| 5. Obnovljivi energetski resursi
5.1 ENERGETSKI POTENCIJAL SUNCA I VETRA
Klima je primarni energetski resurs čijim dejstvom su
nastali i fosilni resursi ugalj i nafta.
Aktuelno ispoljavanje klime kao
resursa predstavljaju solarna i eolska energija, kao i
energija biomase.
Energija vetra i Sunca spadaju u najviš e
korišćene obnovljive energije danas u svetu.
Pored toga što se radi o
ekološki čistim energijama, bitan faktor za značajnu ekspanziju je
i
činjenica da je eksploatacija izvora obnovljive energije postala i
ekonomski konkurentna.
Poslednjih
godina je u čitavom svetu, a naročito u Evropskoj uniji došlo do naglog
porasta
primene svih oblika obnovljive energije.
Direktno korišćenje izvora obnovljive energije nije
jedini put ka poboljšanju energetske
situacije. Sve veći značaj u
novije vreme dobija i unapređivanje energetske efikasnosti sa
osloncem na
strategiju racionalnog korišćenja energije. Principijelno, radi se o
korišćenju
priliva solarne energije i istovremenom smanjivanju gubitaka
energije.
Još jedan suštinski elemen at
klime kao resursa danas je dobio prioritetni značaj u
savremenom svetu.
Klima je sastavni deo svake teritorije i njeno korišćenje oslobađa
od
energetske zavisnosti.
Energija sunca
Savremena naučna dostignuća i stečena iskustva na
polju tehnologije korišćenja Sunčeve
energije pokazala su da se solarna
energija može koristiti u transformisanom obliku koji
može uspešno
zameniti korišćenje klasičnih oblika energije. Iz faze eksperimentalnog
korišćenja solarne energije mnoge privredno razvijene zemlje u svetu su
prešle na
masovno korišćenje solarne energije (aktivno i pasivno),
naročito u zadovoljenju potreba
stanovništva i privrede kod zagrevanja,
klimatizacije i osvetljavanja stambenih i poslovnih
prostorija. Pored
toga, veoma je izražen trend projektovanj a
energetski efikasnih zgrada.
Značajan preduslov uspešnog korišćenja Sunčeve
energije je poznavanje raspoloživih
potencijala. Prema prilivu Sunčeve
energije teritorija Beograda spada u relativno bogatija
područja.
Godišnji prosek dnevne količine energije kreće se od 3.76 do 3.86kWh/m 2
što je čak nešto bolje od Severne Italije. Ilustrativno za ekspanziju
korišćenja obnovljive
energije u Evropi je da Austrija koja ima za oko
30% manje Sunčeve energije od nas,
danas predstavlja svetskog rekordera u
površini termalnih kolektora po jednom stanovniku.
Treba imati u vidu da se u zimskom periodu najveće
količine Sunčeve radijacije dobijaju
upravo u danima sa najnižom
temperaturom, odnosno baš kada su i potrebe za
zagrevanjem najveće. Ovaj
prividni paradoks je uslovljen hlađenjem u vedrim noćima.
Treba takođe
imati u vidu da se ovde radi o prilivu zračenja na horizontalnu površinu
jer se
tako postavlja senzor za merenje zračenja. Međutim solarni
kolektori se postavljaju u
optimalan položaj, tj. približno upravno na
sunčeve zrake, pa tako primaju značajno više
energije. Na primer: u
januaru, površina optimalne orijentacije (S) i nagiba (45 0)
prima za
oko 70% više energije nego horizontalna površina.
Konverzija sunčeve energije se vrši pomoću termalnih
solarnih kolektora i pomoću
fotonaponskih ćelija. Termalni solarni
kolektori služe za dobijanje tople vode i zagrevanje
prostora, a
fotonaponske ćelije se koriste za direktno dobijanje elekrične struje od
sunčeve
energije. I ovde je prisutna značajna ekspanzija proizvodnje i
primene ovih ćelija.
Ekspanzija fotonaponskih ćelija omogućena je
značajnim tehnološkim napretkom u toku
poslednje decenije. Koeficijenat
korisnog dejstva je udvostručen, sa oko 7% na 15%.
