EKOLOŠKI ASPEKTI TEHNOLOGIJA PROIZVODNJE ELEKTRIČNE ...

7MATICA, proljeće 2013.www. maticacrnogorska.me

Najveći broj tehnologija proizvodnje električne energijekojima ćemo se ovđe baviti u neposrednoj je vezi sa razvojemenergetskog sektora u Crnoj Gori. Termoelektrana (na ugalj) ihidroelektrane su u proizvodnji i planovima razvoja; postojeplanovi eksploatacije nafte i gasa u primorju; razmatra semogućnost izgradnje nuklearne elektrane uz samu granicu; real-ni su planovi za izgradnju elektrana na bazi obnovljivih oblikaenergije kakvi su, pored hidroenergije, vjetar, energija sunca,biomasa i komunalni čvrsti otpad.

U ovom radu je dat kratak prikaz principa održivog razvojaproizvodnje i detaljan opis ekoloških aspekata tehnologija kojekoriste: ugalj, naftu i njene derivate, prirodni gas, nuklearno

ekologija

EKOLOŠKI ASPEKTI TEHNOLOGIJAPROIZVODNJE ELEKTRIČNE ENERGIJE

Branislav Radonjić

This paper is a short overview of the potential environmentalaspects of potential technologies for sustainable development ofthe energy sector of Montenegro which are using coal, oil andproducts thereof, natural gas, nuclear fuel, utility solid waste,biomass, hydro potential, solar energy and the energy of wind.The core of sustainable development which includes environ-mental balance, economic efficiency and social righteousness,is the protection of environment. Besides the local environmen-tal impact, this work also analyses the impact of potential tech-nologies on the global pollution. In that context, the author givesa comparison of different types of technologies.

8 MATICA, proljeće 2013. www. maticacrnogorska.me

gorivo, hidropotencijal, biomasu, čvrsti komunalni otpad, solar-nu energiju i vjetar. Pored uticaja na lokalnu životnu sredinu,razmotren je uticaj na globalno zagađenje.

Ugalj

Ugalj se obično sagorijeva da proizvede paru, koja se ondaprovodi cijevima pod visokim pritiskom do turbine, koja izazi-va njenu rotaciju i time proizvodnju električne energije. Ovajsistem koji koristi paru takođe se koristi kod drugih izvoragoriva, uključujući naftu i njene derivate, prirodni gas, geoter-malnu toplotu, biomasu, pa čak i neke solarno-termalne sisteme.

Uticaji na životnu sredinu

Svjetske organizacije i međunarodne agencije, kao što jeMeđunarodna agencija za energiju (IEA –The InternationalEnergy Agency), zabrinute su zbog uticaja sagorijevanja fosil-nih goriva, posebno uglja na životnu sredinu. Vađenje, procesir-anje i transport uglja izaziva štetne uticaje, a radi eksploatacijeuglja ponekad se uklanjaju čitavi planinski vrhovi. Otpadnetoplote zahtijevaju velike količine vode za hlađenje čije uzi-manje iz velikih vodenih akumulacija ili tokova prijeti životulokalnih akvatorijuma, uključujući pomor ribe na prostorimavan elektrane. Sagorijevanjem uglja dolazi do emisije gasovapoput ugljen-dioksida, azotnih oksida i sumpor-dioksida što,pored zagađenja vazduha, doprinosi pojavi kisjelih kiša i globa -lnom zagrijavanju.

Proizvodnja električne energije koja koristi goriva na baziugljenika je u velikoj mjeri odgovorna za veliki dio emisijeugljen-dioksida (CO2) u svijetu. Sagorijevanje uglja u termoelektranama emituje 284 kg / GJ ugljen-dioksida, dok nafta emi-tuje manje, 211 kg / GJ, a prirodni gas najmanje, 143 kg / GJ.

Branislav Radonjić


Emisije mogu biti smanjene kroz efikasnije i više temperaturesagorijevanja i kroz efikasniju proizvodnju električne energije uokviru ciklusa. Hvatanje i skladištenje ugljenika iz emisija elek-trana na ugalj je druga alternativa, ali se tehnologija dalje razvijai to će povećati troškove proizvodnje električne energije iz fosil -nih goriva.1

Pri procesima sagorijevanja pored ugljen-dioksida nastajusumpor-dioksid, oksidi azota i drugi gasovi koji pospješuju nas-tajanje kisjelina. Takvi slobodni nemetalni oksidi reaguju savodenom parom u ugljenu, sumpornu i azotnu kisjelinu. Oveonda dolaze na zemlju sa padavinama.

Kisjeline na zemlji započinju svoje štetno djelovanje.Povećanjem kisjelosti iz zemljišta se ispiraju važne mineralnematerije kao što su magnezijum, kalijum, kalcijum itd. Glavniuzrok izumiranja šuma su kisjele kiše. Zagađenja se sa zemljetakođe slivaju u površinske i podzemne vodene tokove.

Višak protona u kišnici prouzrokuje pojačano raspadanje kame -nja, što znači da se ubrzava trošnost. Tako na primjer krečnjakreaguje sa sumpornom kisjelinom u gips. Time se kamenje drobi.Na sličan način se razgrađuje i pijesak. Na taj način se mnogob-rojni kulturni spomenici i stare crkve nepovratno uništavaju.

Postoji nekoliko načina da se pomogne smanjenju emisijačestica prašine iz elektrana na ugalj. Otprilike 80% pepela padau jedan koš za pepeo poslije tretmana dimnih gasova, ali ostataktada biva sproveden u atmosferu što čini leteći pepeo uglja, kojiostaje nakon što je ugalj sagorio, tako da se sastoji od negorivihmaterijala koji se nalaze u uglju.

Veličina i hemijski sastav ovih čestica značajno utiču na zdra -vlje ljudi. Za sada se grube (prečnik veći od 2,5 mikrometara) i

Ekološki aspekti tehnologija proizvodnje električne energije

1 Istinski zelena elektrana na fosilno gorivo sprovodi hvatanje i skladište nje

ugljenika (CCS - carbon capture and storage). Primjer CCS elektrane na fosil-

na goriva je Elsam elektrana u blizini Esbjerga, Danska.


fine (prečnika između 0,1 i 2,5 mikrometara) čestice regulišuzakonodavstvom, ali su ultrafine čestice (prečnik manji od 0,1mikrometara) trenutno van mogućnosti kontrole, pa još uvijekpredstavljaju mnoge opasnosti. Nažalost, mnogo toga je još uvi-jek nepoznato – koje vrste čestica prašine čine najviše štete,zbog čega je teško doći do odgovarajućeg zakonodavstva za nji-hovo regulisanje.

