SVET ZA VARSTVO OKOLJA REPUBLIKE SLOVENIJEZbirka USKLAJENO IN SONARAVNO tev. 5/2000

Urednik:Avgutin Lah

Avtorja:dr.Peter Novak

dr. Sao Medved

ENERGIJAIN OKOLJE

IZBIRA VIROV IN TEHNOLOGIJ ZAMANJ[E OBREMENJEVANJE OKOLJA

ENERGIJA – GIBALO RAZVOJAVPLIVI ENERGETSKIH PRETVORB NA OKOLJEPROIZVODNJA IN VAR^NA RABA ELEKTRIKE

PROMET IN OKOLJEENERGETSKA PRIHODNOST

Ljubljana 2000

1

@

!

@

" `#$% &' !(%)' *%(+!%(!'%%+)~*'!(!!%!

,~'*~+('('')~* !%()&!(% +('((+$%(%

,%!(!) !(~(%!(%-.) !(~) %!(%-".) !(~) !%!(%-.~!(&&(!('!(%!('!') !(~('(~)!(~(+$'(~'!

/

" *%()!)($!' ! !!('$ (0 '() ('$ (!()!*)!

1

/ 2

)!!$'%))

3

445653

57

54

8989878468

6:6:676;:6

:<:<:439353:373<3;7575

76

7474<5<6<3<7

<4

<;

4

RECENZIJI

S peto knji`ico zbirke Usklajeno in sonaravno, ki jo izdaja Svet za varstvo okolja RepublikeSlovenije za ire informiranje javnosti o okoljskih vpraanjih, sega na zelo pomembno podro~jeenergije v okolju. V pri~ujo~i knji`ici se avtorja sprehodita med podatki o proizvodnji in porabirazli~nih oblik energije v Sloveniji ter med tehnologijami za zadovoljevanje potreb po energetskihstoritvah. Izpostavljata irino izbir, ki jo imata posameznik in dru`ba glede energetskih virov inintenzivnosti porabe energije. Pri tem izhajata iz dejstva, da poraba energetskih virov v sedanjemobsegu ni nujen pogoj za kakovost ivljenja.

Avtorja sta vsebino in metodo prilagodila na raven, ki omogo~a razumevanje ~im iremukrogu bralstva. To je omejilo vsebinski okvir, pa tudi, da v knji`ici ne obravnavata dilem, ki soe pred strokovnjaki in gospodarstveniki. Zahtevneji bralec ali strokovnjak z drugih podro~ij,ki eli ve~ informacij, ima na voljo literaturo tudi v sloven~ini, nanjo pa opozarja tudi seznamliterature in virov. Bistveni namen izdajatelja in avtorjev knji`ice je opozoriti na nujnostgospodarnega ravnanja z energijo.

Energetika se danes najve~krat obravnava ‘v trilemi’: (a) zagotavljanja oskrbe, (b)konkuren~nosti gospodarjenja in (c) vplivov na okolje. Ta se dopolnjuje s ~etrtim kriterijem,tj. socialno-politi~nim vidikom. Poleg predstavitve povezav med energetskimi tehnologijami inobremenjevanjem okolja avtorja dajeta nastavke za obravnavo gospodarnosti v energetiki(cene energije so omenjene v zvezi z eksternimi stroki proizvodnje elektri~ne energije) in zasoo~anje s socialno-politi~nimi pogledi na nacionalno energetsko strategijo. V eni izmedprihodnjih publikacij je treba osvetliti energetsko-sistemska vpraanja, zlasti celovito na~rtovanjeenergetike in mo`ne ukrepe za spodbujanje u~inkovito rabo energije ter obnovljivih virov,posebno ob odpiranju trgov z energijo ter ob globalizaciji gospodarskih tokov. Šire poznavanjeozadja zakonov in nacionalnega energetskega programa, ki je v pripravi, bo omogo~ilo boljkakovostno odlo~anje in ukrepanje.

prof. dr. Mihael-Gabrijel Tomi~

Tema energija in energetika nas vse e kako zadeva. Od naega ravnanja z energijo je in boodvisna kakovost bivanja vsakega posameznika in ire skupnosti. Za pravilno na~rtovanje inodlo~anje na osebni, lokalni in dr`avni ravni je treba spoznavati medsebojne vplive in te`iti koptimalnim reitvam. Avtorja celostno predstavljata energijo in prispevata, da so bolj razumljivinasveti za var~evanje z njo. Dobro sta pojasnjena topla greda in kisle padavine. Koristni sonapotki za var~evanje pri ogrevanju in v domovih sploh, opozorila za ocenjevanje ob nakupihidr. Uporabni so nasveti o avtomobilih in komaj ~akamo na nova zelo var~na in varna vozila, nauporabo energije Sonca, na iroko mre`o kolesarskih poti itd. Ne manjka niti pogled v energijskoprihodnost. Seveda je za napredek v nakazani smeri sonaravnega delovanja potrebnoizobra`evanje, dodatno usposabljanje, na~rtna vzgoja in ozave~anje ter ne nazadnje ustreznapodpora dr`ave. Samo tako bomo upravljavci narave in ivljenja na Zemlji ravnali odgovorneje,s skrbjo za prihodnost in naslednje rodove. Za perspektivo jedrske energije pa sem boljoptimisti~en od avtorjev, ker obstajajo tehnoloke reitve za trajno odlaganje zgorelega gorivain visoko radioaktivnih odpadkov. Po njih namre~ ne posegajo, ker zahteve niso dovolj ostre intudi podporne klime za to e ni. Ocenjevana knji ica pa bo gotovo zanimivo branje.

dr. Janez Sunik

5

ENERGIJA – ZA @IVLJENJE IN GOSPODARSTVO

Energija in energetika sta bistvena dejavnika ~lovekovega okolja, od katerihje odvisen na `ivljenjski in kulturni standard ter gospodarski razvoj. Èeprav se vsizavedamo, da brez energije, tako kot brez vode, zraka ali hrane, ni `ivljenja in negospodarstva, dopu~amo, da jo nesmotrno izkori~amo.

Ker je energetsko gospodarstvo podlaga napredka, Slovenija pa tri ~etrtineenergije uva`a – teko~a goriva in zemeljski plin, gorivo za jedrsko elektrarno in nekajkakovostnega premoga, je nujno zelo preudarno in gospodarno ravnanje pri vsehporabnikih energije. Doma~i hidroenergetski viri so omejeni, enako tudi viri premoga, ki nitini kakovosten, zato je naa prihodnost v obnovljivih virih energije. Poleg tega smo na pragu noveenergetske dobe 21. stoletja: obdobje jedrske energije bo prelo v obdobje uporabe obnovljivihvirov energije, predvsem son~ne energije v vseh njenih pojavnih oblikah. Poleg slednje je e nekajvirov: razen vodne in vetrne tudi geotermalna energija in bibavica, raziskujejo pa e druge.

Sonce je glavni vir energije na Zemlji. Fosilna goriva in biomasa so oblikauskladi~ene son~ne energije, vendar so te zaloge omejene. Njihovo izkori~anje bomoomejevali zaradi klimatskih posledic na Zemlji. S son~no energijo in vodo je Zemljadobila gozdnato in travnato ivo in obnovljivo naravo, v katero je usodno posegel ~lovekin poruil ravnovesje. Zato se moramo zavedati dveh dejstev. Prvo je, da smo sami del`ive narave in ne smemo dopustiti zmanjanja biotske pestrosti, ker bi s tem prizadelivodne vire in irili nerodovitna tla. Drugo je, da se podnebje stalno spreminja. Preddeset tiso~ leti se je v Alpah kon~alo obdobje poledenitve, novodobna gibanja pa ka`ejona dobo otoplitve, ki nastaja tudi zaradi zgorevanja fosilnih goriv. Z ogrevanjematmosfere se bo segrela tudi voda v oceanih in nekoliko pove~ala svoj volumen. Tudidel oledenele vode se bo stopil in razlil v svetovni ocean, zato znanstveniki pri~akujejodvig gladine svetovnih morij. V Sloveniji se bo krepil sredozemski vpliv. To podnebjepa je znano po poletni vro~ini in sui ter po ekstremih vremenskih pojavih, tudi v sezonahpadavin. Dolgo je veljalo reklo, da sua vzame eno rezino dru`benega proizvoda, mo~apa dve; sedaj pa sue, poplave, plazovi in druge ujme jemljejo veliko ve~.

Sonce krmili podnebne razmere, te pa vplivajo na rabo energije. Z letnimi ~asise spreminja potrebna energija za ogrevanje in hlajenje. Son~no sevanje se spreminja po~asu in po jakosti, zaradi tega na zemeljski povrini ni mogo~e pridobivati poljubno velikeali pa konstantne koli~ine energije. To e posebej velja za pridobivanje elektri~ne energije,ki je ne moremo skladi~iti. Zaradi tega i~emo na~ine, kako bi lahko uskladi~ili energijoSonca. Lahko zajezimo tok vode in bolj enakomerno uporabljamo kineti~no energijo vode,ki jo v hidroelektrarnah spreminjamo v elektriko. Biomaso lahko porabimo za pridobivanjetoplote in elektrike. Oba omenjena vira sta obnovljiva, vendar v svetu in pri nas v omejenihkoli~inah. Drugih primernih virov, razen nekaj lignita in premoga, ni, geotermalna energijapa terja velike nalo`be in nas ne bo reila odvisnosti od uvoza.

Ker bomo morali v bli`nji prihodnosti e vedno kupovati velik del fosilnihgoriv, ki bodo zaradi zmanjanja zalog vedno dra`ja, se bomo morali nau~iti e boljgospodarno ravnati z njimi. Z enako koli~ino energije bomo morali ustvariti velikove~ji dru`beni proizvod. Smotrna raba energije mora postati pravilo v

6

gospodinjstvih, javnih slu`bah in gospodarstvu. Dejavnosti, ki so energijskopotratne, bomo morali nadomestiti z energijsko in snovno primernejimi. Var~na rabavseh oblik energije bo prispevala k zmanjanju onesna`evanja okolja in odvisnosti oduvoza, kar bo tudi finan~no ugodno.

Poseben problem predstavlja proizvodnja elektrike, ki je najprimerneja vrstaenergije. Termoelektrarne (TE), ki pretvarjajo le okoli ene tretjine energije fosilnihgoriv v elektriko, izpu~ajo v ozra~je tevilne kodljive pline, odpadno toploto invelike koli~ine pepela. V TE Šotanj, ki se oskrbujejo z velenjskim lignitom, so moralizgraditi dva velika ~istilna sistema, ki iz dimnih plinov izlo~ata veplove okside. S tem smozmanjali veliko kodo v gozdovih in na stavbah okoli elektrarne, isto~asno pa prispevali kve~ji emisiji toplogrednih plinov. Pri tem ostaja veliko pepela in sadre, s ~imer seobremenjuje okolje. V Ljubljani smo toplarno (TE-TOL) oskrbeli s kakovostnim uvo`enimpremogom in mo~no uveljavili daljinsko ogrevanje. S tem smo dosegli, da so~asno proizvajamoelektriko in za daljinsko ogrevanje primerno toploto. Uporaba zemeljskega plina je v Slovenijibistveno pripomogla k boljemu zraku v naseljih in mestih.

Hidroelektrarne (HE) ne onesna`ujejo zraka, vplivajo pa na reke in potoke,iz katerih ~rpajo pogonsko energijo. Zajezitve, s katerimi se bla`i naravno nihanjepretoka in ki omogo~ajo, da z zalogo vode proizvajamo elektriko v skladu s potrebami,so tudi problemati~ne. Ve~ina energetsko pomembnih teko~ih voda je hudournikenarave; voda nanaa v akumulacije HE mulj in prod, ki se v jezerih odlagata, na povrjuvodotoka pa jezovi zadr`ijo razno plavje. Z usedlinami se akumulacije zasipavajo inmanjajo. Morajo jih ~istiti, kar je drago in zahtevno, ker je treba naplavino nekjeodlo`iti. So pa e drugi vplivi; naj omenimo vpliv na mikroklimo, prekinitve migracij ribter zadr`evanje (akumuliranje) kodljivih snovi v jezerskih usedlinah in vodi. Sevedapa je v primerjavi z uporabo fosilnih goriv njihov vpliv na okolje bistveno manji. Keruporabljajo obnovljivi vir energije, je njihova ivljenska doba neomejena.

Te`ave so tudi z malimi HE, ~e posegajo v ~ista povirja vodovja, kjer so seohranili avtohtoni organizmi in endemiti. Graditelji neredko ne upotevajo naravnihomejitev, ker elijo dose~i ~im ve~jo proizvodnjo. Koncesije morajo dolo~ati naravneomejitve in pogoje obratovanja, inpekcija pa mora dosledno sankcionirati vsako kritev.Število primernih lokacij za male HE je v Sloveniji omejeno.

Elektri~na energija je najbolj uporabna oblika energije. Z razvojeminformacijskih tehnologij bo njena pomembnost le e nara~ala. Številna opravila bomogo~e izvajati kar na domu. Zmanjalo se bo tevilo poslovnih potovanj. Pove~ala sebo robotizacija proizvodnje. To pa zahteva kakovostno in zanesljivo oskrbo z elektriko.Kdor je ne bo imel dovolj in po primerni ceni, bo nujno zaostajal v razvoju. Toda tudineomejene koli~ine energije niso porok za visoko kakovost ivljenja. Elektronska indruga~na tehnizacija ne moreta in ne smeta zanemariti dveh bistvenih zadev: vsiostajamo e naprej nelo~ljiv del narave in vse dejavnosti bodo morale biti sonaravne.Skrbeti bo treba za kakovost `ivljenja v najirem pomenu besede, kajti pritiskiurbanizacije bodo vse ve~ji. Varovati bo treba gozdove, vode in obdelovalna tla zaradipridelovanja hrane, kajti tega ne bodo nadomestili ~ipi, roboti in tablete.

Temu primerno se morata prilagoditi izobra`evanje, ki naj bi bilo boljnaravoslovno kot je sedaj, in ves proces odlo~anja o razvoju. Zakonitosti fizike

7

in kemije so naravne ter povezane z biologijo, medicino, sociologijo in ekonomiko. Obvseh odkritjih bo treba kon~no raz~istiti ugibanja, ali elektromagnetno sevanje izdaljnovodov, tevilnih aparatov in tudi priljubljenih prenosnih telefonov kodi zdravjuali, ob omejeni izpostavljenosti, morda tudi ne.

Vsekakor smo pred zelo zahtevnim razvojnim iskanjem. Odkrivati in razvijatimoramo nove ceneje tehnologije za uporabo obnovljivih virov energije. Biomasa jetak vir, vendar omejen. Gozdovi morajo ohraniti vlogo varovanja narave in gospodarstvater regulatorja v kro`enju vode. Neizkori~enih obdelovalnih tal ne bo, ker jih bo trebarazumno izkori~ati za pridelovanje hrane in krmil. Razpolo`ljivih vodnih virov zaenergetsko izrabo bo vedno manj, poraba vode pa zaostrena. V Sloveniji je nekajlokacij za izkori~anje energije vetra, mo`nost izrabe pa je treba e prou~iti.

Vse, o ~imer je govor, se dogaja v naravnem okolju. Pretehtati je treba koristi,nevarnosti in izgube. Nekaj ~asa bomo e odvisni od fosilnih goriv in jedrske energije,toda `e sedanje mlaje generacije bodo pred novimi izzivi. Dinamika dru`benegadogajanja in sprememb je izrazita, v naravi pa so silovite le ujme, vse druge spremembese odvijajo po naravnih zakonitostih, ki trajajo stoletja in tiso~letja.

Prvi zapis o elektriki in magnetizmu poznamo iz leta 1600 (Gilbert), leta 1746se je za~elo raziskovanje elektrike (Franklin), okoli leta 1790 je Galvani izvajal elektri~neposkuse, 1839 je Bequerel odkril fotovoltai~ni efekt, leta 1847 je prvi~ zasvetilauli~na `arnica, leta 1887 so bili odkriti elektromagnetni valovi (Hertz) in letopozneje je Tesla izdelal motor na izmeni~ni tok. Leta 1895 je Röntgen odkril X`arke, Marconi pa brez`i~no telegrafijo. Leta 1935 je v Nem~iji prilo do prvega javnegaTV prenosa, leta 1942 je za~el obratovati prvi jedrski reaktor, leta 1948 se je za~elrazvoj tranzistorja, 1960 laserja in 1972 `epnih ra~unalnikov.

Ni~ manj silovit ni bil razvoj pretvarjanja toplote v mehansko delo. Osnovetermodinami~nih pretvorb so postavili: 1662 in 1676 Boyle in Mariotte z ena~bo stanja plinov,1816 je Gay-Lysac odkril povezavo med volumnom plina in temperaturo, Avogadro je vza~etku 19. stoletja ugotovil zakonitost med tevilom molekul in stanjem plina. Leta 1801 jeDalton razkril temeljni zakon za plinske zmesi. Leta 1784 je Watt izumil parni stroj, Carnot pa1824 opisal kro`ni proces, ki je osnova za ocenjevanje kakovosti naprav za pretvarjanjetoplote v mehansko delo. Leta 1850 je Clausius definiral drugi glavni stavek termodinamike.Leta 1876 je Otto izumil motor z notranjim izgorevanjem in 1894 Diesel razvil svoj prvi motor.V dvajsetih letih 20. stoletja so izdelali prve parne turbine. Leta 1942 je Fermiju uspela prvakontrolirana jedrska reakcija, 1944 pa smo dobili prvi letalski turbomotor in raketni motor zapogon raket. Leta 1955 je Rant definiral pojem eksergije kot del energije, ki se lahko neomejenopretvarja. Brez teh strojev si ne znamo predstavljati ivljenja v industrijski dru bi, toda potrebepo energiji povsod samo nara~ajo in s tem se ve~ajo okoljski problemi.

Zgodba o energiji nima sklepne besede. Sonce jo nakazuje. Raziskovalcisi prizadevajo ~lovetvu odpreti nove mo`nosti, a teh zdaj e ni, ~eprav nas`e stiska energetska kriza. Prvi zakon za nae razmere je var~evanje z energijo,kar ni preprosta zadeva. Drugi je usmeritev k obnovljivim virom energije, kiterja znanje in nalo`be. To je bistveno sporo~ilo te knji`ice.

prof. dr. Franc Lobnik, predsednik sveta

8

ENERGETSKE STORITVE IN OSKRBA

Energija

Po Max Plancku je energija sposobnost sistema, da izvaja zunanje aktivnosti.Nastopa v razli~nih oblikah: kot mehanska , toplotna (notranja), kemi~no vezana energija(fosilna goriva, jedrska goriva, biomasa), fizikalno vezana energija (potencialna energijavode), energija elektromagnetnega sevanja (son~na energija) in elektri~na energija.

O energiji obstajajo pomembne ugotovitve; naj navedemo le nekatere:• zakon o ohranitvi energije, ki pravi, da energija ne more nastati iz ni~ in se nemore uni~iti: lahko se le spreminja iz ene oblike v drugo in tudi prenaa na raznelokacije, vendar kljub spremembam, ostaja skupna koli~ina energije stalna;• za ivljenje, opravljanje katerega koli dela in za gibanje je potrebna dolo~enavrsta in koli~ina energije, ki si jo moramo zagotoviti, ~e ho~emo obstajati in delovati;• lo~imo neobnovljive vire energije, ki so v zemeljski skorji (premog, nafta innaravni plin), in vse pomembneje obnovljive vire kot je son~na energija v razli~nihpojavnih oblikah (neposredno sevanje, energija vode, vetra in biomase), planetarnoenergijo (bibavica) in pogojno obnovljive vire (geotermalna energija).

Pri pretvarjanju energije nastajajo izgube, zato lo~imo:• primarno energijo, ki je v obliki kemi~ne ali jedrske energije shranjena v gorivih;• kon~no energijo, ki jo pridobimo iz goriv z energetskimi pretvorbami in prenaamo

do potronikov (industrija, promet, zgradbe itd.); je manja od primarne energijezaradi izgub pri pretvarjanju in prenosu;

• koristno energijo, ki jo oddajajo tevilne naprave – ogrevalni ali hladilni sistemi,svetlobna telesa in druge; je manja od kon~ne energije zaradi izgub v napravah;

• u~inkovitost energijskih pretvorb, ki je razmerje med kon~no in primarnoenergijo;

• intenzivnost rabe energije, ki pove, koliko enot primarne energije potrebujemoza ustvarjanje enote dru`benega proizvoda.Koli~ino energije merimo po enotah v mednarodnem merskem sistemu

(ISO) v joulih (J, izg. d`úlih). Iz tehnikega merskega sistema poznamo vatne ure(Wh = 3600 J) in v energetskih bilancah pogosto uporabljeno enoto toe – tonaekvivalentne nafte (toe = tonne of oil equivalent; 1 toe = 12,5.106 Wh = 45.109 J).

Osnovni vir energije na Zemlji je Sonce. Son~no sevanje je elektromagnetnovalovanje razli~nih dol`in. Najkrae valovne dol`ine imajo γ (gama) `arki in x alirentgenski arki, nato pa se vrstijo: ultravijoli~na svetloba (UV), ozek pas vidne svetlobe,infrarde~i (toplotni) valovi (IR). Sevanje se iri s svetlobno hitrostjo (ok. 300.000 km/s).Èlovek s svojimi ~utili zaznava le vidne arke (svetlobo) in toploto.

Rentgensko sevanje (`arki x, elektromagnetno valovanje med 10-12 in 10-9 m)nastane z rentgensko elektronko, v elektronskih pospeevalnikih ali s sinhrotronom,oddajajo pa ga tudi nekatere radioaktivne snovi in zvezde. Pri prehodu rentgenskegasevanja skozi tkivo se del sevanja absorbira in ionizira molekule v tkivu. To ‘slikanje’

9

uporabljajo v medicini za prepoznavanje bolezni in pokodb ter za zdravljenje rakastihobolenj in tumorjev. Zaradi nevarnosti pokodb tkiva velja pravilo: ~im manj, letoliko, kolikor je nujno, in tako, da bi se izognili pokodbam. Rentgensko slikanjese uporablja pri razli~nih raziskavah (rtg. mikroskopija, rtg. spektroskopija in strukturnaanaliza, rtg. astronomija).

Ultravijoli~na svetloba (UV) za ~loveka ni vidna (~ebele pa vidijo tudi del UVspektra). Razen sevanja, ki prihaja s Sonca, jo sevajo npr. svetilke z ivosrebrno paro.V medicini uporabljajo tudi ‘viinsko sonce’ za obsevanje. Od UV sevanja, ki prihaja sSonca, ga znatni del absorbira stratosferski ozonski sloj (‘filter’, 10 km in ve~ visoko),del sevanja na zemeljskem povrju pa se spremeni v toplotno infrarde~e (IR) zemeljskosevanje. Medicina nas opozarja, da lahko UV sevanje povzro~i opekline inrakasto obolenje na ko`i, zato moramo biti zmerni pri son~enju in upotevati opozorilastrokovnjakov o mo~i in nevarnosti UV sevanja.

Vidna svetloba je ozek del spektra elektromagnetnih valovanj, ki gazaznavamo z o~esi. Poleg Sonca svetlobo sevajo razli~na umetna svetila. Vsa drugatelesa, ki niso svetila, ne sevajo svetlobe. Vidimo jih lahko, ker se s svetil prihajajo~asvetloba od teh predmetov odbija, in ~e se odbije v nae o~i, mi te predmete vidimo.Svetlobni arki, ki pridejo v oko, se na ro`enici in le~i lomijo ter na mre`nici v ozadjuoblikujejo sliko; tam celice svetlobni signal spremenijo v elektri~nega, ki po vidnem`ivcu prehaja v mo`gane in slika dobi zaznavo. Ko prehaja svetloba iz enega sredstvav drugo, na primer iz zraka skozi steklo, se lomi; enako se dogaja, ~e stojimo v vodi inse opazujemo. Lom svetlobe so izkoristili tudi za prenaanje energije s t. i. opti~nimikabli, ki predstavljajo osnovo moderne informatike. Èe pa ozek snop ‘bele’ svetlobeusmerimo skozi prizmo, na kateri se svetloba lomi, dobimo spekter vidne svetlobe.Svetlobo z valovno dol`ino 750 µm zaznamo kot temnorde~o, nato se zvrstijooran`na, rumena, zelena, modra in e vijoli~na z valovno dol`ino 400 µm.

Infrarde~a svetloba sega od valovne dol`ine 0,75 µm do 1000 µm in jo zaznamokot toplotno sevanje. V medicini z IR-svetilkami opravljajo obsevanja, IR-pe~ica oddajatoploto, s posebnimi elektroopti~nimi napravami je mogo~e opazovati okolje pono~i aliv megli (takni so vojaki no~ni daljnogledi) in fotografirati. Z infrarde~o kameronastanejo termogrami, tj. slike toplotnih razmer na povrini opazovanegapredmeta; tako je mogo~e ugotoviti tudi, kje iz stavb uhaja toplota. Infrarde~aspektroskopija se uporablja za kemijske analize in za ozna~evanje tehni~nih izdelkov.

Sl. 1. Spekter elektromagnetnega valovanja in v njem mesto umetnega sevanja (obarvano).

