Energija i energenti Cilj predavanja je da se studenti bliže

upoznaju sa: Osnovnim pojmovima vezanim za energiju Karakteristikama pojedinih energenata koji

su od značaja za formiranje njihovih cena Tehnološkim procesima koji se koriste za

transformaciju primarne u sekundarnu energiju

Definicija gorivaDefinicija goriva

Goriva su materije koje sagorevanjem Goriva su materije koje sagorevanjem oslobađaju veliku količinu toplote.oslobađaju veliku količinu toplote.

Podela gorivaPodela gorivaPrema agregatnom stanju razlikujemo:Prema agregatnom stanju razlikujemo:

čvrsta;čvrsta; tečna i tečna i

gasovita gorivagasovita goriva

Prema poreklu razlikujemo:

Veštačka Prirodna

Drvo

Ugalj

Sirova nafta

Prirodni gas

Briketirani ugalj

Drveni ugalj

Koks, polukoks

Dest. proizvodi nafte

Generatorski gas

Vodeni gas

Gas iz koksne peći

Kako se mere količine i toplotne Kako se mere količine i toplotne vrednosti gorivavrednosti goriva

Da bi se obavljala trgovina, goriva se mereDa bi se obavljala trgovina, goriva se mere Količinske mere za čvrsta goriva su kg ili tone a za tečna goriva i Količinske mere za čvrsta goriva su kg ili tone a za tečna goriva i

gas litre,bareli ili metri kubnigas litre,bareli ili metri kubni Mera za električnu energiju je kilovatčas (kWh) a za toplotu Mera za električnu energiju je kilovatčas (kWh) a za toplotu

kilodžuli (kJ)kilodžuli (kJ) Konverzija fizičkih veličina u toplotne vrednosti se vrši na osnovu Konverzija fizičkih veličina u toplotne vrednosti se vrši na osnovu

toplotnih vrednosti svakog pojedinačnog goriva.Toplotna toplotnih vrednosti svakog pojedinačnog goriva.Toplotna vrednost označava onu količinu toplote (Q) koja se oslobađa pri vrednost označava onu količinu toplote (Q) koja se oslobađa pri potpunompotpunom sagorevanju 1kg čvrstog i tečnog goriva ili 1 msagorevanju 1kg čvrstog i tečnog goriva ili 1 m3 3

gasovitoggasovitog goriva.goriva. Toplotna vrednost je merilo kvaliteta goriva i zavisi od hemijskog Toplotna vrednost je merilo kvaliteta goriva i zavisi od hemijskog

sastava goriva.sastava goriva.

Razlika između bruto i neto toplotne vrednosti Većina goriva predstavlja smešu karbona i vodonika koji u

procesu sagorevanja zajedno sa kiseonikom daju toplotu Tokom sagorevanja vodonik i kiseonik se spajaju i rezultat toga

je voda Bruto toplotna vrednost (GCV) uključuje svu toplotu koja se

oslobodila tokom sagorevanja uključujući i onaj deo koji se sadrži u vodi kao nusproizvodu

Neto toplotna vrednost (NCV) isključuje ovu toplotu sadržanu u vodi

Razlika između bruto i neto toplotne vrednosti za čvrsta i tečna goriva najčešće iznosi 5-6% dok za gas je oko 10%

Čvrsta i tečna goriva se uvek iskazuju sa neto toplotnom vrednošću, dok se prirodni gas uvek daje sa bruto toplotnom vrednosti

Faktori konverzije za jedinice mase

Faktori konverzije za energiju

Tipične toplotne vrednosti za pojedine derivate nafte

Faktori konverzije za prirodni gas (bruto

toplotne vrednosti)

Toplotne vrednosti koje se koriste za poređenje troškova grejanja u Srbiji

PrirodnaPrirodna čvrsta goriva čvrsta goriva

Od čvrstih goriva najznačajni su:Od čvrstih goriva najznačajni su: Drvo i Drvo i UgaljUgalj

Drvo se u industriji ne koristi, izuzev za Drvo se u industriji ne koristi, izuzev za potpalupotpalu u kotlovima za proizvodnju u kotlovima za proizvodnju vodene pare, koji se lože ugljem.vodene pare, koji se lože ugljem.

Drvo kao gorivo

Tradicionalno, drvo se koristi u domaćinstvima i za proizvodnju toplotne energije u pogonima drvne industrije.

