Razlika između inačica stranice »ENERGETSKE TRANSFORMACIJE«

Izvor: ENERPEDIA
Jump to navigation Jump to search
(Hidroelektrane)
 
(Nije prikazana jedna međuinačica 35 suradnika)
Redak 9: Redak 9:
  
  
U fizici kao i tehnici (inženjerstvu), pod pojmom energetske transformacije ili pretvorbe, smatramo svaki proces pretvorbe energije iz jednog oblika u drugi. Promjena energije u sustavima može biti ostvarena samo dodavanjem ili oduzimanjem energije iz sustava, jer je energija količina koja je sačuvana. Energija u sustavu može biti transformirana tako što se nalazi u drugom obliku, pa se ta energija u raznim oblicima koristi za vršenje raznolikih fizičkih radova.                 
+
U fizici kao i tehnici (inženjerstvu) pod pojmom energetske transformacije ili pretvorbe, smatramo svaki proces pretvorbe energije iz jednog oblika u drugi. Promjena energije u sustavima može biti ostvarena samo dodavanjem ili oduzimanjem energije iz sustava, jer je energija količina koja je sačuvana. Energija u sustavu može biti transformirana tako što se nalazi u drugom obliku, pa se ta energija u raznim oblicima koristi za vršenje raznolikih fizičkih radova.                 
  
 
Energija fosilnih goriva, sunčevog zračenja ili nuklearnog goriva može biti pretvorena u drugi oblik energije poput električne, mehaničke ili toplinske koje su nam potrebnije pa se stoga koriste strojevi za pretvorbu energije. Stupanj korisnosti stroja okarakteriziran je vrijednošću izlazne jedinice koja je dobivena u samom procesu pretvorbe. Energetske transformacije su bitne pri primjeni energetskih koncepata u raznim prirodoslovnim znanostima kao što su biologija, kemija, geologija, kozmologija.
 
Energija fosilnih goriva, sunčevog zračenja ili nuklearnog goriva može biti pretvorena u drugi oblik energije poput električne, mehaničke ili toplinske koje su nam potrebnije pa se stoga koriste strojevi za pretvorbu energije. Stupanj korisnosti stroja okarakteriziran je vrijednošću izlazne jedinice koja je dobivena u samom procesu pretvorbe. Energetske transformacije su bitne pri primjeni energetskih koncepata u raznim prirodoslovnim znanostima kao što su biologija, kemija, geologija, kozmologija.
Redak 25: Redak 25:
  
  
 
+
[[Image:Crta.jpg]]
 
 
  
 
=Proizvodnja električne energije=
 
=Proizvodnja električne energije=
Redak 37: Redak 36:
 
===Uvod===
 
===Uvod===
  
Termoelektrane su energetska postrojenja čija je osnovna namjena proizvodnja i transformacija primarnih oblika energije u koristan rad, koji se kasnije u obliku mehaničke energije dalje iskorištava za proizvodnju električne energije (Slika 1). Imamo pretvaranje kemijske energije u toplinsku koja se pak različitim procesima predaje nekom radnom mediju. Radni medij pak služi kao prijenosnik te energije do mjesta gdje će ona biti dalje transformirana i iskorištena. Samo postrojenje se sastoji od mnogo različitih dijelova koji tvore jednu kompleksnu cjelinu. Naravno treba izdvojiti neke najvažnije dijelove koji tvore zatvorene cjeline unutar jedne termoelektrane. Generator pare, turbina i generator, no o tim cjelinama će biti govora u daljnjem tekstu. Bez obzira što termoenergetska postrojenja mogu poslužiti u niz primjera (kao što je npr. promet) njihova glavna primjena i svrha je proizvodnja pare koja će pokretati turbinu, a zatim i generator električne energije.  
+
Termoelektrane su energetska postrojenja čija je osnovna namjena proizvodnja i transformacija primarnih oblika energije u koristan rad, koji se kasnije u obliku mehaničke energije dalje iskorištava za proizvodnju električne energije (Slika 1). Imamo pretvaranje kemijske energije u toplinsku koja se različitim procesima predaje nekom radnom mediju. Radni medij služi kao prijenosnik te energije do mjesta gdje će ona biti dalje transformirana i iskorištena. Termoelektrana se sastoji od mnogo različitih dijelova koji tvore jednu kompleksnu cjelinu. Najvažnije dijelove koji tvore zatvorenu cjeline unutar jedne termoelektrane su: generator pare, turbina, generator električne energije i kondenzator, no o tim cjelinama će biti govora u daljnjem tekstu. Glavna primjena i svrha termoenergetskih postrojenja je proizvodnja pare koja će pokretati turbinu, a zatim i generator električne energije.
  
 
[[Slika:Ter1.jpg|center]]
 
[[Slika:Ter1.jpg|center]]
<div align="center">'''Slika 1.''' Moderna termoelektrana na ugljen<div>
+
<div align="center">'''Slika 1''' Termoelektrana - Richemont, Francuska <div>[http://en.wikipedia.org/wiki/Thermal_power_station]
 
<div align="left">
 
<div align="left">
  
U samom procesu dobivena toplinska energija može se iskorištavati, ne samo za paru koja će ići u turbinu, već i kao energija koja će poslužiti kod grijanja. Naravno za grijanje se koristi para manjih toplinskih i temperaturnih parametara. Problem ovih postrojenja  su gubici koji se javljaju i koji su neizbježni. Naš cilj je da te gubitke pokušamo smanjiti i samim time povećati iskoristivost samog procesa i cijelog postrojenja uopće.
 
  
  
[[Slika:Ter2.jpg|center]]
+
U samom procesu dobivena toplinska energija može se iskorištavati, ne samo za paru koja će ići u turbinu, već i kao energija koja će poslužiti kod grijanja. Za potrebe grijanje koristi se para manjih toplinskih i temperaturnih parametara. Najveći problem kod ovih postrojenja su gubici i velike emisije stakleničkih plinova, a naš cilj je da te gubitke i emisije pokušamo smanjiti i samim time povećati iskoristivost samog procesa i cijelog postrojenja uopće.
 +
 
 +
 
  
<div align="center">'''Slika 2.''' Presjek termoelektrane<div>
 
 
<div align="left">
 
<div align="left">
  
 
===Povijest===
 
===Povijest===
  
1629. imamo prvu ideju o korištenju vodene pare za pokretanje kola s lopaticama. Ideju je iznio Giovanni Branca u svojoj knjizi Le machine. Ideja takvog stroja bila je primitivna, sa parom koja je slobodno strujala prema kotaču s lopaticama. Sam stroj izgledao je kao vodeni mlin samo što je bio pokretan parom.  
+
Primitivne verzije parnog stroja javljaju se već u antici dok se konkretnija primjena javlja u 17. stoljeću. Industrijska revolucija započinje izumom parnog stroja (James Watt)(1765.) koji je radio s pretlakom (Slika 2). Glavni parametri termoenergetskih postrojenja su se mijenjali kroz povijest, a najveće promijene su  doživjeli tlak i temperatura pare. Od nekih 15 bara i 300 °C došli smo do današnjih 100-tinjak bara i oko 600 °C. Količina pare se povećava, a samim time i snaga postrojenja te tako smanjujemo potrošnju goriva i podižemo iskoristivost postrojenja. Daljnje povećanje iskoristivosti postrojenja je postignuto primjenom pregrijača i međupregrijača, a nova revolucija nastaje razvojem takozvanih blok postrojenja (kotao i turbina su jedan zatvoreni upravljački krug).
Naravno revolucija je uslijedila kada je James Watt izumio parni stroj (1765.) koji je radio s pretlakom (Slika 3). U proces je bila uključena i kondenzacija. To su temelji i suvremenih termoenergetskih postrojenja 
 
Čemu možemo zahvaliti razvoj parnih postrojenja? Para kao medij je izuzetno zahvalna kod prijenosa energije. Parametri postrojenja su se mijenjali kroz povijest. Tlak, posebno temperatura rasli su kroz godine. Od nekih 15 bara i 300 0C došli smo do današnjih 100-tinjak bara i oko 600 0C. Količina pare se povećava, a samim time i snaga postrojenja. Tako smanjujemo i potrošnju goriva i podižemo iskoristivost. Tu se sad javljaju još i pregrijači i međupregrijači koji još više pridonose povećanju iskoristivosti. Nova revolucija nastaje razvojem takozvanih blok postrojenja (kotao i turbina su jedan zatvoreni upravljački krug).
 
  
[[Slika:Ter3.jpg|center]]
+
[[Slika:Steam.jpg|center]]
  
<div align="center">'''Slika 3.''' Parni stroj Jamesa Watta<div>
+
<div align="center">'''Slika 2''' Prikaz rane faze parnog stroja <div>[http://en.wikipedia.org/wiki/Steam_engine]
 
<div align="left">
 
<div align="left">
  
Redak 70: Redak 67:
 
Na projektiranju, izgradnji, radu i održavanju jedne termoelektrane sudjeluje velika grupa ljudi, inženjera različitih struka. Svi ti ljudi objedinjuju široki spektara znanja potrebnih da se obave svi zadaci i osigura nesmetan rad jedne elektrane.
 
Na projektiranju, izgradnji, radu i održavanju jedne termoelektrane sudjeluje velika grupa ljudi, inženjera različitih struka. Svi ti ljudi objedinjuju široki spektara znanja potrebnih da se obave svi zadaci i osigura nesmetan rad jedne elektrane.
  
'''Parno i plinsko-turbinsko postrojenje'''
+
===Parno i plinsko-turbinsko postrojenje===
  
 
Već je rečeno da u klasičnim termoelektranama izgaranjem goriva proizvodimo toplinu koja kasnije služi za proizvodnju pare. Proizvedena para odvodi se u turbinu gdje na razne načine ekspandira stvarajući moment koji pak služi za proizvodnu električne energije u generatoru. Dakle parne turbine su najčešće i najvažnije te ćemo najviše govoriti o njima.Druga velika skupina su plinske turbine koje se prilično razlikuju od parnih turbina što u konstrukciji što u načinu rada.
 
Već je rečeno da u klasičnim termoelektranama izgaranjem goriva proizvodimo toplinu koja kasnije služi za proizvodnju pare. Proizvedena para odvodi se u turbinu gdje na razne načine ekspandira stvarajući moment koji pak služi za proizvodnu električne energije u generatoru. Dakle parne turbine su najčešće i najvažnije te ćemo najviše govoriti o njima.Druga velika skupina su plinske turbine koje se prilično razlikuju od parnih turbina što u konstrukciji što u načinu rada.
  
'''Plinsko-turbinsko postrojenje'''
+
===Plinsko-turbinsko postrojenje===
  
Svako plinsko-turbinsko postrojenje (Slika 4) sastoji se od kompresora, komore za izgaranje i plinske turbine. Princip je uvijek isti. Kompresor služi za stlačivanje zraka kojeg usisava iz okoliša te ga komprimira do nekog zadanog tlaka. Komprimirani zrak dovodi se do komore izgaranja gdje se grije uslijed izgaranja goriva. Smjesa koja nastaje (zagrijani zrak i plinovi izgaranja) ekspandiraju u plinskoj turbini gdje stvaraju moment koji se iskorištava u proizvodnji električne energije i pri radu kompresora. 
 
  
[[Slika:Ter4.jpg|center]]
+
Plinsko-turbinska postrojenja rade na principu Brayton-ovog ciklusa (Slika 3). Dakako da je Braytonov proces idealizirani kružni proces koji ne odgovara u potpunosti sa stvarnim promjenama stanja u plinskim turbinama. Zbog trenja i turbulencije tijekom kompresije, izgaranja, te ekspanzije, promjene stanja u p,v dijagramu neće pratiti ravnotežne izentrope i izobare. Najprije se usisava zrak tlaka p<sub>1</sub>, temperature T<sub>1</sub> centrifugalnim/aksijalnim kompresorom, te ga se komprimira na tlak p<sub>2</sub>, te na temperaturu T<sub>2</sub>. Tlak p<sub>2</sub> je ujedno i najveći tlak kružnog procesa plinske turbine. U idealiziranom sustavu bi ova promjena bila izentrospka. Međutim, zbog već spomenutog trenja i turbulencije će se dio energije fluida pretvoriti u toplinu, te će u stvarnosti temperatura nakon kompresije biti T<sub>2</sub>' (T<sub>2</sub>' > T<sub>2</sub>). Komprimirani fluid  tlaka p<sub>2</sub>, T<sub>2</sub>' se onda dovodi u komoru izgaranja. Tu se zrak visoke temperature miješa sa plinovitim gorivom gdje onda izgara. U idealnim uvjetima bi se izgaranje smatralo izobarnim procesom. Kako nemamo promjenu tlaka, uslijed porasta temperature kao posljedica izgaranja raste i specifični volumen dimnih plinova. Dakako da u praksi postoji mali pad tlaka tijekom izgaranja zbog trenja. Zbog toga termodinamičko stanje dimnih plinova nakon izgaranja nije p<sub>3</sub>, T<sub>3</sub> već  p<sub>3</sub>', T<sub>3</sub>' (p<sub>3</sub>' < p<sub>3</sub>, T<sub>3</sub>' < T<sub>3</sub>). Nakon izgaranja dimni plinovi ekspandiraju kroz turbinske lopatice te daju okretni moment vratilu turbine. Time se toplinska energija pretvara u mehaničku. Mehanička energija se koristi za pokretanje generatora za proizvodnju električne energije (slika 4). Međutim, i dio mehaničke energije dobivene od turbine se koristi za pogon kompresora. Ekspanzija dimnih plinova iz stanja p<sub>3</sub>', T<sub>3</sub>' do p<sub>4</sub>, T<sub>4</sub> bi u idealnim uvjetima bila izentropska. Ali zbog postojećeg trenja je temperatura na izlazu T<sub>4</sub>' (T<sub>4</sub>' > T<sub>4</sub>). Kod kompresije i ekspanzije fluida u kompresoru i turbini, promjena stanja se ne odvija izentrospki već politropski. [http://en.wikipedia.org/wiki/Gas_turbine] Kod pokretanja plinsko-turbinskog postrojenja potrebno je najprije omogućiti rad kompresora. Za to se koristiti se Diesel motor ili elektromotor, dok tijekom rada plinske turbine kompresor dobiva mehaničku snagu od turbine. [http://marjan.fesb.hr/~fbarbir/PDFs%20Termoenergetska%20postrojenja/07%20Plinske%20turbine%20i%20postrojenja.pdf]
  
<div align="center">'''Slika 4.''' Plinsko postrojenje<div>
 
<div align="left">
 
  
  
[[Slika:Plinsko-turbinski_Ts_dijagram-NOVO.JPG|center]]
+
[[Slika:Braytoncycle.png|center]]
  
<div align="center">'''Slika 4.1''' Ts dijagram plinsko-turbinskog postrojenja<div>
+
<div align="center">'''Slika 3''' Idealni Braytonov kružni proces <div>[http://en.wikipedia.org/wiki/File:Brayton_cycle.svg]
<div align="left">
+
<div align="center">
  
  
'''Kompresor'''
 
  
Klasični  kompresori služe kod plinsko-turbinskih postrojenja, mlaznim motorima i sl. Kompresori mogu biti radijalni ili aksijalni. Kod aksijalnih strujanje zraka vrši se u smjeru vratila, dok kod radijalnih kompresora imamo radijalno strujanje na rotorsko kolo. Radijalni kompresori lakši su i mnogo efikasniji nego aksijalni kompresori za manje kompresijske omjere. Kod većih postrojenja koriste se aksijalni kompresori (Slika 5) obzirom da su efikasniji (za veće kompresijske omjere). Isto tako u zrakoplovstvu se koriste aksijalni kompresori zbog viših kompresijskih omjera. Kompresor za rad koristi energiju nastalu zbog rada turbine obzirom da su turbina i kompresor najčešće na istom vratilu.
+
[[Slika:tur1.jpg|center]]
  
[[Slika:Ter5.jpg|center]]
+
<div align="center">'''Slika 4''' Plinsko-turbinsko postrojenje <div>[http://cogeneration.net/combined-cycle-power-plants/]
 +
<div align="left">
  
<div align="center">'''Slika 5.''' Aksijalni kompresor<div>
 
<div align="left">
 
  
'''Komora izgaranja'''
 
  
Komprimirani zrak s plinovima izgaranja tvori radni medij koji ekspandira kasnije u turbini. Komora izgaranja (Slika 6) se sastoji od dvaju cilindara. U prvom cilindru se odvija izgaranje prilikom čega se razvijaju visoke temperature. Tako se štiti vanjski cilindar od djelovanja zračenja topline. Cilindri su međusobno povezani te se između njih odvija prostrujavanje zraka. Za izgaranje se dovodi 3-6 puta više zraka od teoretski potrebnog zbog sniženja maksimalnih temperatura.
+
'''Kompresor'''
  
[[Slika:Ter6.jpg|center]]
+
Klasični  kompresori javljaju se kod plinsko-turbinskih postrojenja, mlaznih motora i sl. Kompresori mogu biti radijalni ili aksijalni. Kod aksijalnih strujanje zraka vrši se u smjeru vratila, dok kod radijalnih kompresora imamo radijalno strujanje na rotorsko kolo. Radijalni kompresori lakši su i mnogo efikasniji, nego aksijalni kompresori, ali za manje kompresijske omjere. Kod većih postrojenja koriste se aksijalni kompresori (Slika 5) obzirom da su efikasniji (za veće kompresijske omjere).  
  
<div align="center">'''Slika 6.''' Komora izgaranja<div>
 
<div align="left">
 
  
Komore izgaranja trebaju osigurati:
 
stabilno izgaranje u širokim granicama opterećenja,
 
jednoličnu raspodjelu temperatura dimnih plinova na izlazu iz komore izgaranja,
 
da gubitak tlaka u komori izgaranja bude što manji.
 
  
U klasičnom plinsko-turbinskom postrojenju možemo imati više komora izgaranja koje se slažu uzdužno, po obodu. Takvo slaganje koristimo kao bismo smanjili dimenzije.
+
'''''Aksijalni kompresor'''''
  
'''Plinska turbina'''
+
*Način Rada
  
Sam proces koji se dešava u plinskoj turbini (Slika 7) nije toliko različit od plinske turbine. Naravno različiti je medij koji ekspandira, postupak dobivanja radnog medija je također drugačiji, no sam proces koji se dešava u turbini je vrlo sličan. Razlika je ta što je pad entalpije u plinskoj turbini mnogo manji te porast volumena veći. Ukoliko želimo povećati stupanj iskoristivosti moramo povećati temperaturu medija koji ulazi u turbinu.
+
Aksijalni kompresor se sastoji od tri glavna dijela:
  
[[Slika:Ter7.jpg|center]]
+
      1. Rotirajući disk
 +
      2. Nepokretne statorske lopatice
 +
      3. Kućište
  
<div align="center">'''Slika 7.''' Prikaz plinske turbine<div>
+
Lopatice određenog aerodinamičkog oblika su ugrađene na rotirajuće diskove aksijalnih kompresora (slika 5). Profil ugrađenih lopatica je sličan aeroprofilu krila (slika 6). Pomoću suženog kućišta te rotirajućih diskova, radni medij se prolaskom kroz kompresor kontinuirano sabija. Statorske lopatice aksijalnog kompresora služe za usmjeravanja fluida sa jednog rotirajućeg diska prema drugom. Stoga je između svakog para rotirajućih diskova ugrađen nepokretni statorski disk (Slika 5). Kako se fluid kontinuirano tlači od ulaza do izlaza iz aksijalnog kompresora tako se njegov tlak i brzina povećava. [http://hr.wikipedia.org/wiki/Mlazni_motor]
<div align="left">
 
  
Tu se javlja problem hlađenja, pogotovo samih lopatica. Da bismo ohladili lopatice koristimo komprimirani zrak iz kondenzatora. Naravno dovođenje zraka za hlađenje će smanjiti i snagu postrojenja. Današnji razvoj materijala nam je omogućio da  i izborom materijal povećamo otpornost ka temperaturi. Za izradu lopatica se danas koriste visoko legirani materijali na bazi nikla koji uspješno podnose više temperature. Naravno bez obzira na ova dostignuća na području materijala moramo osigurati hlađenje lopatica.
+
[[Slika:Axial compressor.gif|center]]
  
'''Parno-turbinsko postrojenje'''
+
<div align="center">'''Slika 5''' Aksijalni kompresor <div>[http://en.wikipedia.org/wiki/Gas_compressor]
 +
<div align="left">
  
Klasično parno-turbinsko postrojenje zasniva se na Rankinovom procesu(Slika 9), poznatom iz termodinamike. Temelj većine parno-turbinskih postrojenja (termoelektrana) jest postrojenja sa slike 8. Generator pare, turbina, generator električne energije, kondenzator, kondenzatorska pumpa, napojna pumpa i spremnik napojne vode.
 
  
[[Slika:Ter8.jpg|center]]
+
[[Slika:Aeroprofil.png|center]]
  
<div align="center">'''Slika 8.''' Shema parno-turbinskog postrojenja<div>
+
<div align="center">'''Slika 6''' Aeroprofil krila <div>[http://hr.wikipedia.org/wiki/Aeroprofil_krila]
 
<div align="left">
 
<div align="left">
  
[[Slika:Ter9.jpg|center]]
 
  
<div align="center">'''Slika 9.''' Proces prikazan Ts dijagramom<div>
 
<div align="left">
 
  
Naravno postoje tu još mnogi dijelovi termoenergetskog postrojenja o kojima ćemo reći nešto više: pregrijači pare, međupregrijači, ekonomajzeri i sl (kao sastavni dio generatora pare).
+
'''''Centrifugalni kompresori'''''
  
'''Generator pare'''
+
*Način Rada
  
Za generator pare mogli bismo reći da čini središnji dio svake termoelektrane. Ukratko generator  pare, što mu i samo ime kaže, služi za proizvodnju pare s određenim parametrima  (temperature i tlaka) koja će se kasnije u turbini iskoristiti za proizvodnju električne energije.Generatore pare možemo ugrubo podijeliti na:
+
Centrifugalni kompresor se sastoji od četiri glavna dijela:
* čelične generatore pare
 
* lijevane
 
* generatore pare posebne namjene
 
  
U našem razmatranju osvrnuti ćemo se samo na čelične generatore pare s obzirom da su oni najzastupljeniji i najčešći u primjeni.  
+
      1. Rotor
Čelične generatore pare možemo još podijeliti na par podvrsta:
+
      2. Difuzor
* vatrocjevni
+
      3. Kućište
* vodocjevni
+
      4. Regulacija pomoću podesivih lopatica
* cilindrični
 
  
Vartocjevni generatori pare funkcioniraju tako da plamen struji kroz cijevi i tako grije vodu koja te cijevi okružuje. Mi se nećemo baviti vatrocijevnim generatorima pare, nego vodocijevnim generatorima pare kao najčešćim i najbrojnijim te nama najzanimljivijima s aspekta termoelektrana.  
+
Centrifugalni kompresor može biti pogonjen elektromotorom, parnom turbinom, motorom sa unutarnjim izgaranjem, ili plinskom turbinom. Rotor kompresora rotira sa zakrivljenim lopaticama na velikim brzinama vrtnje. Kako on rotira, tako i usisava fluid kroz sredinu kompresora te ga pomoću centrifugalne sile tjera prema vanjskim rubovima rotora. Tamo radni medij ulazi u difuzor. Rotor centrifugalnog kompresora predaje svoju rotacionalnu energiju fluidu te mu time znatno povećava izlaznu brzine, ali ne i statički tlak. Statički tlak se povećava prolaskom fluida kroz difuzor. U difuzoru se brzina fluida smanjuje, te se ta kinetička energija pretvara u energiju tlaka. Ova činjenica se može dokazati pomoću Bernoullijeve jednadžbe (slika 7). Zbog toga je i statički tlak i brzina fluida na izlazu iz difuzora veća nego na ulazu u centrifugalni kompresor na samom početku procesa. Na izlazu iz difuzora je fluid pomoću kućišta usmjeren prema izlazu iz centrifugalnog kompresora. Protok komprimiranog fluida se regulira pomoću podesivih lopatica. Veći kompresori su građeni kao više stupnjevani što znači da imaju dva ili više rotora. [http://en.wikipedia.org/wiki/Centrifugal_compressor]
Kao što i samo ime kaže kod vodocjevnih generatora pare voda ili para nalaze se u samim cijevima. Na taj način moguće je postići znatno veće tlakove i temperature nego kod vatrocjevnih generatora pare. Vodocjevne generatore pare opet možemo podijeliti na:
 
* horizontalne s ravnim cijevima
 
* vertikalne sa savinutim cijevima (prirodna ili prisilna cirkulacija)
 
  
Vertikalni generatori pare sa savinutim cijevima predstavljaju najveću i nama najvažniju skupinu. Ovakvi tipovi generatora pare se nalaze u velikim termoenergetskim postrojenjima  za proizvodnju električne energije. Za izgaranje mogu koristiti sve vrste goriva: kruto gorivo na rešetci (ravnoj ili kosoj), kruto gorivo u fluidiziranom sloju te izgaranje u prostoru (ugljena prašina, tekuće i plinsko gorivo).
 
Prirodna cirkulacija u generatoru pare ostvaruje se zbog razlike u gustoćama vode i vodene pare. Silazne cijevi upravo zbog toga nisu grijane tako da se lakše uspostavi cirkulacija. Temelji hidrodinamike, toplija voda će strujati prema gore dok će se hladna voda kretati prema dolje. Kada ne možemo osigurati uvijete za prirodnu cirkulaciju koristimo različite pumpe kako bismo osigurali nesmetanu cirkulaciju. Takvi generatori se nazivaju La Mont generatori pare.
 
  
[[Slika:Ter10.jpg|center]]
+
[[Slika:Bernoulli.png|center]]
  
<div align="center">'''Slika 10.''' Generator pare s izgaranjem u prostoru<div>
+
<div align="center">'''Slika 7''' Bernoullijeva jednadžba <div>[http://en.wikipedia.org/wiki/Bernoulli%27s_principle]
 
<div align="left">
 
<div align="left">
  
Posebni generatori pare iz ove skupine su protočni generatori pare s prisilnom cirkulacijom. Ovakvi generatori grade se za najveća postrojenja sa najvećim protocima i nadkritičkim tlakovima i temperaturama. Ovakvi generatori mogu proizvoditi oko 2500 t/h pare, temperature od oko 600 °C. Ovakav generator možemo zamisliti kao cijev u kojoj se voda zagrijeva. Isparava te ta vodena para pregrijava. Veliki nedostatak kod protočnih generatora pare je nemogućnost rada pri malim opterećenjima jer se javlja mogućnost pregaranja cijevi.
+
*Primjena
  
Postoje postupci i dijelovi koji se ugrađuju u generator pare kako bismo osigurali veću iskoristivost i povećanje snage. Ovo su neki od njih:
 
  
'''Pregrijač pare'''
+
Primjena centrifugalnih kompresora je velika. Centrifugalni kompresori se primjenjuju u automobilskoj industriji, u Dieselovim motorima za turbopuhala, za transport prirodnog plina, u naftnim rafinerijama, petrokemijskim i kemijskim postrojenjima, u klimatizaciji i hlađenju. [http://en.wikipedia.org/wiki/Centrifugal_compressor]
  
Kako bismo povećali stupanj iskoristivosti čitavog procesa koristimo pregrijanu paru. To ima utjecaj i na samu tehnologiju izrade s obzirom da para nema kapljica vode u sebi pa je manje korozivna i erozivna. Kod današnjih termoelektrana pregrijana para je imperativ zbog strog određenih zahtjeva za parametre pare na ulazu u turbinu.
 
