POJAM ENERGIJE I ENERGETIKE

Dr.sc. Sandira Eljan,docOsnove energetike

Energija je osnovni preduslov tokova proizvodnje i progresa uopte. Imajui u vidu injenicu da sve to je materijalno posjeduje u sebi i odgovarajui energetski potencijal, da se zakljuiti na prvi pogled da je ima dovoljno (ako ne i previe), ali je osnovni problem u njenom adekvatnom koritenju, transformacijama iz jednog oblika u drugi i naroito racionalnoj, to racionalnijoj njenoj potronji. Energija se ne troi nego transformie, ne proizvodi se, jer ve postoji samim postojanjem materije.

Pojam Energije je predstavljen fizikalnom veliinom kojom se opisuje meudjelovanje i stanje estica nekog tijela, te njegovo meudjelovanje s drugim esticama ili tijelima, odnosno sposobnost obavljanja rada.Energija ne moe ni nastati ni nestati ve samo prelaziti iz jednoga u drugi oblik pa stoga izrazi kao to su "proizvodnja", "dobivanje", "gubici", "potronja", "pohrana" ili "tednja" energije u fizikalnom smislu nisu skroz tani, iako su u svakodnevnom govoru nezaobilazni.

Uz pojam energije se esto koristi i pojam snage. To je veliina koja pokazuje koliko je energije pretvoreno u druge oblike (izmijenjeno), odnosno koliko je rada obavljeno u odreenom vremenu. Energetski resursi su svi na Zemlji dostupni izvori energije koji mogu biti: - neobnovljivi ili iscrpivi - obnovljivi ili neiscrpivi.

Energetske rezerve su samo oni izvori energije koji se geoloki i geografski mogu tano odrediti i koji se uz postojee uslove i stanje tehnike mogu uinkovito iskoristiti. Energetske rezerve obuhvataju postojee, do sada otkrivene i veim dijelom ve iskoritavane izvore (obnovljive i neobnovljive), dok resursi obuhvataju sveukupne, na Zemlji raspoloive izvore. Izvori energije ili energenti su sredstva koje slue za pretvorbu energije, odnosno koja su sama neki oblik energije (npr. ugalj, prirodni plin, uran, elektrina energija, Sunce, vjetar itd). Goriva su izvori energije u fizikom, stvarnom smislu (npr. ugljen, nafta, prirodni plin, vodik, drvo i sl), a s obzirom na njihovu pojavnost u prirodi (agregatno stanje), mogu biti: - kruta (npr. mrki ugljen) - tena (npr. loivo ulje) i plinovita.

VRSTE ENERGIJE

Vrste energije su predstavljene pojmom oblika u kome se energija pojavljuje, odnosno samog naine na koji se uoava djelovanje energije, to je jednim dijelom povezano s njenim izvorima. (npr. potencijalna, kinetika, kemijska, elektrina ili energija vode, vjetra, goriva itd). Oblici energije obuhvataju izvore i vrste energije, ovisno o njihovom mjestu u procesima pretvaranja: Samo neki prirodni materijali ili pojave mogu da se koriste za proizvodnju energije i to su primarni, koji se dalje mogu transformisati u sekundarne (vjetake) izvore (oblike) energije, dok je potroaima potrebna korisna energija

Energija se pojavljuje u razliitim oblicima, ali se u osnovi moe svrstati u akumulisane (nagomilane) i prelazne oblike. Akumulisani oblici energije (potencijalna, kinetika i unutranja) se u svom obliku mogu odrati po elji dugo, dok je za prelazne oblike karakteristina kratkotrajnost pojave. Prelazna energija (mehanika, elektrina i toplotna) se pojavljuje kada akumulisana energija mijenja svoj oblik i kada prelazi sa jednog tijela na druga.

Zato energiju svrstavamo u sljedee oblike:- primarna energija - sekundarna energija - konana energija - korisna energija .Primarna energija je energija koji se dobija direktno iz prirode i koja jo nije prola nijedan proces pretvorbe ili transformacije.

Sekundarna energija je ona energija koja je tehnikim postupcima pretvorbe dobivenih iz primarnih izvora (npr. koks, briketi, nuklearno gorivo, benzin, lo ulje, elektrina struja, toplina itd). Tim se procesima pretvorbe mijenjaju hemijske ili fizikalne osobine primarnih izvora, to je nuno jer se veina izvora, u obliku u kojem je dobivena iz prirode, ne moe direktno iskoritavati.

