Ветрогенератори

Ветрогенератори или ветроелектране, су врста електрана које користе енергију ветра, за производњу електричне енергије. Ветрогенератори се састоје из носеће конструкције у облику стуба, ветротурбине, генератора електричне енергије, дела који регулише брзину обртања генератора и излазни напон ветрогенератора и прикључка на неки систем за акумулисање енергије или на електричну мрежу

Основни елементи ветрогенератора су:

  • Ротор: Он прикупља енергију ветра и претвара је у ротирајућу механичку енергију. Чак и при веома малим брзинама ветра, његов дизајн је критичан за окретање. Из претходне тачке се види да је дизајн сечива кључа за осигурање ротације ротора.

Постоји неколико подела ветрогенератора у зависности од каректеристика ротора:

Према аеродинамичком ефекту:

  • Ротори са отпорним дјеловањем
  • Ротори са узгонским дјеловањем

Према положају вратила, односно оси ротације:

  • Ротори са хоризонталном осовином
  • Ротори са вертикалном осовином

Према брзини обртања:

  • Ротори са промјењивом брзином обртања
  • Ротори са константном брзином обртања
  • Спојница или систем за подршку турбине: служи за прилагођавање ротационог кретања лопатице ротационом кретању ротора генератора на који је спојен.
  • Мултипликатор или мењач: овај елемент регулише брзину обртања ротора. То се постиже механизмом сличним мењачу у аутомобилском мотору, који користи скуп више зупчаника за ротирање покретног дела генератора брзином погодном за производњу електричне енергије. Садржи и кочницу за заустављање ротације ротора када је ветар веома јак (више од 80-90 km/h), што може оштетити било коју компоненту генератора.
  • Генератор: То је склоп који чине ротор и статор а чија је улога да генерише електричну енергију, која се преко каблова инсталираних у торњу преноси до подстанице, а затим се одводи у електричну мрежу. Снага генератора варира између 5 KW за средњу турбину и 5 МV за највећу турбину (већ постоје турбине од 10 МV)

Оријентациони мотор: Омогућава ротирање компоненти ради постављања гондоле у ​​правцу оптималне снаге ветра. Свака ветротурбина има сензор који детектује правац најјачег ветра. Аеродинамична структура иза лопатице (названа гондола) садржи механику за окретање стављајући лопатице у савршену позицију за најјачи ветар. 

 

  • Носач – структурни ослонац генератора. Што је већа снага турбине, већа је дужина лопатица и, према томе, већа је висина на којој се мора поставити гондола. Ово додаје додатну сложеност дизајну торња, који мора издржати тежину агрегата. Лопатица такође мора имати велику чврстину како би издржала јаке ветрове без ломљења.
  • Весла и анемометри: уређаји смештени на задњој страни гондола који садрже генераторе; одређују правац и мере брзину ветра и делују на лопатице да их коче када брзина ветра пређе праг. Изнад овог прага постоји структурни ризик за турбину.

Мале турбине на ветар које се користе у стамбеним инсталацијама обично се крећу у величини од 400 W до 20 kW, у зависности од количине електричне енергије коју желите да генеришете.

Типично домаћинство користи око 10 киловат-сати електричне енергије годишње. У зависности од просечне брзине ветра у нашој области, потребна би нам била ветротурбина снаге у од 5-15 киловата како би значајно смањили потрошњу електричне енергије. Ветротурбина од 1,5 киловата ће задовољити потребе куће која захтева 300 киловат-сати месечно на локацији са просечном годишњом брзином ветра од 6,3 метара у секунди.

Висина торња ветротурбине такође утиче на то колико електричне енергије ће турбина произвести.

Инсталирањем ветроелектрана, можемо смањити своје трошкове енергије и постати енергетски одрживо друштво. Индустрија енергије ветра је одговорна за отварање великог броја нових радних места широм света, посебно у земљама у развоју. Како се инвестиције у ветропаркове повећавају, број људи запослених у индустрији ветра ће расти.

Предности соларне енергије

 

У Србији број сунчаних сати тј време током кога сунчева светлост осветљава површину тла, односно кровове износи око 2000 годишње. Северни део Србије има између 2.000 и 2.200 сати, централна Србија, услед конфигурација тла – рељефа између 1.600 и 1.800 сати, са изузецима који иду и додо 2.400 сати, док је на југу и југоистоку од 2.200 до 2.400 сунчаних сати годишње. Овај број је изузетно битан у одређивању ефикасности и исплативаости наших соларних система. Што је број сати већи и ефикасност фотонапонских ћелија је већа.

