1. UVOD Energent je bilo koja tvar koja služi kao sirovina u procesu dobivanja energije. Energenti su najčešće korišteni energetski izvori. Popis energenata nipošto nije dovršen. Energent je ugljen čijim se loženjem u pećima dobiva energija za kuhanje ili za grijanje, ili pak u termoelektranama kroz parogenerator pokreće termoelektrične turbine, a u iste svrhe koriste se i nafta i plin, dok se naftni derivati (npr. kerozin, benzin, Dieselovo ulje itd.) koriste i u motorima s unutrašnjim sagorijevanjima radi dobivanja kinetičke energije koja pokreće avione, lokomotive, automobile, brodove itd.; energent je i uran(ij), kroz kontroliranu lančanu reakciju koja u parogeneratoru stvara paru za pokretanje turbina u nuklearnim elektranama ili u motorima nuklearnih plovila; kao energenti koriste se i alkohol, biomasa itd. Mnogi energenti su nusproizvod Sunčeve energije, koja je i izravni energetski izvor, a i neizravno kroz neke ine energetske izvore kao što su atmosfera (vjetar) ili voda (tekućica, odnosno plima i oseka). Glavni krivci za efekt staklenika su fosilna goriva koja su glavni energent termoelektrana i toplana, u cestovnom prometu i domaćinstvima te na kraju industriji. Europa i svijet nalaze se pred teškim problemom, kako smanjiti onečišćenost zraka i emisije tzv. stakleničkih plinova u atmosferi zbog čega nastaje globalno zatopljenje, ozonske rupe, kisele kiše itd.? 1
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
1. UVODEnergent je bilo koja tvar koja služi kao sirovina u procesu dobivanja energije.
Energenti su najčešće korišteni energetski izvori. Popis energenata nipošto nije dovršen.
Energent je ugljen čijim se loženjem u pećima dobiva energija za kuhanje ili za grijanje, ili
pak u termoelektranama kroz parogenerator pokreće termoelektrične turbine, a u iste svrhe
koriste se i nafta i plin, dok se naftni derivati (npr. kerozin, benzin, Dieselovo ulje itd.) koriste
i u motorima s unutrašnjim sagorijevanjima radi dobivanja kinetičke energije koja pokreće
avione, lokomotive, automobile, brodove itd.; energent je i uran(ij), kroz kontroliranu lančanu
reakciju koja u parogeneratoru stvara paru za pokretanje turbina u nuklearnim elektranama ili
u motorima nuklearnih plovila; kao energenti koriste se i alkohol, biomasa itd.
Mnogi energenti su nusproizvod Sunčeve energije, koja je i izravni energetski izvor, a
i neizravno kroz neke ine energetske izvore kao što su atmosfera (vjetar) ili voda (tekućica,
odnosno plima i oseka).
Glavni krivci za efekt staklenika su fosilna goriva koja su glavni energent
termoelektrana i toplana, u cestovnom prometu i domaćinstvima te na kraju industriji.
Europa i svijet nalaze se pred teškim problemom, kako smanjiti onečišćenost zraka i
emisije tzv. stakleničkih plinova u atmosferi zbog čega nastaje globalno zatopljenje, ozonske
rupe, kisele kiše itd.?
1
2. „KRIZA“ ENERGIJE
Eri jeftine energije došao je kraj, ulazimo u energetsku oluju koja će potrajati bar
nekoliko desetljeća. Veliki je problem svake zemlje pa tako i čitavog čovječanstva da sigurno,
sa što manje žrtava doplovi do druge „obale“ što se nazire u sumaglici svijetle energetske
budućnosti. U tu bitku za energetsko preživaljavanje neki ulaze bogatiji, neki siromašniji, ali
svi su „u istom loncu“. Vjerojatno do sada sudbina cijelog čovječanstva nije bila toliko
povezana. Greške i propusti skupo se plaćaju, već sada mnoge zemlje kasne s dugoročnim
mjerama koje su nužne da bi se izbjegli teški energetski lomovi u budućnosti.
Nedovoljna znanstveno-tehnička prosvijećenost javnosti može voditi u energetsku
dezorijentiranost. Većina očekuje suviše mnogo, suviše brza rješenja i suviše jeftina rješenja.