Primarna i sekundarna energija se nazivaju zajednikim imenom energija goriva. Konana energija su izvori ili vrste energije koji krajnjem korisniku stoje na raspolaganju (npr. toplota, elektrina struja, razna goriva i sl.), a o nainu njihove primjene odluuje korisnik te ih odgovarajuim procesima pretvara u korisnu energiju. Konanu energiju stoga ine i primarni (npr. ugljen) i sekundarni izvori (npr. benzin). Pri procesima transformacije, prenosa i pohrane energije dolazi do gubitaka, odnosno jedan dio primarne i sekundarne energije ne moe iskoristiti.

Korisna energija je onaj dio energije koji se dobija nakon oduzimanja svih gubitaka koji nastaju pri procesima dobijanja, prerade (proizvodnje), pohrane i prijenosa primarnih i sekundarnih izvora te pretvaranja konane energije. Korisna je energija krajnjem korisniku na raspolaganju u njemu najprikladnijem obliku.Transformacije energije teku do onih energetskih oblika koje korisnici trebaju, a to su: toplinska energija, mehanika energija, kemijska energija i energija svjetla. Od naroitog znaaja su transformacije kojima se proizvodi elektrina energija.

U nekonvencionalne primarne oblike energije spadaju: kinetika energija vjetra, potencijalna energija plime i oseke, toplotna energija zemljine unutranjosti, suneva energija (neposredno koritenje), toplotna energija mora (koritenje razlike temperature mora na povrini i veim dubinama), te energija fuzije lakih atoma.

Zbog svojih dobrih osobina da se lako transformira u druge oblike energije (naroito je vana transformacija u mehaniki rad i obrnuto, mehaniki se rad s malim gubicima transformira u elektrinu energiju) i da se lako transportira na vee udaljenosti, elektrina energija je izuzetno znaajna za privredni razvoj zemlje.

Energetska intenzivnost je tehniko-ekonomski pojam koji pokazuje koliko se primarne i sekundarne energije troi po jedinici nacionalnog (drutvenog) proizvoda po stanovniku neke drave ili podruja. Manja energetska intenzivnost pri tome znai bolje iskoritavanje energije.

ENERGETIKA

Pod pojmom Energetika podrazumijevamo naunu disciplinu koja se bavi prouavanjem energije , kao i tehnikom koritenju raspoloivih izvora energije.Energetika je grana privrede koja omoguava snabdijevanje potroaa neophodnom energijom.Osim toga, moe se rei:Energetika je skup privrednih aktivnosti pomou kojih se istrauju i proizvode primarni izvori energije, zatim transformiu, prenose i distribuiraju do potroaa i kao primarna ili sekundarna energija racionalno koriste.

Klasifikacija primarnih oblika energije

Primarni oblici energije se dijele na:konvencionalne inekonvencionalne

U konvencionalne primarne oblike spadaju: drvo, ugalj, sirova nafta i zemni gas (fosilna goriva), te vodne snage (potencijalna energija vodotoka), nuklearna goriva (uran i torij) i vrui - topli izvori.U nekonvencionalne primarne oblike energije spadaju: kinetika energija vjetra, potencijalna energija plime i oseke, toplotna energija zemljine unutranjosti, suneva energija (neposredno koritenje), toplotna energija mora (koritenje razlike temperature mora na povrini i veim dubinama), te energija fuzije lakih atoma.

Konvencionalni primarni oblici energije, transformacije i postrojenja za transformaciju, te korisni oblici enegije

Osim podjele po uestalosti primjene, kada govorimo o konvencionalnim i ne-konvencionalnim oblicima energije, primarni se oblici energije mogu podijeliti na:-obnovljive- neobnovljive oblike energije.Obnovljivi su oblici oni koji se prirodno obnavljaju u intervalima koji su sumjerljivi ljudskom poimanju vremena.(Suneva energija, energija vodnih snaga, energija vjetra, energija plime i oseke, toplina mora.)