Улогу у броју сунчаних сати има променљива облачност и други климатски фактори, али и дефинисаност рељефа, која спада у локални карактер. Уколико се, на пример, објекат налази на месту где брже залази Сунце (због близине брда или планине, других објеката, дрвећа и сл.) самим тим се смањује и број сунчаних сати.

Преведено у електричну енергију годишњи просек за територију Србије је нешто испод 1.400 кWh/m2. Највише зрачења примају Борски, Нишавски и Јабланички округ (1.600–1.700 кWh/m2 ), док северни и централни делови Србије примају између 1.000 и 1.200 кWh/m2.

1. Обновљиви

Сунчева енергија је један од најефикаснијих извора обновљиве енергије. У фотонапонским системима се данас користе све напредније технологије које повећавају ефикасност система и смањују цену опреме чинећи соларну обновљивим извором енергије најбрже растућим.

2. Зелена енергија

​Угљенични отисак соларних фотонапонских панела је већ прилично мали и, како се материјали који се користе у њима све више рециклирају, наставља да се смањује.

3. Штеди новац

Ваши рачуни за струју би се могли прилично смањити због енергије коју производите и користите, а не купујете је од ЕПС-а.

4. Није потребна дозвола

Обично вам није потребна дозвола да бисте их инсталирали на кров. 

 5. Ниска цена одржавања

Једном инсталирани, соларни панели захтевају врло мало одржавања. Углавном се постављају под углом који омогућава киши да слободно тече, спирајући прљавштину и прашину. Све док чисти, соларни панели могу трајати више од 25 година са малим губитком у ефикасности.  

6. Независност

Улагање у систем соларне енергије чини вас мање зависним од електричне мреже из дистрибутивне мреже. Као произвођач енергије, можете уживати у јефтинијој струји током целог дана. А ако инвестирате у и батерија, могли бисте да наставите да користите соларну енергију и након што сунце зађе. 

7. Ефикасно

Ви ћете допринети ефикаснијем начину производње електричне енергије. Пренос енергије из електрана преко великих мрежа до вашег дома неизбежно доводи до губитка енергије. Када струја коју трошите долази директно са вашег крова, губитак је минимизиран, тако да се мање губи енергије.

8. Повећавате вредност ваше имовине

Соларни панели су генерално добра инвестиција за вашу кућу. Тренутни трендови на енергетском тржишту значе да би кућа са соларним панелима могла имати вишу цену у будућности од оних без ових система.

Шта у ствари значи појам ЕНЕРГЕТСКА ЕФИКАСНОСТ

Енергетски ефикасно једноставно значи коришћење мање енергије за обављање истог посла (грејање куће, топле воде, осветљење…) уз задржавање или побољшање квалитета или комфора, односно које мере требамо применити да би спречили расипање енергије.

Сам термин енергетска ефикасност може да има више значења, у зависности на шта се односи -ефикасност опреме и техничких уређаја, примена мера у зградарству односно понашања корисника објеката.

За уређаје и  се каже да су енергетски ефикасни ако имају висок степен корисног дејства, тј. мале губитке при трансформацији једног облика енергије у други (нпр трансфорамција електричне енергије у топлотну).  

Постоје огромне могућности за побољшање ефикасности у сваком сегменту нашег друштва, било да се ради о зградама, транспорту, индустрији или производњи енергије.

Применом мера енергетске ефикасности смањује се потреба за потрошњом енергије (електричне, топлотне…) а самим тим и потреба за фосилним горивом и емисија CO2.

Данас је пракса да се приликом пројектовања и изградње нових грађевинских објеката користе материјали и технологије које оптимизују енергетску ефикасност зграде употребом изолационих материјала и опреме са високим степеном корисног дејства. Следећи корак који омогућава смањење потрошње енергије из фосилних горива је уградња технологија обновљивих извора енергије , што доводи до стварања зграда са нултом потрошњом енергије. Код постојећих стамбених зграда које имају лоша енергетска својства неопходно је извршити реконструкцинју омотача, пода и крова уз употребу изолационих материјала и замену столарије (прозора и врата) који имају одлична термоизолациона својства како би се смањила потрошња енергије и трошкови. Те промене се најчешће спроводе у више корака, прво мале измене као што су замена старих светлосних извора са  ЛЕД сијалицама и енергетски ефикасним уређајима, а затим са већим инвестицијама као што је надоградња изолације фасада и кровног покривача….

