oie – uvodna prezentacija - obnovljivi izvori energijeoie.mingo.hr/userdocsimages/oie uvod...

Obnovljivi izvori energijeNajvažniji izvori, potencijal i tehnologija

Prof.dr.sc. Zdenko Šimić

FER 2010.

[email protected]

2010. Zdenko Šimić - Obnovljivi izvori energije

4

Energijske tehnologije

Pregled

• Uvod• Karakteriziranje OIE• Planovi u EU i RH• Stanje i projekcije korištenja energije• OIE za proizvodnju el. en.• OIE za toplinu• OIE za goriva• Ostali OIE• Zaključno

2010. Zdenko Šimić - Obnovljivi izvori energije 2


Uvod


Što je to obnovljiva energija?

Energija koje ima u izobilju: sunce,

vjetar, voda , biomasa, zemlja, valovi

te plima i oseka.

Zašto obnovljiva energija?

Da zamjeni fosilna goriva u

nestajanju i reducira emisiju

stakleničkih plinova koji

mogu poremetiti klimu.


UTJECAJ NA OKOLIŠ

Globalno zatopljenje i zagađivanje okoliša


Energijske tehnologije5

Mt CO2

http://www.epa.gov/climatechange/emissions/globalghg.html

Energijske tehnologijeZdenko Šimić - Obnovljivi izvori energije 6

Globalna

temperatura u

zadnjih 65

milijuna godina

Dan

as

18,000 years

230,000 years

1 Million years

3.5 Million years

10 million years65 million years

10,000 years

1,000 years

55 million years

1000 god13 Mgod.65 Mgod.


Koncentracija CO2

Zdenko Šimić - Obnovljivi izvori energije 7

Svjetska koncentracija

CO2 porasla je od oko

280 ppm od prije

industrijske revolucije do

370 ppm danas.

Porast od 3ppm na godinu.


Staklenički plinovi

• CO2 normalno zauzima 0,03% volumena atmosfere (2,4E15 kg)

• Normalni ravnotežni ciklus cirkulira 10%

• Sagorijevanje fosilnih goriva remeti balans godišnjim dodavanjem više od 1% CO2 (10 Gt)

• Posljedica direktna u promjeni globalne temperature za 1 K zadnjih 150 godina

• Globalne posljedice topljenja leda na Antarktiku i klimatske promjene


Energijske tehnologijeObnovljivi izvori energije i NT9

Porast globalne temperature

od 1860. do 2000.

Globalno zagrijavanje

Energijske tehnologije10


RJEŠENJE!?

Kako riješiti pitanje zagađivanja i razvoja



Rješenje onečišćavanja

• Potpuno rješenje ne postoji

• Multidisciplinarni i neutralan pristup podloga su za približavanje optimalnim rješenjima

• Velika smetnja su suprotstavljeni interesi i neznanje

• Svaka ljudska aktivnost je opasna i onečišćuje

• Pitanje je izbora između potreba i prioriteta



Eksterna cijena proizvodnje el. en. u EU c/kWh



ENERGIJA U SVIJETU

Potrošnja energije u svijetu



0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

1860 1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000 2020 2040 2060

mto

e

Godišnja svjetska potrošnja energije1860 -2060 (Shell)

Ostalo

Sunce

Energetski usjevi

Vjetar

Hidroenergija

Nuklearna

Prir. plin

Nafta

Ugljen

Trad. bio

Svjetska potrošnja energije

Energijske tehnologijeZdenko Šimić - Obnovljivi izvori energije 17[Mtoe]


OIE za primarnu energiju

18

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

2006 2030

Mtoe

Ugljen Nafta Prirodni plin Nuklearna Hidro Biomasa i otpad Ostali OIE

81%

80%

13%14%

Ukupno: 11 730 Mtoe uz prosj. porast od 1.6%/god. 17 010 Mtoe 2030.

Izvor: World Energy Outlook 2008, OECD/IEA, 2008


7765

14571

1095 7933813

6743

2789 34503017

4805

246 861125 149771 5440

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

2006 2030

TWh

Ugljen Nafta Prirodni plin Nuklearna Hidro Biomasa i otpad Vjetar Ostali OIE

OIE za električnu energiju

19

67%

67%

18%23%

Ukupno: -uz prosječni godišnji porast od 2.4%

18 921 TWh 33 265 TWh 2030.

