geotermalna energija - rgf.bg.ac.rsrgf.bg.ac.rs/predmet/ro/v semestar/energetika i odrzivi...
Post on 05-Feb-2018
262 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Geotermalna energija
Geotermalna energija
U najširem smislu geotermalna energija predstavlja prirodnu toplotu Zemlje, a podrazumeva toplotu akumuliranu u fluidima i stenskim masama u Zemljinoj kori
Potencijali geotermanle energije su ogromni tako da se ona tretira kao obnovljivi izvor energije iako je u suštini neobnovljiv
Ukoliko bi se toplota dobijena smanjenjem temperature Zemljinog omotača smanjila za 0,1°C, iskoristila za proizvodnju električne energije dodilo bi se električne energije za narednih 15000 godina sa sadašnjim nivoom potrošnje
Geotermalna energija-najperspektivnija područja
Geotermalna energija-korišćenje
Iako se svrstava među nove obnovljive izvore geotermalna energija je izvor koji se koristi od davnina.
Proizvodnja električne energije putem geotermalne energije započela je 1913. godine.
Značajan rast korišćenja geotermalne energije zabeležen je u toku poslednje tri decenije.
Geotermalni izvori su otkriveni u preko 90 država, a zabeleženo je korišćenje u preko 70 država od čega se električna energija proizvodi u 25 država
Ukupno korišćeneje geotermalne energije 2004 bilo je oko 55 TWh električne energije i oko 76 TWh direktno
Prednosti i nedostaci:
Prednosti i mane:Geotermalna energija je nezavisna od godišnjeg doba i doba dana, pa je ovaj izvor energije u tom smislu pogodniji za korišćenje od ostalih obnovljivih izvora energije
Geotermalna energija je za sada lokalna energija tj koristi se na mestu manifestacije termalnih fluida
Korišćenje
Korišćenje geotermalne energije:ZA TOPLOTNE POTREBE
Otvoreni sistemZatvoreni sistemToplotna pumpa
ZA PROIZVODNJU ELEKTRIČNE ENERGIJEKlasičan ciklus sa suvom paromFlash-steam elektraneElektrane sa binarnim ciklusom
Instalisani kapaciteti i proizvodnja
Instalisani kapaciteti Proizvodnja
Geotermalna energija-korišćenje
Korišćenje geotermalne energije za potrebe grejanja
Otvoreni sistem-direktno
Geotermalana voda se koristi direktno za grejanje Moguć sistem samo gde je voda zadaovoljavajućeg kvaliteta Mogućnost vraćanja vode u bušotinu
Zatvoreni sistem-indirektno
Dva strujna krugaToplota se predaje u razmenjivaču toploteFleksibilniji sistem-omogućava supstituciju geotermalne energije drugim izvorom energije
Korišćenje geotermalne energije za potrebe grejanja
Princip rada toplotne pumpe
Korišćenje geotermanlne energije za grejanje- Toplotne pumpe
Zatvoren sistem-horizontalni
Zatvoren sistem-vertikalni
Najisplativiji sistem za kuće kada postoji dovoljno prostora za postavljanje cevi
Koristi se za komercijalne zgrade gde bi zahtevana površina u slučaju horizontalnog postavljanja bila velika
Korišćenje geotermanlne energije za grejanje- Toplotne pumpe
Otvoreni sistem
Geotermalni fluid cirkuliše kroz sistem
Zahtev je dovoljna čistoća fluida
Sruktura direktnog korišćenja geotermalne energije
Proizvodnja eklektrične energije –klasičan ciklus (suva para)
Uobičajena temperatura pare na izlazu iz bušotine kod ovakvih ciklusa je oko 150°CInstalisane snage su uobičajeno od 20-50MW
Proizvodnja električne energije
Najveća Geotermalna elektrana sa suvom parom na svetu
Kolorado
Maksimalna proizvodnja 1987. godina
Proizvodnja eklektrične energije –flash steam
Mogu se koristiti fluidi temperature od oko 180°C
Fluid se raspršuje u rezervoar u kome je mnogo niži pritisak od pritiska fluida
Fluid naglo isparava
Ciklus se dalje odvija na klasičan način
Proizvodnja električne energije –binarni ciklus
Proizvodnja elekrtične energije-binarni ciklus