  
[[Slika:Ter11.-NOVO1.jpg|center]]
 
 
 
<div align="center">'''Slika 11.''' Prikaz pregrijanja pare u T-S dijagramu<div>
 
<div align="left">
 
  
[[Slika:Ter12-novo.jpg|center]]
+
'''Komora izgaranja'''
  
<div align="center">'''Slika 12.''' Opterećenja s obzirom na vrstu prijelaza topline<div>
+
Komora izgaranja je dio plinsko-turbinskog postrojenja u kojem se kemijska energija goriva oslobađa u obliku topline. Izgaranjem gorivo i fluida (najčešće zrak) stvaraju se dimni plinovi i do 1950°C. Sa velikom brzinom i temperaturom kao takvi ulaze u turbinu gdje ekspandiraju. Prije nego što zrak uđe u komoru izgaranja njegova mu se brzina smanjuje sa 150 m/s (pri izlasku iz kompresora) na 25 m/s putem difuzora koji je smješten na ulazu komore. Smanjenjem brzine fluida omogućujemo stabilno izgaranje. Sastav gorive smjese je također jedan od faktora koji utječe na stabilnost izgaranja. Omjer zraka i goriva u plinsko-turbinskim postrojenjima je 50/1. Kako je taj omjer tri puta veći od stehiometrijskog, dovođenjem takve smjese u komoru za izgaranje bi se onemogućilo stabilno izgaranje. Stoga se ovaj problem rješava tako da se u tzv. primarnoj zoni izgaranja dovede samo 20% više zraka od stehiometrijskog iznosa. [http://www.riteh.uniri.hr/zav_katd_sluz/zvd_teh_term_energ/katedra4/energetska_postrojenja/11.pdf]
<div align="left">
 
  
Prijelaz topline može biti konventivan ili putem zračenja. U praksi se uvijek koristi mješavina ova dva navedena.
+
Inženjeri koji projektiraju turbinu moraju osigurati da se izgaranje odvija upravo u komori za izgaranje, a ne blizu same turbine, tako da se turbinske lopatice ne bi oštetile. Treba osigurati uniformni izlazni temperaturni profil tako da sama turbina ne bi bila podvrgnuta toplinskom naprezanju. U unutrašnjosti komore treba spriječiti postojanje ekstremno vrućih mjesta tako da se komora ne ošteti. Poželjno je da komora za izgaranje u plinskoj turbini ima široko područje rada. Široko područje rada omogućuje da se izgaranje uspješno odvija neovisno o mijenjanju ulaznog tlaka, temperature, ili masenog protoka. [http://en.wikipedia.org/wiki/Combustor]
 +
  
'''Međupregrijači'''
+
[[Slika:turbine2.jpg|center]]
  
Kod ugradnje međupregrijača moramo imati na raspolaganju i turbinu podijeljenu na visokotlačni i niskotlačni dio. Para ekspandira u visokotlačnom dijelu turbine do tlaka međupregrijanja te se nakon toga vraća u generator pare. U generatoru pare se još jednom zagrijava, najčešće ponovno na temperaturu svježe pare, te se odvodi u niskotlačni dio turbine. Tu para ponovno ekspandira stvarajući koristan rad.
+
<div align="center">'''Slika 8''' Komora izgaranja (combustor) <div>[http://www.britannica.com/EBchecked/topic/226481/gas-turbine-engine/45721/Combustion-chamber]
 
[[Slika:Ter13.jpg|center]]
 
 
 
<div align="center">'''Slika 13.''' Međupregrijanje u T-S dijagramu<div>
 
 
<div align="left">
 
<div align="left">
  
Kao i kod pregrijača , kod ugradnje međupregrijača povećava se ukupan stupanj iskoristivosti postrojenja. Smanjujemo vlažnost pare što je izuzetno bitno za dugovječnost turbine. Smanjujemo veličinu kondenzatora, gorionika i samog generatora pare. Negativna strana je povećanje cijene turbine,ali i povećanje ukupnih investicijskih troškova.
 
  
'''Ekonomajzerske površine'''
 
  
Ekonomajzerske površine smještaju se u stražnji dio generatora pare tako da se iskorištava dio topline koja bi se inače ispustila u okoliš. Time ujedno i smanjujemo temperaturu dimnih plinova. Na ekonomajzerskim površinama zagrijavamo napojnu vodu i zrak.
+
'''Plinska turbina'''
Zagrijači napojne vode:
 
Ovdje se voda u pravilu zagrijava ispod temperature zasićenja jer u suprotnom nastaje vodena para što može izazvati oštećenja u obliku kavitacije. Za svoj rad zagrijači vode troše relativno malo energije te zauzimaju malo prostora. Ukoliko imamo zagrijače vode brže ćemo pustiti generator pare u pogon te ćemo smanjiti opterećenje ogrjevnih površina.
 
  
'''Zagrijači zraka'''
+
Proizvodi izgaranja prisilno ulaze u turbinu, s velikom brzinom i protokom, gdje se preko mlaznica usmjeruje na lopatice, koje se okreću, a ispušni plinovi izlaze sa smanjenom temperaturom i tlakom. [http://hr.wikipedia.org/wiki/Plinska_turbina]
  
Zagrijači zraka smješteni su iza zagrijača napojne vode te su posljednji u generatoru pare. Pošto rade na manjim tlakovima ,za razliku od zagrijača vode, manji su svojom konstrukcijom. Zrak zagrijavamo zbog podizanja stupnja iskoristivosti, sušenja goriva i poboljšanja izgaranja. Preko 70% svih zagrijača zraka su rotacioni (Ljungstrom) (Slika 14) zagrijači, sastavljani od limenih saća koje se griju dimnim plinovima a hlade zrakom.
+
[[Slika:Ter7.jpg|center]]
 
 
[[Slika:Ter14.jpg|center]]
 
  
<div align="center">'''Slika 14.''' Ljungstrom zagrijač zraka<div>
+
<div align="center">'''Slika 9''' Prikaz plinske turbine <div>[http://en.wikipedia.org/wiki/Gas_turbine]
 
<div align="left">
 
<div align="left">
  
'''Kondenzator'''
+
Kao i kod svih toplinskih strojeva, veća temperatura izgaranja će omogućiti veći stupanj termičkog iskorištenja. Ipak, temperature su ograničene sa mogućnostima čelika, nikla, keramike i ostalih materijala da se odupru temperaturama i naprezanjima. Zbog toga, lopatice turbine imaju često veoma složen postupak hlađenja. [http://en.wikipedia.org/wiki/Gas_turbine]. Unutarnja iskoristivost turbina se kreće između 0,89 i 0,94. [http://www.riteh.uniri.hr/zav_katd_sluz/zvd_teh_term_energ/katedra4/energetska_postrojenja/11.pdf]
  
Kondenzator je klasični izmjenjivač topline koji „vraća“ paru natrag u tekuće stanje, nakon što ekspandira u turbini. Kondenzat se pumpama vraća natrag u proces. Tlak u klasičnom kondenzatoru je izuzetno mali (potlak – oko 0,045 bara). Pošto je kondenzator izmjenjivač topline potrebno je osigurati i medij kojem će se ta topline predati kako bi se para ohladila do temperature kondenzata. Upravo zbog toga su termoelektrane smještene na rijekama, moru i sl. kako bi se osigurao medij koji će preuzimati svu tu toplini. Naravno postoji mogućnost da termoelektrana radi dvofazno, odnosno kao i toplana. Tada se ta para može odvoditi vrelovodima i služiti kao grijanje. O kogeneracijama nešto kasnije. 
 
  
'''Snaga bloka'''
 
  
Snaga termoenergetskog bloka obično raste kao bismo smanjili specifične investicijske troškove (Eur\kW). Investicija ipak predstavlja važnu stavku u cijeni električne energije. Kroz zadnjih 40-tak godina proizvodnja pare je ocrtavala veličinu i snagu postrojenja. 1960-ih imali smo oko 500 t\h te preko 2000 t\h 1980-tih. Ovakav razvoj omogućen je razvojem tehnologije i materijala. U SAD-u smo imali i probne generatore koji su mogli proizvoditi i 4500 t\h pare, no pokazali su se relativno nestabilni pa su se parametri pare vratili na niže vrijednosti. Za više od 2500t\h pare specifični investicijski troškovi dolaze u zasićenje. Upravo zbog toga snage većine termoenergetskih blokova se kreću od oko 500 do 800 MW.
+
'''''Regulacija plinskih turbina'''''
  
'''Parametri pare'''
+
Snaga plinskih turbina koje rade kao otvoreni sustav se mogu regulirati na dva načina:
  
Specifična potrošnja energije u MJ\kWh opisuje ekonomičnost termoenergetskog bloka, što je zapravo recipročna vrijednost stupnja iskoristivost. Potrošnja energije bitno ovisi o parametrima pare: tlaku i temperaturi. Današnje temperature svježe pare kreću se oko 540 °C na tlakovima od oko 190 bara. Danas imamo i elektrane koje mogu raditi s nadkritičkim tlakovima od 250-260 bara i temperaturama od oko 600 °C.
+
      1. Temperaturna regulacija
 +
      2. Kombinirana temperaturna i količinska regulacija
  
===Kombinirani procesi===
+
Mijenjanje snage turbine putem temperaturne regulacije se provodi promjenom ulazne temperature fluida u turbinu. Uz konstantan maseni protok, te snagu kompresora, ulazna temperatura fluida se može regulirati promjenom količine goriva za izgaranje. Ovakva vrsta regulacije se može koristiti kod manjih i kratkotrajnih promjena snage turbina, dok je ne-ekonomična kod većih promjena snage. [http://www.riteh.uniri.hr/zav_katd_sluz/zvd_teh_term_energ/katedra4/energetska_postrojenja/11.pdf]
  
Kada govorimo o kombiniranom procesu mislimo na proces sastavljen od plinsko-turbinskog i parno-turbinskog dijela. Glavne sastavnice su naravno plinska i parna turbina. Osnovna namjena ovakvih postrojanje je da se iskoristi toplina nastala na izlazu iz plinske turbine. Pošto ispušni plinovi koji izlaze iz plinske turbine imaju izuzetno visoke temperature, oko 600 °C mogu se iskoristiti kao sredstvo koje će grijati vodu i proizvoditi vodenu paru za parnu turbinu. Time povećavamo iskoristivost samog procesa pošto je toplina koju bi inače izgubili iskorištena za daljnju proizvodnju pare. Iskoristivost takvog postrojenja doseže i do 60%. Na Slici 15 prikazano je jedno takvo postrojenje s plinskom i parnom turbinom te kompresorom. U kombiniranom postrojenju kompresor komprimira zrak i šalje ga u komoru izgaranja gdje se istovremeno dovodi gorivo za izgaranje. Plinovi izgaranja vrlo visoke temperature vode se iz komore izgaranja u plinsku turbinu, gdje ekspandiraju dajući koristan rad na vratilu spojenom na rotor plinske turbine. Vratilo pokreće generator električne struje i proizvodi električnu energiju koja se šalje u mrežu. Nakon ekspanzije, ispušni se plinovi iz plinske turbine vode u utilizator (generator pare na otpadnu toplinu). Jedna od vrlo dobrih karakteristika plinske turbine je ta što je kod nje prisutan vrlo visok omjer zrak/gorivo budući se dodaje nekoliko puta više zraka zbog hlađenja lopatica plinske turbine.
+
Kombinirana temperaturna i količinska regulacija je također jedna od mogućih načina mijenjanja snage turbine. Naime, ovdje se radi o istovremenoj promjeni količine usisanog fluida regulacijom podesivih lopatica na kompresoru te o promjeni količine ubrizganog goriva u komoru izgaranja. Ova istovremena regulacija je moguća do otprilike 40%-tnog opterećenja turbine. Daljnje smanjenje snage se može samo vršiti smanjenjem količine ubrizganog goriva jer je kompresor ušao u područje nestabilnog rada. [http://www.riteh.uniri.hr/zav_katd_sluz/zvd_teh_term_energ/katedra4/energetska_postrojenja/11.pdf]
  
[[Slika:Ter15-NOVO1.jpg|center]]
+
===Parno-turbinsko postrojenje===
 
 
<div align="center">'''Slika 15.''' Shema kombiniranog postrojenja<div>
 
<div align="left">
 
 
 
 
 
[[Slika:Komb_proces_Ts_dijagram-novo.JPG|center]]
 
 
 
<div align="center">'''Slika 15.1''' Ts dijagram kombiniranog procesa<div>
 
<div align="left">
 
  
 +
Klasično parno-turbinsko postrojenje zasniva se na Rankinovom procesu (11), poznatom iz termodinamike. Temelj većine parno-turbinskih postrojenja (termoelektrana) jest postrojenja sa slike 10.. Generator pare, turbina, generator električne energije, kondenzator, kondenzatorska pumpa, napojna pumpa i spremnik napojne vode.
  
Zbog toga na izlazu iz plinske turbine ostaje još dosta neiskorištenog zraka, te se taj višak zraka koristi za izgaranje dodatnog goriva u utilizatoru. U utilizatoru se napojna voda zagrijava do isparavanja i pregrijava na zadane parametre. Pregrijana para odlazi iz generatora pare u parnu turbinu gdje ekspandira i predaje mehanički rad generatoru električne struje. Nakon toga para, sada već niskih parametara, odlazi u kondenzator gdje kondenzira. Nakon kondenzacije, voda se napojnom pumpom vraća u utilizator na ponovno zagrijavanje.
 
  
 +
[[Slika:Ter8-ivana.jpg|450px|center]]
  
[[Slika:Ter16-ivana.jpg|center]]
 
  
Vrati se na Glavna stranica.
+
<div align="center">'''Slika 10''' Shema parno-turbinskog postrojenja<div>
<div align="center">'''Slika 16.''' Prikaz rada u T-S dijagramu<div>
 
 
<div align="left">
 
<div align="left">
  
Već je napomenuto da ovim principom povećavamo iskoristivost čitavog procesa. Razlog pronalazimo u osnovama termodinamike. Temelje možemo vidjeti u bazičnom Carnotovom procesu (izentropsko-izotermnom) ('''Slika 16'''). Princip je sljedeći: ukoliko su temperaturne razlike manje, manji je i prijenos topline. Dakle nama je od izuzetne važnosti da je ta razlika temperatura „ spremnika“ što veća. Naravno idealni slučaj bi bio ukoliko bi temperatura radne tvari kod dovođenja topline bila jednaka temperaturi ogrjevnog spremnika, a temperatura radne tvari kod odvođenja postane jednaka temperaturi rashladnog spremnika. Tada govorimo o idealnom Carnotovom procesu.                                                                                         
 
Znamo da kod Carnotovog procesa iskoristivost ovisi samo o temperaturi, odnosno temperaturi toplinskih spremnika te se nikakvim drugim varijablama ta iskoristivost ne može promijeniti.
 
  
[[Slika:Ter17.jpg|center]]
+
[[Slika:Ter9-ivana.jpg|center]]
  
<div align="center">'''Slika 17.''' Prikaz iskoristivosti različitih vrsta postrojenja<div>
+
<div align="center">'''Slika 11''' Proces prikazan Ts dijagramom<div>
 
<div align="left">
 
<div align="left">
  
Trebamo znati da smo u realnim postrojenjima ograničeni, po pitanju stupnja iskoristivosti, gornjim temperaturama. Kod parnih postrojenja to su temperature oko 600 °C pošto materijali koje danas poznajemo i koristimo ne mogu izdržati više temperature. Što se tiče donje granice ona je zadana temperaturom rashladnog spremnika. Kod plinske turbine temperature su od 1450 <sup>0</sup>C (izgaranje) do oko 600 °C , što je temperatura ispušnih plinova koji izlaze iz plinske turbine. Iskoristivosti ova dva procesa se kreću oko 45% i 40%, no njihovom kombinacijom postignuta je veća temperaturna razlika , a samim time i veća iskoristivost.('''Slika 17''')
+
Naravno postoje tu još mnogi dijelovi termoenergetskog postrojenja o kojima ćemo reći nešto više: pregrijači pare, međupregrijači, ekonomajzeri i sl (kao sastavni dio generatora pare).
  
Stupanj korisnosti kombiniranog postrojenja može se definirati kao omjer ukupne električne snage i toplinske snage dovedene u proces:
+
'''Generator pare'''
 
  
[[Slika:Formula_kombinirani.jpg|center]]
+
Za generator pare mogli bismo reći da čini središnji dio svake termoelektrane. Ukratko generator  pare, što mu i samo ime kaže, služi za proizvodnju pare s određenim parametrima  (temperature i tlaka) koja će se kasnije u turbini iskoristiti za proizvodnju električne energije.Generatore pare možemo ugrubo podijeliti na:
 +
* čelične generatore pare
 +
* lijevane
 +
* generatore pare posebne namjene
 +
 
 +
U našem razmatranju osvrnuti ćemo se samo na čelične generatore pare s obzirom da su oni najzastupljeniji i najčešći u primjeni.  
 +
Čelične generatore pare možemo još podijeliti na par podvrsta:
 +
* vatrocjevni
 +
* vodocjevni
 +
* cilindrični
  
:::::::::::::::gdje je:
+
Vartocjevni generatori pare funkcioniraju tako da plamen struji kroz cijevi i tako grije vodu koja te cijevi okružuje. Mi se nećemo baviti vatrocijevnim generatorima pare, nego vodocijevnim generatorima pare kao najčešćim i najbrojnijim te nama najzanimljivijima s aspekta termoelektrana.
 +
Kao što i samo ime kaže kod vodocjevnih generatora pare voda ili para nalaze se u samim cijevima. Na taj način moguće je postići znatno veće tlakove i temperature nego kod vatrocjevnih generatora pare. Vodocjevne generatore pare opet možemo podijeliti na:
 +
* horizontalne s ravnim cijevima
 +
* vertikalne sa savinutim cijevima (prirodna ili prisilna cirkulacija)
  
:::::::::::::::P<sub>pl</sub> – električna snaga plinske turbine
+
Vertikalni generatori pare sa savinutim cijevima predstavljaju najveću i nama najvažniju skupinu. Ovakvi tipovi generatora pare se nalaze u velikim termoenergetskim postrojenjima  za proizvodnju električne energije. Za izgaranje mogu koristiti sve vrste goriva: kruto gorivo na rešetci (ravnoj ili kosoj), kruto gorivo u fluidiziranom sloju te izgaranje u prostoru (ugljena prašina, tekuće i plinsko gorivo).
 +
Prirodna cirkulacija u generatoru pare ostvaruje se zbog razlike u gustoćama vode i vodene pare. Silazne cijevi upravo zbog toga nisu grijane tako da se lakše uspostavi cirkulacija. Temelji hidrodinamike, toplija voda će strujati prema gore dok će se hladna voda kretati prema dolje. Kada ne možemo osigurati uvijete za prirodnu cirkulaciju koristimo različite pumpe kako bismo osigurali nesmetanu cirkulaciju (La Mont generatori pare).
  
:::::::::::::::P<sub>pa</sub> – električna snaga parne turbine
+
Postoje postupci i dijelovi koji se ugrađuju u generator pare kako bismo osigurali veću iskoristivost i povećanje snage. Ovo su neki od njih:
  
:::::::::::::::Q<sub>pl</sub> – dovedena toplinska snaga u plinskom procesu
+
'''Pregrijač pare'''
  
:::::::::::::::Q<sub>pa</sub> – dovedna toplinska snaga za dogrijavanje parnog procesa
+
Kako bismo povećali stupanj iskoristivosti čitavog procesa koristimo pregrijanu paru. To ima utjecaj i na samu tehnologiju izrade s obzirom da para nema kapljica vode u sebi pa je manje korozivna i erozivna. Kod današnjih termoelektrana pregrijana para je imperativ zbog strog određenih zahtjeva za parametre pare na ulazu u turbinu.
  
Izraz '''(1)''' naziva bruto korisnost kombi procesa zato što nije uzeta u obzir potrošnja snage na pomoćne sustave postrojenja (P<sub>ps</sub>) i nisu uzeti u obzir električni gubici.
+
[[Slika:Ter11.-NOVO1.jpg|center]]
 +
 
 +
<div align="center">'''Slika 12''' Prikaz pregrijanja pare u T-S dijagramu<div>
 +
<div align="left">
  
Ako potrošnju snage na pomoćne sustave uzmemo u obzir tada dobivamo neto korisnost kombi procesa koja se definira kao:
+
<div align="left">
  
[[Slika:Formula_kombinirani2.jpg|center]]
+
Prijelaz topline može biti konventivan ili putem zračenja. U praksi se uvijek koristi mješavina ova dva navedena.
  
Uz povećani stupanj iskoristivosti koji dobivamo kod kombiniranih postrojenja možemo istaknuti još neke prednosti:
+
'''Međupregrijači'''
  
Treba istaknuti ekološki aspekt ovog postrojenja jer je ovdje jedino gorivo prirodni plin. Samim time nema emisije sumpornog oksida, a emisija NO<sub>x</sub> je manja. Sustav izgaranja je mnogo napredniji te se ponekad i koristi ubrizgavanje pare u komoru izgaranja te se postiže sniženje temperature izgaranja.  Isto tako produkcija CO<sub>2</sub> je manja s obzirom na niži postotak ugljika u prirodnim plinu.No kao problem javlja se (ne)mogućnost opskrbe plinom što bi,  konkretno, u Hrvatskoj moglo ponekad predstavljati problem.Da spomenemo još i kraći rok projektiranja i izgradnje te veća fleksibilnost kod rada i samog pokretanja. Troškovi održavanja su niži nego u klasičnih termoelektrana te su samim time niži i ukupni troškovi proizvodnje struje.Što se budućih trendova na tržištu energenata tiče stvar je prilično jasna. Sve veća potreba za električnom energijom će dovesti i do povećane izgradnje termoelektrana s obzirom da su upravo termoelektrane najveći svjetski proizvođači električne energije. Naravno trenutna situacije je da se većina te električne energije proizvodi u elektranama na ugljen, no s obzirom na trendove očekuje se znatno povećanje udjela termoelektrana na plin, a samim time i kombiniranih postrojenja.
+
Kod ugradnje međupregrijača moramo imati na raspolaganju i turbinu podijeljenu na visokotlačni i niskotlačni dio. Para ekspandira u visokotlačnom dijelu turbine do tlaka međupregrijanja te se nakon toga vraća u generator pare. U generatoru pare se još jednom zagrijava, najčešće ponovno na temperaturu svježe pare, te se odvodi u niskotlačni dio turbine. Tu para ponovno ekspandira stvarajući koristan rad.
Plinska turbina sa zadatkom proizvodnje električne energije javlja se krajem 1930-tih godina, no razvoj se zaustavlja u periodu II. svjetskog rata budući se u to vrijeme sva pozornost posvetila propulziji mlaznih motora. Prvo plinskoturbinsko postrojenje bilo je instalirano u elektroenergetskom sustavu SAD 1949. godine, a bilo je u sastavu kombi-procesa. Tek 60-tih godina imamo prve turbine za proizvodnju električne energije u većem broju elektrana. Prednost je bila mogućnost brzog starta. U 70-tim godinama dolazi do nagliog razvoja u izgradnji kombi-procesa u elektroenergetskim sustavima, kada je proizvodnja plinsko-turbinskih postrojenja dostigla snagu veću od 50 MW i početne temperature veće od 850°C. S pojavom plinskoturbinskog postrojenja snaga većih od 150 MW i početne temperature veće od 1100 °C došlo je do intenzivnijeg razvoja izgradnje kombi-procesa za proizvodnju električne energije i kombiniranu proizvodnju toplinske i električne energije.
+
   
  
===Termoelektrane na ugljen i plin===
+
[[Slika:Ter13-ivana.jpg|center]]
  
Ove termoelektrane koriste fosilna goriva za izgaranje te pretvaraju dobivenu toplinsku energiju u mehaničku te se tako pokreće električni generator i stvara se električna energija.
 
Termoelektrane na fosilna goriva (ugljen, plin i petrolej) se konstruiraju u velikim razmjerima za kontinuirani rad, pa tako upravo ove termoelektrane u velikom broju država osiguravaju najveći dio dobivanja električne energije.
 
  
Nusprodukti termoelektrane se moraju uzeti u obzir pri konstruiranju i u samom radu. Otpadna toplina nastala iz toplinskog ciklusa se mora pustiti u atmosferu zbog konačne efikasnosti sustava, često korištenjem rashladnog tornja, rijeke ili jezera kao rashladnog sredstva (pogotovo za kondenziranu paru). Dimni plinovi nastali izgaranjem fosilnih goriva sadrže ugljični dioksid, vodenu paru, i još neke tvari kao dušik, sumporne okside, azotast okside i u slučaju termoelektrane na ugljen još pepeo i živu. Čvrsti otpad pepela iz kotlova na ugljen se mora ukloniti iako se jedan dio pepela može reciklirati i koristiti kao građevinski materijal.
+
<div align="center">'''Slika 13''' Međupregrijanje u T-S dijagramu<div>
 +
<div align="left">
  
Termoelektrane na ugljen,plin i petrolej emitiraju velike količine stakleničih plinova u atmosferu i neke ih znanstvaene organizacije smatraju velikim "krivcima" globalnog zatopljenja u zadnjih 100 godina. Mrki ugljen emitira tri puta više stakleničkih plinova nego prirodni plin, a crni ugljen 2 puta više. Postoje nastojanja da se počne koristiti hvatanje i skladištenje tih plinova al se ne očekuje da će bit u komercijalno i ekonomski dostupan prije 2020. godine, ako i tad.  
+
Kao i kod pregrijača , kod ugradnje međupregrijača povećava se ukupan stupanj iskoristivosti postrojenja. Smanjujemo vlažnost pare što je izuzetno bitno za dugovječnost turbine. Smanjujemo veličinu kondenzatora, gorionika i samog generatora pare. Negativna strana je povećanje cijene turbine,ali i povećanje ukupnih investicijskih troškova.
  
 +
'''Ekonomajzerske površine'''
  
 +
Ekonomajzerske površine smještaju se u stražnji dio generatora pare tako da se iskorištava dio topline koja bi se inače ispustila u okoliš. Time ujedno i smanjujemo temperaturu dimnih plinova. Na ekonomajzerskim površinama zagrijavamo napojnu vodu i zrak. U zagrijačima napojne vode treba paziti na koju temperaturu se medij zagrijava obzirom da prelaskom temperature zasićenja može doći do oštećenja. Za svoj rad zagrijači vode troše relativno malo energije te zauzimaju malo prostora. Ukoliko imamo zagrijače vode brže ćemo pustiti generator pare u pogon te ćemo smanjiti opterećenje ogrjevnih površina.
  
====Hvatanje i skladištenje ugljika====
+
'''Zagrijači zraka'''
  
"Carbon capture and storage" CCS je teorijski pristup hvatanja i skladištenja ugljikovog dioksida sa svrhom smanjivanja emisija stakleničih plinova u atmosferu. Temelji se na skladištenju ugljikovog dioksida iz velikih izvora kao što su termoelektrane na fosilna goriva. Također bi se moglo koristiti i za "čišćenje" zraka od ugljičnog dioksida te bi se tako mogao trajno uskladištiti daleko od atmosfere i na taj način smanjiti utjecaje globalnog zatopljenja.  
+
Zagrijači zraka smješteni su iza zagrijača napojne vode te su posljednji u generatoru pare. Pošto rade na manjim tlakovima ,za razliku od zagrijača vode, manji su svojom konstrukcijom. Zrak zagrijavamo zbog podizanja stupnja iskoristivosti, sušenja goriva i poboljšanja izgaranja. Većina zagrijača zraka su rotacioni (Ljungstrom) (Slika 14) zagrijači, saćasto konstruirani te grijani dimnim plinovima, a hlađeni zrakom.  
  
Iako se CO<sub>2</sub> ubrizgavao u geološku formaciju za razne namjene njegovo skladištenje je još neiskušan koncept. Prva integrirana elektrana za skladištenje CO<sub>2</sub> je stavljena u rad u rujnu 2008. godine u istočnoj Njemačkoj elektrani "Schwarze Pumpe" u nadi da se dobiju neki odgovori o tehnološkoj izvedivosti i ekonomskoj efikasnosti.  
+
[[Slika:Ter14.jpg|center]]
  
Utvrđeno je da bi se primjenom ovog sustava na moderne konvencionalne elektrane mogla smanjiti emisija CO<sub>2</sub> u atmosferu mogla smanjiti za 80-90% u odnosu na elektrane bez ovog sustava. Procjenjeno je i da se ekonomski potencijal ovog sustava kreće između 10-50%. Hvatanje i skladištenje CO<sub>2</sub> zahtijeva mnogo energije pa bi se potrebe za gorivom kod termoelektrane na ugljen povećalo za 25-40%. Ovakvi i drugi sustavi bi utjecali na povećavanje troškova energije u iznosu od 21-90%.
+
<div align="center">'''Slika 14''' Ljungstrom zagrijač zraka <div>[http://www.alstom.com/power/fossil/coalandoil/products/boiler/air-preheater/]
 +
<div align="left">
  
Zamišljeno je da bi se CO<sub>2</sub> mogao skladištiti u dubokim geološkim formacijama, u dubokim oceanskim masama ili u obliku mineralnih karbonata. U slučaju pohranjivanja u dubokim oceanima povećava se rizik od okiseljavanja oceana koji također potječe od viška ugljičnog dioksida u atmosferi i oceanu. Skladištenje u geološke formacije se trenutno čini najboljim rješenjem. "National Energy Technology Laboratory" (NETL) je izvjestio da Sjeverna Amerika ima dovoljan kapacitet skladišta u svojoj sadašnjoj stopi proizvodnje za više od 900. godina. Generalni problem su dugoročne prognoze o podzemnim skladištima te njihova sigurnost jer su one još vrlo teške i neizvjesne jer bi se moglo dogoditi da CO<sub>2</sub> procuri iz skladišta u atmosferu.
+
'''Kondenzator'''
  
Potencijalno koristan način na koji bi se CO<sub>2</sub> mogao koristiti u industriji je njegovo pretvaranje u ugljikovodik gdje bi se mogao ponovno koristiti kao gorivo ili pri izradi plastike. Postoje brojni projekti koji istražuju tu mogućnost zbog toga što trenutno biogoriva predstavljaju drugi potencijalno oblik "ugljik-neutralnih" mlaznih goriva.
+
Kondenzator je klasični izmjenjivač topline koji „vraća“ paru natrag u tekuće stanje, nakon što ekspandira u turbini. Kondenzat se pumpama vraća natrag u proces. Tlak u klasičnom kondenzatoru je izuzetno mali (potlak – oko 0,045 bara). Pošto je kondenzator izmjenjivač topline potrebno je osigurati i medij kojem će se ta topline predati kako bi se para ohladila do temperature kondenzata. Upravo zbog toga su termoelektrane smještene na rijekama, moru i sl. kako bi se osigurao medij koji će preuzimati svu tu toplini. Naravno postoji mogućnost da termoelektrana radi dvofazno, odnosno kao i toplana. Tada se ta para može odvoditi vrelovodima i služiti kao grijanje.
  