10

Od Son~evega sevanja, ki je usmerjeno proti Zemlji, prodre do njenegapovrja 43%, okoli 14% energije sprejmejo molekule v ozra~ju, zaradi odboja se okoli4% `arkov razpri, drugo pa se odbije od ozra~ja v vesolje. Pribli`no toliko son~neenergije kot je dose`e povrje Zemlje, se tudi po zapletenem dogajanju z zemeljskimsevanjem vra~a v vesolje; tako se bilanca sprejete in oddane energije Zemlje izena~i.To ravnovesje pa ogro`a t. i. u~inek tople grede (gl. str. 28).

Od son~ne energije, ki obseva povrje Zemlje, prejme okoli 0,2 % ekosistem(rastlinstvo). Tri ~etrtine je porabi za fizioloke procese – za dihanje, transpiracijo, rastin razmno`evanje, del energije pa gre v izgubo. Znatni del energije, ki je porabljenaza rast, je shranjena v biomasi. To je primer kemi~ne akumulacije son~ne energije.

Sl. 2. Bilanca son~nega sevanja na zemljo

Sl. 3. Son~no sevanje se v stiku z atmosfero na povrini Zemlje pretvori v toploto, kineti~no(veter, morske tokove), potencialno (vodno energijo) in kemi~no (biomaso) energijo.

Prva zna~ilnost son~nega sevanja in s tem tudi obnovljivih virov je, da so povsodna razpolago. Ne poznajo meja in niso podvr`eni politi~nim sodilom.

Druga zna~ilnost obnovljivih virov, ki jo lahko uvrstimo med slabosti, je nizka gostotaenergije in ~asovna spremenljivost. Son~no sevanje na enoto obsijane povrine se prekdneva spreminja od 100 do najve~ 1000 W/m2, mese~na energija son~nega obsevanja paod 18 kWh/(m2 mesec) v januarju do 170 kWh/(m2 mesec) v juliju (v Ljubljani).

A Son~no sevanje proti ZemljiB prodira skozi ozra~je, vkaterem se del ve`e na delce,C del odbije od delcev v zraku,del pa od povrja Zemlje.D Sevanje, ki dose`e povrje,ga ogreva, toda tla oddajajoE infrarde~e sevanje, ki ga delsprejme ozra~je (pojav toplegrede), deloma pa razpri skozi ozra~jev Oson~je

11

Sl. 4. Povpre~no son~no obsevanje v Ljubljani; levo – povpre~no urno son~no obsevanjeza januar in junij; desno – povpre~no mese~no son~no obsevanje prek leta.

Razen v obliki biomase in toplote oceanov obnovljivih virov ne moremo shranitiv naravnih sistemih, ki bi omogo~ali rabo son~ne energije vselej, ko jo potrebujemo.Zaradi neenakomerne razpolo`ljivosti obnovljivih virov moramo pri njihoviuporabi graditi tudi hranilnike energije. Za shranjevanje energije obnovljivih virovv obliki notranje, kemi~ne, kineti~ne ali potencialne energije uporabljamo razli~nenaprave. To pa zmanjuje u~inkovitost in podra`i izkori~anje obnovljivih virov. Zaobnovljive vire energije je zna~ilna tudi nizka gostota mo~i. Zaradi tega morajo bitinaprave pri enaki imenski mo~i precej ve~je od naprav, v katerih uporabljamoneobnovljive energijske vire.

Sl. 5. Primerjava gostote mo~i posameznih oblik obnovljivih virov energije na m2.

Kljub temu, da je dele` obnovljivih virov energije, s katerimi ~lovetvo zadovoljujesvoje potrebe po energiji, navidez zanemarljiv v primerjavi s fosilnimi gorivi, pa je evedno zelo pomemben v de`elah v razvoju. Obnovljive vire pretvorimo z razli~nimitehnologijami v toploto, elektri~no energijo ali mehansko delo, biomaso patudi v razli~na trdna, teko~a in plinasta goriva. Ve~ o tem v poglavju o tehnologijahza pretvarjanje obnovljivih virov.

12

Pomemben vir akumulirane son~ne energije v Sloveniji je biomasa,ki jo predstavljajo predvsem gozdovi. Slovenija je bogata z gozdovi, saj pora~ajo56 % povrja. V njih je veliko lesne mase, ki se `e uporablja v industriji in delno zakurjavo. Od povpre~no 209 m3/ha lesne zaloge znaa letni prirastek 5,5 m3/ha. Skupniletni posek je 2,5 milij. m3 in od tega se nameni za drva okoli 540.000 m3, od katerih seestina izvozi (Stat. letopis SLO 1999). Poraba drv je razprena, ker je nad ~etrtmilijona lastnikov gozdnih parcel, velika ve~ina nekmetov; gozdov v dr`avni lasti jevse manj. Lesna industrija v Sloveniji uporablja skoraj vse lesne odpadke za pridobivanjetoplote in pare, le ponekod tudi elektrike. Z ozirom na obliko povrja in predvidenirazvoj slovenskega kmetijstva ne pri~akujemo ve~je proizvodnje biomase. Za uporabov energetiki jo moramo pripraviti tako, da bo lahko konkuren~na z drugimi gorivi.

Kot sodobna trdna goriva iz gozdne biomase ali kmetijskih pridelkov se uveljavljajosekanci ter briketi in peleti iz stisnjenega lesa. Prednost tako oblikovanega gorivaje v la`jem transportu, boljem izkoristku kurilnih naprav in v ni jih emisijah snovi, kinastanejo pri kurjenju. Tudi ostanke kmetijskih rastlin, zlasti slamo in koruznico, jemogo~e uporabiti v prilagojenih napravah za se`iganje.

Sl. 6. Sekanci, peleti in bale slame, pripravljene za se`ig.

S fermentacijo rastlin, ki vsebujejo sladkor, krob ali celulozo, pridobivajo bioetanol.S pirolizo lesne mase se pridobiva biometanol (lesni alkohol). S predelavo rastlinskiholj (za to je primerna oljna ogr~ica oz. oljna repica) se pridobiva biodizel gorivo. VSloveniji pridobivamo v posebnih plinskih generatorjih – digestorjih – iz ivalskih inrastlinskih odpadkov na ve~jih farmah in ~istilnih napravah za vode, bioplin. Z biolokimprocesom anaerobnega vrenja, v katerem bakterije razgradijo raztopino organskihodpadkov brez prisotnosti kisika, nastaneta metan (od 50 do 90 %) in ogljikov dioksid.Ta vir bi mogli pri razviti ivinoreji in strokovno urejenem ravnanju z ivalskimi odpadki,pa tudi na deponijah odpadkov, v Sloveniji e veliko bolje izkoristiti. Na Danskem soznani primeri, da so kmetje investirali v elektrarno na bioplin, prijazno krajevnemuokolju. Z vseh kmetij dova`ajo gnojevko, iz katere se pridobiva metan, s katerim poganjajomotor z generatorjem. S pridobljeno elektri~no energijo zadovoljujejo potrebe cele vasi,kmetije pa dobivajo ob nadaljnji obdelavi e trdno gnojilo. V vasi je ~isto okolje, domoviso lepi, ivinoreja pa uspena dejavnost. Seveda mora tako investicijo podpirati dr`ava,ker je za~etna nalo`ba zelo visoka. (Gl. sl. na str. 53)

13

Poleg son~ne energije je na razpolago e geotermalna energija, zlasti vseverovzhodni Sloveniji, vendar so za to potrebne nalo`be.

Fosilna goriva

Fosilna goriva – premog, nafta in zemeljski plin – so raznolika akumuliranason~na energija v preteklem razvojnem obdobju Zemlje. To je dragocena zaloga, kipa `e zlagoma kopni. Èlovetvo bo pri sedanjem na~inu razvoja porabilo fosilne vireenergije, ki so nastajali milijarde let, v nekaj stoletjih. V ~asovni zgodovini Zemljepredstavlja ta poraba preprost blisk, po katerem fosilnih goriv na Zemlji ne bo ve~.Znanost in stroka `al e ne znata odgovoriti na vpraanje: kako potem? V prehodnemobdobju nekateri prisegajo na jedrsko energijo, drugi pa se zavzemajo za takojni prehodna obnovljive vire, predvsem na vodik. Raziskujejo e druge mo`nosti.

Sl. 7. Prikaz ~asovne rabe fosilnih goriv in mo`ne perspektive.

Kakovost fosilnih goriv se ka`e predvsem v koli~ini kemi~no vezane energijena enoto mase. To koli~ino izrazimo s se`igno vrednostjo in kurilnostjo. Razlikamed njima je v tem, da pri kurilnosti ne upotevamo kondenzacijske toplote vodnepare, ki se sprosti pri zgorevanju. Zato je kurilnost vedno ni`ja od se`igne vrednosti.

Razne vrste goriv imajo razli~no kurilnost, izra`eno v MJ/kg: drva 10–15, lignit8–11, rjavi premog 13–17, ~rni premog 25–28, metan 50, EL kurilno olje 42,7.

Najbolj razirjeno fosilno gorivo na svetu je premog. Ve~ milijonov let jetrajalo, da se je med usedlinami in naplavinami pokopano drevje in drugo rastje zaradivisokih temperatur, pritiskov in kemi~nih procesov spremenilo v premog. Po starostinastanka lo~imo ~rne in rjave premoge ter lignit. Velenjski lignit je mlajega nastankakot zasavski rjavi premog. V Sloveniji smo zaradi neekonomi~nosti in majhnih zalog ezaprli vrsto premogovnikov. Vendar moramo vedeti, da bo premog e dolgo pomembnofosilno gorivo na svetu. Znane zaloge premoga presegajo zaloge nafte in plina za

14

najmanj petkrat. Tehnologije za uplinjanje premoga pa utegnejo bistveno spremenitinjegovo okoljsko neprijaznost (pepel, veplo).

V ve~jih globinah so zaradi vijih temperatur in pritiskov nastale druga~ne toplotnereakcije; vodna para je delno izlo~ila `veplo, kisik in duik, organska snov pa se jeza~ela razgrajevati v teko~e molekule. Tako je nastala nafta, ki jo sestavljajo ogljik,vodik, `veplo in duik. V e ve~jih globinah je nastalo plinasto gorivo – zemeljskiplin, ki vsebuje ogljik, vodik in duik. Nastanek zemeljskega plina je druga~en zaradirazli~nih geomorfolokih pogojev. Po eni razlagi je plin organskega izvora nastal spretvorbo mikroorganizmov v velikih globinah, po drugi pa nastaja trajno pri procesih,ki se odvijajo v notranjosti Zemlje.

Sl.8. Sestava molekul metana, butana in propana

Plin je postal pomemben vir energije sredi prejnjega stoletja. Ker je okoljunajprimerneji, saj ima med vsemi fosilnimi gorivi najmanj kodljivih emisij, se danesuporablja v industriji, gospodinjstvih in tudi za proizvodnjo elektrike. V Sloveniji smozgradili 930 km dolg magistralni plinovod, po katerem se pretaka zemeljski plin vplinastem agregatnem stanju, sekundarna mre`a plinovodov pa ga dovaja porabnikom.Kupujemo ga v Rusiji in Al`iriji. Kjer plina ni mogo~e transportirati po cevovodih kotpri nas, ga pripeljejo v teko~em stanju z ladjami. Seveda so za uteko~injenje potrebnezelo nizke temperature (-160 °C) in visoki tlaki, da postane prevoz ekonomi~en. Delpotrebne energije za uteko~injanje se pri uparjanju lahko pridobi nazaj in koristno uporabi(pridobivanje hladu in elektrike).

Sl. 9. Plinovodno omre`je v Sloveniji

Nafta je zmes razli~nih ogljikovodikov in jo pred uporabo destiliramo. Zaradirazli~nih vreli~ ogljikovodikov se postopno izlo~ajo: bencini (pri 20 do 100 °C), nato

15

lahko kurilno olje (pri 200 do 250 °C) ter te`ko kurilno olje in maziva (>350 °C). Vmesse izlo~ajo tudi plini, med katerimi sta najbolj znana propan in butan. Oba plina se e prirelativno nizkem nadtlaku uteko~inita in zavzemata le 1/260 prostornine plinastegastanja, kar omogo~a cenen prevoz s cisternami ali v jeklenkah do porabnikov. Stakakovostno gorivo s kurilnostjo 46 do 54 MJ/kg. Meanico propana in butana imenujemotudi uteko~injeni naftni plin (UNP), ki ga v gospodinjstvih uporabljamo za kuhanje.

Jedrska energija

Pomemben energetski vir so tudi jedrska goriva. Osnova za to tehnologijopridobivanja koristne energije je bila zagotovljena z razvojem atomske in vodikovebombe. Najbolj znana so goriva za jedrsko cepitev – uran, plutonij in torij. Jedrskaenergija se spro~a v obliki toplote pri razcepu (ali zlitju) atomskih jeder. Od tu tudinjeno ime. Jedrska reakcija, pri kateri te`ek atom (npr. urana) razpade ve~inoma vdva la`ja, imenujemo jedrska cepitev. Pri jedrski fiziji se jedro atoma urana (U-235),potem ko zajame nevtron, razcepi v dve la`ji jedri (izotopa U-236), ob tem pa sesprosti nekaj nadaljnjih nevtronov in energija (γ sevanje). Nevtroni pro`ijo nadaljnjetvorjenje nestabilnega izotopa U-236 v ~edalje ve~jem tevilu. To je veri`na jedrskareakcija. Kineti~na energija razcepkov predstavlja glavni vir toplote, ki se spro~a prirazcepu. Jedrsko reakcijo lahko v jedrski elektrarni nadzorujemo, ~e poteka v vodi alite`ki vodi (D2H), tudi v grafitu, ~e absorbiramo del nevtronov, ki se sprostijo prirazcepu izotopa U-236, in, ~e se sevanje γ absorbira v primernem ~itu. Spro~enoenergijo izkoristijo za uparjanje vode, paro pa za pogon turbine in generatorja.

Sl.10. Prikaz razcepa atomskega jedra

Znanstveniki razvijajo tudi postopek za pridobivanje energije z zlitjem jeder,znan kot postopek jedrskega zlitja. Pri tem se sprostijo nevtroni in veliko energije.Kot gorivo sta predvidena devterij in tritij. Velika razlika med (sedanjo) fizijo in fuzijo(v prihodnosti) je v naravnih zalogah snovi; zaloge U-235 so omejene, medtem koso koli~ine devterija (lahko ga lo~imo iz oceanskih voda) in tritija (proizvedemo ga izlitija) prakti~no neomejene. Ker pa trajno zlivanje lahko poteka le pri zelo visokemtlaku in temperaturi nad 100.000 °C, sta to nepremo~eni oviri, zaradi katerih na Zemljie ne deluje noben fuzijski reaktor. Edina znana trajna fuzijska reakcija poteka v Soncu.

16

ENERGIJA IN KAKOVOST @IVLJENJA

Aktivnih prebivalcev, ki si s poklicem in delom pridobivajo sredstva zapre`ivljanje, je v Sloveniji 49,4 % (popis 1991). Aktivni ljudje s svojoustvarjalnostjo pridobivajo ves dru`beni proizvod; od tega je odvisno,kaken dru`beni in `ivljenjski standard si zagotavljajo. V sedanjem svetuso znatne razlike med ljudmi, med raznimi sloji, med de`elami in deli sveta. Vrstaocenjevalcev ugotavlja, da razviti svet, ki mu pripada le desetina svetovnegaprebivalstva, rabi za svoje aktivnosti letno kar 2/3 vse razpolo`ljive energije. Popodatkih Europe’s Environment (1995) porabi povpre~ni prebivalecgospodarsko razvitih dr`av 3 do 24-krat ve~ naravnih virov kot povpre~niprebivalec v de`elah v razvoju: `ita 3-krat ve~, mesa 6-krat ve~, mleka 8-kratve~, `eleza in jekla 13-krat ve~, anorganskih kemikalij 20-krat ve~ in avtomobilovkar 24-krat ve~!

Oglejmo si nekaj primerjav najve~jih dr`av (IG, Calendario De Agostini, Italia,2000):

Tabela 1. Primerjava BDP, porabljene energije in koli~ine hrane za nekatere de`ele.

Da ustvarimo 1 dolar (USD) bruto doma~ega proizvoda (BDP) oziroma novoustvarjene vrednosti, porabimo v Sloveniji 0,62 kWh (prera~unana vsa energija), vAvstriji 0,24 kWh, na Hrvakem 0,78 kWh, v Rusiji 2,35 kWh, v ZDA 0,45 kWh, vKanadi 0,90 kWh, na Kitajskem 1,12 kWh in na Japonskem 0,19 kWh. Primerjavepoka`ejo razlike, ki pa jih moramo razumeti z razlikami v podnebju, vrstah dejavnosti,izobra`enosti in produktivnosti dela. Takne so zna~ilnosti sodobne razvite potronikedru`be. Izboljanje je mogo~e samo z novimi tehnologijami in gospodarskim razvojem,ki varuje okolje.

17

Zelo nazorni kazalci smotrnosti ravnanja z energijo so:• intenzivnost rabe energije, ki pove koliko enot primarne energije (shranjene v

gorivih) porabimo za ustvarjanje enote BDP na prebivalca dr`ave: manjaintenzivnost pomeni var~nejo porabo energije;

• u~inkovitost energetskih pretvorb, ki ka`e u~inkovitost pretvarjanja primarneenergije v tiste oblike, ki jih rabimo (premog ali plin v elektri~no ali toplotno energijo),ker so pri tem izgube in ima to tudi vpliv na okolje;

• stopnja odvisnosti od uvo`ene energije, ki ni nepomembna zaradi odprtegatr`i~a, ker je v resnici zelo odvisna od geopoliti~nih okoli~in (prim. gibanje cennafte).Slovenija se uvr~a med dr`ave z intenzivno rabo energije, toda razmere naj

bi se v prihodnosti izboljale s smotrno rabo energije, z uvajanjem obnovljivih virovenergije ter s spremembo strukture dejavnosti ter tehnologij v gospodarstvu.

Potrebna primarna energija je tudi primerno merilo za oceno vpliva rabeenergije na razvoj dolo~ene dru`bene skupnosti. Na sliki 11 vidimo, kako padanepismenost in smrtnost novorojen~kov v odvisnosti od potrebne primarne energije(za 127 de`el na svetu, WEC, 1996). Ko dose`emo neko spodnjo mejo potrebneenergije, ostajata nepismenost in umrljivost na zelo nizki ravni. To pa pomeni, da lahkode`ele v razvoju dose`ejo enako kakovost `ivljenja kot danes energetsko najboljintenzivne de`ele. Na primeru Slovenije lahko vidimo, da smo dosegli ni`jo umrljivostdojen~kov in manjo nepismenost pri trikrat ni`ji potrebni primarni energiji od n. pr.ZDA. Torej sta kakovost `ivljenja in energija mo~no odvisna od na~el, po katerih sedru`ba ravna. Potronike dru`be so energetsko zapravljive in ne morejo bitivzor manj razvitim.

Sl. 11. Zveza med nepismenostjo, umrljivostjo novorojen~kov in potrebno primarnoenergijo (WEC 1996).

18

VIRI IN PORABA ENERGIJE V SLOVENIJI

Za la`jo primerjavo strukture porabe goriv v Sloveniji s svetom najprej poglejmodele` posameznih energetskih virov v svetu, za leto 1995: 25 % potreb se je pokrivalos premogom, 29 % z nafto, 13 % s plinom, 24 % z elektriko iz jedrskih elektrarn, 5 %z elektriko hidroelektrarn in z biomaso 4 %.

V Sloveniji tri ~etrtine energije uva`amo, razmere pa so naslednje (Gospodarskivestnik 13. april 1999, zaokro`eno):• struktura primarne energije: uvo`ena surova nafta 38 %, trda goriva 23 %,jedrska energija 17 %, zemeljski plin 12 %, hidroenergija 5 %, drva in les ter noviviri 5 %;• struktura kon~ne energije: 51,2 % teko~a goriva, 20,4 % elektri~na energija,15,8 % plinasta goriva, 8,4 % trda goriva, 4,4 % daljinsko ogrevanje in 0,3 % novi viri.

Naslednja tabela ka`e prirast potrebne energije in BDP v RS v letih 1992–98:

Tabela 2. Potrebna energija in ustvarjeni BDP v Sloveniji

Slovenska energetska bilanca temelji na proizvodnji elektrike iz TE na doma~ipremog in HE ter na uvozu teko~ih in plinastih goriv. Dopolnjuje jo oskrba z drvmi inuvo`enim kakovostnim premogom za TE-TOL v Ljubljani. Za leto 1998 so uradnipodatki (po Statisti~nem letopisu Slovenije 1999):

Elektri~ne energije pridobiva Slovenija ve~ kot je potrebuje. Proizvajajo jo:hidroelektrarne 26,5 %, termoelektrarne 36,3 % in jedrska elektrarna 37,2 %. Elektri~neenergije se 50 % porabi v industriji in gradbenitvu, v gospodinjstvih pa 26 %; nekaj jee drugih kon~nih porabnikov. V industriji je porabijo 57 % za pogon elektromotorjev,19 % za elektrolizo in galvanizacijo, 16 % za termi~ne namene in za druge 8 %.

Oskrba z naravnim plinom temelji v glavnem na uvozu 940 mio Sm3, okoli 8mio Sm3 pa ga pridobimo iz lastnih virov. Kon~na poraba plina se deli na: predelovalnedejavnosti (industrija, obrt) in gradbenitvo 79 %, gospodinjstva 8 % in drugi 13 %.

Letno uva`amo 2,8 milijonov ton teko~ih goriv za potrebe ogrevanja inprometa. Koli~ina se spreminja v odvisnosti od vremena in cen.

Gibanja ka`ejo, da se je dele` industrije v kon~ni rabi zmanjal za ~etrtino,dele` prometa pa za 30 % pove~al in e nara~a. Energetska odvisnost odtujine se pove~uje. Zato temelji razvojna strategija v energetiki na pove~anju energetskeu~inkovitosti na vseh podro~jih in na ve~jem izkori~anju hidroenergije. Izkopavanje rjavegapremoga se postopno ukinja (ostaja le e v Zasavju). Obstoje~e termoelektrarneimajo na voljo velenjski lignit ter kakovostni ~rni premog in zemeljski plin iz uvoza.

19

Slovenija je podpisala Energetsko listino ter se po protokolu iz Kyota obvezalazmanjati emisije ogljikovega dioksida za 9 %. Zni`ati moramo tudi emisije duikovihoksidov ter reiti problem radioaktivnih odpadkov. Uvedli smo okoljski davek na ogljikovdioksid ter postopno izravnavamo cene goriv z EU. Takni pa so specifi~ni kazalcienergetske situacije v Sloveniji za leto 1998:

Bruto dru`beni proizvod na prebivalca (BDP/preb.) 9847,00 USD/preb.Potrebna primarna energija na prebivalca (PE/preb.) 148,23 GJ/preb.Energetska u~inkovitost – 1 PE/BDP 16,10 MJ/preb.Potrebna kon~na energija na prebivalca (KE/preb.) 96,00 MJ/preb.Energetska u~inkovitost – 2 KE/BDP 10,43 MJ/USDU~inkovitost pretvarjanja energije KE/PE 0,65Vidimo, da pri pretvarjanju izgubimo 35 % primarne energije, predno sploh pride do

uporabnikov. Z upotevanjem izgub pri uporabnikih je celotna u~inkovitost le okoli50 %. Imamo torej veliko mo`nosti za izboljanje u~inkovitosti naega energetskegasistema. Velik porabnik energije in onesna`evalec okolja je tudi promet. Sicer pa energijopotrebujejo vse dejavnosti in gospodinjstva in pri vseh se za~enjajo racionalizacije inizboljave.

Sl.12. Elektrarna Brestanica

20

VPLIVI ENERGETSKIH PRETVORB NA OKOLJE

Se`iganje fosilnih goriv

Fosilna goriva vsebujejo predvsem dva osnovna elementa: ogljik in vodik.Zato jim pogosto pravimo tudi ogljikovodiki. Poleg teh so e primesi vepla, duika inmineralnih snovi.

Pri dolo~enih pogojih, na primer pri primerno visoki temperaturi in prisotnosti zrakaoz. kisika, fosilna goriva oksidirajo. To reakcijo imenujemo gorenje. Pri gorenjuse sodelujo~e snovi (fosilno gorivo + zrak) preoblikujejo v nove kemi~ne spojine. Gorenjeje eksotermna kemi~na reakcija, torej reakcija, pri kateri se spro~a toplota. Pravimo,da je zgorevanje popolno, ~e ogljik zgori v ogljikov dioksid in vodik v vodo (paro),`veplo pa v `veplov dioksid, itd.

Ker goriva poleg ogljika in vodika vsebujejo tudi druge elemente, na primer veplo,duik in mineralne snovi, ki pri zgorevanju vplivajo na kakovost in hitrost gorenja, jezgorevanje nepopolno. Zato pri gorenju nastajaja tudi ogljikov (mon)oksid CO, duikoviNOX in veplovi oksidi SOX (ali SO2), nezgoreli ogljikovodiki, saje in mineralni ostanki– pepel.