Studijom objavljenom u avgustu 2010, koja je prikazala pre-gled podataka o zagađenju u SAD od strane EnvironmentalIntegrity Project utvrđeno da je pepeo koji proizvode elektranena ugalj širom 21 američke države kontaminirao podzemnevode toksičnim elementima, uključujući otrove arsen i olovo.

Arsen se pokazao kao izazivač raka kože, raka mokraćnebešike i raka pluća i kao štetan za nervni sistem. Zagađivači izpepela uglja su takođe povezani sa bolestima respiratornihorgana i drugim zdravstvenim i razvojnim problemima, iponegdje su prekinuli lokalni vodeni život.

Naučnici američke vlade su testirali ribe u 291 vodenom tokuširom zemlje radi istraživanja kontaminacije živom. Pronašli suživu u svakoj testiranoj ribi, čak i u onoj iz izolovanih ruralnihvodenih tokova. Dvadeset pet odsto testirane ribe je imao nivožive iznad nivoa bezbjednosti utvrđenog od strane američkeAgencije za zaštitu životne sredine, za ljude koji redovno jeduribu. Najveći izvor zagađenja živom u Sjedinjenim Državama suemisije elektrana na ugalj.

Radioaktivni elementi u tragovima

Ugalj je sedimentna stijena formirana prvenstveno iz aku-mulisne biljne materije, i sadrži mnoge minerale i neorganskeelemente koji su deponovani zajedno sa organskim materijalomtokom njegovog formiranja. Kao i ostatak zemljine kore, ugaljtakođe sadrži nizak nivo uranijuma i torijuma i drugih radioak-

Branislav Radonjić


tivnih izotopa koji se prirodno javljaju i čije ispuštanje uokruženje dovodi do radioaktivne kontaminacije. Iako su ovesupstance prisutne kao nečistoće u veoma malim tragovima,dovoljno uglja se spali da se oslobode značajne količine ovihsupstanci. Elektrana na ugalj od 1.000 MW može da ima nekon-trolisano oslobađanje od čak 5,2 tona godišnje urana (koji sadrži34 kg izotopa uran-235) i 12,8 metričkih tona godišnje torijuma.Za poređenje, nuklearna elektrana od 1.000 MW će godišnjegenerisati oko 30 kratkih tona pakovanog čvrstog otpadavisokog nivoa radioaktivnosti. Takođe treba napomenuti da je, utoku normalnog rada, ekvivalent efektivne doze od elektrane naugalj 100 puta veći od onoga iz nuklearnih elektrana. Ali jetakođe vrijedno napomenuti da je normalni rad varljiva osnovaza poređenje: procijenjeno je da je sama nuklearna katastrofaČernobil ispustila, samo sa izotopom J-131, 1,76 EBq radioak-tivnosti, vrijednost jedan red veličine iznad ove vrijednosti zaukupne emisije iz cjelokupnog uglja spaljenog u okviru jednogvijeka. Ali će, u isto vrijeme, takođe biti shvaćeno da J-131,glavna radioaktivna materije koja izlazi u akcidentnim situacija-ma, ima vrijeme poluraspada samo 8 dana. Takođe, J-131 semože lako ukloniti konzumirajući normalne tablete joda. Dakle,to neće izazvati toliko velike štete kao uran i torijum koji imajumnogo veće vrijeme poluraspada, a koji se oslobađaju iz elek-trane na ugalj.

Nafta i njeni derivati

Poput drugih fosilnih goriva, nafta je krajnji proizvod ras-padanja organskih materijala tokom miliona godina. Kada seizvadi, nafta može da bude prerađena u veliki broj proizvoda -benzin, kerozin, tečni naftni gas (propan), destilate (dizel i gori-va za mlazne motore) i „ostatke“ koji uključuju goriva za indus-trijske svrhe i proizvodnju električne energije.



Sagorijevanje nafte za generisanje električne energije pro -izvodi značajno zagađenje vazduha u formama azotnih oksida,i, u zavisnosti od sadržaja sumpora u nafti, sumpor-dioksida ičestica. Ugljen-dioksid i metan (kao i drugi gasovi sa efektomstaklene bašte), teški metali poput žive i isparljiva organska jedi -njenja mo gu da dođu iz dimnjaka elektrane koja kao gorivokoristi naftu.

Slično operacijama drugih konvencionalnih tehnologija zaproizvodnju pare, postrojenja za proizvodnju pare sagorijevan-jem nafte zahtijevaju velike količine vode za paru i hlađenje, imogu negativno uticati na lokalne resurse vode i vodena staniš-ta. Muljevi i ostaci ulja koji nijesu sagorjeli postaju teret u formičvrstog otpada koji sadrži toksične i opasne materije.

Bušenje takođe proizvodi dugačak spisak zagađivača vaz-duha, otrovnih i opasnih materijala, i emisija sumpor vodonika,veoma zapaljivog i otrovnog gasa. Sve ove emisije mogu uticatina zdravlje i bezbjednost radnika i divljih životinja. Tokom bu -šenja takođe nastaje gubitak velikih zona divljih staništa. Ra fi -nerije, takođe, nemilosrdno ispuštaju zagađenja u vazduh, vodui zemljište (u vidu opasnih otpada). Akcidenti pri transportunafte mogu rezultirati katastrofalnom štetom – ubijanjem na hi -ljade riba, ptica i drugih divljih životinja, biljaka i zemljišta.

Prirodni gas

Prirodni gas je generički termin koji se koristi za mješavinupara koje su rezultat raspadanja biljnih i životinjskih materijalatokom miliona godina. Prirodni gas je, zajedno sa naftom iugljem, fosilno gorivo i, slično nafti i uglju, nalazi se u podzem-nim rezervoarima. Glavna komponenta prirodnog gasa je metan.

