je ovisnost o ugljenu porastao naglo u zemljama u razvoju u posljednjih nekoliko godina te će nastaviti rasti, osim ako ti narodi promjene postojeće zakone i strategije.Tekuće globalne ekonomske krize neće sniziti potražnju energije u svijeta u kratkom roku, kao i proizvodnju i potrošačke potražnje za robom i uslugama.
U izvješću se također navodi da je Kina vodi u korištenju ugljena. U promatranom slučaju, ugljena koriste se predviđanja proširenja za 2% godišnje između 2005 i 2030, i udio ugljena u ukupnoj potrošnji energije u svijetu se očekuje do 29% u 2030.Kina i Indija će biti ključni potrošači energije u budućnosti. Obje ce zemlje trositi prosječno oko 10% od ukupne svjetske potrošnje energije u 1990, ali u 2006 njihov zajednički udio bio je 19 posto. Snažan rast u obje zemlje i dalje traje tijekom projekcijskog razdoblja, u kombinaciji s njihovim korištenjem energije raste gotovo dvostruko, a koji čine 28 posto svjetske potrošnje energije u 2030.
U izvješću se također nalazi zabrinutost da s povećanjem cijene fosilnih goriva, energetska sigurnost i emisije stakleničkih plinova će se vozit u zemlje prema razvoju nuklearnih proizvodnih kapaciteta. Svjetski nuklearni kapacitet je postavljenna rast između 374GW u 2005 godini i 498GW u 2030 godini. Kina je projicirana da dodaje 45 GW neto nuklearnih kapaciteta tijekom projekcijskog razdoblja. Rusija očekuje da ćedodati 18 GW, a Indija je u svijetu peta, sa 17 GW. Do 2030, SAD će imati dodano 15 GW.
Proizvodnja, transport i korištenje energije u velikoj mjeri utječu na okoliš i ekosisteme. Kod energije utjecaj na okoliš je gotovo uvijek negativan, od direktnih ekoloških katastrofa poput izlijevanja nafte, kiselih kiša i radioaktivnog zračenja do indirektnih posljedica poput globalnog zatopljenja. Budući da će energetske potrebe čovječanstva nastaviti rasti u idućih nekoliko desetljeća, nužno su neophodne mjere kojima bi se utjecaj eksploatacije energije na okoliš smanjio na najmanju moguću mjeru. Najopasniji izvori energije trenutno su fosilna goriva, tj.ugljen, nafta i prirodni plin, a potencijalnu opasnost predstavlja i iskorišteno radioaktivno gorivo iz nuklearnih elektrana (visoko radioaktivni otpad). Fosilna goriva su opasna zbog toga jer sagorijevanjem ispuštaju velike količine ugljičnog dioksida, a radioaktivni otpad je opasan jer utječe na strukturu organizama na vrlo bazičnom nivou. Ogroman postotak svjetske energije još uvijek se dobiva iz ekološki neprihvatljivih izvora energije, pogotovo fosilnih goriva koja su još uvijek dominantan izvor energije.Kako je osnova fosilnih goriva ugljik, normalnim sagorijevanjem tog goriva nastaje ugljični dioksid (CO2) koji je staklenički plin.Taj ugljični dioksid većinom završava u atmosferi i svojim stakleničkim učinkom uzrokuje globalno zatopljenje.Još opasniji je plin koji se oslobađa prilikom nepotpunog sagorijevanja goriva (sagorijevanja bez dovoljne količine kisika), a to je ugljični monoksid (CO). Ugljični monoksid je izuzetno otrovan plin bez boje, okusa ili mirisa, a koncentracija od samo 0.6% izaziva kod ljudi smrt nakon 15 minuta disanja. Trenutno niti jedno fosilno gorivo nije sasvim pročišćeno, pa se prilikom sagorijevanja otpuštaju još neki štetni plinovi poput sumpornog dioksida ili dušikovih oksida. Ti plinovi kasnije reagiraju s vodenom parom u oblacima i formiraju kapljice koje padaju na zemlju kao slabe sumporne i dušične kiseline - kisele kiše, a te kiše djeluju izrazito štetno na čitave ekosisteme koje zahvaćaju. Kod sagorijevanje nekih izvora energije nastaju i sitne čestice minerala koje kasnije tvore pepeo, ali jedan dio tih čestica diže se u atmosferu nošen vrtlogom dima i te čestice su također vrlo opasne za zdravlje.