Nastali produkti zgorevanja pri se`igu fosilnih goriv in biomase odhajajo iz naprav,v katerih zgorevajo, v plinastem in trdnem stanju. Plinaste snovi se izlo~ijo v ozra~je.Ta proces imenujemo emisija. Emisija plinov je lahko nekodljiva ali kodljiva. Zavsako kodljivo snov so dolo~eni predpisi o dovoljenih koncentracijah ali dovoljeni najve~jikoli~ini, ki se sme spu~ati v zrak.

Koncentracije snovi, ki nastajajo pri se`igu fosilnih goriv, navajamo glede na volumente snovi ali njeno maso v enoti prostornine zraka. Ker so koncentracije snovi relativnomajhne, uporabljamo za merjenje volumna snovi v zraku enoto ppm (parts per milion,milijonti dele`; en ppm je razmerje med enim volumnom neke snovi v 106 krat ve~jemvolumnu zraka). Tiso~krat manja enota je ppb (parts per bilion, milijarditi dele`).Masni dele` snovi v zraku pa obi~ajno navajamo v mg/m3 ali µg/m3. Od leta 1994 so vSloveniji s predpisi omejene emisije, med drugim tudi za kurilne naprave. Poleg emisijje predpisana zahtevana u~inkovitost naprav, kakovost goriva in najve~ja dovoljenavsebnost `vepla v trdih gorivih. Emisije novih kurilnih naprav preverjamo vpoobla~enih laboratorijih.

Dimni plini se bolj ali manj enakomerno razprijo po ozra~ju. Koncentracijo okoljukodljivih snovi v ozra~ju na nekem mestu imenujemo imisija. Tako kot emisijske, sov slovenskih predpisih tudi imisijske vrednosti omejene. V njih so opredeljene glede na~asovno obdobje, ko se zaporedoma pojavljajo:• mejne vrednosti, ki po danes znanih podatkih niso nevarne zdravju ljudi,• opozorilne, na katere je treba prebivalstvo primerno opozoriti,• kriti~ne vrednosti, enake dvakratni mejni vrednosti, ki so e kodljive zdravju.

21

Imisije v Sloveniji stalno spremljamo na tevilnih mestih z avtomatskimimeteorolokimi postajami. Dovoljene imisijske vrednosti za nekatere snovi, ki sespro~ajo pri energetskih pretvorbah fosilnih goriv in tudi biomase, so v tabeli 3:

Ukrepe, s katerimi je mogo~e zmanjati emisije okolju kodljivih snovi prienergetskih pretvorbah fosilnih goriv, delimo v tri skupine:••••• pred se`igom fosilnih goriv zmanjamo emisije z uporabo goriv, ki imajo ve~ji

dele` vodika in vsebujejo manj vepla in duika. Zaradi manje vsebnosti ogljika somanje tudi emisije CO2. Zaradi razli~ne kurilnosti goriv so razlike v emisijah CO2

pri se`igu trdnih in teko~ih fosilnih goriv (izra`ene na enoto spro~ene toplote) eprecej ve~je; prikazane so grafi~no na kWh proizvedene toplote;

••••• ob se`igu fosilnih goriv: s se`iganjem goriv v napravah z intenzivnim meanjemplinov v zgorevalni komori; z uporabo katalizatorjev ali z dodajanjem snovi, ki reagirajoz veplovim oksidom in se kot trdni ostanki izlo~ajo v kurilni napravi;

••••• po se`igu fosilnih goriv s ~i~enjem dimnih plinov, predvsem veplovega dioksidain pranih delcev.

Sl.13. Koli~ina spro~enega CO2 za razli~ne vrste goriv in dovoljene emisije

Tabela 3. Dovoljene imisijske vrednosti za nekatere snovi po slovenskih predpisih.

22

Za raz`vepljevanje dimnih plinov poznamo mokre in suhe postopke. Obi~ajnouporabljamo mokri postopek. V vodi raztopljen apnenec CaCO3 in zrak za oksidacijovbrizgamo v tok dimnih plinov, kjer apnenec reagira z veplovim dioksidom v mavec.U~inkovitost izlo~anja veplovega dioksida z mokrim ~i~enjem in uporabo apnenca jenad 90 %. U~inkovitost ~istilne naprave v Šotanju je 94 %. Vsako uro delovanjaelektrarne pa nastane 23 ton mavca, ki ga je treba odlagati na ustrezno odlagali~e vbli ini. Suhi postopki postajajo vedno bolj zanimivi, saj se s tem izognemo veliki porabivode. Princip delovanja pa je podoben.

Relativno velike delce prahu izlo~imo iz dimnih plinov v ciklonih. To so cilindri~neposode, v katerih se dimni plini vrtin~ijo, prani delci pa se zaradi sredobe`ne sileusedajo na zunajo steno in se po~asi posedajo v zalogovnik na dno ciklona. V ciklonihse izlo~i do 90 % delcev ve~jih od 5 µm, pri izlo~anju manjih delcev pa niso u~inkoviti.Te zadr`ijo elektrostati~ni ali vre~asti filtri. Elektrostati~ne filtre sestavljajoelektri~ni vodniki, ki so napeti med vzporedne navpi~ne plo~e. Visoka napetost (do100.000 V) v vodnikih ustvari mo~no elektri~no polje, ki ionizira molekule v dimnihplinih. Nastali negativni ioni in prosti elektroni naelektrijo prane delce, ki jih privla~ijoozemljene plo~e. Iz plo~ se delci izlo~ajo zaradi te`nostne sile ali pa jih izpiramo. Tifiltri izlo~ajo trdne in kapljevinske delce, stroki delovanja in vzdr`evanja so nizki,u~inkovitost odstranjevanja delcev pa je do 98 %. Zaradi majhnih preto~nih hitrostiso veliki in dragi filtri, saj so povrine plo~ tudi ve~ tiso~ m2. Za izlo~anje delcev, kiso manji od 1 µm, lahko uporabimo tudi vre~aste tekstilne filtre (sl. 14), ki sooblikovani kot vre~e, skozi katere te~ejo dimni plini. Delce zadr`i tkanina ali slojizlo~enih delcev, ki se nabirajo v vre~astem filtru. Zbrane delce odstranimo iz filtrav zalogovnik s stresanjem vre~. Ker so dimni plini vro~i, morajo biti tkanine vre~astihfiltrov odporne na visoko temperaturo. Vre~asti filtri niso primerni za zelo vla`naokolja, ker se delci med seboj sprijemajo.

Sl. 14. Merilna postaja za kakovost zunanjega zraka v Ljubljani (levo) in ~istilna napravaz vre~astimi filtri (desno).

23

Sl. 15. Shematski prikaz delovanja ciklona, elektrostati~nega filtra in vre~astega filtra.

Glavne snovi, ki se pri energetskih pretvorbah fosilnih goriv z dimnimiplini izlo~ajo v ozra~je, kodljivo vplivajo na naravo ter po~utje in zdravjeljudi.

Ogljikov monoksid je brezbarven plin brez vonja in okusa. Glede na koli~ino sodimed najve~je onesna`evalce zraka, pa tudi zelo nevaren je za ljudi. Nastaja prinepopolnem zgorevanju ogljika v fosilnih gorivih (namesto CO2 dobimo CO).

Vsebnost CO v ozra~ju nima kodljivega vpliva na snovi in rastline, mo~no pavpliva na zdravje ljudi, in sicer na sposobnost prenaanja kisika v krvi. Ima namre~precej ve~jo afiniteto do hemoglobina kot kisik in e majhne koli~ine CO mo~no zmajajokoli~ino kisika, ki potuje skozi telo. Ko ga vdihavamo, se takoj pove`e s hemoglobinomv karboksihemoglobin (COHb). Odstotni dele` telesc COHb glede na nasi~enje je tudimerilo kodljivega u~inka, ki ga povzro~a CO pri ljudeh. Odvisen je od koncentracijeCO v zraku, ki ga vdihujejo ljudje, aktivnosti ljudi in ~asa zadr`evanja v tem okolju.Dolo~imo ga z izrazom:

% COHb=0.005·(CO)0.85·(α·t)0.63

kjer je: % COHb odstotni dele` karboksihemoglobina glede na nasi~enje (%)CO vsebnost ogljikovega monoksida (ppm)α aktivnost ljudi; α = 1 pri sedenju, α = 3 pri napornem delu (1)t ~as izpostavljenosti okolju z dolo~eno vsebnostjo CO (min)

Raziskave ka`ejo, da vrednosti okoli 5 % COHb vplivajo na vid inpsihomotori~ne sposobnosti ljudi, vrednosti okoli 10 % povzro~ajo vrtoglavicoin glavobole, vrednosti nad 50 % pa so lahko za ljudi usodne. Na sre~o seCOHb izlo~i iz krvi, ko dihamo sve`i zrak. Ocenjujejo, da se v 3–4 urah vsebnost COv krvi prepolovi. Ogljikov monoksid nastaja pri prometu in ga najdemo posebno velikov predorih, pri vo`nji v koloni na avtocestah ali mestnih vpadnicah.

24

Sl.16. Emisije CO glede na dele`e porabe energije po posameznih sektorjih.

Pri zgorevanju fosilnih goriv se v tevilnih oblikah pojavijo duikovi oksidi:NO, NO2, NO3, N2O, N2O3, N2O4 in N2O5. V splonem jih ozna~imo z NOX. Zaradikodljivih u~inkov na okolje sta pomembna predvsem duikov oksid NO in dioksidNO2. Vsa fosilna goriva vsebujejo nekaj duika, ki pri zgorevanju oksidira.

Toda NO oksidira v NO2, ki ob prisotnosti son~nega sevanja reagira z ogljikovodikiv zdravju kodljiv fotokemi~ni smog. Poleg tega duikov dioksid reagira zvodikovimi radikali (HO) in v atmosferi v duikovo kislino, ki jo padavine izperejo.Tako nastanejo kisle padavine. NO je brezbarven plin, NO2 pa daje smogu zna~ilnorde~e-rjavo barvo.

Sl. 17. Emisije NOX glede na dele`e porabe energije po posameznih sektorjih

Pod vplivom son~nega sevanja se v ozra~ju, kjer so prisotni duikovi oksidi,razli~ni hlapljivi ogljikovodiki, veplov dioksid itd., spro`ijo kemijske reakcije, katerihprodukti so snovi, ki jih imenujemo fotokemi~ni oksidanti. Med njimi prevladujeozon (O3), ki z duikovim oksidom reagira v duikov dioksid.

Sl. 18. Shematski prikaz nastajanja fotokemi~nega smoga v ozra~ju zaradi NOx-ov.

25

Ozon je sekundarni onesna`ilec, ki se ne izlo~a pri se`igu goriv, temve~ nastaja vatmosferi zaradi primarnega onesna`evanja. Ozon v troposferi je kodljiv tako ljudemkot rastlinam. Povzro~a neprijetno dra`enje sluznice v o~eh, nosu in grlu, e posebejpa je nevaren pri vdihavanju. Povzro~a kaelj in glavobol; pri ekstremnih vsebnostihonesna`enja so opazili celo nadpovpre~no umrljivost. Ozon v troposferi kodljivo vplivatudi na polj~ine.

Svetovna zdravstvena organizacija (WHO) priporo~a za za~ito ljudi mejno enournovrednost vsebnosti ozona v zraku med 75 in 100 ppb, za za~ito rastlin pa povpre~novsebnost 30 ppb v ~asu vegetacijske sezone.

Pri se`igu fosilnih goriv, ki vsebujejo `veplo, nastaja `veplov dioksidSO2, brezbarvni plin ostrega vonja, ki je kodljiv. V ozra~ju ostaja nekaj dni in potujetiso~e kilometrov dale~. Poleg e opisanega nastajanja aerosolov v ozra~ju se veplovdioksid z vrsto kemi~nih reakcij najprej preoblikuje v SO3 in ta z vodo v `veplovokislino H2SO4. Ta se v vodnih kapljicah izlo~a iz ozra~ja kot “kisel de`” (kislepadavine).

Kisle padavine so poleg gozdnih po`arov glavni povzro~itelj propadanja gozdov.Padavine povzro~ajo kislost voda in tal. Kisle padavine kodujejo ivim organizmom intudi zgradbam, ker povzro~ajo razpadanje gradbenih materialov. •veplova kislina(H2SO4) se mea z vodo, razjeda ko`o, lesu in papirju pa odvzema vodo, zato pooglenita.H2SO4 in apnenec CaCO3 v gradbenih materialih in ~istilnih napravah reagirata vmavec CaSO4.

Sl.19. Emisije SO2 glede na dele`e porabe energije po posameznih sektorjih.

Mavec je zelo topen v vodi, zato ga voda iz gradbenih konstrukcij izpira. Mnogezgodovinske stavbe so zato v mestih, kjer so emisije SO2 velike, mo~no pokodovane.Ocenjujejo, da je na svetu letna koda, ki jo povzro~ajo kisle padavine zaradi korozijegradbenih materialov na stavbah, okoli 10 milijard dolarjev.

Emisije SO2 v Evropi znaajo letno 25% koli~in v svetu. V Sloveniji razmere bistvenoolajujejo raz`vepljevalne naprave v termoelektrarni Šotanj.

V zraku so tudi drobni lebde~i delci trdnih snovi ali teko~in, ki so po velikostive~ji od molekul (s premerom ve~jim od 0,0002 µm) in manji od 500 µm. Na kakovostokolja razli~no vplivajo zaradi razli~ne velikosti, kemi~ne sestave in vsebnosti. Kotskupno ime za te majhne delce trdnih snovi ali teko~in se uporablja tudi izraz aerosoli.Delce trdnih snovi imenujemo tudi prah, saje ali lete~i pepel.

26

Dihalni organi ljudi se razli~no odzivajo na razli~no velike delce. Zelomajhni delci potujejo z zrakom do plju~nih vri~kov in se pri izdihavanju izlo~ijo, ve~jidelci (nad 10 µm) pa se u~inkovito zaustavijo `e v zgornjem delu dihal. Delci zaerodinami~nim premerom med 0,5 in 10 µm pa so dovolj majhni, da potujejo vplju~a in se tam nalo`ijo. Z nara~anjem koli~ine prahu v zraku nastajajo tudi veploviin duikovi aerosoli, ker se veplov in duikov oksid z vodo zdru`ita v drobne kapljice.Duikov dioksid se v ozra~ju preoblikuje tudi v sulfatne delce s premerom do 2 µm, kipri vdihavanju zaidejo globoko v plju~a.

Vdihavanje aerosolov povzro~a vnetja in bolezni dihal. Ker je skupno delovanjetrdnih delcev in `veplovih aerosolov e posebej nevarno, Svetovna zdravstvenaorganizacija (WHO) navaja mejne vsebnosti za PM10 (delce 10 µm) obenem z mejnimivrednostmi SO2 – za povpre~no 24 urno vsebnost 125 + 125 mg/m3.Specifi~ne letne emisije na prebivalca so bile pri se`iganju fosilnih goriv v Sloveniji vletu 1998 naslednje:

Emisija CO2 767,80 kg/preb.Emisija SO2 54,57 kg/preb.Emisija NOX 32,44 kg/preb.Prani delci 8,70 kg/preb.Pepel 529,50 kg/preb.

Zgornje vrednosti le`e pod povpre~jem ~lanic EU, vendar ni razloga za zadovoljstvo.Zmanjanje emisije CO2 za 9 % bo zahtevalo izjemne napore in velike nalo`be. Sevedabi bila ta najbolje nalo`ena, ~e bi z njimi intenzivno uvajali obnovljive vire energije zaproizvodnjo elektrike, saj so tam emisije CO

2 najvije.

Emisije delcev in sevanje pri radioaktivnem razpadu elementov

Pri razpadu atomskih jeder radioaktivnih elementov (radionuklidov) sespro~ajo elektromagnetni valovi oziroma delci; pojav imenujemo radioaktivnosevanje. Poleg sevanja, ki prihaja s Sonca, obstaja e zemeljsko naravno sevanjeradioaktivnih elementov, ki so v plasteh zemeljskega povrja. Z dejavnostmi ljudi panastaja tudi umetno ionizirajo~e sevanje. V medicini uporabljajo rentgensko svetloboin radioaktivne izotope za diagnosti~ne namene, z zelo natan~no odmerjenimi koli~inamivisokoenergijskega sevanja pa uni~ujejo rakave celice. V industriji uporabljajo sevanjeza ugotavljanje kakovosti materiala, arheologi pa starosti razli~nih organskih snovi.

Radioaktivno sevanje je razli~no. Delci alfa (ααααα) potujejo po zraku le nekaj cm insevanje se ustavi e na nai ko`i. Toda ~e te delce vdihavamo, so naemu zdravju zelonevarni. Pozorni moramo biti na radon (Rn-222), radioaktivni lahtni plin, ki nastajapri razpadu urana in povzro~a plju~nega raka; izhaja iz tal, greznic, intalacijskih sistemovali drena` in se nabira v prostorih neizoliranih zgradb, lahko pa ga vsebujejo tudi gradbenimateriali. Plina naa ~utila ne zaznajo. Va`no je zra~enje prostorov.

27

Beta delci (βββββ) potujejo skozi zrak nekaj metrov dale~, v tkivo prodrejo tudi nekajcm globoko, zaustavi ga plo~a bakra ali aluminija.

Najbolj nevarno je gama (γγγγγ) sevanje; nima elektri~nega naboja in niti mase; jeelektromagnetno valovanje zelo majhne valovne dol`ine, vendar z zelo veliko energijo.Preseva celotni ~lovekov organizem in zaustavi ga le zelo debela betonska stena alidebela svin~ena plo~a. Vir sevanja `arkov gama so npr. jedra kobaltovega izotopaCo60, ki ga uporabljajo za nadzorovano terapijo rakavega tkiva (‘kobaltova bomba’).

Vse vrste radioaktivnega sevanja so nevarne `ivim bitjem, ker v dolo~enihpogojih resno pokodujejo `ive celice in zmotijo bioloke procese. Nastanejosomatske spremembe, ki povzro~ijo nastajanje rakavih celic, levkemijo ali sterilnost,ali pa genetske spremembe, ki povzro~ijo razli~ne posledice pri potomcih.

Za ovrednotenje radioaktivnega sevanja uporabljamo razli~ne enote:Aktivnost radioaktivnih snovi merimo v becquerelih (Bq, izg. bekerélih); 1

Bq pomeni en razpad radionuklida na sekundo; v Bq merimo koncentracijo radioaktivnihsnovi v zraku, na primer radona, katerega najve~ja povpre~na koncentracija v naravnemodprtem okolju v Sloveniji znaa 74 Bq/m3, v krakih jamah pa je mnogo vija (vTaborski jami do 6000 Bq/m3 zraka;

merilo radioaktivnega sevanja, ki ga absorbira enota mase biolokega tkiva,je sievert (Sv; 1 Sv = 1 J/kg). Po ocenah Mednarodne komisije za radioloko za~ito(ICPR) obstaja pri absorbiranem radioaktivnem sevanju 1 Sv pri ljudeh kar 7,3-odstotnanevarnost za nastanek rakastega obolenja. Ker je 1 Sv velika enota, izkazujemo sevanjev tiso~inkah Sv, tj. v mSv. V Evropi znaa povpre~no naravno sevanje okolja 2,4 mSvna leto in verjetnost obolenja za rakom 1%. Priporo~ilo je, naj sevanje tega ne presega,sploh pa ne 5 mSv letno.

Geigerjev tevec

Z Geigerjevim tevcem zaznavamo ionizirajo~e sevanje. Sestavljen je iz Geiger-Müllerjeve tevne cevi, tevca in zaslona ali zvo~nika. Cev je napolnjena z razred~enimplinom. Sevanje skozi plin v cevi ionizira molekule plina: negativne elektrone privla~ipozitivna ica v sredini cevi, pozitivne ione pa kovinsko ohije cevi. Sunek elektri~negatoka je mogo~e pretvoriti v zvo~ni signal, na zaslonu pa se prika`e tevilo sunkov vsekundi.

Po Phillip Wingate, Osnove fizike, 1993

razred~en plin

`ica v sredini kovinsko ohije

radioaktivni izvir k tevcu ali oja~evalniku

28

Globalne klimatske spremembe v ozra~ju

Temperatura ozra~ja Zemlje se spreminja z nadmorsko inatmosfersko viino. Neposredno ob Zemljini povrini se zaradison~nega sevanja in primesi v zraku spreminja z letnimi ~asi. Sl.20 prikazuje razli~nost temperatur v posameznih slojih atmosfere.Sonce seva visokoenergijske `arke kratkih valovnih dol`in. Odpovrja Zemlje se odbijajo, toda del jih tla in rastje absorbirajo inpotem oddajajo druga~no energijo – nizkoenergijske arke dolgihvalovnih dol in. Medtem ko son~ni `arki kratkih valovnih dol`inpridejo skozi ozra~je do povrja, pa dolgovalovno sevanje ne morev celoti skozi ozra~je, v katerem je vse ve~ t. i. toplogrednih plinov,temve~ se odbija in segreva molekule plinov v zraku. Tako seozra~je segreva – in to imenujemo pojav tople grede (podobnokot se to dogaja v stekleniku, kjer ima vlogo “filtra” steklo). Posledicetega pojava so vremenske in podnebne, nato pa tudi v okolju.

Sl. 20. Temperature po viini zemeljske atmosfere v °C (levi stolpec),vsebnost ozona (srednji stolpec) in sloji ozra~ja (desni stolpec).

Toplogredni plini, ki imajo take lastnosti, so predvsem vodna para, ogljikovdioksid (CO2), metan, duikovi oksidi in v manji meri hladilna sredstva (freoni). Freoniso nevarni predvsem zaradi razgradnje ozonske plasti v stratosferi in ne toliko zaradiabsorbcije dolgovalovnega sevanja. Koliko bodo ti plini absorbirali toplote, je odvisnood njihove koncentracije v ozra~ju. im manj jih bo, toliko manja bo absorbcija. Zatoje padla odlo~itev, da je potrebno zmanjati izpuste CO2 v atmosfero.

Sl. 21. Shematski prikaz delovanja tople grede

U~inek tople grede

S poenostavljeno energijsko bilanco Zemlje lahko dolo~imo ekvivalentno temperaturoozra~ja ob povrju. To je ravnote`na temperatura, ki bi se vzpostavila na Zemlji,

29

ko bi ta absorbirala del son~nega sevanja, obenem pa s svojim sevanjemoddala toploto v vesolje. e Zemlja ne bi bila obdana z atmosfero, bi bila ekvivalentnatemperatura ob povrju Zemlje okoli –18°C ali 255 K (K = kelvinov = termodinami~natemperatura). Toda resni~na povpre~na temperatura povrja Zemlje je okoli 288 K,ker nekateri v ozra~ju prisotni plini zmanjujejo izgube toplote s povrja Zemlje v vesolje.Imenujemo jih toplogredni plini. Zaradi absorbcije dolgovalovnega toplotnega sevanjase segrejejo in del toplote “vrnejo” nazaj na Zemljo. Ta pojav povzro~a u~inektople grede.

Klimatske razmere so se v zgodovini Zemlje mo~no spreminjale. Ocenjujejo, da sose v zadnjih dveh milijonih let vsaj 20-krat izmenjale ledene in tople dobe. Meritvevsebnosti CO2 v zra~nih mehur~kih, ujetih v ledenikih v zadnjih 160.000 letih, sonedvoumno pokazale povezavo med vsebnostjo CO2 v atmosferi in temperaturoozra~ja. Ugotovili so, da so se v ~asu do za~etka industrijske revolucije konec 18.stoletja vsebnosti CO2 v ozra~ju spreminjale med 180 in 280 ppm (parts per million –tevilo delcev v milijonu). Od tedaj pa se vsebnost tega plina v ozra~ju nenehno pove~uje.Tako je v letu 1990 `e dosegla vrednost 351 ppm. Podobno, toda manje nara~anjevsebnosti lahko zasledimo tudi pri drugih toplogrednih plinih. Tako se je vsebnost metanaiz 0,8 ppm od konca 18. stoletja pove~ala na 1,7 ppm.

Sl. 22. Nara~anje ogljikovega dioksida (CO2) v atmosferi Zemlje v zadnjih 350-ih letih

Vzporedno s pove~ano vsebnostjo toplogrednih plinov v ozra~ju je naraslatudi temperatura ozra~ja, v zadnjih 100 letih za 0,3 do 0,6 K. Posledica segrevanjaje taljenje ledu ledenikov, segrevanje morij in dvig povpre~ne gladine oceanov za 10 do20 cm v tem ~asu. Z ra~unalnikimi simulacijami so napovedali, da bo ob podvojenivsebnosti CO2 v ozra~ju temperatura narasla za 1,5 do 4,5 K. Omenimo naj, da medznanstveniki ni popolnega soglasja o mo`nih posledicah pove~anja vsebnosti toplogrednihplinov v ozra~ju.

Prva skupina povezuje povianje temperature z zmanjanjem padavin, segrevanjemvode v oceanih in taljenjem ledu. Tako naj bi povianje temperature ozra~ja za 2 K v

30

ZDA povzro~ilo 10 % zmanjanje padavin in dvig gladine oceanov za 0,1 do 0,2 m doleta 2025 ter 0,5 do 2,0 m do leta 2050. Tako bi bila poplavljena velika obalna obmo~ja(na primer 20 % povrine Bangladea), pove~ana erozija obal ter ve~ja slanost v talnivodi.

