POJAVNI OBLICI I PODJELA ENERGIJE
POJAVNI OBLICI I PODJELA ENERGIJE
ENERGETSKI SUSTAVI 11
POJAVNI OBLICI I PODJELA ENERGIJE
Energiju prema obliku (formi) dijelimo na:
PRIMARNE,
TRANSFORMIRANE
KORISNE (uporabne).
ENERGETSKI SUSTAVI 12
POJAVNI OBLICI I PODJELA ENERGIJE
Primarni oblici energije:
KEMIJSKA ENERGIJA (drvo,ugljen,nafta,plin);
KINETIČKA ENERGIJA (vjetar);
GRAVITACIJSKA (potencijalna) energija (vodni tokovi i akumulacije, plima i oseka, valovi);
TOPLINSKA ENERGIJA (geotermalna energija);
ENERGIJA ZRAČENJA (Sunčevo zračenje – svjetlost, toplina)
NUKLEARNA ENERGIJA (nuklearna fisija, nuklearna fuzija)
ENERGETSKI SUSTAVI 13
POJAVNI OBLICI I PODJELA ENERGIJE
Transformirani oblici energije:
TOPLINSKA;
MEHANIČKA – mehanički rad;
ELEKTRIČNA ENERGIJA;
ENERGETSKI SUSTAVI 14
POJAVNI OBLICI I PODJELA ENERGIJE
Korisni (uporabni) oblici energije:
TOPLINSKA;
MEHANIČKI RAD;
KEMIJSKA ENERGIJA;
RASVJETNA ENERGIJA
ENERGETSKI SUSTAVI 15
RAD, SNAGA I ENERGIJA
Energija ne može nastati iz ničega;
Energija je neuništiva;
Energija ima sposobnost prelaženja iz jednog oblika udrugi – energetske transformacije.
Transformacija jednog oblika energije u drugi naziva serad. Obavljeni rad mjeri se u Nm ili J (kJ, MJ).
Rad obavljen u jedinici vremena predstavlja snagu.Odnosno snaga od jednog vata je rad obavljen u jednojsekundi pri transformaciji jednog oblika energije u drugi.
Snaga se mjeri u J/s ili W (kW, MW)
ENERGETSKI SUSTAVI 16
RAD, SNAGA I ENERGIJA
Električna energija se najčešće iskazuje u mjernimjedinicama kWh (MWh, GWh) – mjerna jedinica zaobavljeni rad.
1 Ws = 1 J
1 kWh = 1000 Wh = 1000 W . 3600 s
1 kWh = 1000 J/s . 3600 s = 3600 . 103 J
ENERGETSKI SUSTAVI 17
USPOREDBA ENERGETSKIH VRIJEDNOSTI
Energetske vrijednosti nekih tvari
Litra benzinskog goriva 34 MJ 32200 Btu
Litra dizelskog goriva 38,7 MJ 36720 Btu
Kilogram čokolade 23 MJ 21780 Btu
Barel sirove nafte (158,987 litara) 6.123 MJ 5.800000 Btu
Li-ion baterija (po kg mase) 540-720 kJ 511-682 Btu
kWh električne energije 3,6 MJ 3412 Btu
Prirodni plin (m3) (čisti CH4) 38,3 MJ 36241 Btu
Kilokalorija (kcal, kalorija) 4187 J 3,96 Btu
Metrička tona ugljena (prosječno) 29 GJ 27467300 Btu
Tona urana-235 7,4 .1016 J 70.1012 Btu (Specifična masa benzina je ~ 0,73 kg/litri, te je potrebno ~ 2 kg
čokolade da bi se dobila ista količina energije kao iz 1kg benzina.)
ENERGETSKI SUSTAVI 18
Mjerna jedinica za energiju kcal
Za mjerenje energetske vrijednosti hrane uobičajena je uporabamjerne jedinice kalorije odnosno kilokalorije (kcal).
Količina energije (topline) potrebna da se jedan kilogram vodezagrije za 1°c sa 14,5 °C na 15,5 °C pri tlaku od 1013 mbar iznosi ~4187 J. – (razlikuju se kcal15 = 4185,5 J, kcalIT = 4186,8 J).Ova mjerna jedinica je izvan međunarodnog sustava mjernih jedinica.
ŽIVI ORGANIZMI – ENERGETSKI SUSTAVI
Primjera radi osobi mase 75 kg koja se umjereno bavi sportompotrebno je 28-30 kcal po kg mase ili ukupno približno 2175 kcalenergije dnevno.
Kod aktivnih vrhunskih sportaša, u pojedinim sportovima, ti zahtjevimogu biti i dvostruko veći.
ENERGETSKI SUSTAVI 19
Mjerna jedinica za snagu KS (HP)
Iako je i ova mjerna jedinica izvan međunarodnog sustava mjernihjedinica, još uvijek se nailazi na njenu neformalnu uporabu upomorstvu i automobilskoj industriji.
Postoji više definicija konjske snage a u praktičnoj uporabi najduljesu se zadržale dvije:
mehanička konjska snaga ~ 745,7 W,
metrička konjska snaga ~ 735,5 W.