Postrojenja sa binarnim ciklusom mogu da koriste i izvore nižih temperaturaPostoje dva nezavisna strujna krugaU drugom strujnom krugu je fluid niže tačke ključanja u odnosu na voduObično se gradi nekoliko manjih jedinica snage od nekoliko MWPrva elektrana sa binarnim ciklusom izgrađena je na Kamčatki 1967. godine:
radni fluid koristi F-112Primarni fluid voda temperature 81°CSnaga 340kW
Postrojenja za proizvodnju električne energije
Proizvodnja električne energije
Suve stenske mase-Hot dry rocks
Suve stenske mase -Hot dry rocks
Snaga 6MW
Energija vetra
Energija vetra
Vetar nastaje zahvaljujući kompleksnim mehanizmima koji uključuju rotaciju Zemlje oko Sunca, toplotnu energiju od Sunca, efekat hlađenja izazvan velikim vodenim površinama (okeanima) i polarnim ledenim kapama, temperaturnim gradijentima između vode i kopna itd
Koristi se od davnina za dobijanje energije, značajnije korišćenje počinje posle prve energetske krizeProblemi za veće korišćenje energije vetra:
Brza promena snage,Nepredvidivost promena brzine,Nemogućnost pogona za vreme malih brzina,Veliki raspon brzina u toku dana, godine
Energija vetra
Najpogodnija područja za korišćenje energije vetra su obale Amerike, Evrope, Azije i Australije
Region Lokacije
Evropa Severna i zapadna obala i neki regioni na Mediteranu
Azija Istočna obala i neke oblasti na kopnu
Afrika Severna i jugoistočna obala
Australija Zapadna i južna obala
Severna Amerika Obale i neki delovi u planinskim predelima
Južna Amerika Južni deo
Energija vetra
Najvažniji faktor za određivanje snage je brzina vetra koja se menja u vremenu i prostoru po zakonistima turbulentnog strujanjaEnergija vetra raste sa trećim stepenom brzinePotrebna prosečna brzina vetra je 5-6m/s
Instalisani kapaciteti
Instalisani kapaciteti (MW) 2005 2006 Najnovije
Germany 18,415 20,622 21,283 2
Spain 10,028 11,615 12,801 3
United States 9,149 11,603 13,885 4
India 4,430 6,270 7,231 5
Denmark (& Færoe Islands) 3,136 3,140 6
China 1,260 2,604 2,956 7
Italy 1,718 2,123 8
United Kingdom 1,332 1,963 2,293 9
Portugal 1,022 1,716 1,874 10
Canada 683 1,459 1,670 11
France 757 1,567 2,100 12
Netherlands 1,219 1,560
Japan 1,061 1,394
Austria 819 965
Australia 708 817
Greece 573 746
U svetu ukupno instalisano 73904MW
Proizvodnja električne energije vetrogeneratorima
20% Danska
9% Španija
7% Nemačka
od ukupne proizvodnje električne energije
Energija vetra –instalisani kapaciteti
Energija vetra-prosečne snage instalisanih vetrogeneratora
Proizvodnja električne energije vertogeneratorima se učetvorostručila uperiodu 2000-2006. godine
Prednosti i mane
ManeUticaj na životnu sredinu
BukaOmetanje radio i TV signalaPticeVizuelni efektiProblem velikih i malih brzina vetra
Prednosti:Pogodni su za dobijanje energije na izolovanim područjimaCena dobijene energije je komparativna sa cenom dobijenom iz konvencionalnih izvora
Biomasa
Biomasa
Biomasa predstavlja akumulisani vid Sunčeve energijePod biomasom podrazumevaju se šume, šumsko rastinje, poljoprivredni i životinjski otpaci (u nekim klasifikacijama i gradski otpad)Drvo učestvuje sa 6-7% u ukupnoj energetskoj potrošnji
U Evropi i Severnoj Americi 3%U Africi 33%
Korišćenje
• Za dobijanje toplotne enrgije
• Za proizvodnju električne energije
• Za dobijanje goriva za transportna sredstva
Podela biomase:Šumska biomasaBiomasa iz drvne industrijePoljoprivredna biomasa Energetski zasadiBiomasa sa farmi životinjaGradski otpad
Karakteristike biomase
ObnovljivostToplotna moć
Drvo 8,2-18,7 MJ/kgBiljni otpaci 5,8-16,7MJ/kg
CO2 neutralnost
Korišćenje biomase
Pod korišćenjem drvne biomase podrazumeva se korišćenje drveta, drvenog uglja i crnog luga (black liquor-nusproizvod pri proizvodnji celuloze)
Drveni ugalj Crni lug
Korišćenje drvne biomase
Potrošnja drvne biomase, 2005.