 +
===Kombinirani procesi===
  
 +
Kada govorimo o kombiniranom procesu mislimo na proces sastavljen od plinsko-turbinskog i parno-turbinskog dijela. Glavne sastavnice su naravno plinska i parna turbina. Osnovna namjena ovakvih postrojanje je da se iskoristi toplina nastala na izlazu iz plinske turbine. Pošto ispušni plinovi koji izlaze iz plinske turbine imaju izuzetno visoke temperature, oko 600 °C mogu se iskoristiti kao sredstvo koje će grijati vodu i proizvoditi vodenu paru za parnu turbinu. Time povećavamo iskoristivost samog procesa pošto je toplina koju bi inače izgubili iskorištena za daljnju proizvodnju pare. Iskoristivost takvog postrojenja doseže i do 60%. Na Slici 15. prikazano je jedno takvo postrojenje s plinskom i parnom turbinom te kompresorom. U kombiniranom postrojenju kompresor komprimira zrak i šalje ga u komoru izgaranja gdje se istovremeno dovodi gorivo za izgaranje. Plinovi izgaranja vrlo visoke temperature vode se iz komore izgaranja u plinsku turbinu, gdje ekspandiraju dajući koristan rad na vratilu spojenom na rotor plinske turbine. Vratilo pokreće generator električne struje i proizvodi električnu energiju koja se šalje u mrežu. Nakon ekspanzije, ispušni se plinovi iz plinske turbine vode u utilizator (generator pare na otpadnu toplinu). Jedna od vrlo dobrih karakteristika plinske turbine je ta što je kod nje prisutan vrlo visok omjer zrak/gorivo budući se dodaje nekoliko puta više zraka zbog hlađenja lopatica plinske turbine.
  
 +
[[Slika:Ter15-NOVO1.jpg|center]]
  
 +
<div align="center">'''Slika 15''' Shema kombiniranog postrojenja<div>
 +
<div align="left">
  
  
 +
[[Slika:Komb_proces_Ts_dijagram-novo.JPG|center]]
  
  
  
 +
<div align="center">'''Slika 16''' T-S dijagram kombiniranog procesa<div>
 +
<div align="left">
  
===Termoelektrane u Hrvatskoj===
 
  
Hrvatska elektroprivreda ima na raspolaganju devet termoelektrana + NEK. Termoelektrane su smještene u Zagrebu, Sisku, Rijeci, Konjščini, Plominu i Osijeku. Ukupna snaga iznosi 1589 MW. U ovaj broj nije uračunata snaga koju HEP dobiva od NEK-a (338 MW) te snaga četiri interventna diesel bloka (29 MW). Po informacijama iz HEP-a u 2004. iz termoelektrana proizvedeno je 4.069 GWh električne energije. To čini preko 30% električne energije potrošene u Hrvatskoj te godine. 2003. godine HEP je ponovno počeo preuzimati električnu energiju iz susjedne nam Bosne i Hercegovine (TE Tuzla i TE Kakanj) nakon što je isporuka struje iz tih elektrana obustavljena 1993. Još se očekuje rješenje spora oko termoelektrana koje je Hrvatska gradila u Srbiji. TE Obrenovac (Elektroprivreda Srbije) i TE Gacko (Elektroprivreda Republike Srpske).  
+
Zbog toga na izlazu iz plinske turbine ostaje još dosta neiskorištenog zraka, te se taj višak zraka koristi za izgaranje dodatnog goriva u utilizatoru. U utilizatoru se napojna voda zagrijava do isparavanja i pregrijava na zadane parametre. Pregrijana para odlazi iz generatora pare u parnu turbinu gdje ekspandira i predaje mehanički rad generatoru električne struje. Nakon toga para, sada već niskih parametara, odlazi u kondenzator gdje kondenzira. Nakon kondenzacije, voda se napojnom pumpom vraća u utilizator na ponovno zagrijavanje.  
 +
 
  
 +
[[Slika:Ter16-ivana.jpg|center]]
  
[[Slika:Ter19.jpg|center]]
 
  
<div align="center">'''Slika 18.''' Prikaz raspoloživosti električne energije (HEP d.d.) u GWh<div>
+
<div align="center">'''Slika 17''' Prikaz rada u T-S dijagramu<div>
 
<div align="left">
 
<div align="left">
  
 +
Već je napomenuto da ovim principom povećavamo iskoristivost čitavog procesa. Razlog pronalazimo u osnovama termodinamike. Temelje možemo vidjeti u bazičnom Carnotovom procesu (izentropsko-izotermnom) ('''Slika 17'''). Princip je sljedeći: ukoliko su temperaturne razlike manje, manji je i prijenos topline. Dakle nama je od izuzetne važnosti da je ta razlika temperatura „ spremnika“ što veća. Naravno idealni slučaj bi bio ukoliko bi temperatura radne tvari kod dovođenja topline bila jednaka temperaturi ogrjevnog spremnika, a temperatura radne tvari kod odvođenja postane jednaka temperaturi rashladnog spremnika. Tada govorimo o idealnom Carnotovom procesu.                                                                                         
 +
Znamo da kod Carnotovog procesa iskoristivost ovisi samo o temperaturi, odnosno temperaturi toplinskih spremnika te se nikakvim drugim varijablama ta iskoristivost ne može promijeniti.
  
 +
Stupanj korisnosti kombiniranog postrojenja može se definirati kao omjer ukupne električne snage i toplinske snage dovedene u proces:
 +
  
(Izvor HEP d.d.)
+
[[Slika:Formula_kombinirani.jpg|center]]
[http://www.hep.hr]
 
  
 +
:::::::::::::::gdje je:
  
 +
:::::::::::::::P<sub>pl</sub> – električna snaga plinske turbine
  
 +
:::::::::::::::P<sub>pa</sub> – električna snaga parne turbine
  
 +
:::::::::::::::Q<sub>pl</sub> – dovedena toplinska snaga u plinskom procesu
  
1. '''TE Sisak''' -
+
:::::::::::::::Q<sub>pa</sub> – dovedna toplinska snaga za dogrijavanje parnog procesa
Čret bb, 44000 Sisak
 
  
Opći podaci:
+
Izraz '''(1)''' naziva bruto korisnost kombi procesa zato što nije uzeta u obzir potrošnja snage na pomoćne sustave postrojenja (P<sub>ps</sub>) i nisu uzeti u obzir električni gubici.
  
*položaj: Sisak, Čret, četiri kilometra nizvodno od Siska na desnoj obali Save
+
Ako potrošnju snage na pomoćne sustave uzmemo u obzir tada dobivamo neto korisnost kombi procesa koja se definira kao:
  
*tip elektrane: termoelektrana koja koristi teško loživo ulje (mazut), prirodni plin i sirovu naftu
+
[[Slika:Formula_kombinirani2.jpg|center]]
  
*godina početka pogona: 1970. Blok A ( 210 MW ) 1976. Blok B ( 210 MW )
+
Uz povećani stupanj iskoristivosti koji dobivamo kod kombiniranih postrojenja možemo istaknuti još neke prednosti:
  
*proizvodne jedinice: Blok A i Blok B služe za proizvodnju električne energije  
+
Treba istaknuti ekološki aspekt ovog postrojenja jer je ovdje jedino gorivo prirodni plin. Samim time nema emisije sumpornog oksida, a emisija NO<sub>x</sub> je manja. Sustav izgaranja je mnogo napredniji te se ponekad i koristi ubrizgavanje pare u komoru izgaranja te se postiže sniženje temperature izgaranja.  Isto tako produkcija CO<sub>2</sub> je manja s obzirom na niži postotak ugljika u prirodnim plinu.No kao problem javlja se (ne)mogućnost opskrbe plinom što bi,  konkretno, u Hrvatskoj moglo ponekad predstavljati problem.Da spomenemo još i kraći rok projektiranja i izgradnje te veća fleksibilnost kod rada i samog pokretanja. Troškovi održavanja su niži nego u klasičnih termoelektrana te su samim time niži i ukupni troškovi proizvodnje struje.Što se budućih trendova na tržištu energenata tiče stvar je prilično jasna. Sve veća potreba za električnom energijom će dovesti i do povećane izgradnje termoelektrana s obzirom da su upravo termoelektrane najveći svjetski proizvođači električne energije. Naravno trenutna situacije je da se većina te električne energije proizvodi u elektranama na ugljen, no s obzirom na trendove očekuje se znatno povećanje udjela termoelektrana na plin, a samim time i kombiniranih postrojenja.
 +
Plinska turbina sa zadatkom proizvodnje električne energije javlja se krajem 1930-tih godina, no razvoj se zaustavlja u periodu II. svjetskog rata budući se u to vrijeme sva pozornost posvetila propulziji mlaznih motora. Prvo plinskoturbinsko postrojenje bilo je instalirano u elektroenergetskom sustavu SAD 1949. godine, a bilo je u sastavu kombi-procesa. Tek 60-tih godina imamo prve turbine za proizvodnju električne energije u većem broju elektrana. Prednost je bila mogućnost brzog starta. U 70-tim godinama dolazi do nagliog razvoja u izgradnji kombi-procesa u elektroenergetskim sustavima, kada je proizvodnja plinsko-turbinskih postrojenja dostigla snagu veću od 50 MW i početne temperature veće od 850°C. S pojavom plinskoturbinskog  postrojenja snaga većih od 150 MW i početne temperature veće od 1100 °C došlo je do intenzivnijeg razvoja izgradnje kombi-procesa za proizvodnju električne energije i kombiniranu proizvodnju toplinske i električne energije.
  
*snaga: maksimalna trajna snaga 420 MW (2x210)
+
===Termoelektrane na ugljen i plin===
  
*energija : prosječna godišnja proizvodnja električne energije Esr = 1190 GWh ('74-'97) ,maksimalna godišnja proizvodnja električne energije ('74-'97) Emax = 2099 GWh ('77)
+
Ove termoelektrane koriste fosilna goriva za izgaranje te pretvaraju dobivenu toplinsku energiju u mehaničku te se tako pokreće električni generator i stvara se električna energija.
 +
Termoelektrane na fosilna goriva (ugljen, plin i petrolej) se konstruiraju u velikim razmjerima za kontinuirani rad, pa tako upravo ove termoelektrane u velikom broju država osiguravaju najveći dio dobivanja električne energije.
  
*gorivo: teško loživo ulje (mazut) 40 MJ/kg, prirodni plin 36 MJ/m3,sirova nafta 43 MJ/kg
+
Nusprodukti termoelektrane se moraju uzeti u obzir pri konstruiranju i u samom radu. Otpadna toplina nastala iz toplinskog ciklusa se mora pustiti u atmosferu zbog konačne efikasnosti sustava, često korištenjem rashladnog tornja, rijeke ili jezera kao rashladnog sredstva (pogotovo za kondenziranu paru). Dimni plinovi nastali izgaranjem fosilnih goriva sadrže ugljični dioksid, vodenu paru, i još neke tvari kao dušik, sumporne okside, azotast okside i u slučaju termoelektrane na ugljen još pepeo i živu. Čvrsti otpad pepela iz kotlova na ugljen se mora ukloniti iako se jedan dio pepela može reciklirati i koristiti kao građevinski materijal.  
 
*Kotlovi u prvom bloku mogu se ložiti mazutom ili prirodnim plinom.
 
  
*Kotlovi u drugom bloku lože se mazutom i prirodnim plinom i njihovom kombinacijom, a za nuždu se može upotrijebiti sirova nafta.
+
Termoelektrane na ugljen,plin i petrolej emitiraju velike količine stakleničih plinova u atmosferu i neke ih znanstvaene organizacije smatraju velikim "krivcima" globalnog zatopljenja u zadnjih 100 godina. Mrki ugljen emitira tri puta više stakleničkih plinova nego prirodni plin, a crni ugljen 2 puta više. Postoje nastojanja da se počne koristiti hvatanje i skladištenje tih plinova al se ne očekuje da će bit u komercijalno i ekonomski dostupan prije 2020. godine, ako i tad.  
  
  
2. '''TE Rijeka''' -
 
Urinj bb, 51221 Kostrena
 
  
Opći podaci:
+
====Hvatanje i skladištenje ugljika====
  
*položaj: jugoistočno od Rijeke, na morskoj obali
+
"Carbon capture and storage" CCS je teorijski pristup hvatanja i skladištenja ugljikovog dioksida sa svrhom smanjivanja emisija stakleničih plinova u atmosferu. Temelji se na skladištenju ugljikovog dioksida iz velikih izvora kao što su termoelektrane na fosilna goriva. Također bi se moglo koristiti i za "čišćenje" zraka od ugljičnog dioksida te bi se tako mogao trajno uskladištiti daleko od atmosfere i na taj način smanjiti utjecaje globalnog zatopljenja.
  
*tip elektrane: termoelektrana koja koristi teško loživo ulje (mazut)
+
Iako se CO<sub>2</sub> ubrizgavao u geološku formaciju za razne namjene njegovo skladištenje je još neiskušan koncept. Prva integrirana elektrana za skladištenje CO<sub>2</sub> je stavljena u rad u rujnu 2008. godine u istočnoj Njemačkoj elektrani "Schwarze Pumpe" u nadi da se dobiju neki odgovori o tehnološkoj izvedivosti i ekonomskoj efikasnosti.
  
*godina početka pogona:1978. Blok A ( 320 MW )
+
Utvrđeno je da bi se primjenom ovog sustava na moderne konvencionalne elektrane mogla smanjiti emisija CO<sub>2</sub> u atmosferu mogla smanjiti za 80-90% u odnosu na elektrane bez ovog sustava. Procjenjeno je i da se ekonomski potencijal ovog sustava kreće između 10-50%. Hvatanje i skladištenje CO<sub>2</sub> zahtijeva mnogo energije pa bi se potrebe za gorivom kod termoelektrane na ugljen povećalo za 25-40%. Ovakvi i drugi sustavi bi utjecali na povećavanje troškova energije u iznosu od 21-90%.  
  
*proizvodne jedinice: Blok A služi za proizvodnju električne energije
+
Zamišljeno je da bi se CO<sub>2</sub> mogao skladištiti u dubokim geološkim formacijama, u dubokim oceanskim masama ili u obliku mineralnih karbonata. U slučaju pohranjivanja u dubokim oceanima povećava se rizik od okiseljavanja oceana koji također potječe od viška ugljičnog dioksida u atmosferi i oceanu. Skladištenje u geološke formacije se trenutno čini najboljim rješenjem. "National Energy Technology Laboratory" (NETL) je izvjestio da Sjeverna Amerika ima dovoljan kapacitet skladišta u svojoj sadašnjoj stopi proizvodnje za više od 900. godina. Generalni problem su dugoročne prognoze o podzemnim skladištima te njihova sigurnost jer su one još vrlo teške i neizvjesne jer bi se moglo dogoditi da CO<sub>2</sub> procuri iz skladišta u atmosferu.
  
*snaga: maksimalna trajna snaga 320 MW
+
Potencijalno koristan način na koji bi se CO<sub>2</sub> mogao koristiti u industriji je njegovo pretvaranje u ugljikovodik gdje bi se mogao ponovno koristiti kao gorivo ili pri izradi plastike. Postoje brojni projekti koji istražuju tu mogućnost zbog toga što trenutno biogoriva predstavljaju drugi potencijalno oblik "ugljik-neutralnih" mlaznih goriva.
  
*energija: prosječna godišnja proizvodnja električne energije Esr = 650 GWh ('78-'97), maksimalna godišnja proizvodnja električne energije ('74-'97) Emax = 1037 GWh ('93)
+
===Termoelektrane u Hrvatskoj===
  
*gorivo: teško loživo ulje (mazut) 9500 kcal/kg
+
'''Uvod'''
  
*Za dopremu loživog ulja izgrađen je poseban cjevovod iz INA rafinerije Urinj
+
*Instalirani kapaciteti za proizvodnju električne energije u Republici Hrvatskoj obuhvaćaju hidro i termoelektrane u sastavu HEP grupe (oko 95% kapaciteta), određeni broj industrijskih termoelektrana i nekoliko elektrana na obnovljive izvore energije u privatnom vlasništvu.<br>
 +
*U vlasništvu HEP-a je sedam termoelektrana, s tim da su TE Sisak, TE Rijeka, TE Plomin 1 i KTE Jertovec kondenzacijske za proizvodnju električne energije, a TE-TO Zagreb,  EL-TO Zagreb i TE-TO Osijek su termoelektrane toplane u kojima se u spojenom procesu proizvodi električna i toplinska energija. Kao pogonsko gorivo koriste loživo ulje, prirodni plin i ugljen.
 +
*HEP je vlasnik 50 postotnog dijela drugog bloka TE Plomin 2, a temeljem vlasništva polovice NE Krško, hrvatskom elektroenergetskom sustavu raspoloživo je na pragu 338 MW. Ukupna raspoloživa snaga elektrana u sastavu HEP grupe na teritoriju Republike Hrvatske je 3 817,76 MW (uračunata TE Plomin 2, bez NE Krško d.o.o.). Od toga je 1 681 MW u termoelektranama (uračunata TE Plomin 2, bez NE Krško d.o.o).<br>
 +
*U 2012. godini ukupno je u elektranama HEP Proizvodnje  d.o.o.  proizvedeno 8.100 GWh električne energije (u hidroelektranama 4.773 GWh ili 58,9%, a u termoelektranama 3.327 GWh ili 41,1%. Time je vlastitim izvorima pokriveno 42,35% ukupnih potreba za električnom energijom Republike Hrvatske. U odnosu na planiranu proizvodnju za 2012. godinu ostvarena je manja ukupna proizvodnja za 1,94%, pri čemu je proizvodnja hidroelektrana povećana 4,9%, a proizvodnja termoelektrana smanjena 10,3%.
 +
*Osim proizvodnje ostvarene u objektima u isključivim vlasništvu HEP-a, ostvarena je proizvodnja i u TE Plomin d.o.o. Za vođenje i održavanje TE Plomin 2, RWE Power (od 01.01.2011. RWE East) i HEP  Proizvodnja d.o.o. osnovali su društvo TE Plomin d.o.o. (udio vlasništva 50:50 posto). U TE  Plomin d.o.o u 2012. godini proizvedeno je 1.372 GWh električne energije, što je u odnosu na proizvodnju porast od 11 %. U 2012. godini, ukupno je u elektranama HEP Proizvodnje i TE Plomin d.o.o. proizvedeno 9.472 GWh  što je pad od 3% u odnosu na 2011 kada je proizvedeno 9.725 GWh električne energije.
  
  
3. '''TE Plomin I''' -
+
[[Slika:God proizvodnja 2013.png|500px|center]]                                 
Plomin bb, 52234 Plomin
 
  
Opći podaci:  
+
<div align="center">'''Slika 18''' Ostvarena godišnja proizvodnja (GWh)<div>(izvor HEP. d.o.o.) [http://www.hep.hr/proizvodnja/onama/default.aspx]<div align="center
 +
">
  
*položaj: Plomin
 
  
*tip elektrane: termoelektrana koja koristi ugljen
+
[[Slika:Ter19-ivana.jpg|500px|center]]
  
*godina početka pogona: 1970.
 
  
*proizvodne jedinice: Blok A služi za proizvodnju električne energije  
+
<div align="center">'''Slika 19''' Prikaz raspoloživosti električne energije (HEP d.d.) u GWh<div>(Izvor HEP d.d.)[http://www.hep.hr]
 +
<div align="left">
  
*snaga: Maksimalna trajna snaga 105 MW
 
  
*energija: prosječna godišnja proizvodnja električne energije Esr = 380 GWh ('74-'97), maksimalna godišnja proizvodnja električne energije ('74-'97) Emax = 560 GWh ('93)
+
'''Termoelektrane'''
  
*gorivo: ugljen
+
'''1. TE Sisak'''
 +
*U TE Sisak  2009. godine započela  je izgradnja plinskog kombi kogeneracijskog postrojenja BLOK C  230 MWe + 50 MWt. Očekivano puštanje u pogon novog postrojenja je početkom 2013. godine. Novo postrojenje sastoji se od jedne plinske turbine snage 160 MWe sa vlastitim generatorom, jedne parne turbine snage 80 MWe sa generatorom i kotla utilizatotra na otpadne plinove iz plinske turbine. Parna turbina ima regulirano oduzimanje pare za potrebe napajanja parom toplinskog sustava grada Siska snage 50 MWt.
 +
*Opći podaci:
 +
** položaj:  Sisak, Čret, četiri kilometra nizvodno od Siska na desnoj obali Save
 +
** tip : kondenzacijska termoelektrana s dva bloka - svaki blok ima dva parna kotla (2x330 t/h, 540°C, 135bara) i po jednu parnu turbinu sa generatorom (210MW na generatoru, 198 MW na pragu)
 +
** vrsta goriva: teško lož ulje, prirodni plin ili kombinirano
 +
** ukupna snaga: 420 MW (2x210 MW) GENERATOR, 396 MW (2x198 MW) PRAG
 +
**      vrste proizvoda: električna energija, tehnološka para
  
  
4. '''TE PLOMIN d.o.o.'''
+
[[Slika:TE u HR1.png|600px|center]]
  
*TE Plomin d.o.o. je tvrtka u zajedničkom vlasništvu osnivača Hrvatske elektroprivrede i RWE Power, osnovana u studenom 1996. godine. HEP i RWE Power imaju jednaki udjel u tvrtki - HEP temeljem ranije izgrađenog dijela postrojenja TE Plomin 2, a RWE Power temeljem uloženog kapitala i dobivenih kreditnih sredstava od njemačkih banaka.
 
*Ta je tvrtka bila odgovorna za dovršetak TE Plomin 2, kao i za njen pogon u sljedećem razdoblju od 15 godina. Nakon isteka ugovorenog roka, Hrvatska elektroprivreda će preuzeti Elektranu i eksploatirati je još najmanje 15 godina, ili još daljnjih 10 godina nakon njene revitalizacije.
 
*Izgradnja TE Plomin 2 započeta je 1986. godine, zastaje 1991., potom se pokušava dovršiti do 1992., ali ratne okolnosti zaustavljaju radove na gradilištu. Na međunarodnom natječaju, za dovršenje izgradnje je izabran Konzorcij AEE. Nakon utemeljenja tvrtke TE Plomin d.o.o., u rujnu 1997.godine otvoreno je gradiliše i radovi započinju. Premda je dovršetak izgradnje bio planiran krajem 1998. godine, zbog zakašnjelog financiranja kasnilo se godinu dana, odnosno prva sinkronizacija s mrežom obavljena je u rujnu 1999. godine.
 
  
Opći podaci:
+
<div align="center">'''tablica 1.''' Godišnja proizvodnja električne energije po godinama(GWh) i godine izgradnje agregata<div>(izvor HEP. d.o.o.) [http://www.hep.hr/proizvodnja/osnovni/termoelektrane/sisak.aspx]<div align="center
 +
">
  
*položaj: Plomin
 
  
*tip elektrane: termoelektrana koja koristi ugljen
 
  
*godina početka pogona: 2000.  
+
[[Slika:Te_sisak.jpg|400px|center]]
  
*proizvodne jedinice: Blok A služi za proizvodnju električne energije
 
  
*snaga: maksimalna trajna snaga 210MW
+
<div align="center">'''Slika 20''' TE Sisak <div>(izvor HEP. d.o.o.) [http://www.hep.hr/proizvodnja/osnovni/termoelektrane/sisak.aspx]<div align="left
 +
">
  
*gorivo: ugljen
 
  
*planirana godišnja proizvodnja: 1200GWh
+
<div align="left">'''2. TE Rijeka'''
 +
*Opći podaci:  
 +
** položaj: jugoistočno od Rijeke, na morskoj obali
 +
** tip: regulacijska kondenzacijska, kotao i jedna parna turbina
 +
** vrsta goriva: teško loživo ulje
 +
** ukupna snaga: 320 MW
 +
** vrste proizvoda: električna energija
 +
** godina izgradnje: 1974.-1978.
  
  
5. '''KTE Jertovec''' -
+
[[Slika:TE u HR2.png|700px|center]]
Jertovec bb, 49282 Konjščina
 
  
Opći podaci:
 
  
*položaj: Konjščina, Jertovec
+
<div align="center">'''tablica 2.''' Godišnja proizvodnja električne energije po godinama(GWh)<div>(izvor HEP. d.o.o.) [http://www.hep.hr/proizvodnja/osnovni/termoelektrane/rijeka.aspx]<div align="center
 +
">
  
*tip elektrane: kombinirana termoelektrana (plinske i parne turbine)
 
  
*proizvodne jedinice: Kombi blok A, kombi blok B služe za proizvodnju električne energije
 
  
*energija :prosječna godišnja proizvodnja električne energije Esr = 68 GWh ('74-'97), maksimalna godišnja proizvodnja električne energije ('74-'97) Emax = 208 GWh ('89)
+
[[Slika:TE_Rijeka.jpg|400px|center]]
  
*gorivo: glavno gorivo u elektrani je plin. Kao alternativno gorivo koristi se ekstralako loživo ulje.
 
  
*snaga: plinsko - parni energetski blokovi A, B
+
<div align="center">'''Slika 21''' TE Rijeka <div> Izvor: [http://sim.riteh.hr/albums/14/fig01.jpg]<div align="center
 +
">
  
  
6. '''TE-TO Zagreb''' -
+
<div align="left">'''3. TE Plomin'''
Kuševačka bb, 10000 Zagreb
+
*Termoelektrana Plomin je termoelektrana pored Plomina. Sastoji se od TE Plomin 1 (sagrađene 1969.) i TE Plomin 2 (sagrađene 2000.). To je kondenzacijska termoelektrana s dva bloka, te svaki ima kotao i po jednu parnu turbinu. Pogonsko gorivo je ugljen. Ukupna snaga termoelektrane iznosi oko 330 MW, te prema podacima iz 2007. proizvodi 2 187 GWh električne energije (Plomin 1 786, a Plomin 2 1 401). S visinom od 340 metara, dimnjak TE Plomin najviša je građevina u Hrvatskoj.
 +
*Opći podaci:
 +
** položaj: Luka Plomin
 +
** naziv: TE Plomin: TE Plomin 1 i TE Plomin 2
 +
** tip elektrane: kondenzacijska termoelektrana s dva bloka: svaki ima kotao i po jednu parnu turbinu
 +
** vrsta goriva: ugljen
 +
** ukupna snaga: 330 MW
 +
** vrste proizvoda: električna energija
  
Opći podaci:
 
  
*položaj: Zagreb, Žitnjak
 
  
*tip elektrane: termoelektrana - toplana koja koristi loživo ulje i prirodni plin
+
[[Slika:TE_u_HR3.png|700px|center]]
  
*godina početka pogona: 1962. Blok C, 1979. Blok A
 
  
*Izgradnja novog Kombi kongregacijskog plinskoparnog postrojenja ukupne električne snage 190 MW i toplinske snage 150 MW dovršena je 2001. godine - 26. lipnja te godine su sva tri agregata bila priključena na mrežu. Nakon pretprobnog pogona i optimiranja rada, HEP je od korporacije Parsons Power Group koja je izgradila postrojenje načelom "ključ u ruke", postrojenje preuzeo 4. travnja 2003. godine, čime je započeo dvogodišnji jamstveni rok.  
+
<div align="center">'''tablica 3.''' Godišnja proizvodnja električne energije po godinama(GWh)<div>(izvor HEP. d.o.o.) [http://www.hep.hr/proizvodnja/osnovni/termoelektrane/plomin.aspx]<div align="center
 +
">
  
*proizvodne jedinice: Blok A i Blok C služe za proizvodnju električne energije i za proizvodnju toplinske energije iz spojnog procesa
 
*Blok D - Proizvodna jedinica koja služi za proizvodnju toplinske energije (tehnološke pare, Blok E, *Blok F, Blok G, Blok H - Proizvodne jedinice za proizvodnju vrele vode
 
 
*Proizvodna jedinica za proizvodnju tehnološke pare Blok D - Toplinski učinak je 80 t/h.
 
