obnovljivi izvori energije predavanje 20

1

OBNOVLJIVI IZVORI ENERGIJE

OIE-20 Energija iz okoline

2

Energija iz okoline

Pod pojmom energija iz okoline obuhvaćene su sve mogućnosti dobijanja energije: električne toplotne mehaničkog rada

iz neposredne fizičke okoline tla vode vazduha

3

Toplota iz tla, vode i vazduha

Toplota iz zemlje bez obzira da li se radi o plitkim podzemnim vodama geotermalnim vodama iz dubine

posledica su procesa u unutrašnjosti zemlje manjim delom dozračene Sunčeve energije Toplota iz vode (vodotokovi, mora, jezera) i

vazduha posledica je isključivo zagrevanja Sunčevom energijom

4

Korišćenje energije iz okoline

Sistemi za iskorišćenje energije iz okoline načelno se mogu podeliti u dve grupe:

sistemi koji direktno koriste tople medijume (geotermalnu energiju) iz dubine zemlje

toplotne pumpe u kojima se toplota iz neposredne okoline (tla, vode, vazduha) uz dodatnu energiju i prikladan medijum dovodi na viši temperaturni nivo

5

Geotermalna energija

Geotermalna energija u užem smislu obuhvata samo onaj deo energije iz dubine Zemlje koji u obliku vrućeg ili toplog geotermalnog medijuma vode pare

dolazi do površine zemlje i podesan je za upotrebu u izvornom obliku (kupanje, lečenje) ili za pretvaranje u druge oblike (el.energiju, toplotu)

6

Geotermalna energija Posledica je raznih procesa

koji se dešavaju u dubini zemlje (raspadanje izotopa i sl.) gde temperature iznose više od 4000oC

Promena temperature sa dubinom slojeva naziva se geotermalni gradijent u Evropi prosečno iznosi

0.03oC/m Do dubine 30m temperatura

površine zavisi i od Sunčevog zračenja i tu je skoro konstantna (sl.1)

7

Geotermalni izvori

Geotermalni izvori su izvori geotermalnih voda iz podzemnih ležišta mogu biti

bez dovoda vode sa površine ili sa prirodnim ili veštačkim dovodom vode s površine koja

tada prolazi kroz podzemna ležišta (sl.2) Mogu se podeliti

prema stepenu istraženosti (potvrđenosti ležišta) prema vrsti ležišta prema temperaturi i medijumu (topla, vrela voda ili para)

8

Geotermalni izvori

Prema istraženosti ležišta, poznavanju hemijskog sastava i fizičkih osobina medijuma (vode ili pare) izvori se dele:

utvrđene bilansne (koji se mogu ispaltivo koristiti) izvanbilansne

potencijalne

9

Geotermalni izvori

Prema vrsti geotermalnih ležišta dele se prema: napajanju, načinu ulaska i izlaza medijuma

s prirodnim ulaskom (napajanjem) i izlaskom: vrelom ili izvorskom vodom (sl.3)

s prirodnim ulaskom i veštačkim izlaskom vode (bušotina)- sl.4

sa veštačkim ulaskom i izlaskom vode (bušotine)

10

Geotermalni izvori

Izvori tople ili vruće vode (gejziri) su najčešći način izlaska vode iz zemlje

potiču od vruće vode ili pare zarobljene u poroznim stenama na manjim ili srednjim dubinama (od 100 do 4500m)

medijum je većim delom u tečnoj fazi kada je temp. oko 170oC izlazi para Izvori suve vodene pare su retki

11

Geotermalni izvori

Prema temperaturi medijuma (voda ili para ili njihova smeša) izvori mogu biti:

niskotemperaturni tgmax=90-150oC

srednjetemperaturni t=90-225oC visokotemperaturni tgmax=150-225oC

12

Primena geotermalne energije

Toplotne pumpe, 12.0%

Ostala primena, 3.0%

Grejanje, 33.0%

Zagrevanje bazena, 15.0%

Staklenici susare, 13.0%

Ribarstvo, 13.0%

Industrija, 10.0%

Klimatizacija, 0.5%Topljenje snega,

0.5%

13

Fizičke osnove

Geotermalni gradijent je jedna od osnovnih veličina prema kojoj se procenjuje potencijal geotermalnog izvora, a jednak je promeni temperature sa dubinom:

G=dt/dz=(tb-tsr)/H G(oC/m)-geotermalni gradijent t(oC)-temperatura sloja zemlje Z(m)-dubina od površine Tb(oC)-temperatura medijuma na površini Tsr(oC)-srednja temperatura tla H(m)-dubina bušotine

14

Toplotni protok

Toplotni protok od sloja u kome se nalazi topli ili vrući medijum (ležišta) do površine zemlje iznosi

Q=kG (W/m2) k=0.142ρ2.86=0.84v0.6 (W/mK) koeficijent toplotne

provodnosti ρ(g/cm3) gustina stena v=0.05ρ4.8 - seizmička brzina (km/s) U hladnijim predelima 80mW/m2 - 10mW/m2

15

Pretvaranje geotermalne energije u druge oblike

Može se koristiti na dva osnovna načina Indirektno, pretvaranjem najpre u kinetičku energiju

okretanja lopatica parne turbine - el. Energija Direktno, kao toplotna energija

Način primene najviše zavisi od temperaturnog nivoa -

viši za indirektno, niži za direktno Slike 5 i 6

16

Indirektna primena

Rad geotermalnih elektrana se temelji na pretvaranju latentne toplote geotermalnog medijuma (pare ili vrele vode) u kinetičku energiju okretanja turbine a zatim u električnu energiju

Ukupni stepen korisnosti do 250oC GTE ne prelazi 15%

Granična vrednost isplativosti 135MW za paru i 55MW za vrelu vodu

17

Geotermalne elektrane

Pojavljuju se u 5 osnovnih izvođenja Sa otvorenim procesom (sl.7) Sa zatvorenim jednostepenim i dvostepenim

procesom (sl.8) Sa binarnim procesom (sl.9) Sa Stilingovim procesom

18

Direktna primena geotermalne energije

To je najjednostavnija primena geotermalne energije - bez pretvaranja u druge oblike a zavisi od temperature medijuma na izvoru:

Grejanje (stanova, kuća, naselja) Poljoprivreda (staklenici, zemljište, gajenje riba) Turizam i zdravstvo Industrija i saobraćaj

19

Geotermalni toplotni sistem

Čine ga osnovni delovi Bušotina ili izvor kroz koji medijum dolazi na

površinu, odnosno vraća Sistem pripreme grejnog medijuma (degazator,

odvajač nečistoće) izmenjivači toplote i oprema Razvod grejnog medijuma - cevovodi, armatura,

akumulatori, pumpe, sekundarni izmenjivači toplote

Sl.10

20

Grejanje staklenika

Zimi i noću je nedovoljna dozračena količina toplote

Izrada sistema grejanja staklenika zavisi od: Vrste biljaka Uloge sistema grejanja (dogrevanje ili potpuno

grejanje) Vrste izvora (prirodan ili veštački-bušotina) Direktno t do 40oC i indirektno

21

Grejanje staklenika

Za zagrevanje tla Za zagrevanje tla i vazduha Za zagrevanje vazduha prirodnom ili prinudnom

konvekcijom Za zagrevanje površine tla Kombinovano sl.11

22

Sliku treba razvuci,

Na slici se nalaze:

Osnovni sistemi za grejanje prostora geotermalnom energijom