Zalihe prirodnog gasa, kao i drugih fosilnih goriva, suograničene i zato on nije obnovljivi resurs. Sagorijevanjeprirodnog gasa proizvodi samo djelić emisije oksida azota i

Branislav Radonjić


ugljen-dioksida od nafte i uglja, a takođe rezultira emisijama usuštini bez čestica ili sumpor-dioksida.

Prirodni gas se može koristiti kao gorivo u konvencionalnimgeneratorima parnih kotlova, kao i druga fosilna goriva.Međutim, nove tehnologije koje koriste prirodni gas kao svojeprimarno gorivo su daleko efikasnije od starijih tehnologijasagorijevanja. Postrojenja sa novim vrhunskim kombinovanimciklusima smanjuju upotrebu fosilnih goriva za čak 40 odsto.


Prirodni gas ima znatno manje štetnih uticaja na životnu sred-inu od uglja. Prirodni gas emituje upola manje ugljen-dioksidaod uglja, manje čestica prašine, i veoma malo sumpor-dioksidaili toksičnih emisija u vazduh. Sagorijevanje prirodnog gasamože, međutim, proizvoditi okside azota i ugljen-monoksid ukoličinama koje su uporedive sa onima iz sagorijevanja uglja.U toku korišćenja prirodnog gasa neminovno dolazi do emisijemetana, veoma potentnog gasa staklene bašte koji doprinosiglobalnoj klimatskoj promjeni. Bušenje i istraživanjeprirodnog gasa može negativno uticati na staništa divljine, divl-je životinje i otvoreni javni prostor. Na listi potencijalnih neg-ativnih uticaja na zemljište u vezi sa prirodnim gasom su eroz-ija, gubitak produktivnosti zemljišta, povećanje odliva, klizištai poplave.

Nuklearna energija

Nuklearne elektrane kao gorivo koriste uran, element koji seprirodno nalazi u stjenovitim planinama Kanade, Australije iJužne Afrike.

Kontrolisana nuklearna reakcija stvara toplotu koja se koristiza zagrijavanje vode i proizvodnju pare koja pokreće turbine za



proizvodnju električne energije. Kao i fosilna goriva, uran jekonačni, neobnovljivi resurs.


Neki promovišu nuklearne elektrane kao „čist“ izvorelektrične energije jer same ne otpuštaju bilo koji od zagađivačavazduha iz „tradicionalnih“ proizvođača energije, kao što susumpor-dioksid, ugljen-dioksid ili oksidi azota. Ipak, uslovi zarad nuklearnih elektrana rezultiraju uticajem na životnu sredinu,uključujući emisije u vazduh, u svim fazama procesaobezbjeđenja urana kao goriva.

Dok operacije postrojenja ne rezultiraju emisijama u vazduhslične onima kod postrojenja na fosilna goriva, nuklearne elek-trane mogu da ispuštaju male količine radioaktivnih gasova uvazduh, kao što su ugljenik C-14 i jod J-131.

Nuklearne elektrane kojima treba voda za protok kroz rash-ladne sisteme zahtijevaju dva i po puta više vode od postrojenjana fosilna goriva. Velika nuklearna elektrana može da ispustiotpadnu toplotu u prirodnu akumulaciju vode, što može dovestido neželjenog povećanja temperature vode sa štetnim dejstvomna vodeni svijet. Uticaji na vodene resurse, vodena staništa, iribe su stoga značajniji kod nuklearnih elektrana nego kod bilokoje druge tehnologije proizvodnje električne energije (samogućim izuzetkom samih objekata hidroelektrane, gdje jedrugačija uloga i razlika u kvalitetu i osobinama vode na izlaskui ulasku u elektranu).

Dok je količina čvrstih otpada generisanih od nuklearnih elek-trana relativno mala, ovi radioaktivni otpadi predstavljaju rizikpo zdravlje koji premašuju otpade od bilo kojeg drugog izvoraelektrične energije. Sasvim je moguće da će se ovi radioaktivniotpadi skladištiti za vijek ili više na lokaciji uz postojeću elek-tranu, što može spriječiti bilo koje buduće ponovno korišćenjeovih kontaminiranih prostora.

Branislav Radonjić


Najveću štetu rashladnim sistemima nuklearne elektrane možeda stvori topljenje nuklearnog goriva, kada se šipke goriva topeu roku od nekoliko sekundi. Toplota od nekontrolisane reakcijemože istopiti sve sa čim dolazi u kontakt. Rizik od ove vrstekatastrofalne nesreće, kao i kasnijeg oslobađanja ogromnekoličine radioaktivnog materijala, nosi ozbiljne posljedice zasve oblike života.

Komunalni čvrsti otpad

Elektrane na komunalni čvrsti otpad su projektovane da ra -spolažu čvrstim komunalnim otpadom za proizvodnju električneenergije kao sporednim proizvodom operacije spaljivanja.

U Sjedinjenim Državama, trenutno postoje dva glavna projek-ta za proizvodnju električne energije iz otpada:

(1) Masovno sagorijevanje je najčešća tehnologija pro iz vo -dnje električne energije iz otpada, u kojoj se komunalni čvrstiotpad direktno sagorijeva na isti način kao što se fosilna gorivakoriste u drugim tehnologijama direktnog sagorijevanja. Sago ri -jevanjem čvrsti komunalni otpad pretvara vodu u paru kojapokreće turbinu povezanu sa generatorom električne energije.

(2) Postrojenja za gorivo izvedeno iz rifuze (Refuse-derivedfuel - RDF) obrađuju čvrsti komunalni otpad prije direktnogsagorijevanja. Nivo obrade prije sagorijevanja varira odustanove do ustanove, ali generalno podrazumijeva sjeckanječvrstog komunalnog otpada i uklanjanje metala i drugihkabastih predmeta. Isjeckani otpad se zatim koristi kao gorivona isti način kao u postrojenjima masovnog sagorijevanja.

Izvještaj o vrednovanju energije ne smatra čvrsti komunalniotpad obnovljivim izvorom energije, zbog toga što on obuhvatamaterijale izrađene od fosilnih resursa; sadržaji na bazi biljnogmaterijala (npr. papir i drvo), su nepredvidivi, i protok otpada ćese znatno smanjiti sa, za zaštitu životne sredine poželjnim sman-



jenjem otpada i praksama upravljanja. Međutim, EPA, saveznavlada i vlade nekih država SAD klasifikuju čvrsti komunalniotpad kao obnovljivi izvor energije, jer je on bogat u sadržajuznačajnih količina biomase.