  
*Proizvodne jedinice za proizvodnju vrele vode Blok E, Blok F, Blok G, Blok H - ukupna toplinska snaga je 58 MW + 58 MW + 116 MW + 116 MW = 348 MW
+
[[Slika:TE_Plomin.jpg|500px|center]]
  
*energija:prosječna godišnja proizvodnja električne energije Esr = 357 GWh ('74-'97), maksimalna godišnja proizvodnja električne energije ('74-'97) Emax = 594 GWh ('80)
 
  
*prosječna godišnja proizvodnja toplinske energije na pragu: tehnološke pare 984 GWh, vrele vode 1971 GWh
+
<div align="center">'''Slika 22''' TE Plomin <div> Izvor: [http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/af/Plomin2.JPG]<div align="center
 +
">
  
  
7. '''TE-TO Osijek''' -
+
<div align="left">'''4. KTE Jertovec'''
Cara Hadrijana 3, 31000 Osijek
+
*Opći podaci:
 +
** položaj: Konjščina, Jertovec
 +
** naziv elektrane: kombinirana (plinsko-parna) termoelektrana Jertovec
 +
** tip: interventna (vršna)
 +
** vrsta goriva: prirodni plin, ekstra lako ulje za loženje
 +
** ukupna snaga: 88 MW
 +
** vrste proizvoda: električna energija i usluge sustava
  
Opći podaci:
 
  
*položaj: Osijek
+
[[Slika:TE_u_HR4.png|600px|center]]
  
*tip elektrane: termoelektrana toplana koja koristi prirodni plin i teško loživo ulje (mazut)
 
  
*godina početka pogona: 1976. PTE Osijek Plinska termoelektrana 50 MW (2x25 MW,)1985. EL-TO Osijek 45 MWe/ 110 MWt
+
<div align="center">'''Tablica 4.''' Godišnja proizvodnja električne energije po godinama(GWh) i godine izgradnje agregata<div>(izvor HEP. d.o.o.) [http://www.hep.hr/proizvodnja/osnovni/termoelektrane/jertovec.aspx]<div align="center
 +
">
  
*proizvodne jedinice: Blok A, blok B dva agregata, plinska elektrana po 25 MW (PTE Osijek) služe za proizvodnju električne energije i proizvodnju tehnološke pare (jedna od turbina)
 
  
*Blok C (EL-TO Osijek) - parna turbina 45 MW - služi za proizvodnju električne energije
+
[[Slika:KTE_Jertovec.jpg|300px|center]]
  
*snaga: maksimalna trajna snaga 95 MW (PTE Osijek 2x25 MW + EL-TO Osijek 45 MW)
 
  
*energija:Prosječna godišnja proizvodnja električne energije Esr = 131,9 GWh ('85-'97), Maksimalna godišnja proizvodnja električne energije ('85-'97) Emax = 280 GWh ('94)
 
  
*gorivo:PTE Osijek - prirodni plin, EL-TO Osijek - teško loživo ulje (mazut) i prirodni plin
+
<div align="center">'''Slika 23''' KTE Jertovec<div> Izvor: [http://www.mzoip.hr/doc/IPPC/IMAGE_26_06_2013_1.jpg]<div align="center
 +
">
  
  
8. '''EL-TO Zagreb''' -
+
<div align="left">'''5. TE-TO Zagreb'''
Zagorska 1, 10000 Zagreb  
+
*Pogon TE-TO Zagreb nalazi se na teritoriju Grada Zagreba. Smješten je na lijevoj obali Save, u istočnom dijelu grada Zagreba, južno od industrijske zone Žitnjak. Područje u promjeru 20 km od lokacije uključuje gradski teritorij Zagreba, područje grada Velike Gorice, općinu Sv. Nedjelje, krajnji istočni dio administrativnog područja grada Samobora, veći dio grada Zaprešića, južne dijelove grada Sv. Ivan Zelina, gradove Sesvete i Dugo Selo te područje općine Rugvica.
 +
*Termoelektrana-toplana Zagreb dobila je u veljači 2006. godine međunarodno priznati certifikat ISO 14001:2004, što predstavlja potvrdu da je uvedeni sustav upravljanja okolišem u potpunosti usuglašen sa svim zahtjevima norme, prihvaćenom politikom upravljanja okolišem te sa zakonskim i ostalim zahtjevima koje je Pogon TE-TO Zagreb obvezan  primjenjivati.
 +
*Opći podaci:
 +
** položaj: Zagreb, Žitnjak
 +
** tip: kogeneracija električne i toplinske energije
 +
** vrsta goriva:
 +
*** g1: prirodni plin
 +
*** g2: ekstra lako loživo ulje
 +
*** g3: teško loživo ulje
 +
** ukupna snaga: 440 MWe / 850 MW t
 +
** proizvod: električna i toplinska energija
  
Opći podaci:
 
  
*položaj: Zagreb, Trešnjevka
+
[[Slika:TE_u_HR5.png|600px|center]]
  
*tip elektrane: termoelektrana - toplana koja koristi loživo ulje i prirodni plin
 
*godina početka pogona: 1907. proizvodnja električne energije (0,8 MW),1954. početak proizvodnje toplinske energije(33,4 MW električne snage, 14,7 MW toplinske), 1982. proizvodnja 42 MW električne snage, 478,2 MW toplinske snage, 1998. preseljenje PTE iz Splita i početak proizvodnje (dodatnih 2x25,6 MW)
 
  
*proizvodne jedinice: Blok A, blok B služe za proizvodnju električne energije i za proizvodnju toplinske energije iz spojnog procesa
+
<div align="center">'''Tablica 5.''' Godišnja proizvodnja električne energije po godinama(GWh)<div>(izvor HEP. d.o.o.) [http://www.hep.hr/proizvodnja/osnovni/termoelektrane/teto.aspx]<div align="center
*Blokovi C i D - Nisko tlačni parni kotao 80 t/h - Proizvodna jedinica koja služi za proizvodnju toplinske energije (tehnološke pare)
+
">
*Blok E, Blok F, Blok G Proizvodne jedinice za proizvodnju vrele vode
 
*EL - TO (Blok H1 i H2) služi za proizvodnju električne energije.  
 
  
*snaga :Proizvodne jedinice Blok A, Blok B, Blok H1, Blok H2, Proizvodne jedinice za proizvodnju tehnološke pare , niskotlačni parni kotlovi toplinskog učinka (1NK=55 t/h, 2NK=64/80 t/h). Proizvodne jedinice za proizvodnju vrele vode Blok E, Blok F, Blok G: Ukupna toplinska snaga 232 MW (Blok E = 58 MW, Blok F =58 MW, Blok G =116 MW)
 
  
*energija :Prosječna godišnja proizvodnja električne energije Esr = 98 GWh ('74-'97), Maksimalna godišnja proizvodnja električne energije ('74-'97) Emax = 173 GWh ('89)
+
[[Slika:TE-TO_Zagreb.jpg|400px|center]]
  
*Prosječna godišnja proizvodnja toplinske energije na pragu: tehnološke pare 532 GWh ,vrele vode 635 GWh ,prosječna godišnja
 
  
*potrošnja goriva : loživog ulja 50000 t, prirodnog plina 100 000 000 -110 000 000 Nm<sup>3</sup>
+
<div align="center">'''Slika 24''' TE-TO Zagreb<div> Izvor: [http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/2d/Toplana_Zagreb.jpg]<div align="center
 +
">
  
===Zaštita okoliša===
 
  
Kod termoelektrana (klasičnih-hlađenih) dva su osnovna učinka koji utječu na onečišćenje okoliša. Prvi i osnovni je učinak koji nastaje zbog izgaranja fosilnih goriva. Drugi i manje bitni jest toplinsko onečišćenje rijeka ili jezera. Mi ćemo se o ovom poglavlju baviti samo ovim prvim, odnosno onečišćenjem usljed izgaranja fosilnog goriva. Izgaranje je proces u kojem se kemijska energija sadržana u gorivu transformira  u unutrašnju energiju koja se opet dalje iskorištava u raznim procesima. Kod izgaranja u atmosferu se ispuštaju plinovi kao što su CO<sub>2</sub>, CO, voda, NO<sub>x</sub>, SO<sub>2</sub>, različiti ugljikovodici (C<sub>m</sub>H<sub>n</sub>). Od svih navedenih ugljik dioksid (CO<sub>2</sub>) i voda (H<sub>2</sub>O) nisu direktno otrovni za ljude. No oni izravno utječu svojom koncentracijom na zagrijavanje atmosfere (apsorpcija toplinskog zračenja u atmosferi). Vrsta i sastav plinova nastalih uslijed izgaranja ovisi o sastavu goriva koje izgara u procesu. Elementi koji čine većinu fosilnih goriva su ugljik, vodik i sumpor. Ugljik može izgara potpuno i djelomično. U potpunom izgaranju imamo CO<sub>2</sub> kao produkt dok kod djelomičnog izgaranja kao produkt imamo CO. Upravo zbog toga veći udio CO imamo u termoelektranama na ugljen jer je teže osigurati kvalitetno miješanje goriva i zraka. Izgaranjem vodika dobivamo vodu, a izgaranjem sumpora SO<sub>2</sub>. Kod izgaranja težimo što potpunijem izgaranju. Da bismo to ostvarili cilj je imati što bolje miješanje zraka i goriva. Naravno da je to najjednostavnije ostvariti kod plinskih goriva, a najteže kod krutog. Za izgaranje potrebno je osigurati minimalnu količinu zraka, no u realnom procesu uvijek imamo određeni pretičak zraka. Loša strana pretička zraka jest činjenica da povećanjem pretička zraka smanjujemo stupanj djelovanja zbog povećanja vrelih plinova koji napuštaju sustav.
+
<div align="left">'''6. TE Osijek'''
O količini sumpora u produktima izgaranja najviše ovisi udio sumpora u samom gorivu. Dakle težimo ugljenu i nafti sa što manje sumpora. Kod dušika i njegovih oksida gorivo ne utječe  toliko na produkciju NO<sub>x</sub>-a. Isto tako treba spomenuti i izuzetno veliku količinu pepela kojeg jedna prosječna termoelektrana izbaci u okoliš. U svrhu zaštite okoliša u posljednjih desetak godina donijelo se mnoštvo zakona odredaba koje bi trebale pridonijeti smanjenju zagađenja okoliša iz termoelektrana. Jedan od glavnih parametara je kontrola i smanjenje sumpornih oksida. Postupak odsumporavanja može se vršiti tako da se odvaja već iz goriva ili iz produkata izgaranja. Veći efekt se postiže ukoliko sumporove okside uklanjamo iz produkata izgaranja. Ovakvi postupci zahtijevaju dodatna ulaganja koja poskupljuju i krajnju cijenu električne energije. Dušikove spojeve je najjednostavnije reducirati stupnjevanim izgaranjem. Na taj način možemo smanjiti emisiju dušičnih oksida za oko 50%.
+
*Pogon TE-TO Osijek nalazi se u istočnoj industrijskoj zoni grada Osijeka, u blizini velikih toplinskih i električnih potrošača. Pogon je smješten na periferiji grada, na udaljenosti oko 1 km od rijeke Drave i oko 5,5 km od centra grada i zauzima površinu od oko 12 ha. Najbliži stambeni objekti su udaljeni oko 200 metara od postrojenja.
 +
*Opći podaci:
 +
** položaj: Osijek
 +
** tip: kogeneracijska
 +
** proizvodnja: električne i toplinske energije  
 +
** vrsta goriva:
 +
*** g1: prirodni plin / l.ulje
 +
*** g2: teško lož ulje / plin
 +
** ukupna snaga: 89 MWe / 139 MW t +50 t/h
  
===Pogled unaprijed===
 
  
Zaštita okoliša je važna i sveprisutna tema u današnjem društvu. Čovjekov razvoj snažno utječe i na njegov životni prostor. Upravo zbog toga kad govorimo o termoelektrana moramo posebno obratiti pozornost i na ovaj dio koji se bavi zaštitom okoliša. Razvoj društva rezultira i porastom potražnje i potrošnje električne energije. To je ujedno i pokazatelj razvijenosti društva. Trenutna godišnja proizvodnja električne energije iznosi oko 13500 TWh/god. Od tog broja, 37% proizvede se u termoelektranama na ugljen, 15% u termoelektranama na prirodni plin, te 10% u postrojenjima na naftu. U hidroelektranama proizvodi se 20%, a u nuklearnim elektranama 17% svjetske proizvodnje.
+
[[Slika:TE_u_HR6.png|600px|center]]
Iz ovih podataka vidi se da se u biti preko 60% svjetske proizvodnje električne energije proizvodi u nekom obliku termoelektrane. Bez obzira što u posljednje vrijeme imamo intenzivan razvoj obnovljivih izvora energije fosilna goriva će ipak dominirati u bližoj budućnosti. Očekuje se izgradnja od oko 80-100 GW termoenergetskih postrojenja godišnje, kad govorimo o svjetskoj proizvodnji električne energije.
 
  
''Materijal sakupio: Tomislav Pukšec''
 
  
 +
<div align="center">'''Tablica 6.''' Godišnja proizvodnja električne energije po godinama(GWh) i godine izgradnje agregata<div>(izvor HEP. d.o.o.) [http://www.hep.hr/proizvodnja/osnovni/termoelektrane/osijek.aspx]<div align="center
 +
">
  
  
==Nuklearne elektrane==
+
[[Slika:TE-TO_Osijek.jpg|400px|center]]
  
===Uvod===
 
  
'''Gorivni elementi reaktora''', u kojima se odvija proces fisije i u kojima se neposredno oslobađa tolinska energija, imaju
+
<div align="center">'''Slika 25''' TE-TO Osijek<div> Izvor: [http://static.panoramio.com/photos/large/14458864.jpg]<div align="center
'''najvišu temperaturu''' u nuklearnoj elektrani.
+
">
  
Sam stupanj djelovanja toplinskog ciklusa ovisi o prosječnoj temperaturi rashladnog fluida ('''po drugom zakonu
 
termodinamike stupanj djelovanja je to veći što je viša temperatura toplijeg spremnika'''). Od interesa je što
 
više približiti prosječnu i maksimalnu temperaturu rashladnog fluida, odnosno što više smanjiti porast temperature
 
rashladnog fluida u reaktoru.
 
  
'''Sigurnost nuklearnog postrojenja''' i '''okoline''' je ograničavajući faktor za iznos temperature nuklearnog
+
<div align="left">'''7. EL-TO zagreb'''
goriva i rashladnog sredstva, čime posredno ograničava i stupanj djelovanja '''NE''' ('''stupanj djelovanja NE
+
*Opći podaci:
je uvijek manji od stupnja djelovanja TE jednake snage''').  
+
** položaj: Zagreb, Trešnjevka
 +
** tip: kogeneracijska
 +
** proizvodnja: električne i toplinske energije
 +
** vrsta goriva:
 +
*** g1: prirodni plin
 +
*** g2: teško lož ulje
 +
** ukupne snaga: 88.8 MWe / 439 MW t + 160 t/h
  
'''Nuklearne elektrane''' proizvode oko '''17% svjetske električne energije'''. U svijetu postoji oko 400 nuklearnih
 
elektrana (prema podacima [http://www.iaea.org/ International Atomic Energy Agency]).
 
  
+
[[Slika:TE_u_HR7.png|500px|center]]
 
[[Slika:nukel2.jpg|center]]
 
  
<div align="center">'''Slika 19.''' Nuklearna elektrana u pogonu<div>
 
<div align="left">
 
  
 +
<div align="center">'''Tablica 7.''' Godišnja proizvodnja električne energije po godinama<div>(izvor HEP. d.o.o.) [http://www.hep.hr/proizvodnja/osnovni/termoelektrane/elto.aspx]<div align="center
 +
">
  
  
Susrećemo nekoliko tipova '''NE''' čija je razlika u vrsti '''primarnog postrojenja (reaktorskog)''', koje
+
[[Slika:EL-TO_Zagreb.jpg|500px|center]]
se odnosi na reaktor, elemente primarnog kruga i na pomoćne sustave reaktora, jer je sekundarno postrojenje,
 
kojem pripada turbinsko i električno postrojenje elektrane, kod svih načelno isto.
 
Osnovni materijali po kojima se nuklearni reaktori razlikuju su:
 
  
'''Nuklearno gorivo'''
 
  
* prirodni ili obogaćeni [http://en.wikipedia.org/wiki/Uranium uran] (umjesto obogaćenog urana može se djelomično koristiti i [http://en.wikipedia.org/wiki/Plutonium plutonij])
+
<div align="center">'''Slika 26''' EL-TO zagreb<div> Izvor: [http://www.hep.hr/hep/novosti/img/EL-TO-Zagreb.jpg]<div align="center
* metalni uran
+
">
* oksid urana.
 
  
'''Moderator'''
 
  
*obična voda
+
<div align="left">'''Reference'''
*teška voda
 
*[http://en.wikipedia.org/wiki/Graphite grafit]
 
  
'''Rashladni fluid'''
+
#http://www.mzoip.hr/doc/zastita_okolisa/izvjesce_22_11_2010_1.pdf
 +
#http://en.wikipedia.org/wiki/TE_Rijeka
 +
#http://www.hep.hr/proizvodnja/osnovni/default.aspx
 +
#http://www.hep.hr/proizvodnja/onama/default.aspx
 +
#http://www.hep.hr/proizvodnja/osnovni/termoelektrane
 +
#http://setis.ec.europa.eu/about-setis/technology-map/2011_Technology_Map1.pdf/view
 +
#http://www.eihp.hr/hrvatski/projekti/EUH_od_45/EUH11web.pdf
 +
#http://www.mzoip.hr/doc/zastita_okolisa/izvjesce_22_11_2010_4.pdf
 +
#http://www.mzoip.hr/doc/Zastita_okolisa/Izvjesce_19_06_2012_5.pdf
  
*obična voda
+
===Zaštita okoliša===
*teška voda
 
*[http://en.wikipedia.org/wiki/Carbon_dioxide CO<sub>2</sub>]
 
*[http://en.wikipedia.org/wiki/Helium helij]
 
*tekući metal
 
  
===Tipovi nuklearnih elektrana===
+
Kod termoelektrana (klasičnih-hlađenih) dva su osnovna učinka koji utječu na onečišćenje okoliša. Prvi i osnovni je učinak koji nastaje zbog izgaranja fosilnih goriva. Drugi i manje bitni jest toplinsko onečišćenje rijeka ili jezera. Mi ćemo se o ovom poglavlju baviti samo ovim prvim, odnosno onečišćenjem usljed izgaranja fosilnog goriva. Izgaranje je proces u kojem se kemijska energija sadržana u gorivu transformira  u unutrašnju energiju koja se opet dalje iskorištava u raznim procesima. Kod izgaranja u atmosferu se ispuštaju plinovi kao što su CO<sub>2</sub>, CO, voda, NO<sub>x</sub>, SO<sub>2</sub>, različiti ugljikovodici (C<sub>m</sub>H<sub>n</sub>). Od svih navedenih ugljik dioksid (CO<sub>2</sub>) i voda (H<sub>2</sub>O) nisu direktno otrovni za ljude. No oni izravno utječu svojom koncentracijom na zagrijavanje atmosfere (apsorpcija toplinskog zračenja u atmosferi). Vrsta i sastav plinova nastalih uslijed izgaranja ovisi o sastavu goriva koje izgara u procesu. Elementi koji čine većinu fosilnih goriva su ugljik, vodik i sumpor. Ugljik može izgara potpuno i djelomično. U potpunom izgaranju imamo CO<sub>2</sub> kao produkt dok kod djelomičnog izgaranja kao produkt imamo CO. Upravo zbog toga veći udio CO imamo u termoelektranama na ugljen jer je teže osigurati kvalitetno miješanje goriva i zraka. Izgaranjem vodika dobivamo vodu, a izgaranjem sumpora SO<sub>2</sub>. Kod izgaranja težimo što potpunijem izgaranju. Da bismo to ostvarili cilj je imati što bolje miješanje zraka i goriva. Naravno da je to najjednostavnije ostvariti kod plinskih goriva, a najteže kod krutog. Za izgaranje potrebno je osigurati minimalnu količinu zraka, no u realnom procesu uvijek imamo određeni pretičak zraka. Loša strana pretička zraka jest činjenica da povećanjem pretička zraka smanjujemo stupanj djelovanja zbog povećanja vrelih plinova koji napuštaju sustav.
 +
O količini sumpora u produktima izgaranja najviše ovisi udio sumpora u samom gorivu. Dakle težimo ugljenu i nafti sa što manje sumpora. Kod dušika i njegovih oksida gorivo ne utječe  toliko na produkciju NO<sub>x</sub>-a. Isto tako treba spomenuti i izuzetno veliku količinu pepela kojeg jedna prosječna termoelektrana izbaci u okoliš. U svrhu zaštite okoliša u posljednjih desetak godina donijelo se mnoštvo zakona odredaba koje bi trebale pridonijeti smanjenju zagađenja okoliša iz termoelektrana. Jedan od glavnih parametara je kontrola i smanjenje sumpornih oksida. Postupak odsumporavanja može se vršiti tako da se odvaja već iz goriva ili iz produkata izgaranja. Veći efekt se postiže ukoliko sumporove okside uklanjamo iz produkata izgaranja. Ovakvi postupci zahtijevaju dodatna ulaganja koja poskupljuju i krajnju cijenu električne energije. Dušikove spojeve je najjednostavnije reducirati stupnjevanim izgaranjem. Na taj način možemo smanjiti emisiju dušičnih oksida za oko 50%.
  
Tipovi nuklearnih elektrana, tj. reaktorski tipovi:
+
===Kretanja fosilnih goriva u svjetskoj energetici===
  
'''1. Reaktor hlađen i moderiran običnom vodom'''
 
  
Ovaj reaktor se izvodi u dvije varijante:
+
===Potrošnja energije===
  
a) '''Voda u reaktoru ima tlak viši od tlaka zasićenja'''
+
Svjetska potrošnja energije odnosi se na ukupnu energiju koju troši cjelokupna ljudska civilizacija. Provedena godišnja mjerenja uključuju svu energiju, korištenu iz svakog energetskog izvora kojeg crpimo. Potrošnja energije društva je pokazatelj njegove razvijenosti jer je duboko povezana sa socijalnom, ekonomskom kao i političkom sferom društva. Institucije kao International Energy Agency (IEA)[http://www.iea.org/], američki Energy Information Administration [http://www.eia.gov/] i European Enviroment Agency (EEA) [http://www.eea.europa.eu/] periodički snimaju i bilježe podatke o potrošnji energije kako bi imali uvid u njezina kretanja. Kvalitetni podaci nam vjerno prikazuju sistemske trendove i uzorke, a bolje razumijevanje svjetske potrošnje energije je nužno za izradu strategije energetskog razvoja.
Takav reaktor je poznat kao '''tlakovodni reaktor''': U zapadnim zemljama označava se kraticom '''PWR'''
+
<div align="center">
('''Pressurized Water Reactor''', a u bivšem Sovjetskom Savezu kraticom '''VVER - vodo-vodnoj energetičeskij reaktor''').
+
<div>(Izvor: Wikipedia) [http://en.wikipedia.org/wiki/World_energy_consumption]
Ovog tipa je reaktor u '''NE Krško'''. '''Gorivo reaktora''': oksid obogaćenog urana
 
  
[[Slika:PWR.jpg|center]]
 
  
<div align="center">'''Slika 20.''' Shematski prikaz PWR reaktora<div>
+
[[Slika:Slika19.png|800px|center]]
<div align="left">
 
  
b) '''Voda u reaktoru kipi (kipući reaktor)'''
+
<div align="center">'''Slika 27'''
To je reaktor tipa '''BWR''' ('''Boiling Water Reactor''').'''Gorivo reaktora''': oksid obogaćenog urana
+
Prikaz godišnje potrošnje energije u ekvivalentnim kilogramima nafte (kgoe) po stanovniku po zemlji, prema podacima iz 2001. godine; Tamnija područja pokazju veću potrošnju, zelena područja pokazuju padajući trend potrošnje u razdoblju od 1990. do 2001. godine
 +
<div align="center">
 +
<div>(Izvor: Wikipedia)[http://en.wikipedia.org/wiki/File:Energy_per_capita.png]
  
[[Slika:BWR.JPG|center]]
 
  
<div align="center">'''Slika 21.''' Shematski prikaz BWR reaktora<div>
+
http://i44.tinypic.com/2hmlezb.png
<div align="left">
 
  
'''2. Reaktor hlađen i moderiran teškom vodom'''
+
<div align="center">'''Slika 28'''
 +
Prikaz godišnje potrošnje energije u 1000 Twh po godini i prema obliku primarne energije. Podaci iz 2013. godine <div>(Izvor: Wikipedia)[http://en.wikipedia.org/wiki/File:World_energy_consumption.svg]
  
Takozvani teškovodni reaktor ili '''HWR''' ('''Heavy Water Reactor'''). Izvodi se samo tip koji ima tlak viši
 
od tlaka zasićenja, tj. kao '''tlakovodni reaktor'''.
 
'''Gorivo reaktora''': oksid prirodnog ili obogaćenog urana
 
  
[[Slika:HWR.jpg|center]]
+
http://i42.tinypic.com/2s6nfb8.jpg
  
<div align="center">'''Slika 22.''' Shematski prikaz HWR reaktora<div>
+
<div align="center">'''Slika 29'''
<div align="left">
+
Prikaz godišnjeg potrošnje energije naspram povećanja broja stanovnika <div>(Izvor: Our Finite World)[http://ourfiniteworld.com/2012/03/12/world-energy-consumption-since-1820-in-charts/]
  
'''3. Reaktor moderiran grafitom i hlađen ugljik – dioksidom'''
 
  
To su plinom hlađeni reaktori koji se izvode u dvije verzije:
+
http://i44.tinypic.com/raqj2q.jpg
  
a) '''GCR (Gas Cooled Reactor)'''
+
<div align="center">'''Slika 30'''
Prva  generacija ovih reaktora poznata pod nazivom '''magnox''' dobila je ime po leguri magnezija koji se
+
Prikaz godišnje potrošnje po glavi stanovnika. Potrošna je izražena u Btu (British thermal unit).
upotrebljava kao materijal za obloge gorivnih šipki.  
+
<div>(Izvor: BURN an energy journal)[http://burnanenergyjournal.com/how-much-energy-are-we-using/]
'''Gorivo reaktora''': metalni prirodni uran
+
<div align="left">
 +
<div align="center">
 +
1 Btu = 1055 J
  
[[Slika:GCR.JPG|center]]
 
  
<div align="center">'''Slika 23.''' Shematski prikaz GCR reaktora<div>
+
===Trendovi===
 +
 
 +
Fosilna goriva su najveći skok u potrošnji doživjela u razdoblju između 2000. i 2008. godine. IEA je u listopadu 2012. godine zabilježila kako je ugljen sa 50% sudjelovao kao energent za rast proizvodnje energije u posljednjem desetljeću. Nagli rast u G20 je smanjen na 2% u 2011. godini što je direktni utjecaj globalne krize. Posljednjih nekoliko godina zahtjevi za energentima su okarakterizirani brzorastućim kineskim i indijskim tržištem, dok se razvijene zemlje bore sa ekonomskom stagnacijom i visokim cijenama nafte koje rezultiraju konstantnim ili padajućim trendovima u potrošnji energije. Prema podacima IEA od 1990. do 2008. godine, potrošnja energije po osobi je porasla za 10%, dok je ukupna ljudska populacija povećana za 27% u istom razdoblju. Ukupna svjetska potrošnja energije 2008. godine je bila 132 000 tWh/god. Od tog broja, 37% proizvede se u termoelektranama na ugljen, 15% u termoelektranama na prirodni plin, te 10% u postrojenjima na naftu. U hidroelektranama proizvodi se 20%, a u nuklearnim elektranama 17% svjetske proizvodnje. Iz ovih podataka vidi se da se u biti preko 60% svjetske proizvodnje električne energije proizvodi u nekom obliku termoelektrane.Trendovi pokazuju smanjenje korištenja fosilnih goriva kao energenta u budućnosti. To će se postići mjerama kao što su gašenje postojećih termoelektrana, ograničavanje gradnje novih termoelektrana i elektrifikacija transporta. Cilj je smanjiti zagađenje zraka, izbjeći tragedije koje se događaju u rudnicima i smanjiti emisije stakleničkih plinova koji uzrokuju klimatske promjene. Udio fosilnih goriva kao neobnovljivog izvora energije u budućnosti će preuzeti obnovljivi izvori energije.
 +
 
 +
<div align="center">Izvor: Wikipedia [http://en.wikipedia.org/wiki/World_energy_consumption][http://en.wikipedia.org/wiki/Fossil-fuel_phase-out]
 
<div align="left">
 
<div align="left">
  
b) '''AGR (Advanced Gas Reactor)'''
 
Druga generacija '''grafitnih reaktora''' koja se od prve razlikuje u izvedbi i materijalu gorivnih šipki. Obloge
 
gorivnih šipki su izrađene od nehrđajućeg čelika.
 
