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.
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.
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.
Изградња мале хидроелектране и обављање делатности производње електричне енергије у малој хидроелектрани су регулисани бројним прописима Републике Србије. Произвођачи електричне енергије у електранама из обновљивих извора и произвођачи електричне енергије у малим хидроелектранама, сматрају се повлашћеним произвођачима електричне енергије, уколико испуне одређене услове. Приликом изградње мале хидроелектране морамо се придржавати прописа из области изградње објеката (локацијски услови, грађевинска дозвола и употребна дозвола),прописа које дефинише закон о енергетици тј уредбе о условима и поступку стицања статуса повлашћеног произвођача електричне енергије, привременог повлашћеног произвођача и произвођача електричне енергије из обновљивих извора енергије, закона о водама и пратећих прописа, Стратегије развоја Републике Србије..
У групу прописа којима је уређена област планирања и изградње спадају: Закон о планирању и изградњи , поџаконски акти овог закона, Закон о Просторном плану Републике Србије, пратећи плански документи (регионални просторни планови АПВ, просторни планови јединице локалне самоуправе и просторни планови подручја посебне намене и урбанистички планови: генерални урбанистички план, план генералне регулације, план детаљне регулације).
Да би се могло приступити изградњи мале хидроелектране ( прибављању локацијских услова и грађевинске дозволе) под условом да су испуњени услови да је њена локација планирана горе наведеним планским документима неопходно је прибавити техничке услове за прикључење на преносни или дистрибутивни електроенергетски систем, као и водне услове, водну сагласност и водну дозволу, које се издају у складу са Законом о водама и пратећим прописима овог закона.Поступак изградње мале хидроелектране
1) прибавити енергетску дозволу. У поступку добијања грађевинске дозволе, за мале хидроелектране снаге веће од 2 МW, може се тражити студија процене утицаја будућег објекта на животну средину. Енергетска дозвола је дозвола за изградњу енергетског објекта, коју издаје Министарство рударства и енергетике под условима да је изградња овог објекта, по својој врсти и намени, у складу са Стратегијом развоја енергетике Републике Србије и са Програмом остваривања ове стратегије. За добијање енергетске дозволе неопходно је да буду испуњени критеријуми за изградњу производних енергетских објеката предвиђени Правилником о критеријумима за издавање енергетске дозволе, садржини захтева и начину издавања енергетске дозволе. Енергетска дозвола није преносива дозвола и издаје се на период од 3 године и може се продужити на захтев имаоца за још 1 годину.
2) прибавити локацијске услове – У поступку добијања локацијских услова, од надлежних органа и организација потребно је прибавити водне услове, техничке услове за прикључење на електроенергетску мрежу, услове за прикључење на комуналну инфраструктуру…; Енергетски субјект, на чији се систем прикључује објекат произвођача, издаје акт о условима за прикључење инвеститору.Закон о водама разликује опште и посебно коришћење вода. Коришћење вода за потребе производње енергије – мале хидроелектране – спада у посебно коришћење вода. Право на посебно коришћење вода, стиче се водном дозволом, а ако се посебно коришћење вода врши по основу концесије, онда се право на коришћење вода стиче и у складу са уговором којим се уређује концесија. Закон о водама је увео и посебна правила која су везана за пројектовање и извођење радова на изградњи објеката. Пројектовање и изградња објеката врши се тако да се омогући враћање воде у водоток после искоришћења енергије, не умањи постојећи обим и не спречава коришћење воде за снабдевање становништва и других корисник, не умањи степен заштите од штетног дејства вода, не погоршају услови санитарне заштите и обезбеђује њихово вишенаменско коришћење.
5) прибавити употребну дозволу. Приликом избора локације мале хидроелектране, треба имати у виду да се ове хидроелектране могу градити и на пољопривредном земљишту, а уз претходно прибављену сагласност Министарства пољопривреде, шумарства и водопривреде. Објекти малих хидроелектрана у надлежности јединица локалних самоуправа, осим у случају ако се објекат гради у границама националног парка или у границама заштите заштићеног природног добра од изузетног значаја и тада је у надлежности Министарства животне средине и просторног планирања, односно надлежног органа аутономне покрајине, уколико се налази на територији аутономне покрајине.
У случају да се не отпочне са изградњом хидроелектране у року од две године, од издавања водне сагласности, водна сагласност престаје да важи.За хидроелектране до 10 МW надлежно је Јавно водопривредно предузеће а за хидроелектране преко 10 МW надлежно је Министарство и надлежни орган АПВ.