Izvor: World Energy Outlook 2008, OECD/IEA, 2008


OIE za električnu energiju

20Izvor: World Energy Outlook 2008, OECD/IEA, 2008

Hidro OIE* -vjetar, biomasa, Sunce, plima i valovi


Porast OIE u svjetskoj proizvodnji električne energije do 2015. i 2030.

Hidroenergija je na prvom mjestu.

Vjetar na moru postaje značajan iza 2015., ali i dalje iza vjetra.

21


Porast OECD proizvodnje električne energije do 2015. i 2030.

Vjetar je dominantno na prvom mjestu.

Biomasa i hidro su značajni do 2015. , do 2030. Solarna također postaje značajna.

22


OIE - regulativa

Direktiva EU (…/2009/EC) za promoviranje korištenja OIE

• Dio klimatskog i energetskog paketa EU s osnovnim ciljem:

20 % manje emisije CO2

20 % obnovljivih izvora energije

20 % veća energetska učinkovitost

• Usvojio Europski parlament 17.12.2010.

• http://ec.europa.eu/climateaction/

Usvojeni nacionalni ciljevi udjela OIE u ukupnoj energetskoj potrošnji

Zemlja Udio (%) OIE u krajnjoj potrošnji

2005.

Udio (%) OIE u krajnjoj potrošnji

2020.

Belgija 2,2 13

Bugarska 9,4 16

Češka 6,1 13

Danska 17,0 30

Njemačka 5,8 18

Estonija 18,0 25

Irska 3,1 16

Grčka 6,9 18

Španjolska 8,7 20

Francuska 10,3 23

Italija 5,2 17

Cipar 2,9 13

Latvija 34,9 42

Litva 15,0 23

Luksemburg 0,9 11

MaĎarska 4,3 13

Malta 0,0 10

Nizozemska 2,4 14

Austrija 23,3 34

Poljska 7,2 15

Portugal 20,5 31

Rumunjska 17,8 24

Slovenija 16,0 25

Slovačka 6,7 14

Finska 28,5 38

Švedska 39,8 49

Velika Britanija 1,3 15

Ukupno EU-27 8,5 20,0

Obnovljivi izvori energije i NT

23


ENERGIJA U HRVATSKOJ

Potrošnja energije u Hrvatskoj



OIE – strategija RH

OIE u strategiji energetskog razvitka RH (2010.)

OIE 2010. 2020. 2030.

Biomasa [PJ] 18,14 33,86 68,72

Biogoriva [PJ] 2,50 9,55 14,35

Energija vjetra [PJ] 1,02 9,50 15,84

Energija vode MHE [PJ] 0,40 0,97 1,55

Energija vode VHE [PJ] 21,06 23,76 23,76

Geotermalna enerija [PJ] 0,15 5,51 8,54

Sunčeva energija [PJ] 0,51 5,27 13,87

Ukupno: 43,78 88,42 146,63

Obnovljivi izvori energije: vrste, potencijali, tehnologije

25

U 2020. godini iz obnovljivih izvora energije 88,42 PJ ‐ekvivalent energiji 2105 milijuna tona nafte


OIE – strategija RHOIE u strategiji energetskog razvitka RH (2010.)

26


OIE – strategija RHOIE u strategiji energetskog razvitka RH (2010.)

Očekivani instalirani kapaciteti (snaga)

Nekonvencionalni IE 2020. 2030.

Elektrane na biomasu [MW] 135 420

Elektrane na komunalni otpad [MW] 35 105

Vjetroelektrane [MW] 1200 2000

Male hidroelektrane [MW] 140 250

Geotermalne elektrane [MW] 20 30

Sunčeve elektrane [MW] 45 250

Ukupno nekonvencionalni [MW]: 1575 3055

27

Dodatno se predviđa izgradnje novih ili porast snage u

postojećim velikim hidroelektranama do 2020. godine u

iznosu od 300 MW


OBNOVLJIVI IZVORI

Ukratko o obnovljivim izvorima energije



Neispunjeno

poželjno

svojstvo

OIE – poželjna svojstva

Pretežno ispunjena poželjna svojstva nekonvencionalnih izvora energije

Poželjno svojstvo

izvoramHE

Sunce -

TE

Sunce -

FNVjetar Biomasa Geoterm.

