1
POGONSKI I RADNI STROJEVI
Sveučilišni diplomski studij elektrotehnike
Uvodno predavanje
2011.
2
Sva energija koju danas koristimo izvorno potječe od energije dozračene sa Sunca i pohranjene na Zemlji
3
Nafta: 52555 TWhUgljen: 39111 TWhPlin: 33000 TWhHidroelektrane: 9167 TWhNuklearne elektrane: 8556 TWhObnovljivi izvori: 1833 TWh
Ukupno: 144222 TWh
Nafta: 4033 TWhUgljen: 7272 TWhPlin: 5806 TWhHidroelektrane: 886 TWhNuklearne elektrane: 2506 TWhObnovljivi izvori: 1192 TWh
Ukupno: 21695 TWh
Potrošnja energije po izvorima a) u svijetu i b) u SAD tijekom 2006. godine
Svijet SAD
36.4 %
27.1 %
22.9 % 6.4 %
5.9 %
1.3 %
4.1 %
11.6 %
5.5 %
18.6 %33.5 %
26.8 %
4
Nafta: 52555 TWhUgljen: 39111 TWhPlin: 33000 TWhHidroelektrane: 9167 TWhNuklearne elektrane: 8556 TWhObnovljivi izvori: 1833 TWh
Ukupno: 144222 TWh
Nafta: 4033 TWhUgljen: 7272 TWhPlin: 5806 TWhHidroelektrane: 886 TWhNuklearne elektrane: 2506 TWhObnovljivi izvori: 1192 TWh
Ukupno: 21695 TWh
Udio fosilnih goriva kao izvora energije tijekom 2006. godine
Svijet SAD
86.4 %
78.9 %
5
Najveći dio proizvodnje energije koju danas koristi čovječanstvo potječe od izgaranja fosilnih goriva čime dobivamo toplinu koju primjenom termodinamičkih procesa
pretvaramo u druge korisne oblike energije, najčešće u električnu energiju.
6
Proizvodnja i industrijska djelatnost predstavlja jedan od značajnijih potrošača energije koja se ugrađuje u novostvorene proizvode. Primjer željezara u Kini.
7Sljedeći veliki potrošač energije su prijevoz roba i ljudi
8
UGLJEN
Azija i Pacifik
Europa i Azija
Sjeverna Amerika
Afrika Latinska Amerika
Srednji Istok
0
200.000
400.000
600.000
800.000
1.000.000
1.200.000
1.400.000
1.600.000
1.800.000
TWh
Svjetske poznate rezerve ugljena, stanje 2009. godine
9
NAFTA
Azija i Pacifik
Europa i Azija
Sjeverna Amerika
Afrika Latinska Amerika
Srednji Istok
0
300.000
600.000
900.000
1.200.000
1.500.000
TWh
Svjetske poznate rezerve sirove nafte, stanje 2009. godine
10
PRIRODNI PLIN
Azija i Pacifik
Europa i Azija
Sjeverna Amerika
Afrika Latinska Amerika
Srednji Istok
0
100.000
TWh
200.000
300.000
400.000
500.000
600.000
700.000
800.000
900.000
Svjetske poznate rezerve prirodnog plina, stanje 2009. godine
11
Kina
SAD
Rusija
Indija
Japan
Njemačka
Kanada
V. Britanija
Iran
Južna Koreja
Italija
Meksiko
Australija
Saudijska Arabija
Indonezija
Francuska
Brazil
Po glavi stanovn
Emisija stakleničkog plina CO2 tijekom 2008. godine
Izvor IEA
Ukupne emisije u 106 t/god, emisija po stanovniku u t/god
12
Udio antropogenih emisija CO2 u ukupnoj godišnjoj emisiji sa Zemljine površine u atmosferu je manji od 4%. Najveći dio emisija potječe iz oceana, požara i vulkanske djelatnosti. Koncentracija CO2 se dokazano mijenja periodički u Zemljinoj atmosferi s
periodima između 100.000 i 150.000 godina.