Када је објекат изграђен, а пре добијања употребне дозволе, потребно је поднети захтев за добијање водне дозволе Министарству пољопривреде, шумарства и водопривреде, односно надлежном органу који је издао водну сагласност. Ова дозвола се издаје за период од најдуже 15 година, тако да јој најкасније два месеца пре њеног истека, треба продужити важност. Право стечено на основу водопривредне дозволе не може се пренети на треће лице без сагласности издаваоца, а ово право престаје: истеком рока, одрицањем права и неконзумирањем права без оправданих разлога дуже од 2 године. Процена утицаја на животну средину је веома значајан елеменат у поступку изградње електране. У поступку прибављања енергетске дозволе неопходно је израдити анализу могућих утицаја на животну средину са предлогом мера заштите животне средине. Објекат се може користити по претходно прибављеној употребној дозволи. За обављање делатности производње електричне енергије, поред стицања права на обављање ове делатности, као делатности од општег интереса, неопходно је стећи и лиценцу за обављање ове делатности. Лиценца је дозвола за обављање енергетске делатности коју издаје Агенција за енергетику Републике Србије. Лиценца је административни акт о испуњености услова прописаних Законом о енергетици и Правилником о условима у погледу стручног кадра и начину издавања и одузимања лиценце за обављање енергетских делатности. Лиценца се издаје на период од 10 година. Лиценца није потребна за обављање производње електричне енергије за сопствене потребе или за производњу електричне енергије у малим хидроелектранама до 1 МW.
То је последњи у низу правних аката неопходних за обављање енергетске делатности. Концесије су облик давања и остваривања права на изградњу, одржавање и коришћење малих хидроелектрана ради производње електричне енергије, реконструкције, модернизације, одржавања и коришћења ових објеката. Концесије се могу дати и за обављање делатности производње електричне енергије на већ изграђеним хидроелектранама. Потребно је указати да се на овај начин може остварити концесија:
1) за изградњу мале хидроелектране и обављање делатности производње електричне енергије;
2) само обављање делатности производње електричне енергије у већ изграђеној малој хидроелектрани.
Концесија се може дати најдуже на 30 година.Након добијања употребне дозволе и права на обављање делатности од општег интереса, неопходно је извршити прикључење мале хидроелектране на електроенергетску мрежу. Енергетски субјект на чији систем се прикључује објекат произвођача енергије одобриће прикључење ако утврди да уређаји и инсталације објекта који се прикључује испуњавају услове прописане законима, техничким и другим прописима којима се уређују услови и начин експлоатације тих објеката. Прикључење објекта на преносни односно дистрибутивни електроенергетски систем врши се на основу одобрења које издаје енергетски субјект на чији систем се прикључује објекат. После издавања Решења и прикључења, произвођач-повлашћени произвођач и купац закључују уговор о откупу електричне енергије, којим се уређују међусобна права и обавезе. Уз захтев за закључење уговора, Повлашћени произвођач доставља купцу решење о стицању статуса повлашћеног произвођача. Уговор се закључује у писменој форми, на период од 12 година. Забрањено је прикључење на преносни или дистрибутивни систем објеката за чију изградњу, односно коришћење, није прибављена употребна дозвола у складу са законом.
Хидроенергетски објекти су величине од великих електрана, које снабдевају многе потрошаче електричном енергијом, до малих, па чак и „микро“ електрана, којима управљају појединци за сопствене енергетске потребе или за продају електричне енергије енергетским компанијама.
Према важећим правилима се у хидроелектране рачунају производни капацитети већих снага од 10 MW. Мање снаге се категоризују у минихидроелектране (од 100 kW до 10 MW) и микрохидроелектране (до 100 kW). Према Закону о енергетици од 2011. године хидроелектране снага испод 30 MW се сматрају повлашћеним произвођачима електричне енергије.
Колико се хидроелектрична енергија користи широм света?
Хидроелектрична енергија је најчешће коришћени обновљиви извор електричне енергије. Кина је највећи произвођач хидроелектричне енергије. Други највећи произвођачи хидроенергије широм света су Сједињене Државе, Бразил, Канада, Индија и Русија. Отприлике 71 посто све обновљиве електричне енергије произведене на Земљи је из хидроенергије.
Која је највећа хидроелектрана на свету?
Брана Три клисуре у Кини, која задржава реку Јангце, највећа је хидроелектрана на свету, у смислу производње електричне енергије. Брана је дуга 2.335 метара (7.660 стопа) и висока 185 метара (607 стопа) и има довољно генератора да произведе 22.500 мегавата енергије.
Регион западног Балкана има највећи преостали неискоришћени хидроенергетски потенцијал у Европи јер су његови речни сливови углавном остали неразвијени. .
Србија има највећи инсталирани хидроенергетски капацитет у региону, са око 2.835 МВ . Преко две трећине овог капацитета концентрисано је у близини границе са Румунијом, где се налазе станице Гвоздена капија 1 и 2 (2.116 МВ односно 540 МВ), које се подједнако деле са Румунијом.