1 kW = 1,35962 KS 1 KS = 0,73549 kW
Prema ISO sustavu mjernih jedinica i našim propisima dopuštena jeuporaba samo mjerne jedinice W, odnosno kW, MW, GW…
ENERGETSKI SUSTAVI 20
Mjerna jedinica za snagu KS (HP)
Definicija mjerne jedinice metrička konjska snaga
ENERGETSKI SUSTAVI 21
Mjerna jedinica za energiju TOE
TOE – (tonne of oil equivalent) predstavlja količinu energijekoji se oslobađa pri izgaranju metričke tone odnosno 1000 kg(2204.68 funti ili 7,4 barela) loživog ulja. Koja je ekvivalentnaenergiji dobivenoj izgaranjem 1270 m3 prirodnog plina ili 1,4metričke tone ugljena.
1 TOE ~ 41,87 GJ 1 TOE ~ 39,68 106 Btu 1 TOE ~ 11,63 MWh
ENERGETSKI SUSTAVI 22
SUNCE
Sunce predstavlja izvor energije i omogućuje opstanak živihbića na Zemlji.
Osnovni energetski proces koji se odvija na Suncu jenuklearna fuzija. U suštini proces nuklearne fuzije predstavljaspajanje dva laka atoma u jedan teži, uz oslobađanje energijeproporcionalne razlici masa prije i nakon reakcije, a premaEinstein-ovom izrazu:
E = m.c2
Prema procjenama na suncu se u sekundi približno 700.106
tona vodika transformira u 695.106 tona helija. Razlika od 5.
106 tona transformira se u rad odnosno snagu premaprethodnom izrazu.
Iz navedenog slijedi da je snaga sunca 386.1018 MW.
ENERGETSKI SUSTAVI 23
SUNCE
Nuklearna fuzija – ioni vodika stapaju se pri temperaturama od10.106 do 15.106 °C u jezgri uz oslobađanje topline i svjetlosti.
Sa sunčeve površine zrači energija u obliku elektromagnetskogzračenja i neutrina a manjim dijelom kao kinetička i toplinskaenergija sunčevog magnetskog polja i vjetra.
Procjenjuje se da je na Zemlju pristigla energija oko 10000puta veća od ukupnih trenutnih potreba za energijom.
ENERGETSKI SUSTAVI 24
ENERGETSKE TRANSFORMACIJE
Neke od mogućih energetskih transformacija:
Toplinska energija u mehanički rad (dizelski i benzinski motori,parne turbine, plinske turbine)
Kinetička energija u mehanički rad (vodne, parne, plinske i vjetreneturbine)
Mehanički rad u kinetičku energiju (ventilatori)
Mehanički rad u potencijalnu energiju (kompresori i pumpe)
Mehanički rad u električnu energiju (generatori električne energije)
Električna energija u mehanički rad (elektromotori)
Električna energija u toplinu (grijalice, električne peći,…)
Električna energija u kemijsku energiju (sekundarni galvanski članci– akumulatori)
Električna energija u elektromagnetsku (radio valovi, svjetlost,…)
ENERGETSKI SUSTAVI 25
ENERGETSKE TRANSFORMACIJE
Neke od mogućih energetskih transformacija:
Sunčeva energija u toplinsku energiju (sunčani kolektori za
toplu vodu)
Sunčeva energija u električnu energiju (sunčano - električne
ćelije ili PV ćelije)
Energija vjetra u električnu energiju (vjetro elektrane)
Energija valova u električnu energiju (valo elektrane)
Energija plime i oseke u električnu energiju (plimo elektrane)
Kemijska energija u električnu energiju (primarni i sekundarni
galvanski članci, gorive ćelije s vodikom)
…
ENERGETSKI SUSTAVI 26
ENERGETSKE TRANSFORMACIJE
Praktično primjenjivi energetski procesi suNEPOVRATIVI.
Razlog tomu je što se pri svim energetskimtransformacijama javljaju gubici energije koji su uzrokne povrativosti.
Niti teoretski svu raspoloživu toplinu nije mogućetransformirati u drugi oblik energije (mehanički rad).
Mehanički rad je moguće u potpunosti transformiratiu toplinu.
ENERGETSKI SUSTAVI 27
ENERGETSKA STRATEGIJA
Trenutno se većina energetskih potreba podmirujekorištenjem štetnih fosilnih goriva.
Ta goriva potrebno je zamijeniti drugim ekološkiprihvatljivijim izvorima energije – tzv. OBNOVLJIVIMIZVORIMA ENERGIJE.
Zalihe fosilnih goriva (uglja, nafte i plina) nisuneiscrpne. Neke procjene predviđaju dostatnostpostojećih (poznatih) zaliha nafte i plina do ~ 2050.godine.
