SEMINARSKI RAD eNERGIJA POLOAJA VODE

[SEMINARSKI RAD eNERGIJA POLOAJA VODE]

1. HIDROENERGIJASuneva enegija koja dopire do Zemljine povrine izaziva isparavanje vode na povrinama okena, rijeka i jezera, ali i sa povrine tla i iz biljaka. Ta se voda podie u obliku vodene pare na neku visinu i stvaraju se oblaci. Oborine padaju na zemlju, pa ta voda ima potencijalnu energiju prema nivou mora. Ako je prosjena visina kopna 700 m iznad mora, povrina kopna 130.106 km2 i ako su prosjene padavine 0.9 m vodenog taloga onda je ukupna potencijalna energija oborina koje padaju na kopno oko 220.000 TWh godinje. Za usporedbu dananja svjetska proizvodnja je oko 2800 TWh godinje. Ali samo manji dio te potencijalne energije se moe upotrijebiti jer je potrebna odreena koncentracija vode, a to se ostvaruje u vodotocima. Od padavina koje padaju na kopno samo mali dio stie u vodotoke, ostalo preuzimaju biljke ili odlazi u unutranjost zemlje. Za svaku taku vodotoka (profil vodotoka) mogue je na osnovu topografije zemljita odrediti povrinu zemljita ili tzv. oborinsko podruje sa kojeg voda dotie u vodotok. Omjer koliine vode koja se tokom godine pojavljuje u vodotoku (na posmatranom profilu) i koliine padavina na oborinskom podruju (na posmatranom profilu) zovemo faktor oticanja. On zavisi o klimi, topografskim i geolokim uticajima. Kree se u irokim granicama (0.25-0.95).1.1 Energija vodotokaKoliina vode koja protie vodotokom u jedinici vremena (m3/s) ili protok nije konstantna veliina, ve ovisi o oborinama, topljenju snijega, koliini vode koja podzemnim putem dotie do vodotoka. Moe se raunati da je protok u toku 24 sata konstantan (srednji dnevni protok). Aritmetika sredina dnevnih protoka u jednoj godini je srednji godinji protok, a u nizu godina (25-40 godina) srednji viegodinji protok. Idui od izvora ka uu prosjeni viegodinji dotok sve vie raste jer se poveavaju oborinska podruja pa su koliine vode od oborina koje gravitiraju vodotoku sve vee. Istodobno od izvora ka uu kota nivoa povrine vode postaje sve manja. Svakom profilu vodotoka odgovara odreena kota H (visina iznad povrine vode u metrima) i odreeni srednji viegodinji protok Q (m3/s). Kada iskoritavamo potencijalnu energiju vode izmeu dvije kote govorimo o koritenju vode na padu koji je jednak razlici kota.U posljednjih 30-ak godina proizvodnja energije u hidroelektranama je utrostruena, ali je time udio hidroenergije povean sa 2.2% na 3.3%. U nuklearnim elektranama u istom je razdoblju proizvodnja poveana gotovo sto puta. To je zbog toga jer koritenje hidroenergije ima svoja ogranienja. Ne moe se koristiti posvuda jer podrazumijeva obilje brzo tekue vode, a poeljno je i da je ima dovoljno cijele godine, jer se elektrina struja ne moe jeftino uskladititi. Da bi se ponitio utjecaj oscilacija vodostaja grade se brane i akumulacijska jezera. To znatno die cijenu cijele elektrane, a i die se nivo podzemnih voda u okolici akumulacije. Nivo podzemnih voda ima dosta utjecaja i na biljni i ivotinjski svijet, pa prema tome hidroenergija nije sasvim bezopasna za okoli. Veliki problem kod akumuliranja vode je i zatita od potresa, a u zadnje vrijeme i zatita od teroristikog ina. Protok kod HE je veoma promjenljiv pa se nikada ne gradi HE kapaciteta koja moe iskoristiti svu vodu, u doba velikih protoka, jer u ostalim periodima maine ne bi mogle raditi punim kapacitetom. Zato je srednji iskoristivi protok manji od srednjeg viegodinjeg protoka. Imamo i gubitke u cjevovodima i mainama. Znai da imamo koliinu energije i snage koja je manja od srednje snage i energije vodotoka. Koliina energije koja bi se mogla obuhvatiti izgradnjom ekonominih postrojenja nazivamo ekonomski iskoristivom energijom vodotoka. Radi to slikovitijeg prikaza tabelarno su dati podaci o iskoristivim vodenim snagama i ostvarenoj proizvodnji u 2000. godini u HE, te grafikom je dan prikaz iskoritenosti vodene snage u svijetu:

Tabela. 1.1. Podaci o iskoristivim vodenim snagama

Sl. 1.1. Prikaz iskoritenosti snage vode po kontinentimaNajvee su snage u Americi (oko 36% ukupnih), zatim u Aziji (oko 30%) i Africi (oko 16.3%). Europa ima tek oko 7% ukupnog iznosa. Procjenjuje se da je iskoriteno oko 25% svjetskog hidroenergetskog potencijala. Veina neiskoritenog potencijala nalazi se u nerazvijenim zemljama, to je povoljno jer se u njima oekuje znatan porast potronje energije. Preostali potencijal u elektranama snage preko 10 MW moe biti iskoriten u 52 HE prosjene snage od oko 25 MW. Znatan broj buduih hidro akumulacija e imati vienamjenski karakter (snabdjevanje vodom, vodoprivreda, energetika). Najvei projekti, planirani ili zapoeti, odnose se na Kinu, Indiju, Maleziju, Vijetnam, Brazil, Peru... Rastua potreba za energijom pri tome esto protee nad brigom o uticajima na okoli, a dimenzije nekih zahvata nameu dojam da je njihovo izvoenje ne samo stvar energije nego i prestia.Dvije treine Zemljine kugle pokriveno je vodom koja isparava, pa ukapljivanjem opet dospijeva na Zemlju u obliku padavina (oborina). U zavisnosti od klimatskih uslova koliine padavina su razliite za razliita podruja. Koliina vode koja se sa padavinama slijeva u vodotok i u sekundi protie nekim presjekom rijeke zavisi i od geolokih vegetacijskih uslova okolnog terena (npr. Rijeke krakih predjela koji su bogati padavinama imaju relativno male protoke);Krive vodnih koliina pokazuju promjenu protoka neke rijeke tokom mjeseci u godini sa zimskim i ljetnim minimumom, te proljetnim i jesenskim maksimumom;

Sl. 1.2. Kriva vodnih koliinaKriva na (sl. 1.2) je osnova za dobijanje promjene trajanja vodnih koliina iz koje se vidi tokom koliko vremena se moe osigurati odreeni protok vode (Slika 1.3).

Sl. 1.3. Kriva trajanja vodnih koliinaSrednju godinju koliinu raunamo ako se povrina ispod krive podijeli s vremenom:(1.1)

Najvia i najnia ordinata krive na Slici 1.2 naziva se poplavnom i koliinom najnieg vodostaja. Da bi se dobile te krive, mjerenja se provode tokom nekoliko godina, a unose se srednje vrijednosti niza mjerenja. Poznavajui ovisnost vodnog protoka i raspoloivog pada rijeke, odnosno vodostaja, takoer mjerenjem, moe se ucrtati kriva promjene pada (slika 1.4) tokom godine.