Енергетска ефикасност доноси низ предности: смањује трошкове енергије на нивоу домаћинства и привреде, повећање комфора становања и квалитета живота, смањење потражње за увозом енергије смањење емисије гасова стаклене баште, отварање нових радних места – превасходно у грађевинској индустрији и индустрији обновљивих извора енергије –ОИЕ

Ефикасност објеката и смањена потрошња енергије у крајњој употреби ће смањити рачуне за енергију у домаћинствима, побољшати квалитет ваздуха у затвореном и на локалном нивоу и подстаћи локални економски развој.

Побољшање енергетске ефикасности је често и најнепосреднији начин да се смањи употреба фосилних горива иако и технологије обновљивих енергија такође помажу у постизању ових циљева.

Оно што је најважније код енергетских реконструкција је да ли ће генерисати довољно уштеда током њиховог животног века како би инвестиција могла да се исплати. Да би ово био случај неопходно је да се радови на енергетској санацији ураде са квалитетним материјалима и за тај посао обученим инсталатерима. Али то и даље захтева плаћања унапред трошкова реконструкције. Субенционисањем ових пројеката од стране локалне самоуправе и државе, као што је учињено ове 2022 године, у многоме представља додатни стимулишући фактор и пракса је са којом требамо наставити. Даљи кораци би требали бити у правцу попуста који се финансирају из комуналних предузећа, државни подстицаји и опције екстерног и интерног финансирања како би се започела санација објеката у масовнијем обиму.

Енергија биомасе

Биомаса је широк појам који се даје за било који облик енергије створен од материјала биолошког порекла као што су дрвo, усеви, биљке или балега. Они су познати као „традиционални“ извори биомасе, а способност сагоревања таквог материјала на контролисан начин представља велику прекретницу у људској еволуцији.  Током историје човечанства дрво, а у мањој мери и други традиционални извори биомасе, служили су као незаменљив извор горива. Његово присуство је обезбедило топлоту и здравију храну, што је омогућило људима да живе и у иначе негостољубивим деловима света. Ово ослањање на биогориво као доминантни извор енергије се завршило када је дрво замењено угљем крајем деветнаестог века. 

Помоћу биомасе могуће је поред загревања , производити и електричну енергију када претварамо чврстог горива направљеног од биљних материјала (брикети,  тврдопресован исушен канализациони отпад или балега…) у електричну енергију. Иако у основи, коришћење биомасе у ове сврхе, укључује сагоревање органских материјала за производњу електричне енергије а самим тим аеро загађење, данас је ово много чистији и енергетски ефикаснији процес. Претварањем пољопривредног, индустријског и кућног отпада у чврсто, течно и гасно гориво, биомаса производи енергију по много нижим економским и еколошким трошковима.

Биомаса из отпада

Биомаса из отпада поред чврсте биомасе која се добија сепарацијом отпада подразумева и производњу биогорива из отпада које би иначе било намењено за депонијско сагоревање или испуштање у атмосферу. У суштини, идеја о употреби депонијског гаса је настала из потребе да се реши проблем стварања гасова услед распадања отпада  органског порекла на депонијама који су могле довести до самозапањивања депонија и аеро загађења. Поред ризика од пожара и експлозије, миграција гаса у подземној површини може довести до контакта депонијског гаса са подземним водама. Ово, заузврат, може довести до контаминације подземних вода органским једињењима присутним у скоро свим депонијским гасовима.

Решење је било да се смеће претвори у биогориво сакупљањем угљеника из отпадног материјала, претварајући га у синтетички гас, и, након даљег процеса чишћења, поново га претварајући у етанол или метанол. Процес се ослања само на отпад намењен за одлагање на депонију а материјал који се може компостирати или рециклирати се одваја и уклања, остављајући само смеће за обраду.