Druga skupina napoveduje, da se bo zaradi poviane temperature podaljalavegetacijska doba (pri podvojitvi vsebnosti CO2 na primer na obmo~ju Denverja (ZDA)iz sedanjih 162 na 206 dni na leto, na obmo~ju Memphisa (ZDA) iz sedanjih 234 na 311dni na leto), zato bodo rastline bujneje in poraba CO2 za fotosintezo iz ozra~ja ve~ja;tako, da naj bi bilo dose`eno naravno ravnovesje.

Ozon je fotokemijski oksidant, ki nastaja v stratosferi naravno, koultravijoli~no son~no sevanje z valovnimi dol`inami do 0,242 µm (imenujemo ga tudiUV-C son~no sevanje) razbije molekulo kisika na kisikova atoma. Atoma kisika setakoj nato zdru`ita z molekulo kisika v ozon. Pri razcepu se spro~a tudi toplota. Obtem pa poteka tudi obratni proces. Ko molekula ozona absorbira son~no sevanje nekolikove~jih valovnih dol in – med 0,28 in 0,32 µm (imenujemo ga tudi UV-B son~no sevanje),se molekula ozona razcepi v molekulo in atom kisika. Kon~ni u~inek navedenih reakcijje oblikovanje sloja ozona in segrevanje stratosfere. V stratosferi se vzpostavitemperaturna inverzija, ki povzro~a, da je stratosfera zelo stabilna. Zato se snovi vstratosferi zadr`ujejo zelo dolgo. Pravi pomen prisotnosti ozona spoznamo ele,ko preu~imo, kako UV sevanje u~inkuje na `ive organizme.

UV sevanje je kratkovalovno in vsebuje dovolj energije, da vpliva nakemi~ne vezi ter povzro~a v organizmih kemi~ne in bioloke reakcije. Šeposebej kodljivo je UV-C sevanje, ki deluje na proteine in molekule DNA, vendarse skoraj v celoti absorbira v molekulah kisika in ozona. Za organizme je zelo kodljivotudi UV-B sevanje, ki se v molekulah ozona le delno absorbira. Raziskave so pokazale,da je UV-B son~no sevanje tiso~- do deset tiso~krat bolj kodljivo, kerpokoduje molekulo dednega zapisna (DNA) in sploh uni~uje celice. Son~no

Sl. 23. UV sevanje na robu atmosfere (1) ter pri tleh (2) in ob~utljivost DNA nanj (3).

31

sevanje ve~jih valovnih dol`in (0,38 – 0,76 µm) povzro~a ko`nega raka. Dodatni prob-lem je, da `e majhno razred~enje ozona v stratosferi mo~no vpliva na koli~ino UV-Bson~nega sevanja, ki dospe do povrja Zemlje. Preostalo ultravijoli~no sevanje zvalovnimi dol`inami ve~jimi od 0,320 µm (imenujemo ga tudi UV-A son~no sevanje)ne sodeluje v fotokemi~nih reakcijah, in se zato tudi ne absorbira v stratosferi. Zatosmo ljudje v dolgem evolucijskem razvoju postali na to sevanje tudi relativno neob~utljivi.Na sl. 23 je prikazano spektralno son~no sevanje z valovnimi dol`inami UV sevanja narobu atmosfere in na zemljinem povrju. Ob tem je prikazana tudi relativna biolokaob~utljivost molekul DNA.

V zadnjih desetletjih so znanstveniki opazili hitro zni`evanje koli~ine ozonav atmosferi. Ta pojav imenujemo “ozonska luknja”. Pojav se ka`e isto~asno spove~evanjem koli~ine duikovih oksidov, in predvsem halogenov, med njimi e posebejklora. Ocenjujejo, da se klor izlo~a iz klorfluorogljikovodikov (CFC ali CFCl), ko tiabsorbirajo son~no sevanje (CFC so uporabljali za hladiva, topila, penila v toplotnihizolacijah). Spro~en klorov atom sodeluje pri razcepu ozona kot katalizator, zato lahko“pokoduje” tudi 10.000 molekul ozona, preden se iz stratosfere spet izlo~i v spodnjeplasti ozra~ja.

Še posebej ob~utno zmanjanje ozona ve~krat ugotavljajo nad Antarktiko. Ob polarnihzimah se oblikuje edinstven, zelo hladen (do -80 °C) polarni vrtinec zraka; tedaj vstratosferi nastanejo oblaki ledenih delcev. Po zapletenih kemijskih reakcijah, v katerihsodelujejo tudi molekule vode (iz stratosfernega polarnega oblaka) in duikovi oksidi,nastajajo mulekule klora Cl2, ki ozonu niso kodljive. Ko spomladi na ju`ni te~aj spetposije sonce (tedaj je na severni polobli jesen), son~no sevanje razcepi molekulo klorav atoma, ki takoj reagirata z ozonom. Koli~ino ozona v stratosferi merimo z Dobsonovoenoto (DU), ki navaja debelino sloja zgo~enih molekul ozona nad izbranim ozemljem.

Sl. 24. Danes merimo ozon z instrumenti na satelitih. Tako lahko dobimo globalne podatke ovsebnosti ozona v stratosferi. Postopek imenujemo TOMS – Total Ozon Mapping Spectrom-

eter). Na sliki so prikazane vsebnosti ozona nad Antarktiko v Dobsonovih enotah.

32

Vplivi na okolje in energetska ekonomika

Zgorevanje fosilnih goriv je mogo~e le ob prisotnosti kisika, ki ga jemljemoiz zraka. Normalno je, da gorivo pla~amo, medtem ko je kisik iz zraka zastonj.Nastale pline pri zgorevanju, ki onesna`ujejo zrak, spu~amo v atmosfero zastonj.Stroke, ki nastanejo zaradi kode, ki je povzro~ena naravnemu okolju, pokriva dru`bakot celota. Princip, da mora onesna`evalec pla~ati nastalo kodo, se tu ni uveljavil.Cena energije naj bi vsebovala stroke goriv in energetskih pretvorb ter stroke zanadomestilo kode. Ker slednje danes pla~ujejo vsi, in ne le onesna`evalci okolja, jihimenujemo tudi eksterni – zunanji stroki. Govorimo o “internalizaciji eksternih” strokovpri uporabi fosilnih goriv.

Tako, kot pri ledeni gori vidimo nad gladino morja le njen del (gl. sl. 25), pla~ujemosedaj le direktne stroke goriv in amortizacijo naprav za njihove pretvorbe. •al paenergetske pretvorbe fosilnih in jedrskih goriv povzro~ajo predvidljive in nepredvidljivezunanje stroke. Predvidljivi stroki so dolo~ljivi zaradi opaznega poslabanja kvalitetezraka in sprememb na favni in flori, vodah in pokrajinah. Z njimi je e obremenjenasedanja generacija.

Sl. 25. Ponazoritev neposrednih in zunanjih strokov pri uporabi fosilnih goriv z ledenogoro.

Sl. 26. Tudi vetrnice so ponekod pomembna tehnologija pri proizvodnji elektrike.

33

Tabela 4. Ocena predvidljivih zunanjih strokov pri pretvarjanju goriv.

Nepredvidljivi stroki rabe energije iz virov, ki jih danes prete`no uporabljamo, paso povezani s spremembami klimatskih razmer in bodo imeli globalni u~inek nahidrosfero, litosfero in atmosfero Zemlje. Zaenkrat globalnih posledic e ne znamo vceloti ovrednotiti. Z njimi bodo obremenjene prihodnje generacije. Obstajajo pa ocene,ki jih navajamo v tabeli kot povzetek nekaterih tudij. Vrednosti ocenjenih zunanjihstrokov so navedene v SIT na kWh porabe elektri~ne energije ali toplote.

Dejstvo je, da so globalni zunanji stroki nepredvidljivi in nekajkrat viji odpredvidljivih. ^e bi sodobna globalna ekonomija sledila na~elu usklajenega razvoja(sustainable development), bi lahko e danes postale tevilne tehnologije za pretvarjanjeobnovljivih virov energije ekonomsko utemeljene.

Neobnovljivi energijski viri bodo vedno dra`ji, tehnologije za ~rpanje zalog vednobolj zahtevne, porabniki pa bodo morali pla~ati kodo, ki jo povzro~ajo naravnemuokolju. Nasprotno utegnejo biti obnovljivi viri konkuren~ni in ekonomsko sprejemljivi.

34

TOPLOTA IN NJENA VAR^NA RABA

Var~evanje pri ogrevanju

Toplota je najbolj pogosta oblika energije, ki jo sre~ujemo v vsakdanjem`ivljenju. Njene glavna zna~ilnost je, da se vrednoti na podlagi njene tem-perature. Ker lahko te~e le z vije na stopnjo ni`je temperature, je njena uporabanajbolj var~na, ko se uporablja v zaporedju s padajo~o temperaturo. Naj to ponazorimos preprostim primerom. 1kg kurilnega olja nam pri zgorevanju sprosti okoli 11 kWhtoplote (zaradi la`je primerjave z elektriko bomo uporabili to izvedeno enoto zatoploto). Èe pokurimo ta kg kurilnega olja v kotlu za centralno ogrevanje, se v kuri~usprosti kemi~no vezana toplota pri temperaturi okoli 1000 °C. Seveda za ogrevanjene potrebujemo tako visoke temperature, zato toploto prenesemo na vodo, ki josegrejemo na 90 °C. To vodo poiljamo po ceveh v ogrevala, kjer se ohladi na 70 °C.Zrak okoli ogrevala pa se je pri tem segrel od sobne temperature 20 °C na okoli35 °C. Zato, da smo dobili zrak topel 35 °C, smo izgubili temperaturno razliko 965 K.S toplim zrakom, ki smo ga dobili, ne moremo poganjati turbine in proizvesti elektrike,niti osvetliti prostora.

Èe pa bi to kurilno olje pokurili v gorilniku plinske turbine in bi vro~i plini pod pritiskomskozi gonilnik turbine opravili mehansko delo, bi se ohladili na okoli 500 °C. Vrte~e sekolo turbine poganja na isti osi elektri~ni generator, ki nam da okoli 3,5 kWh elektrike.Vro~i plini iz plinske turbine nato v kotlu za uparjanje vode ustvarijo paro s temperaturookoli 400 °C in primerno visokim tlakom. Ta para poganja parno turbino, ki ene elektri~nigenerator. Rezultat je dodatnih 1,5 kWh elektrike. Paro iz parne turbine, ki ima sedaj lee temperaturo okoli 90 °C, vodijo v kondenzator in z njo segrevajo vodo zanizkotemperaturno daljinsko ogrevanje. Vodo s temperaturo okoli 70 °C vodimo pomestu in z njo ogrevamo stavbe. Poleg toplote za ogrevanje smo tako dobili e kvalitetnoelektri~no energijo, ki ima pred toploto to prednost, da je univerzalno uporabna.

V obeh primerih je tehni~ni izkoristek lahko enak, toda proizvod, ki smoga dobili, ima popolnoma drugo kakovost. Podobno velja za uporabo biomase, kije akumulirana son~na energija. Mi lahko les skurimo v pe~eh in kotlih in se z njimogrevamo, lahko pa ga uporabimo za kombinirano proizvodnjo elektrike in toplote intako bistveno pove~amo uporabnost akumulirane toplote. To je e toliko bolj pomembno,ker vsi vemo, kako te`ko je energijo sonca pretvoriti v elektriko in kako enostavno v toploto.

Toplota okolice je brezpla~na. Kadar potrebujemo toploto, katere temperatura sele malo razlikuje od okolice, lahko uporabimo toplotno ~rpalko. To je hladilni stroj, kideluje v obrnjeni smeri. Pri majhnih temperaturnih razlikah med okolico in ogrevanimprostorom bomo morali dodati le eno tretjino ali e manj mehanske energije za pogonkompresorja, in e bomo dobili 2/3 toplote iz okolice zastonj.

Po zadnjih podatkih porabimo v Sloveniji skoraj 30 % kon~ne energije vgospodinjstvih za ogrevanje, pripravo tople vode in delovanje gospodinjskihnaprav. Toplotne izgube pri ogrevanju stavb so posledica prehajanja toplote skozi

35

ovoj stavbe in potrebnega prezra~evanja bivalnih prostorov. Prve zmanjamo s temeljitotoplotno izolacijo in kakovostnimi okni, druge s tesnenjem pripir, ustreznim naravnimprezra~evanjem ali vgradnjo naprav za vra~anje toplote pri prezra~evanju. Kvalitetotoplotne za~ite ovoja stavbe merimo s toplotno prehodnostjo (k). Merimo jo v Wna enoto povrine konstrukcije in enoto razlike v temperaturi zraka na notranji in zunanjistrani konstrukcije; ponazarja enotski toplotni tok, ki te~e skozi ovoj stavbe.

Toplotno prehodnost gradbenih konstrukcij zmanjamo tako, da vkonstrukcijo vgradimo sloje snovi z nizko toplotno prevodnostjo. Imenujemojih toplotni izolatorji. Ve~ina izolatorjev ima majhno gostoto, saj jih sestavljajo malizaprti zra~ni prostori. Najpogosteje uporabljamo vlakna kamene ali steklene volne,penjene umetne snovi (polistiren, poliuretan), pa tudi naravne snovi kot so pluta,celulozna, kokosova in ov~ja volna ter impregniran recikliran papir.

Zid iz opeke 20 cm in z 12 cm toplotne izolacije ima toplotno prehodnost 0,25 W/m2K,enako kot ope~nat zid debeline 200 cm. Z boljo izolacijo stavb dose`emo:• zaradi ni`jih toplotnih prehodnosti ni`je stroke ogrevanja;• na povrini toplotno izoliranih delov ovoja stavbe vijo temperaturo; brez

kondenzacije zra~ne vlage in s temperaturo, ki zagotavlja bolje bivalno ugodje;• zaradi manje porabe (fosilnih) goriv manjo koli~ino okolju kodljivih snovi,

ki se spro~ajo pri kurjenju.

Sl. 28. Primeri toplotno-izolacijskih materialov: mineralna volna, stiropor med plo~amiiz lesne volne, recikliran nakosmi~en papir.

Sl. 27. Primeri smotrne rabe toplote pri pretvarjanju goriv.

36

Poleg `e znanih materialov za toplotno izolacijo so v zadnjem ~asu razvili enekatere nove na~ine toplotne izolacije:• sevalno toplotno izolacijo, ki jo sestavlja ve~je tevilo toplotnih zrcal, tj.

kovinskih (aluminijastih) folij z vmesnimi zaprtimi zra~nimi prostori; 2 cm debelasevalna toplotna izolacija nadomesti 10 in ve~ cm debelo klasi~no toplotnoizolacijo, vendar ima zaradi mehanskih lastnosti v stavbah omejene mo`nostiuporabe;

• prosojno toplotno izolacijo, ki nadome~a klasi~no toplotno izolacijo, ob tempa deluje kot opti~ni vodnik, ki vodi son~ne arke na ope~nat ali betonski nosilnizid; izkunje v Sloveniji ka`ejo, da ju`ni zid s prosojno toplotno izolacijo v ~asuogrevanja stavbe zbere ve~ son~nega obsevanja, kot pa izgubi toplote;

• v prihodnosti veliko pri~akujemo od vakuumske toplotne izolacije, ki deluje kot“termos” posoda, saj je zrak med kovinskimi folijami iz~rpan, tako se prevod inkonvekcija med folijami ne pojavita;Steklo, ki ga uporabljamo za zasteklitev oken, prepu~a svetlobo, ne pa toplotnega

sevanja, temve~ ga zadr`i. Zato se zunanje steklo segreje in oddaja (izgublja) toplotov okolico. Prehod toplote skozi okna je precej ve~ji kot skozi stene tudi zaradi kro`enjazraka v zaprtem prostoru med stekli. Toplotne prehodnosti klasi~no dvojno zasteklenihoken so med 2,8 in 3,5 W/m2K. V sodobna okna zato vgrajujemo le stekla alikombinacije stekel, ki imajo:• notranje steklo s tankim prozornim nanosom, ki deluje kot kovinska folija; tako

notranje steklo ne segreva zunanjega stekla s sevanjem toplote (low-e steklo);toplotna prehodnost okna s tako zasteklitvijo se zni`a na 1,9 do 2 W/m2K;

• namesto z zrakom napolnimo prostor med stekli z inertnim plinom, najpogosteje zenim od lahtnih plinov (argonom ali kriptonom), da se zmanja prenos toplote terznaa od 0,8 do 1,3 W/m2K;

• s prigraditvijo tesnih izolacijskih polken ali rolojev toplotne izgube oken pono~iprepolovimo; zunanja polkna ali roloji so tudi u~inkovito sen~ilo.

Var~na raba toplote pri prezra~evanju

Prezra~evanje stavb je proces, s katerim v stavbah zamenjujemo notranji zrak zzunanjim (sve`im) zrakom. Prezra~evanje stavb je nujno za primerno kakovost zrakav prostorih. Ljudje, gradbeni materiali in stanovanska oprema oddajajo snovi, kipovzro~ajo, da postane zrak v prostoru zatohel in neprimeren za bivanje (CO2, CO,amonijak, hlapljivi ogljikovodiki, dim, formaldehid, radon in tevilne druge snovi).Potrebno koli~ino sve`ega zraka dolo~imo na razli~ne na~ine:• glede na tevilo izmenjav zraka; v splonem velja, da je za prezra~evanje

bivalnih stavb potrebna najmanj polovi~na izmenjava zraka vsako uro;• glede na vsebnosti neprijetnih in kodljivih snovi v zraku: za dolo~itev potrebne

koli~ine sve`ega zraka je treba poznati koli~ino snovi, ki se spro~a v prostoru innjene mejne dovoljene koncentracije (MDK);

37

• glede na vonjave, ki jih poenotenomerimo z olfi, ki so opredeljeni za ljudi,gradbene materiale in opremo prostorov;po dogovoru so vonjave 1 olfa zna~ilneza sede~o osebo pri lahkem delu; kadilecna primer oddaja 25 olfov. Za vsak olfmoramo dovesti predpisano koli~inosve`ega zraka.

Sl. 29. Sprememba koncentracije CO2 vprostoru s prezra~evanjem in brez njega.

Obi~ajno prehaja sve` zrak v stavbo skozi pripire v oknih in vratih. Taknoprezra~evanje imenujemo naravno prezra~evanje. Zrak se pretaka v stavbo in iznje zaradi razlike v zra~nih tlakih, ki so posledica razlik v temperaturah (oziroma gostotizraka) ali hitrosti vetra ob stavbi. Zato okna ne smejo biti ne preve~ in ne premalotesna (prepustnost pranj je omejena navgor zaradi rabe energije in navzdol zaradikoli~ine zraka, ki mora priti v prostor). Prepustnost re` stavbnega pohitva ugotavljamos preizkusi. Preizkuse zrakotesnosti stavb izvajamo tudi na zgrajenih stavbah. Nazatesnjena zunanja vrata namestimo ventilator in izmerimo koli~ino zraka, ki prehaja vstavbo pri dolo~eni razliki v tlakih (v predpisih je sprejeta vrednost 50 Pa). Ob tem sezrak v prostoru ne sme izmenjati ve~ kot 2 krat vsako uro (n < 2 h-1).

Pri zimskem prezra~evanju moramo sve` hladen zrak iz okolice v prostorusegreti na sobno temperaturo. Za to rabimo toploto; pri toplotno dobro izoliranihzgradbah je dele` porabljene toplote za segrevanje sve`ega zraka 50 % od celotnepotrebne toplote za ogrevanje. Rabo energije lahko zmanjamo s:• tesnenjem oken,• predgrevanjem zraka v son~ni strehi ali v zemljo vkopanih kanalih,

Sl. 30. Stavba s son~no streho in kanali za predgrevanje ali hlajenje zraka za prezra~evanje.

38

Sl. 32. Zgradbi, ki ne potrebujeta neobnovljivih virov energije – ob odli~ni toplotniizolaciji se ogrevata s solarnimi sistemi in oskrbujeta z elektri~no energijo s son~nimicelicami. Pri tem je seveda treba upotevati, kakne zgradbe in kje jih lahko gradimo

glede na klimatske, prostorske in okoljske razmere.

• z vra~anjem toplote s sistemi za rekuperacijo toplote (prevzemanjem toplote izodpadnega zraka) pri prezra~evanju. V nekatere izvedbe teh naprav vgradimo tudigrelnike ali hladilnike zraka, ki ga vodimo v prostore. Tak sistem omogo~a v poletnem~asu hlajenje zgradbe. Po slovenskih predpisih mora imeti vsaka stavba, v kateri jeizmenjava zraka ve~ kot 0,7 bruto volumna stavbe na uro, vgrajen rekuperatortoplote s stopnjo vra~anja toplote najmanj 65 % (po novem najmanj 80 %).

Sl. 31. Prezra~evalna naprava z rekuperacijo zraka.

Prvo merilo za oceno kakovosti izolacije stavb so slovenski predpisi, ki zahtevajo,da smejo biti toplotne izgube stavbe enake ali manje od 5 +10 A/V v W/m3. Pri tempomeni A zunanjo povrino stavbe, skozi katero prehaja toplota, in V volumen stavbe,ki ga omejuje povrina A.

Kot merilo kakovosti konstrukcij se je uveljavilo energijsko tevilo stavbe. Tonavaja, koliko energije (toplote) rabimo za ogrevanje stavbe na enoto povrine bivalnihprostorov v enem letu. Energijsko tevilo navajamo v kWh na m2 bivalne povrinestavbe na leto. Za stareje stavbe je zna~ilno energijsko tevilo nad 150 kWh/m2leto, zakvalitetno toplotno izolirane stavbe med 80 in 100 kWh/m2leto, in za energijsko var~nestavbe s son~nim ogrevanjem 40 do 60 kWh/m2leto. Znane so tudi stavbe, ki za ogrevanjene potrebujejo zunanjih virov toplote (njihovo energijsko tevilo je torej 0).

39

Ogrevalni in klimatizacijski sistemi

Stavbe je potrebno ogrevati zato, da dose`emo prijetne bivalne razmere in ustreznedelovne pogoje. V Evropi se je uveljavilo pravilo, da naj bo srednja temperatura vprostoru 19 °C. Ker so povrine zunanjih sten, e posebej pa oken, v prostoru vednonekaj hladneje od zraka, ogrevamo stavbe na 20 °C. S tem kompenziramo vplivhladnih zunanjih sten in oken. Bolj ko je stavba izolirana, manje so toplotne izgube, kiso premosorazmerne temperaturni razliki med zrakom v prostoru in zunanjim zrakom.

Stavbe imajo razli~no tevilo prostorov, ki jih moramo ogrevati. Zato poznamolokalno in centralno ogrevanje. V mestih z veliko koncentracijo stavb pa zaradivarstva okolja gradimo daljinsko ogrevanje.

Lokalno ogrevanje je namenjeno samo enemu prostoru ki ga lahko ogrevamoneodvisno od zasedenosti ostalih prostorov. Za lokalno ogrevanje uporabljamo: kamine(odprte – slab izkoristek, okoli 30 %; zaprte kamine), pe~i (lon~ene, lito`elezne, jeklene,na olje, na plin, na drva – izkoristek je dober, obi~ajno nad 70 %). Uporabljamo tudi pe~ina elektriko, ki so lahko sevalne (obi~ajno v kopalnicah), konvekcijske (z ventilatorji alibrez) in akumulacijske. Z elektriko ogrevamo samo ob~asno, saj je njihov izkoristekprimarne energije (premoga) zelo nizek (cca 30 %) zaradi velikih izgub pri pretvarjanjupremoga v elektriko in izgub pri prenosu iz elektrarne do mesta uporabe. Èe bi v Slovenijiuporabljali samo elektriko iz obnovljivih virov, n. pr. iz hidroelektrarn, ki imajo zelo visokizkoristek (okoli 85 %), potem bi bilo takno ogrevanje energetsko dopustno. To sevedane velja za elektriko iz vetrnic in son~nih celic, saj so njihovi izkoristki tudi zelo nizki.

Pe~i na premog so lahko tudi veliki lokalni onesna`evalci zraka, zato jih danesopu~amo. Izjema so pe~i na plin. Ker sta plin in elektrika vezana na omre`je, lahkopritevamo ta dva na~ina lokalnega ogrevanja tudi k daljinskim sistemom ogrevanja.

Lokalno ogrevanje z biomaso (drvmi, sekanci, briketi, peleti) se v~asih uporabljav energetsko var~nih hiah, kjer zaradi dobre toplotne izolacije in uporabe akumuliraneson~ne energije potrebujemo samo dopolnilno ogrevanje v ~asu najhujega mraza.

Sl. 33. Primer sodobnega zaprtega kamina in lon~ene pe~i.

40

Centralno ogrevanje je danes najbolj rairjeni na~in ogrevanja stanovanjskih injavnih ter poslovnih stavb. Glede na nosilca toplote lo~imo vodno in zra~no ogrevanje.V Evropi ima vodno ogrevanje dolgo tradicijo in je splono razirjeno. V starejihstavbah uporabljamo za ogrevanje toplo vodo s temperaturo v dovodu 90 °C in v povratku70 °C, pri najni`ji zunanji temperaturi. En m3 tople vode lahko prenaa v eni uri postavbi 23,3 kW. Ko se zunaj temperatura dviga, se zni`uje tudi temperatura vode vdovodu. Na ta na~in lahko centralno reguliramo ogrevanje stavb.