Sagorijevanje čvrstog komunalnog otpada može da generišeenergiju uz istovremeno smanjenje obima otpada do 90 odsto, ukorist zaštite životne sredine. Skladištenje pepela i emisije kojezagađuju vazduh od rada postrojenja za sagorijevanje su pri-marna pitanja kontrole uticaja na životnu sredinu.

Čvrsti komunalni otpad sadrži mješavinu različitih otpadnihmaterijala, neke benigne, a neke veoma toksične. Efikasnoupravljanje postrojenjima za dobijanje električne energije izčvrstog komunalnog otpada ima za cilj da isključi otrove izgoriva od čvrstog komunalnog otpada i kontroliše zagađivanjavazduha iz postrojenja.

Toksični materijali uključuju metale kao što su olo vo, kadmijumi živa, u tragovima, kao i organske otrove, kao što su di oksini i fu -rani, takođe u tragovima. Takvi otrovi predstavljaju problem za ži -votnu sredinu ako su pušteni u vazduh sa emisijama postrojenja iliako su rasuti u zemljište i dozvoljeno im je da migriraju u podze -mne vo de i da nađu svoj put u lancu ishrane. Kontrola tih otrova iza ga đenja vazduha su ključni sadržaji ekoloških propisa koji regu -lišu proizvodnju električne energije iz čvrstog komunalnog otpada.

Pravilo zahtijeva „najbolju dostupnu tehnologiju kontrolezagađenja“ (uključujući filtersko postrojenje za kontrolu česticaprašine, sisteme za ubrizgavanje ugljenika i skrubere za kon-trolu kisjelina), kontinuirano praćenje efikasnosti sagorijevanjai periodično testiranje dimnjaka na emisiju opasnih materija uvazduhu na svim pećima/objektima za proizvodnju električneenergije iz čvrstog komunalnog otpada.

Branislav Radonjić


Sagorijevanje čvrstog komunalnog otpada u postrojenjima zaproizvodnju električne energije proizvodi relativno visoke emisi-je ugljen-dioksida, kontributora globalne klimatske promjene.Neto uticaj na klimatsku promjenu ovih emisija je umanjen zatošto je glavna komponenta smeća drvo, papir i prehrambeni otpa-di koji bi se razložili da nijesu spaljeni. Ako ih prepustimo da seraspadaju u deponiji čvrstog otpada, ovi organski materijalistvaraju metan - gas sa snažnim efektom staklene bašte.

Ova postrojenja proizvode relativno visoke stope emisije azot-nih oksida. Uticaji na zemljište na licu mjesta su uglavnom jed-naki onima kod postrojenja koja kao gorivo koriste ugalj ilinaftu.

Biomasa

Izraz „biomasa“ obuhvata različita goriva koja proizilaze izdrvenog otpada, poljoprivrede i prerade hrane i goriva iz brzo-rastućih biljaka koje se posebno gaje ili su posebno rezervisaneza proizvodnju električne energije. Biomasa kao gorivo može dasadrži i kanalizacioni mulj i životinjski stajnjak. Neka gorivabiomase izvedena su iz drveća. S obzirom na kapacitet drveća dase regeneriše, ova goriva se smatraju obnovljivim izvoromenergije. Sagorijevanje ostataka usjeva, kanalizacionog otpadaili stajnjaka za proizvodnju električne energije može da ponudikorist za životnu sredinu u obliku očuvanja dragocjenog prosto-ra deponije ili predupređenja čuvanja i tretmana na načine kojiizazivaju ekološku štetu.

Trenutno, većina elektrana na biomasu sagorijeva drvo, po -ljoprivredni ili građevinski drvni otpad. Elektrane sa direktnimsagorijevanjem spaljuju gorivo biomase direktno u kotlovimakoji proizvode paru za istu vrstu paro-električnih generatora kojise koriste da se spale fosilna goriva. Gasifikacijom biomase, onase pretvara u gas metan koji je onda gorivo generatora pare,



turbina sa sagorijevanjem, tehnologija kombinovanog ciklusa iligorivih ćelija. Primarna korist od gasifikacije biomase, upoređenju sa direktnim sagorijevanjem, je da se dobijeni gasovimogu koristiti u elektranama različitih konfiguracija.

Zbog toga što tehnologije biomase koriste procese sagorije-vanja za proizvodnju električne energije, one mogu generisatielektričnu energiju u bilo kom trenutku, za razliku od vjetra ivećina solarnih tehnologija, koje proizvode samo kada duvavetar ili kada sija sunce.


Bilo da sagorijevaju direktno ili su iskorišćeni za gasifikaci-ju, resursi biomase generišu emisije u vazduh. Ove emisijevariraju u zavisnosti od vrste goriva i tehnologije koja sekoristi. Ako je drvo primarni resurs biomase, vrlo malo SO2izlazi iz dimnjaka. NOx emisije variraju značajno međupostrojenjima za sagorijevanje u zavisnosti od dizajna i kont-role. Neke elektrane na biomasu pokazuju relativno visok ste-pen NOx emisija po proizvedenom kWh u odnosu na drugetehnologije sagorijevanja. Ova visoka stopa NOx, efekatvisokog sadržaja azota u mnogim go rivima biomase, je jedanod najvećih problema kvaliteta vazdu ha u vezi sa biomasom.Ugljen-monoksid (CO) se takođe emituje, ponekad na nivoimavišim od onih kod elektrana na ugalj.

Postrojenja za procesiranje biomase oslobađaju ugljen-dioksid(CO2), primarni gas staklene bašte. Međutim, ciklusom gajenja,procesiranja i spaljivanja biomase CO2 se reciklira iz atmosfere.Ako se ovaj ciklus održava, ima malo ili nimalo neto prinosaatmosferskom CO2. S obzirom da su ciklusi drvnih usjevanamijenjenih za proizvodnju energije kratki (tj. drvne biljnevrste brzo rastu) one se mogu saditi, sazrijevati i brati u kraćimvremenskim periodima od prirodnih šuma; kontrolisana

Branislav Radonjić


proizvodnja biomase za gorivo može reciklirati CO2 u jednutrećinu manje vremena nego u prirodnim procesima.