Sl. 1.4. Ovisnost trajanja vodnih koliina, pada i snageIz krive trajanja koliina i pripadnih visina moe se odrediti kriva raspoloive snage P tokom godine pomou sljedeeg izraza:P = g Q H [W](1.2)

- gustina vode (uzima se pribli.na vrijednost 1000) [kg/m3];g gravitaciono ubrzanje 9,81 [m/s2];Q volumni protok [m3/s];H raspoloivi vodeni pad [m].Povrina ispod krivulje snage ini raspoloivu energiju u toku srednje godine:(1.3)

Padovi HE. Razlika izmeu gornjeg, dotonog nivoa vode i donje odvodne vode naziva se statikim padom Hst. Ukupni pad HE naziva se bruto pad Hb, koji se dobija ako se statiki pad uvea za kinetiku energiju ulazne mase vode kojoj treba oduzeti kinetiku energiju vode na izlaznom presjeku;(1.4)

Neto pad Hn, hidreoelektrane se dobija ako se od bruto pada oduzmu gubici strujanja vode u privodnom dijelu sistema do ulaza u turbine;

(1.5)

Hst - statiki pad; - Kinetika energija ulazne mase vode; - Kinetika energija vode na izlaznom presjeku; - suma gubitaka.4.2 HidroelektraneHidroelektrana ili hidroelektrina centrala je postrojenje u kojem se potencijalna energija vode najprije pretvara u kinetiku energiju njezinog strujanja, a potom u mehaniku energiju vrtnje vratila turbine te, konano u elektrinu energiju u elektrinom generatoru. Hidroelektranu u irem smislu ine i sve graevine i postrojenja, koje slue za prikupljanje (akumuliranje), dovoenje i odvoenje vode (brana, zahvati, dovodni i odvodni kanali, cjevovodi itd.), pretvorbu energije (vodne turbine, generatori), transformaciju i razvod elektrine energije (rasklopna postrojenja, dalekovodi) te za smjetaj i upravljanje cijelim sistemom (strojarnica i sl). Iskoritavanje energije vodnog potencijala ekonomski je konkurentno proizvodnji elektrine energije iz fosilnih i nuklearnog goriva, zato je hidroenergija najznaajniji obnovljivi izvor energije.

Energija koju HE proizvodi pretvorbom vodne energije pomou turbine i elektrogeneratora u elektrinu energiju prema jednadbi je: EHE = g H V A [J]

(1.6)

i snaga

(1.7)

V zapremina vode koja protie kroz turbinu [m3], Q protok turbine [m3/s].A stepen korisnog djelovanja agregata koji je jednak produktu T (turbine) i G (elektrogeneratora) prema :A=T G(1.8)

Stepen korisnog djelovanja turbine i generatora ovisi o tipu i veliini stroja u projektnoj taki mogu iznositi: T = 0,85 do 0,96 i G = 0,96 do 0,98.Zbir svih nominalnih snaga agregata instalisanih u HE daju nazivnu snagu (PN) hidroelektrane, to obino odgovara maksimalnoj snazi HE:PN=PG+PD+PR

(1.9)

U jednadbi (1.9) su: Pg garantovana snaga, Pd dodatna snaga i Pr rezervna snaga. Pg se dobija analizom grafova optereenja potroaa te zadnje raunske osiguranosti energijom. Dodatna snaga Pd se odreuje bez garancije, posebno za HE s ogranienom mogunou regulacije vodnog toka, i za taj iznos se iskljuuje raunanje za druge elektrane. Rezervna snaga Pr koja je sastavni dio PN moe se raslaniti prema sledeoj jednaini a treba omoguiti neprekidan rad HE:Pr = PA + Ppr + Prm + Pdr

(1.10)

PA rezerva u sluaju iznenadnih kvarova (havarija), Ppr snaga koja se koristi pri neplaniranim oscilacijama preoptereenja zbog odravanja ravnotee. Prm rezerva za potrebe kratkih neplaniranih remontnih radova neke HE ili TE u sistemu radi zamjene manjih dijelova, Pdr rezerva za prekoplanska optereenja. Najvea energija koja se moe dobiti u vremenu T iz HE jednaka je:(1.11)

U nekom razdoblju rada (T) hidroelektrane, kada e se mjenjati potronja struje i protok vode, proizvedena e energija biti:(1.12)

PHE transformirana snaga vode u elektrinu struju u vremenu T. Omjer energije prema jednaini (1.11) i (1.12) jest koeficijent nazivne snage:(1.13)

K moe iznositi od 0,29 do 0,45 za neke elektrane prema literaturi (za vrijeme rada elektrane od 3 950 sati kroz godinu dana jest K = 0,45). U zadnjih trideset godina proizvodnja u hidroelektranama je utrostruena, a njen udio povean je za 50 %, za to je vrijeme proizvodnja u nuklearnim elektranama poveana za 100 puta, a udio oko 80 puta. Ti podaci pokazuju da se proizvodnja u hidroelektranama brzo poveava, ali znaajno zaostaje za proizvodnjom u nuklearnim elektranama (ali i termoelektranama). Razlog takvom stanju lei u injenici da iskoritavanje hidroenergije ima bitna tehnika i prirodna ogranienja. Glavno ogranienje jest zahtjev za postojanjem obilnog izvora vode kroz cijelu godinu, jer je skladitenje elektrine energije skupo i vrlo tetno za okoli, osim toga na odreenim lokacijama je za ponitavanje uticaja oscilacija vodostaja potrebno izgraditi brane i akumulacije. Njihovom izgradnjom znaajno se poveava investicija, utjecaji na okoli, potrebna je zatita od potresa itd.

Sl. 1.5. Shema Hidroelektrane2. KLASIFIKACIJA HIDROELEKTRANAHidroelektrane se mogu podijeliti prema njihovom smjetaju, padu vodotoka, nainu koritenja vode, volumenu akumulacijskog bazena, smjetaju strojarnice, ulozi u elektroenergetskom sustavu, snazi itd.2.1 Podjela HE prema nainu koritenja Prema nainu koritenja vode, odnosno regulacije protoka, hidroelektrane se dijele na: - akumulacijske, kod kojih se dio vode prikuplja (akumulira) kako bi se mogao koristiti kada je potrebnije - protone, kod kojih se snaga vode iskoritava kako ona dotie - reverzibilne ili crpno-akumulacijske, kod kojih se dio vode koji nije potreban pomou vika struje u sustavu crpi na veu visinu, odakle se puta kada je potrebnije.2.1.1 Akumulacijske hidroelektranePotencijalna energija akumulacijskih hidroelektrana dolazi od akumulacionog jezera, koji ima branu, i kad je potrebno voda se dovodi do vodne turbine i elektrinog generatora, da bi se proizvela elektrina energija. Snaga ovisi o visini vodenog stupca, ili razlici visine izmeu povrine vode u akumulacionom jezeru i odvodu vode poslije vodne turbine. Velika cijev koja vodi od akumulacionog jezera do vodne turbine naziva se tlani cjevovod.

Sl. 2.1. Akumulacijska hidroelektrana2.1.2 Protone hidroelektraneProtone hidroelektrane su one ija se uzvodna akumulacija moe isprazniti za manje od dva sata rada kod nazivne snage ili takva da akumulacija uope ne postoji.

Sl. 2.2 . Protona hidroelektranaKinetika energija vode se skoro direktno koristi za pokretanje vodnih turbina. Vrlo su jednostavne za izvoenje, nema dizanja nivoa vodostaja, imaju vrlo mali uticaj na okoli, ali su i vrlo ovisne o trenutno raspoloivom vodenom toku (primjer: Hidroelektrana Rijeka).

2.1.3 Reverzibilne hidroelektrane

Reverzibilnim turbinama voda se iz donjeg akumulacijskog jezera pumpa natrag u gornje akumulacijsko jezero. Taj proces se deava u satima u kojima nije vrno optereenje, radi utede energije i radi raspoloivosti postrojenja u vrnim satima. Principijelno, donja akumulacija slui za punjenje gornje akumulacije. Iako pumpanje vode zahtjeva utroak energije, korisnost se oituje u tome to hidroelektrana raspolae sa vie vodenog potencijala za vrijeme vrnih optereenja.

Sl. 2.3. Reverzibilna hidroelektranaOsnovna primjena je pokrivanje vrnih optereenja. Energetski su neefikasne, ali su praktinije od dodatne izgradnje termoelektrana za pokrivanje vrnih optereenja potronje.2.2 Podjela HE prema smjetaju samih postrojenja

Prema smjetaju samih postrojenja, odnosno prema vodenom toku iju energiju iskoritavaju, hidroelektrane mogu biti: - "klasine", na kopnenim vodotokovima: rijekama, potocima, kanalima i sl. - na morske valove, - na morske mijene: plimu i oseku.