V novejih stavbah, ki so toplotno dobro izolirane, pa tako visoka temperaturavode ni ve~ potrebna. Zato v takih primerih uporabljamo temperaturo vode v dovoduod 50 °C navzdol. Ni`ja ko je temperatura v dovodu, ve~ji dele` toplote lahko pridobimoiz obnovljivih virov (sonca, okolice, talnice ali iz tal).

Sistem za centralno ogrevanje s toplo vodo mora biti v ve~stanovanjskih objektihizveden tako, da je mogo~e v vsakem stanovanju meriti porabo toplote in uravnavatitemperaturo ogrevanja. Vsako stanovanje ima torej svoj priklju~ek na centralni sistem,svoj tevec toplote in regulacijo temperature (sl. 34 desno). Na ogrevalih so normalnovgrajeni termostati~ni ventili.

Sl. 34. Shema centralnega ogrevanja (levo; 1 – kotel, 2 – razvodno omre`je, 3 – ogrevala,4 – regulacija) in priklju~evanje stanovanj v blokih (desno; 1 – prenosnik toplote

daljinskega ogrevanja, 2 – razvodno omre`je, 3 – ogrevala, 4 – tevec toplote)

V manjih stanovanjskih hiah je mo~no razirjeno talno ogrevanje. Plasti~necevi premera 16 mm so v tleh, pod plo~icami, lamelnim parketom, tapisonom in podobno.Temperatura vode za ogrevanje v najhujem mrazu ne sme prese~i 50 °C, toda e boljje pomembna povrinska temperatura tal, ki je omejena na 27 °C. Toplotna oddajapoda je med 50 in 60 W/m2, kar ve~ kot zado~a za stavbo, izolirano in zgrajeno ponovih slovenskih predpisih. Z novejim sistemom talnega ogrevanja s tankimi cevmipremera 6 mm pa dose`emo primerno temperaturo tal `e z vodo s 35 °C celo prizunanji temperaturi -18 °C, stavbo pa ogrevamo s son~no energijo, toplotno ~rpalko alidrugo odpadno toploto.

V mestih z veliko gostoto stavb bi bilo tevilo lokalnih kotlovnic preveliko, zato se jeuveljavilo daljinsko ogrevanje, ki ima niz prednosti pred enostavnim centralnim

41

ogrevanjem stavb. Prednosti so: odpade transport goriva in odvoz pepela iz posameznihstavb; v toplarni lahko uporabljamo cenena goriva; u~inkovitost pri izrabi goriva jevelika, saj proizvajamo elektriko in toploto so~asno, velika zanesljivost obratovanja; vkleteh stavb ne potrebujemo kotlovnice, niti dimnika in skladi~a za gorivo; prakti~noni nobenega vzdr`evanja in zelo se zmanja nevarnost po`ara; zni`ajo se emisijekodljivih plinov.Vzporedno s tem pa je pomembna tudi oskrba z elektriko.

Sl. 35. Razdelilna postaja v omre`ju elektrosistema (Diva~a).

Za urejanje mikroklime v prostorih se je uveljavila klimatizacija stavb. Vvse vijih poslovnih stavbah poleti ni mogo~e delati, saj so prostori pretopli. Klimatizacijastavb pomeni, da v celotni stavbi ali pa v njenih delih vzdr`ujemo poleti inpozimi predpisano temperaturo in vlago zraka. Pri tem zrak tudi ~istimo in gaizmenjujemo v skladu s higienskimi zahtevami. O hlajenju stavb govorimo tedaj, ko vstavbi poleti vzdr`ujemo zahtevano temperaturo, vlaga nas pa ne zanima.

Pozimi prihaja zunanji hladen zrak v klima-centralo skozi vetrno reetko,kjer se s pomo~jo rekuperatorja toplote predgreje z zrakom, ki zapu~a stavbo, ali pase v mealni komori mea z obto~nim zrakom. Pridobivanje odpadne toplote od toplegazraka, ki zapu~a stavbo, je v Sloveniji obvezno. Tako predgreti zrak se v filtrih o~istiin dodatno predgreje. Ker je pozimi zrak zelo suh, ga moramo ovla`iti v ovla`evalniku.Po ovla`evanju se zrak dogreje na temperaturo, ki jo zahteva regulator temperature vkanalu ali prostoru. Od dobre in tehni~no pravilne razdelitve zraka v prostoru je v velikimeri odvisno ugodje v prostoru.

Poleti pa se topel in vla`en zrak v klimacentrali s pomo~jo rekuperatorjatoplote predhladi z zrakom, ki zapu~a stavbo, ali pa se v mealni komori mea zobto~nim zrakom. Tudi pridobivanje odpadne toplote od hladnega zraka, ki zapu~astavbo, je v Sloveniji obvezno. Tako predhlajeni zrak se v filtrih o~isti in v hladilnikuohladi na okoli 14 °C. Pri tem se iz njega izlo~i prekomerna vlaga, ker ta onemogo~ahlajenje ~lovekega telesa z znojenjem. Zato je poleti va`no suenje zraka, kardose`emo s hlajenjem zraka pod njegovo rosi~e. Tako ohlajen in osuen zrak nato po

42

potrebi dogrejemo in ga prek kanalov poljemo v prostore stavbe, ki jo klimatiziramo.Obstaja veliko razli~ic klimatizacijskih naprav, vendar delujejo vse po podobnemprincipu.

Ker ima zrak zelo majhno gostoto (1,2 kg/m3) in ni`jo toplotno kapaciteto, je trebaza prenos enake koli~ine toplote pri enaki temperaturni razliki po stavbi pretakati kar3500-krat ve~ zraka kakor pri centralnem ogrevanju z vodo. Zato je logi~no, da so serazvile klimatizacijske naprave, ki zdru`ujejo prednosti obeh sistemov. To so zra~no-vodni sistemi. Z zrakom poskrbimo za ustrezno prezra~evanje in vlago v stavbi, zvodo pa prenaamo potrebno toploto za hlajenje in ogrevanje. Po kanalih se pretakasamo najmanja potrebna koli~ina zraka (obi~ajno v odvisnosti od tevila ljudi v stavbi),drugo energijo pa prenaamo po ceveh za toplo in za hladno vodo. Sve` zrak se ohladi,osui ali ogreje v prostoru z indukcijskim konvektorjem.

Za nemoteno delovanje klimatizacijskih naprav potrebujemo torej toplo inhladno vodo. Toplo vodo lahko dobimo iz kotla za centralno ogrevanje ali iz sistemadaljinskega ogrevanja, za hladno vodo pa je treba vgraditi hladilnik vode, ki pogostodeluje kot toplotna ~rpalka. Toplota iz stavbe se tako od 18 do 26 °C dvigne na okoli45 °C in tako je mogo~e ogrevati sanitarno vodo ali, po potrebi, zrak.

Pogosto v starih in tudi nekaterih novih stavbah ni mogo~e vgraditi centralneklimatizacijske naprave, zato si pomagamo z lokalno klimatizacijsko napravo.

Klimatizacijske naprave so od centralnega ogrevanja petkrat dra`je pri nabavi inobratovanju. Za pogon hladilnih kompresorjev je potrebne veliko elektrike in tudi gradnjatakih sistemov je zelo draga. Zato se postopno uveljavlja drug na~in daljinskega hlajenja,

Sl. 36. Shema delovanja sodobne klimatizacijske naprave s prikazom mo`nosti zarazdelitev zraka po prostorih. Na sliki pomenijo: 1 – klima-centrala; 2,3 – `aluzije za

zunanji in odpadni zrak; 4 – obto~ne `aluzije; 5 – filter; 6 – hladilnik; 7 – predgrelnik;8 – dogrelnik; 9 – ovla`evalnik; 10,11 – dovodni in odvodni ventilator; 12 – reetke; 13 –perforirani strop; A – difuzor z regulacijo koli~ine; B – regulator temperature; C – glunik

zvoka; D – rekuperator toplote

43

Sl. 37. Sobna klimatizacijska naprava z lo~enim uparjalnikom (levo zgoraj) inkondenzatorjem (levo spodaj) ter klimacentrala (desno).

ki za hlajenje vode uporablja vro~o vodo iz obstoje~ih toplarn. Naprave, ki lahko zvro~o vodo proizvajajo hladno vodo, se imenujejo absorbcijski hladilni stroji. Njihovau~inkovitost sicer ni zelo visoka, vendar lahko izkori~ajo obstoje~e vro~evodno omre`jein toploto, ki jo poleti toplarne ne morejo prodati v enakih koli~inah, kot pozimi.

Pridobivanje toplote v stavbah s solarnimi sistemi

Med solarnimi sistemi so najbolj razirjeni sistemi za pridobivanje toplotedo temperature okoli 90 °C. V ve~ini primerov z njimi segrevamo sanitarno vodo,vodo za ogrevanje stavbe in celo naselja. Lahko pa segrevamo tudi zrak za suenjekmetijskih pridelkov, ogrevanje stavb in prezra~evanje. Z okoljskega vidika sopomembni, ker uporabljajo obnovljivo energijo in ne onesna`ujejo okolja!

Sprejemniki son~ne energije (SSE, 1) absorbirajo son~no sevanje in ga v oblikitoplote oddajo kro`e~i teko~ini. Ker se navadno razpolo`ljivo son~no sevanje ne ujema

s porabo, toploto shranjujemo v hranilnikihtoplote (2). Pri sistemih s prisilnim obtokomkro`i nosilec toplote v sistemu s pomo~jo~rpalke (4). Regulator (5) vklaplja in izklaplja~rpalko v odvisnosti od temperature teko~inena izstopu iz SSE ter v odvisnosti od tem-perature vode v hranilniku toplote.

Sl. 38. Solarni sistem za pripravo tople sanitarne vode.

V zimskem ~asu ne moremo segreti vode do potrebne temperature, zatojo dogrevamo z vro~o vodo iz ogrevalnega sistema (3) ali s pomo~jo elektrike.Naju~inkoviteje deluje sistem za pripravo tople vode, ~e so SSE name~eni z naklonom25 do 45° in obrnjeni v smeri med jugom in jugozahodom. Za vsak m2 SSE naj bo

44

predvidena prostornina hranilnika 50 do 75 litrov. Prinormalni porabi tople vode v bivalnih stavbahpotrebujemo sprejemnike son~ne energije s povrino 1,5do 2 m2 za vsako osebo. Sisteme za pripravo tople vodedimenzioniramo tako, da segrejejo prek leta v povpre~ju65 do 70 % potrebne koli~ine tople vode. Tipi~ni solarnisistem za pripravo tople vode v enodru`inski stavbi imapovrino SSE 6 m2 in prostornino hranilnika 300 litrov.

Sl. 39. stavba s sprejemniki son~ne energije na strehi

Solarne sisteme za ogrevanje stavb vgrajujemo izklju~no v dobro toplotnoizolirane stavbe, pri katerih poraba toplote v ~asu ogrevanja ne presega 50 kWh/m2

bivalne povrine. Solarnemu sistemu lahko prigradimo tudi sezonski hranilnik toplote, vkaterem shranjujemo toploto, ki jo v poletnem ~asu zberejo sprejemniki son~ne energije.Iz hranilnika toplote pa jo ~rpamo v ogrevalni sezoni. Najbolj pogosto shranjujemo toplotov zemljo ali vodne hranilnike. Zemeljske hranilnike segrevamo z vkopanimi prenosnikitoplote v obliki spiral ali cevnih ka~, ki so oblikovane iz cevi. Velikost vodnih sezonskihhranilnikov naj bo 1 do 3 m3 za vsak m2 SSE, prostornina zemeljskih hranilnikov pa 5 do

10 m3 na vsak m2 sprejemnikovson~ne energije. Shranjeno toplotoobi~ajno ~rpamo s toplotno ~rpalkozato, da bolje toplotno izkoristimohranilnike.

Sl. 40. Solarni sistem za ogrevanjestavbe z zemeljskim hranilnikomtoplote.

Eksperimentalni projekt Murgle v Ljubljani je prva son~no ogrevana stavbav Sloveniji. Ima 174 m2 bivalne povrine in 51 m2 sprejemnikov son~ne energije, ki sovgrajeni v ju`no streho z naklonom 65°. Toplota se shranjuje v zemeljski hranilnik toplote,ki ima vgrajenih 54 spiralnih prenosnikov toplote premera 0,6 m in globine 1,5 m.Sprejemniki son~ne energije letno proizvedejo 346 kWh toplote na vsak m2 sprejemnikov.V stavbi rabijo za ogrevanje 22,5 kWh toplote na vsak m2 bivalne povrine.

Solarni sistemi pa so primerni tudi za ogrevanje naselij. V ve~ini primerovogrevajo naselja s sistemi daljinskega ogrevanja. Pogosto uporabljajo za dogrevanjekotlovnice na biomaso. Sistemi brez sezonskega hranilnika toplote imajo povrinosprejemnikov izbrano tako, da v poletnem ~asu segrejejo celotno koli~ino tople sanitarnevode. Povrina sprejemnikov je med 0,03 in 0,05 m2 za vsak kvadratni meter ogrevanepovrine stavb. Taki sistemi zagotovijo med 10 in 20 % potrebne toplote za ogrevanjenaselij.

45

Sistemi za ogrevanje naselij s sezonskim hranilnikom toplote imajo povrinosprejemnikov 0,2 do 0,3 m2 na vsak m2 ogrevane stanovanjske povrine, oziroma 2 do3 m2 za vsako MWh toplote za ogrevanje naselja. Velikost vodnega hranilnika toploteje okoli 2 m3 na kvadratni meter povrine sprejemnikov. V povpre~ju je dele` ogrevanjas soncem med 50 in 80 % potrebne toplote. Na sliki 41 sta prikazana solarna sistemav v naselju Saro na Švedskem z deljenim poljem sprejemnikov son~ne energije, ki imasezonski vodni hranilnik v granitni jami ter sistem v mestu Ry na Danskem z zdru`enimpoljem sprejemnikov, ki je priklju~en na povratni vod daljinskega ogrevanja. Oba pasta brez vgrajenega hranilnika.

V energetsko var~nih stavbah lahko pomembni del toplote zagotovimo zelementi za nizkotemperaturno pretvarjanje son~nega sevanja v toploto. Vve~ini primerov so to posebej oblikovani elementi na ovoju stavbe. Imenujemo jih tudielementi za naravno ogrevanje stavb s soncem (pogosto se uporablja izraz “pasivnaarhitektura“) in jih lahko razvrstimo v tiri skupine, ki skupaj s stavbo tvorijo sistem zanaravno ogrevanje: okna, zastekleni zidovi, stekleniki in fasadni prezra~evalni elementi.

Pri ve~ini teh naprav segrevamo neposredno zrak v stavbi. Za kro`enjezraka in prenos toplote izkori~amo naravne zakonitosti (vzgonsko kro`enje) in redkejemehanske naprave. Naprave za naravno ogrevanje stavb razli~no vplivajo na bivalnougodje. Vplivajo na osvetljenost, temperaturo in v~asih tudi na kakovost zraka. Za

u~inkovito delovanje sistemov moramopri arhitektonski zasnovi stavbeupotevati tiri osnovna na~ela:primerno razporeditev elementov za sprejemson~nega sevanja, hranjenje toplote vgradbenih konstrukcijah, prenos toplote vstavbi in za~ito pred pregrevanjem.

Sl. 42. Stavba s prigrajenim rastlinjakom.

Sl. 41. Solarni sistem za ogrevanje naselja s hranilnikom toplote (Saro, Švedska – levo)in s priklju~kom na toplarno (Ry, Danska – desno).

46

Okna in steklene stene so najenostavneji in tudi najbolj razirjeni ele-ment naravnega ogrevanja stavb. Omogo~ajo pogled v okolico in naravno osvetlitevprostorov, vendar so lahko vzrok pregrevanja v jeseni ali spomladi. Imajo pa v primerjavi

z izoliranim zidom e vedno 4-krat ve~jetoplotne izgube. Name~amo jih na ju`ni inzahodni strani stavbe; primerna je 35 % do45 % zasteklitev fasade pri uporabi dobrihsen~il za poletno obdobje.

Sl. 43. Okno s polkni za no~no za~ito inpoletno sen~enje.

Son~ni (Trombe-Michel-ov) zid je del ovoja stavbe, ki absorbira son~no sevanje,shranjuje toploto in jo prenaa v bivalne prostore. Osnovni element teh sistemov je masivnizid, ki je na zunanji strani temno opleskan in zasteklen. Toplota prehaja v bivalne prostores ~asovnim zamikom glede na son~no sevanje. Èasovni zamik uravnavamo z izbiromaterialov (obi~ajno opeka, silikatna opeka, beton) in debelino zidu (med 20 in 40 cm).

Posebno pozornost moramo posvetiti reitvi zaprepe~evanje pregrevanja poleti. Obi~ajno odpremolopute zgoraj in spodaj ter na ta na~in z zunanjimzrakom poleti hladimo steno. Ker son~ni zid nitoplotno izoliran, so toplotne izgube skozi ta delgradbene konstrukcije velike.

Sl. 44. Stavba z zasteklenim zidom.

Stekleniki so elementi, ki povezujejo okolico in bivalni prostor, so primerni na ju`niali jugozahodni strani stavb kot elementi za var~evanje s toploto. Za bivanje jihuporabljamo, ko to omogo~ajo vremenske razmere. Zmanjujejo toplotne izgube stavbzaradi manjega prehoda toplote iz stavbe, segretih oson~enih povrin v notranjostisteklenika in zaradi manjih toplotnih izgub pri prezra~evanju, saj se v stekleniku sve`i

zrak predgreje, preden vstopi v notranjoststavbe.V krajih s celinskim podnebjem imasteklenik obi~ajno dvojno zasteklitev in nosilnokonstrukcijo, na kateri pozimi ne pride dokondenzacije. V poletnem ~asu moramopregrevanje steklenikov prepre~iti z zunanjimisen~ili in prezra~evanjem. Odprtine za naravnoprezra~evanje naj imajo povrino vsaj ene petinepovrine steklenika.

Sl. 45. Primer stavbe s steklenikom.

47

PROIZVODNJA IN VAR^NA RABA ELEKTRIKE

Pomen elektrike

Elektrika – tudi elektri~na energija – je sekundarna oblika energije, ki jo lahkopridobimo iz skoraj ve~ine drugih virov energije. Najpomembneji na~in je s pomo~jogeneratorjev ali alternatorjev, ki pretvarjajo mehansko energijo, pridobljeno s toplotnimiprocesi ali hidravli~nimi (vodnimi, vetrnimi) turbinami v elektriko. Elektri~ni tok je gibanjeelektronov. V ve~ini primerov je to energija, ki se pretaka po mre`i. Ker njen transportni povezan s premikanjem mas, je zelo u~inkovit. Prete`ni del elektrike se danesproizvaja centralno, zato ostanejo tudi vsi odpadki pri njeni proizvodnji na mestuproizvodnje, medtem ko jih na mestu uporabe ni.

Zanesljiva oskrba z elektriko je zaradi njene vsestranske uporabnosti e posebejpomembna, ker jo lahko pretvorimo v vse druge oblike energij (toploto, svetlobo,mehansko delo) z enostavnimi in cenenimi napravami. Elektrike ni mogo~e shranjevati,zato morata biti proizvodnja in poraba vsak trenutek usklajeni.

Za proizvodnjo elektrike s parnimi in plinskimi procesi, s katerimi danes v glavnemproizvajamo elektriko v termoelektrarnah in jedrski elektrarni, je zna~ilen nizek izkoristekpri pretvorbi goriv v elektriko. Izgube, ki pri tem procesu nastajajo, so shematskoprikazane na sliki:

Sl. 46. Tok energije skozi elektrarno in v prenosu do uporabnikov.

* Pod izgubami razumemo zmanjanje kakovosti energije (npr. zni`anje temperature pri prenosu

toplote) in oddajo toplote na okolico (tok toplote v kondenzator in hladilni stolp).

Za proizvodnjo elektri~ne energije lahko uporabimo razli~ne tehnologije, ki jihprikazujemo v nadaljevanju.

IZGUBE PRIZGOREVANJU

IZGUBE PRIPRENOSUTOPLOTE

IZGUBEV TURBINI

IZGUBE VGENERATORJU

IZGUBE PRIPRENOSU

15 %30 %

15 %5 %

5 %

MEHANSKAENERGIJA

ELEKTRI^NAENERGIJA

PRENOSELEKTRIKA

30 %FOSILNA TOPLOTA PARAENERGIJA

100 %

48

Proizvodnja elektri~ne energije s termoelektrarnami (TE)

Sl. 47. TE Šotanj z nazivno mo~jo 275 MW s ~istilno napravo izlo~a 94 do 95 % SO2 (naizstopu iz dimnika ga je 385 kg/h), toda iz mletega apnenca nastane sadra in izpremoga pepel (skupno 70 t/h), kar je treba odlo`iti v okolju (foto M. Garbajs).

V klasi~nih termoelektrarnah uporabljamo fosilna goriva, s katerimi v kotlu (1)segrejemo in uparimo vodo; imenujemo jih parne termoelektrarne (sl. 48 in 49).Nastala para ekspandira v turbini (2) in proizvede delo ter poganja generator elektri~neenergije (3). Energetsko izrabljeno paro nato kondenziramo v kondenzatorju (4). Takoodvzeto toploto prenesemo na okolico v hladilnih stolpih (v termoelektrarni v Šotanju)ali pa v vodotok (v reko Savo iz jedrske elektrarne Krko). Kondenzat (vodo) natovisokotla~na ~rpalka (5), imenujemo jo tudi napajalna ~rpalka, potiska nazaj v kotel. Vtermodinamiki imenujemo ta proces parni delovni proces. Termoelektrarne (TE) sonajpomembneje proizvajalke elektri~ne energije v tevilnih de`elah, tudi v Sloveniji.Imajo dolgo ivljensko dobo, povpre~en izkoristek (med 35 in 43%) in so primerne zauporabo vseh vrst fosilnih goriv. So drage pri izgradnji in imajo tevilne negativne

vplive na okolje (emisije plinov, pepel, sadro).V Sloveniji imamo sedem javnih parnih termoelektrarn – tiri v Šotanju, eno v

Trbovljah in dve v Ljubljani – s skupno nazivno mo~jo 960 MW.

Sl. 48. Shema parnetermoelektrarne

49

Drugi termodinami~ni princip za proizvodnjo elektrike pa predstavljajoplinske termoelektrarne (sl. 49). V njih vstopa zrak iz okolice v kompresor (1) innato z visokim tlakom v zgorevalno komoro (2). V zgorevalno komoro dovajamo fosilnogorivo, ki ob prisotnosti kisika (zraka) zgori. Vro~i dimni plini preidejo v turbino (3), vnjej ekspandirajo in se sprostijo v okolico. Turbina poganja poleg generatorja elektri~neenergije (4) tudi kompresor. Ta termodinami~ni proces imenujemo plinski delovni proces.Za pogon kompresorja se porabi med 40 in 60 % dela turbine, medtem ko za napajalno~rpalko pri parnih procesih porabimo le 1 do 2 % proizvedenega dela.

Sl. 49. Shema plinske termoelektrarne (glej spodaj!)

Plinske toplotne elektrarne so ceneje od parnih, vendar lahko v njih se`igamole najkvalitetneja fosilna goriva (plin ali kurilno olje). Zna~ilno je, da so pri enaki mo~inekajkrat manje od parnih termoelektrarn in imajo zelo kratek zagonski ~as – le 10 do20 minut. Zato jih uporabljamo predvsem kot vrne elektrarne, ki delujejo ob konicahporabe elektri~ne energije. V novejem ~asu pa se vedno bolj uporabljajo tudi kotelektrarne za osnovno proizvodnjo elektrike, saj je plin konkuren~no gorivo in odpadejodrage ~istilne naprave, emisija CO2 pa je majhna. U~inkovitost plinskih elektrarn ni

Sl. 50. Plinsko–parna termoelektrarna (PPTE); 1 – kompresor, 2 – zgorevalna komora,3 – plinska turbina, 4 – generator elektri~ne energije, 5 – uparjalnik, 6 – parna turbina,

7 – hladilni stolp, 8 – ~rpalka.

50

bistveno razli~na od parnih. Ker je temperatura plinov na izstopu iz plinske turbine zelovisoka (okoli 500 °C), lahko uporabimo to toploto za proizvodnjo pare. Zdru`imo torejdva procesa zaporedno; tako dobimo plinsko-parno termoelektrarno. Tako pridobimokar 60 % ve~ elektrike pri enaki porabi goriva kot v primeru povpre~ne parne elektrarnena premog. S tem se zmanjuje toplotna obremenitev okolja in koli~ina plinov na izpustu.V Sloveniji imamo dve plinsko parni elektrarni – Brestanica in Trbovlje.

Pri delovanju termoelektrarne nastajajo vplivi na okolje, ki so povezani zemisijami okolju kodljivih snovi v ozra~je, segrevanjem ozra~ja ali re~nih voda terodlaganjem trdnih ostankov zgorevanja (pepel) in ~i~enja dimnih plinov (sadra).