Депонијски гас (ЛФГ) је природни нуспроизвод распадања органског материјала на депонијама. Овај гас се састоји од отприлике 50 процената метана (примарне компоненте природног гаса), 50 процената угљен-диоксида (ЦО 2 ) и мале количине неметанских органских једињења. Метан је гас стаклене баште 28 до 36 пута ефикаснији од ЦО 2 у задржавању топлоте у атмосфери током периода од 100 година самим тим и штетнији.

Шта је то топлотна пумпа?

Геотермалне топлотне пумпе се користе за грејање и хлађење простора, као и за загревање воде. Топлотна пумпа је уређај помоћу кога се топлотна енергија из једне средине преноси у другу. За тај пренос топлотне енергије троши се одређена количина електричне енергије која је неколико пута мања од пренете.

Предност топлотних пумпи које користе топлоту земље , било да се ради о топлоти самог тла или воде, је у томе што прикупњају постојећу топлоту, уместо да производе топлоту сагоревањем фосилних горива. Мана ових система грејања је да су зависни од извора напајања електричном енергијом.

Топлотна пумпа је у суштини спољашњи „подземни колектор“ топлотне енергије. Спољашњу топлоту предаје вашем простору, користећи електричну енергију за то. Постоје многе предности загревања вашег дома топлотном пумпом, а једна од најзначајнијих је свакако да је она је 300% ефикаснија од стандардног гасног котла самим тим вам томоже уштедети новац за грејање. Највећа уштеда постиже се правилним димензионисањем топлотне пумпе и стварањем предуслова за максимално искоришћавање њених перформанси. Првенствено се овде мисли на изолованост објекта, квалитет столарије али и на избор система за грејање. То је од изузетне важности јер одлична топлотна пумпа повезана на лош систем грејања односно уграђена у лоше изолован објекат даје лоше резултате. Топлотне пумпе резултате постижу у комбинацији са ниско-температурним системима грејања за чији рад нам није потребна висока температура флуида. Системи подног и зидног грејања су изузетно погодни у комбианацији са топлотним пумпама јер се полазне температуре воде крећу у распону од 35-40°C. Поред ових система добро решење су и фан-коил уређаји који за оптималан рад захтевају температуру од 45 или 50°C, док су радијатори као избор грејних тела нешто неповљни јер захтевају температуру и преко 60°C. Топлотна пумпа може смањити вашу потрошњу електричне енергије за грејање за приближно 50% у поређењу са грејањем са помоћу термоакумулационих пећи односно електричним котловима.

Битно је истаћи да навике корисника знатно утиче на додатну потрошњу, односно на увећане рачуне за грејање. У колико желите да вам температуру у простору буде преко 22°C, ако често и потпуно искључујете систем грејања, грејете само поједине просторије у кући и сл. стварате предуслов за повећану потрошњу енергије и увећане речуне.

Постоје три главна типа топлотних пумпи повезаних цевима: ваздух-ваздух, ваздух-вода и земља-ваздух и земља-вода. Они сакупљају топлоту из ваздуха, воде или земље изван вашег дома и користе је за употребу у унутрашњем простору. Предност ових система је чињеница да им за њихов рад нису потребни извори воде или геотермални извори (бунари)

  • Топлотне пумпе ваздух – ваздух и ваздух-вода- ове топлотне пумпе користе сунчеву енергију која се акумулира у спољашњем ваздуху и предају је флуиду који се користи у систему грејања. Предност ове врсте топлотних пумпи је и та што се лако уграђује, међутим, на нижим температурама спољашњег ваздуха снага пумпе се смањује што је мали недостатак. Последњих година, технологија топлотне пумпе са ваздушним извором је напредовала тако да сада нуди реалну алтернативу за грејање простора и у хладнијим подручјима.
  • Топлотне пумпе земља-вода – земља се као извор топлоте може користити на два начина – уз помоћ земног колектора (дугачка закопана цев у земљи) или дубинске сонде. Земни колектори (тачније, систем цеви земног колектора) постављају се на дубини од 1,20 до 1,50 метара где је температура током целе године од 5 до 15 степени. Што је тло влажније, то је ефикасност овог система већа. Битно је нагласити да се површина која се користи за постављање земног колектора не сме користити као грађевинско земљиште како би остала изложена свим спољашњим метеоролошким утицајима и да не би оштетила инсталацију. Овакви системи су погодни за куће са великим двориштем. Предност система са дубинским сондама у односу на цевни систем је температурна стабилност, као чињеница што је на земљишту које је искоришћено за постављање сонде могуће градити.