2.2.1 Hidroelektrane na valove

Hidroelektrane na valove su elektrane koje koriste energiju valova za proizvodnju elektrine energije. Energija valova je obnovljivi izvor energije. To je energija uzrokovana najveim dijelom djelovanjem vjetra o povrinu okeana. Snaga valova se razlikuje od dnevnih mijena plime/oseke i stalnih cirkularnih okeanskih struja.

Sl. 2.4. Hidroelektrana na valoveZa koritenje energije valova moramo odabrati lokaciju na kojoj su valovi dovoljno esti i dovoljne snage. Ta snaga varira ovisno o zemljopisnom poloaju, od 3 kW/m na Mediteranu do 90 kW/m na Sjevernom Antlatiku.2.2.2 Hidroelektrane na plimu i osekuEnergija plime i oseke spada u oblik hidroenergije koja gibanje mora uzrokovano morskim mijenama ili padom i porastom nivoa mora, koristi za transformaciju u elektrinu energiju i druge oblike energije. Za sad jo nema veih komercijalnih dosega na eksploataciji te energije, ali potencijal nije mali. Energija plime i oseke ima potencijal za stvarnje elektrine energije u odreenim dijelovima svijeta, odnosno tamo gdje su morske mijene izrazito naglaene. Morske mijene su predvidljivije od energije vjetra i solarne energije. Taj nain proizvodnje elektrine energije ne moe pokriti svjetske potrebe, ali moe dati veliki doprinos u obnovljivim izvorima energije. Na pojedinim mjestima obale u zapadnoj Francuskoj i u jugozapadnom dijelu Velike Britanije amplituda dostie i vie od 12 m. Za ekonominu proizvodnju je potrebna minimalna visina od 7 m. Procjenjuje se da na svijetu postoji oko 40 lokacija pogodnih za instalaciju plimnih elektrana.

Sl. 2.5. Hidroelektrana na morske mijene2.3 Podjela HE prema padu vodotokaPrema padu vodotoka, odnosno visinskoj razlici izmeu zahvata i ispusta vode (klasine) hidroelektrane se mogu podijeliti na: - niskotlane, s padom do 25 m; - srednjotlane, s padom izmeu 25 i 200 m; - visokotlane, s padom veim od 200 m.2.3.1 Niskotlane HE

Za niske padove (do priblino 40 metara) koriste se takozvane Kaplanove turbine koje rade slino kao i Francisove turbine, s tim da je broj lopatica daleko manji.

Kaplanova turbina je propelerna vrsta vodnih turbina, sa zakretnim lopaticama na rotoru i radi samo na niskim padovima vode, uglavnom sa velikim protokom. Da bi se smanjili sudarni gubici i osiguralo strujanje vode s najmanje hidraulikih gubitaka, u veini propelernih turbina, lopatice radnog kola mogu se zakretati u pogonu. Izvedba turbina sa zakretnim lopaticama rotora je sloenija nego izvedba obinih propelernih turbina, no njihove energetske karakteristike su znatno povoljnije. Njihov stepen iskoritenja moe biti i preko 90 %. Propelerne turbine spadaju u red aksijalnih hidraulikih strojeva s primjenom pri malim padovima i velikim protocima. Korisni padovi se kreu od nekoliko metara pa sve do 60-70 metara.

Sl. 5.6. Kaplanova (propelerna) turbine2.3.2 Srednjotlane HE

Za srednje padove (do 200 metara) koriste se takozvane Francisove turbine, kod kojih provodni dio s lopaticama okruuje kolo. U provodnom dijelu ovih turbina potencijalna se energija vode samo djelomino pretvara u kinetiku, tako da s odreenim predpritiskom dospijeva u obrtno kolo (kota) i njemu predaje svoju energiju.Francisove turbine imaju veliki stepen iskoristivosti kapaciteta s preko 90%, te veliki raspon djelovanja u odnosu na visinu (konstruktivni pad) fluida pri protoku kroz turbinu. To je naroito naglaeno kod vode gdje postie optimalan rad pri konstruktivnom padu od 20 metara do ak 700 metara, a izlazna snaga moe biti od par kilovata do 750 MW. Promjer rotora moe biti od 1 m do 10 m, a broj okretaja rotora od 83 do 1000 okretaja u minuti.

Sl. 2.7. Francisova turbine2.3.3 Visokotlane HE

Za visoke padove (preko 200 metara) primjenjuju se takozvane Peltonove turbine kod kojih se potencijalna energija vode u provodnom dijelu potpuno pretvara u kinetiku, i u obliku vodenog mlaza pokree lopatice turbine pretvarajui kinetiku energiju u mehaniku.

Peltonova turbina je vodna turbina koja se koristi za velike padove (preko 200 m) i manje protoke vode. Ona je meu turbinama s najveim stepenom iskoritenja. Glavni je prestavnik turbina slobodnog mlaza ili akcijskih turbina. Geometrija lopatica je tako podeena da se one okreu sa pola brzine mlaza vode, koriste skoro svu koliinu gibanja mlaza vode, koji naputa turbinu gotovo bez ikakve brzine. Ona nije potopljena u vodi i lopatice se okreu u zraku. Maksimalna snaga moe biti do 200 MW.

Sl. 2.8. Peltonova turbine2.4 Podjela HE prema udaljenosti strojarnice od brane Prema udaljenosti strojarnice od brane hidroektrane se dijele na: - pribranske, ija je strojarnica smjetena neposredno uz branu, najee po dnu nje - derivacijske, ija je strojarnica smjetena podalje od brane.2.5 Podjela HE prema smjetaju strojarnice Prema smjetaju strojarnice hidroektrane se dijele na: - nadzemne, kod kojih je strojarnica smjetena iznad nivoa tla - podzemne, kod kojih je strojarnica smjetena ispod nivoa tla.2.6 Podjela HE prema instalisanoj snazi Prema instaliranoj snazi (uinku) hidroelektrane mogu biti: - velike (nekoliko stotina MW do preko 20 GW), - male (od 2 MW do 10 MW), - mikro (do 100 KW), - piko (ispod 5 kW).Razlika izmeu velikih i malih hidroelektrana, odnosno donji i gornji granini iznosi snage u cijelom svijetu pri tome nisu jednoznano odreeni pa se, na primjer, mogu kretati od 5 kW (u Kini) do 30 MW (SAD-u), dok se kod nas malom smatra HE snage izmeu 50 i 5000 kW. Takoer valja rei da u nekim zemljama postoji i dodatna podjela hidroelektrana malih snaga na mikro, mini i male hidroelektrane.2.6.1 Velike HE Velike hidroelektrane su megagraevine i obino imaju snagu od nekoliko stotina MW do preko 20 GW. Trenutno najvee hidroelektrane u pogonu su: hidroelektrana Tri klanca (Kina) 22,5 GW, hidroelektrana Itaipu (Brazil/Paragvaj) 14 GW i hidroelektrana Guri (Venecuela) 10,2 GW. U nastavku slijedi kratak opis tri velike najpoznatije hidroelektrane na svijetu:2.6.1 Velike HE

Velike hidroelektrane su megagraevine i obino imaju snagu od nekoliko stotina MW do preko 20 GW. Trenutno najvee hidroelektrane u pogonu su: hidroelektrana Tri klanca (Kina) 22,5 GW, hidroelektrana Itaipu (Brazil/Paragvaj) 14 GW i hidroelektrana Guri (Venecuela) 10,2 GW. U nastavku slijedi kratak opis tri velike najpoznatije hidroelektrane na svijetu:

2.6.1.1 Velika hidroelektrana Tri klanca u Kini

Brana Tri klanca je najvea hidroelektrana na svijetu, nalazi se na rijeci Jangce. To je najvea Kineska rijeka pa tako i rijeka najbogatija vodom to opravdava izgradnju hidroelektrane na njoj. Meutim hidro akumulacijsko jezero te brane, je toliko veliko da svojom teinom optereuje zemljinu koru. Ako se uzme u obzir da je to podruje geoloki nestabilno, tj. da se nalazi na spoju litosfernih ploa, jasno je da postoji opravdani rizik od potresa. Dok znanstvenici strahuju od potresa i uruavanja brane, politiari tvrde da takav rizik ne postoji.