Čovječanstvo do sada nije dovoljno brinulo o energetskom problemu. Nagli rast osobnog
standarda šezdesetih i sedamdesetih godina, veliki vojni i svemirski priogrami, romantičarski
ekološki zanosti i štošta drugo previše su skrenuli pažnju s problema energije. Energetska
kriza nije kratkotrajni šok. To je početak kronične situacije koja će potrajati nekoliko
desetljeća.1
Rezerve nafte i zemnog plina postale su ograničene i nejednako raspoređene, a
tehnologije za obilnije iskorištavanje drugih, dugoročnih energetskih izvora još nisu dovoljno
razvijene, niti će uskoro biti. I tako je malo po malo svjetska ekonomija pala u energetsku
zamku jer se jeftinija energija smatrala zajamčenom. Jedno je sigurno, nema jednostavnog
rješenja u jednom spasonosnom energetskom izvoru, već treba ići na najpogodniju
kombinaciju raznih izvora, jer izvori oko nas su brojni i bogati.
Ocean ima nevjerojatni energetski potencijal koji se premalo koristi, ali napretkom
tehnologije postaje moguće iskoristiti i tu alternativu. U posljednje vrijeme svjedoci smo
nevjerojatnih oscilacija na svjetskim tržištima, od nekretnina, financija do nafte koja je
postala gorući problem i uzrok nestabilnosti diljem svijeta. Upravo zato, zadnjih nekoliko
godina intenzivno se razmišlja o alternativnim izvorima energije. Moderne tehnologije i sve
brža ekspanzija znanosti, omogućili su čovjeku da se okrene ni više ni manje nego prirodi.
Vjetar, sunce, bioenergija i energija vode, biseri su koji mogu nadomjestiti naftu, ugljen i plin
te se smatraju ključnim čimbenicima budućeg razvoja Zemlje.
Prednost obnovljivih izvora energije je svakako izostanak štetnih emisija kao i
smanjenje trgovinskog deficita uzrokovan uvozom fosilnih goriva. No, najveći problem je
nepredvidljivost energenta. Naime, nitko ne može predvidjeti, primjerice, kada će i kojom
snagom puhati vjetar, a najveća mana alternativnih energenata je skuplja izrada infrastrukture
koja konačno generira skuplju energiju.
More – izvor energije
Vjetar i sunce su svima dobro poznati alternativni energenti koji se koriste svugdje u
svijetu. No, neke pomorske zemlje imaju nešto što nitko drugi osim njih ne može iskoristiti –
energiju mora. Oceani čine 70% površine Zemlje i veliki su energetski potencijal. Naime,
snažnim valovima zapljuskuju obale, a razlika između plime i oseke je ponekad veća i od 10
metara. Upravo valovi i morske mijene budućnost su hidroenergije.
Energija plime i oseke
Energija morskih mijena prikladna je za iskorištavanje samo tamo gdje postoje velike
razlike razine mora u vrijeme plime i oseke, što je uglavnom slučaj na obalama oceana.
Primjena energije morskih mijena zabilježena je još u srednjem vijeku, u brojnim mlinovima
na engleskim, francuskim i španjolskim obalama Atlantika. U blizini jednog takvog mlina na
ušću rijeke La Rance u Francuskoj je 1966. godine podignuta prva hidroelektrana na plimu i
oseku na svijetu koja je ujedno i najjača na svijetu.
U osnovi, korištenje energije plime i oseke slično je korištenju energije vodotoka
rijeka gdje energija vode pokreće turbinu, koja pokreće generator i tako se proizvodi
6
električna energija. Za energetsko iskorištavanje plime i oseke potrebno je odabrati pogodno
mjesto na obali na kojoj je amplituda između plime i oseke dovoljno velika i gdje postoje
mogućnosti stvaranja akumulacijskog bazena gradnjom brane.3 Plima i oseka mogu se
iskorištavati pomoću turbina koje rade samo u jednom smjeru, zatim turbina koje mogu raditi
u oba smjera, te tako da se turbina koja radi u oba smjera napravi i kao crpka.Tim načinom
postiže se najbolja iskorištenost potencijalne energije plime i oseke.
Kako morski valovi mogu proizvesti energiju?