Elektrane na biomasu takođe preusmeravaju drvni otpad sadeponija, što smanjuje proizvodnju i atmosfersko oslobađanjemetana, jednog drugog ili potentnog gasa staklene bašte.

Još jedan problem kvaliteta vazduha vezan za biljnu biomasusu čestice. Njihove emisije mogu se lako kontrolisati preko kon-vencionalnih tehnologija. Do danas, nema objekata na biomasukoji imaju instalirane napredne kontrole emisije čestica. Ipak,većina čestica u emisijama su relativno krupne. Njihovi uticajina zdravlje ljudi ostaju nejasni.

Sakupljanje goriva od biomase može imati značajan uticaj naživotnu sredinu. Žetva drvne mase i rast poljoprivrednihproizvoda za gorivo zahtijeva da se velike količine prikupljaju,transportuju, obrađuju i čuvaju. Biomasa za gorivo može sedobiti snabdijevanjem čistog, netaknutog drveta koje bi inačebilo odloženo na deponiju, ili iz žetvi. U oba ova primjera priku-pljanja biomase za gorivo i neto dobici životne sredine od bio-mase su značajni u odnosu na alternative za fosilna goriva. Sdruge strane, prikupljanje, obrada i sagorijevanje biomase možeprouzrokovati probleme životnoj sredini ako, na primjer, izvorgoriva sadrži toksične nečistoće, rukovanje poljoprivrednimotpadom zagađuje lokalne vodne resurse, ili spaljivanje biomaselišava lokalne ekosisteme hranljivih sastojaka koje šuma ilipoljoprivredni otpad mogu da pruže.

Konačno, proces brzorastuće biomase je predmet iste brige zazaštitu sredinu, kao bilo koja vrsta poljoprivrede. On koristiveliku količinu zemljišta, i đubriva i pesticida koji mogu bitineophodni za isplativo gajenje. Biomasa koja se proizvodi kaonusproizvod poljoprivrede pokazuje neko obećanje, ali sevećina biomase trenutno koristi da se oranjem vrati u zemlju kaođubrivo, ako ništa drugo.



Hidroenergija

Voda koja u raznim formama ima potencijalnu energiju možeda se propušta preko turbina-generatora za proizvodnju ele ktri -čne energije. Ciklusi skladištenja i ispuštanja voda mogu biti re -lativno kratki, na primjer, skladištenje vode noću za dnevnu pro -izvodnju električne energije. Ili, ciklusi mogu biti dugi, skla di -štenje proljećnog sliva za proizvodnju električne energije u ljetokada se upotreba i potražnja za napajanjem klima uređaja po ve -ćava. Neki projekti rade na višegodišnjim ciklusima koji pre no -se vode iz vlažnih godina da nadoknade posljedice sušnih. Zbogtoga što se ciklus vode koja isparava od toplote sunca i padanazad na zemlju stalno obnavlja energijom sunca, hidroenergijase često smatra obnovljivim energetskim resursom.


Međutim, izgradnja i rad hidroenergetskih brana utiču naprirodne rječne sisteme, i ribe i divljači. Odgovor na pitanje dali konkretni projekti hidroelektrana stvaraju, pored opštih i „pri-hvatljivih“, neprihvatljive štete po životnu sredinu zahtijevakritički prikaz od slučaja do slučaja.

Brane i rad energetskih postrojenja su bitni za primarne utica-je koje hidroelektrane izazivaju na životnu sredinu. Promjene utokovima rijeke i zemljištu i vegetaciji koji se graniče sa vodnimtijelom kao posljedica brana i turbina energetskog postrojenjamogu značajno uticati na populaciju riba i drugog živog svijeta.Čak i male brane mogu da izazovu velike posljedice na zdrav ljeregionalnih ribljih populacija. Uticaji velikih brana su širokogopsega. Uticaji bilo koje brane zavise od mnogih faktora,uključujući lokaciju brane, projekat prostorija za postrojenje,osjetljivost lokalne sredine na uticaje od hidroenergetskog

Branislav Radonjić


objekta, kao i koraka preduzetih da se izmijeni dizajn i/ili radsvakog objekta kako bi se smanjio potencijalni uticaj.

Mnogi uticaji mogu biti značajno smanjeni promjenom režimarada brane. Na primjer, instaliranje sistema za prolaz ribe možeda smanji uticaj na migracionu ribu; konvertovanje rada braneod režima pune akumulacije do „protočne“ može da obezbijediprirodni tok rijeke i dalje nesmetano, i može prilagoditi objekathidroelektrane jedinstvenim uslovima svakog sistema rijeke.

Zato što je svaka rijeka i svaka brana različita, vrsta i težinauticaja izazvanih svakom branom se razlikuju. Potencijalni uti-caji su ozbiljni i važno je napraviti razliku između postrojenjakoja su us pješno smanjila ili eliminisala određene uticaje i onihkoja nijesu.

Rezervoari stvoreni hidroelektričnim šemama čestoomogućavaju uslove za sportove na vodi, čime i sami postajuturistička atrakcija. U nekim zemljama, postojanje akvakultureu rezervoarima je uobičajeno.Višenamjenske brane instaliraneza navodnjavanje podržavaju poljoprivredu sa relativno kon-stantnim snabdijevanjem vodom. Velike brane mogu da kon-trolišu poplave, koje bi inače uticale na ljude koji žive nizvodnood projekta.

Postrojenja hidroelektrane remete prirodne tokove rijeka -Preusmjeravanjem rijeke, brana obustavlja vodu potrebnu zazdrave ekosistemime u riječnom toku. Zadržavanjem i ondapuštanjem vode da generiše struju za vršne periode potražnje,brane mogu izazvati da nizvodne dionice biraju između stanjabez vode i moćnih talasa koji narušavaju zemljišta i vegetaciju ipoplave legla divljih životinja. Ove nepravilnosti uništavaju var-ijacije prirodnih sezonskih protoka koji pokreću prirodni rast icikluse reprodukcije kod mnogih vrsta.

Ovi uticaji mogu, s vremena na vrijeme, biti ublaženitehnološkim i operativnim poboljšanjima na hidro projektu –npr. smanjenjem protoka na turbinama, regulacijom i



pulsirajućim radom na vrhuncu efikasnosti. Može se upravljatiunapređenjima sa ciljem da se naprave nova uzvodna i nizvod-na staništa za riblje vrste i da se obezbijedi minimum ispuštanjaza vrijeme sezone ili uslova godišnje suše.