13
Prema analizama meteorologa i geologa, antropogeni utjecaj na Zemljinu klimu je premalen da bi se samo tome smio pripisivati utjecaj na okoliš i klimatske promjene na Zemlji. Mnogo je veći utjecaj drugih procesa, kao što su promjene Sunčeve aktivnosti i Zemljine aktivnosti.
Ljudi kao svjesna bića moraju svejedno nastojati da svoj utjecaj na prirodu smanje, kako bi se za buduće generacije sačuvao zdravi okoliš. Stoga nastojimo da i u tehnici razvijamo energijske procese koji će biti prihvatljivi u smislu održivog razvoja. U svemu tome veliku
ulogu ima i termodinamika.
14
IZVORI I POTROŠNJA ENERGIJE U SVIJETU
15
Primarna energija
16
Svjetska potrošnja primarnih energija po vrstama
Ekvivalent energije u milijunima tona nafte (106 T.e.n.)
Prirodni plinNafta Nuklearna energ. Hidroenergija Ugljen
Globalna potrošnja primarne energije zabilježila je najveći rast od 4.3% godišnje posljednjih 10 godina za sva područja i za sve vrste goriva.
Tona ekvivalenta nafte: 1 T.e.n. = 42.5 GJ = 11.8 MWh
17
Struktura potrošnje primarnih energija po regijama
Postotak
Sjeverna Amerika
J. i C. Amerika Europa i EurAzija
Srednji Istok Afrika Azija i Pacifik
Nafta ostaje najveći pojedinačni izvor energije u nejvećem broju dijelova svijeta. Izuzetak od toga su zemlje bivšega Sovjetsog Saveza, gdje dominira prirodni plin, te Azija i Pacifik gdje je dominantni izvor energije ugljen
18
Specifična potrošnja primarnih energija po regijama
Tona ekvivalentne nafte (T.e.n.)
T.e.n. po glavi stanovnika
19
Potrošnja primarnih energija u svijetu
1 exa J = 1018 J = 1012 MJ = 277.8·106 MWh
Godine
Pot
rošn
ja e
ner
gije
u e
xa J
Obnovljiva
Nuklearna
Ugljen
Plin
Nafta
5%
12%
19%
23%
41%
20
Ukupna potrošnja finalnih oblika energije, zemlje IEA
Nafta
Plin
El. energija
Ugljen
Biomasa
Centralno grijanje
Nafta 58%
Biomasa 3%
El. energija 12%
Ugljen 8%
Plin 19% Plin 20%
Nafta 53%
El. energija 20%
Centralno gr. 1%
Ugljen 3%Biomasa 3%
Uku
pna
final
na e
nerg
ija,
exa
J
21
Promjena cijene fosilnih goriva US$/t
Cijena fosilnih goriva u US$(2000)/t.e.n.
Plin - Pacifik
Nafta
Plin - Europa
Plin - Sj. Amerika
Para na ugljen
22
Potrošnja goriva u usporedbi s GDP-om
Potrošnja goriva u MJ/US$(GDP)
23
Potrošnja energije za grijanje u domaćinstvu
Potrošnja energije, exa J / god.
Biomasa
Centr. grijanje
El. energija
Plin
Ugljen
Nafta
24
Ostvarena ušteda energije po područjima potrošnje
Prijevoz tereta Prijevoz putnika
Domaćinstva Uslužne djelatnosti Proizvodnja
Udio u ukupnoj uštedi
Ostala proizvodnja 14%
Primarna metalna ind. 13%
Industrija nemetala 4%
Kemijska industrija 9%
Papir i celuloza 2%
Uslužne djelatnosti 18%
Grijanje 19%
Primjene 3%
Domaćinstva 1%
Osobna vozila 8%
Zračni prijevoz 6%
Teretna vozila 1%Ostali prijevoz tereta 2%
25
Potrošnja energije po načinima prijevoza putnika
Vodom
Zrakom
Željeznicom
Autobusi
Osobna vozila
Potrošnja energije, exa J / god.