Sve do posljednjih desetljeća dvadesetoga stoljeća morski valovi se nisu koristili za
dobivanje energije, a danas se u svijetu koristi u nekoliko država, najviše u Japanu, Norveškoj
i Velikoj Britaniji. Morski valovi nastaju djelovanjem vjetra, a vjetar djelovanjem Sunčevog
zračenja. Stalni vjetrovi uzrokuju stalnu valovitost na određenim područjima i to su mjesta na
kojima je moguće iskorištavanje njihove energije za pokretanje turbine. Švedska, Velika
Britanija, Škotska i Španjolska najavile su izgradnju elektrana na valove za čiju izgradnju
planiraju izdvojiti desetke milijuna eura. Energija valova obnovljiv je izvor, ona u tijeku
vremena varira i ima slučajni karakter – valovi su veći i višlji u zimskom razdoblju. Danas su
u osnovi poznata tri načina iskorištavanja energije valovima, a to su preko plutača, pomičnog
klipa i njihalica ili lopatica. Nijedan od navedenih načina za upotrebu energije valova ne može
danas ekonomski konkurirati klasičnim izvorima električne energije.4
Veliki potencijal koji još nije iskorišten
Većina obnovljivih izvora energije trenutno nije ekonomski konkurentna fosilnim
izvorima zbog velikih investicijskih troškova i relativno malog stupnja iskoristivosti. Ova se
mana nastoji ublažiti raznim poreznim olakšicama i poticajima kojima se stimulira razvoj i
korištenje obnovljivih izvora energije.
Iako se čini kako je energija valova i mora logično rješenje za problem zagađenja te
visokih cijena i nedostatka ostalih energenata, u svijetu još nema velikih postrojenja, no ima
više malih eksperimentalnih postrojenja. No, važno je da se zna kako ocean ima nevjerojatni
energetski potencijal koji se danas premalo koristi, ali je razvoj novih i poboljšanje postojećih
tehnologija za korištenje energije oceana, izazov koji ostaje pred nama u budućnosti.
3 Udovčić Božo, Energetika, Zagreb, Školska knjiga, 1993.4 Ibid.
7
5. PLIN, ULJE I VODIK PROTIV NAFTE
8
Iako su cijene naftnih derivata niže nego početkom jeseni, kad je nastao pravi naftni
šok, pitanje je vremena kad će ponovno početi rasti. Doba jeftinog, ili barem ne skupog
goriva, nepovratno je za nama. Iako se stručnjaci ne slažu u procjenama ima li nafte za
sljedećih 30, 50 ili 100 godina, jedno je sigurno, rezerve glavnog izvora za pogonsko gorivo
motornih vozila sve su manje i u doglednoj budućnosti potpuno će se iscrpiti. To će
neminovno ubrzati rast cijena u posljednjoj fazi naftne povijesti, koja je već počela. Na cijenu
goriva za motorna vozila utječu i sve stroži ekološki propisi, jer je nesmiljeno izgaranje
benzina i dizela dovelo do efekta staklenika i kidanja ozonskog omotača. Kisele kiše zbog
sumpora u gorivu, neželjenog pratitelj sirove nafte, desetkovale su šume u mnogim dijelovima
svijeta. To je dodatan generator cijene goriva, jer su uvedene ekološke takse, a tehnologija za
proizvodnju goriva postala je znatno zahtjevnija. Trend će se nastaviti te će skupo gorivo
uskoro postati još skuplje.
Zbog toga se već nekoliko desetljeća, posebice nakon velike energetske krize
početkom 70-ih, intenzivno traži zamjena fosilnim gorivima. U električnoj energiji mnogi
vide najbolje i najčišće rješenje (no i to je upitno, jer se u proizvodnji struje više ili manje
zagađuje okoliš), ali izvedbe za masovno korištenje nema na vidiku. Čini se još daljom nego
krajem 19. stoljeća, na počecima automobilske povijesti. Mnogi ne znaju da se prvi
automobil, koji je išao brže od 100 km/h, pokretao strujom. Francuz Camille Jenatzy je 1899.