Prostorna raspodela energetskog potencijala sunca data
je u Vol.B Karta 22. Energetski
potencijal sunčevog zračenja (KLIENSUN). Karta pokazuje sledeće
karakteristike: prikazane
su vrednosti srednje dnevne energije globalnog
sunčevog zračenja po kvadratnom metru
horizontalne površine (kWhm-2d-1).
Vidi se da linije jednake solarne
energije (izopire)
imaju približno meridionalni pravac pružanja, što je
posledica topografskih prilika Balkana i
s tim u vezi i uslova
oblačnosti. Karta je konstruisana na osnovu merenja zračenja na
beogradskoj opservatoriji Zeleno brdo i Solarnog
atlasa Evrope. Izopira 3.76 se pruža
približno zapadnom granicom
teritorije GP, dok je na krajnjem istoku te teritorije vredost
3.86kWhm-2d-1. To su vrednosti koje
sasvim pouzdano obezbeđuju masovno i ekonomično
korišćenje solarne
energije kod nas.
Energija vetra
Energija vetra se koristi vekovima, ali pitanje koje se
sada nameće je da li danas kada
potrebe za energijom rastu izvanrednim
tempom, količina energije vetra, koja se može
tehnički iskoristiti, bar
približno može da zadovolji te potrebe. Ova dilema je raščišćena
merenjima i izračunavanjima energije vetra u različitim područjima
sveta (European Wind
Atlas), ali i operativom koja danas u svetu iznosi
25GW instalisane snage. Podaci pokazuju
da izrazito vetrovita područja,
kao npr. Irska, imaju potencijal energije vetra čak oko sto
puta veći od
savremene proizvodnje električne energije. Čak i zemlje sa velikom
proizvodnjom energije imaju potencijal vetra koji premašuje sadašnju
proizvodnju.
Korišćenje ove energije orijentisano je danas u prvom
redu na proizvodnju električne
energije. Pri tome je moguće više
pristupa. Prvi je u tome da se mali vetrogeneratori snage
10 do 50kW
koriste autonomno za snabdevanje izdvojenih lokaliteta. Češće se
primenjuje i
ima daleko veći značaj, organizovanje tzv.
parkova vetra koji predstavljaju komplekse od
više stotina
vetrogeneratora snage od oko 500kW. Instalisana snaga takvog eolskog parka
ekvivalentna je snazi jedne termo ili hidroelektrane.
Pojedinačni vetrogeneratori ili parkovi vetra mogu da
se integrišu u elektro - distributivni
sistem zemlje. Time se parira
neravnomernost intenziteta vetra koja nameće potrebu
skladištenja
energije. U periodima kada park vetra proizvodi više energije nego što
je
potrebno njenim neposrednim potrošačima, višak energije ide u
elektrodistributivnu mrežu,
koja u tom periodu smanjuje inenzitet rada
klasičnih elektrana. Parkovi vetra mogu da budu
veoma korisne elektro -
distributivnom sistemu i u periodima špiceva potrošnje. Na primer
kada
je usled jakog vetra povećana potreba za grejanjem, upravo uključivanje
vetrogeneratora u elektrosistem doprinosi rešenju problema. U mnogim
zemljama parkovi
vetra već su postali prirodan i ravnopravan član
elekroenergetskog sistema.
Procene raspoložive energije vetra, date na nedovoljno
detal jnim kartama, obično ne
prikazuju manje teritorije sa jakim lokalnim vetrovima. Ako su ti vetrovi
slabiji u toku
određene sezone, ili su lokaliteti u područjima koja
inače nemaju jake vetrove, šanse da se
otkriju mesta sa većim
energetskim potencijalom još su manje.
Takva područja, netipična za jake stalne vetrove, su
ravnice okružene planinama. Pa ipak,
u jednom takvom području, kao što
je Podunavlje, duva u zimskom delu godine vrlo jak i
dugotrajan vetar.
Jedno malo područje, širine jedva sto kilometara, tzv. košavsko
područje,
raspolaže značajnim energetskim potencijalom.
U ranijem projektu /7.8/ izvršena je preliminarna
rejonizacija oblasti sa različitom gustinom
energije vetra. Proračuni su
se odnosili na visinu od 100m iznad tla. Ta preliminarna
rejonizacija
identifikovala je kao povoljnu oblast košavsko područje. To su južni
Banat i
Podunavlje.