26
Specifična potrošnja energije po načinima prijevoza putnika
Potrošnja energije, MJ/(putnik-km)
Zrakoplovi
Osobna vozila
Autobusi
Željeznica
27
Godišnji prijeđeni put u 1000 km po putniku
28
Promjena udjela različitih načina prijevoza putnika
Vodom
Zrakom
Željeznicom
Autobusi
Osobna vozila
29
Prosječna potrošnja goriva l/100 km po osobnom vozilu
30
Prosječna potrošnja goriva l/100 km po novom osobnom vozilu
31
Prodajna cijena benzina u US$/l po pojedinim zemljama
32
Potrošnja energije po različitim načinima prijevoza tereta
Potrošnja energije, exa J / god.
Brodovi
Željeznica
Kamioni
33
Specifična potrošnja energije po načinima prijevoza tereta
Potrošnja energije, MJ/tona-km
Kamioni Željeznica Brodovi
34
Ugljen
35
Dokazane rezerve ugljena u Gt (109 t)
(Udio antracita i bituminoznog ugljena prikazan je u zagradi)
Srednji istok
J. i C. Amerika
Afrika
Sjeverna Amerika
Europa i EurAzija
Azija i Pacifik
36
Sirova nafta
37
Dokazane svjetske rezerve sirove nafte u mega barrelima
Milijarde bačvi (barrela), 1 barrel = 159 litara
Sjeverna AmerikaAzija i
Pacifik
J. i C. Amerika Afrika
Europa i EurAzija
Srednji istok
38
Promjena dokazanih svjetskih rezervi sirove nafte
Postotni udjeli
1984 ukupno 761.6 milijardi barrela
1994 ukupno 1017.5 milijardi barrela
2004 ukupno 1188.6 milijardi barrela
Srednji istok Europa i EurAzija Afrika
J. i C. Amerika Sjeverna Amerika Azija i Pacifik
39
Dnevna proizvodnja sirove nafte
Milijuna barrela na dan
Proizvodnja nafte raste više od 3 milijuna b/d u 2004, što je najveće povećanje od 1976. Proizvodnja u OPEC-u raste više od 2 milijuna b/d, raste i proizvodnja u Rusiji.
Sjeverna Amerika J. i C. Amerika Europa i EurAzijaSrednji istok Afrika Azija i Pacifik
40
Dnevna potrošnja sirove nafte
Milijuna barrela na dan
Sjeverna Amerika J. i C. Amerika Europa i EurAzija
Srednji istok Afrika Azija i Pacifik
41
Prosječna godišnja potrošnja sirove nafte u svijetu po stanovniku
Tona po stanovniku
42
Promjena cijene sirove nafte
US$ te godine US$ 2004. godine
Cije
na s
irove
naf
te U
S$/
barr
el
Svjetski događaji
43
Godišnji prijevoz sirove nafte (2000)
Godišnji prijevoz, 106 t
SADKanadaMeksikoJ. i C. AmerikaEuropa i EurAzijaSrednji istokAfrikaAzija i Pacifik
44
Zemni plin
45
Dokazane svjetske rezerve zemnog plina
U 1012 m3 plina
Sjeverna Amerika
Azija i Pacifik
J. i C. Amerika Afrika
Europa i EurAzija
Srednji istok
46
Udjeli i iznosi dokazanih rezervi zemnog plina
Postotni udjeli
1984 ukupno 96.39 1012 m3
Srednji istok Europa i EurAzija
Afrika J. i C. AmerikaSjeverna Amerika
Azija i Pacifik
1994 ukupno 142.89 1012 m3 2004 ukupno 179.53 1012 m3
47
Dnevna proizvodnja zemnog plina po područjima
Proizvodnja, 106 m3
Sjeverna Amerika Europa i EurAzija Azija i Pacifik Ostatak svijeta
48
Dnevna potrošnja zemnog plina po područjima
Proizvodnja, 106 m3
Sjeverna Amerika Europa i EurAzija Azija i Pacifik Ostatak svijeta
49
Specifična godišnja potrošnja zemnog plina po područjima
T.e.n. po stanovniku
50
Godišnji transport zemnog plina po područjima
Transport, 109 m3 / god.
PlinovodiPrijevoz LNG brodovima
SADKanadaMeksikoJ. i C. EuropaEuropa i EurAzijaSrednji istokAfrikaAzija i Pacifik
51
Nuklearna energija
52
Godišnja proizvodnja nuklearne energije po područjima
Proizvodnja, 106 T.e.n.