'''Gorivo reaktora''': oksid obogaćenog urana
 
  
[[Slika:Wylfa-power-station.jpg|center]]
 
  
<div align="center">'''Slika 24.''' NE Wylfa na sjeveru Walesa, UK, ima magnox reaktor, i jedna je od najstarijih NE u svijetu koje još uvijek rade<div>
+
[[Slika:Slika18.png|800px|center]]
 +
 
 +
<div align="center">'''Slika 31''' Prikaz godišnje proizvodnje električne energije u svijetu <div>(Izvor: Wikipedia)[http://en.wikipedia.org/wiki/File:Annual_electricity_net_generation_in_the_world.svg]
 
<div align="left">
 
<div align="left">
  
'''4. Reaktor moderiran grafitom i hlađen kipućom vodom'''
 
  
Ovaj tip reaktora se gradi samo u bivšem SSSR-u i njegova kratica je '''RBMK''' ('''reaktor boljšoi močnosti kipjaščij''').
 
Nuklearna elektrana u Černobilu je bila ovog tipa. '''Gorivo reaktora''': oksid obogaćenog urana
 
  
'''5. Reaktor moderiran grafitom i hlađen helijem'''
 
  
Visoko temperaturni reaktor ili '''HTGR''' ('''High Temperature Gas Reactor''') je posljednji korak u
 
razvoju grafitom moderiranih reaktora. '''Gorivo reaktora''': oksid obogaćenog urana
 
  
'''6. Brzi oplodni reaktor'''
 
  
Dok svi prethodno navedeni tipovi reaktora pripadaju u kategoriju termalnih reaktora, tj. upotrebljavaju moderator
 
za termalizaciju neutrona, '''brzi oplodni reaktor''' nema moderatora.
 
'''Gorivo reaktora''':oksid urana višeg obogaćenja ili oksid plutonija
 
  
===Nuklearna fisija===
+
Literatura korištena za poglavlje "Termoelektrane":
  
Tehnologija se temelji na procesu '''nuklearne fisije'''. [http://en.wikipedia.org/wiki/Uranium Uran], kao prirodni element,  
+
Bogdan Ž., Generatori pare - Interna skripta, Fakultet strojarstva i brodogradnje, Sveučilište u Zagrebu
je osnovni energent u nuklearnoj energetici. Nalazimo ga u prirodi. '''Uran–238''' (U-238) ima vrlo dugo vrijeme poluraspada,
 
oko 4,5 milijarde godine, i zato se još uvijek mogu naći zamjetne količine ovog elementa u prirodi. Ovaj izotop urana,
 
'''U-238''', čini oko 99% svih izotopa urana na Zemlji. '''Uran-235''' čini oko 0,7% urana kojeg nalazimo u prirodi,
 
dok je '''uran-234''' još rijeđi u prirodi i nastaje radioaktivnim raspadom '''urana-238'''.
 
  
'''Uran-235''' ima zanimljivo svojstvo koje ga čini korisnim i za nuklearnu energetiku, a i za proizvodnju nuklernih
+
Bogdan Ž., Termoenergetska postrojenja - Interna skripta, Fakultet strojarstva i brodogradnje, Sveučilište u Zagrebu
bombi. Kao i '''U-238''', '''U-235''' se spontano raspada alpha raspadom. Osim spontanog raspada '''U-235'''
 
kratkotrajno podliježe i spontanoj fisiji. Međutim, '''U-235''' je jedan od rijetkih elementa koji je sposoban
 
osloboditi energije cijepanjem jezgre atoma ('''nukleusa''') mehanizmom inducirane fisije. U slučaju da se slobodni
 
neutron sudari sa jezgrom '''urana-235''', jezgra će apsorbirati taj neutron što će rezultirati time da će postati
 
nestabilna i u konačnosti će se rascijepati na dva lakša atoma uz oslobađanje dva do tri nova slobodna neutrona.
 
Dva nova atoma postižu novo stanje gama raspadom. Tri fizikalne činjenice čine proces inducirane fisije zanimljivim
 
sa energetskog stajališta
 
  
*'''Vjerojatnost''' da će atom '''urana-235''' apsorbirati slobodan neutron je relativno velika. Ako reaktor radi u najpovoljnijem režimu (tj. u kritičnom stanju), oslobođeni neutron svake fisije će uzrokovati novu fisiju.
+
Kreuh, L., Generatori pare, Školska knjiga, Zagreb, 1978. [http://katalog.nsk.hr/F/E8S8FP36EME2Q4A7YM2YE9XG9IDSCJC9D3BTGI79R1F83MRKD2-34572?func=full-set-set&set_number=057189&set_entry=000001&format=999]
  
*'''Proces apsorpcije neutrona i cijepanja jezgre''' je vrlo brz, reda veličine pikosekunde (10<sup>-12</sup> sekundi).
+
==Nuklearne elektrane==
  
*'''Cijepanjem jedne jezgre U-235''' oslobađa se zamjetno velika količina energije u obliku toplinske energije i [http://en.wikipedia.org/wiki/Gamma_ray gama zračenja]. Energiju oslobođenu jednom fisijom dobivamo iz činjenice
 
da fisijski produkti i neutroni zajedno teže više nego sam atom '''U-235''' čija se jezgra rascijepala. Razlika u
 
masi se može direktno preračunati u dobivenu energiju pomoću izraza E = mc<sup>2</sup>.
 
  
Raspadom jednog atoma '''U-235''' oslobađa se energija reda veličine '''200 MeV''' (milijun elektron volta). Na prvi pogled
+
Nuklearna elektrana je vrsta termoelektrane koja kao izvor energije koristi toplinu dobivenu fisijama nuklearnog goriva u nuklearnom reaktoru. Dobivena toplina ovim postupkom služi za proizvodnju pare koja pokreće parnu turbinu spojenu na električni generator.
to se ne čini puno, ali ako se uzme u obzir da, naprimjer, jednam kilogram urana sadrži veliku količinu atoma, shvaća se da je oslobođena energija iz takvog kilograma zamjetna. Ona je tolika da se obogaćeni uran koristio kao gorivo za nuklearne podmornice
 
dajući im potisnu snagu koju bi se moglo dobiti iz nekoliko stotina tisuća litara nafte. Da bi dobili tražena svojstva uranskog
 
goriva, takvo je gorivo potrebno predhodno obogatiti, tako da sadrži 2 do 3% (ili više) '''urana-235'''. Tropostotno
 
obogaćenje je dovoljno za uporabu u civilnom nuklearnom reaktoru, dok se uran za proizvodnju oružja obogaćuje tako da sadrži 90% ili više '''U-235'''.
 
  
Najveći postotak nuklearnih elektrana u svijetu čine elektrane '''PWR''' reaktorskog tipa. Izvedba '''PWR''' nuklearne  
+
===Princip rada nuklearne elektrane===
elektrane zasniva se na principu dvaju odvojenih rashladnih krugova, primarnog i sekundarnog. Toplinski stupanj djelovanja
 
'''N''' je funkcija prosječne temperature vode u primarnom krugu, te je svrsishodno da ona bude što viša.
 
  
'''Tipični parametri''' rashladne vode primarnog kruga jesu:
+
Da bi se oslobodila dovoljna količina energije nužno je koristiti moderatore nuklearne reakcije. U nuklearnim elektranama kao moderator se najčešće koristi teška voda koja je dobila takav naziv iz razloga što je teža od obične vode za otprilike 10%, ali još se može koristiti i obična voda,grafit, itd. To je zbog toga što teška voda sadrži veću koncentraciju deuterija, izotopa atoma vodika. U trenutku sudara slobodnog neutrona i atoma urana U-235 dolazi do cijepanja atoma U-235 na dva manja atoma i nekoliko slobodnih čestica uz oslobađanje ogromne količine energije. Teška voda koja se nalazi unutar reaktora skuplja tu energiju u obliku topline i prenosi je do rezervoara koji sadrži običnu vodu. Obična voda tom se prilikom pretvara u paru koja pokreće turbine rotora generatora električne energije.
  
*'''Tlak''': 150 do 160 bar
+
 +
 +
[[Slika:nukel2.jpg|center]]
  
*'''Prosječna temperatura''': 570 do 590 K
+
<div align="center">'''Slika 32'''Tipična nuklearna elektrana u pogonu<div>
 +
<div align="left">
  
*'''Promjena temperature u reaktoru i generatoru pare''': 40 do 50 K
+
[[Slika:ne_2.jpg|center]]
  
*'''Protočni volumen pri rashladnom krugu''': oko 6 m<sup>3</sup>/s
+
<div align="center">'''Slika 33'''Elektrana North Anna<div>
 +
<div align="left">
  
 +
===Nuklearna fisija===
  
'''Primarni krug''' se načelno sastoji od '''reaktora''', '''cirkulacijske pumpe''', '''generatora pare''' i '''tlačnika'''.
+
[[Slika:fission.png|center]]
Budući da su rashladni krugovi hidraulički povezani u reaktoru potreban je samo jedan tlačnik za sve rashladne krugove.  
+
<div align="center">'''Slika 34''' Prikaz reakcije nuklearne fisije<div>
Komponente primarnog kruga smještaju se u '''containment''' ili '''zaštitnu posudu'''. Zaštitna posuda je projektirana
+
<div align="left">
za tlak koji u njoj narastao pri većem lomu komponente primarnog kruga (tj. da se tlak povisi za 0,3 do 0,5 Mpa). Osobito
 
obilježje je kuglasta zaštitna posuda. Veličina jezgre i broj gorivnih elementa u njoj ovise u snazi. U zapadnim
 
zemljama te su snage u razredima od 600 do 700, 900 do 1000 i 1200 do 1500 MW.
 
  
'''Generator pare''' je jedan od komponenti primarnog kruga NE. To je '''izmjenjivač topline''' specijalne izvedbe
+
Nuklearna fisija je reakcija do koje dolazi kad atom postane nestabilan pa se pod djelovanjem jake i elektrostatske sile dolazi do raspada na manje atome i otpuštanja neutrona. U slućaju Uranija 235, jezgra popirima jedan neutron pa nastaje nestabilan Uranij 236 koji se raspada. Tijekom ovog procesa se gubi dio mase prvotnog atoma koja se pretvara u toplinsku energiju. Fisabilnim se izotopima nazivaju svi izotopi koji primitkom neutrona postaju nestabilni i sami se raspadnu. Jedini u prirodi dostupan fisabilni izotop je Uranij 235 koji čini tek 0.7% svjetskih zaliha uranija. Ostali fisabilni izotopi su: U233, Pu239 te Pu241. Prirodni se radioaktivni raspad odvija presporo za praktičnu primjenu, pa se velika količina goriva stavlja zajedno što osigurava iskorištavanje emitiranih neutrona, a time i lančanu reakciju u nuklearnom reaktoru. Da bi se povećala vjerojatnost fisije, u većini se reaktora koriste moderatori tj tvari koje imaju svojstvo usporavanja neutrona što su najčešće voda ili grafit.
kojem je zadatak da toplinsku energiju nastalu u '''primarnom krugu''' prenese na '''radni medij sekundarnog kruga'''.  
 
'''Primarni medij''' nalazi se u snopu cijevi, a '''sekundarni''' u plaštu parogeneratora. Srednja temperatura primarnog
 
fluida u reaktoru i parogeneratoru je približno ista. Temperaturna razlika između primarnog i sekundarnog fluida je malena
 
da bi tlak pare bio što viši, a time i stupanj djelovanja. To se može postići, i postiže se, izgradnjom velike površine
 
prijelaza topline. Ta ogrijevna površina iznosi oko '''4000 m2''', a tehnološki je dobivena ugradnjom nešto više od
 
4000 “U” cijevi u cijevni snop visok 10 m, dok je promjer cijevi 20 mm i debljine stijenke oko 1,2 mm. Materijal cijevog snopa je legura naziva [http://www.hightempmetals.com/techdata/hitempInconel600data.php Inconel600]. Materijal plašta generatora pare je
 
niskolegirani kotlovski čelik.
 
  
Najbitniji djelovi '''generatora pare''' su '''ulazno/izlazna komora primarnog fluida''', '''cijevni snop''',
+
===Nuklearni otpad===
'''isparavačka sekcija''', '''parni prostor'''. Potrebno je još ugraditi i '''separator vlage''' i '''sušionik pare'''.
 
Sekundarna voda se nalazi pod tlakom od otprilike 6 MPa. Gabariti takvog generatora pare za nuklearna postrojenja su
 
oko 21 m visine, promjer donjeg djela posude je oko 3,5 m, promjer gornjeg dijela posude je oko 4,5 m, dok je masa
 
suhog generatora pare oko 300 t.
 
  
'''Tlačnik''' je komponenta primarnog kruga NE s tlakovodnim reaktorom kojoj je zadatak da na elastičan način održava
 
tlak u primarnom krugu. U osnovi, to je električni bojler kod kojeg tlak pare iznad razine vode elastično održava tlak
 
u primarnom krugu. Funkcionalno kompenzira promjene specifičnog volumena vode brzih prijelaznih projava i održava tlak
 
u stacionarnom stanju.
 
  
'''Cirkulacijska pumpa''' kod tlakovodnih reaktora (PWR) je jednostupnjevita cirkulacijska pumpa. Budući da je maksimalna
+
Treba napomenti kako je odlaganje nuklearnog otpada jedan od najvećih izazova kod korištenja nuklearnih elektrana.  Samo Sjedinjene Američke Države proizvedu oko 2000 tona nuklearnog otpada godišnje u svojim nuklearnim elektranama. S obzirom da nuklearne elektrane moraju zadovoljavati najveće sigurnosne uvjete incidenti su jako rijetki. Nuklearni otpad ostaje radioaktivan više stotina, pa i tisuća godina, te su iz toga razumljivi postavljeni visoki sigurnosni uvjeti. Za to vrijeme potrebno je osigurati mjesto za čuvanje od istjecanja radijacije.
temperatura fluida ograničena dopuštenom temperaturom u reaktoru, nastoje se prosječna temperatura što više približiti toj
 
temperaturi. Smanjenje porasta temperature rashladnog fluida u reaktoru moguće je jedino smanjenjem njegova protoka. Snaga
 
pumpe je ograničavajući faktor za smanjenje temperaturne razlike u primarnom krugu.
 
  
Izvedba pumpe mora zadovoljavati slijedeće '''uvjete''':
+
===Dijelovi nuklearne elektrane===
  
*'''Propuštanje rashladnog fluida''' reaktora treba svesti na najmanju moguću mjeru (jer rashladni fluid sadrži određeni stupanj radioaktivnosti). Rješenje je u '''brtvenju protutlakom'''.  
+
1. '''Nuklearni reaktor''' je element u kojoj je odvija kontrolirana lančana reakcija nuklearne fisije. Postoji nekoliko podjela energetskih nuklearnih reaktora ili prema tipu fisije koja se koristi, vrsti goriva, hladioca i moderatora. Fisijom atoma goriva nastaju brzi neutroni, odnosno atomi velike energije. Gorivo je najčešće prirodni ili obogaćeni uranij u formi metala ili oksida. Nuklearne elektrane većinom koriste obogaćeno gorivo koje sadrži 1 do 5 % urana 235. Prirodni uran sadrži samo 0,71 % tog izotopa. Zato uran treba obogatiti. Za razdvajanje obaju izotopa urana (urana 235 i urana 238) najprimjereniji je uran u plinovitom obliku (UF6). Hladioc je medij koji odvodi toplinu nastalu fisijama iz nuklearnog reaktora. Često je hladioc voda (obična ili teška), a može biti i ugljikov dioksid ili helij. Moderator je tvar koja usporava brze neutrone nastale fisijama do termičkih brzina, odnosno energija.
  
*'''Podmazivanje donjih ležajeva''' treba rješiti bez klasičnim maziva (kontaminacija rashladnog fluida). To se rješava tako da se donji ležaj pumpe, napravljen od grafita, podmazuje ubrizganom vodom.  
+
2. '''Tlačna posuda''' je element kojom se osigurava konstantan tlak primarnog kruga. U osnovi, to je posuda volumena 40-60 m^3 opremljena grijačem snage 1 - 2 MW. Zagrijavanjem u tlačniku može se ispariti određena količina vode, čime se podiže tlak i sprječava isparavanje u reaktoru.
  
+
3. '''Generator pare''' je komponenta nuklearne elektrane u kojoj se odvija predaja topline iz primarnog u sekundarni krug i isparavanje sekundarne vode. U donjem dijelu se nalazi nekoliko tisuća U-cijevi kroz koje teče primarna voda. Oko U-cijevi teče voda sekundarnog kruga, koja s njih uzima toplinu. Para nastala vrenjem sekundarne vode odlazi prema gornjem dijelu parogeneratora, gdje se nalaze separatori vlage, koji osiguravaju da u pari koja odlazi prema turbinama nema kapljica tekuće vode.
'''Jezgru PWR reaktora čine''':
 
  
:::: 1. '''Gorivi elementi'''
+
4.'''Parne turbine''' - nakon prolaska kroz visokotlačnu turbinu, tlak pare je znatno niži. Iz pare se prije ulaska u niskotlačnu turbinu dodatno separira vlaga, da bi se spriječila oštećenja lopatica turbine. Niskotlačne turbine su dimenzijama veće od visokotlačnih, a ovisno o snazi elektrane postojat će više niskotlačnih turbina.
:::: 2. '''Regulacijske i zaustavne šipke'''
 
:::: 3. '''Moderator'''
 
:::: 4. '''Rashladni fluid'''
 
:::: 5. '''Konstrukcijski elementi''', odnosno svi materijali i sklopovi za ostvarenje i samoodržavanje lančane reakcije, njezinu kontrolu i odvod generirane topline.
 
  
 +
5. '''Električni generatori''' u upotrebi u nuklearnim elektranama su najčešće 4-polni sinkroni generatori. Električna snaga današnjih nuklearnih elektrana iznosi od 500 do 1500 MW po reaktoru. Na lokaciji nuklearne elektrane se može nalaziti više reaktora, ali na svaki reaktor dolazi po jedan generator.
  
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
+
6. '''Kondenzator''' je izmjenjivač topline u kojem se para koja je prošla kroz turbine kondenzira, kako bi se mogla vratiti u parogenerator i zatvoriti sekundarni krug.
'''1. Gorivi elementi'''
 
  
Gorivi elementi su složeni mehanički sklopovi, kojih su osnovni djelovi gorivne šipke i kostur gorivnog elementa.
+
===Utjecaj nuklearne energije na okoliš===
  
a) '''Gorivne šipke'''
+
Nuklearna energija ima najmanje 3 vrste zagađenja okoliša:
Gorivna šipka je cijev od cirkonijeve (Zr) legure (često se upotrebljava legura pod nazivom ZIRCALLOY2, [Zr + Sn + Fe + Ni]) promjera oko 9,5 mm, debljine stijenke oko 0,6 mm te dužine oko 3,6 m ispunjene tabletama UO<sub>2</sub> koje su konkavno obrađene radi kompenzacije termalne ekspanzije. Zazor između tablete i stijenke obloge puni se helijem radi boljeg odvođenja topline.
+
*stvaranje radioaktivnog otpada u nuklearnim elektranama
 +
*oslobađanje malih količina radioaktivnih izotopa tijekom rada
 +
*zagađenje u slučaju nuklearne katastrofe
  
b) '''Kostur gorivnog elementa'''
 
Kostur gorivnog elementa je mehanički element kojem je zadatak držati gorivne šipke u formaciji (pridržavanje trenjem) i omogućiti vođenje regulacijskih ili zaustavnih šipki.
 
  
Gorivi element ima kvadratni horizontalni presjek dimenzija oko 200x200 mm i masu između 500 i 700 kg.
+
'''Emisije nuklearnih elektrana'''
 
'''2. Regulacijske i zaustavne šipke'''
 
  
Regulacijske i zaustavne šipke zajedno čine '''apsorbcijske šipke'''.
+
Krajem svakog radnog ciklusa (do dvije godine) reaktori pod tlakom smanjuju količinu bora u primarnom sustavu za hlađenje (voda koja hladi reaktor), što ima za posljedicu da određena količina ozračenog bora izađe iz elektrane. Tricij je radiaktivni izotop vodika koji emitira beta čestice niske energije i mjeri se u becquerelima po litri. Tricij ostaje otopljen u vodi kad izlazi iz nukelarne elektrane. Primarna briga o otpuštenom triciju je kontrola prisutnosti u vodi. Tricij je najmanje opasan jer emitira vrlo slaba zračenja i relativno brzo napušta tijelo. Neka istraživanja su pokazala povećan rizik od zaraznih bolesti i raka, među ljudima koji žive u blizini nuklearnih elektrana. Najnoviji rezultati ipak nisu u skladu s ranijim istraživanjima, tako da nema uvjerljivih dokaza da nuklearne elektrane štetno dijeluju na čovjeka.
Regulacijske šipke su povezane u regulacijski sklop, što znači da sve one šipke koje ulaze u jedan gorivi element kreću kao mehanička cjelina. Cijevi su od nehrđajućeg čelika ispunjene legurom koja u težinskim postocima sadrži 80% srebra, 15% indija i 5% kadmija. Sastav legure izabran je tako da se apsorpcijom pokrije širi spektar energija termalnih i epitermalnih neutrona.Zaustavne šipke imaju zadatak osigurati dovoljnu podkritičnost reaktora obustavljenog rada i nisu povezane s regulacijskim sustavom.
 
  
'''3. Moderator'''
+
'''Nuklearne nesreće'''
  
To su materijali koji imaju zadatak da usporavajubrze neutrone fisije. Da bi se stvorila '''compound jezgra''' koja je nestabilna i koja je uvijet za postupak fisije energija projektila koja udara u jezgru mora biti manja od približno 50 MeV.
+
1957. godine požar u Windscaleu u Velikoj Britaniji zapalio je plutonij što je rezultiralo zagađenjem okolnih farmi za proizvodnju mlijeka. Nesreća je uzrokovala 33 smrti od raka i 78 milijuna dolara štete. 1986. godine Černobilska katastrofa u Ukrajni je bila najveća nuklearna katastrofa koja je odnijela 5000 života. Velike količine radioaktivne prašine su se proširile Europom. Zadnja velika katastrofa dogodila se 2011. godine u Fukushimi.
  
===Sigurnost===
 
  
'''Sigurnost''' nuklearne elektrane je jedan od najbitnijih uvjeta za njezinu prihvatljivost kao energetskog objekta. Osnovna filozofija projektiranja nuklearne elektrane sa stajališta sigurnosti je tzv. obrana po dubini. Obrana po dubini sastoji se u poduzimanju mnogih sistematskih mjera za očuvanje funkcija opreme i sustava NE važnih za sigurnost, i to tako da one u pogledu zaštite okoliša djeluju serijski, jedna nakon druge. Time se postiže da izgubljenu funkciju jednog sustava važnog za sigurnost automatski preuzima drugi.
 
  
  
{| border="1"
 
|+ '''Tablica 1.''' Klasifikacija mogućih nezgoda u skladu s preporukama [http://www.ans.org/ American Nuclear Society (ANS)]*
 
|-
 
|  '''Kategorija I'''  || Pogonski tranzijenti (u radnom vijeku elektrane njihova pojava očekuje se često tijekom redovitog pogona)
 
|-
 
|  '''Kategorija II'''  || Nezgode srednje učestalosti (u najgorem slučaju rezultiraju obustavom rada reaktora no elektrana može po njihovom prestanku nastaviti s radom)
 
|-
 
|  '''Kategorija II'''  || Nezgode male učestalosti (mogu rezultirati oštećenjem malog dijela goriva, i sl.)
 
|-
 
|  '''Kategorija IV'''  || Granične nezgode (ne očekuje se da će se pojaviti u radnom vijeku NE, rezultiraju ispuštanjem značajnih količina radioaktivnog materijala u okoliš, uključuju nezgode gubitka hladioca, LOCA*, i lom cijevi generatora pare)
 
|}
 
  
'''LOCA''' – Lost of Coolant Accident (do sada je nije bilo osim u nezgodi NE na Otoku tri milje)
+
[[Slika:Ne_3.png|center]]
  
+
<div align="center">'''Slika 35''' Područja pogođena većim količinama radioaktivne prašine odmah nakon nesreće u Ukrajini<div>
Sa stajališta utjecaja na okoliš najvažnije su nezgode '''kategorije IV''', a to su:
+
<div align="left">
  
: 1. Veći lomovi cijevi sekundarnog sustava
+
===Tipovi nuklearnih elektrana===
: 2. Lom cijevi pojne pumpe
 
: 3. Zakočenje rotora pumpe reaktorskog hladioca
 
: 4. Lom osovine pumpe reaktorskog hladioca
 
: 5. Lom kučišta mehanizma kontrolnih štapova
 
: 6. Lom cijevi parogeneratora
 
: 7. Nezgoda gubitka hladioca ('''LOCA''')
 
: 8. Nezgoda rukovanja gorivom u contaimentu i zgradi za pohranu istrošenog goriva
 
  
 +
'''PWR-Pressurized water reactor'''
 +
[[Slika:PWR_01.jpg|center]]
 +
<div align="center">'''Slika 36''' Shema PWR tipa nuklearne elektrane<div>
 +
<div align="left">
 +
'''Princip rada elektrane'''
  
Većih nesreća je do sada bilo dva puta. Prva se zbila u '''NE Otok tri milje''' u SAD-u, 28. Ožujka 1979., a druga 25. Travnja 1986. u '''NE Černobil'''. '''Ljudska greška''' je bila uzrok obje nesreće.
+
Elektrana (Slika 36) je podijeljena na 3 potpuno odvojena sustava: primarni krug, sekundarni krug, rashladni ciklus
  
 +
Primarni krug
  
 +
Voda se u primarnom krugu održava na visokom tlaku oko 155 bar u tekućem stanju i ispod kritične temperature od 374°C. Razlog potrebe za visokim tlakom i relativno niskoj temperaturi u primarnom krugu je želja izbjegavanja pojave vodene pare u reaktorskoj posudi. Para je nepoželjna jer smanjuje konvektivni faktor prijenosa topline na relaciji goriva šipka- rashladna voda što može rezultirati naglim povećanjem temperature nuklearnog goriva, a time i taljenja same jezgre. Tlačnik je element primarnog kruga kojemu je zadaća osigurati konstantan radni pritisak što se vrši skupom eklektičnih grijača, prskalica hladne vode, ispušnih ventila I sigurnosnih ventila. Pumpe osiguravaju dovoljan protok rashladne vode kroz reaktorsku posudu tako da se na nijednom mjestu lokalno ne pojavi vodena para.
  
 +
Sekundarni krug
  
 +
Primarni i sekundarni krug su povezani pomoću generatora pare u kojem nastaje suhozasićena vodena para tlaka oko 62 bara. Također se i generator pare projektira s visokim optočnim brojevima čime se osigurava intenzivniji prijenos topline s primarnog na sekundarni krug. U generatoru pare se para sakuplja u bubnju na vrhu i vodene kapljice se separatorima izdvajaju iz struje. Para zatim odlazi u parnu turbinu gdje ekspandira do kondenzatorskog tlaka.
  