Najvea hidroelektrana svijeta je 2009. putena u pogon. Nakon zavretka evakuacije posljednjeg grada koji je potopljen zbog projekta brane Tri klanca, jer je omogueno da se nivo vode u rezervoaru podigne na konanih 175 metara iznad nivoa mora. Posjeduje 26 divovskih turbina proizvodi 85 milijardi kWh struje godinje (22 500MW 22,5 GW) (priblino 18 srednjih nuklearki), te e time biti zadovoljeno 10% kineskih potreba.

Visina brane je visoka 185 i duga 2309 metara, na vrhu iroka 18 metara, a uz dno 124 metra. Jezero je dugo 630 kilometara, te svojom veliinom prevazilazi najveu Brazilsku hidrolelektranu, Itiapu. Poveava se plovnost Jangce, ista hidroenergija smanjuje upotrebu najprljavijeg fosilnog goriva, ugljena, kojim se truju ume i stanovnitvo ne samo u Kini nego i u susjednim dravama.

Tokom gradnje hidroelektrane Tri klanca poplavljeno 29 miliona kvadratnih metara zemlje, dva velika i 116 manjih gradova su se potopila, raseljeno je vie od milion stanovnika (neki spominju i dva miliona). U umjetnom jezeru zavrit e sva prljavtina potopljenih gradova, tvornica i bolnica i vie od tri hiljade industrijskih i rudarskih poduzea .

Otprilike da bi dobili 1 kWh elektrine energije, potrebno je 366 grama ugljena. Zbog toga hidroelektrana Tri klanca smanjuje potronju ugljena za 31 milion tona godinje, te smanjuje staklenike plinove: 1 milion tona sumporovog dioksida, 370 000 tona duikovih oksida, 10 000 tona ugljikovog monoksida, a i znaajnu koliinu ive. Smanjuje se i energija za rudarenje, pranje i prijevoz rude do elektrane.

Sl. 2.9. HE Tri klanca Kina2.6.1.2 HE Itaipu ( Brazil / Paragvaj )

HE Itaipu je bila najvea hidroelektrana na svijetu ali je nakon izgradnje HE Tri klanca postala druga po veliini. To je zajedniki poduhvat Brazila i Paragvaja na rijeci Parana. Instalirana snaga hidroelektrane je 14 GW, sa 20 generatora od po 700 MW. Rekord u proizvodnji struje je postignut 2000. kada je proizvedeno 93,4 milijarde kWh energije (93% ukupne potronje u Paragvaju i 20% ukupne potronje u Brazilu). Sporazum o izgradnji brane i hidroelektrane je zakljuen 1973. Umjetno jezero je formirano 1982. Prvi generatori s radom su poeli 1984., a posljednji septembra 2006. i marta 2007. Ukupno ih sada ima 20. Time je instalirani kapacitet podignut na 14.000 MW. Po meudravnom ugovoru, nije dozvoljeno putati u rad vie od 18 turbina istovremeno.

Ameriko udruenje graevinskih inenjera je 1994. proglasilo branu Itaipu za jedno od Sedam uda modernog svijeta.

Statistika:

- za izgradnju brane upotrijebljeno je 50 miliona tona zemlje i kamena; - od betona upotrijebljenog za izradu brane bilo bi mogue izgraditi 210 nogometnih stadiona veliine Marakane u Brazilu; - od elika upotrebljenog za izgradnju, moglo bi se napraviti 380 Eiffelovih tornjeva; - iskopana koliina zemlje u ovom projektu je 8,5 puta vea od one iskopane pri gradnji Eurotunela; - na izgradnji je radilo oko 40.000 ljudi; - duina brane je 7235 metara, a maksimalna 225 metara; - maksimalni protok je 62,2 hiljade kubnih metara vode u sekundi.

Sl. 2.10. HE Itaipu2.6.1.3 HE Hoover (SAD)

Sedamdesetpet godina je prolo otkako je izgraena; nije vie najvia, nije najvea i nije najsnanija (u smislu energije koju daje njena elektrana); to su danas druge, u svijetu i u Sjedinjenim Dravama, ali i ona sama jo uvijek je strana, nakon svih ovih godina. Hoover Dam, u Crnom kanjonu Black Canyon, na granici izmeu Nevade i Arizone, oko 50 km jugoistono od Las Vegasa. Hidroelektrana ispod Hooverove brane iako vie nije najvea, sa svojih 17 generatora, proizvodi jo uvijek energije koju bi, openito govorei, dale dvije nuklearne elektrane oko 2.078 MW. Akumulacijsko jezero Lake Mead najvee je umjetno jezero u Sjedinjenim Dravama, dugo 177 km, maksimalne dubine 152 m, kapaciteta 35,200.000.000 kubnih metara ekvivalent dvogodinjeg prosjenog protoka itave rijeke Colorado.

Prole godine, naalost, nivo vode u jezeru Mead najnii je u 39 godina i junoj Nevadi je prijetilo izvanredno stanje. Rijeka Colorado, odnosno jezero Mead snabdjeva Las Vegas sa 90 % vode, ali koliina vode koju akumulacijsko jezero moe primiti dovoljna je da preplavi dravu veliine Pennsylvanije.

Sl. 2.11. Hooverova brana2.6.2 Male HE

Za male hidroelektrane se smatra da nemaju nikakav tetan uticaj na okoli, za razliku od velikih, ija se tetnost opisuje kroz velike promjene ekosistema (gradnja velikih brana), uticaji na tlo, poplavljivanje, uticaji na slatkovodni ivi svijet, poveana emisija metana i postojanje tetnih emisija u itavom ivotnom ciklusu hidroelektrane, koje su uglavnom vezane za period izgradnje elektrane, proizvodnje materijala i transport.

Danas se za tehnologiju vezanu za hidroenergiju, koja se smatra obnovljivim izvorom energije, moe rei da je tehniki najpoznatija i najrazvijenija na svjetskom nivou, sa iznimno visokim stepenom uinkovitosti, 22% svjetske proizvodnje elektrine energije dolazi iz malih i velikih hidroelektrana. Granina snaga koja dijeli hidroelektrane na male hidroelektrane razlikuje se od zemlje do zemlje. Neke zamlje poput Portugala, panije, Irske, Grke i Belgije su prihvatila 10 MW kao gornju granicu instalirane snage za male hidroelektrane. U Italiji je granica 3 MW, u vedskoj 1,5 MW, u Francuskoj 8 MW, u Indiji 15 MW, u Kini 25 MW. Meutim u Europi se sve vie prihvata kapacitet od 10 MW instalirane snage kao gornja granica i tu granicu je podralo Europsko udruenje malih hidroelektrana (ESHA), te Europska komisija.

2.7 Dijelovi Hidroelektrane

Razlikuju se sljedei karakteristini dijelovi hidroelektrane: brana ili pregrada, zahvat, dovod, vodna komora, tlani cjevovod, strojarnica (turbina, generator...) i odvod vode.