Osnovna prednost drveta kao goriva je u tome da se radi o obnovljivom izvoru. Takođe, drvo ima veoma nizak procenat pepela (<1%, što je mnogo niže nego kod ugljeva) i u sebi ne sadrži sumpor ili druge, kod fosilnih goriva uobičajene, zagađujuće i korodivne materije.

Donja toplotna moć drveta u funkciji sadržaja vlage u drvetu

Sadržaj vlage u odnosu na apsolutno suvo [%] Donja toplotna moć [MJ/kg]*

0 18,2

15 15,4

30 13,5

45 11,9

60 10,5

100 8,5

Vrednosti se odnose na lišćare. Kod četinara, zbog postojanja smolastih materija i većeg učešća lignina, toplotna

moć je nešto viša.

Toplotne vrednostiVrsta goriva Toplotna vrednost

(kJ/kg)Ljuska suncokreta 16.500Granje voća,grožđa, šume 15.000Ostaci kukuruza 14.500Sojina slama 15.500Slama pšenice i ječma 14.000Biogas (kJ/nm3) 23.000Biljna ulja 36.000

Cena drveta Ne postoji svetska cena Cena se utvrđuje na lokalnim

tržištima Zavisi od raspoloživosti drvne mase i

udaljenosti centara potrošnje U 2011.god.cena bez prevoza se

kretala u Srbiji od 30-50€\m3

Klasifikacija uglja

Postoje razne metode za klasifikaciju prema poreklu, nameni, starosti, toplotnoj moći i drugim osobinama uglja.

Prema klasifikaciji Ekonomske komisije OUN za Evropu postoji samo podela na kameni i mrki ugalj.

Kameni ugalj ima gornja toplotnu moć, bez pepela, od 23,87 MJ/kg i više. Ispod te granice su vrste mrkog uglja, gde se lignit takođe računa u tu grupu. Međutim u nekim prikazima se odvojeno prikazuje i lignit gde se granica toplotne moći uglja vrednuje da je 12,5 MJ/kg.

Klasifikacija uglja Lignit Toplotna vrednost iznosi od 6 do 12,5 MJ/kg, uz

izvestan sadržaj sumpora. Mrki ugalj %. Toplotna vrednost iznosi od 12,6 do 23,8

MJ/kg. Od kamenog uglja se razlikuje, što pored humusnih supstanci sadrži i izvesnu količinu humusnih kiselina.

Kameni ugalj se deli na više podgrupa. Kriterijum za klasifikaciju je količina isparljivih supstanci. Antracit, poluantracit, mršavi kameni ugalj, masni kameni ugalj , gasni kameni ugalj  i gasnoplameni kameni ugalj. Sadrže ugljenika 80 do 98%, pepela 0,5 do 40%, kiseonika oko 5%, vodonika oko 5%, a toplotna moć se kreće od 25 do 36 MJ/kg.

Rezerve uglja

Najveće rezerve uglja su na severnoj hemisferi prvenstveno između 35 i 50 stepeni severne geografske širine. 

Rezerve uglja su dobro istražene, pogotovo u razvijenim zemljama. Sa trenutnom godišnjom potrošnjom od oko 3,7 milijardi tona godišnje (kamenog i mrkog uglja) i 0,9 milijardi tona lignita ima dovoljno uglja za nekoliko stotina godina eksploatacije.

Rezerve uglja (2)

Dokazane rezerve ugljaVrsta uglja Milijardi tona

Kameni ugalj 510Mrki ugalj 279Lignit 196Ukupno 987

Raspodela rezervi Raspodela rezervi

ovog energenta je neravnomerna. Svega 6 zemalja raspolaže sa 75% svih svetskih rezervi. U poslednjih nekoliko godina su dodatna istraživanja još uvećala iznose rezervi.

Top lista zemalja sa najvećim rezervama uglja

Zemlja %

SAD 25

Rusija 16

Kina 12

Australija 9

Indija 7.5

Nemačka 6

Ugalj u Srbiji

Značajne rezerve uglja u Srbiji predstavljaju stratešku energetsku sirovinu na kojoj se i u narednim decenijama zasniva energetski razvoj Srbije. Otkopavanje uglja u Srbiji vrši se površinskom, podzemnom i podvodnom eksploatacijom.

Podzemna eksploatacija uglja vrši se u okviru JP PEU, koje trenutno obuhvata osam aktivnih rudnika i jedan rudnik koji je zatvoren devedesetih godina prošlog veka (Aleksinac)

Ukupno se u rudnicima proizvodi 500.000 - 600.000 t godišnje uglja različitog kvaliteta, i to poluantracita, kamenog, mrkog, mlađeg mrkog i mrko-lignitskog uglja.