u elektromobilu Cita No 25 postigao apsolutni rekord od 105,9 km/h. Lohner-Porsche iz
1900., prvi automobil s integralnim pogonom, imao je elektromotore u kotačima. No, već 20-
ih prošlog stoljeća postalo je jasno kako s električnim pogonom neće ići lako, zbog
neodgovarajućeg kapaciteta i prevelike težine olovnih akumulatora. Nove generacije
akumulatora donijele su poboljšanja, ali konačno rješenje još nije na vidiku.5
Početkom 40-ih njemački su stručnjaci, zbog ratnih nevolja, počeli proizvoditi i
koristiti sintetička i biološka goriva te masovnije koristiti zemni plin. Tehnološka rješenja bila
su razrađena, ali završio je rat i nafte je ponovno bilo u izobilju. Problemi su ponovno
eskalirali početkom 70-ih, kad je počela velika energetska kriza. Mnogi su se tada sjetili
alternativnih goriva te je počela grozničava potraga za tehnologijom njihovog korištenja u
automobilu. No, brzo je postalo jasno kako zamjenska goriva dugo neće biti tržišno isplativa
te su paralelno temeljito usavršavani klasični motori. Rasplinjač je krajem 80-ih, nakon devet
desetljeća počeo ustupati mjesto ubrizgavanju goriva. Početno središnje i kontinuirano 5 dr. Željko Marušić, Budućnost su alternativna goriva, http://www2.autoportal.hr/Nove-tehnologije
Hrvatska s 2,68 milijuna hektara šuma, koje zauzimaju 48 posto njene kopnene
površine, ima veliki i gotovo neiskorišten potencijal za iskorištenje šumske biomase i
proizvodnju prešanog goriva iz piljevine/strugotine drveta, tzv. peleta, kao novog energetskog
izvora. U Hrvatskoj nema ni distributera peleta ni instalatera za takvo grijanje, a tek se jedna
tvrtka bavi proizvodnjom peći/kotlova za pelete, koje većinom sve izvozi.
U Hrvatskoj trenutačno vrlo mala, gotovo zanemariva proizvodnja i potrošnja peleta
kao izvora energije i grijanja u kućanstvima, što pokazuje i podatak da su tek šest proizvođača
2008. proizveli približno 140 tisuća tona te energetske sirovine.11 Usporedbe radi, proizvodni
kapacitet 17 zemalja EU-a lani je iznosio oko 10 milijuna tona peleta, od čega se velik dio
odnosi na Austriju, koja je i među prvima krenula s tim u Europi.
Velika je razlika i u potrošnji odnosno potražnji peleta, između npr. Austrije gdje
postoje čitave regije koje se griju peletima, dok u Hrvatskoj još uvijek većina kućanstava (više
od 50 posto), za to koristi ogrijevno drvo.
Mnogi stručnjaci zagovaraju upotrebu peleta za grijanje, ističući kako je to domaći,
obnovljivi izvor energije visoke vrijednosti, po cijeni i do 45 posto jeftiniji od loživog ulja, te
da pruža veću sigurnost nabave za razliku od tek nešto jeftinijeg prirodnog plina.
7. NUKLEARNA ENERGIJA
Bez obzira na strah i odbojnost koju izaziva, ima velike izglede kao energent
budućnosti. Moderne i sigurne, nuklearne elektrane nude jeftinu i čistu energiju. No ako je to i
istina, što je s nuklearnim otpadom, mnogi se pitaju... Čini se da nanotehnologija nudi
odgovor na to pitanje. Materijali koji mogu pretvoriti radioaktivno zračenje u električnu 11 Ibid.
13
energiju mogli bi započeti novu eru u uporabi nuklearne energije. Današnja tehnologija za
sada nudi poroizvodnju električne energije zagrijavanjem pare koja pokreće turbine, a koje
opet pokreću generatore. U toj pretvorbi mnogo se energije gubi u okoliš, a popratno zračenje
trenutno predstavlja nerješiv problem.
Liviu Popa-Simil, bivši nuklearni inženjer iz Nacionalnog laboratorija u Los Alamosu
tvrdi da bi pretvorba nuklearne energije izravno u električnu mogla biti ključ rješenja, a
radioaktivni otpad više ne bi bio samo otpad, nego vrijedan izvor energije. Materijali koji se
trenutno ispituju mogli bi izvući i 20 puta više energije iz radioaktivnog otpada, nego što to
mogu postojeći termoelektrični materijali koji pretvaraju toplinu izravno u elektricitet.