V primerjavi s termoelektrarnami, v katerih kurimo premog, v plinskih elektrarnahne nastaja pepel. Ker uporabljamo naravni plin, je tudi emisija CO2 na enoto proizvedeneelektri~ne energije ve~ kot za polovico manja. Ker naravni plin ne vsebuje vepla, sotudi emisije SO2 zanemarljive. Visoke temperature zgorevanja pa povzro~ajo visokevsebnosti NOX (100 do 300 ppm). Pri uporabi teko~ih goriv v plinskih elektrarnah soemisije CO2 in predvsem SO2 ve~je, vendar precej manje kot pri kurjenju premogov.

Proizvodnja elektri~ne energije z vodnimi elektrarnami (HE)

Kro`enje vode v naravi, ki je posledica son~nega sevanja, imenujemo hidrolokikrog. Ocenjujejo, da se za delovanje hidrolokega kroga porabi okoli 23 % son~negaobsevanja povrja Zemlje. Zato uvr~amo vodne elektrarne, ki izkori~ajo potencialnoenergijo vode v hidrolokem krogu, med naprave, ki izkori~ajo obnovljiv vir energije.

Glede na pretok vode lo~imo razli~ne tipe vodnih, tj.hidroelektrarn:• preto~ne, pri katerih voda te~e skozi turbino brez zadr`evanja, prese`ek vode pa

odteka neizkori~en prek jezu; preto~ne elektrarne so primerne za osnovno preskrboz elektri~no energijo, gradimo pa jih na vodotokih s stalnim letnim pretokom;

• akumulacijske hidroelektrarne, ki za jezom zadr`ujejo vodo vsaj za nekajdnevnodelovanje, kot je to zna~ilno za vodne elektrarne na reki Dravi ali celoletno delovanjeelektrarn z dolinskimi pregradami v alpskih predelih;

• ~rpalno-akumulacijske hidroelektrarne, pri katerih se voda zbira v dvehzbiralnikih na razli~nih nadmorskih viinah; posebne vodne turbine delujejo kot tur-bine in ~rpalke, vendar ne ob istem ~asu. Ko je elektri~ne energije dovolj, postanegenerator motor in z elektriko iz omre`ja poganja turbino, ki ~rpa vodo v vijele`e~i zbiralnik, ob konicah porabe elektri~ne energije pa voda iz tega visokegazbiralnika te~e skozi turbino in poganja generator elektri~ne energije.V Sloveniji leta 2000 deluje na Dravi 8 vodnih elektrarn (z nazivno mo~jo 532

MW), na Savi 4 (79 MW) in na reki So~i 3 (82 MW). Tako je izkori~eno nekaj ve~kot 35 % tehni~no razpolo`ljive vodne energije v Sloveniji. Nadaljuje se izgradnjacelotne savske verige HE, rekonstrukcija dravskih in sokih hidroelektrarn, predvidenepa so tudi HE na Muri in Idrijci. Pri tem bo treba poiskati optimalne reitve medvplivom na okolje in uporabo obnovljivih virov energije.

51

Poleg velikih re~nih vodnih elektrarn so postale pomembne elektrarne na manjihvodotokih. Imenujemo jih male vodne elektrarne (MHE), katerih gradnja se je zelopove~ala konec osemdesetih let. •e leta 1994 je v Sloveniji obratovalo 412 mikro, miniin malih vodnih elektrarn s skupno mo~jo 80 MW, ki so proizvedle 29,8 GWh elektri~neenergije ali nad 10 % energije proizvedene z vodnimi elektrarnami v Sloveniji.

Izgradnja vodnih elektrarn je mogo~a le ob velikih in trajnih posegih vokolje. Izgubimo obdelovalna tla, lahko se pojavi megla, zni`a se vsebnost kisika vvodi. Toda na drugi strani prinaajo zajezitve tudi prednosti: omogo~ajo u~inkovitejenamakanje, prepre~ujejo poplave in omogo~ajo nove transportne poti prek reke. Prigradnji in delovanju MHE se sre~ujemo z nekaterimi specifi~nimi vplivi na okolje malihvodotokov, ki imajo majhen pretok. Povzro~ijo lahko zni`anje gladine v strugi in s temnivoja ali zalog podtalnice v okolju pod elektrarno, tudi upo~asnitev toka vode terpove~ano odlaganje proda in mulja ali obremenitev vodotoka z odpadnimi vodami innabiranjem plavja nad jezovi. Vplivajo tudi na mikroklimo, vsebnost kisika v vodi,spremembo favne in flore ob vodovju ter ovirajo migriranja rib.

Posebno pomembno je ohranjanje minimalnega stalnega pretoka v delu vodotoka,ki te~e mimo vodne elektrarne po stari strugi. Imenujemo ga bioloki minimum.Tako ohranimo ekosistemske pogoje `ivljenja v vodotoku in ob njem. Ob jezovih jepraviloma treba graditi t. i. ribje steze zaradi migracije rib ob drstitvi in vra~anja poujmah.

Proizvodnja elektri~ne energije z jedrskimi elektrarnami (JE)

Kot `e vemo, se pri razcepu te`kega atomskega jedra sprosti tudi veliko energije.V razli~no zasnovanih jedrskih reaktorjih spremenimo kineti~no energijo delcev, kinastajajo pri cepitvi jeder, v toploto. Jedrski reaktorji so posode, v katerih secepijo te`ka jedra in se spro~a veliko energije.

V jedrskih reaktorjih elektrarn se za hlajenje reaktorja uporablja voda. Obenemje voda tudi moderator. ^e se moderator v reaktorju upari in uporablja kot delovnosredstvo v turbini, kjer ekspandira ter se po kondenzaciji vrne v reaktorsko posodo

Sl. 51. Hidroelektrarna z nizko in visoko pregrado – jezom.

52

(slika 52, levo), ga imenujemo vrelovodni reaktor. ^e se moderator le segreje inostane v teko~em stanju ter nato v uparjalniku drugo vodo upari, tak reaktor imenujemotla~novodni. V JE Krko je vgrajen tla~novodni reaktor, ki je varneji od drugega.

Sl. 52. Shema JE z vrelovodnim (levo) in tla~novodnim reaktorjem (desno)

Jedrske elektrarne imajo slab termodinami~ni izkoristek (okoli 27 %). To je posledicanizkih temperatur in tlaka uparjene vode v reaktorju. Ker pri gradnji in obratovanjuniso vklju~eni zunanji stroki, veljajo JE za gospodarne. Imajo dolgo ivljenjsko dobodelovanja in nizke stroke za gorivo, zato delujejo kot osnovne elektrarne.

Sl. 53. Slika upravljalne dvorane v JE Krko (foto M. Garbajs).

53

Vendar je delovanje jedrskih elektrarn problemati~no zaradi jedrskihodpadkov. Okolje onesna`ujejo tudi s toploto, ki jo odvajamo v okolico. Tako obnizkem pretoku vodo reke Save JE Krko segreje za 3 do 4 °C, ~e obratuje z nazivnomo~jo; ob zelo nizkem pretoku vklju~ijo hladilne stolpe.

Avtorji tevilnih tudij navajajo, da je radiaktivnost okolice JE primerljivaz naravno radioaktivnostjo okolice in ne ogro`a prebivalstva v okolici. Nizkoradioaktivni odpadki nastanejo pri vzdr`evalnih delih (za~itna obla~ila, oprema in orodje,ki jih uporabljajo v radioloko onesna`enih prostorih); stisnejo jih v kovinske sode.Srednje radioaktivni odpadki nastanejo v reaktorju in se nabirajo v posebnih filtrih; tudite odpadke shranjujejo v kovinskih sodih. Nizko in srednje radioaktivnih odpadkov nastanev elektrarni v Krkem okoli 180 m3 ali v pri~akovani `ivljenski dobi elektrarne okoli15.000 m3. Kovinske sode shranjujejo v povrinskem vodotesnem skladi~u, kjer bodozaradi naravnega razpada postali v 300 letih okolju nenevarni.

Visoko radioaktivni odpadki so ostanki jedrskega goriva; vsako leto jih tako v Krkemnastane 24 ton ali okoli 7 m3. Zaradi visoke aktivnosti in dolgega razpadnega ~asaizotopov ostajajo nevarni ve~ tiso~letij. Iz izrabljenega goriva se spro~a tudi “zaostala”toplota, zato elemente skladi~ijo v bazenih z vodo. Po nekaj desetletjih bi se “zaostala”toplota tako zmanjala, da bi izrabljeno gorivo lahko odlo`ili. Toda e nikjer ni zgrajenoustrezno odlagali~e.

Jedrska elektrarna v Krkem (z nazivno mo~jo 632 MW) je bila v letu 2000posodobljena in vgrajena sta dva nova uparjalnika. Energijski u~inki prenove so veliki:letna razpolo`ljivost znaa 85 % in proizvodnja elektri~ne energije bo lahko 25 %ve~ja. Leta 1998 je JEK proizvedla 4787 GWh elektri~ne energije, ki je del izva`a,decembra 2000 pa so v ugodnih razmerah (pretok in temperatura vode) dosegli napragu elektrarne celo visoko dnevno srednjo mo~ 682 MW.

Sl. 54. Elektrarna na bioplin (1,2 MW) na odlagali~u odpadkov naLjubljanskem barju

54

Son~ne elektrarne in celice

Son~no energijo lahko pretvorimo v elektri~no s toplotnimi elekrarnami ali son~nimicelicami. Toplotne elektrarne uporabljajo enak termodinami~ni proces kot TE ali JE, levir toplote je son~no sevanje, in ne fosilno ali jedrsko gorivo. Pri son~nih celicah pason~no sevanje neposredno pretvarjamo v elektri~no energijo s t. i. fotovoltai~nimpojavom. Visoke temperature, ki so potrebne za delovanje toplotne son~ne elektrarne,se dose`e le z zgo~evanjem (koncentracijo) son~nega sevanja z razli~no oblikovanimizrcali. Pri tem je zelo pomembna stopnja zgo~evanja (C), to je razmerje med povrinozrcal in velikostjo sprejemnika, na katerega zrcala usmerjajo son~no sevanje.

Sl. 55. Primeri solarnih koncentratorjev: paraboli~na korita, heliostati in paraboloidnazrcala.

Najve~ja son~na elektrarna na svetu deluje v Kaliforniji (ZDA), ki oskrbuje zelektriko okoli 300.000 prebivalcev Los Angelesa. V jeklenih ceveh v ari~u vrte~ihse paraboli~nih korit se segreje olje na 400 °C in v prenosnikih toplote nato uparjavodo. Para poganja dvostopenjsko turbino in generator, za dogrevanje pa uporabljajozemeljski plin, s katerim v povpre~ju proizvedejo 1/3 elektri~ne energije son~neelektrarne.

Elektri~no energijo lahko brez pretvorbe son~nega sevanja v toplotopridobivamo tudi s son~nimi celicami. Son~ne celice so iz polprevodnih snovi kotso silicij (Si), germanij (Ge), kadmijev sufid (CdS), kadmijev telurid (CdTe) in drugo.Son~ni arki s primerno energijo (valovno dol`ino) povzro~ijo, da elektroni potujejo kdvema elektrodama, in ~e je tokokrog med njima sklenjen, nastane elektri~ni tok.

Monokristalne in polikristalne silicijeve son~ne celice, ki so danes najboljrazirjene, so izdelane iz kristalo silicija, ki so narezani na tanke rezine, ki jih primernoobdelajo. Lahko pa silicij v vakuumskih komorah naparijo na ustrezno podlago, naprimer na steklo. Tako dobimo amorfne son~ne celice. Izkoristki son~nih celic so med5 % pri amorfnih in 17,5 % pri monokristalnih silicijevih son~nih celicah.

Za son~ne celice je zna~ilno, da dajejo enosmerni tok nizke napetosti (0,5 do0,7 V). Ker so celice krhke, in majhnih dimenzij jih pove`emo med seboj v module invlo`imo v ohije, najpogosteje med dva sloja toplotno in mehansko odpornega stekla.

55

Moduli so lahko tudi fleksibilni (Sl. 56) ali izdelani kot streniki oziroma elementi, kinadomestijo stekleno fasado. S poljubno gosto razporeditvijo kristalnih celic ali uporaboamorfnih prosojnih celic lahko stavbe primerno naravno osvetlimo ali sen~imo.

Sl. 56. Prikaz delovanja son~ne celice in njen izgled.

Sl. 57. Primer vgradnje son~nih celic pri planinski ko~i (levo) in PV elektrarna nastrehah novega razstavi~a v Münchnu (1MW – desno).

Poleg takega na~ina pa lahko vgrajujemo son~ne celice tudi na strehe objektov alina samostojne konstrukcije. Same son~ne celice so le del sistema, ki omogo~a njihovouporabo. Ker je son~no sevanje nestalno, jih moramo povezati z akumulatorjem, skaterim izravnavamo ta nihanja. V kolikor pa elimo pridobiti izmeni~no napetost,moramo v sistem vklju~iti e razsmernike, ki enosmerni tok pretvorijo vizmeni~nega, in transformatorje, ki zagotavljajo ustrezno napetost. Obi~ajno je to220 V pri majhnih napravah in 380 V pri velikih napravah.

V Sloveniji so vse gorske ko~e v Triglavskem narodnem parku `e opremljene ssolarnimi sistemi (PV sistemi) z akumulatorji (sl. 57). V Sloveniji deluje ve~je tevilomanjih PV sistemov s skupno nazivno mo~jo okoli 200 kW.

56

Vetrne elektrarne in vplivi na okolje

Veter je posebna oblika son~ne energije, ki nastane zaradi temperaturnih razlikzraka, ki se segreva nad kopnim druga~e kot nad morjem. Nastalo gibanje zra~nihmas lahko izkoristimo za pogon vetrnic, ki kineti~no energijo zraka pretvorijo v mehanskodelo in prek generatorja v elektriko.

Poznamo ve~ tipov vetrnic, vendar imajo najve~ji izkoristek vetrnice z vodoravnoosjo vrtenja. Da bi bile ~imbolj izpostavljene zra~nemu toku, jih postavljamo na visokestebre.

Vetrnice gradimo na osnovi podatkov o hitrosti vetra.^e je hitrost vetra majhna, uporabljamo po~asi teko~evetrnice, ki imajo 8 ali ve~ lopatic in so primerne zapogon vodnih ~rpalk ali pri sistemih, ki imajo dinamo inelektri~ni akumulator.

Hitro teko~e vetrnice pri~nejo delovati pri hitrostivetra med 4 in 5 m/s in pri hitrostih vetra okoli 10 m/sdose`ejo nazivno mo~. Pri hitrosti 25 m/s se vetrnicazaustavi, da ne nastopijo mehanske preobremenitve. Medvetrnicami prevladujejo take z dvo- ali trolistnim rotorjem.Prednost dvolistnih rotorjev je ni`ja cena in la`janamestitev rotorja na stolp. Izkunje ka`ejo, da so vetrnices trolistnim rotorjem zaradi enakomerneje obremenitvestebra in enakomernejega vrtenja rotorja vizualnosprejemljiveje. Zato so se pri ve~jih vetrnicah uveljavilipredvsem trolistni rotorji (gl. sliko 59).

Sl.58. Tipi~na ve~listna po~asna vetrnica za ~rpanje vode in zgodovinski razvoj velikosti vetrnic

57

V zadnjih desetletjih gradijo na osnovi izkuenj in uporabe novih materialov vseve~je vetrnice do viine 90 m in 3 MW mo~i.

Vetrnica lahko deluje kot samostojni z akumulatorji opremljeni sistem, prikaterem je delovanje elektri~nih porabnikov neodvisno od trenutne hitrosti vetra. Lahkopa deluje tudi kot integrirani sistem za proizvodnjo elektrike, v katerem so zdru`eni:vetrnice, son~ne celice in/ali diesel agregat. Tak sistem omogo~a od vremena neodvisnooskrbo z elektriko ter isto~asno var~evanje s fosilnimi gorivi in zmanjanje emisij. Vzadnjem desetletju pa se je pove~alo tevilo in velikost vetrnih elektrarn zlasti v pokrajinahob morju.

Izkori~anje energije vetra je povezano z nekaterimi mote~imi pojavi v okolju: vizualniizgled, umnost, vpliv na ptice. Na Švedskem je tako dovoljena jakost hrupa 45 dB(A)na oddaljenosti 400 m od vetrnice ali pri najbli`ji zgradbi. Da bi postale vetrnice ~immanjvidne, uporabljajo ustrezno barvo, ki se prilagaja pokrajini. Po dosedanjih izkunjahvetrnice ne predstavljajo nevarnosti za ptice, saj se jim le-te izognejo.

Imajo pa vetrnice velik pozitivni vpliv na okolje, saj proizvajajo elektriko brez dodatnihemisij v okolje. Ta prednost v veliki meri odtehta slabe vplive. Da bi bili vplivi na okolje~im manji, so pri~eli graditi vetrne elektrarne na morju, nekaj km od obale. Danskomesto Koebenhaven je zgradilo 40 MW vetrno elektrarno na morju tik pred mestom(sl. 59). S tem so reili problem zemlji~a, hrupa in nevarnosti za ptice.

Sl. 59. Vetrna elektrarna Middelgrunden mo~i 40 MW pred Koebenhavnom

Geotermalne elektrarne in vplivi na okolje

Toploto, ki je v notranjosti Zemlje, imenujemo geotermalna energija. Nastalaje predvsem iz gravitacijske energije, katere del se je v ~asu oblikovanja delcev vzemeljsko oblo, pred okoli 4.5 milijardami let, spremenil v za~etno toplotno energijo.Do nedavnega so menili, da je vir geotermalne energije le shranjena toplota, todadanes vemo, da je poleg shranjene toplote drugi glavni vir radiogena toplota. Ta nastajaob razpadu naravnih radioaktivnih izotopov z dolgo razpolovno dobo, predvsem urana(U235 in U238), torija (Th232) in kalija (K40). Ocenjujemo, da se je do sedaj na tak na~insprostilo pribli`no 1/3 toplote, 2/3 pa jo bo z radioaktivnimi razpadi e nastalo. S to

58

energijo sevanja `ivimo. Toplota prehaja iz Zemljinega jedra s prevodom,konvekcijo in z magmo pri izbruhih vulkanov (sl. 60). V neprepustnih kamninahprevladuje prevod toplote, vendar je zaradi majhnih toplotnih prevodnosti kamnin napovrju majhen. Toplota prehaja na povrju tudi s konvekcijo teko~in, kot so magma ingeotermalne vode. Te vode so pravzaprav meteorne padavine, ki prodirajo v poroznekamnine in se segrete zadr`ujejo v vodonosnikih – poroznih plasteh ali nestrjenihusedlinah, ki se nahajajo med neporoznimi sloji kamnin.

Mo`nost izkori~anja geotermalne energije je na ozemlju Slovenije zaradiraznolike geoloke sestave tal razli~na. Geotermalno najbogateja in tudi najboljraziskana obmo~ja so Panonska ni`ina v SV Sloveniji, Krko-Bre`iko obmo~je,Rogako-Celjsko obmo~je in obmo~je Ljubljanske kotline.

Sl. 61. Geotermalna karta Slovenije z izotermami na globini okoli 600 m.

Zasnova elektrarn, ki izkori~ajo geotermalno energijo vro~ih vodonosnikov, jeodvisna od temperature, koli~ine geotermalne vode in njene kemi~ne sestave. Najve~je geotermalnih elektrarn z zaprtim parnim in binarnim termodinami~nimprocesom.

Zaprti parni termodinami~ni proces je podoben tistim v klasi~nih parnihtermoelektrarnah; izkoristek naprav je zaradi nizke temperature vode (130 do 200 °C)le okoli 10 %. Delno ga lahko izboljamo z izkori~anjem kineti~ne energije plinov v

Sl. 60. Iztekajo~a lava iz vulkana

59

plinski turbini, ki se nahajajo v geotermalni vodi pod visokim tlakom (na primer CO2).Binarni termodinami~ni proces uporabljamo takrat, ko iz proizvodne vrtine dobimo

toplo vodo s temperaturo pod 85 °C; v teh sistemih uporabljamo namesto vode snov, kise uparja pri ni`jih temperaturah – na primer izobutan C4H10 ali amoniak NH3.U~inkovitost take geotermalne elektrarne je le 2,8 do 5,5 %. Lahko pa kombiniramooba procesa in uporabljamo pri vijih temperaturah vodno paro in pri ni`jih izobutan. Stem pove~amo izkoristek elektrarne na 14 do 16 %. Zaradi varovanja okolja se danesgradijo geotermalne naprave tako, da se teko~ini, ki pride iz proizvodne vrtine, odvzamele toplota in koristni plini (metan) in se nato v drugi vrtini, ki je oddaljena od prve nekajkm, vrne nazaj v vodonosnik. Sistem je tako v celoti zaprt in ne povzro~a nobenihemisij v okolje. To seveda ni primer pri uporabi vro~e vode iz zdravilnih vrelcev, ki sezaradi onesna`enosti le redko vra~a v vodonosnik.

Tehni~no izkori~anje geotermalne energije je lahko povezano z nekaterimikodljivimi vplivi na okolje, ker geotermalni vrelci vsebujejo tudi razli~ne pline,onesna`ene so tudi termalne vode iz zdravili~, in razne organske snovi izlo~ajo odprtiprocesi.

V Sloveniji na~rtujemo izgradnjo geotermalnih elektrarn z mo~jo okoli15 MWe na razli~nih lokacijah v severovzodni Sloveniji (pri Ljutomeru, Lendaviitd.). Izkori~ale naj bi vodonosnik imenovan TERMAL II v globini 4000 do 5000 m stemperaturo geotermalne vode okoli 175 °C.

Soproizvodnja elektri~ne energije in toplote

Velike koli~ine toplote pri nizki temperaturi, ki jih toplotne elektrarneodvajajo v okolico (med 55 in 65 %), lahko koristno uporabimo za ogrevanjenaselij ali rastlinjakov. Tako izkori~anje energije goriv imenujemo soproizvodnja alis tujko kogeneracija, naprave pa toplarne ali pogosto tudi termoelektrarne–toplarne(TE-TO). So~asna proizvodnja elektri~ne energije in toplote je smotrna, ~e obstajajostalni in veliki ter ne preve~ oddaljeni porabniki toplote, ki jih oskrbujemo z ostankom

Sl. 62. Geotermalna elektrarna s hladilnimi stolpi in dovodnim omre`jem.

60

toplote po proizvodnji elektrike. Kot primer navedimo TE-TO v Ljubljani, kjer jeizkoristek pri proizvodnji elektrike okoli 30 %. Ker pa deluje kot toplarna in oskrbujemesto z daljinsko toploto celo zimo, je celoletni izkoristek primarne energije nekaj nad55%. Seveda tega izkoristka ne smemo zamenjati z izkoristkom zgorevanja v kotluelektrarne, ki je v obeh primerih zelo visok in dosega vrednosti nad 85 %.

Sl. 63. Prikaz poteka pretvarjanja primarne energije v termoelektrarni-toplarni (primerjajs sliko 46).

V Ljubljani je 45.000 stanovanj ogrevanih z daljinskim ogrevanjem iz termoelektrarne-toplarne Moste in toplarne Šika. Celotni sistem obsega 156 km dolgo dvocevnovro~evodno omre`je in deluje celo leto, 24 ur na dan. Porabljena toplota se meri vvsaki stavbi, saj je kar 95 % odjemalcev opremljenih s toplotnimi tevci. Zgrajen jetudi manji parovod dol`ine 9 km, po katerem toplarna v Mostah oskrbuje bli njeindustrijske obrate.

Izpopolnjevanje gospodinjske tehnike prispeva k u~inkoviteji porabi vode in energije.

5 %

5 %

5 %

MEHANSKAENERGIJA

ELEKTRI^NAENERGIJA

5 %

ELEKTRIKA32 %

SKUPNAKORISTNAENERGIJA

80 %

TOPLOTA48 %

IZGUBE CEVOVODOV

IZGUBE

FOSILNA TOPLOTA PARAENERGIJA

PARA IZGUBE

100 %

6 1

Var~evanje z elektri~no energijo v stavbah

Ker je elektrika najbolj lahtna od vseh poznanih in iroko uporabljenih oblik energijein je njeno pridobivanje povezano z velikimi izgubami pri pretvarjanju, moramo z njovar~evati. To velja tako za industrijo kot za gospodinjstva.

Eden od kazalcev standarda je tudi opremljenost gospodinjstev z gospodinjskiminapravami. Po zadnjih statisti~nih podatkih so gospodinjstva v Sloveniji nadpovpre~noopremljena z napravami, ki so tudi veliki potroniki predvsem elektri~ne energije(kuhalnik, pralni stroj in hladilnik itd.).

Nove tehnologije so omogo~ile izdelavo u~inkovitejih gospodinjskihnaprav. V povpre~ju se je raba energije novih naprav v zadnjih 15-tih letih zmanjalaza 20 do 50 %. Zna~ilen primer so arnice. Klasi~ne arnice z arilno nitko spremenijov svetlobo le 5 % energije, ki jo porabijo. Energetsko var~ne arnice, v katerih namestonitke `ari plin, porabijo pri enaki svetilnosti tirikrat manj elektrike in imajo osemkratdaljo dobo delovanja. Velik prihranek energije je mogo~ v poslovnih zgradbah, kjer jedele` energije za razsvetljavo kar 40 %. Ker se pri delovanju energetsko var~nih`arnic spro~a tudi manj toplote, so lahko manje tudi hladilne naprave! Tako seinvesticija v zamenjavo arnic povrne e v letu ali dveh. Izdelovalcem svetil se priporo~a,naj se prilagodijo tem potrebam.