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
Afrika SevernaAmerika
LatinskaAmerika
Azija Evropa Okeanija
PJ
Crni lugDrveni ugaljDrvo
Načini prerade biomase
Osnovni problem kod biomase je mala energetska vrednost po jedinici mase, pa se biomasa prerađuje kako bi se dobio pogodniji oblik za transpotrt i skaldištenjeNAČINI PRERADE BIOMASE:
BriketiranjeBiohemijske transformacije
Anaerobno truljenje-produkt je biogasFermentacija-produkt je bioetanolEsterifikacija-produkt je biodizel
Termohemijske transformacije:SagorevanjePirolizaGasifikacija
Načini transformacije biomase
Proizvodnja električne energije
Proizvodnja električne energije iz biomase
Proizvodnja električne energije iz biomase, TWh
Najčešće se izvode kao kogeneracijske elektrane (kombinovana proizvodnja električne i toplotne energije)
Problem može biti obezbeđivanje dovoljne količine energenta
Proizvodnja biogasa
Proizvodnja biogasa zasniva se na anaerobnoj digestiji biorazgradljivog materijala uključujući i gradski otpad
Tipičan sastav biogasa
%
Methane, CH4 50-75
Carbon dioxide, CO2 25-50
Nitrogen, N2 0-10
Hydrogen, H2 0-1
Hydrogen sulphide, H2S 0-3
Oxygen, O2 0-2
Proizvodnja bioetanola
Bioetanol se proizvodi fermentacijom iz žitarica (pšenica, kukuruz), šećerne repe, šećerne trske itd
Proizvodnja bioetanola
Proizvodnja biodizela
Biodizel se proizvodi esterifikacijom biljnih ulja i životinjskih masti
Sirovine:biljna ulja, šivotinjske masti, otpadna jestiva ulja itd
Biodizel
Biljka Litara/ha
Kukuruz 172
Ovas 217
Pamuk 325
Susam 696
Pirinač 828
Suncokret 779
Kakao 1026
Kikiriki 1059
Kikiriki 1059
Masline 1212
Masline 1212
Avokado 2638
Kokosov orah 2689
Uljana palma 5950
Prinosi ulja nekih biljaka
Šema proizvodnje biodizela
Energija talasa, plime i oseke, termalni gradijent mora
Energija talasa
Pelamis wave energy converter (Pelamis-jegulja) Prva omercijalno korišćenje energije talasa počelo je 2007 godine u Portugaliji gde je instalirano postrojenje snage 2,25MW, sa ciljem da proizvodi energiju za oko 1600 domaćinstavaKapaciteti su instalirani u Škotskoj 28.9.2007. snage 3MWPrincip rada je na bazi hidrauličnog motora
Princip rada generatora
Termalni gradijent mora –Pogodne lokacije
Termalni gradijent mora
Energija plime i oseke
Postrojenje La Rance-u (Francuska)snage je 240 MW,uz mogućnostpovećanja na350MW.
1. Koncept-iskorišćenje potencijalne energije
Energija plime i oseke
1. Koncept-iskorišćenje kinetičke energije
Podvodne "vetrenjače"
top related