Ispitivanja se vrše na pločicama od ugljičnih nanocijevi u kombinaciji sa zlatom i okružene
litijevim hidridom. Radioaktivne čestice koje pogode zlato raspršuju se u „pljusak" elektrona
visoke energije. Elektroni potom prolaze kroz ugljične nanocijevi i ulaze u litijev hidrid,
odakle se kreću prema elektrodama i tako nastaje električna struja. Na žalost, možda će proći
deset ili više godina dok se ne pojavi prvi upotrebljiv primjerak uređaja upogonjen ovom
tehnologijom.
Prije više desetljeća izgledalo je da nuklearna fisija prednjači u utrci za alternativnom
energijom jer su mnoge države počele graditi reaktore. Danas ciljem svijeta oko 440
nuklearnih elektrana proizvodi oko 16 % električne energije na planetu, a u nekim zemljama
većina energije dolazi iz nuklearki. Na primjer, Francuska 78% svoje električne energije
dobiva iz fisije. Privlačnost je razumljiva, obilje energije, bez zagađenja ugljičnim dioksidom,
bez narušavanja izgleda okoliša, osim pokojom zaštitnom kupolom i tornjem za hlađenje. No,
nesreće na Otoku tri milje u Pennsylvaniji, te u Černobilu slabe isplativost u usporedbi s
elektranama na fosilna goriva i izazovima odlaganja radioaktivnog otpada, a raspoloživo
uransko gorivo neće trajati mnogo dulje od 50-tak godina.
Pa ipak, suočeni sa oskudicom električne energije, Kina se žustrim koracima bacila na
gradnju novih reaktora, a Japan, koji ne posjeduje ni vlastitu naftu, ni ugljen, nastavlja poticati
svoj fisijski program. Jumi Akimoto, uvaženi zagovornik nuklearne kemije, vidio je kao
dječak bljesak bombe u Hirošimi, no ipak nuklearnu fisiju opisuje kao „potporanj za sljedeće
stoljeće“.12
12 Parfit Michael, Nuklearke-i dalje kandidati, National Geographic, kolovoz 2005., str. 22
14
8. ENERGENTI U HRVATSKOJ
Svi koji kažu da bez energije nema ni života uvelike su u pravu, jer bez energije nema
ni hrane, ni topline, ni prometa, a ni proizvodnje u najširem smislu kao osnovne ljudske
djelatnosti. I mada je energija oduvijek okruživala čovjeka, trebalo je proći puno vremena
prije nego ju je on otkrio i prepoznao njezinu pojavnost i načine korištenja. Svakako da je
15
prva energija koju je čovjek koristio tisućama godina, a da toga nije bio ni svjestan, bila
njegova vlastita snaga koju je trošio da bi preživio. Bio je to mukotrpan život bez poznavanja
bilo koje vrste energije pa i vlastite.
Zahvaljujući razvoju energetike – znanosti koja se bavi energijom, energetskim
izvorima i njihovim tehničkim iskorištavanjem te zalihama energije i isplativošću njihove
eksploatacije, - o energiji se danas zna gotovo sve. Znaju se njezini izvori koji se obnavljaju,
(obnovljivi izvori energije) a to su: sunčeva energija, vodna snaga, energija vjetra, plima i
oseka te toplina mora, kao i izvori energije koji se ne obnavljaju, (neobnovljivi izvori
energije) a to su: fosilna goriva: ugljen, nafta i plin, zatim, nuklearna goriva, topli izvori i
unutrašnja toplina zemlje.
U posljednjih sto godina čovječanstvo je potrošilo više energije nego u proteklih 2000
godina. Energija je danas moćan političko-ekonomski čimbenik kojim jedna zemlja može
ucjenjivati drugu, što je u svijetu sve prisutnije. Nedavna ruskoukrajinska «plinska kriza»
nedvojbeno je to pokazala, nasreću bez dugoročnih posljedica, barem zasada. Zbog
energenata već su se vodili ratovi, a zasigurno će ih u budućnosti biti još i više; zbog energije
se globalizira i mijenja svijet. U posljednjih 50 godina njezina se potrošnja četiri puta
povećala. Stoga se, ali i poradi budućnosti, postavlja pitanje: ima li pravo jedna generacija
neograničeno trošiti pa i potrošiti sve što priroda daje? To nije samo sociološko, nego i
duboko moralno, ljudsko pitanje, koje, nažalost, sve više prerasta u strateško.