- Brane ili pregrade imaju viestruku namjenu tj. slue za skretanje vode s njezinoga prirodnog toka prema zahvatu hidroelektrane, povienje nivoa vode radi postizanja boljeg pada i ostvarivanje akumulacije. - Zahvat vodu zaustavljenu pregradom prima i upuuje prema hidroelektrani. Postoje dva tipa zahvata, zahvat na povrini i zahvat ispod povrine. - Dovod spaja zahvat s vodnom komorom. Moe biti izgraen kao kanal ili tunel. Tunel moe biti izgraen kao tlani ili gravitacijski, hidroelektrane s tlanim tunelom su puno elastinije u pogonu jer mogu bez ikakvih djelovanja slijediti promjene optereenja. - Tlani privod slui za voenje vode iz vodne komore do turbine. Najee se izrauju od elika, a za manje padove i od betona. Profil je uglavnom trapeznog oblika. Izvodi se u kanalima i rovovima ija se konstrukcija izvodi tako da se postignu najmanji hidrauliki gubici. - Vodna komora se nalazi na kraju dovoda. Dimenzionisanje vodne komore ima velik utjecaj na pravilno funkcionisanje hidroelektrane. - U strojarnici se nalaze generatori zajedno sa turbinama. Hidrogeneratori se rade preteno u vertikalnoj izvedbi zbog ekonominije izvedbe hidraulikog dijela elektrane. Hidrogeneratori s horizontalnom osovinom susreu se u postrojenjima manje snage ili kad dvije Pelton ili Francis turbine pogone jedan generator.

2.7.1 Izbor osnovnih elemenata hidroelektrane

Hidroenergetski sistemi spadaju u najsloenije i najprostranije sisteme koje ovjek uopte gradi. Grade se u sastavu kompleksnih vodoprivrednih objekata, ime se znaajno poveava stepen sloenosti objekata, kao i tehnikih, ekonomskih, ekolokih, socijalnih i drugih problema koje treba rjeavati pri planiranju i ralizaciji sistema. U izbor osnovnih elemenata HE spadaju:

- Izbor tipa hidroelektrane - Izbor broja agregata - Izbor tipa turbina - Izbor generatora

2.7.1.1 Izbor tipa hidroelektrane

Kljuna filozofija iskoritenja vodnih snaga je u ostvarivanju koncenrtacije pada na to kraem potezu vodotoka, pri emu se tei da se smanji na minimum nekoristan rad vode, kojim se gubi pad zbog neizbjenih hidrulikih gubitaka. Za stvaranje i koncentraciju pada u okviru hidroenergetskih sistema koriste se sledee eme:

a) pribranske eme - ovdje se potreban pad realizuje iskljuivo podizanjem brane. One se primjenjuju kod vodotoka sa velikim protocima i malim padovima, kao i za realizaciju postrojenja vrlo velikih instalisanosti, kada bi derivaciona ema bila neprikladna jer bi zahtijevala veoma velike dimenzije derivacionih objekata. Pribranske hidroelektrane se realizuju od najmanjih padova (od oko 1,5 m) do padova preko 200m, koji je ogranien jedino mogunostima izgradnje visokih brana.b) derivacione eme - ovdje se poreban pad za hidroelektranu stvara iskljuivo derivacijom (skretanjem) toka kanalima, tunelima i cjevovodima; Ovaj nain koritenja se primenjuje kod vodotoka sa veim padovima. Kod njih se zahvat vode realizuje niskom branom, koja ne stvara akumulaciju, niti ona sama konstruie pad, ve slui samo da omogui skretanje u dovodnu derivaciju.

c) kombinovana ema - koncentracija pada se stvara branom i derivacijom. Zbog vee visine brane postoje i znaajnije oscilacije nivoa u jezeru, zbog ega je u takvim sluajevima dovodna derivacija pod pritiskom. Zato se ovdje uvek koristi vodostan.2.7.1.2 Izbor broja agregataInstalisana snaga postrojenja raspodjeljuje se na m agregata, najee istog tipa i i identinih konstruktivnih karaktersitika, kako bi se ostvarilo to lake odravanje (odstupanje od ovog pravila je samo u sluaju primjene fazne gradnje kod kojih su agregati montirani u vremenski dosta razdvojenim fazama).Najpovoljniji broj agregata se odreuje na osnovu energetsko-ekonomske analize razmatranog postrojenja. Za definisanje instalisane snage usvajaju se dvije-tri mogue varijante broja agregata i za svaku od njih se odreuju odgovarajui parametri turbine i generatora, gabariti mainske zgrade, predmjer radova i godinji trokovi. Zatim se za svaku varijantu odreuju odgovarajue ukupne utede u mjeovitom EES, tako da se moe usvojiti ona varijanta sa najveom ukupnom utedom. Zato se optimizacioni zadatak , ustvari, svodi na to da treba maksimizirati utede po broju agregata i njihovoj snazi.Kod vrlo velikih elektrana ide se na vie od etiri agregata, jer bi kod njih manji broj agregata doveo do takvih dimenzija turbina i genaratora koje ne moe da proizvede mainogradnja, ili bi bili teki uslovi za transport od fabrike do elektrane.Ukoliko imamo HE sa tri agregata na bazi ukupne etiri mjesene vode te koliinama 1/3 Q po turbini, proraun specifine brzohodnosti za usvojenu brzinu obrtaja (n) agregata e se vriti prema jednaini:

(2.1)

Q protok (m3/s) H napor (m) n brzina obrtaja (ob/min)

2.7.1.3 Izbor tipa turbina

Izbor tipa turbina obavlja se simultano sa izborom broja agregata, jer je za izbor broja agregata potrebno poznavanje radnih karakteristika turbina, osnovnih gabarita, mase i kotanja agregata pojedinih veliina. Na izbor savremenih turbina najznaajniji uticaj imaju pad, protok i specifini broj obrtaja. Iz krivulje trajanja vodnih koliina nakon odreivanja broja agregata slijedi koliina Q i padovi po agregatu, pa maksimalna snaga iznosi:(2.2)

Usvajanjem brzine obrtanja generatora, odnosno agregata slijedi specifina brzohodnost :

(2.3)

Iz nq bira se tip turbine i njezine glavne dimenzije.

Tabela. 2.1 specifina brzohodnost turbine2.7.1.4 Izbor generatoraOsnovni parametri koji definiu jedan hidrogenerator mogu se podeliti u dvije grupe: a) parametri koji proistiu iz parametara turbine: nominalni broj obrtaja, aktivna snaga, zamajni momenat i b) parametri specifini za sam generator: faktor snage, prividna snaga, nazivni napon i opseg regulacije napona.

Sl. 2.12. Generator HEPored pomenutih parametara postoje konstruktivne osobine generatora koje su bitne sa gledita rjeavanja mainske zgrade, kao to su: prenik rotora (utie na izbor radnog kola turbine), dimenzije statora (prenik i visina), raspored leita, podjela vratila (bitno za izbor visine kranova).Sa hidroenergetskog stanovita od bitnog znaaja je meusobni poloaj turbine i generatora. Ovaj poloaj moe biti: a) sa vertikalnom osovinom, b) sa horizontalnom osovinom. Poloaj osovine se bitno odraava na dispoziciju mainske zgrade.2.8 Poloaj velikih hidroelektrana u savremenim EESVelike hidroelektrane, tj. hidroelektrane su takoer kao i male hidroelektrane energetska postrojenja u kojima se potencijalna energija vode pomou turbine pretvara u mehaniku (kinetiku) energiju, te dalje u elektrinom generatoru u elektrinu energiju. Iskoritavanje energije vodnog potencijala ekonomski je konkurentno proizvodnji elektrine energije iz fosilnog i nuklearnog goriva, zato je hidroenergija najznaajniji obnovljivi izvor energije. Velike hidroelektrane su mega graevine i zasluuju svaku panju. Graevine koje se nalaze i meu 10 najveih na svijetu svakako treba upoznati.Kao to je ve spomenuto elektrina energija je jedan od najiih oblika energije. A jedan on najrairenijih naina njene proizvodnje, pomou obnovljivih izvora su hidroelektrane njihov udio meu obnovljivim izvorima energije je oko 97%. U zadnjih trideset godina proizvodnja u hidroelektranama je utrostruena, a njen udio povean je za 50 %. Ti podaci pokazuju da se proizvodnja u hidroelektranama brzo poveava iz vie razloga: za razliku od vjetra ili sunca, iji intenzitet je nepredvidljiv te ovisi o meteorolokim prilikama, voda, odnosno njen volumni protok, je puno stabilniji i permanentniji tokom godine. To znai da je i opskrba elektrinom energijom pouzdanija, hidroenergija je ista, nema otpada; nema trokova goriva (voda je besplatna) pod uslovom da je ima u dovoljnoj koliini; moderne hidroelektrane mogu do 90% energije vode pretvoriti u elektrinu energiju; putanje hidroelektrane u pogon vrlo je brzo te se koriste za pokrivanje naglih poveanja potronje; umjetna jezera nastala izgradnjom hidroelektrana lokalno doprinose ekonomiji i omoguavaju navodnjavanje, vodoopskrbu, turizam i rekreaciju.