ALTERNATIVNI IZVORI ENERGIJE

Obnovljivi izvori energije, ne uključujući hidroenergiju, daju manje od 1% ukupno potrebne energije. 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, sunca i 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 Bosna i Hercegovina 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.

Nekoliko tehnologija, osobito energija vjetra, male hidrocentrale, energija iz biomase i sunčeva energija, su ekonomski konkurentne. Ostale tehnologije su ovisne o potražnji na tržištu da bi postale ekonomski isplative u odnosu na klasične izvore energije. Proces prihvaćanja novih tehnologija vrlo je spor i uvijek izgleda kao da nam izmiče za malo. Glavni problem za instalaciju novih postrojenja je početna cijena. To diže cijenu dobivene energije u prvih nekoliko godina na razinu potpune neisplativosti u odnosu na ostale komercijalno dostupne izvore energije. Veliki udio u proizvodnji energije iz obnovljivih izvora rezultat je ekološke osviještenosti stanovništva, koje usprkos početnoj ekonomskoj neisplativosti instalira postrojenja za proizvodnju “čiste” energije. Europska zajednica ima strategiju udvostručavanja upotrebe obnovljivih izvora energije od 2003. do 2010. godine. To znači da bi se ukupni udio obnovljivih izvora energije povećao sa sadašnjih 6% na 12% 2010. godine. Taj plan sadrži niz mjera kojima bi se potaknule privatne investicije u objekte za pretvorbu obnovljivih izvora energije u iskoristivu energiju (najvećim djelom u električnu energiju). Zbog trenutne financijske krize u kojoj su se našle najveće države u Europskoj uniji, vjerojatno je da plan neće biti proveden u potpunosti.
Sunčeva radijacija glavni je pokretač većine obnovljivih izvora energije, ali ima i nekoliko izvora koji ne potječu od nje. To su geotermalna energija i energija koju možemo dobiti od plime i oseke.

Biodizel

Biodizel je općenito naziv za gorivo dobiveno iz bioloških izvora koje se može koristiti u nemodificiranim dizelskim motorima umjesto uobičajenog plinskog ulja. Biodizel je ustvari komercijalni naziv za metil-ester, koji se nalazi na tržištu tekućih goriva i prodaje krajnim korisnicima. To je standardizirano tekuće nemineralno gorivo, neotrovno, biorazgradivo i nadomjestak za fosilno gorivo (dizel). Metil-ester (ME) je kemijski spoj dobiven reakcijom (transesterifikacija) biljnog ulja (uljana repica, suncokret, soja, palma, ricinus itd.) ili životinjske masti, smetanolom, u prisutnosti katalizatora.
Biodizel se najčešće dobiva iz biljnih ulja transesterifikacijom triglicerida. Pri tome zamjenom glicerola s metanolom od jedne molekule triglicerida nastaju tri molekule monoalkilnih estera pa su zbog smanjenja molekulske mase fizička svojstva biodizela pogodna za korištenje u nemodificiranim motorima. Može se proizvoditi iz biljnih ulja, recikliranog otpadnog jestivog ulja ili životinjske masti, procesom transesterifikacije, pri čemu kao sporedni proizvod nastaje glicerol. Izbor osnovne sirovine za dobijanje biodizela zavisi od odgovarajućih uslova i prilika, pa se u Europi se za proizvodnju biodizela najviše koristi ulje uljane repice (82,8%) i ulje suncokreta (12,5%), dok se u Americi najviše koristi ulje soje, a u azijskim zemljama se koristi i palmino ulje.

Proizvodnja etanola kao goriva iz biomase

Za razliku od drugih obnovljivih izvora energije, biomasa se može pretvoriti direktno u tekuća goriva – biogoriva – za potrebe transporta (automobili, kamioni, autobusi, avioni i vozovi). Dvije najčešće vrste biogoriva su etanol i biodizel.
Etanol je alkohol, koji se može naći u vinima ili pivu. Dobija se fermentiranjem bilo koje biomase koja je bogata karbohidratima (šećeri ili celuloza) kroz proces koji je sličan pravljenju piva. Etanol se uglavnom koristi kao aditiv gorivu, sa ciljem da se smanji emisija karbon-monoksida i drugih čestica koje uzrokuju smog. Danas su dostupna i vozila koja mogu koristiti smjesu od 85% etanola i 15% goriva.

 preuzmi seminarski rad u wordu » » »

Besplatni Seminarski Radovi

SEMINARSKI RAD