Pri nakupu nove naprave naj bo eden od kriterijev izbire tudi energetskau~inkovitost. Take naprave so lahko tudi ceneje, saj je za te naprave dav~na stopnjani`ja! Po evropskih predpisih so bile tudi pri nas oblikovane “energetske nalepke”, kiprikazujejo osnovne lastnosti naprave s poudarkom na energetski var~nosti in ekolokiprimernosti (npr. pri pralnih strojih je opredeljena tudi poraba vode in detergentov).Najbolj u~inkovite so vedno naprave kategorije A.

Toplotne ~rpalke

Toplotna ~rpalka (T^) omogo~a prevzemanje toplote iz okolice v ogrevalni sistemstavbe. Elementi toplotne ~rpalke so prikazani na sliki 64.

Sl. 64. Shematski prikaz delovanja toplotne ~rpalke

62

Predpostavimo, da prihaja v uparjalnik teko~ina (hladivo) z zelo nizkim tlakom,zato se upari `e pri nizki temperaturi. Potrebno toploto za uparjanje ~rpa hladivo izrazli~nih naravnih virov: iz talne vode ali tal, iz zraka v okolju ali iz sprejemnikov son~neenergije.

S kompresorjem pove~amo uparjenemu hladivu tlak in ga segrejemo. Stisnjenohladivo se uteko~ini pri viji temperaturi in toplota se prenese v ogrevalni sistem oz.stavbo. Tlak uteko~injenega hladiva pred povratkom v uparjalnik zmanjamo zekspanzijskim ventilom. Delovni proces je zaklju~en in se lahko ponovi. Pri manjihnapravah kompresor po navadi poganja elektromotor, pri ve~jih pa motor z notranjimzgorevanjem. Za delovanje toplotne ~rpalke je potrebna elektri~na energija ali fosilnogorivo.

Za razliko od drugih ogrevalnih naprav, ki elektriko pretvarjajo v toploto, je toplotna~rpalka zelo var~na. Za proizvodnjo 5 kWh toplote namre~ porabi le 1,5 kWh elektri~neenergije. To razmerje imenujemo grelno tevilo toplotne ~rpalke.

Toda s TÈ lahko segrejemo grelni medij v ogrevalnem sistemu le do temperatureokoli 40 °C. To pa pomeni, da mora biti ogrevalni sistem prilagojen razmeroma nizkimtemperaturam grelnega medija.

Sl. 65. Kotlovnica s toplotno ~rpalko. Toplotna ~rpalka na sliki je pravokotna naprava vsredini. Levo je hranilnik toplote ogrevalnega sistema, desno pa hranilnik toplote sistema

za pripravo tople sanitarne vode. Manja cilindri~na posoda je raztezna posodaogrevalnega sistema.

6 3

PROMET IN OKOLJE

U~inkovit prometni sistem je zelo pomemben za ekonomsko u~inkovitostposamezne dr`ave, saj omogo~a prost pretok ljudi in snovi v dr`avi in izven nje.Promet je tudi mo~na gospodarska panoga – v dr`avah EU je v BND udele`en s 7do 8 % , v Sloveniji le 2,8 %. Vendar velja tudi, da ima mnogo stranskih vplivov na okoljezaradi rabe energije in plinov, posegov v pokrajino, hrupa in posledic prometnih nesre~.

Sporo~ila mednarodnih konferenc o dogajanju v ozra~ju in prometu (Kyoto 1998,OECD o prometu oktobra 2000 na Dunaju) opozarjajo, da bi nadaljevanje sedanjegana~ina in dinamike razvoja prometa, ki je glavni emitent toplogrednih plinov,povzro~ilo okoljsko katastrofo. Strokovnjaki Organizacije za gospodarskosodelovanje in razvoj (OECD) ocenjujejo, da bi se brez korenitega zmanjanja pove~aleemisije ogljikovega dioksida (CO2) do leta 2030 kar za 300 %. V Sloveniji bi to pove~anjeznaalo okoli 56 %, kar nikakor ni sprejemljivo. Tako bi tudi u~inek teh plinov prispevalk spreminjanju podnebja, kar `e ob~utimo in je kodljivo za ljudi in naravo. Številniokoljski, prometni, prostorski, socialni in gospodarski strokovnjaki, predstavnikiEvropskega sveta, Svetovne zdravstvene organizacije in tevilnih vlad so se na omenjenidunajski konferenci zavzeli za novo razvojno zasnovo prometa, ki izhaja iz varovanjazdravja ljudi in narave, saj je od tega odvisen izid razvoja.

Nov pristop ‘okoljsko usklajenega prometa’ (Environmentally SustainableTransport) temelji na naslednjih merilih in omejitvah:• do leta 2030 je treba omejiti emisije ogljikovega dioksida (CO2), da bodo kve~jemu

20 % ve~je kot so bile emisije leta 1990,• emisije duikovih oksidov (NOx) smejo biti leta 2030 le 10 % ve~je kot leta 1990,• enaka omejitev (+ 10 %) velja za rakotvorne lahkohlapne organske snovi (VOC),• emisije drobnih delcev (manjih od 10 µm) je treba do 2030 (v primerjavi s 1990)

zmanjati za 55 do 99 % (odvisno od lokalnih in regionalnih razmer),• hrup bi morali omejiti podnevi na 55 in pono~i na 45 decibelov (dB/A),• na podlagi usklajenega prostorskega reda je treba zmanjati tudi povrine, ki jih

zasedata stoje~i promet in vzdr`evalna infrastruktura.Do bi dosegli te omejitve, morajo vse dr`ave pripraviti usklajene razvojne strategije in

akcijske programe. Slovenska ministra za promet in zveze ter za okolje in prostor sta novembra2000 podpisala dunajsko deklaracijo o prometu in okolju. Teh ciljev ne bomo dosegli kar zomejevanjem mo nosti in pravic uporabnikov transporta in potnikov, temve~ je treba izdelovatiracionalneja vozila in druge stroje, proizvajati in uporabljati bolja goriva, omejitiprazne in individualne vo`nje ter okrepiti posodobljen javni promet, spremenitiparkiranje in vzdr`evanje vozil. Seveda je to odvisno tudi od sodobnih komunikacij,usposobljenosti prometnih in drugih strokovnjakov, ustreznega izobra`evanja in najire zavestnepodpore ne le graditeljev prometnih objektov, prometnih managerjev ter lastnikov in uporabnikovvozil, temve~ tudi od znanosti, dr`avne uprave in javnosti.

Nobena od razli~nih oblik prometa ni okolju nekodljiva, ~eprav velja, da s cestnimin zra~nim prometom okolje precej bolj onesna`ujemo kot z `eleznikim in plovnim.

64

V tabeli 5 je prikazana specifi~na potrebna energija in emisija za razli~ne vrste prometnihsredstev posebej za ljudi in blago.

Tabela 5. Potrebna energija in emisije prometnih sredstev za prevoz ljudi in blaga

Pomen prometa je razviden tudi iz podatkov o rabi energije. V Slovenijinamre~ tretjino primarne energije porabimo v prometu (57 PJ leta 1999, od tegazagotovimo z elektri~no energijo le okoli 0,8 PJ). Zaskrbljujo~e je, da pri nas doma~aporaba teko~ih goriv v zadnjih letih v prometu nara~a zaradi tevilnih novih motornihvozil. V Sloveniji uporabljamo okoli 730.000 osebnih vozil, 40.000 tovornjakov in 50.000traktorjev (1999). Tako kot za ve~ino evropskih de`el velja tudi za Slovenijo, da je medvsemi oblikami prevoza dale~ najbolj razirjen cestni promet – njegov dele` znaa nad90 %. V okolju povzro~a tevilne te`ave. Nove ceste zavzemajo veliko prostora,pove~uje se emisija kodljivih snovi, hrupa in prometnih nesre~. Razen tega je cestnipromet poleg letalskega energetsko zelo potraten.

Strokovnjaki predvidevajo zmanjanje rabe energije in obremenjevanjaokolja pri prevozih z razli~nimi ukrepi:• z izdelavo u~inkovitejih motorjev z notranjim zgorevanjem; trenutni cilj vseh velikih

proizvajalcev motornih vozil je izdelati osebno vozilo z manjo porabo goriva od 4litrov na prevo`enih 100 km;

• z razvojem elementov za u~inkoviteje ~i~enje izpunih plinov, kot sta dvojnikatalizator z merilnikom prese`ka zraka in filter trdnih delcev (saj) z zgorevalnokomoro za ob~asno zgorevanje trdnih delcev (na vsakih 20.000 prevo`enih km);

• z uvajanjem nadomestnih goriv za fosilna pogonska goriva:• uteko~injen naftni plin (UNP) lahko uporabljamo v bencinskih in dizelskih

motorjih, ki se jim le nekoliko zmanja mo~, toda ob~utno se zmanjajo emisijevseh okolju kodljivih emisij; UNP e uporabljajo v ve~ kot 4 milijonih vozilpo svetu, na Dunaju na primer v avtobusih mestnega prevoza;

• stisnjeni zemeljski plin, ki se pod tlakom 200 do 250 bar pre~rpava vvisokotla~ni rezervoar v vozilu; pri uporabi zemeljskega plina v vozilih znotranjim zgorevanjem se v primerjavi s fosilnimi gorivi emisije nezgorelihogljikovodikov prepolovijo in na desetino zmanjajo emisije NOX; uporabazemeljskega plina je varneja od uporabe uteko~injenega plina, ker je la`ji odzraka in se zato ne zadr`uje nad tlemi, ima visoko vneti~e in zgoreva le prizelo omejenem razmerju zrak/gorivo; stisnjeni zemeljski plin `e na velikouporabljajo po svetu;

6 5

66

• metanol, ki ga pridobivamo z oksidacijo metana, lahko kot gorivo uporabimosamega ali v zmesi z bencini; zaradi ni`jih temperatur zgorevanja so emisijeNOX manje; s pove~anjem prese`ka zraka se zmanjajo emisije CO innezgorelih ogljikovodikov;

• etanol kot najbolj razirjeno “alternativno” gorivo, ki se pridobiva tudi izbiomase; najve~ji svetovni proizvajalec in porabnik bio-etanola je Brazilija.V Tabeli 6 je prikazana primerjava sedaj dovoljenih emisij motorjev z notranjimzgorevanjem in emisij pri uporabi etanola v gramih snovi na kW mo~i motorja.Razlika je o~itna!

Tabela 6. Primerjava dovoljenih emisij z dose`enimi pri uporabi etanola.

Uvajanje novih tehnologij in goriv bo postopno, ker bo mogo~e obremenitveokolja v bli nji prihodnosti zmanjati le z zamenjavo prevoznih sredstev in sspremembo vedenjskih navad. Znano je, da je v EU 75 % vseh vo`enj z osebnimivozili krajih od 8 km, polovica krajih od 3,6 km in tretjina od 1,6 km. Raziskavevedenjskih navad tudi ka`ejo, da se v mestih v osebnem vozilu povpre~no vozita le 1do 2 ~loveka (satisti~no 1,4). V Kaliforniji (ZDA), ki je postala nekaken zgled vzahtevah po okolju primernih prometnih sredstvih in navadah, je hitri pas na avtocestahrezerviran le za osebna vozila z ve~ kot 3 potniki! Zamenjava prevoznih sredstev bilahko potekala po na~elih:• na krajih poteh – namesto osebnih vozil ~im ve~ koles;• na srednjih razdaljah – manj osebnih vozil in prevladujo~ javni prevoz;• na dolgih razdaljah – ve~ potovanja in prevozov z letali in eleznico.

Slika na str. 65 ka`e promet v kolonah, pri katerem se ve~a poraba energije inemisija kodljivih plinov s trdnimi delci.Slika na str. 67 ka`e hidroelektrarno Formin na posebnem dovodnem kanalu, kidovaja vodo iz Drave. (Foto M. Garbajs)

6 7

68

ENERGETSKA PRIHODNOST

Nove usmeritve

Energetska politika Slovenije je bila v preteklosti tesno povezana z delovanjemrudnikov premoga in mo`nostjo uvoza goriv iz tujine. •e pred osamosvojitvijo smote`ili k zmanjani rasti potrebnih primarnih fosilnih goriv in ve~ji uporabi obnovljivihvirov, posebej e vodne energije, ter k intenzivnemu uvajanju plina kot goriva, ki naj biizboljal kakovost zraka v naseljih. Po konferenci Ekologija, energija, var~evanje leta1987 smo med prvimi sprejeli davek na CO

2. Plinifikacija Slovenije je bila uspeno

izvedena in onesna`evanje zraka v naseljih je padlo pod dovoljeno mejo.Leta 1994 je Dr`avni zbor sprejel Resolucijo o u~inkoviti rabi energije v Sloveniji, s

katero je opredelil glavne smeri razvoja energetike, vendar je bilo njeno uveljavljanje vpraksi minimalno. S sprejetjem pridru`itvenih dokumentov za EU in z zahtevamiprotokola iz Kyota pa je Dr`avni zbor spomladi 1999 sprejel Nacionalni program varstvaokolja, v katerem je posredno opredeljen tudi razvoj energetike. Jeseni 1999 je bilsprejet tudi nov Energetski zakon (Ur. l. RS, 79/99), ki v energetiko uvaja tr`nogospodarstvo in spreminja usmeritve za razvojne odlo~itve. Zakon predvideva tudiizdelavo strategije razvoja energetike v Sloveniji. Ta ne bo mogla obiti nekaterih na~el,ki so neodvisna od trga z energijo in so posebej pomembna za varstvo okolja. Nekaterenaloge energetske politike v Sloveniji so za nadaljnji razvoj nesporne. Stanje v oskrbi zenergijo v Sloveniji je relativno dobro. Na sl. 65 lahko vidimo zgodovinski razvoj oskrbes primarno energijo v Sloveniji in odnose do bruto dru`benega proizvoda od leta 1985dalje.

Iz teh podatkov se vidi, da se je raba energije v Sloveniji ustalila, ~eprav je vzadnjih letih e ~utiti te`njo k nara~anju. Èe primerjamo nekatere slovenske kazalcez energetiko v EU, ugotovimo, da je bila v letu 1997 v EU povpre~na poraba energijena prebivalca za 13 % ni ja, energetska intenzivnost pa dvakrat ve~ja (za enotoBDP smo rabili dvakrat ve~ energije). Energetska intenzivnost se je v EU v zadnjih25-tih letih zni`evala v povpre~ju za 0,4 % letno, pri nas pa je ostala skorajnespremenjena. Poseben porast bele`imo pri porabi teko~ih goriv in naravnegaplina.

Dele` elektrike se je v kon~ni rabi zmanjal in je z 18,9 % pribli`no na ravni EU(19 %). Prikazuje mo~an porast ob vklju~itvi JE Krko in stabilizacijo porabe po letu1985 z mo~nim upadom v ~asu osamosvajanja. V zadnjem obdobju zaradi zastarelostinaprav upada povpre~ni izkoristek v termoelektrarnah iz 32,7 na 32,3 %, medtem ko jev EU porasel iz 38 na 39 %. Emisije CO2 na prebivalca so v Sloveniji za 6 % ni`je kotv EU, vendar so se v zadnjih letih pove~evale za 3,1 % letno, v EU pa le 0,3 %. Nasliki 66 vidimo strukturo emisij kodljivih plinov v Sloveniji v letih 1991–99.

Dolgoro~na strateka usmeritev pri pretvarjanju in rabi energije temelji na pove~anjuu~inkovitosti na vseh podro~jih s ciljem, da se zagotovi:

6 9

• dolgoro~na zanesljiva oskrba z energijo in njena u~inkovita raba,• primernost za zdravje ljudi in okolje ob najmanjem mo`nem tveganju,• ekonomska u~inkovitost in socialna sprejemljivost,• tehnoloka u~inkovitost in prilagodljivost.

Zadovoljivo uveljavljanje energetske u~inkovitosti zahteva upotevanje medsebojnihvplivov tehnolokih, ekonomskih in pravnih faktorjev. Prilagoditev predpisov instandardov z veljavnimi v EU bo spodbujala k izboljanju tehnologij. Vklju~evanjestrokov za varovanje okolja v ceno goriv in uveljavljanje drugih spodbud, ki naj stimulirajouporabo ~istejih goriv ter vzpostavljanje skladov ali kreditnih linij za pospeevanjeinvesticij v soproizvodnjo. Šira raba obnovljivih virov energije pa naj bi spremenilastrukturo porabe in energetsko odvisnost.

Sl. 65. Primarna in kon~na energija ter dru`beni proizvod v Sloveniji (zgoraj) inprimarna energija po posameznih virih (spodaj); vir: Stat. letopis energetskega

gospodarstva v Sloveniji, 1999.

70

Od leta 2002 dalje ne bo ve~ v uporabi osvin~eni bencin.Zmanjanje emisij SO2 za 36.000 ton/leto v TEŠ bo omogo~ila druga ~istilna naprava

(na bloku 5). Obnovljene bodo tudi druge termoelektrarne, v prihodnosti pa bo ostal lee rudnik lignita v Velenju.

Nadaljuje se gradnja HE na Savi, mo`nosti so za gradnjo hidroelektrarn na Muri terakumulacijskih ali ~rpalnih elektrarn na drugih lokacijah, ker bo treba po letu 2020zaradi zaprtja JE Krko nadomestiti izpad 300 MW mo~i.

Dograjuje se mre`a plinovodov v Sloveniji, da bi ve~ina naselij imela dostop donaravnega plina.

Kolikor bo mogo~e, se bo pospeevala raba biomase za soproizvodnjo elektrike intoplote. Predvideva se, da bi z obnovljivimi viri (vodo, vetrom, direktnim son~nimsevanjem in z biomaso) dobili 14 PJ primarne energije do leta 2015.

Z uveljavljanjem lokalnih energetskih konceptov (tevilne ob~ine so jih je e sprejele)se bosta hitreje uveljavljala soproizvodnja in daljinsko ogrevanje naselij.

Promet je zelo pomemben porabnik teko~ih goriv. Z ustrezno politiko cen inobdav~itev bo ve~ interesa za javni avtobusni in elezniki promet

Novi predpisi o rabi energije v novih in starih stavbah bodo omogo~ili in zahtevaliboljo toplotno za~ito, s ~imer lahko bistveno prispevamo k manji rabi energije(prihranek do 50 %), k ve~jem udobju in zni`anju strokov.

Spremembe cen goriv bodo prispevale k varovanju okolja in vplivale na trgovanje znafto in plinom. Ker so zaloge obeh relativno majhne, je pri~akovati stalno rast njihovih cen.

Sl. 66. Emisije CO2, NOX, SO2 in pranih delcev v Sloveniji; vir: Intitut za energetiko, Lj.

7 1

Med najpomembnejimi dejavniki energetske strategije je u~inkovita rabaenergije in zmanjanje uvozne odvisnosti. Z razvojem in uporabo doma~ih obnovljivihvirov, z dodatno izolacijo stavb in zamenjavo tehnolokih postopkov bi bilo mogo~eohraniti ali zmanjati potrebno primarno energijo na nivoju zadnjega desetletja, to je nacca. 270 PJ/leto, in dose~i zmanjanje energetske odvisnosti od sedanjih 75 % na50 %. S tem bi postala Slovenija energetsko u~inkovita, okolju in ljudem prijazna ter odtujine manj odvisna de`ela. Energija je osnova ivljenja in vsake gospodarske aktivnosti,zaradi tega mora biti strategija energetskega razvoja usmerjena dolgoro~no tako, daob svetovni energetski krizi ne bomo ob~utneje prizadeti.

Raziskovanje za tehnoloki napredek

Spremembe v energetiki potekajo po~asi: od enega vira na drugega trajaprehod desetletja. Zelo nazoren diagram, ki prikazuje, kako se je spreminjal dele`posameznih goriv na svetovnem trgu, seveda v odvisnosti od tehnologij za pridobivanjegoriv in za njihovo pretvarjanje. Ka`e bistvene spremembe.

Sl.67. Sprememba svetovnega tr`nega dele`a posameznih goriv (nosilcev energije) od1850 do 2000 (po Nakiæenoviæu).

Do zamenjave posameznih goriv ni prilo, ker bi zmanjkalo goriva, temve~se je spremenila tehnologija pretvarjanja energije in s tem tudi na~in uporabe.Drv ni zamenjal premog zato, ker bi jih zmanjkalo, temve~ zato, ker je z uvajanjemparnih strojev bilo veliko u~inkoviteje kuriti s premogom, ki vsebuje na enoto volumnain te`e bistveno ve~ energije. Nara~ale pa so seveda tudi potrebe in poraba.

Premoga ni zamenjala nafta, ker bi ga zmanjkalo, temve~ preprosto zato, ker motorjevz notranjim zgorevanjem ni bilo niti primerno niti mogo~e poganjati z energijo iz premoga.Namesto nafte je pomemben naravni plin, ker ga dobavljajo po cevovodih; zelo uporaben jev industriji, kjer lahko nadomesti dra`jo elektriko, tudi naprave za pretvarjanje so zelou~inkovite, in nasploh manj onesna`uje okolje. Njegova uporaba nudi veliko udobnost.

72

Jedrski vir energije ni dosegel predvidene uporabe, ker so namre~ nalo`be v jedrskeelektrarne tehni~no in nalo`beno zelo zahtevne. Z razvojem jedrske energetike nastajajonova okoljska vpraanja, med temi zlasti skladi~enje in odstranjevanje jedrskihradioaktivnih odpadkov.

Energija iz obnovljivih virov je prevladovala na svetu do 18. stoletja. Kako bo vprihodnosti, si nih~e ne upa napovedati. Klasi~ne tehnologije bodo e vrsto let pomembenna~in pretvarjanja kemi~ne in notranje energije v mehansko delo in elektriko. Sevedapa spremljamo hitro izpopolnjevanje vseh obstoje~ih tehnologij, kar omogo~ata razvojnovih materialov in mno`i~na uporaba mikroprocesorjev za vodenje in upravljanjeprocesov. Tako se vendar zmanjujejo emisije kodljivih snovi in pove~uje izkoristeknaprav, izboljuje se kakovost upravljanja, podaljuje se ivljenska doba itd.

Zaradi globalnega varovanja okolja je vedno ve~ razmiljanj o vzpostavitviustreznega sonaravnega energetskega sistema, katerega osnova bi biliobnovljivi viri energije. Po zmanjanju zalog fosilnih goriv naj bi svet postopnopreel na tri nosilce energije: elektriko, metan (CH

4 ) in metanol (CH

3OH)

(P. Novak: Pot k energetsko usklajenemu svetu, Energy and Buildings, t.14, 1990).Elektriko je mogo~e pridobivati neposredno iz obnovljivih virov (vodne, vetrne, son~ne,valovne elektrarne ter na bibavico) ali posredno z uporabo metana ali metanola. Metanbi pridobivali s son~no energijo, z neposredno sintezo ali s pomo~jo hidrolize vode inuporabo v biomasi vezanega ogljika. Nastali metan je nato mogo~e oksidirati inpridobivati teko~i metanol. Obe kemi~ni spojini potrebujeta en sam ogljikov atom zavezavo tirih vodikovih atomov. Ker je metanol v bistvu uteko~injen metan z dodatkomene molekule kisika, ga imenujemo tudi oksidirano gorivo. Metan in metanol omogo~atakemi~no shranjevanje son~ne energije. Metanol je mogo~e poljubno dolgo hraniti terga preva`ati s tankerji, cisternami in podobno po vsem svetu. Za uporabo teh gorivni potrebna nova infrastruktura, ker se sedanji plinovodi za naravni plin (metan)normalno uporabljajo e naprej. Uporaba metanola zato nara~a. Nekaj spremembpri izbiri materialov pa zahteva gradnja motorjev na metanol, ki bodo manjiin u~inkoviteji. Metanol omogo~a namre~ gradnjo motorjev z veliko ve~jim tla~nimrazmerjem, kot bencin. Z manjimi spremembami bo mogo~e e naprej uporabljatibencinske ~rpalke, in tudi druge naprave za zgorevanje lahko ostanejo prakti~nonespremenjene. Tako ti trije nosilci energije lahko zadostijo vsem naimpotrebam in so v ravnote`ju z okoljem.

Tako zamiljen sistem prevzema vse prednosti sedanjega sistema(tehnologije za pridobivanje, transport in uporabo), zato za njegovo uvajanje ni potrebnoveliko novega znanja. Vsi procesi in tehnologije so znani, niso pa ekonomsko opravi~ljivizaradi cen fosilnih goriv. Ceneje je mogo~e izkori~ati pred milijoni let akumuliranoson~no energijo kot pa postaviti nove tehnologije za njeno sprotno kemi~no akumulacijo.

Poleg te zamisli obstajajo e druge. Med njimi je oskrba razvitega sveta z jedrskoenergijo, ki je zaenkrat za javnost te`ko sprejemljiva. Naslednja zanimiva reitev pa jeuporaba vodika kot goriva prihodnosti.

7 3

Vodik kot gorivo prihodnosti?