Takoer, vrlo zanimljiva skupina hidroelektrana su reverzibilne hidroelektrane, koje omoguavaju dva reima rada, te kao takve su vrlo isplative i poeljne za izgradnju. Procjenjuje se da je 2005. godine 20% ukupne svjetske potronje elektrine energije bilo opskrbljeno upravo energijom iz hidroelektrana, to je priblino 816 GW.

Danas se za tehnologiju vezanu za hidroenergiju, koja se smatra obnovljivim izvorom energije, moe rei da je tehniki najpoznatija i najrazvijenija na svjetskom nivou, sa iznimno visokim stupnjem uinkovitosti, 22% svjetske proizvodnje elektrine energije dolazi iz malih i velikih hidroelektrana.

2.9 Uslovi ukljuenja hidroelektrana u EES

Proizvedena elektrina energija mora da zadovolji vie uslova, od kojih poseban znaaj imaju uslovi dovoljnosti, kvaliteta, sigurnosti i ekonominosti.

2.9.1 DovoljnostPotroaima treba obezbijediti, u uslovima racionalnog koriitenja energije, dovoljno energije za nesmetanu proizvodnju, rad i razvoj. Uskraivanje traenih koliina elektrine energije, na bilo koji nain (redukcijom isporuke, havarijskim iskljuenjima, i sl.), dovodi do velikih poremeaja u privrednom i socijalnom tkivu zemlje. U zemljama sa potpuno ureenim i izbalansiranim reprodukcionim lancima, neplanirane redukcije isporuke elektrine energije izazivaju velike tete. Zato je neplanirano uskraena elektrina energija ne samo najskuplji vid energije, ve i indikator nastanka znatno krupnijih poremeaja u privrednom sistemu.2.9.2 KvalitetVrednosti uestanosti i napona, kao pokazatelja kvaliteta isporuene elektrine energije, moraju se odravati u doputenim granicama oko nominalne vrednosti, jer je to neophodan uslov za ispravan i bezbijedan rad svih potroakih i proizvodnih postrojenja i ureaja. Regulacija uestanosti vezana je za regulaciju proizvedenih i utroenih aktivnih snaga, i ta regulacija se obavlja centralizovano, na nivou cijelog EES, jer je frekvencija identina u svim takama jedinstveno povezanog EES. Za razliku od uestanosti, koja je globalna sistemska veliina, napon je lokalna promjenljiva, i njegova veliina se vezuje za ravnoteu proizvedenih i potroenih reaktivnih snaga. Hidroelektrane raznih tipova, ukljuujui i reverzibilne hidroelektrane, imaju izvanrednu ulogu u procesu regulacije frekvencije i napona.2.9.3 SigurnostRad EES mora da zadovolji vrlo visoku sigurnost funkcionisanja, u okviru koje postoje tri kategorije: operativna gotovost objekata, pouzdanost ispunjenja zadatka i obezbijeenost. Operativna gotovost objekata se definie vjerovatnoom da objekti zadovoljavajue funkcioniu u bilo kom trenutku vremena, ili su razpoloivi da prime optereenje kada se od njih to zatrai. Pouzdanost ispunjenja zadatka sa definie vjerovatnoom da sistem nee otkazati tokom trajanja zadatka. Obezbjeenost se definie vjerovatnoom da e sistem uspeno ispuniti svoje planirane funkcije sa stanovita neophodnih resursa. Objekti hidroelektrana svih tipova su, zbog prirode svojih maina i radnih procesa, neosporno povoljni sa gledita operativne gotovosti/raspoloivosti i pouzdanosti. Sa druge strane, akumulacione hidroelektrane predstavljaju izvrsne objekte u pogledu obezbeenosti, posebno ukoliko se njima valjano upravlja. Zato su elektroenergetski sistemi koji u svom sastavu imaju akumulacione hidroelektrane velikih zapremina i instalisanih snaga, povoljniji sa gledita sigurnosti. U novije vrijeme se ak i u najrazvijenijim EES grade visoko instalisane akumulacione ili reverzibilne hidroelektrane, prevashodno zato da bi se poboljala sigurnost funkcionisanja EES.2.9.4 EkonominostPosmatrajui EES kao tehnoloku cjelinu, zahtjeva se da trokovi proizvodnje, prenosa i raspodjele elektrine energije budu to nii. Ispunjenju tog zahtjeva najvie doprinose hidroelektrane razliitih tipova, ne samo zbog proizvodnje neuporedivo jeftinije hidroenergije, ve i zbog toga to svojim fleksibilnim radom omoguavaju da postojee termoelektrane rade u ekonomski najpovoljnijim reimima, to ravnomjernije, sa najveim koeficijentom korisnog dejstva. Zato se i smatra da uvoenje hidroelektrana u EES, doprinosi jaanju ekonomske stabilnosti EES. Na to ukazuju i sledee injenice:- Sa razvojem EES i promenama nivoa konzuma i strukture proizvodnje mijenja se uloga hidroelektrane u sistemu, pa time i uslovi za njihovu ekonomsku valorizaciju. Poveava se vremenom optimalna instalisana snaga hidroelektrana svih tipova, a u EES one preuzimaju sve vaniju i delikatniju ulogu u obezbeivanju vrne snage i energije i ostvarivanje zahtjevane rezerve i sigurnosti funkcionisanja sistema. Ta promjena uloge hidroelektrana u EES uinie ekonominim u budunosti i neka postrojenja, koja se do sada ne bi mogla svrstati u kategoriju ekonomski iskoristivog potencijala.- Zbog tendencija poskupljenja fosilnih goriva i porasta cijena energije na pragu termoelektrana, sve vei broj planiranih hidroelektrana, ranije neekonominih, postaje ekonomski prihvatljiv. Tendenciije u sferi vrednovanja hidroelektrane su takve da kriterijum ekonominosti za razmatrane hidroelektrane postaje dosta uproen : postaje ekonomina svaka hidroelektrana ija je cijena energije nia od cijene energije najskuplje termoelektrane iju bi proizvodnju svojim ulaskom u pogon istisla iz EES.- Uvoenje novih hidroelektrana u EES doprinosi poveanju njegove ekonomske stabilnosti. Ta injenica e biti sve relevantnija u budunosti.- Razvoj tehnologije opreme za hidroelektrane omoguava sve ekonominije koritenje i dijela potencijala koji se ranije klasinom tehnologijom nije mogao ekonomino koristiti. To se naroito odnosi na razvoj cijevnih agregata raznih izvedbi, koji omoguavaju hidroenergetsko koritenje i sasvim malih padova.Iznos investicijskog ulaganja u HE bitno utie na cijeli proraun kao i cijena kapitala (godinje otplate kamata). Investicijski ulog u HE stvara se iz cijene HE postrojenja (glavnog i pomonih) po kW instalisane snage, cijene graevinskih objekata akumulacije, privoda i odvoda vode te zgrada HE. Cijena voenja i odravanja elektrane i svih objekata takoer se pribraja. ista investicijska ulaganja slijede odbitkom cijene prodaje amortiziranih instalacija HE na kraju njihovog radnog vijeka.Specifina investicija:(2.4)

J ukupna investicijska sredstva (KM)Pn nominalna snaga HE (kW).Cijena energije:(2.5)

E srednja godinja proizvodnja proizvodnja energije (kWh/god)

Iznos trokova za amortizaciju objekta i postrojenja koji ovisi o investicijskom ulogu :Io = A + J