U letnjim mesecima iznad čitave Panonije i Balkana
preovlađuje severozapadno strujanje. U
zimskim mesecima, kada situaciju
diktira košava, sa stanovišta rejonizacije, opšta slika
procesa je
jednostavnija. Košava u toj sumi ima najveći udeo, iako drugi smerovi
imaju
znatan relativan udeo.
Dosadašnja merenja odnose se na visinu od 10m.
Optimalna visina generatora za današnje
stanje tehnike je od 20 do 100m.
Kad a su u pitanju parkovi vetra
preovlađuju visine od oko
50m.
Karta energetskih potencijala vetra može se dobiti na
osnovu standardnih meteoroloških
merenja, ali je neophodno oformiti i
poligone sa specijalnim merenjima, na visokim
stubovima koja se elektro nski
registruju i obrađuju pomoću specijalnih i standardizovanih
modela.
Ovakva merenja služe, pored ostalog i za kalibraciju trodimenzionalnih
matematičkih modela, jer daju realnu sliku o promenama vetra sa visinom.
Jasno je da na
lokacijama potencijalnih eolskih
parkova treba raspolagati izmerenom brzinom vetra na
visini osovine
vetrogeneratora, radi preciznog projektovanja.
Raspoložive količine energije vetra na široj
teritoriji Beograda su značajne. Moguće je
korišćenje ove energije
pomoću malih autonomnih jedinica, međutim daleko veći značaj ima
izgradnja krupnih sistema. Izvršene obrade podataka kod nas pokazuju da
vrednosti
aeroenergetskog potencijala na visini od 100 m iznose 1 do 2
MWh/m 2 godišnje.
Karta gustine energetskog potencijala vetra na
teritoriji Beograda (Vol.B Karta 23.
Energetski potencijal vetra na visini
od 100m (KLIENVET)) ima sledeće
karakteristike. Na
njoj su prikazane vrednosti
srednje dnevne energije vetra po kvadratnom metru površine
brisane elisom
(kWhm-2d-1) na visini od 100m iznad tla.
Linije jednake energije vetra pružaju se u pravcu
SE-NW, što je na ovoj teritoriji i opšti
pravac toka Dunava, a
karakteristično izduženje ruže vetra pruža se istim pravcem.
Maksimalne vrednosti energije dobijaju se u severoistočnim delovima ši re
teritorije
Beograda. Vidno je izrazito slabljenje energije vetra u
jugozapadnim delovima teritorije.
Karta je konstruisana na bazi metodologije European
Wind Atlas, lokalnih merenja vetra na
visini od 10m i analize uslova “rapavosti”
tla. Na osnovu tih elemenata
izračunava se brzina
vetra i raspoloživa energija na visini od 100m.
Najmanji koeficijenti rapavosti su iznad vode,
pa se vrlo često
vetrogeneratori podižu u morskim plićacima Zapadne Evrope. Povećanje
raspoložive energije dobija se ukoliko na dužoj trasi vetar duva iznad
vode. Tako se veće
energije od generalno izračunatih mogu očekivati na
delovima dunavskih obala koje se
pružaju pravcem preovlađujućih
vetrova. Ovi delovi su označeni šrafurom.
Komplementarnost energija sunca i vetra
Uporedno
razmatranje podataka o Sunčevoj energiji i energiji vetra važno je i kod
primene
energetske efikasnosti i kod aktivnog korišćenja ovih energija.
Naime, skoro u svim
područjima je vremenski hod ova dva meteorološka
elementa komplementaran. Obično je
to najizraženije u godišnjem hodu.
Dok Sunčeva energija ima maksimum u letnjem delu
godine, energija vetra
najčešće ima maksimum u zimskom periodu.
Godišnji hod Sunčeve energije može se u principu
"uglačati" akumuliranjem energije.
Uporedo korišćenje
energije Sunca i vetra, sa suprotnim hodom, smanjuje potrebu za
toplotnim
rezervoarima. Vetar ima godišnju amplitudu podjednaku Sunčevoj, pa suma
ove
dve energije ima znatno manju amplitudu (slika).
|