Hidroelektrana može izmijeniti rijeku i rječno stanište -Izgradnja brane može potopiti prostor uz rijeku, uništavajućipriobalna i viša staništa. Izgradnja brane može takođe konverto-vati stanište rijeke u rezervoar nalik jezeru, prijeteći izvornimpopulacijama riba i drugih divljih životinja.Topli, sporo protočnirezervoari favorizuju predatore prirodno prisutnih vrsta.Dramatične promjene u nivoima rezervoara za vodu, goreopisane, mogu da degradiraju obale i ribarstvo, uznemiravajuplovke i patke i organizme koji žive na dnu.

Brane mijenjaju kvalitet vode - Zatvaranja vode mogu izazvatipromene i varijacije u temperaturi ili količinu rastvorenih gaso-va u rijeci. Površinska temperatura u rezervoaru može porastikada je protok vode usporen. Kada se voda oslobađa sa vrha bra -ne, ova toplija voda može nizvodno povećati temperaturu vode.Hladnija nizvodna temperatura može nastati kada se pušta hlad-na voda sa dna rezervoara. Takvi izmijenjeni uslovi mogu uticatina staništa, stopu rasta, ili čak i opstanak riba i drugih vrsta.

Za hidroenergetske projekte sa dovodom koji se nalazeduboko u rezervoaru, voda sa niskim nivoima rastvorenogkiseonika puštena nizvodno u rijeku može da naškodiakvatičnim staništima i doprinese drugim problemima kvalitetavode. Primjena odgovarajućih tehnologija može da poboljšanivo rastvorenog kiseonika.

Brana ili prostorije za postrojenja mogu da budu značajnaprepreka za migraciju riba. Merdevine i liftovi mogu biti instali-rani da prevedu određene vrste riba uzvodno, mada više branana rijeci smanjuje uspješnost ovih uređaja za prolaz ribe. Ribekoje se sele nizvodno mogu postati dezorijentisane, izloženestresu ili smrtno povrijeđene kontaktom sa turbinama ili drugim

Branislav Radonjić


djelovima objekta. Sistemi prevođenja mogu poboljšati stepenpreživljavanja migrirajuće mlađi. Kada se ribe prevozekamionom ili tegljačima oko brane, one mogu doživjetipovećani stres i bolesti i smanjenje instinkta pripadnosti. Stopepreživljavanja riba koje prolaze kroz velike turbine variraju imogu iznositi 90-95 odsto. U slučaju više brana duž rijeke oviefekti mogu značajno naškoditi migraciji populacija važnih iosjetljivih riba i riblje mlađi.

Projekti hidroelektrana mogu da zaustave prirodni tok sedi-menata - Kada voda teče ona ima sposobnost da nizvodnotransportuje čestice teže od sebe. To ima negativan uticaj nabrane, a potom i na njihova energetska postrojenja, naročito onana rijekama ili u slivnim područjima sa visokim sadržajemklastičnih materijala. Suspenzija ovih materijala može da pop-uni rezervoar i smanji njegove kapacitete za kontrolu poplavauz izazivanje dodatnog horizontalnog pritiska na uzvodnomdijelu brane. Na kraju, neki rezervoari mogu postati potpunopuni sedi menata i beskorisni ili pretjerano prepunjeni tokompoplava i time prestati da vrše svoju funkciju. Brane mogublokirati i koncentrisati kontaminirane nanose u bazenu. Unekim slučajevima se za čišćenje koristi bagerovanje, iako jeskupo i može da pokrene pitanja u vezi sa raspolaganjemizvađenim materijalom. Razni cjevovodi za ispiranje i tehnikesu dostupni za nizvodno pokretanje ne-kontaminiranih sedime-nata.Veliki rezervoari mogu izazvati zemljotrese, koji mogu bitiveoma jaki, čak destruktivni.

Emisija metana (iz rezervoara) - Đe veliki rezervoari poslijepoplava nijesu očišćeni od drveća, njihovim raspadanjem nasta-je metan – gas koji se u efektu staklene bašte može porediti saCO2 emisijama iz postrojenja na fosilna goriva slične snage.Primijećeno je da akumulacije elektrana u tropskim regionimaproizvode značajne količine metana. To je zbog biljnog materi-jala u poplavljenim područjima koji se raspada u anaerobnom



okruženju, formirajući metan, potentni gas staklene bašte.Prema podacima iz izveštaja Svetske komisije o branama, veli-ki rezervoar sa kapacitetom proizvodnje manjim od 100 vati pokvadratnom metru površine (u području đe nije izvršenočišćenje šuma pred punjenje rezervoara), emituje količinu gaso-va staklene bašte iz rezervoara koja može biti uporediva saonom iz konvencionalnih termoelektrana na naftu. Iako oveemisije pretpostavljaju da je ugljenik već u biosferi, a ne u fos-ilnim depozitima koji su zahvaćeni kruženjem ugljenika u priro-di, postoji veća količina metana zahvaljujući anaerobnom trulje -nju, koja izaziva veću štetu, nego što bi se inače desilo da sešuma prirodno raspada.

Smanjene emisije CO2 - Hidroelektrane ne sagorijevaju fosil-na goriva, one direktno ne proizvode ugljen-dioksid. Mada neštougljen-dioksida nastaje tokom proizvodnje materijala i izgrad-nje projekta, to je mali dio u poređenju sa onim koja nastaje priradu ekvivalentne elektrane na bazi fosilnih goriva.

Izmještanje - Druga mana brana hidroelektrane je potreba dase presele ljudi koji žive tamo đe su planirane akumulacije. Ufebruaru 2008. godine procijenjeno je da je 40-80 miliona ljudiširom svijeta fizički raseljeno kao direktan rezultat izgradnjebrana. Istorijski i kulturno važne lokacije mogu biti poplavljenei izgubljene, ako izmještanje nije rješenje.

Rizici od poplava - Zbog toga što veliki konvencionalnopregrađeni hidro objekti drže velike količine vode, rušenje branezbog slabe konstrukcije, terorizma, ili nekog drugog razlogamože da bude katastrofalno za nizvodna naselja i infrastrukturu.Rušenja brana su neke od najvećih vještačkih katastrofa uistoriji. Takođe, dobar dizajn i izgradnja nijesu adekvatna garan-cija bezbjednosti. Manje brane i mikro hidro objekti predstavl-jaju manji rizik, ali mogu predstavljati stalne opasnosti čak inakon što prestanu sa radom.