(2.6)

koeficijent amortizacijeUkupna se cijena energoje dobije ako se sa Io oznai kompleks trokova koji ukljuuje trokove za voenje i odravanje:(2.7)

Koeficijent rentabilnosti:

Izraunavanje rentabilnosti usko je vezano s cijenom proizvedene energije (CE). Dohodak HE ovisi o njenizoj instaliranoj snazi, te srednjoj godinjoj proizvodnji energije. Ako se izraunava proizvedena energija (E) po utvrenim tarifama ce, slijedi dohodak:(2.8)

S dobivenom cijenom D izraunava se vrijeme angaovanja kapitala:(2.9)

Reciprona vrijednost daje koeficijent rentabilnosti:

(2.10)

Ako je, primjerice, T = 5 godina, tada je r = 0,2, odnosno 20%.Iz svega gore navednog moe se zakljuiti da su hidroelektrane najpogodniji objekti za zadovoljenje uslova dovoljnosti, kvaliteta, sigurnosti i ekonominosti u jednom meovitom EES. Sve to, uz izuzetno vanu injenicu da se u njihovom sluaju radi o obnovljivom i ekoloki istom vidu energije, upuuje na nunost inteziviranja korienja hidroenergetskog potencijala. Ako se jo i zna da se sve savremene strategije razvoja energetike prave pod sloganom "3E - efikasnost, ekonominost, ekoloka zatita" - pravi objekti, koji zadovoljavaju sva ta tri uslova su hidroelektrane.3. MOGUI SCENARIJ ZA BUDUI RAZVOJ VELIKIH HE U BiH

Prema EU legislativi sve njene lanice treba da do 2020. Godine realiziraju strateki plan uteda energije od 20%, poveanja energijske efikasnosti za 20% i koritenje 20% energije iz obnovljivih izvora (EC, 2004). Takvi planovi za BiH realno nisu dostini, ali trebaju biti podsticaj da se ovom tematikom ponemo ozbiljnije baviti. BiH se kroz Ugovor o Energetskoj zajednici, potpisan 2005. godine obavezala da postane dio unutranjeg energetskog trita EU. Ugovor trai poboljanje situacije u pogledu uticaja na funkcionisanje velikih elektroenergetskih sistema, gubitaka pri transportu energije i distribuciji. Isti zagovara usvajanje mjera razvoja u podruju obnovljivih izvora energije i energijske efikasnosti, zatite okolia, socijalne kohezije i regionalnog razvoja. Ugovor o energetskoj zajednici je temelj Sporazuma o stabilizaciji i pridruivanju u oblasti energetike po lanu 107. koji je BiH potpisala 2008. godine.

Osnovni domai izvori energije u BiH su ugalj i hidroenergija, dok se zemni gas i nafta uvoze. Struktura primarne energije je: ugalj: 56%, hidroenergija 10%, tena goriva 28% i gas 6%. U proivodnji elektrine energije instalisani kapaciteti termoelektrana i hidroelektrana su u odnosu 49:51, dok je proizvodnja elektrine energije iz ova dva izvora u odnosu 75:25. Osnovna karakteristika BH. energetike je slaba efikasnost koritenja energije u cijelom ivotnom ciklusu (od ekstrakcije uglja ili uvoza goriva do konverzije energije u novac ili komfor).

Iskoriteni hidropotencijal je ispod 40% iskoristivog, to je nisko u poreenju sa drugim evropskim zemljama. to se tie malih hidroelektrana, ovdje je iskoritenost jo nia. U BiH je 1991. godine bilo 11 malih HE, ime je bilo iskoriteno 4,4 % snage malih HE, odnosno 5,7 % raspoloive energije. U toku su izrade studija hidroenergetskog potencijala. Stvorene su zakonske pretpostavke za izgradnju privatnih energetskih postrojenja i njihovo uvezivanje u elektrinu mreu.Nakon obnove postojeih objekata, EPBiH je pred novim izazovom izgradnje novih EEO koji e osigurati: - Sigurnost snabdijevanja i energetsku neovisnost - Rast obima prodaje - Poveanje energetske efikasnosti - Smanjenje emisije staklenikih plinova - Koritenje domaih resursa

to se tie hidroenergije u BiH, tehniki potencijal (mHE i vHE) je oko 6800 MW i oko 24000 GWh/godinje (sa malim HE 700 MW i 2600 GWh/g). Iskoriteni potencijal (1991 god) je oko 38% po energiji i 35% po instalisanoj snazi to je najnie u Europi. Na osnovu podataka iz federalnog meteorolokog zavoda iskoritenost hidropotencijala rijeka u BiH je: Neretva 77%, Trebinjica 74%, Vrbas 47%, Drina 40%, Cetina 40%, Bosna 2,8 % i Una 1,9%.

Sl. 3.1. Zastupljenost pojedinih energenata u energetskim potrebama BiHPlanirani HE projekti EPBiH:

- Prioritetni projekti do 2014 god:

1. HE Vranduk 2. HE Janjii 3. MHE na slivu Neretvice 4. HE Una Kostela Aneks

- Ostali projekti u pripremi

1. HE Ustikolina (60 MW, 247 GWh) 2015 2018 god, 2. HE aplje (12 MW, 56,8 GWh) 2015 2018 god, 3. HE Kruevo sa HE Zeleni vir (11 + 2,4 MW, 30,7 + 9,6 GWh) 2015 2018 god, 4. HE Kovanii (13 MW, 68 GWh) 2017 2020 god. 5. CHE Kabli, 52 MW 6. HE Han Skela, 12 MW 7. HE Ugar ue, 12 MW 8. HE Ivik, 11,2 MW 9. HE Vrletna Kosa, 11,2 MW 10. HE Babino Selo, 11,5 MW 11. HE Glavatievo, (3x9,5 MW) 12. HE Bjelimii, (2x50 MW)

Ukupna snaga iz planiranih HE je P = 1170 MW

3.1 HE Vranduk Elektroprivreda Bosne i Hercegovine treba da pone sa izgradnjom nove hidroelektrane na rijeci Bosni nizvodno od Zenice, koja bi godinje trebala proizvoditi neto vie od 96 GWh elektrine energije. Nova hidroelektrana snage neto manje od 20 MW gradit e se na temelju ugovora o tridesetogodinjoj koncesiji za koritenje vodnog dobra . Gradnja je trebala poeti jo 2010 godine ali je zbog nemogunosti dobivanja potrebnih saglasnosti ve dva puta bilo odgoeno. Ugovor o koncesiji je potpisan sredinom 2012 godine, a zakljuen je na 30 godina, uz mogunost produenja. Ukupna investicija procijenjena je na 126 miliona konvertibilnih maraka (oko 63 miliona eura). Iako je ovaj hidroenergetski objekat planiran graditi u periodu od 2012 do 2016 godine njegova izgradnja ipak poinje ove godine. Hidroelektrana "Vranduk" bit e izgraena tako da e proizvoditi ekoloki prihvatljivu tzv. "zelenu energiju" jer e to, kako je pojanjeno, biti "protono postrojenje derivacijskog tipa.

Sl. 3.2. Vodotok rijeke Bosne u mjestu Vranduk3.2 HE Janjii

Ciljevi izgradnje HE Janjii snage 13,3 MW, kao dio veeg programa razvoja energetskog potencijala rijeke Bosne, jesu godinja proizvodnja oko 68 GWh elektrine energije, proirenje baze za proizvodnju energije u EPBiH i BiH, poveanje bezbjednosti u snabdijevanju elektrinom energijom, doprinos zatiti ivotne sredine i razvoju ekonomije BiH.

Sl. 3.3. Mjesto izgradnje HE JanjiiPoetak izgradnje ove hidroelektrane je predvien za 2014 godinu a poetak proizvodnje 2018 godine.3.3 HE Una Kostela AneksIzgradnja ove hidroelektrane snage 6,5 MW se planira neposredno uz postojeuelektranu. Investicija je oko 23,5 miliona KM a njena godinja proizvodnja bi trebala biti oko21,5 GWh. Poetak izgradnje se predvia 2014 godine, a proizvodnja 2017 godine.