Хидроелектрична енергија је облик енергије који користи снагу воде у кретању — као што је вода која тече преко водопада — за производњу електричне енергије. Људи су користили ову сангу воде миленијумима. Пре више од две хиљаде година, људи у старој Грчкој су користили текућу воду да би покретали точак свог млина како би могли да самељу пшеницу у брашно.
Хидроенергија је постала извор електричне енергије крајем 19. века, неколико деценија након што је британско-амерички инжењер Џејмс Френсис развио прву модерну водену турбину. Године 1882. прва хидроелектрана на свету почела је да ради у Сједињеним Државама дуж реке Фокс у Еплтону, Висконсин
Хидроенергија је 2021 године била највећи извор укупне годишње производње обновљиве електричне енергије у Свету. У нашој земљи се више од једног века водотокови користе за производњу електричне енергије. Још давне 1900. године почела је са радом Хидроелектрана „Под градом” у Ужицу на Ђетињи, прва електрана у Србији заснована на Теслиним принципима наизменичне струје, и то само четири године након почетка рада хидроелектране на Нијагари. Ова електрана и дансас производи електричну енергију. Хидроенергија је обновљиви извор енергије који је један од комерцијално најразвијенијих. Постоји неколико типова ових електрана : акумулационе, проточне и реверзибилно – акумулационе. Неке хидроелектране користе бране, а неке не. Остале бране се користе за рекреацију, рибњаке са, контролу поплава, водоснабдевање и наводњавање. Хидроелектране могу различитих величина од малих система погодних за једну кућу или село до великих хидроелектрана које напајају читаве градове.
Акумулационе хидроелектране
Акумулационе хидроелектране, користе погодну конфигурацију тла за преграђивање водотока тј заустављање тока браном, што доводи до стварања великог акумулационог језера узводно од бране које садржи велике количине воде. Ово представља енергетски резервоар, али се може користити и за друге намене (наводњавање, риболов итд.). Ниво воде у акумулационом језеру зависи од много фактора и постоје велике годишње варијације у количини дотока воде. Акумулација има потенцијалну енергију која је резултат висинске разлике између горњег нивоа језера и тачке монтаже турбина и генератора, која се претвара у кинетичку енергију воде која покреће лопатице турбине. Вода се из акумулационог језера може пустити да би се задовољиле променљиве потребе за електричном енергијом или друге потребе, као што су контрола поплава, рекреација, пролаз риба и друге потребе животне средине и квалитета воде.
Проточне хидроелектране
Проточне хидроелектране су јединствене јер не користи брану. Уместо тога, користе низ канала или цеви да би се искористио природни пад надморске висине речног корита за производњу енергије и да каналишу текућу речну воду ка турбинама које напајају генераторе. Цевовод је затворена цев која каналише ток воде до турбина са протоком воде регулисаним капијама, вентилима и турбинама. У задњих пар деценија започет је развој такозваних потапајућих хидроелектрана. Код ових електрана се турбине постављају испод површине речног тока и користе брзину воденог тока за генерисање електричне енергије.
Хидроелектрана Ђердап је систем од једне бранске и једне речне-проточне хидроелектране, „Ђердап I“ и „Ђердап II“, које су изграђене на реци Дунав на изласку из Ђердапске клисуре, на српско-румунској граници, тако да припада Србији и Румунији.
Реверзибилне хидроелектране
Реверзибилна хидроелектрана је по конструкцији слична акумулационој хидроелектрани, али има велике пумпе које враћају воду која протекне кроз брану у акумулационо језеро у временима мање потрошње електричне енергије и на тај начин чувају акумулациони потенцијал језера (ради као џиновска батерија). На овај начин се у ствари може складиштити електрична енергија произведена из других извора енергије, попут сунца, ветра или нуклеарне енергије, за каснију употребу. Ови објекти складиште енергију пумпањем воде из резервоара на нижој надморској висини у резервоар на вишој надморској висини. Када је потражња за електричном енергијом мала, објекат складишти енергију пумпањем воде из доњег резервоара у горњи резервоар. Током периода велике потражње за електричном енергијом, вода се пушта назад у доњи резервоар и окреће турбину, стварајући електричну енергију.
Ове електране служе и за балансирање производње и потрошње у електричној мрежи. Реверзибилна хидроелектрана РХЕ „Бајина Башта“ изграђена је у саставу ХЕ „Бајина Башта“ састоји се од доњег резервоара (постојећи резервоар ХЕ „Бајина Башта“), напојно-одводног система, два реверзибилна агрегата од по 307 MW, горњим резервоарима и бранама. Максимална снага електране у генераторском режиму је 614 MW, са просечном годишњом производњом од око 800 милиона до милијарду киловат сати електричне енергије. Максимална улазна снага у пумпном режиму је 620 MW.