Vodik kot gorivo ima nekatere sprejemljive prednosti. Pri zgorevanju ne nastajajokodljivi plini – CO2, CO, SO2 in hlapljivi ogljikovodiki, ki nastajajo pri zgorevanjufosilnih goriv. Edini produkti zgorevanja vodika so vodna para in male koli~ine NOX.Vodik pa je nevarneji od zemeljskega plina, ker je v zmesi z zrakom eksploziven v zeloirokem razponu koncentracij od 4 do 75 % (zemeljski plin je vnetljiv le pri koncentracijahv zraku od 5 do 15 %). Ker vodik gori zelo hitro in z nevidnim plamenom, bi bil odprtiplamen zelo nevaren.

Danes vodik v velikih koli~inah proizvajamo iz naravnega plina za tehnoloke potrebev industriji, pri tem pa nastaja ogljikov dioksid, ki je toplogredni plin in kodljiv za okolje.Takno pridobivanje vodika torej ni obetavno. Toda vodik lahko proizvajamo tudi breznastajanja CO2, z obnovljivimi viri energije. Znani sta dve tehnologiji: z elektrolizovode (elektri~ni tok lo~i vodik in kisik) ter s toplotno disociacijo, pri kateri tudi razpadevoda na vodik in kisik.

Tako kot za vsako drugo gorivo so potrebne zaloge vodika. Lahko ga skladi~imo vplinastem agregatnem stanju v nizko- in visokotla~nih rezervoarjih, uteko~injenega vzelo dobro izoliranih rezervoarjih pri temperaturi pod vreli~em (manj kot -253 °C), sajse volumen vodika zmanja za 800-krat v primerjavi z vodikom v plinskem stanju in gauteko~injenega lahko transportiramo na velike razdalje; in adsorbiranega v trdnihkovinskih zlitinah, na primer eleza in titana (FeTi) ali magnezija in niklja (Mg2Ni), kijih imenujemo hidridi.

Vodik lahko uporabljamo kot gorivo v napravah, v katerih vodik zgoreva s plamenompodobno kot fosilna goriva, v motorjih z notranjim zgorevanjem (po zasnovi podobnimOttovim), v plinskih turbinah pri letalih, v vodikovem parnem kotlu, kjer vodik in kisikkemi~no reagirata (zgorita) pri visokih temperaturah in za pogon elektri~nih cestnihvozil s pomo~jo gorivnih celic.

Gorivne celice (FC) pretvarjajo kemi~no energijo goriva neposredno v elektri~noenergijo. Podobne so baterijam, vendar jim med delovanjem stalno dovajamo gorivo.Poznamo ve~ vrst gorivnih celic, ki delujejo pri razli~nih temperaturah in tudi z razli~nimigorivi. Kot gorivo obi~ajno uporabljajo vodik in kisik oziroma zrak. V gorivni celicipoteka obratna reakcija kot pri elektrolizi vode, ko nastane tok elektronov in s temelektrika, vodna para in toplota. Na sl. 68 je prikazano delovanje gorivne celice.

Gorivne celice se hitro razvijajo. Posebno pomemben je razvojnizkotemperaturnih gorivnih celic, primernih za uporabo v avtomobilih ingospodinjstvih. Z njimi bo lahko imelo vsako gospodinjstvo soproizvodnjoelektrike in toplote. Odpadno toploto, ki nastane pri delovanju gorivne celice, jemogo~e uporabiti za pripravo tople vode, za ogrevanje ali v absorbcijskem hladilnemstroju za hlajenje. Ker je te`ava v pridobivanju ~istega vodika, so s posebnim postopkomin ustreznimi katalizatorji uspeno preizkusili tudi uporabo naravnega plina, metanola inkurilnega olja za pridobivanje ~istega vodika.

74

Sl. 69. Gorivna celica v avtomobilu

Poleg tega se v svetu zelo intenzivno ukvarjajo s tehnologijami za uplinjanje premoga,biomase ter odpadkov iz nje. Uplinjanje premoga je zaradi velikih zalog premoga nasvetu ena najpomembnejih tehnologij za okolju nekodljivo uporabo fosilnih goriv vprehodnem obdobju k novemu energetskemu sistemu.

Sl.68. Princip delovanja gorivne celice

7 5

O poti iz sedanjosti v prihodnost

Sedanja energetika je prehodna faza, v kateri je ~lovetvo od parnega stroja (1774),generatorja elektri~ne napetosti (1831) in elektri~ne `arnice (1879) napredovalo doavtomobilskega bencinskega motorja (1886) in elektromotorja na izmeni~ni tok (Tesla1888). Oba motorja sta e sedaj z netetimi dopolnitvami nenadomestljiva energetskastroja. V 20. stoletju pa smo dobili e vrsto novih sredstev – elektroniko in z njo tranzistor,son~no baterijo (1954), integrirano vezje, laser (1960), mikrotelefonijo, ra~unalnik inCD ROM, digitalno mnogostransko plo~o in e kaj. Razvoj se ka`e v mno`ici sodobnihnaprav in aparatov.

Vse to temelji na elektri~ni energiji, ki ima svoj vir v so~ni energiji in zalogi fosilnihgoriv. Slednje pa nezadr`no kopnijo. Elektri~no energijo, ki je najbolj uporabna,pridobivamo tudi iz obnovljivih virov, ki e niso zadostni. Zdaj imajo nalogo kemiki infiziki, od katerih pri~akujemo, da bodo omogo~ili pridobivanje drugega goriva za pogonskemotorje in izdelali bolje naprave za izkori~anje son~ne energije. To so upi sedanjecivilizacije, ki brez velike porabe energije ne zna ve~ `iveti, saj bi sicer zabredla vusodno krizo. •e tako ob~asne energetske krize, ki so del tr`nega nihanja in politi~nihdogajanj, povzro~ajo te`ave gospodarstvu in vsem porabnikom energije.

Ameriki znanstvenik Robert W. Kates, podobno razmiljajo tudi drugi, ocenjuje zaobdobje 60-tih let, od 1990 do 2050, da se bo ~lovetvo (sedaj teje e dobrih 6 milijard)skoraj podvojilo, in toliko se mora pove~ati tudi pridelovanje hrane, ki vsaj za petino~lovetva ni zadostno. Poraba energije naj bi se v tem obdobju pove~ala skoraj zatrikrat (za 2,7-krat), ker se bo tehnika irila tudi na manj razvita obmo~ja. Z bolj var~noin u~inkovito rabo energije naj bi se gospodarstvo okrepilo za tirikrat. Tako ali druga~eod energetike pri~akujemo ve~ kot sedaj, in tudi zato bo morala temeljiti na novih virihin tehnologijah. To pa pomeni ve~ in ve~ vlagati v raziskovalno delo, saj je ob tem trebareevati e mnogo drugih nalog in velike nadloge, ki jih prinaajo civilizacijske bolezniin razne stranpoti.

Potrebna je nova usmeritev in nov na~in iskanja in razmiljanja. To pa morajo brezobotavljanja uskladiti in podpreti ekonomska, okoljska in razvojna politika. Tri desetletjapo stockholmski okoljski konferenci nas e vedno skrbijo onesna`ene vode, tla in zrak,k ~emur prispeva tudi sedanja energetika. Nove tehnologije naj to odpravijo, omogo~ijobolje u~inke in dajo e ve~ koristnega za ~loveka. Slovensko gospodarstvo naj bizmanjalo odvisnost od uvoza energije. Ka`e, da ~ez nekaj desetletij ne bomo ve~imeli jedrske elektrarne in preurediti bo treba tudi termoelektrarne. Poleg velikih nalo`bza nove sonaravne energetske objekte si obetamo, da bomo dobili naprave, ki bodovsakemu opremljenemu gospodinjstvu oziroma domu dale neodvisni zadosteni virenergije. Toda to ne bo jutri. Potrebni so dolo~eni pogoji: mir in ustvarjalnost najprej,bolje in za vse koristno izobra`evanje, tudi spremenjene navade ter seveda ~as invztrajnost. O teh sredstvih in poteh razvoja govori ta knji`ica.

76

Nekaj nasvetov in izkuenj za vsakogar

Najprej o domu, naj bo stanovanje ali hia. Ko ga kupujemo, mislimo na marsikajod cene do lege in udobja. Toda va`na je tudi energijska primernost, ker bo treba domvedno vzdr`evati, in pol leta ga celo dodatno ogrevamo. Vpraajte prodajalca alina~rtovalca, koliko energije bo zahtevala uporaba stanovanja. Podatek (tevilo) opotrebnih litrih kurilnega olja pomno`ite z 10,03 kWh/l, porabo zemeljskega plina v m3

pa z 9,94 kWh/m3, nato zmno`ek, ki ga dobite, delite z bivalno povrino ogrevanegadoma. Èe bo izra~unana vrednost manja od 100 kWh/m2, kupujete sodoben energijskovar~en dom. To je odvisno tudi od izolacije zidu (priporo~ljiva je 8 cm debela zunanjatoplotna izolacija). Potem je va`na tesnost oken in vrat, ki jo lahko dodatno zagotovimo.Pri vsakem nakupu poskrbite, da boste za vse naprave imeli navodila in garancije.Kakovostne naprave (aparati, stroji) imajo oznako A.

Tudi `e obstoje~e domove lahko izboljamo in dodatno izoliramo. Taknenalo`be se povrnejo `e v nekaj letih. V energetski svetovalnici, teh je kar precej poSloveniji, lahko pa tudi pri okoljskih in finan~nih organih, povpraajte, ali je mogo~edobiti katero od dr`avnih povra~il za nalo`be v var~no rabo energije – za zamenjavooken in stekel ali toplotno izolacijo podstreij, kjer v ogrevalni dobi izgubljamo najve~energije, ali za solarni sistem. Ob~asno so celo razpisi za takne mo`nosti.

Ogrevanje vode je pomembno za vsak dom in tudi nekaj stane. Temperaturoprostorov je mogo~e uravnavati s pripiranjem ventilov na ogrevalih (radiatorjih), ne paz odpiranjem oken. Lahko namestite termostate, ki vas bodo odvezali od stalnegaurejanja. Za vsako stopinjo nad 20 oC, ki je primerna bivalna temperatura, se pove~aporaba goriva za 6 %. Prostore prezra~ujemo s kratkotrajnim odpiranjem oken naste`aj (ko zrak ni onesna`en). Stari kotli centralne kurjave, zlasti na drva in premog,imajo za ve~ deset odstotkov slabi izkoristek (u~inkovitost) od sodobnih. Koristno jeizolirati cevi napeljave. Va`na je tudi ustreznost in redno ~i~enje dimnika, posebej epri prehodu na plinasto gorivo. Ogrevalni sistem lahko var~evalno uravnavamo s sodobnomikropocesorsko napravo. Ne nazadnje je va`no, da imamo dobre vodovodne pipe,kajti ~e katera pu~a tudi le po eno kapljico vsako sekundo, je izgubljene vode inenergije (!) vsak mesec toliko, da bi lahko napolnili 16 kopeli! Poleg tega je zelo koristnavgradnja solarnega sistema za segrevanje sanitarne vode, ker nam lahko zmanjaporabo druge energije za 80 %.

Gospodinjski aparati so veliki porabniki energije. •e pri nakupu se ka`e odlo~atipo energijski nalepki, ki ozna~uje rabo energije in razred, v katerega aparat ali strojspada. Tudi var~no kuhati se u~imo: posoda naj bo enako velika kot kuhalna plo~a,kajti pri posodi s premerom 15 cm na plo~i premera 25 cm je poraba energije za istiu~inek za 40 % ve~ja. Pokrijte posodo, da ne uhaja para. Pe~ice izklopite nekaj minutpred koncem pe~enja, ker se bo priprava jedi dokon~ala. Mikrovalovne pe~ice porabijoza dve tretjini manj energije kot obi~ajna kuhala in v prostor oddajajo manj toplote.Tudi izbira in namestitev hladilnika je va`na; vgrajeni hladilniki porabijo ve~ energijekot zunanji, sodobni pa so var~neji in ne vsebujejo nevarnih hladil. Najve~ energije za

7 7

segrevanje vode porabijo pralni in pomivalni stroji, ki sicer za pogon porabijo le 10 %energije. Na voljo so tudi energetsko var~ne arnice, ki za enako svetilnost porabijo le~etrtino energije v primerjavi s klasi~no `arnico in trajajo desetkrat dlje. Svetila inaparate ugaajte, ~e jih ne rabite, ker var~ujete in e varujete dom.

Tudi na vrtu var~ujmo. Obdelujmo ga ro~no in ~im manj uporabljajmo elektri~ne inmotorne naprave. Èe je le mogo~e, omejimo rabo umetnih gnojil, ker so vir duikovihoksidov, ki so znani toplogredni plini. Vsak doda malo, pa nastaja velik problem. Tudilega drevja je pomembna: iglavce imejte na severni strani, listavce pa na ju`no, dapoleti sen~ijo, v hladnem delu leta pa prepu~ajo son~ne `arke.

Delovno mesto naj bo za delo primerno ogrevano, osvetljeno, tehni~no opremljenoin vzdr`evano. Ko jih ne potrebujete, izklopite vse naprave na elektri~ni pogon – tudimed delom! Kdor zadnji zapusti prostor, naj to preveri; delujejo naj le kontrolne insignalne naprave. Nikar ne odlagajte ~esarkoli na ogrevala in konvektorje! Energija jepomemben stroek vsakega dela, potrebna pa je tudi varnost. Ob nabavah naprav seje dobro prepri~ati, ~e se samodejno preklopijo v stanje pripravljenosti (‘power-savingmode’), ker se s tem lahko poraba energije zmanja celo za 90 %. Var~ujmo tudi spapirjem, ~eprav ob majhni porabi ni drag, toda za njegovo izdelavo se porabi velikoenergije in lesa, veliko pa tudi za tisk in vse druge postopke s prevozi vred. Vsaka tonastarega papirja prihrani 17 dreves ter ogromno vode in energije! Prav uni~evanje gozdovje med najhujimi napakami sodobnosti.

V vozilu: ko ga nabavljate, ra~unajte na ~im manjo porabo goriva. Toda va`no je,kako vozite, kajti pri hitrem speljevanju skrajate ~as (dohitevanja) za 4 %, porabogoriva pa pove~ate za 39 %. Poraba goriva pri hitrosti okoli 100 km/h je `e za 10 %ve~ja kot pri hitrosti 90 km/h, pri vijih hitrostih pa se poraba izredno pove~uje. Pridaljem ~akanju ka`e motor izklju~iti, ker ponoven v`ig manj obremeni okolje kot 10sekund trajajo~e delovanje. Ob startih pozimi po~akajte 30 sekund pred vo`njo, da semotor ogreje in bolje deluje. Uporaba klimatske naprave pove~a porabo goriva za20 %. Za poletje se spla~a vgraditi, ~e tega nima novo vozilo, za~ito proti soncu.Preverjajte mese~no tlak v pnevmatikah. Prazen in e tako aerodinami~no oblikovankov~ek na strehi pove~a porabo goriva tudi za 5 l na 100 km!

Z vsem tem nismo iz~rpali mo`nosti za varno in var~no ravnanje. Marsikaj vampovedo navodila, ki jih dobijo kupci naprav. Svetujemo vam, da jih skrbno beretein tudi upotevate. Vse se dinami~no spreminja in ~lovek se vedno u~i: to ni le pregovor,temve~ upotevanja vredna izkunja.

78

Literatura:Air and Health, World Health Organization, 1997

Energija in ekologija – multimedija, Sao Medved s sodelavci, Ljubljana, 1995

Energija za jutrinji svet, World Energy Council, Komisija SES, Ljubljana, 1994

Europes Environment, The Dobris Assessment, European Environment Agency,Copenhagen, 1995

Global Energy Perspectives, N. Nakiæenoviæ, A. Grubler, A. McDonald, CambridgeUniversity Press, 1998

IG, Calendario De Agostini, Italia, 2000-12-13

Intuduction to Energy and the Enviroment, P. Liu, Van Nostrand Reinhold, 1993

Nacionalni program varstva okolja, MOP, Republika Slovenija, 1998

Narava in okolje, Zbirka Usklajeno in sonaravno, Svet za varstvo okolja R Slovenije,Ljubljana, 1998

New Transportation Fuels, Daniel Sperling, University of California Press, 1990

Statisti~ni letopis Slovenije, 1999

Sustainable Development, The Challenge of Transition, Edited by Turgen Schmandt andC.H. Ward, Chambridge, 2000

Register zakonodaje varstva okolja Republike Slovenije

Renewable Energy – Power for a Sustainable Future, Oxford University Press, MiltonKeynes, 1996

Technology and Global Change, Arnulf Grubler, Cambridge University Press, 1998

The Sunshine Revolution, H.N. Rostvik, SUN-LAB Publisher, Stavanger, 1992

The Timeless Energy of the Sun, M. Singh, Sierra Club Books, UNESCO, San Francisco,1998

Wind Energy in 1999, European Directory of Renewable Energy Supliers, JAmes and James,1999

Varstvo okolja in obnovljivi viri energije, Sao Medved, Peter Novak, Ljubljana, 2000

Slikovno gradivo:Varstvo okolja in obnovljivi viri energije, Sao Medved, Peter Novak, Ljubljana, 2000

European Directory of Renewable Energy Supliers, JAmes and James, 1995 - 1999

The Timeless Energy of the Sun, M. Singh, Sierra Club Books, UNESCO, San Francisco,1998

Lebensraume, Thomas Schmitz-Gunther; Konemann, 1998

European Passive Solar Handbook, GD XII, Brussels, 1986

Foto arhiv : Sao Medved, Peter Novak, M. Garbajs, KonTikiSOLAR, OPEL, Daimler Benz

7 9

Merske enote in nekatere definicije

Merske enote in merila, ki se smejo uporabljati v Sloveniji v javnem prometu so dolo~enis posebnim zakonom o merskih enotah in merilih.Mednarodni sestav enot SI, ima sedem osnovnih enot:m - meter, enota za dol`ino; to je dol ina enaka 1 650 763, 73 valovnih dol in sevanja kriptona 86Kr.kg - kilogram, enota za maso; dolo~ena z maso mednarodnega prakilograma iz platine in iridija – pri 4° C odgovarja to masi 1,000 028 destilirane vode.s - sekunda, enota za ~as; to je trajanje 9 192 631 770 period sevanja cezija 133Cs.A - amper, enota za elektri~ni tok; to je tok, ki v vakuumu privla~i dva vzporedna, neskon~no dolga vodnika s silo 2.10-7 N.K - kelvin, enota ta temperaturo; to je 273,16. Del temperaturne razlike med absolutno ni~lo in trojno to~ko vode.cd - kandela, enota za svetilnost; to je svetil. enovalovnega sevanja s frek. 540.1012 Hz in mo~jo 1/683 W/sr.mol - mol, enota za koli~ino snovi; to je koli~ina snovi sistema, ki vsebuje toliko elementarnih delcev, kolikor je v 12g ogljika atomov 12C.

Iz osnovnih enot SI sistema so izpeljane enote geometri~nih in ~asovnih veli~in:m2 - za plo~ino 1 rad = radian, enota za polni ravni kot 2πm3 - za volumen 1 sr = steradian, enota za polni prostorski kot ( 4π)m/s - za hitrost 1/s - za kotno hitrostm/s2 - za pospeek 1/s2 - za kotni pospeek

Iz fizikalnih zakonov pa so izpeljane vse druge enote, od katerih imajo nekatere svojaposebna imena. Te enote so:1 Hz = 1/s herc, e. za frekvenco;1 N = 1 kg m/s2 njuten, e. za silo1 J = 1N m d`ul, e. za energijo, toploto1 W = 1 J/s vat, e. za mo~1 Pa = 1 N/m2 paskal, e. za tlak1ΩΩΩΩΩ = 1 V/A om, e. za el. prevodnost1 S = 1 1/Ω simens, e. za el. prevodnost1 F = 1 C/V farad, e. za el. kapacitivnost

V energetiki, e posebej pri prenosu toplote se uporabljajo e izvedene enote za:- toplotno prevodnost k (W/mK)- koli~ina toplote, ki prehaja skozi 1m2 in 1m debele plasti materiala pri temperaturni razliki 1K.- toplotno prestopnost h (W/m2K) – koli~ina toplote, ki prestopa iz trdnega telesa na teko~ino, oziroma plin, ali obratno, na povrini 1m2 in pri temperaturni razliki 1K.- toplotno prehodnost U (W/m2K) – koli~ina toplote, ki prehaja skozi 1m2 stene, pri temperaturni razliki 1K. Prehod toplote je sestavljen iz prestopa na steno, prevoda po steni in prestopa iz stene.V~asih uporabljamo, po analogiji z elektriko, tudi obratne vrednosti zgoraj navedenih enot in jih poimenujemo s pridevkom “toplotna” upornost, toplotni upor itd.

Kadar so tevil~ne vrednosti enot zelo velike ali zelo majhne, lahko uporabljamo skrajanopisavo decimalnih mest. V mednarodnem merskem sistemu SI so dolo~ene naslednjedecimalne merske enote:predpona znak vrednost predpona znak vrednostdeka da 101 deci d 10-1

hekto h 102 centi ~ 10-2

kilo k 103 mili m 10-3

mega M 106 mikro µµµµµ 10-6

giga G 109 nano n 10-9

tera T 1012 piko p 10-12

peta P 1015 femto f 10-15

eksa E 1018 ato a 10-18

1 H = 1V s/A henri, e. za el. induktivnost1 T = 1N/A m tesla, e. za gostoto mag. toka1Wb = 1 T m2 veber, e. za magnetni pretok1 lm = 1 cd sr lumen, e. za svetlobni tok1 lx = 1lm/m2 luks, e. za osvetljenost1 Bq = 1/s bekerel, e. za radioaktivnost1 Gy = 1J/kg grej, e. za absorb. dozo sevanja1 Sv = 1 J/kg sivert, e. za ekvival. dozo sevanja

80

Te enote se dodajajo osnovnim enotam in izpeljanim enotam s posebnim imenom ter sepiejo pred njimi in tik ob njih brez presledka, n.pr: km, kW, mA itd.V drugih merskih ali starejih merskih sistemih se uporabljajo tudi druge enote, ki nisouradno dovoljene, vendar jih iz zgodovinskih ali prakti~nih razlogov e uporabljamo.Zato v nadaljevanju podajamo e tabele za prera~un teh enot v SI sistem .

Tabela 1: Prera~un enot za energijo, toploto

Tabela 2: Prera~un enot za mo~, toplotni tok

V anglosaksonskih de`elah se uporabljajo e nekateri specifi~ne enote za energijo, in sicer:1 therm = 100 000 BTU = 29,288 kWh = 0,1055 GJ ali obratno 1 MWh = 34,1297 therms1 ton of refrigeration = 3,517 kW

h ( hladilne mo~i) ali obratno 1kW

h = 0,2843 ton of refr.

1 HP (kotla) = 9,809 kWt ( toplotne mo~i kotla) ali obratno 1 kW

t = 0,1019 HP

Pri izdelavi energetskih bilanc in izra~unih zalog goriv se uporabljajo razli~ni pretvornikikoli~niki in energijski ekvivalenti. Povzeti so iz okro`nice Svetovnega energetskegasveta. Vrednosti so zaokro`ene.

Tabela 3: Pretvorniki koli~niki in energijski ekvivalenti v energetiki

2

SVET ZA VARSTVO OKOLJA REPUBLIKE SLOVENIJEZbirka USKLAJENO IN SONARAVNO tev. 5/2000

ENERGIJA IN OKOLJEIzbira virov in tehnologijza manje obremenjevanje okolja

http://www.sigov.si/svo

Pripravil sekretariat Sveta za varstvo okolja RSdr. Franc Lobnik, dr. Vida Hudnik, dr. Vilibald Premzl,dr. Peter Novak kot vodja projekta indr. Avgutin Lah kot urednik zbirke

Avtorja:prof. dr. Peter Novak, univ. dipl. in . stroj., Svet za varstvo okolja RSdoc. dr. Sao Medved, univ. dipl. in`. stroj., Fakulteta za strojnitvo, Ljubljana

Recenzenta:prof. dr. Mihael-Gabrijel Tomi~, IJS Ljubljana, Svet za varstvo okolja RSdr. Janez Sunik, Kamnik, Svet za varstvo okolja RS

Avtorja ilustracij:dr. Sao Medved, Marjan Garbajs

Lektorica:dr. Andreja @ele, Intitut za slovenski jezik ZRC SAZU

Slika na naslovnici:Hidroelektrarna Mav~i~e na Savi JV od Kranja

Grafi~na priprava:Suzana Domjan, univ. dipl. in`. stroj., Ljubljana

Tisk:Trajanus d.o.o., Kranj

CIP - Katalo`ni zapis o publikacijiNarodna in univerzitetna knji`nica, Ljubljana

620.9504.05/.06:620.9

NOVAK, Peter, 1937- Energija in okolje : izbira virov in tehnologij za manje obremenjevanje okolja /avtorja Peter Novak, Sao Medved ; [avtorja ilustracij Sao Medved, Marjan Garbajs]. -Ljubljana : Svet za varstvo okolja Republike Slovenije, 2000. -(Zbirka Usklajeno in sonaravno ; t. 5)

ISBN 961-6315-05-61. Medved, Sao110582784