==Obnovljivi izvori==
+
Rashladni krug
  
 +
Rashladni krug je povezan sa sekundarnim putem kondenzatora. Rashladna voda se može hladiti direktno preko kondenzatora s vodom iz rijeka ili mora ili posebnim sustavom rashladnih tornjeva.
  
 +
'''BWR-Boiling water reactor'''
 +
[[Slika:BWR_01.jpg|center]]
 +
<div align="center">'''Slika 37''' Shema BWR tipa nuklearne elektrane<div>
 +
<div align="left">
  
 +
BWR tip reaktora (Slika 37) je drugi najčešći tip reaktora. Također se koristi isti tip goriva U-235. razlika u odnosu na PWR je ta što nema sekundarni krug u kojem se proizvodi para, nego se para proizvodi u primarnom krugu pa reaktor preuzima ulogu generatora pare. Velika prednost BWR reaktora je niži pritisak, i jednostavnija konstrukcija od PWR reaktora. Nedostatak ovog tipa je što je sva oprema u dodiru s vodenom parom kontaminirana.
  
 +
Primarni krug
  
===Hidroelektrane===
+
BWR tip reaktora radi na nižim tlakovima od PWR reaktora (oko 75 bar). Prolaskom napojne vode kroz snop gorivih šipaka dolazi do djelomičnog prelaska vode u vodenu paru pa se struja neisparene vode natrag miješa s svježom napojnom vodom I opet dolazi do djelomičnog isparivanja. Sadržaj pare se u procesu isparivanja drži niskim da ne dođe do izostanka hlađenja goriva. Ovaj tip reaktora ima samoregulacijsko svojstvo usporavanja oslobađanja topline kod porasta udjela vodene pare u reaktorskoj posudi. Razlog tome je što napojna voda ima ulogu moderatora pa se povećanjem sadržaja pare zbog njene manje gustoće gubi svojstvo usporavanja neutrona.
  
 +
Rashladni krug
  
 +
Rashladni krug je povezan sa sekundarnim putem kondenzatora. Rashladna voda se može hladiti direktno preko kondenzatora s vodom iz rijeka ili mora ili posebnim sustavom rashladnih tornjeva.
  
====Uvod====
+
'''LMFBR (brzi oplodni reaktor hlađen tekućim metalima)'''
  
Hidroelektrane su energetska postrojenja u kojima se potencijalna energija vode pomoću turbine pretvara u mehaničku (kinetičku) energiju, koja se u električnom generatoru koristi za proizvodnju električne energije. Iskorištavanje energije vodnog potencijala ekonomski je konkurentno proizvodnji električne energije iz fosilnih i nuklearnog goriva, zato je hidroenergija najznačajniji obnovljivi izvor energije. U zadnjih trideset godina proizvodnja u hidroelektranama je utrostručena, a njen udio povećan je za 50 %, za to je vrijeme proizvodnja u nuklearnim elektranama povećana za 100 puta, a
+
[[Slika:LMFBR.png|center]]
udio oko 80 puta. Ti podaci pokazuju da se proizvodnja u hidroelektranama brzo povećava, ali značajno zaostaje za proizvodnjom u nuklearnim (ali i termoelektranama). Razlog takvom stanju leži u činjenici da iskorištavanje hidroenergije ima bitna tehnička i prirodna ograničenja. Glavno ograničenje jest zahtjev za postojanjem obilnog izvora vode kroz cijelu godinu jer je skladištenje el. energije skupo i vrlo štetno za okoliš, osim toga na određenim lokacijama je za poništavanje utjecaja oscilacija vodostaja potrebno izgraditi brane i akumulacije. Njihovom izgradnjom značajno se povećava investicija, utjecaji na okoliš, potrebna je zaštita od potresa, a u zadnje vrijeme postoje i
+
<div align="center">'''Slika 38''' Shema LMFBR tipa nuklearne elektrane<div>
značajne terorističke prijetnje.
+
<div align="left">
  
Utjecaji na okoliš dijele se na:  
+
Ovaj tip reaktora pripada skupini oplodnih reaktora koji za pokretanje reakcije fisije koriste brzi neutronski spektar. Odlika oplodnih reaktora je da proizvode više goriva, nego ga sami koriste. Kao radna tvar u primarnom krugu se koriste vrlo loši moderatori neutrona kao što su živa Hg, olovo Pb, slitina natrija I kalija NaK, kositar Sn jer je njihovo usporavanje nepoželjno u ovom procesu. Reaktor je podijeljen u 2 djela: fisabilna jezgra i nefisabilni omotač. U fisabilnoj jezgri se nalazi mješavina do 20% plutonijeva dioksida (PuO2) od čega je dio Pu239 i barem 80% uranijeva dioksida (UO2) s dijelom fisabilnog U235. U omotaču se nalazi prirodni ne fisabilni uranij U-238 koji se primitkom brzih neutrona nakon dvostrukog beta raspada goriva prvo transformira u neptunij 239 Np239, a zatim u plutonij 239 Pu239 koji se može koristiti u reaktorima koji rade termalnom neutronskom spektru ili za proizvodnju nuklearnog oružja što je bila primarna svrha ovog tipa reaktora.
 +
Postoje dvije izvedbene varijante: bazenski i kružni sustav (Slika 38). Razlika je u smještaju izmjenjivača topline između primarnog i sekundarnog kruga koji se u bazenskom tipu nalazi unutar reaktorske posude, a u kružnom sustavu izvan posude. U sekundarnom krugu se također koristi tekući metal, a u tercijarnom se koristi voda.
  
* fizičke faktore: količina vode i kvaliteta površinskih voda, klimatski faktori, kvaliteta zraka, geologija i seizmologija,  erozija, promjena pejzaža
+
'''GCR (plinom hlađeni reaktor)'''
* biološke: riblji fond, biljni i životinjski svijet, vodni i eko sistemi
+
[[Slika:MAGNOX.png|center]]
* socioekonomske faktore: ljudske aktivnosti (vodoopskrba, poljoprivreda, kontrola poplava, transport-putovi), korištenje zemljišta, zdravstvo te arheološki i historijski
+
<div align="center">'''Slika 39''' Shema GCR(MAGNOX) tipa nuklearne elektrane<div>
 +
<div align="left">
  
U većini slučajeva potapa se kvalitetno zemljište, a u zamjenu se dobiva manje kvalitetno zemljište, u nekim slučajevima postoji nužnost iseljavanja lokalnog stanovništva, uništava se zdrava šuma, nestaje vegetacija, svi postojeći objekti na mjestu potapanja uklanjaju se ili ostaju potopljeni.  
+
GCR tip reaktora (Slika 39) može koristiti prirodni uranij kao gorivo. Radni medij u primarnom krugu je u plinovitom stanju, najčešće ugljikov dioksid ili helij. Kao moderator se koristi grafit u obliku kanala kroz koje struji radni medij. Kroz iste se kanale u svrhu gašenja reaktora mogu spustiti kontrolne šipke kao primarna mjera sigurnosti. Sekundarna mjera je ubacivanje dušika u reaktorsku posudu, a finalna mjera sigurnosti je ubacivanje kuglica od neutronskog otrova Borona (Bo) koji prekida fisijsku reakciju u cijelom gorivom sklopu. Najčešća podvrsta je bila MAGNOX reaktor razvijen u Velikoj Britaniji za istovremenu proizvodnju električne energije i plutonija Pu239 u svrhu proizvodnje oružja. Sljedeći najzastupljeniji je AGR (napredni plinski reaktor) koji radi pri višim temperaturama i tlakovima (do 170bar I 640 °C) i time postiže viši termodinamičku učinkovitost. Ovo su sve reaktori prve I druge generacije i oni izlaze iz upotrebe, ali se razvijaju novi plinom hlađeni reaktori četvrte generacije kao što su reaktori vrlo visoke temperature (VHTR) i reaktori s gorivom u obliku kuglica (PBR).
  
Danas je u svijetu iskorišteno oko 25 % raspoloživog vodnog potencijala, a neiskorištena većina nalazi se u nerazvijenim zemljama. Takvo stanje je s jedne strane dobro jer se u budućnosti najveći porast potrošnje očekuje upravo u nerazvijenim zemljama, a s druge strane pokrivanje daljnjeg porasta potrošnje u razvijenim zemljama bazirat će se na fosilnim i nuklearnom gorivu. Hidroelektrane se značajno koriste u proizvodnji električne energije iz više razloga:
+
==Fuzijske elektrane==
 +
===Energija nuklearne fuzije===
 +
U fizici je nuklearna fuzija proces u kome se spaja više lakih atomskih jezgri pri čemu nastaje teža atomska jezgra. To je praćeno oslobađanjem ili apsorpcijom energije što je ovisno o masi uključenih atomskih jezgri. Nuklearna fuzija lakih elemenata (do željeza) oslobađa energiju koja uzrokuje sjaj zvijezda i eksploziju termonuklearne bombe. Ova reakcija se koristi kod dobivanja energije nuklearne fuzije. Potrebna je znatna energija da bi se izazvala nuklearna fuzija, čak i kod najlakšeg elementa vodika. Međutim, fuzijom lakših jezgri kojom nastaje teža jezgra i slobodni neutron, obično se oslobađa više energije nego što je potrebno da bi se jezgre spojile. Energija oslobođena u većini nuklearnih reakcija je mnogo veća od energije kemijskih reakcija. Fuzijska reakcija može održavati samu sebe ukoliko se dovoljna količina proizvedene energije koristi za održavanje goriva na visokoj temperaturi. U jezgri Sunca visoki pritisak gravitacije omogućava događanje fuzijske reakcije na oko 10 milijuna stupnjeva Celzijeva.
 +
===Projekt ITER===
 +
Na puno nižem pritisku (10 milijardi puta manjem nego u jezgri Sunca) kojeg mozemo proizvesti na Zemlji, temperature iznad 100 miliona stupnjeva potrebne su za dobivanje fuzijske energije. Kako bi se tolike temperature postigle potrebno je plazmu (ionizirani plin na visokim temperaturama) zadržati dalje od kućišta spremnika te plazme. To se postiže postavljanjem plazme unutar spremnika oblika torusa obavijenog magnetskim poljem kako bi sprijecili izlazak plazme. Ta napredna tehnologija osnova je međunarodnog fuzijskog eksperimenta ITER (International Thermonuclear Energy Reactor - Međunarodni termonuklearni energetski reaktor).
 +
Fuzijska reakcija događa se između dva izotopa vodika – deuterija i tricija – razvoj prve generacije fuzijskog reaktora se temelji na toj reakciji (druge fuzijske reakcije zahtjevaju puno više temperature). Deuterij je prirodni izotop koji može biti izdvojen iz vode (u prosjeku 35g na metar kubični vode), dok tricija nema na Zemlji, ali on može biti proizveden iz litija unutar fuzijskog reaktora. Svaka fuzijska reakcija proizvede atom helija i neutron visoke energije. Gorivo koje stane u jedan kamion-cisternu moglo bi proizvest električnu energiju koja bi opskrbila grad s milion stanovnika na godinu dana.
 +
Fuzijski reaktori ne proizvode stakleničke plinove, ne zagađuju i ne mogu naštetiti okolini ili uzrokovati klimatske promjene. Deuterij, litij i reakcijski produkti nisu radioaktivini te im je vrijeme poluraspada relativno malo. Tricij jest štetan ali nastaje i nestaje unutar fuzijskog reaktora koji u slučaju kvara, proboja ili bilo kakve nezgode trenutno prestaje s reakcijama i počinje se hladiti.
 +
Energija proizvedena u fuzijskim elektranama koristila bi se za proizvodnju električne energije, za proizvodnju topline za industrijske potrebe, a postoji i mogućnost da bi se koristila za prozivodnju vodika.
  
* Nema troškova goriva, voda je besplatna, pod uvjetom da je ima u dovoljnoj količini. Puštanje hidroelektrane u pogon vrlo je brzo, te se koriste za pokrivanje naglih povećanja potrošnje
+
[[Slika:efdaorg.jpg|center]]
* Moderne hidroelektrane mogu do 90% energije vode pretvoriti u električnu energiju.
 
* Ne postoji utjecaj povećanja cijene goriva, a svjedoci smo velikih povećanja u zadnjih nekoliko godina
 
* Neovisnost o uvozu goriva
 
* Hidroenergija je glavni izvor obnovljive energije i predstavlja 97% energije proizvedene svim obnovljivim izvorima električne energije.
 
* Hidroenergija je čista, nema otpada. Postoje doprinosi efektu staklenika (uništavanje vegetacije, truljenje), ali su u većini slučajeva zanemarivi u odnosu na termoelektrane i sl.
 
* Umjetna jezera nastala izgradnjom hidroelektrana lokalno doprinose ekonomiji i omogućavaju navodnjavanje, vodoopskrbu, turizam i rekreaciju
 
 
Snaga postrojenja i proizvedena energija ovise o:
 
  
# Raspoloživom vodenom padu. Visina pada ovisi o visini brane, što je pad veći, postoji veći energetski potencijal. Energetski potencijal je direktno proporcionalan visini pada, tako da ista količina vode, ukoliko pada sa dva puta veće visine proizvodi duplo više električne energije.  
+
<div align="center">'''Slika 40''' Shema fuzijske elektrane<div>(Izvor EFDA)[http://www.efda.org]
 +
<div align="left">
 +
 
 +
===Europska strategija===
 +
Dugoročni cilj istraživanja i razvoja fuzije zemalja članica Europske Unije i Švicarske je izgradnja prototipa reaktora za elektrane koji su sigurni, održivi, ekološki prihvatljivi i ekonomski isplativi. ITER je trenutno najveći svjetski energetski istraživački projekt u gradnji. Sljedeća generacija fuzijskog reaktora – projekt DEMO, čija bi gradnja trebala započeti 2025. godine, bila bi prva komercijalna fuzijska elektrana koja bi od 2035. godine sa snagom od 3 - 4 GW prvi puta trebala proizvest značajnu količinu električne energije i biti model za komercijalne fuzijske reaktore. Ključni problemi izgradnje ne tiču se same fuzije već fizike materijala i fizike plazme tako da paralelno s razvijanjem reaktora je potrebno tražiti i testirati nove izdržljive materijale.
 +
 
 +
Literatura korištena za poglavlje "Fuzijske elektrane":
 +
 
 +
(1) Fusion Research, An Energy Option for Europe's Future, European Commission, Directorate-
 +
General for Research, Fusion energy Research, Brussels 2007, ISBN 92-79-00513-8
 +
 
 +
(2) ITER: Uniting science today global energy tomorrow, European Commission, Directorate-
 +
General for Research, Fusion energy Research, Brussels 2007, ISBN 978-92-79-05548-5
 +
 
 +
(3) Fusion power, Wikipedia http://en.wikipedia.org/wiki/Fusion_power
 +
 
 +
==Obnovljivi izvori==
 +
 
 +
 
 +
 
 +
 
 +
 
 +
===Hidroelektrane===
 +
 
 +
 
 +
 
 +
====Uvod====
 +
 
 +
Hidroelektrane su energetska postrojenja u kojima se potencijalna energija vode pomoću vodne turbine pretvara u mehaničku (kinetičku) energiju, koja se u električnom generatoru koristi za proizvodnju električne energije. Iskorištavanje energije vodnog potencijala ekonomski je konkurentno proizvodnji električne energije iz fosilnih i nuklearnog goriva, zato je hidroenergija najznačajniji obnovljivi izvor energije. U zadnjih trideset godina proizvodnja u hidroelektranama je utrostručena, a njen udio povećan je za 50 %, za to je vrijeme proizvodnja u nuklearnim elektranama povećana za 100 puta, a
 +
udio oko 80 puta. Ti podaci pokazuju da se proizvodnja u hidroelektranama brzo povećava, ali značajno zaostaje za proizvodnjom u nuklearnim (ali i termoelektranama). Razlog takvom stanju leži u činjenici da iskorištavanje hidroenergije ima bitna tehnička i prirodna ograničenja. Glavno ograničenje jest zahtjev za postojanjem razlike geodetske visine i obilnog izvora vode kroz cijelu godinu jer je skladištenje el. energije skupo i vrlo štetno za okoliš, osim toga na određenim lokacijama je za poništavanje utjecaja oscilacija vodostaja potrebno izgraditi brane i akumulacije. Njihovom izgradnjom značajno se povećava investicija, utjecaj na okoliš, potrebna je zaštita od potresa, a u zadnje vrijeme postoje i
 +
značajne terorističke prijetnje.
 +
 
 +
Utjecaji na okoliš dijele se na:
 +
 
 +
* fizičke faktore: količina vode i kvaliteta površinskih voda, klimatski faktori, kvaliteta zraka, geologija i seizmologija,  erozija, promjena pejzaža.
 +
* biološke: riblji fond, biljni i životinjski svijet, vodni i ekosustavi.
 +
* socioekonomske faktore: ljudske aktivnosti (vodoopskrba, poljoprivreda, kontrola poplava, transport-putovi), korištenje zemljišta, zdravstvo te arheološki i povijesni.
 +
 
 +
U većini slučajeva potapa se kvalitetno zemljište, a u zamjenu se dobiva manje kvalitetno zemljište, u nekim slučajevima postoji nužnost iseljavanja lokalnog stanovništva, uništava se zdrava šuma, nestaje vegetacija, svi postojeći objekti na mjestu potapanja uklanjaju se ili ostaju potopljeni.
 +
 
 +
Pozitivna strana kod akumulacija je mogućnost stvaranja ribolovnog i zabavnog turizma koji donosi lokalnoj zajednici velika finacijska sredstva. Veoma važna karakteristika akumulacija je regulacija vodotoka rijeka. U vrijeme kad su riječni vodotoci visoki postoji mogućnost njihove regulacije pomoću akumulacije.
 +
 
 +
Danas je u svijetu iskorišteno oko 25 % raspoloživog vodnog potencijala, a neiskorištena većina nalazi se u nerazvijenim zemljama. Takvo stanje je s jedne strane dobro jer se u budućnosti najveći porast potrošnje očekuje upravo u nerazvijenim zemljama, a s druge strane pokrivanje daljnjeg porasta potrošnje u razvijenim zemljama bazirat će se na fosilnom i nuklearnom gorivu te ostalim oblicima obnovljivih izvora energije. Hidroelektrane se značajno koriste u proizvodnji električne energije iz više razloga:
 +
 
 +
* Nema troškova goriva, voda je besplatna, pod uvjetom da je ima u dovoljnoj količini. Puštanje hidroelektrane u pogon vrlo je brzo, te se koristi za pokrivanje dnevnih vršnih opterećenja električne mreže.
 +
* Moderne hidroelektrane mogu do 90% energije vode pretvoriti u električnu energiju.
 +
* Ne postoji utjecaj povećanja cijene goriva, a svjedoci smo velikih povećanja u zadnjih nekoliko godina.
 +
* Neovisnost o uvozu goriva.
 +
* Hidroenergija je glavni izvor obnovljive energije i predstavlja 97% energije proizvedene u svim obnovljivim izvorima električne energije.
 +
* Hidroenergija je čista, nema otpada. Postoje doprinosi efektu staklenika (uništavanje vegetacije, truljenje), ali su u većini slučajeva zanemarivi u odnosu na termoelektrane i sl.
 +
* Umjetna jezera nastala izgradnjom hidroelektrana lokalno doprinose ekonomiji i omogućavaju navodnjavanje, vodoopskrbu, turizam i rekreaciju
 +
 +
Snaga postrojenja i proizvedena energija ovise o:
 +
 
 +
# Raspoloživom vodenom padu (razlici geodetske visine). Visina pada ovisi o visini brane, što je pad veći, postoji veći energetski potencijal. Energetski potencijal je direktno proporcionalan visini pada, tako da ista količina vode, ukoliko pada sa dva puta veće visine proizvodi duplo više električne energije.  
 
# Raspoloživom protoku vode. Električna snaga i energija također su direktno proporcionalni količini vode koja prolazi kroz turbinu. Dva puta veća količina vode proizvest će dva puta više električne energije kod iste visine vodenog pada.  
 
# Raspoloživom protoku vode. Električna snaga i energija također su direktno proporcionalni količini vode koja prolazi kroz turbinu. Dva puta veća količina vode proizvest će dva puta više električne energije kod iste visine vodenog pada.  
  
Redak 873: Redak 857:
 
[[Slika:hydro1.jpg|center]]
 
[[Slika:hydro1.jpg|center]]
 
   
 
   
<div align="center">'''Slika 25.''' Voda šiklja iz izlaznog presjeka za vrijeme testa u hidroelektrani Hoover na granici Nevade i Arizone, USA.<div>  
+
<div align="center">'''Slika 41''' Voda šiklja iz izlaznog presjeka za vrijeme testa u hidroelektrani Hoover na granici Nevade i Arizone, USA.<div> http://www.usbr.gov/lc/hooverdam/
 
<div align="left">
 
<div align="left">
  
Redak 879: Redak 863:
 
Tehnologija gradnje hidroelektrana se nije mijenjala kroz 20. stoljeće.  
 
Tehnologija gradnje hidroelektrana se nije mijenjala kroz 20. stoljeće.  
 
Hidroelektrane u principu funkcioniraju na vrlo jednostavnoj osnovi: voda iz akumulacijskog jezera prolazi kroz branu, pokreće turbinu koja onda pokreće generator električne energije.
 
Hidroelektrane u principu funkcioniraju na vrlo jednostavnoj osnovi: voda iz akumulacijskog jezera prolazi kroz branu, pokreće turbinu koja onda pokreće generator električne energije.
 
  
 
====Osnovne komponente klasične hidroelektrane====  
 
====Osnovne komponente klasične hidroelektrane====  
Redak 885: Redak 868:
 
* Brana - Većina hidroelektrana se opskrbljuje vodom iz akumulacijskih jezera. Brana predstavlja građevinu kojoj je zadaća osiguravati akumulaciju vode. Akumulacijska jezera su često urbanizacijski tako riješena da su ujedno i rekreacijska jezera.  
 
* Brana - Većina hidroelektrana se opskrbljuje vodom iz akumulacijskih jezera. Brana predstavlja građevinu kojoj je zadaća osiguravati akumulaciju vode. Akumulacijska jezera su često urbanizacijski tako riješena da su ujedno i rekreacijska jezera.  
 
* Ulazni presjek - Otvor na brani se otvori i kroz kontrolna vrata voda cjevovodom (najčešće uslijed gravitacije) dolazi do turbine određenim masenim protokom.  
 
* Ulazni presjek - Otvor na brani se otvori i kroz kontrolna vrata voda cjevovodom (najčešće uslijed gravitacije) dolazi do turbine određenim masenim protokom.  
* Turbina - Voda udara i okreće lopatice turbine koja je osovinom vezana na generator. Najčešći tip turbina za hidroelektrane su Francisove turbine. Takve turbine teže do 172 tone i postižu brzinu vrtnje do 90 okretaja u minuti.
+
* Turbina - mlaz vode udara i okreće lopatice turbine koja je vratilom vezana na generator. Najčešći tip turbina za hidroelektrane su Francisove. Takve turbine teže do 172 tone i postižu brzinu vrtnje do 90 okretaja u minuti.
  
  
 
[[Slika:hydro2.jpg|center]]  
 
[[Slika:hydro2.jpg|center]]  
  
<div align="center">'''Slika 26.''' Osovina koja povezuje generator i transformator (Photo courtesy U.S. Bureau of Reclamation)<div>  
+
<div align="center">'''Slika 42''' Vratilo koja povezuje generator i turbinu (Photo courtesy U.S. Bureau of Reclamation)<div>
 +
http://www.historylink.org/_content/printer_friendly/pf_output.cfm?file_id=9798</div>
 
<div align="left">
 
<div align="left">
 
  
 
* Generator - Kako samo ime govori, generator generira električnu energiju. U osnovi proces se sastoji od rotacije serija magneta unutar namotaja žica. Ovime se ubrzavaju elektroni, koji proizvode električni naboj. Broj generatora zavisi od elektrane do elektrane. Osnovni dijelovi svakog generatora su:  
 
* Generator - Kako samo ime govori, generator generira električnu energiju. U osnovi proces se sastoji od rotacije serija magneta unutar namotaja žica. Ovime se ubrzavaju elektroni, koji proizvode električni naboj. Broj generatora zavisi od elektrane do elektrane. Osnovni dijelovi svakog generatora su:  
::* Osovina
+
::* Vratilo
 
::* Uzbudni namot  
 
::* Uzbudni namot  
 
::* Rotor  
 
::* Rotor  
Redak 904: Redak 887:
 
[[Slika:hydro3.jpg|center]]
 
[[Slika:hydro3.jpg|center]]
  
<div align="center">'''Slika 27.''' Generatori električne energije u hidroelektrani<div>  
+
<div align="center">'''Slika 43''' Generatori električne energije u hidroelektrani.<div>  
 +
http://www.threeohsevenphysics.blogspot.com/
 
<div align="left">
 
<div align="left">
 
  
 
* Transformator - Na izlazu iz elektrane povećava napon izmjenične struje (smanjujući jakost struje) da bi se smanjili gubici prijenosa energije.  
 
* Transformator - Na izlazu iz elektrane povećava napon izmjenične struje (smanjujući jakost struje) da bi se smanjili gubici prijenosa energije.  
Redak 915: Redak 898:
 
[[Slika:hydro4.gif|center]]
 
[[Slika:hydro4.gif|center]]
  
<div align="center">'''Slika 28.''' Komponente hidroelektrane<div>
+
<div align="center">'''Slika 44''' Komponente hidroelektrane<div>
 +
http://www.threeohsevenphysics.blogspot.com/
 
<div align="left">
 
<div align="left">
 
  
 
Voda u akumulacijskom jezeru je zapravo uskladištena energija. Kada se zaslon na brani otvori voda poteče kroz cjevovod povećavajući svoju kinetičku energiju. Količina generirane električne energije se određuje s nekoliko faktora. Dva najvažnija faktora su maseni protok vode i raspoloživi vodeni pad. Raspoloživi vodeni pad je parametar koji označava udaljenost od površine vode do turbina. Kako raspoloživi vodeni pad i maseni protok vode rastu, tako raste i količina proizvedene struje. Raspoloživi pad je u većini slučajeva ovisan o količini vode u akumulacijskom jezeru.  
 
Voda u akumulacijskom jezeru je zapravo uskladištena energija. Kada se zaslon na brani otvori voda poteče kroz cjevovod povećavajući svoju kinetičku energiju. Količina generirane električne energije se određuje s nekoliko faktora. Dva najvažnija faktora su maseni protok vode i raspoloživi vodeni pad. Raspoloživi vodeni pad je parametar koji označava udaljenost od površine vode do turbina. Kako raspoloživi vodeni pad i maseni protok vode rastu, tako raste i količina proizvedene struje. Raspoloživi pad je u većini slučajeva ovisan o količini vode u akumulacijskom jezeru.  
  
Hidroelektrane su učinkovitija postrojenja od termoelektrana. Kao što je prethodno spomenuto, predstavljaju energane obnovljivih izvora energije. S tim u vezi, i s obzirom da je hidroenergija jedini obnovljivi izvor energije iz kojeg je moguće dobiti veće snage, u interesu je graditi što više hidroelektrana. Međutim, postoje određene prepreke. Većina pogodnih lokacija za izgradnju hidroelektrana je već iskorištena i ostaju samo manje pogodne lokacije na kojima je smanjena učinkovitost elektrane i za čiju je gradnju potrebno raditi i veće promjene u okolišu.  
+
Hidroelektrane su učinkovitija postrojenja od termoelektrana. Kao što je prethodno spomenuto, predstavljaju elektrane obnovljivih izvora energije. S tim u vezi, i s obzirom da je hidroenergija jedini obnovljivi izvor energije iz kojeg je moguće dobiti veće snage, u interesu je graditi što više hidroelektrana. Međutim, postoje određene prepreke. Većina pogodnih lokacija za izgradnju hidroelektrana je već iskorištena i ostaju samo manje pogodne lokacije na kojima je smanjena učinkovitost elektrane i za čiju je gradnju potrebno raditi i veće promjene u okolišu.  
  