Podvodni rudnik uglja Kovin, specifičan po načinu otkopavanja, bio je u sastavu JP EPS do 2005. godine, kada je izdvojen u posebno preduzeće, a nedugo zatim i privatizovan. Rudnik godišnje proizvodi oko 150.000 t lignitskog uglja

Površinska eksploatacija vrši se od strane JP EPS u Kolubarskom i Kostolačkom basenu lignitskog uglja, uglavnom za snabdevanje termoelektarana koje proizvode 61.8% električne energije u Srbiji. Proizvodnja uglja na površinskim kopovima je stabilna i iznosi oko 42x106 t uglja godišnje, a u narednom periodu će se povećavati u skladu sa izgradnjom novih termoenergetskih postrojenja.

Ukupne geološke rezerve uglja u Srbiji (u 000 t)

Karakteristike uglja u Srbiji Kameni ugljevi samo po nekim svojim osobinama

spadaju u vrstu kamenih ugljeva. Oni sadrže visok sadržaj sumpora (4-8%) i visok sadržaj pepela (18-27%), pa im je upotrebljivost ograničena na termičke svrhe.

Mrke ugljeve karakteriše visok sadržaj pepela (12-35) i relativno visok sadržaj sumpora (0.9-3.8%).

Lignite karakteriše visok sadržaj vlage (34-56%), sadržaj pepela od 9-21% i sadržaj sumpora od 0.5-1%, a često i iznad 1%.

Rudnici podzemne eksploatacijeRudnik Vrsta uglja KJ/kgBogovina Mrki 17.000Rembas Mrki 20.000Vrška Čuka Antracit 28.000Štavalj Mrki-lignit 12.000Ibar Kameni 22.000Soko Mrki 18.000Jasenovac Mrki 18.000Lubnica Mrki 13.000Kolubara lignit 7,450Kostolac lignit 8,140Kosovo lignit 7,000

Cene uglja Kameni ugalj je jedino predmet svetske trgovine Ostali ugljevi nemaju svetsku tržišnu cenu već se ona

uglavnom formira prema ceni koštanja ili ceni kamenog uglja

Troškovi transporta i osiguranja igraju značajnu ulogu u formiranju cena uglja

Svetska cena kamenog uglja prati kretanje cene nafte i trnutno je oko 4-4,5 $/GJ

Bonitet koji se nekad koristio za utvrđivanje cena: za mrki ugalj je 0,8 a lignita 0,6 u odnosu na cenu kamenog uglja

Uobičajeno je da površinski kopovi lignita koji se koristi za proizvodnju el.energije se nalaze uz TE

Transport uglja do TE isplativ je do 80 km razdaljine

Nafta Sirova nafta jedan od najvažnijih strateških svetkih proizvoda Nafta predstavlja složenu mešavinu tečnih hidrokarbonata koji

se u prirodi javljaju u podzemnim rezervoarima u sedimentnim stenama

Sirova nafta predstavlja sirovinsku osnovu za proizvodnju raznih derivata i ona se koristi kako za energetske tako i za neenergetske svrhe

Jedinice koje se koriste za njeno izražavanje mogu da budu težinske (tona) ili zapreminske (barel, litar, kubni metar)

Da bi mogla da se vrši konverzija između ovih jedinica neophodno je da se poznaje specifična težina ili gustina svakog derivata

Gustina može da se koristi za klasifikaciju nafte i njenih derivata od lakih ka teškim

Nafta (1)

Nafta (2) Kretanje cene nafte ima uticaj na širok spektar ekonomskih

aktivnosti (ekonomska istraživanja pokazuju da se za svaki porast cene od 10 dolara po barelu nafte stvarni BDP (bruto društveni proizvod) u Sjedinjenim Državama Amerike smanjuje za oko 0,4 posto privrednog rasta )

Cena nafte se formira na berzi Tipovi nafte kojima se trguje na berzi su: slatka sirova nafta

(Sweet oil), kisela sirova nafta (Sour crude), Brent oil, WTI (Western Texas Intermadiate), Iranska teška nafta i dr.

Kada se govori o sirovoj nafti, podrazumeva se da se govori o brent oilu.