Branislav Radonjić


Solarna energija

Početni izvor mnoštva energije u svijetu je sunce, kojeobezbjeđuje zemlji svjetlost, toplotu i zračenje. Dok mnogetehnologije koriste gorivo izvedeno iz jednog oblika energijesunca, sa druge strane, postoje tehnologije koje direktnotransformišu sunčevu u električnu energiju. Sunce kupazemlju stalnim, ogromnim tokom energije zračenja kojadaleko prevazilazi gorivo koja svijet zahtijeva za električnuenergiju.

Kako generisanje električne energije direktno od svjetlostisunca ne troši bilo koji od prirodnih resursa na zemlji, a zemljase trajno snabdijeva tom svjetlošću, solarna energija je primarniizvor obnovljive energije naše planete.

Postoje dva različita procesa za generisanje električne energi-je od sunca: fotonaponska (photovoltaic- PV) i solarna termalnatehnologija.

Fotonaponska ili PV tehnologija, razvijena za svemirski pro-gram prije više od 30 godina, oslanja se na hemijske reakcije zagenerisanje električne energije. Fotonaponske ili PV ćelije sumali poluprovodnici oblika kvadrata proizvedeni od slojevatankih filmova silicijuma i drugih polu-provodnih materijala.Kada sunčeva svjetlost pada na PV ćeliju, hemijske reakcijeoslobađaju elektrone, generišući električnu struju. Struja izpojedinačnih PV ćelija, koje su instalirane u modulima, može daosvijetli individualne domove i poslovne prostorije ili se možepriključiti na električnu mrežu.

Primjenom fotonaponskih ćelija sunčevo zračenje se pretvarau jednosmjernu električnu energiju (DC). Ova zatim može bitikonvertovana u više korišćenu naizmjeničnu električnu energijui puštena u električnu mrežu.



Solarna fotonaponska energija nudi alternativu fosilnim goriv-ima zbog svoje čistoće u snabdijevanju, iako sa visokimtroškovima proizvodnje. Očekuje se da buduća poboljšanjatehnologije ove troškove svedu na konkurentniji nivo.

Trenutno se solarna fotonaponska (PV) energija prvenstvenokoristi u Njemačkoj i Španiji, đe su vlade ponudile finansijskepodsticaje. U SAD, država Vašington takođe daje finansijskepodsticaje. Ovaj vid proizvodnje električne energije je češći, kaobi se moglo očekivati, u oblastima gdje sunčeve svetlosti ima uizobilju.

Solarno-termalne tehnologije su, više ili manje, tradicionalnetehnologije za proizvodnju električne energije. One koristesunčevu toplotu da proizvede paru koja će da pokreće električnigenerator. Parabolični sistemi reflektora koncentrišu sunčevusvjetlost da zagrije ulje koje zauzvrat proizvodi paru za pokre-tanje standardne turbine.

Dvije druge solarno-termalne tehnologije se približavajukomercijalnom statusu. Sistemi kružnih paraboličnih reflektorakoncentrišu sunčevu svetlost da zagrije gasoviti vodonik, ilihelijum, ili tečni natrijum za stvaranje gasa pod pritiskom ilipare za pokretanje turbine za proizvodnju električne energije.Sistemi centralnog prijemnika imaju ogledala koja reflektujusunčevu svjetlost na veliki toranj ispunjen tečnošću koja, kad sezagrije, služi da proizvodi paru za pokretanje turbine.


PV sistemi funkcionišu bez proizvodnje vazduha, vode iličvrstog otpada.

Njen negativni uticaj na životnu sredinu leži u proizvodnjisolarnih ćelija, koje su izrađene prije svega od silicijum-dioksi-da (od pijeska) i ekstrakcija silicijuma iz silicijum-dioksida,koja može zahtijevati korišćenje fosilnih goriva. Dakle, solarnaenergija unosi direktni uticaj na životnu sredinu preko proizvod-nje, ali nudi čistu energiju kroz životni ciklus solarne ćelije.

Branislav Radonjić


Proizvodnja električne energije velikog obima koristeći foto -naponsku energiju zahtijeva veliku količinu zemljišta, zbogniske gustine fotonaponske energije. Korišćenje zemljišta možese smanjiti tako što će se sistem instalirati na zgradama i drugimnaseljenim područjima, mada to smanjuje efikasnost.

Kao i PV, solarno-termalne tehnologije ne generišu emisijevazduha, mada se neke emisije stvaraju tokom proizvodnje objetehnologije. Korišćenje vode za solarne termoelektrane je sličnoiznosima potrebnim za elektrane na ugalj ili nuklearne elektraneuporedive veličine.

Najveći problem sa solarnim tehnologijama može bitikorišćenje zemljišta jer je često potrebno pet hektara zemljištaza svaki megavat kapaciteta.

Energija vjetra

Energija vjetra je najbrže rastuća tehnologija za proizvodnjuelektrične energije u svijetu. Vjetar je obnovljiv resurs jer jeneiscrpan. On je rezultat neravnomjernog sijanja sunca nazemlji. Odgovarajuće dnevne i sezonske promjene u temperaturikonzistentno stvaraju vjetar, proizvodeći izvor energije kojinikada ne može da se isprazni.

Najmodernije vjetroelektrane koristite velike rotirajuće elisedizajnirane da preuzmu kinetičku energiju vjetra, koja je potomprenijeta rotorima koji proizvode električnu energiju. Regioni ukojima je prosječna brzina vjetra veća od 12 km/h su trenutnonajbolje lokacije za elektrane na vjetar.

Trenutni troškovi proizvodnje električne energije putem vjetragenerisane na udarnim lokacijama približavaju se troškovimanove elektrane na ugalj. Energija vjetra je tehnologija sanajnižim troškovima od svih raspoloživih tehnologijaobnovljive energije na tržištu danas. Očekuje se da će troškovienergije vjetra nastaviti da padaju i mogu se rangirati kao naj-jeftiniji izvor električne energije od svih opcija do 2020.




Elektrane na vjetar ne zagađuju vazduh. One ne koriste vodu.Ipak, može biti problema za životnu sredinu u vezi sa nekimpostrojenjima na vjetar.