Hidroenergija se tradicionalno smatra čistom i ekološkom. Proizvodnja električne energije u hidroelektranama ne zagađuje atmosferu, ne pridonosi stvaranju kiselih kiša i ne uzrokuje stvaranje otrovnog otpada. Ipak, gradnja hidroelektrana uzrokuje promjene u ekosustavu riječnih tokova na kojima se grade. Učinci koje hidroelektrana može imati na ekosustav zavise o ova 4 čimbenika:  
+
Hidroenergija se tradicionalno smatra čistom i ekološkom. Proizvodnja električne energije u hidroelektranama ne zagađuje atmosferu, ne pridonosi stvaranju kiselih kiša i ne uzrokuje stvaranje otrovnog otpada. Ipak, gradnja hidroelektrana uzrokuje promjene u ekosustavu riječnih tokova na kojima se grade. Učinci koje hidroelektrana može imati na ekosustav zavise o 4 čimbenika:  
  
# Veličina i brzina protoka rijeke ili sl. na kojoj je hidroelektrana locirana  
+
# Veličina i brzina protoka rijeke ili sl. na kojoj je hidroelektrana locirana.
# Klimatski uvjeti i oblik sredine prije gradnje elektrane  
+
# Klimatski uvjeti i oblik sredine prije gradnje elektrane.
# Vrsta, veličina i konstrukcija elektrane i način na koji je pogonski vođena  
+
# Vrsta, veličina i konstrukcija elektrane i način na koji je pogonski vođena.
# Ako postoji više od jedne elektrana na istoj rijeci, i ako nisu relativno blizu jedna drugoj, moguće je da učinci na ekosustav jedne elektrane su zavisni o učincima druge elektrane  
+
# Ako postoji više od jedne elektrana na istoj rijeci, i ako nisu relativno blizu jedna drugoj, moguće je da učinci na ekosustav jedne elektrane su zavisni o učincima druge elektrane.
  
 
Čimbenici 1 i 2 zavise od spektra kompleksnih geoloških, zemljopisnih i meteoroloških uvjeta. Ova dva čimbenika su najbitniji faktor pri određivanju veličine, vrste, konstrukcije i načina na koji će buduća elektrana raditi.  
 
Čimbenici 1 i 2 zavise od spektra kompleksnih geoloških, zemljopisnih i meteoroloških uvjeta. Ova dva čimbenika su najbitniji faktor pri određivanju veličine, vrste, konstrukcije i načina na koji će buduća elektrana raditi.  
Redak 934: Redak 917:
 
Loše posljedice koje gradnja hidroelektrane može imati na okoliš su sljedeće:  
 
Loše posljedice koje gradnja hidroelektrane može imati na okoliš su sljedeće:  
  
* Usporenje toka rijeke radi stvaranja akumulacijskih jezera i povećanje prosječne temperature vode  
+
* Usporenje toka rijeke radi stvaranja akumulacijskih jezera i povećanje prosječne temperature vode.
* Povećanje udjela dušika u riječnoj vodi  
+
* Povećanje udjela dušika u riječnoj vodi.
* Sedimentacija i erozija  
+
* Sedimentacija i erozija.
* Poplave  
+
* Poplave.
* Klimatske promjene  
+
* Klimatske promjene.
* Potencijalno povećanje tektonske aktivnosti područja  
+
* Potencijalno povećanje tektonske aktivnosti područja.
* Potencijalno izumiranje nekih biljnih ili životinjskih vrsta  
+
* Potencijalno izumiranje nekih biljnih ili životinjskih vrsta.
* Poremećenje migracije ribljih vrsta
+
* Poremećenje migracije ribljih vrsta.
 
 
  
 
====Tipovi hidroelektrana====
 
====Tipovi hidroelektrana====
  
 
Tri su osnovna tipa: protočne, akumulacijske i reverzibilne.  
 
Tri su osnovna tipa: protočne, akumulacijske i reverzibilne.  
 +
=====Protočne hidroelektrane=====
 +
Protočne hidroelektrane su one čija se uzvodna akumulacija može isprazniti za manje od dva sata rada kod nazivne snage ili takva akumulacija uopće ne postoji. Kinetička energija vode se skoro direktno koristi za pokretanje turbina. Ako postoji akumulirana voda onda se može regulirat vodeni tok i elektrana može služit kada je najveće opterećenje mreže ili  za kontinuiranu proizvodnju električne energije dok bez akumulirane vode služi samo za najveća opterećenja mreže. Ovisne su o trenutno raspoloživom vodenom toku. Grade se na rijekama koje koje imaju konstantan protok tokom cijele godine ili imaju vrlo male razlike. Kinetička energija vode se skoro direktno koristi za pokretanje vodnih turbina. U protočnim hidroelektranama upotrebljavaju se Kaplan turbine.
  
* Protočne hidroelektrane su one čija se uzvodna akumulacija može isprazniti za manje od dva sata rada kod nazivne snage ili takva akumulacija uopće ne postoji. Kinetička energija vode se skoro direktno koristi za pokretanje turbina. Vrlo su jednostavne za izvođenje, nema dizanja razine vodostaja, imaju vrlo mali utjecaj na okoliš, ali su i vrlo ovisne o trenutno raspoloživom vodenom toku.
+
[[ Prednosti protočnih hidroelektrana]]
  
 +
* Imaju mali utjecaj na okoliš i izgradnjom protoćnih elektrana smanjuje se utjecaj termoelektrana za vrijeme vršnih opterećenja mreže
 +
* Ne stvara se akumulirana  voda i voda ne mjenja svoj prirodni tok.  Nije potrebno raseljavat okolno stanovništvo jer ne dolazi do poplava
 +
 +
 +
[[Nedostaci protočnih hidroelektrana ]]
 +
* Zbog toga što imaju malen vodeni kapacitet  ili uopce nemaju, ne moze zadovoljit ukupnu potražnju koju mreža zahtjeva
 +
* Ovise o prirodnom toku rijeke ,nemaju konstantnu proizvodnju elektrićne energije tokom cijele godine
 +
 +
=====Akumulacijske hidroelektrane=====
 +
Akumulacijske su najčešće hidroelektrane, dobra strana je mogućnost akumulacije jeftinog izvora energije kad je ima u izobilju i planiranje potrošnje po potrebi. Snaga akumulacijske hidroelektrane zavisi o visini vodenog stupca  između površine vode u akumulacijskom jezeru i odvodu koji se nalazi  poslije vodene turbine. Rade na način da skladištu potencijalnu energiju stvaranjem akumulacijskog jezera. Tlačna cijev služi za protok vode od akumulacijskog jezera do vodene turbine. Hidroelektrane se mogu podijeliti prema  smještaju strojarnice, prema načinu korištenja vode, prema obujmu akumulacijskog bazena i raspoloživom padu.
 +
 +
Primjer akumulacijske hidroelektrane je HE Đale sa strojarnicom u tijelu armiranobetonske gravitacijske brane. Akumulacijsko jezero HE Đale služi za dnevno izravnanje protoka. Branom visine 40,5 metara ostvaruje se akumulacija za dnevno izravnanje dotoka. Maksimalni obujam akumulacije je 3,7 hm3. Ukupna instalirana snaga HE Đale je 40,8 MW (2 Kaplanove turbine x 20,4 MW iz 1989.). Raspoloživi konstruktivni pad vode je 21 metar.  Ukupni instalirani volumni protok je 220 m3/s (2 x 110 m3/s). Srednja godišnja proizvodnja električne energije je 128 GWh, dok je maksimalna proizvodnja bila 208 GWh (2010.)
 +
 +
 +
[[Image:HE-Djale.jpg|center]]
  
[[Slika:hydro5.jpg|center]]
+
<div align="center">'''Slika 45''' HE "ĐALE" - akumulacijska hidroelektrana, ukupna snaga 40.8MW</div>
 +
<div align="center">http://www.konstruktor-split.hr/reference/tabid/905/agentType/View/PropertyID/892/Default.aspx</div>
  
<div align="center">'''Slika 29.''' HE "ĐALE" - protočna hidroelektrana, ukupna snaga 40.8MW<div>
+
 
<div align="left">
+
<!--[[Slika:protocna_hidroelektrana.png|center]]
 +
<div align="center">'''Slika 46''' HE "ĐALE"-shematski prikaz</div>
 +
 
 +
<div align="center">http://hand2hand2hand.blogspot.com/2012/12/hydroelectric-power-generation.html</div>-->
 +
 
 +
[[Prema smještaju strojarnice]]
 +
*''Pribranske hidroelektrane'' - čija je strojarnica smještena ispod same brane.Primjer pribranske hidroelektrane je HE Peruća.
 +
 
 +
HE Peruća je hidroelektrana na rijeci Cetini. Sagrađena 1960. godine sa snagom od 41,6 MW na dva generatora od 20,8 MW, koja je poslije renoviranja  pojačana na 61,4 MW na dva Francisova generatora od 30,7 MW. bBrana je duga 467 metara, visoka 67 metara te ima volumen od 925 000 m3. Brana je građena od prirodnog materijala naročito gline koja je kao materijal gotovo vodonepropusna. Nakon što je brana nasuta na njoj je navučena betonska ovojnica koja je spriječila osipanje nasutog materijala.
  
  
* Akumulacijske hidroelektrane mogu biti pribranske i derivacijske. Pribranske hidroelektrane smještene su ispod same brane, dok su derivacijske smještene puno niže i spojene su cjevovodima s akumulacijom. Akumulacijske su najčešće hidroelektrane, dobra strana je mogućnost akumulacije jeftinog izvora energije kad je ima u izobilju i planiranje potrošnje po potrebi. Nedostaci su otežan pogon ili potpuni zastoji ljeti zbog smanjenih vodenih tokova.
 
  
 +
[[Slika:HE_Peruca.jpg|center]]
 +
 +
<div align="center">'''Slika 46''' HE "Peruća"</div>
 +
<div align="center">http://hr.wikipedia.org/wiki/Datoteka:HE_Peruca_1.jpg</div>
  
[[Slika:hydro06.jpg|center]]
 
  
<div align="center">'''Slika 30.''' Akumulacijska hidroelektrana '''Tri kanjona''' u Kini, (potopljeno je 118 gradova i iseljeno oko 1.000.000 ljudi)<div>
+
[[Slika:Hidroelektrana.png|center]]
<div align="left">
+
 
 +
<div align="center">'''Slika 47''' HE ˇ"Peruća" -shematski prikaz</div>
 +
<div align="center">http://hr.wikipedia.org/wiki/Datoteka:Hydroelectric_dam_hr.svg</div>
 +
 
 +
* ''Derivacijske hidroelektrane'' - strojarnica je smještena puno niže i spojene su cjevovodima s akumulacijskim jezerom. Primjer derivacijske hidroelektrane je HE Zakučac.
  
 +
HE Zakučac je hidroelektrana na rijeci Cetini. Ukupna instalirana snaga HE Zakučac je 486 MW (2 Francisove turbine x 108 MW iz 1962. + 2 Francisove turbine x 135 MW iz 1980.). Maksimalna godišnja proizvodnja električne energije je 2 430 GWh (2010.), dok je srednja godišnja proizvodnja 1440,46 GWh.
  
*Reverzibilne hidroelektrane
 
  
Kod klasičnih hidroelektrana voda iz akumulacijskog jezera protječe kroz postrojenje i nastavlja dalje svojim prirodnim tokom. Postoji i druga vrsta hidroelektrana, tzv. reverzibilne hidroelektrana (eng.: pumped-storage plant), koja ima dva '''skladišta''' vodene mase. To su:
+
[[Slika:HE_Zakucac.jpg|center]]
  
::*Gornja akumulacija Istovjetan je akumulacijskom jezeru klasičnih hidroelektrana. Gradnjom brane osigurava se akumulacija vode, koja protiče kroz postrojenje i rezultira proizvodnjom električne energije.
+
<div align="center">'''Slika 48''' HE ˇ"Zakučac"</div>
::*Donja akumulacija Voda koja izlazi iz hidroelektrane ulijeva se u drugo, donje, akumulacijsko jezero, umjesto da se vraća u osnovni tok rijeke.
+
<div align="center">http://hr.wikipedia.org/wiki/Datoteka:HE_Zakucac_3.jpg</div>
  
Reverzibilnim turbinama voda se iz donjeg akumulacijskog jezera pumpa natrag u gornje akumulacijsko jezero. Taj proces se dešava u satima u kojima nije vršno opterećenje, radi uštede energije i radi raspoloživosti postrojenja u vršnim satima. Principijelno, donja akumulacija služi za punjenje gornje akumulacije. Iako pumpanje vode zahtjeva utrošak energije, korisnost se očituje u tome što hidroelektrana raspolaže sa više vodenog potencijala za vrijeme vršnih opterećenja. Osnovna primjena je pokrivanje vršnih opterećenja. Energetski su neefikasne, ali su praktičnije od dodatne izgradnje termoelektrana za pokrivanje špice potrošnje. Jedina reverzibilna hidroelektrana u Hrvatskoj je RHE Velebit.
+
[[Prema veličini akumulacijskog jezera]]
  
 +
*''Dnevnom akumulacijom'', kod kojih se akumulacija puni po noći, a prazni po danu
 +
*''Sezonskom akumulacijom'', kod kojih se akumulacija puni tijekom kišnog, a prazni tijekom sušnog razdoblja
 +
*''Godišnjom akumulacijom'', kod kojih se akumulacija puni tijekom kišnih, a prazni tijekom sušnih godina
  
[[Slika:hydro7.jpg|center]]
+
[[Prema raspoloživoj visini pada vodotoka]]
 +
*''Niskotlačne'', grade se za specifične padove do 25m. Pri tome je karakteristično da im cjelokupni pad stoji na raspolaganju neposredno kod elektrane, bez potrebe za tlačnim dovodima i cjevovodima. Mogu biti pribranske i derivacijske. Koriste se takozvane Kaplanove turbine koje rade slično kao i Francisove turbine, s tim da je broj lopatica daleko manji. Primjerice, na rijeci Dravi izgrađene su tri niskotlačne, derivacijske hidroelektrane (HE Sjever).
  
<div align="center">'''Slika 31.''' RHE Velebit<div>
+
*''Srednjotlačne'', s padom između 25 i 200 m. Mogu biti pribranske i derivacijske, koje se najčešće grade na mjestima gdje rijeka stvara zavoj koji se tada presiječe kanalom ili cjevovodom.Koriste se takozvane Francisove turbine, kod kojih provodni dio s lopaticama okružuje kotač. U provodnom dijelu ovih turbina potencijalna se energija vode samo djelomično pretvara u kinetičku, tako da s određenim pretlakom dospijeva u obrtno kolo (kotač) i njemu predaje svoju energiju.
<div align="left">
 
  
[[Slika:hydro8.jpg|center]]
+
*''Visokotlačne'', grade se u brdovitim krajevima za padove veće od 200 m. Mogu biti pribranske i derivacijske. Radi li se o pribranskim hidroelektranama, s obzirom na veličinu pada vodotoka, ove  hidroelektrane su  obično s djelomičnom ili potpunom godišnjom regulacijom protoka i mogućnošću vršnog rada u tijeku dana. Najčešće su međutim visokotlačne hidroelektrane derivacijske budući da su zahvat i strojarnica prostorno odijeljeni; voda se naime dovodi do turbina cjevovodom dugačkim i više kilometara. Primjenjuju se takozvane Peltonove turbine kod kojih se potencijalna energija vode u provodnom dijelu potpuno pretvara u kinetičku, i u obliku vodenog mlaza pokreće lopatice turbine pretvarajući kinetičku energiju u mehaničku.
  
<div align="center">'''Slika 32.''' Presjek kroz tlačni cjevovod, strojarnicu i odvodni tunel RHE Velebit<div>
+
[[Prema instaliranoj snazi]]
<div align="left">
+
*velike
 +
*male
 +
*mikro
 +
*piko
  
 +
*Razlika između velikih i malih hidroelektrana, odnosno donji i gornji granični iznosi snage u cijelom svijetu pri tome nisu jednoznačno određeni pa se, na primjer, mogu kretati od 5 kW (u Kini) do 30 MW (SAD-u), dok se kod nas malom smatra HE snage između 50 i 5000 kW. Također valja reći da u nekim zemljama postoji i dodatna podjela hidroelektrana malih snaga na mikro, mini i male hidroelektrane.
  
  
====Male hidroelektrane====
+
[[Slika:hydro06.jpg|center]]
  
 +
<div align="center">'''Slika 49''' Velika akumulacijska hidroelektrana '''Tri kanjona''' u Kini, (potopljeno je 118 gradova i iseljeno oko 1.000.000 ljudi)</div>
  
'''Uvod'''
+
<div align="center"> http://www.eoearth.org/article/Three_Gorges_Dam,_China</div>
  
Velike količine vode u cjevovodima pitke vode same se nameću kao potencijalni izvor energije. S obzirom da je protok kroz cjevovod postoji kod vodocrpilišta, posebno na dijelu cjevovoda oko izvorišta, vodosprema i crpilišta, gdje se tok vode kroz cijevi uglavnom postiže samom gravitacionom silom, postavljanje turbine i pripadnih električnih generatora su zahvati koji ne ugrožavaju dobavu pitke vode, a istovremeno proizvode električnu energiju.
 
Svjetski energetski trend posljednjih godina je sve veći iskorak ka obnovljivim izvorima energije. Za male hidroelektrane se smatra da nemaju nikakav štetan utjecaj na okoliš, za razliku od velikih čija se štetnost opisuje kroz velike promjene ekosustava (gradnja velikih brana), utjecaji na tlo, poplavljivanje, utjecaji na slatkovodni živi svijet, povećana emisija metana i postojanje štetnih emisija u čitavom životnom ciklusu hidroelektrane koje su uglavnom vezane za period izgradnje elektrane, proizvodnje materijala i transport.
 
  
Danas se za tehnologiju vezanu za hidroenergiju, koja se smatra obnovljivim izvorom energije, može reći da je tehnički najpoznatija i najrazvijenija na svjetskoj razini, sa iznimno visokim stupnjem učinkovitosti. 22% svjetske proizvodnje električne energije dolazi iz malih i velikih hidroelektrana. 
+
[[Slika:Vjetnam2.jpg|center]]
  
Pojam male hidroelektrane se može promatrati sa različitih točaka gledišta i razlikuje se od zemlje do zemlje, zavisno o njezinom standardu, hidrološkim, meteorološkim, topografskim i morfološkim karakteristikama lokacije, te o stupnju tehnološkog razvoja i ekonomskom standardu zemlje. Generalno, klasifikacija hidroelektrana na velike i male se vrši prema instaliranoj snazi, klasifikacija se vrši od strane nacionalnih energetskih odbora. Male hidroelektrane se često dalje kategoriziraju u male, mini i micro hidroelektrane.
+
<div align="center">'''Slika 50''' Mikro hidroelektrana u Vjetnamu</div>
  
 +
<div align="center">http://hr.wikipedia.org/wiki/Datoteka:Nw_vietnam_hydro.jpg</div>
  
<div align="center">'''Tablica 2.''' kategorizacija malih hidroelektrana u nekim zemljama<div>
+
=====Reverzibilne hidroelektrane=====
  
{| align="center" border="1" width="70%"<tbody>
+
To je posebna vrsta hidroelektrane koja osim što proizvodi električnu energiju iz vode kao i svaka druga hidroelektrana, tu istu vodu može pumpati u doba kada je to najisplativije, (najjeftinije) što je uglavnom noću. reverzibilne hidroelektrane (eng.: pumped-storage plant), koja ima dva skladišta vodene mase. To su:
|  rowspan="2" | <b>Zemlja</b>
+
 
| <b>micro</b>
+
::*Gornje akumulacijsko jezero je isto kao kod klasičnih hidroelektrana. Gradnjom brane osigurava se akumulacija vode, koja protiče kroz postrojenje i rezultira proizvodnjom električne energije.
| <b>mini</b>
+
::*Donje akumulacijsko jezero ulijeva se u drugo, donje, akumulacijsko jezero, umjesto da se vraća u osnovni tok rijeke.
| <b>male</b>
+
 
|-
+
Reverzibline elektrane su vrlo ekonomične jer  poravnava razlike u opterečenju mreže.  Reverzibilna turbina/generator može se ponašati i kao pumpa i kao turbina.  U razdoblju niske potražnje električne energije voda se pumpa iz nižeg u viši spremnik vode. U razdoblju više potražnje za električnom energijom voda se propušta, kroz turbinu natrag u niži rezervoar i pritom se proizvodi električna struja. Ovaj tip hidroelektrana je najisplativiji za spremanje velike količine potencijalne energije vode koja može kasnije biti upotrebljena za proizvodnju električne energije. Uzimajući u obzir gubitke uslijed isparavanja akumulirane vode i gubitke uslijed pretvorbe, približno 70% do 85% električne energije koja se koristi za pumpanje vode u viši spremnik može biti ponovno dobijeno, su kritični čimbenici pri odlučivanju o izgradnji. Relativno niska gustoća energije pumpanog spremnika iziskuje ili veliku količinu vode ili veliku razliku u visini između dvaju spremnika. Jedini način da stvorimo značajniju količinu električne energije je taj da imamo veliku količinu vode na što višem mjestu iznad donjeg spremnika. Na nekim područjima ovo se pojavljuje prirodno, a na nekim je čovjek svojim djelovanjem to omogućio. Novi planovi za sustave napumpanih spremnika je iskoristit što je više moguće vjetroturbine ili solarnu energiju za pogon pumpi. To bi moglo omogućiti da cijeli proces bude mnogo učinkovitiji i da se uglade promjenjivosti energije dobijene od vjetra ili sunca.
| [kW]
+
 
| [kW]
+
 
| [MW]
+
[[Prednosti reverzibilnih hidroelektrana]]
|-
 
| SAD
 
| &lt;100
 
| 100 - 1000
 
| 1 - 30
 
|-
 
| Kina
 
| -
 
| &lt;500
 
| 0,5 - 25
 
|-
 
| Francuska
 
| 5 - 5000
 
| -
 
| -
 
|-
 
| Indija
 
| &lt;100
 
| 101 - 1000
 
| 1 - 15
 
|-
 
| Brazil
 
| &lt;100
 
| 101 - 1000
 
| 1 - 30
 
|-
 
| <b>općenito</b>
 
| <b>&lt;100</b>
 
| <b>&lt;1000</b>
 
| <b>&lt;10</b>
 
|}
 
  
<div align="left">
+
:*Spremanje velike količine potencijalne energije vode , koja kasnije može biti upotrebljena za proizvodnju električne energije
 +
:*Poravnava razlike u opterečenju mreže
 +
:*Dozvoljava termoelektranama ,  nuklearnim elektranama,  obnovljivim izvorima  da rade s vršnom iskoristivošću , a da pritom se izbjegne rad na maksimalnom opterečenju
 +
:*Velike uštede goriva  za termoelektrane
  
<div align="center">'''Tablica 3.''' Instalirana snaga i hidropotencijal na svjetskoj razini<div>
+
[[Nedostaci reverzibilnih hidroelektrana]]
  
{| align="center" border="1" width="70%"<tbody>  
+
:*Veliki investicijski troškovi
|  rowspan="4" | <b>Svjetski izvori</b>
+
:*Ne moze zadovoljit ukupnu potražnju koju mreža zahtjeva
| <b>Instalirana snaga hidroelektrana</b>
+
 
| <b>Instalirana snaga malih hidroelektrana</b>
+
'''RHE Velebit''' sastoji se od gornjeg umjetno jezero koje se zove Štikada, te se nalazi iza Velebita na Gračačkoj visoravni. Voda iz jezera Štikade se u turbinskom radu spušta dolje i koristi za proizvodnju električne energije, a u crpnom radu se ta ista voda pumpa u to gornje jezero. Prosječni srednji godišnji dotok u to jezero je 11,94 m3/s. Ukupna instalirana snaga hidroelektrane je 276 MW (instalirana snaga vodnih turbina), dok je u crpnom režimu snaga 240 MW (instalirana snaga crpki).
|-
+
 
| <b>680 GW</b>
+
 
| <b>47GW</b>
+
[[Slika:hydro7.jpg|center]]
|-
+
 
| <b>Hidroenergetski potencijal</b>
+
<div align="center">'''Slika 51''' RHE Velebit<div>
| <b>Hidroenergetski potencijal za male hidroelektrane</b>
+
http://www.geog.pmf.hr/e_skola/geo/mini/obnov_izvori_energ/hidroenergija.html
|-  
+
 
| <b>3000 GW</b>
+
 
| <b>180 GW</b>
+
 
|}
+
[[Slika:Reverzibilna_HE.jpg|center]]
 +
 
 +
<div align="center">'''Slika 52''' Presjek kroz tlačni cjevovod, strojarnicu i odvodni tunel RHE Velebit<div>
 +
http://www.hk-phy.org/energy/alternate/print/hydro_is_print_e.html
  
 
<div align="left">
 
<div align="left">
 +
Literatura korištena za "Tipovi hidroelektrana"
 +
*http://en.wikipedia.org/wiki/Pumped-storage_hydroelectricity
 +
*http://hr.wikipedia.org/wiki/Hidroelektrana_Velebit
 +
*http://en.wikipedia.org/wiki/Run-of-the-river_hydroelectricity
 +
*http://hr.wikipedia.org/wiki/Hidroelektrana
 +
*http://www.darvill.clara.net/altenerg/pumped.htm
 +
*http://www.ijitee.org/attachments/File/v3i2/B0971073213.pdf
  
 +
====Male hidroelektrane====
  
Male hidroelektrane predstavljaju kombinaciju prednosti proizvodnje električne energije iz energije hidropotencijala i decentralizirane proizvodnje električne energije, dok istovremeno ne pokazuju negativan utjecaj na okoliš kao velike hidroelektrane.
 
  
U usporedbi sa velikim neke od prednosti malih hidroelektrana su sljedeće:
+
'''Uvod'''
* gotovo da nemaju nedostataka
+
 
* nema troška distribucije električne energije  
+
Velike količine vode u cjevovodima pitke vode same se nameću kao potencijalni izvor energije. S obzirom da je protok kroz cjevovod postoji kod vodocrpilišta, posebno na dijelu cjevovoda oko izvorišta, vodosprema i crpilišta, gdje se tok vode kroz cijevi uglavnom postiže samom gravitacijskom silom, postavljanje turbine i pripadnih električnih generatora su zahvati koji ne ugrožavaju dobavu pitke vode, a istovremeno proizvode električnu energiju.
* nema negativnog utjecaja na ekosustav kao kod velikih hidroelektrana  
+
Svjetski energetski trend posljednjih godina je sve veći iskorak ka obnovljivim izvorima energije. Za male hidroelektrane se smatra da nemaju nikakav štetan utjecaj na okoliš, za razliku od velikih čija se štetnost opisuje kroz velike promjene ekosustava (gradnja velikih brana), utjecaji na tlo, poplavljivanje, utjecaji na slatkovodni živi svijet, povećana emisija metana i postojanje štetnih emisija u čitavom životnom ciklusu hidroelektrane koje su uglavnom vezane za period izgradnje elektrane, proizvodnje materijala i transport.
* jeftino održavanje
+
 
 +
Danas se za tehnologiju vezanu za hidroenergiju, koja se smatra obnovljivim izvorom energije, može reći da je tehnički najpoznatija i najrazvijenija na svjetskoj razini, sa iznimno visokim stupnjem učinkovitosti. 22% svjetske proizvodnje električne energije dolazi iz malih i velikih hidroelektrana
  
U Republici Hrvatskoj trenutno je u pogonu 18 hidroelektrana (izvor: "MAHE: program izgradnje malih hidroelektrana: prethodni rezultati i buduće aktivnosti", 1998.).  
+
Pojam male hidroelektrane se može promatrati sa različitih točaka gledišta i razlikuje se od zemlje do zemlje, zavisno o njezinom standardu, hidrološkim, meteorološkim, topografskim i morfološkim karakteristikama lokacije, te o stupnju tehnološkog razvoja i ekonomskom standardu zemlje. Generalno, klasifikacija hidroelektrana na velike i male se vrši prema instaliranoj snazi, klasifikacija se vrši od strane nacionalnih energetskih odbora. Male hidroelektrane se često dalje kategoriziraju u male, mini i micro hidroelektrane.
  