Brent oil sirova nafta je pronađena 1960. godine, a najviše se eksploatiše od strane Velike Britanije, Norveške, Danske, Holandije i Nemačke

Troškovi proizvodnje nafte

Nafta(3) Naftom se najviše trguje na robnim

berzama Najveća svetska robna berza na kojoj se

trguje fjučersima na robu je Njujorška robna berza

Standard nafte kojom se trguje na ovoj berzi je WTI

Godine 2007. Euronext se spaja sa Njujorškom (NYSE) i formira NYSE Euronext berzu. Na ovoj berzi se najviše kotira nafta Nort Sea Brent Crude tj. nafta tipa Brent Oil

Nafta (4) Barel je mera koja se najčešće koristi kao jedinica

zapremine sirove nafte. Jedan barel iznosi 42 američka galona što je jednako 158,9873 litara.

Za Srbiju je najvažnija nafta tipa Ural koja se uvozi iz Rusije (7,34bbl=1t urala)

Cena na tržištu za jedan barel sirove nafte nije rezultat samo tržišnih odnosa ponude i potražnje već je posledica spleta netržišnih razloga gde politika ima najvažniju ulogu

Kretanje cena nafte

Kretanje cena nafte i derivata

Prirodni gas Prirodni gas sadrži nekoliko gasova, ali dominantan je metan

(oko 85%) U zavisnosti da li se dobija kao nusprodukt vađenja nafte ili se

direktno iz gasnih ležišta, zavisi i njegov sastav. U vezi toga kako se dobija razlikujemo vlažan i suv gas.

Da bi dobio komercijalnu svrhu, tako dobijeni prirodni gas mora da se procesuira kako bi se odstranili nepotrebni sastojci.

Da bi se obezbedio transport na velike udaljenosti, prirodni gas može da se utečni smanjujući mu temperaturu na – 160 stepeni celzijusovih. Tada govorimo o tečnom prirodnom gasu ili na engleskom LNG.

Prirodni gas (2) Jedinice mere koje se koriste za prirodni gas mogu da budu

zapreminske (m3) ili energetske (toplotne – KJ, Btu, kWh). Kada se koriste zapreminske jedinice mere neophodno je da se

zna temperatura i pritisak u trenutku merenja. Prilikom merenja razlikujemo normalne uslove (t=0 stepeni i

pritisak 760mm Hg) i standardne (t=15 stepeni i pritisak 760 mm Hg)

Kada se iskazuje u toplotnim jedinicama onda je to uvek bruto toplotna vrednost

U Srbiji se koristi standardna neto toplotna vrednost za prirodni gas koja iznosi 33,338 kj/m3 odnosno 37,005kJ/m3 bruto toplotna vrednost

Transportna mreža prirodnog gasa

Karta gasne mreže u Srbiji

A/Ao * 0,35 B/Bo * 0,35 C/C0 * 0,30

A B CMazut 1% Mazut 3,5% Dizel 0,2%

Električna energija Električna energija se proizvodi kao primarna i kao

sekundarna energija Primarna je ona koja se dobija iz hidroenergije, energije

vetra, sunca, talasa, plime i sl. Sekundarna se dobija iz toplote koja je rezultat

nuklearne fuzije, sagorevanja uglja, nafte, prirodnog gasa i sl.

Proizvodnja i potrošnja el.energije se izražava u kilovatčasovima (kWh) ili u većim jedinicama (MWh,GWh, TWh)

Snaga (kapacitet) elektrana se izražava u megavatima (MW)

Jedinice za umnožavanje

Tipovi elektrana U zavisnosti koji izvor se koristi za proizvodnju električne

energije razlikujemo: Hidroelektrane Termoelektrane Nuklearne elektrane Elektrane u kombinovanom radu Elektrane koje koriste obnovljive izvore

Vetar, Sunce, Geotermalnu energiju Biomasu i sl.

Podela elektrana Hidroelektrane se dele na:

Protočne Akumulacione Reverzibilne

Termoelektrane se dele u zavisnosti od tipa goriva koje koriste

U zavisnosti od toga da li proizvode el.energiju prevashodno za spoljnu upotrebu ili za sopstvene potrebe razlikujemo: Javne elektrane Industrijske elektrane (samoproizvođači)

Efikasnost termoelektrana Efikasnost termoelektrana se meri na osnovu

njihovog specifičnog utroška goriva, odnosno toplotne efikasnosti

Specifični utrošak goriva se meri kao kJ/kWh, i on predstavlja pokazatelj koliko goriva treba da se utroši za proizvodnju 1 kWh

Toplotna efikasnost (Eta) se izražava u procentima i dobija se kao količnik toplotne vrednosti kWh i specifičnog utroška goriva (Primer: 3.600 kJ : 11.000kJ/kWh = 33%)

Instalisani kapaciteti u Srbiji

Karta prenosne mreže SEE

Prenosna mreže Srbije