Obnovljivost

Potencijal

Vlastita potrošnja

Energija pridobivanje

Utjecaj na okoliš

Moguća diverzifikacija

CO2 - neutralnost

29

Ispunjeno

poželjno

svojstvo

Djelomično

ispunjeno

poželjno svojstvo


OIE – poželjna svojstva

Pretežno neispunjena poželjna svojstva nekonvencionalnih izvora energije

30

Ispunjeno

poželjno

svojstvo

Djelomično

ispunjeno

poželjno svojstvo

Neispunjeno

poželjno

svojstvo

Poželjno svojstvo izvora MHE Su.-TE Su.-FN Vjet. Biom. Geot.

Ravnomjernost, površinska

Površinska gustoća

Moguće izvorno uskladištenje

Male prirodna oscilacija

Nužnost rezerva

Efikasnost pretvorbe

Mogućnost kogeneracije


OIE – energetska održivostEnergija potrebna za izgradnju postrojenja: pojedini izvor mora neprekidno

raditi nekoliko godina, da bi tek tada postao neto-proizvođač energije (vrijeme energetske amortizacije). Naglašeni utrošak energije je pri proizvodnji fotoćelija.

Tip energetskog postrojenja

Energetska

amortizacija

(god)

Hidroelektrana 0,2-0,3

Toplana za daljinsko grijanje 0,2-0,5

Nuklearna elektrana (LWR) 0,2-0,8

Vjetroelektrana 0,2-1,9

Fotonapon-amorfne ćelije* oko 1,5

Fotonapon-multikristalne ćelije* oko 2

Fotonapon-monokristalne ćelije* do 3

31

* Ovisi o lokaciji i tehnologiji (navedene su prosječne vrijednosti)


OIE – utjecaj na okolišUjecaj na okoliš: općenito malen ili ga uopće nema. Korištenje vjetra

izaziva buku (manji problem), a sagorijevanje biomase izaziva emisiju plinova eventualno manje štetnih od konvencionalnih goriva jer praktički nema sumpora, no emisija iz tih postrojenja je i nešto veća nego li iz konvencionalnih (manji stupanj djelovanja manjih jedinica)

Tip elektranaIzravna emisijaCO2-ekvivalent

(gram/kWh)

Neizravna

emisijaCO2-ekvivalent

(gram/kWh)

Ukupna

emisijaCO2-ekvivalent

(gram/kWh)

Hidroelektrane 3,5-40 10-20 13-55

Vjetroelektrana 0 40-50 40-50

Elektrana na biomasu 13-18 45-50 63

Fotonaponska elektrana 0 180-220 180-220

Konv. termoelektrane na plin 340 80 420

Konv. termoelektrane na kam.

ugljen820 100 920

32


KOLIKO TO KOŠTA

Cijena obnovljivih izvora energije



Stanje i predviđanje 2015. i 2030. cijene investicija elektrana za OIE, $/kW.

Hidroenergija je razvijena. Geotermalna, vjetar i biomasa se još razvijaju.

Najveće promjene se očekuju kod Solarne, a posebno za fotonaponske primjene.

34


Stanje i predviđanje 2015. i 2030. cijene proizvodnje el. en. za OIE, $/MWh.

Hidroenergija je razvijena. Geotermalna, vjetar i posebno biomasa se još razvijaju.

Najveće promjene se očekuju kod Solarne, a posebno za fotonaponske primjene.

35


KORIŠTENJE OIE

Korištenje obnovljivih izvora energije za proizvodnju el. en., grijanje i transport



OIE za el. en.

Hidroenergija

• Razlikuju se male (do 10 MW) i velike HE

• Posebno zanimljive u razvijenom svijetu

• Zrela i konkurentna tehnologija

• RH 100 MW do 2020.

– Poticaji 0.42 do 0.69 kn/kWh, ovisno o proiz.

Vjetar

• Najrazvijeniji novi OIE– Njemačka, Španjolska,

Danska, Portugal, SAD

– Ukupno oko 100 GW

– Projekcije za 2030.:• 4.5% (1500 TWh) el.

en. od 0.7% (130 TWh)

• RH 1200 MW do 2020.– Poticaji 0.65 kn/kWh

– Ograničenje je mreža

37


OIE za el. en.

Biomasa

• Trenutno 2. najveći OIE– Samo za el. en. i

kombinirano za toplinu

– Predviđen rast, ali ne koliko HE i vjetar

– Švdska, Njemačka, V. Britanija, Italija

• RH na biomasu 140 i na kom. otpad 40 MWe do 2020.– Poticaji 0.36 do 1.20

kn/kWh, ovisno o snazi i teh.

Geotermalna

• Proizvodnja veća od Solarne

– 9 GW (60 TWh )

– Predviđen stabilan rast

• do 2030. trostruka proizv. i dvostruki udio (0.6%)

• RH 20 MWe do 2020.