Sjeverna Amerika Europa i EurAzija Azija i Pacifik Ostatak svijeta
53
Hidroenergija
54
Godišnja proizvodnja hidroenergije u Mt ekvivalenta sirove nafte
106 T.e.n.
Sjeverna Amerika J. i C. Amerika Europa i EurAzija
Srednji istok i Afrika Azija i Pacifik
55
Prognoze buduće svjetske potrošnje energije
56
57
PRIMJENA OBNOVLJIVIH IZVORA ENERGIJE
58
Dozračivanje Sunčeve energije na površinu Zemlje
Ukupna godišnja potrošnja energije koju koriste ljudi na Zemlji tijekom godine jednaka je ukupno dozračenoj energiji na Zemljin disk tijekom 1 sata. Ukupno godišnje dozračena
energija na Zemljin disk iznosi 1.263.400.000 TWh
59
Korištenje fotonaponskih panela
Prosječna dnevna insolacija na Zemljinu površinu je oko 250 W/m2. Pri specifičnoj potrošnji energije po stanovniku razvijenih zemalja od 500 W, bilo bi potrebno 20 m2 fotonaponskih panela (uz spremnike energije) po jednom
stanovniku. Stupanj djelovanja fotonaponskih panela je manji od 10%, a cijena instalacije je visoka i iznosi oko 5 US$/W, zbog čega je njihova primjena za sada ograničena ili traži visoku državnu novčanu potporu. Po 1 m2 panela
godišnje možemo dobiti do 200 kWh energije.
60
Sunčeva termoelektrana vršne snage 17 MW s 265.000 m2 ogledala na površini od 1.5 km2
Reflektirano Sunčevo zračenje usmjerava se na vrh tornja u kojemu se vrši zagrijavanje tekuće metalne soli pri 600 oC. Ta se tekućina koristi za proizvodnju pregrijane pare ili se može spremiti u posebne
spremnike za proizvodnju struje tijekom noći. Regulacija opterećenja postiže se skretanjem reflektiranog zračenja prema vrhu tornja ili van njega. Stupanj djelovanja ovoga postrojenja je između
30% i 40%. Godišnja proizvodnja energije je 104.000 MWh, tako da je prosječna snaga 11.9 MW. Prosječna godišnje proizvedena energija po 1 m2 ogledala je 560 kWh.
61
Solarna elektrana s paraboloidnim ogledalima snage 50 MW s površinom ogledala od 510.000 m2 ogledala na površini od 2 km2
Elektrana radi isto tako da Sunčeva energija grije tekuću metalnu sol s kojom se proizvodi pregrijana vodena para za pogon parno turbinskog postrojenja. Godišnja proizvodnja energije je 188.000 MWh, što
daje prosječnu snagu tijekom godine od 21.5 MW. Prosječna godišnje proizvedena energija po 1 m2 ogledala je 860 kWh.
62
Vjetroelektrana
Vršna snaga pojedinih rotora doseže do 5 MW s rotorima promjera 180 m. Zbog nestalnog vjetra računa se da je prosječna proizvodnja energije od 1/5 do 1/7 vršne snage za nizinska područja s konstantnim vjetrovima. Ako imamo vjetroelektranu s 30 rotora promjera 100 m s ukupnom vršnom snagom od 50
MW, možemo očekivati godišnju proizvodnju energije od 62.500 do 87.600 MWh, tj. prosječnu snagu od 7.1 do 10 MW. Godišnja proizvodnja energije po 1 m2 površine diska rotora je od 265 do 370 kWh.
63
Goriva proizvedena iz biomase
64
Svjetska i regionalna godišnja proizvodnja etanola (goriva)
Izvor: F.O. Lichts (2003). Ne uključuje proizvodnju etanola za pića
Mil
iju
ni
lita
ra
Svijet
65
Svjetska i regionalna godišnja proizvodnja biodizela (goriva)M
ilij
un
i li
tara
Istočna Europa Svijet
66
Zahvaljujemo na Vašoj pozornosti
Top Related