ENERGETSKI SUSTAVI 28
ENERGETSKA STRATEGIJA
Do 2020. godine u EU potrebno je:
zamijeniti 20% energije s obnovljivim izvorimaenergije,
smanjiti 20% emisije stakleničkih plinova(uglavnom ugljikova dioksida - CO2),
racionalnije trošiti 20% svih oblika energije.
tzv. STRATEGIJA 20-20-20
ENERGETSKI SUSTAVI 29
CIJENE FOSILNIH GORIVA - UGLJEN
ENERGETSKI SUSTAVI 30
CIJENE FOSILNIH GORIVA - NAFTA
ENERGETSKI SUSTAVI 31
CIJENE FOSILNIH GORIVA – PRIRODNI PLIN
ENERGETSKI SUSTAVI 32
VRSTE BRODSKIH GORIVA
MGO (Marine Gas Oil): a distillate fuel oil (Bunker A)
MDO (Marine Diesel Oil): a blend of MGO and HFO
IFO (Intermediate Fuel Oil): a blend of MGO and HFO, with less gasoil than MDO
MFO (Medium Fuel Oil): a blend of MGO and HFO, with less gasoil than IFO
HFO (Heavy Fuel Oil): a residual fuel oil, (Bunker C)
IFO380, IFO180, MGO, LSMGO, ULSFO(Broj nakon IFO predstavlja kinematski viskozitet pri 50°C u mm2/s)
ENERGETSKI SUSTAVI 33
CIJENE BRODSKIH GORIVA
IFO380 IFO180 MGO
Global 20 Ports Average 375.50 $ 404.00 $ 623.00 $ 05.03.2018.
Global 4 Ports Average 360.00 $ 399.50 $ 594.50 $ 05.03.2018.
Global Average Bunker Price 399.00 $ 424.50 $ 675.00 $ 05.03.2018.
IFO380 & IFO180 (sadržaj sumpora do 3,5%)
LS380 & LS180 (sadržaj sumpora do 1,0%)
ULSFO (sadržaj sumpora do 0,1%) – sukladno 2015 ECA Regulations
MGO (sadržaj sumpora do 1,5%)
LSMGO (sadržaj sumpora do 0,1%) – sukladno 2015 ECA Regulations
MDO (sadržaj sumpora do 1,5%)
ENERGETSKI SUSTAVI 34
CIJENE BRODSKIH GORIVA
ENERGETSKI SUSTAVI 35
CIJENE BRODSKIH GORIVA
ENERGETSKI SUSTAVI 36
ZASTUPLJENOST OBNOVLJIVIH IZVORA ENERGIJE
Udjeli u proizvodnji primarne energije(izvor: ENERGIJA U HRVATSKOJ 2015)
ENERGETSKI SUSTAVI 37
ZASTUPLJENOST OBNOVLJIVIH IZVORA ENERGIJE
Udjeli pojedinih oblika energije u općoj potrošnji (kućanstva, uslužne djelatnosti, poljoprivreda i građevinarstvo)(izvor: ENERGIJA U HRVATSKOJ 2015)
ENERGETSKI SUSTAVI 38
NAMIJENA ENERGETSKIH SUSTAVA
Svrha Energetskih sustava je dobivanje/transformacijatransport i raspodjela (distribucija) energije u zahtijevaniuporabni oblik.
Temeljni zahtjevi koji se postavljaju pred energetskisustav su:
Učinkovitost (efikasnost) pri transformaciji energije,
Ekološka prihvatljivost – čim manji utjecaj na okoliš,
Pouzdanost i sigurnost u radu,
Ekonomska učinkovitost (opravdanost - isplativost)
ENERGETSKI SUSTAVI 39
VRSTE ENERGETSKIH SUSTAVA
ENERGETSKI SUSTAVI MOGU SE PODIJELITI NA:
„Prirodne” energetske sustave:
Sunce - izvor energije koji omogućuje život živi organizmi.
Energetske sustave koje je načinio čovjek:
elektrane, toplane, energane, strojevi (motori, turbine,…)
Energetski sustavi mogu sadržavati i druge strojeve kao što su kompresori,generatori, pumpe,… Koji u pravilu koriste neki od transformiranih oblikaenergije (mehaničku, električnu, …).
ENERGETSKI SUSTAVI 40
VRSTE ENERGETSKIH SUSTAVA
PREMA VELIČINI ENERGETSKI SUSTAVI MOGU SE PODIJELITI NA:
Male energetske sustave:
Primjeri: dizel-generator (za potrebe jednog kućanstva)
toplo vodni kotao (za obiteljsku kuću)
motor SUI za pogon vozila
Energetske sustave srednje veličine:
Primjeri: brodska električna centralabrodski motor SUI, parna ili plinska turbina
Velike energetske sustave:
Primjeri: hidro-elektrane, termo-elektrane, termo-nuklearne elektrane…
ENERGETSKI SUSTAVI 41
VRSTE ENERGETSKIH SUSTAVA
ENERGETSKI SUSTAVI S OBZIROM NA ZNAČAJ MOGU SE PODIJELITI NA:
INTERNE (npr. toplo vodna kotlovnica stambene zgrade, brodska
elektrana)
LOKALNE (npr. toplana za opskrbu naselja)
REGIONALNE (npr. hidro i termo elektrane, plinovodi i naftovodi
uključujući dobivanje, transport i distribuciju energenta)