Obnovljive primarne oblike energije karakterizira promjenljivost energetskog toka. Budui da uglavnom nije rijeeno skladitenje energije barem ne sa stanovita energetike (izuzetak je npr. akumulacija vode-potencijalne energije u akumulacijskom jezeru hidroelektrane), moe se dogoditi da energije ne bude ba onda kada je najpotrebnija. Obnovljive primarne oblike energije nije mogue transportirati u onom obliku u kojemu se pojavljuje u prirodi, za razliku od fosilnih i nuklearnih goriva.

Pojam obnovljivi izvori energije odnosi se na izvore energije koji su sauvani u prirodi i obnavljaju se u cijelosti ili djelomino. To su energija vodotoka, vjetra, neakumulirana Suneva energija, biogorivo, biomasa, bioplin, geotermalna energija, energija valova, plime i oseke, biomase, plina iz deponija, plina iz postrojenja za preradu otpadnih voda. Nebnovljivi oblici energije ije se rezerve uslijed koritenja svakim danom smanjuju (energija fosilnih i nuklearnih goriva te geotermika energija Zemljine unutranjosti)

Fiziki posmatrano, primarne oblike energije dijelimo na:

- nosioce hemijske energije - kao osnovne energije, (drvo,ugalj, sirova nafta i gas),- nosioce nuklearne energije (nuklearna goriva, laki atomi koriteni za fuziju), - nosioce potencijalne energije (vodne snage, energija plime i oseke),- nosioce kinetike energije (vjetar),- nosioce hemijske energije (vrui izvori, toplotna energija mora) i- nosioce energije zraenja (sunevo isijavanje).

TRANSFORMACIJA OBLIKA ENERGIJE

Hemijska energija drveta i fosilnih goriva najee se transformie u unutranju energiju, a mogue je neposredno pretvaranje u elektrinu energiju, a nekada se koristi i direktno kao hemijska energija (u obliku metalurkog koksa).

Proces transformacije hemijske u unutranju energiju nazivamo sagorijevanjem. Takva unutranja energija moe se neposredno upotrijebiti za grijanje prostorija, pripremu tople vode i sl., za tehnoloke procese pri visokim temperaturama (keramika i cementna industrija i sl.).

Nosioci energije su tada gasovi kao produkti sagorijevanja, a postrojenja i ureaje za neposrednu upotrebu unutranje energije nazivamo loitima. Nosilac te energije predaje je, kao toplotu, okolnom vazduhu ili vodi, a kod tehnolokih procesa grijanim sirovinama. Unutranja energija sagorjelih gasova moe se dalje, u parnim kotlovima prenosom toplote, predati vodi, odnosno vodenoj pari, poveavajui joj tako unutranju energiju.

Takva se para koristi za grijanje prostorija, za tehnoloke procese pri relativno niim temperaturama, ali i za pogon parnih turbina (obino nakon pregrijavanja), u kojima se unutranja energija pare konano transformie putem kinetike u mehaniku energiju. Naravno, unutranja energija sagorjelih gasova moe se i neposredno pretvoriti u mehaniku putem gasnih turbina i motora SUS.

Udio energenata u svjetskoj proizvodnji elektrine energije za 2005. godinu

Nafta

Nuklearna elektrana Krko

Potronja nuklearne elektrine energije ima viegodinji umjereni rast i 2005. godine iznosila je 627 mil. t EN, tj. za 15% vie nego 1996. godine. U SAD-u se proizvodi i troi oko 30% svjetskih koliina, a u europskim i euroazijskim dravama 46%, od ega glavnina u Francuskoj (16% svjetske proizvodnje), Njemakoj, Rusiji, Velikoj Britaniji, panjolskoj i vedskoj

Nuklarna energija u svijetu

Na osnovi podataka dobivenih iz informacijskog sistema Meunarodne agencije za atomsku energiju (PRIS), tokom 2005. godine u pogonu ili izgradnji bilo je 467 nuklearnih reaktora u cijelome svijetu. etiri nulearna reaktora kapaciteta 3821 MW prole su godine prikljuena na elektrinu mreu u Junoj Koreji, Japanu (dva) i Indiji, ime je ukupni broj nuklearnih reaktora u pogonu iznosio 443 u 31 zemlji svijeta. Uz to, u 2005. godini ukupno su 24 nuklearna reaktora bila u izgradnji u 11 zemalja svijeta

Udio elektrine energije proizvedene u nuklearnim elektranama, u ukupnoj proizvodnji elektrine energije posebice je visok u deset zemalja: Francuskoj (79%), Litvi (70%), Slovakoj (56%), Belgiji (56%), Ukrajini (49%), vedskoj (47%), Junoj Koreji (45%), Bugarskoj (44%), Armeniji (43%) i Sloveniji (42%). Sve u svemu, u 16 zemalja svijeta vie od etvrtine ukupnih potreba za elektrinom energijom zadovoljeno je proizvodnjom u nuklearnim elektranama. Udio nuklearne energije u ukupnoj svjetskoj proizvodnji elektrine energije iznosio je u 2005. godini 16%.