Геотермалне (земља или извор воде) топлотне пумпе постижу већу ефикасност преносом топлоте између ваше куће и земље или оближњег извора воде. Иако коштају више за инсталацију, геотермалне топлотне пумпе имају ниске оперативне трошкове јер користе предности релативно константне температуре тла или воде. Геотермалне (или земаљске) топлотне пумпе могу да смање потрошњу енергије за 30%-60%, регулишу влажност ваздуха у грејаном /хлађеном простору, издржљиве су на дуготрајно оптерећење, поуздане су и уклапају се у широк спектар домова.

Топлотне пумпе са извором земље или водом могу се користити у екстремнијим климатским условима од топлотних пумпи са извором ваздуха.

  • Топлотне пумпе вода-вода – на местима где постоје подземне воде које су притом задовољавајућег квалитета (овде се мисли на хемијски састав), могуће је путем усисног и апсорбционог бунара користити подземне воде као извор енергије за топлотне пумпе. И овде се користи температурна стабилност воде у подземном резервоару као константан извор енергије.

Високоефикасне топлотне пумпе такође одвлажују ваздух боље од стандардних централних клима уређаја, што доводи до мање потрошње енергије и веће удобности хлађења у летњим месецима.

Релативно нов тип топлотне пумпе за стамбене системе је апсорпциона топлотна пумпа (АХП), која се назива и топлотна пумпа на гас. Апсорпционе топлотне пумпе користе топлоту или топлотну енергију као извор енергије и могу се покретати са широким спектром извора топлоте као што су сагоревање природног гаса, воде загрејане паром, ваздуха или геотермално загрејане воде, и стога се разликују од топлотне пумпе које се покрећу механичком енергијом-помоћу компресије. АХП су сложенији и захтевају веће јединице у поређењу са компресијским топлотним пумпама. У поређењу са само пећима на гориво или стандардном топлотном пумпом, овај тип система такође може бити економичнији. Стварне уштеде енергије зависе од релативних трошкова горива за сагоревање у односу на електричну енергију. За разлику од стандардних компресора који могу да раде само пуним капацитетом,  компресори са две брзине  омогућавају топлотним пумпама да раде близу потребног капацитета грејања или хлађења на било којој одређеној спољној температури, штедећи енергију смањењем рада укључивања/искључивања и хабања компресора. Топлотне пумпе са две брзине такође добро раде са системима зонске контроле. Системи за контролу зона, који се често налазе у већим домовима, користе аутоматске клапне како би омогућили топлотној пумпи да одржава различите просторије на различитим температурама.

Да ли геотермална енергија заиста обновљиви извор енергије

Геотермални ресурси могу бити исцрпљени ако брзина експлоатације топле воде премашује стопу природног допуњавања. Обично се геотермални ресурси могу користити 20 до 30 година; међутим, производња енергије може да се смањи с временом, чинећи даљу употребу извора неекономичном. Постоје пример где се геотермална електрична енергија континуирано експлоатише већ више од 100 година. Такав пример је геотермално поље Лардерелло где је експлоатација започета почетком 20-тог века. Систем даљинског грејања у Рејкјавику функционише од 1930-их са малим осцилацијама у производњи. Дакле, уз правилно управљање, геотермални ресурси могу бити одрживи дуги низ година, а могу се чак и опоравити ако се њихова употреба обустави на одређени временски период.

Порег позитивних ефеката употребе геотермалне енергије из топлих извора постоје и негативни који укључују загађење буком, испуштање воде и гасова, производњу непријатних мириса и слегање тла. Већина ових ефеката, међутим, може се ублажити тако да коришћење геотермалне енергије има само минималан утицај на животну средину.

Упоређујући предности геотермалне енергије са другим обновљивим изворима енергије, главна предност геотермалне енергије је то што је она доступна 24 сата дневно, 7 дана у недељи, док су соларна енергија и ветар доступни само у једној трећини времена. Поред тога, цена производње електричне енергије из геотермалне енергије по киловат сату је конкурентна  угљу. Главни недостатак развоја геотермалне енергије су високи почетни трошкови улагања у изградњу објеката и инфраструктуре и висок ризик са становишта ресурса.