Sl. 3.4. Planirano mjesto izgradnje HE Una Kostela AneksNa osnovu dobivenih podataka o planiranim hidroenergetskim objektima u Federaciji BiH tehniki iskoristiv hidroenergetski potencijal na podruju F BiH prikazan je u sljedeoj tabeli:

Tabela. 3.1. Pregled tehniki iskoristivog hidroenergetskog potencijala u Federaciji BiH (na temelju prikupljenih podataka o planiranim energetskim objektima)Na osnovu projektne dokumentacije s kojom se raspolae u ERS, tehniki iskoristiv hidroenergetski potencijal u Republici Srpskoj prikazan je u sljedeoj tablici.

Tabela. 3.2. Pregled tehniki iskoristivog hidroenergetskog potencijala Republike SrpskePrema podatcima iz EPBiH u 2013 godini vodotoci su dosta vei u odnosu na prologodinji, izuzetno suni januar. Prema tome ove je godine u hidroelektranama, u istom periodu, proizvedeno tri puta vie elektrine energije nego prole godine. Trenutno su se prirodni dotoci stabilizirali, a akumulacije se kroz povean rad hidroelektrana, dovode u stanja da mogu primiti eventualne nove padavine, odnosno topljenje snijega u sluaju zatopljenja.

4. ZAKLJUAK

Obnovljivi izvori energije predstavljaju veliku ansu da se umanji ovisnost od fosilnih goriva. Do trenutka kada cijena eksploatacije fosilnih goriva postane neprihvatljivo visoka mora da postoji jasna alternativa njegove zamjene. Meutim, i koritenje obnovljivih izvora energije, ukoliko se ne koriste na odrivi nain, moe da predstavlja realnu opasnost za dalju degradaciju ivotne sredine i osiromaenja bioloke raznovrsnosti.

Jasno je da trenutno ne postoji jedinstveni izvor obnovljive energije koji bi u budunosti mogao da zadovolji sve nae energetske potrebe. Samo koritenje itavog spektra razliitih energetskih izvora, u obimu koji zavisi od regionalnih i lokalnih specifinosti i mogunosti, dugorono moe dovesti do energetske stabilnosti i ouvanja postojeeg civilizacijskog nivoa. Komercijalizacija korienja obnovljivih izvora energije, koja se u budunosti moe oekivati, ini realnom opasnost od daljeg neodrivog odnosa prema prirodi. Da bi se ove opasnosti prevazile, neophodna je odgovarajua legislativa kojom se ekonomski i ekoloki efekti primjene obnovljivih izvora energije sinhronizuju, uz istovremeno poveanje energetske efikasnosti, u cilju odrivog odnosa prema spoljanjoj sredini i racionalnog koritenja resursa.

Koritenje kinetike ili potencijalne energije vode za dobijanje mehanike vrlo je stari nain pretvorbe energije koji see u daleku prolost (vodenice). Pretvorba u elektrinu energiju takoer je vrlo stara i primjenjivala se jo u samom zaetku proizvodnje elektrine energije. Prednosti koritenja hidroenergije u elektranama na rijekama su poznate: nema potronje kisika, emisije CO2 i drugih polutanata, niska je proizvodna cijena elektrine energije. Nepovoljni faktori su: ovisnost o hidrolokoj situaciji, pokrivanje velikih povrina (kod hidroakumulacionih), veoma velika cijena izgradnje, odnosno velika poetna ulaganja (via nego za elektrane na ugljen ili nuklearne). Tome treba dodati mogue nesree - lomove brana te promjene u okoliu vezane uz promjenu razine vode.

Procjenjuje se da e do 2020. godinja potronja elektrine energije u svijetu iznostiti 22 000 TWh. Dio te potronje u budunosti e pokriti i hidroelektrane, koje su od svih obnovljivih izvora energije najrazvijenije i koji trenutno ine uvjerljivo najei udio u proizvodnji iz svih obnovljivih izvora energije.

U svijetu je trenutano instalirano oko 15 TW elektrana , a velika veina energije se proizvodi iz nafte, ugljena i prirodnog plina. Hidroelektrane (velike i male) imaju instaliranih oko 950 GW snage, to je puno vie od bilo kojeg drugog obnovljivog izvora energije.

Ukupni tehniki potencijal energije vode iznosi oko 14 370 TWh/godinje, od ega je ekonomski danas isplativo oko 8 000 TWh/godinje, a izgraena je otprilike treina potencijala.

Hidroelektrane kao takve jo uvjek imaju svijetlu budunost u svijetu ali i kod nas, pri emu treba obratiti posebnu panju na uslove zatite okolia (pogotovo kod izgradnje velikih brana gdje nastaje problem preraspodjele stanovnitva ija naselja budu potopljenja primjer Tri klanca).

Popis slika:Slika. 1.1. Prikaz iskoritenosti snage vode po kontinentimaSlika. 1.2. Kriva vodnih koliinaSlika. 1.3. Kriva trajanja vodnih koliinaSlika. 1.4. Ovisnost trajanja vodnih koliina, pada i snage Slika. 4.5. Shema Hidroelektrane Slika. 1.1. Akumulacijska hidroelektranaSlika. 1.2. Protona hidroelektrana Slika. 1.3. Reverzibilna hidroelektrana Slika. 1.4. Hidroelektrana na valove Slika. 1.5. Hidroelektrana na morske mijene Slika. 1.6. Kaplanova (propelerna) turbina Slika. 1.7. Francisova turbina Slika. 1.8. Peltonova turbinaSlika. 1.9. HE Tri klanca KinaSlika. 1.10. HE ItaipuSlika. 1.11. Hooverova branaSlika. 1.12. Generator HESlika. 2.1. Zastupljenost pojedinih energenata u energetskim potrebama BiHSlika. 2.2. Vodotok rijeke Bosne u mjestu VrandukSlika. 2.3. Mjesto izgradnje HE JanjiiSlika. 2.4. Planirano mjesto izgradnje HE Una Kostela Aneks

Popis tabela:

Tabela.1.1. Podaci o iskoristivim vodenim snagama

Tabela. 2.1. Specifina brzohodnost turbine

Tabela. 3.1. Pregled tehniki iskoristivog hidroenergetskog potencijala u Federaciji BiH (na temelju prikupljenih podataka o planiranim energetskim objektima)

Tabela. 3.2. Pregled tehniki iskoristivog hidroenergetskog potencijala Republike Srpske

Literatura:

1. Energija i okoli u BiH (Preporuke civilnog drutva za bri put prema EU) 2. Prirunik o obnovljivim izvorima energije (ENERGY EFFICIENCY AND RENEWABLES-SUPPORTING POLICIES IN LOCAL LEVEL FOR ENERGY) 3. M. onlagi: Obnovljivi izvori energije studija o obnovljivim izvorima energije u BiH 4. Strudija energetskog sektora u BiH Konani izvjetaj (EESBiH/ Modul I energetske rezerve, proizvodnja, potronja i trgovina) 5. D. Rajkovi: Proizvodnja i pretvorba energije Skripta Rudarsko-Geoloko-Naftni Fakultet Zagreb 2011. 6. FMERI, Ekspertna grupa : Strateki plan i program razvoja energetskog sektora Federacije BiH, Sarajevo, februar 2008. 7. Dragana Kragulj, Milo Pareanin: Obnovljivi izvori energije kao znaajna komponenta odrivog razvoja, Fakultet organizacionih nauka, Univerzitet u Beogradu. 8. Internet: http://hr.wikipedia.org/wiki/Hidroelektrana http://www.ener-supply.eu http://www.energetika.ba/ http://www.elektroprivreda.ba

36

Chart1

Sheet1Ugalj45.3Tena goriva21.1Drvna masa20.5Hidroenergija7Prirodni gas5Uvezena elektrina energija1.1

Sheet2

Sheet3