– Poticaji 1.26 kn/kWh

38


OIE za el. en. – Sunce FN

• Najskuplji i najdinamičniji OIE

– Kumulativno do kraja 2007. preko 9 GW

• Proizvodnja el. en. nekoliko TWh

• IEA projekcije za 2015. 42 TWh i 245 TWh za 2030.

– 95% instalacija je na mreži ovisno o poticajima

– Rast instaliranih kapaciteta preko 50% godišnje

– Njemačka, Japan, SAD, Španjolska, Italija, Francuska, Kina

– Elektrane od kW do desetina MW

– RH planira 1.52 MW do 2010. i 45 MW do 2020.

• Poticaji: 3.4, 2.1 i 3.0 kn/kWh za snage do 10, preko 30 kW i između, redom

39


OIE za el. en. – Sunce koncentrirano

• Manje skupo od FN

– Kumulativno do kraja 2007. 354 MWe

– Nove instalacije i planovi

• SAD, Španjolska, Australija, …

• Potencijal za 2 GW do 2010.

– IEA predviđa 11 TWh do 2010. i 107 TWh do 2030.

• Potencijal za RH postoji, alinije toliki kao za naveden južnije zemlje

40

Solarni toranj: 11 MWe, Spain, 600 ogledala

Parabolična protočna: 30 MWe, Kramer Junction, California

Parabolični tanjur, 10 kW


OIE ZA GRIJANJE

Biomasa

Geotermalna

Solarna

41


Sunce za grijanja

• Može biti pasivno i aktivno

• Ekonomski isplativo odmah ili uzminimalna ulaganja – Posebno u odnosu na druge OIE

– EU, Njemačka, Španjolska, Grčka, Austrija, Brazil, Kina

• HR ima 50 do 100 puta manje instalacija po stanovniku od sjevernijih zemalja.– Do 2020. milijun m2

• Proizvodnja ili uvoz!?

42


BIOGORIVA ZA TRANSPORT

Etanol

Biodizel

• Goriva 1. generacije 1.5% -24.4 Mtoe ili ekv. 0.6 mb/d

• IEA projekcije za 2030: 5% -118 Mtoe ili ekv. 3.2 mb/d

• Kontroverzno•Poticaji, poljoprivreda, održivost (utjecaj na okoliš)

• EU planira do 2020. koristiti 10% biogoriva u transportu

• RH do 2010. ima plan koristiti 5.75% biogoriva u prometu

43


Valovi, plima i oseka


La Rance, France. 240MW

plimna pregrada. Jedina na svijetu.


Ostali obnovljivi izvori!?

• Energija topline mora

• Hladna fuzija

• Zero point energy

• Mnogi drugi …



Valoriziranje tehnologije



Cjelovito rješenje



Zaključno• Tradicionalni fosilni izvori su ograničeni

• Nedovoljno poznat i potencijalno vrlo štetan utjecaj na okoliš od dosadašnjeg i daljnjeg korištenja fosilnih goriva

• OIE znatno manje štetno utječu na okoliš i treba ih koristiti daleko više

• OIE su raznovrsni te je odabir i dinamika njihova uvođenja zahtjevno pitanje

• Brojni scenariji razvoja predviđaju više od 50% energije iz obnovljivih izvora do 2050.

• Budućnost možemo predviđati ili kreirati…



Predviđanja velikih

“Oni koji imaju znanje ne predviđaju. Oni koji predviđaju nemaju znanje.”-- Lao Tzu, Kineski pjesnik,

6. st. pne.

“Leteći strojevi teži od zraka su nemogući." -- Lord Kelvin, predsjednik,

Royal Society, 1895

“Predviđanje je teško, posebno kada se radi o budućnosti.”

-- Nils Bohr, Nobelovac Fizičar

“Nema ni najmanje indikacije da će [nuklearna energija] biti ikada dostupna. To bi značilo da se atomi razbijaju po volji.”-- Albert Einstein, 1932.

“Ja mislim da postoji svjetsko tržište za možda pet računala.”

-- Thomas Watson, predsjednik IBM-a,

1943.

49

Energijske tehnologije2010. Zdenko Šimić Obnovljivi izvori energije

Obnovljivi izvori na FER-u

4

oie – uvodna prezentacija - obnovljivi izvori energijeoie.mingo.hr/userdocsimages/oie uvod...

Documents