Nuklearni reaktori u pogonu i izgradnji te nuklearni udio u ukupnoj proizvodnji elektrine energije u pojedinoj zemlji

zemljabroj reaktoranuklearni udio, %u pogonuu izgradnjiArgentina216,9Armenija1042,7Belgija7055,6Brazil202,5Bugarska4044,1eka6030,5Finska4132,9Francuska59078,5Indija1582,8Iran010Japan56129,3JAR205,5Kanada18014,6Kina922,0Koreja20044,7Litva1069,6Maarska4037,2Meksiko205,0Nizozemska103,9Njemaka17031,0Pakistan212,8Rumunjska118,6Rusija31415,8SAD104019,3Slovaka6056,1Slovenija1042,4panjolska9019,6vedska10046,7vicarska5032,1Tajvan6221,5Ukrajina15248,5Velika Britanija23019,9UKUPNO:44324-

Kada se kao krajnji oblik energije sagledava elektrina energija treba, ukazati da se hemijska i unutranja energija mogu direktno transformisati u elektrinu energiju. Kod posredne transformacije, putem mehanike energije, koriste se: parne, vodne i gasne turbine, motori SUS, vjetrenjae i sl., a kod neposredne transformacije unutranje u elektrinu energiju primjeri su termoelektrini elementi, termojonski elementi i magnetsko-hidrodinamiki generatori. Poseban sluaj neposredne transformacije energije zraenja u elektrinu predstavlja primjenu solarnih elemenata.Energija zraenja moe se transformisati u unutranju (koncentracija sunevog zraenja za specijalne metalurke procese, za grijanje vode i sl.) ili, pak, direktno u elektrinu energiju pomou solarnih poluprovodnikih elemenata.

ENERGIJA VODE PLIME I OSEKE

Za koritenje potencijalne energije vode, te plime i oseke, rije je prije svega o njihovom pretvaranju u mehaniku energiju pomou vodnih turbina, a zatim putem elektrinih generatora u elektrinu energiju.Potronja elektrine energije iz vodnih snaga je neto vea i iznosi oko 669 mil. t EN. Najvei proizvoai i potroai elektrine energije iz tog izvorasu Kanada (12%), SAD (9%), Kina (13,6%). Na Europu s Euroazijom otpada 28% svjetske potronje i to najvie na Rusiju, Norveku i vedsku.

ENERGIJA VJETRA

Vjetar je horizontalno kretanje atmosferskog zraka u odnosu na Zemljinu povrinu koje nastaje uslijed razlika u gustoi zraka, pri emu se strujanje prirodno odvija s mjesta vee gustoe na mjesto manje gustoe i traje dok se gustoe ne izjednae. Brzina i smjer vjetra ovise o rezultanti svih sila koje djeluju na zrak.

Glavni uzrok razlika u gustoi zraka je nejednoliko Sunevo zagrijavanje Zemlje. Ukoliko se, primjerice, za vrueg ljetnog dana zrak iznad nekog otoka zagrije jae nego zrak iznad okolnog mora, poeti e se uzdizati prema gore u odnosu na hladniji zrak koji ga okruuje. Istovremeno, da bi se nadomjestio uzdiui zrak, na drugom mjestu e se pod djelovanjem gravitacije zrak poeti sputati. Uzdizanje rjeeg zraka stvara podruje nieg tlaka, a sputanje atmosferskog zraka podruje vieg pritiska.

Osim gradijenta pritiska, na vjetar djeluju, mijenjajui mu brzinu i smjer, i efekti koji su rezultat interakcije atmosfere sa Zemljom koja rotira oko vlastite osi, trenja s povrinom tla, oblika zemljine povrine te izmjene topline izmeu Zemlje i zraka