Energija vjetra generiše tri kategorije uticaja na životnu sred-inu: vizuelni uticaji; buka; uticaji na divlje životinjeje. Ovi uti-caji mogu značajno varirati od mjesta do mjesta.

- Zato što se elektrane na vjetar sastoje od velikog brojaturbina koje su montirane na vrhovima visokih tornjeva u rural-nim sredinama, mogu se često vidjeti s velike udaljenosti. Da lije ovaj vizuelni uticaj dobar ili loš zavisiće od lokacije dolokacije. Neki misle da su turbine na vjetar simboli kojiizdržavaju samodovoljnost. Drugi ih vide kao oštar upad u„prirodni“ pejzaž.

- Turbine na vjetar, naročito stariji dizajni, emituju buku kojase čuje u blizini vjetroelektrana. Nivo buke koju proizvodi jednaturbina na vjetar ekvivalentan je onom od veš mašine.Učestalost i obim ove buke može da se kontroliše, ali ne i elim-iniše, dizajnom turbine na vjetar.

- Najkontroverzniji značajni negativni uticaj na životnu sred-inu ranijih turbina na vjetar je uticaj na populacije ptica, prob-lem koji je u velikoj mjeri riješen novim dizajnom turbina.

U ranim 1980-im, tri glavne farme elektrana na vjetar susagrađene u prolazima u Kaliforniji. Na mjestu Altamont Pass,smrt ptica, naročito grabljivica, podstakao je niz studija koje sukasnije uticale i na dizajn novijih turbina i lociranje elektrana navjetar. Utvrđeno je da grabljivice slijeću na vrh vjetrogeneratoraza bolji pogled kada love, i u rijetkoj prilici se upletu u rotirajućelopatice kada počne da duva vjetar. Sadašnja tehnologija turbinanudi čvrste cjevaste kule da spriječe slijetanje ptica na njih.Lopatice turbine takođe rotiraju sporije od onih predviđenih rani-jim projektima, smanjujući priliku za sudaranje sa pticama.

Branislav Radonjić


Moderna farma elektrana na vjetar, kada je instalirana napoljoprivrednom zemljištu, ima jedan od najnižih uticaja na živ-otnu sredinu od svih energetskih izvora:

- Zauzima manje površina po kilovat-satu (kVh) proizvedeneelektrične energije od bilo kojeg drugog sistema za konverzijuobnovljivih izvora električne energije, a kompatibilna je saispašom i usjevima.

- Generiše energiju koja je iskorišćena za njenu izgradnju uroku od samo nekoliko mjeseci rada.

- Emisije gasova sa efektom staklene bašte i gasova kojizagađuju vazduh njenom izgradnjom su male i opadaju. Ne pos-toje emisije i zagađenje koji su proizvedeni njihovim radom.

- Moderne turbine rotiraju tako sporo (u smislu obrtaja u mi -nutu), da su rijetko opasnost za ptice.

Problemi za pejzaže i nasljeđe mogu biti značajna pitanja zaodređene farme elektrana na vjetar. Međutim, kada se prateodgovarajuće procedure planiranja, rizici za nasljeđe i pejzažtreba da budu minimalni. Neki ljudi i dalje mogu prigovaratifarmama elektrana na vjetar u pogledu estetike. Ali, i dalje pos-toje zasnovana mišljenja, u široj zajednici, i potreba da seodgovori na prijetnje koje nastaju od klimatskih promjena.

Literatura:

- http://en.wikipedia.org/wiki/Environmental_impact_of_the_e -nergy_industry

- World Economic Forum, Cambridge Energy ResearchAssociates; US Department Of Energy et al. (See: Header/Foo -tnote references & ‘List of Key Contributors’) (1 February2009). „Thirsty Energy: Water and Energy in the 21st Century“(PDF). WEF - CERA - Water and Energy - Withdrawal vs.Consumption. http://www2.cera.com/docs/WEF_Fall2008_CE -RA.pdf. Retrieved 1 November 2009.



- Alsema, E. A.; Wild - Scholten, M. J. de; Fthenakis, V. M.Environmental impacts of PV electricity generation - a criticalcomparison of energy supply options Abstract ECN, September2006; 7p. Presented at the 21st European Photovoltaic SolarEnergy Conference and Exhibition, Dresden, Germany, 4–8September 2006.

- http://www.naturalgas.org/environment/naturalgas.asp- Prof. Bilek, Marcela; Dr. Hardy, Clarence, Dr. Lenzen,

Manfred & Dr. Dey, Christopher (2008). „Life-cycle energy bal-ance and greenhouse gas emissions of nuclear energy: A review“(PDF). SLS - USyd - USyd-ISA - pubs - pandora-archive EnergyConversion & Management 49 (8): 2178–2199.http://www.isa.org.usyd.edu.au/publications/documents/ISA_Nuclear_Report.pdf. Retrieved 4 November 2009.

- „Executive Summary: Assessment of Parabolic Trough andPower Tower Solar Technology Cost and PerformanceForecasts“. National Renewable Energy Laboratory. October2003. http://www.nrel.gov/csp/pdfs/35060.pdf. Retrieved 16October 2008.

- Laumer, John (June 2008). „Solar Versus Wind Power:Which Has The Most Stable Power Output?“.Treehugger.http://www.treehugger.com/files/2008/03/solar-versus-wind-power.php. Retrieved 16 October 2008.

- Wind Energy – The Breath of Life or the Kiss of Death:Contemporary Wind Mortality Rates by Paul Gipe „The world-wide mortality rate dropped more than half to 0.15 deaths perTWh by the end of 2000.“

- „Electricity Generation“. http://www.ec.gc.ca/cleanair-air-pur/Electricity-WSDC4D330A-1_En.htm. Retrieved 23 March2007.

- Peter Fairley, Earthquakes Hinder Green Energy Plans,IEEE Spectrum,ISSN 0018-9235, Volume 48 No. 10 (NorthAmerican edition), April 2011 pp. 14-16

EKOLOŠKI ASPEKTI TEHNOLOGIJA PROIZVODNJE ELEKTRIČNE ...

Documents

Transcript of EKOLOŠKI ASPEKTI TEHNOLOGIJA PROIZVODNJE ELEKTRIČNE ...