Kada govorimo o energiji, svaka zemlja, pa tako i Hrvatska, ima svoje prepoznatljive
probleme koji se kreću od energetskih izvora, njihove eksploatacije, prerade, odnosno
pretvorbe jedne energije u drugu i tehnoloških poteškoća, pa sve do aktualnih cijena
energenata i strategije razvoja energetike. Prikaz stanja u Hrvatskoj možemo započeti
pitanjima: ima li Hrvatska dovoljno energije, koji su naši energetski izvori, koju energiju
uvozimo i zašto?
Hrvatska posjeduje neke domaće izvore energije kao što su nafta, plin, kruta goriva,
vodna energija, ali sve više ovisi o vanjskoj opskrbi, osobito u slučaju nafte.
Dakle, Hrvatska nema dovoljno vlastite energije te je prisiljena uvoziti najvažnije energente:
naftu, plin, ugljen i električnu struju.
16
INA godišnje proizvede oko milijun tona nafte, ali kako je potrošnja znatno veća,
(udio nafte u ukupnoj potrošnji energenata je oko 50%), Hrvatska uvozi oko 80% nafte, a to je
oko 4 milijuna tona. Hrvatska proizvodi oko 2 milijarde kubnih metara plina, a kako je njegov
udio u ukupnoj potrošnji oko 25%, Hrvatska dodatno uvozi oko milijardu kubnih metara
plina. Budući da se ugljen već desetak godina ne iskapa, a potrebe postoje, godišnje se uveze i
oko milijun tona ugljena. I konačno, budući da proizvede oko 4-7 milijardi kilovatsati
električne energije, ovisno o godini, Hrvatska uvozi oko 4 milijarde kilovatsati električne
struje.13
Obnovljivi izvori energije
Raspolaže li naša zemlja obnovljivim izvorima energije i koliko ih danas koristimo?
Ovo su također vrlo važna pitanja, a odgovori na njih dopunjavaju sliku energetskog stanja u
Hrvatskoj. Hrvatska ima tu sreću da je bogata vodom i obilato se koristi vodnom energijom
zbog čega zauzima prilično visoko mjesto kada su u pitanju obnovljivi izvori energije. Ipak, u
Hrvatskoj bi se obnovljivi izvori energije mogli daleko više koristiti nego dosada, jer ih
Hrvatska ima u izobilju, npr. Sunčeva toplina, vjetar, energija mora itd. Iako su Sunčeva
toplina i snaga vjetra zasigurno izvori energije za budućnost, treba reći da su za sada
investicije za vjetroelektrane i solarne uređaje još uvijek vrlo skupe pa ih investitori
izbjegavaju. Drugi problem kad govorimo o suncu i vjetru je njihova učestalost pojave.
Elektro sustav mora biti stabilan i ne može ovisiti o vremenskim prilikama, tj. usporedo bi
trebali postojati i drugi izvori energije.
Ako želimo zadovoljiti sve potrebe za energijom, a one su iz dana u dan sve veće,
onda bi to zaista trebalo biti, što je moguće više iz obnovljivih izvora energije. Spaljivanjem
fosilnih goriva, čime se danas dobiva najveći dio energije, bitno se utječe na stanje zemljinog
omotača, te na stanje atmosfere, u smislu „efekta staklenika“. Zato bi spaljivanje fosilnih
goriva trebalo smanjiti ili mu barem zaustaviti porast, a umjesto toga poticati korištenje
obnovljivih izvora energije kako bi zemlja, bez obzira što će se na njoj zbivati, održala
toplinsku ravnotežu.
Stručnjaci u Hrvatskoj se sve više slažu u tome da je vodik gorivo budućnosti. Vodika
imamo u bližoj okolini u gotovo neograničenim količinama, jer se dobiva elektrolizom vode, i
13A.K.,Energije i energenata nikada dovoljno, Glasilo Ministarstva zaštite okoliša, prostornog uređenja i graditeljstva, http://okolis.mzopu.hr/default.asp (29.01.2010.)