  
<div align="center">'''Tablica 4.''' Popis malih hidroelektrana u RH (izvor: "MAHE: program izgradnje malih hidroelektrana: prethodni rezultati i buduće aktivnosti", 1998.)</div>
+
<div align="center">
  
{|  align="center" border="1" width="90%"<tbody>  
+
{|  align="center" border="1" width="70%"<tbody>  
|  rowspan="2" | <b>Male hidroelektrane</b>
+
|  rowspan="2" | <b>Zemlja</b>
| colspan="2" | <b>Instalirana snaga [MW]</b>
+
| <b>micro</b>
|  rowspan="2" | <b>Godina puštanja u pogon</b>
+
| <b>mini</b>
 +
| <b>male</b>
 
|-  
 
|-  
| <b>Po generatoru </b>
+
| [kW]
| <b>Ukupno</b>
+
| [kW]
 +
| [MW]
 
|-  
 
|-  
| HE Jaruga
+
| SAD
| 2 x 2,8
+
| &lt;100
| 5,6
+
| 100 - 1000
| 1898.
+
| 1 - 30
 
|-  
 
|-  
| HE Ozalj I
+
| Kina
| 2 x 1 + 2 x 0,8
+
| -
| 3,6
+
| &lt;500
| 1908.
+
| 0,5 - 25
 
|-  
 
|-  
| HE Roški Slap *
+
| Francuska
| 2 x 0,886
+
| 5 - 5000
| 1,772
+
| -
| 1910.
+
| -
 
|-  
 
|-  
| HE T.C. "10. kolovoz" Majdan **
+
| Indija
| 2 x 0,6
+
| &lt;100
| 1,2
+
| 101 - 1000
| 1913.
+
| 1 - 15
 
|-  
 
|-  
| HE Zeleni Vir
+
| Brazil
| 2 x 0,85
+
| &lt;100
| 1,7
+
| 101 - 1000
| 1922.
+
| 1 - 30
 
|-  
 
|-  
| HE P.I. "Duga Resa" **
+
| <b>općenito</b>
| 0,53 + 0,25 + 0,32
+
| <b>&lt;100</b>
| 1,1
+
| <b>&lt;1000</b>
| 1937.
+
| <b>&lt;10</b>
 +
|}
 +
'''Tablica 8''' kategorizacija malih hidroelektrana u nekim zemljama<div>
 +
<div align="left">
 +
 
 +
 
 +
 
 +
<div align="center">
 +
 
 +
{| align="center" border="1" width="70%"<tbody>
 +
| rowspan="4" | <b>Svjetski izvori</b>
 +
| <b>Instalirana snaga hidroelektrana</b>
 +
| <b>Instalirana snaga malih hidroelektrana</b>
 
|-  
 
|-  
| HE Ozalj II
+
| <b>680 GW</b>
| 2 x 1,1
+
| <b>47GW</b>
| 2,2
 
| 1952.
 
 
|-  
 
|-  
| HE Zavrelje
+
| <b>Hidroenergetski potencijal</b>
| 1,5
+
| <b>Hidroenergetski potencijal za male hidroelektrane</b>
| 1,5
 
| 1953.
 
 
|-  
 
|-  
| HE Čakovec
+
| <b>3000 GW</b>
| 0,34
+
| <b>180 GW</b>
| 0,34
+
|}
| 1982.
+
'''Tablica 9''' Instalirana snaga i hidropotencijal na svjetskoj razini<div>
 +
<div align="left">
 +
 
 +
 
 +
Male hidroelektrane predstavljaju kombinaciju prednosti proizvodnje električne energije iz energije hidropotencijala i decentralizirane proizvodnje električne energije, dok istovremeno ne pokazuju negativan utjecaj na okoliš kao velike hidroelektrane.
 +
 
 +
U usporedbi sa velikim neke od prednosti malih hidroelektrana su sljedeće:
 +
* gotovo da nemaju nedostataka.
 +
* nema troška distribucije električne energije.
 +
* nema negativnog utjecaja na ekosustav kao kod velikih hidroelektrana.
 +
* jeftino održavanje
 +
 
 +
U Republici Hrvatskoj trenutno je u pogonu 18 hidroelektrana (izvor: "MAHE: program izgradnje malih hidroelektrana: prethodni rezultati i buduće aktivnosti", 1998.).
 +
 
 +
 
 +
<div align="center">
 +
 
 +
{| align="center" border="1" width="90%"<tbody>
 +
|  rowspan="2" | <b>Male hidroelektrane</b>
 +
|  colspan="2" | <b>Instalirana snaga [MW]</b>
 +
| rowspan="2" | <b>Godina puštanja u pogon</b>
 
|-  
 
|-  
| HE Krčić
+
| <b>Po generatoru </b>
| 0,44
+
| <b>Ukupno</b>
| 0,44
 
| 1988.
 
 
|-  
 
|-  
| HE Dubrava
+
| HE Jaruga
| 2 x 0,34
+
| 2 x 2,8
| 0,68
+
| 5,6
| 19889.
+
| 1898.
 
|-  
 
|-  
| HE Finvest I *
+
| HE Ozalj I
| 4 x 0,315
+
| 2 x 1 + 2 x 0,8
| 1,26
+
| 3,6
| 1995.
+
| 1908.
 
|-  
 
|-  
| HE Finvest II *
+
| HE Roški Slap *
| 0,03
+
| 2 x 0,886
| 0,03
+
| 1,772
| 1997.
+
| 1910.
 
|-  
 
|-  
| Kupčina 6 - Stančaki *
+
| HE T.C. "10. kolovoz" Majdan **
| 0,045
+
| 2 x 0,6
| 0,045
+
| 1,2
| -
+
| 1913.
 
|-  
 
|-  
| Orljava 7 - Požeška Kopanica*
+
| HE Zeleni Vir
| 0,065
+
| 2 x 0,85
| 0,065
+
| 1,7
| -
+
| 1922.
 
|-  
 
|-  
| colspan="4" | Pribranske elektrane biološkog minimuma
+
| HE P.I. "Duga Resa" **
 +
| 0,53 + 0,25 + 0,32
 +
| 1,1
 +
| 1937.
 +
|-
 +
| HE Ozalj II
 +
| 2 x 1,1
 +
| 2,2
 +
| 1952.
 
|-  
 
|-  
| HE Varaždin
+
| HE Zavrelje
| 0,585
+
| 1,5
| 0,585
+
| 1,5
| 1975.
+
| 1953.
 
|-  
 
|-  
 
| HE Čakovec
 
| HE Čakovec
| 1,1
+
| 0,34
| 1,1
+
| 0,34
 
| 1982.
 
| 1982.
 +
|-
 +
| HE Krčić
 +
| 0,44
 +
| 0,44
 +
| 1988.
 
|-  
 
|-  
 
| HE Dubrava
 
| HE Dubrava
| 1,12
+
| 2 x 0,34
| 1,12
+
| 0,68
| 1989.
+
| 19889.
 
|-  
 
|-  
|  colspan="2" | Ukupno
+
| HE Finvest I *
| 24,337
+
| 4 x 0,315
| &nbsp;
+
| 1,26
 +
| 1995.
 +
|-
 +
| HE Finvest II *
 +
| 0,03
 +
| 0,03
 +
| 1997.
 +
|-
 +
| Kupčina 6 - Stančaki *
 +
| 0,045
 +
| 0,045
 +
| -
 +
|-
 +
| Orljava 7 - Požeška Kopanica*
 +
| 0,065
 +
| 0,065
 +
| -
 +
|-
 +
|  colspan="4" | Pribranske elektrane biološkog minimuma
 +
|-
 +
| HE Varaždin
 +
| 0,585
 +
| 0,585
 +
| 1975.
 +
|-
 +
| HE Čakovec
 +
| 1,1
 +
| 1,1
 +
| 1982.
 +
|-
 +
| HE Dubrava
 +
| 1,12
 +
| 1,12
 +
| 1989.
 +
|-
 +
|  colspan="2" | Ukupno
 +
| 24,337
 +
| &nbsp;
 
|}
 
|}
 
+
<div align="center">'''Tablica 10''' Popis malih hidroelektrana u RH (izvor: "MAHE: program izgradnje malih hidroelektrana: prethodni rezultati i buduće aktivnosti", 1998.)</div>
<div align="left">
+
<div align="center">
  
 
::::::* .<sup>*</sup>u privatnom vlasništvu
 
::::::* .<sup>*</sup>u privatnom vlasništvu
Redak 1.190: Redak 1.272:
 
::::::* vlasništvo Hrvatske elektroprivrede
 
::::::* vlasništvo Hrvatske elektroprivrede
  
 
+
<div align="left">
 
Glavni dijelovi malih hidroelektrana su sljedeće strukture i uređaji:  
 
Glavni dijelovi malih hidroelektrana su sljedeće strukture i uređaji:  
 
* građevinski objekti  
 
* građevinski objekti  
Redak 1.200: Redak 1.282:
 
[[Slika:hydro9.jpg|center]]
 
[[Slika:hydro9.jpg|center]]
  
<div align="center">'''Slika 33.''' Princip sustava male hidroelektrane<div>
+
<div align="center">'''Slika 53''' Princip sustava male hidroelektrane<div>
 +
<div align="center"> http://hr.wikipedia.org/wiki/Hidroelektrane
 
<div align="left">
 
<div align="left">
 
  
 
'''Tehnička rješenja malih hidroelektrana u cilju zaštite okoliša'''
 
'''Tehnička rješenja malih hidroelektrana u cilju zaštite okoliša'''
Redak 1.227: Redak 1.309:
 
Male hidroelektrane, u slučaju da su izbor lokacije i tehnološkog rješenja primjereni, nema gotovo nikakvih štetnih utjecaja na okoliš. Ako taj utjecaj i postoji, onda je on toliko mali da ne može biti mjerljiv i ne može se sa sigurnošću pripisati postojanju i radu male hidroelektrane, a ne nekom drugom od mogućih utjecaja.  
 
Male hidroelektrane, u slučaju da su izbor lokacije i tehnološkog rješenja primjereni, nema gotovo nikakvih štetnih utjecaja na okoliš. Ako taj utjecaj i postoji, onda je on toliko mali da ne može biti mjerljiv i ne može se sa sigurnošću pripisati postojanju i radu male hidroelektrane, a ne nekom drugom od mogućih utjecaja.  
  
Prednosti iskorištenja energije vodotokova se u prvom redu očituju u eliminiranju emisija štetnih plinova u atmosferu koju susrećemo kod energana na fosilna goriva. Dok je kod velikih hidroelektrana, kao posljedica gradnje velike brane sa zaštitnim mrežama koje se nalaze prije ulaska u turbinski dovodni kanal ipak prisutna emisija metana zbog zadržavanja žive tvari na zaštitnoj mreži koja tamo truli i emitira metan kao posljedicu procesa raspada organske materije, kod malih hidroelektrana brane su male, preljevne, a u slučaju, tzv., tirolskog zahvata kanal ne smije sadržavati zaštitnu mrežu i voda sa svim tvarima koje nosi sa sobom u nepromijenjenom sadržaju struji kanalom. Ovakva filozofija gradnje i tehnologija u potpunosti isključuje ikakve štetne emisije u atmosferu.  
+
Prednosti iskorištenja energije vodotokova se u prvom redu očituju u eliminiranju emisija štetnih plinova u atmosferu koju susrećemo kod elektrana na fosilna goriva. Dok je kod velikih hidroelektrana, kao posljedica gradnje velike brane sa zaštitnim mrežama koje se nalaze prije ulaska u turbinski dovodni kanal ipak prisutna emisija metana zbog zadržavanja žive tvari na zaštitnoj mreži koja tamo truli i emitira metan kao posljedicu procesa raspada organske materije, kod malih hidroelektrana brane su male, preljevne, a u slučaju, tzv., tirolskog zahvata kanal ne smije sadržavati zaštitnu mrežu i voda sa svim tvarima koje nosi sa sobom u nepromijenjenom sadržaju struji kanalom. Ovakva filozofija gradnje i tehnologija u potpunosti isključuje ikakve štetne emisije u atmosferu.  
  
Procjena je da male hidroelektrane, instalirane snage od cca 5 MW, godišnjom produkcijom energije zamjenjuju oko 1400 toe fosilnih goriva, a time i smanjuju emisiju stakleničkih plinova u količini od 16 000 tona CO<sub>2</sub> i 1100 tona SO<sub>2</sub> godišnje. Zagađenje bukom je ispod svih minimalnih propisanih i predloženih razina zbog sofisticirane tehnologije koja je danas postala pravilo pri konstruiranju strojarnice male hidroelektrane.  
+
Procjena je da male hidroelektrane, instalirane snage od oko 5 MW, godišnjom produkcijom energije zamjenjuju oko 1400 toe fosilnih goriva, a time i smanjuju emisiju stakleničkih plinova u količini od 16 000 tona CO<sub>2</sub> i 1100 tona SO<sub>2</sub> godišnje. Zagađenje bukom je ispod svih minimalnih propisanih i predloženih razina zbog sofisticirane tehnologije koja je danas postala pravilo pri konstruiranju strojarnice male hidroelektrane.  
  
Ipak, pri planiranju gradnje male hidroelektrane posebnu pozornost treba posvetiti:  
+
Pri planiranju gradnje male hidroelektrane posebnu pozornost treba posvetiti:  
 
      
 
      
 
* adekvatnom izboru lokacija malih hidroelektrana  
 
* adekvatnom izboru lokacija malih hidroelektrana  
Redak 1.246: Redak 1.328:
 
Svako energetsko postrojenje, osim proizvodnje energije, također koristi i energiju za vlastiti rad. Ti troškovi se nazivaju pogonskim troškovima.  
 
Svako energetsko postrojenje, osim proizvodnje energije, također koristi i energiju za vlastiti rad. Ti troškovi se nazivaju pogonskim troškovima.  
  
Kod vodoopskrbnih sustava u cjevovodima hidraulička snaga, koja se manifestira porastom tlaka anulira se prigušnim elementima koji su potrošači energije. Nadalje, samo prigušenje tlaka može se također dobiti postavljanjem turbina na pogodna mjesta u cjevovodu i time je iz vodoopskrbnog cjevovoda moguće dobiti dio energije potrebne za, npr., pogon pumpi. Ako je moguće dobiti suvišak energije, ta energija se može dalje eksploatirati ili prodavati, čime se minimiziraju pogonski troškovi postrojenja i dodatno proizvodi korisna energija uz ekonomske beneficije.  
+
Kod vodoopskrbnih sustava u cjevovodima, hidraulička snaga koja se manifestira porastom tlaka anulira se prigušnim elementima koji su potrošači energije. Samo prigušenje tlaka može se također dobiti postavljanjem turbina na pogodna mjesta u cjevovodu i time je iz vodoopskrbnog cjevovoda moguće dobiti dio energije potrebne za, npr., pogon pumpi. Ako je moguće dobiti suvišak energije, ta energija se može dalje eksploatirati ili prodavati, čime se minimiziraju pogonski troškovi postrojenja i dodatno proizvodi korisna energija uz ekonomske beneficije.  
  
Problemi vezani za projektiranje i puštanje u rad male hidroelektrane leže u ekonomskim i zakonodavnim izvorima. Gradnja male hidroelektrane je ekonomski zahtjevan projekt i danas je u Republici Hrvatskoj glavni problem nezainteresiranost mjerodavnih tijela za ulaganja u obnovljive izvore energije, što isključuje i potrebno djelovanje državnih organa usmjereno na banke da se otvore ka ulaganju, jer tržišni interes banaka izostaje zbog niskih kamata za ovakve investicije (u svakom slučaju nižih kamata nego za ostale tržišne aktivnosti).  
+
Problemi vezani za projektiranje i puštanje u rad male hidroelektrane leže u ekonomskim i zakonodavnim izvorima. Gradnja male hidroelektrane je ekonomski zahtjevan projekt i danas je u Republici Hrvatskoj glavni problem nezainteresiranost mjerodavnih tijela za ulaganja u obnovljive izvore energije.
  
 
Dodatni problem predstavljaju česti neriješeni imovinsko-pravni odnosi na potencijalnim lokacijama izgradnje malih hidroelektrana ili implementacije istih u vodoopskrbne sustave, kao i neriješena katastarska pitanja i njihovo sporo rješavanje.
 
Dodatni problem predstavljaju česti neriješeni imovinsko-pravni odnosi na potencijalnim lokacijama izgradnje malih hidroelektrana ili implementacije istih u vodoopskrbne sustave, kao i neriješena katastarska pitanja i njihovo sporo rješavanje.
 
  
 
====Hidroelektrane u Republici Hrvatskoj====
 
====Hidroelektrane u Republici Hrvatskoj====
  
U Republici Hrvatskoj više od polovice električne energije proizvodi se u hidroelektranama. U pogonu je 25 hidroelektrana koje su podijeljene na 15 pogona, a koji su raspoređeni na tri teritorijalna područja (sjever, zapad, jug) i samostalni pogon HE Dubrovnik. Sve hidroelektrane u sklopu HEP-a posjeduju "Certifikat za proizvodnju električne energije iz obnovljivih izvora".
+
<div align="left">Hidroelektrane u Republici Hrvatskoj čine više od polovice izvora u strukturi elektroenergetskog sustava. Time Republika Hrvatska  spada među vodeće zemlje u proizvodnji energije iz obnovljivih izvora. U pogonu je 26 hidroelektrana, akumulacijskog i protočnog tipa, a raspoređene su u tri proizvodna područja (PP HE Sjever, PP HE Zapad i PP HE Jug) uz pogon HE Dubrovnik kao samostalno proizvodno područje. Prema raspoloživoj snazi, hidroelektrane se klasificiraju na 17 velikih hidroelektrana (više od 10 MW), oko 20 malih hidroelektrana (0.5-10 MW) i nekoliko mini (0.1-0.5 MW) i mikroelektrana (5-100 kW). Prva velika hidroelektrana u Republici Hrvatskoj, HE Jaruga, izgrađena je još 1895. godine i puštena u rad 1903. godine, dok se zadnja velika hidroelektrana, HE Lešće, počela graditi 2005. godine te je puštena u rad 2010. godine. Što se tiče buduće gradnje, Hrvatska Elektroprivreda d.d. (HEP)  planira izgradnju nove velike hidroelektrane na početku zaljeva Rijeka Dubrovačka u blizini izvora Ombla predviđene nazivne snage od 68 MW. Sve hidroelektrane u Republici Hrvatskoj imaju certifikate o proizvodnji električne energije iz obnovljivih izvora. Nedostaci  hidroelektrana su nanosi mulja i pijeska koji se talože u vodenom bazenu hidroelektrana i na taj način smanjuju dubinu vodenog bazena koji gubi svoju ulogu, promjena okoliša pri gradnji brana u vidu uništavanja gospodarskih i prirodnih dobara te uništavanja flore i faune.  
  
[[Slika:hydro10.jpg|center]]
 
  
<div align="center">'''Slika 34.''' Prikaz lokacija elektrana u Hrvatskoj<div>
 
<div align="left">
 
  
===Vjetroelektrane===
 
  
====Uvod====
+
<div align="center">
 +
{| border="1"
 +
|+
 +
|-
 +
| Naziv hidroelektrane ||Nazivna snaga [MW] || Tip hidroelektrane || Proizvedena energija u 2012. godini [GWh]
 +
|-
 +
|HE ZAKUČAC ||486|| Derivacijska || 827
 +
|-
 +
|HE SENJ ||216 ||Derivacijska || 687
 +
|-
 +
|HE DUBROVNIK|| 216|| Akumulacijska || 640
 +
|-
 +
|HE VARAŽDIN ||94 ||Derivacijska s akumulacijom za dnevno uređenje dotoka(višenamjenska)|| 457
 +
|-
 +
|HE ORLOVAC|| 237 ||Akumulacijska|| 127
 +
|-
 +
|RHE VELEBIT|| 276/240|| Reverzibilna/akumulacijska ||470/228,7
 +
|-
 +
|HE ČAKOVEC ||76|| Derivacijska s akumulacijom za dnevno i djelomično tjedno uređenje dotoka(višenamjenska)|| 378
 +
|-
 +
|HE DUBRAVA ||76 ||derivacijska s akumulacijom za dnevno i djelomično tjedno uređenje dotoka(višenamjenska)|| 387
 +
|-
 +
|HE GOJAK ||55,5|| Akumulacijsko/protočna ||175
 +
|-
 +
|HE VINODOL ||94,5 ||visokotlačna akumulacijska derivacijskog tipa ||123
 +
|-
 +
|HE ĐALE ||40,8 ||Pribranska akumulacijska ||78
 +
|-
 +
|HE MILJACKA ||24 ||Derivacijska || 51
 +
|-
 +
|HE PERUČA || 60 ||Pribranska s akumulacijskim jezerom|| 56
 +
|-
 +
|HE RIJEKA|| 36,8 ||Protočna || 79
 +
|-
 +
|HE SKLOPE|| 22,5 ||Pribranska|| 50
 +
|-
 +
|HE KRALJEVAC ||46,4|| Derivacijska, protočna ||39
 +
|-
 +
|HE LEŠĆE ||55,5|| Akumulacijsko/protočna|| 77
  
Pojam '''vjetroelektrana''' podrazumijeva sustav za transformaciju (pretvorbu) gibajuće zračne mase, odnosno vjetra u električnu energiju.
+
|}
 +
'''Tablica 11''' Popis velikih hidroelektrana u RH
  
Dakle, unutar kompleksne problematike vjetrenjača vrlo značajno mjesto zauzima '''vjetar i vjetropotencijal''' kao jedan od preduvjeta funkcionalnosti takvog sustava. '''Vjetar kao energetski resurs''' karakterizira promjenjivost i nemogućnost uskladištenja što za sobom posljedično povlači potrebu za definiranjem uvjeta pogona (vjetroenergetskog sustava unutar elektroenergetskog sustava). Budući da kinetička energija vjetra ovisi o kvadratu brzine, a snaga vjetroelektrane je proporcionalna površini lopatica i trećoj potenciji brzine vjetra, promjena brzine vjetra uzrokovat će dakle promjenu aerodinamičke snage, odnosno prema jednadžbi gibanja promjenu električne snage koju generator injektira u mrežu. Brzina vjetra mjeri se '''anemometrom'''. Pri analizi stabilnosti vjetroelektrane dominantan je model promjene brzine strujanja vjetra. Kod provođenja proračuna, uglavnom se pretpostavlja da brzina vjetra u najsloženijom obliku ima 4 komponente: osnovnu komponentu brzine vjetra (eng. base), komponentu linearne promjene brzine vjetra (eng. ramp), komponentu udarne promjene brzine vjetra(eng. gust) i komponentu promjene brzine vjetra koja je podložna šumu (eng. noise). '''Budući da do visine 200m''' postoje tehnička rješenja koja kinetičku energiju gibanja zračnih masa tj. vjetra pretvaraju u električnu energiju, moguće je koristiti naziv '''tehnički vjetar'''. '''Struja tog vjetra poremećena je različitim utjecajima''' kao što su turbulencija (mehanički i termički uvjetovana lokalna nepravilna gibanja), hrapavost površine, dnevni i noćni temperaturni gradijent, topografija terena ( prepreke, uzvisine, građevine i slično) i vanjski poremećaji (silazna strujanja od oluja). Navedene prepreke na koje vjetar nastrujava na putu do vjetroturbine, dakle ometaju strujanje i općenito umanjuju vjetropotencijale.
 
  
Prilikom postavljanja vjetrenjača potrebno je izvršiti '''dodatni proračun vjetropotencijala''' (korekciju vjetropotencijala) na mjestima udaljenim od mjernih postaja, jer podaci o vjetropotencijalu (dobiveni dugotrajnim mjerenjima) na jednom mjestu nisu isti i na nekom drugom mjestu čak i ako je relativno mala njihova međusobna udaljenost.
 
  
Zbog turbulentnog karaktera strujanja vjetra potrebno je izvršiti osrednjavanje prikupljenih podataka o brzinama vjetra u određenom vremenu ( u praksi klimatologije iznosi 1h, a u sinoptičkoj praksi 10 min). Mjerenja brzine vjetra se najčešće vrše na visini od 10m. Višegodišnji prikupljeni podaci se najbolje aproksimiraju '''Weibullovom funkcijom (razdiobom)''' koja daje vjerojatnost pojave vjetra '''f(v)''' tijekom nekog vremenskog perioda.
+
[[Slika: Slika HE Varazdin.jpg|center]]
 +
'''Slika 54''' HE Varaždin<div>
  
[[Slika:Weibull-ivana.jpg|center]]
 
  
<div align="center">'''Slika 35.''' Weibull-ova razdioba<div>
+
[[Slika: Slika HE Peruca.jpg|center]]
<div align="left">
+
'''Slika 55''' HE Peruća<div>
  
Uslijed utjecaja hrapavosti dolazi u graničnom sloju do promjene profila brzine; brzina vjetra se mijenja po visini od 0 na tlu, do iznosa beskonačne struje.
 
  
[[Slika:Parvis-ivana.jpg|center]]
+
{| border="1"
 +
|+
 +
|-
 +
| Naziv hidroelektrane ||Nazivna snaga [MW] || Tip hidroelektrane || Proizvedena energija u 2012. godini [GWh]
 +
|-
 +
|MHE JARUGA ||7,2|| Derivacijska|| 24
 +
|-
 +
|MHE OZALJ|| 5,5|| protočna|| 21
 +
|-
 +
|MHE GOLUBIĆ|| 7,5|| Derivacijska|| 12
 +
|-
 +
|MHE ZELENI VIR ||1,7|| Derivacijska,protočna|| 6,7
 +
|-
 +
|MHE ROŠKI SLAP|| 1,764 ||Derivacijska || 7,5
 +
|-
 +
|MHE DUBRAVA|| 1,1|| Višenamjenska ||7,3
 +
|-
 +
|MHE ČAKOVEC|| 1,1|| Višenamjenska|| 6,8
 +
|-
 +
|CHE FUŽINE|| 4,6|| Crpna|| 1,8
 +
|-
 +
|MHE ZAVRELJE|| 2|| Akumulacijska|| 5
 +
|-
 +
|m He DUBRAVA|| 0,68|| Višenamjeska ||4,0
 +
|-
 +
|MHE VARAŽDIN ||0,58 ||Višenamjenska|| 3,8
 +
|-
 +
|MHE TVORNICA CEMENTA MAJDAN|| 1,2|| ||3,5
 +
|-
 +
|MHE FINVEST I ||1|| ||3,2
 +
|-
 +
|m HE ČAKOVEC|| 0,34 ||Višenamjenska ||2,2
 +
|-
 +
|MHE PAMUČNA INDUSTRIJA DUGA RESA ||1,1 || ||2,0
 +
|-
 +
|m HE KRČIĆ ||0,375|| Derivacijska ||1
 +
|-
 +
|m HE PLETERNICA ||0,22|| ||1,1
 +
|-
 +
|RHE LEPENICA|| 1,14|| Reverzibilna|| 0,4
 +
|-
 +
|µHE BUJAN-KUPČINA ||0,03|| ||0,1
 +
|-
 +
|µHE FINVEST II|| 0,03 || ||0,1
 +
|-
 +
|µHE MATAKOVIĆ ||0,015 || ||0,1
 +
|-
 +
|µHE URH-ČABRANKA|| 0,008 || ||0,05
  
<div align="center">'''Slika 36.''' Parametri po visini, u logaritamskoj razdiobi<div>
+
|}
<div align="left">
 
  
====Vrste vjetrenjača i njihova primjena====
+
MHE - mala hidroelektrana ;
  
'''Vjetroturbina''' može imati jednu ili više elisa. Njezinim korištenjem transformira se energija vjetra u mehaničku energiju. Najčešće rješenje predstavlja izvedba s tri elise (s obzirom na razinu buke i vizualni efekt).
+
m HE - mini hidroelektrana ;
  
Vjetroturbine se mogu podijeliti prema različitim kriterijima. Tako npr. s obzirom na neke konstrukcijske i radne značajke postoji '''podjela''' ovisno o:
+
µHE - mikro hidroelektrana
  
* '''položaju osi turbinskog kola''': vjetroturbine s vodoravnom osi i okomitom osi.
 
* '''omjeru brzine najudaljenije točke rotora i brzine vjetra''': brzohodne i sporohodne.
 
* '''broju lopatica''': višelopatične, s nekoliko lopatica i s jednom lopaticom.
 
* '''veličini zakretnog momenta''': visokomomentne i niskomomentne.
 
* '''načinu pokretanja''': samokretne i nesamokretne.
 
* '''efikasnosti pretvorbe energije vjetra u zakretni moment''': nisko i visoko efikasne.
 
* '''načinu okretanja rotora prema brzini vjetra''': promjenjive i nepromjenjive.
 
  
 +
'''Tablica 12''' Popis malih hidroelektrana (uz mini i mikrohidroelektrane) u RH
  
'''Izvedbe vjetrenjača s vodoravnim vratilom''', brzohodne s dvije do četiri lopatice predstavljaju klasične vjetrenjače, odnosno najveće i opće prihvaćene vrste vjetroturbina koje se koriste za proizvodnju električne energije. One se dakle najčešće nalaze u serijskoj proizvodnji,a i konstrukcijski su najviše napredovale dok su ostali tipovi primjenjivi u manjem broju ( više kao eksperimentalna postrojenja ili kao npr. višelopatične vjetrenjače koje se koriste za crpljenje vode zbog velikog '''torzijskog momenta''' koji stvaraju).U vjetroelektranama europskih zemalja i Kalifornije najčešće su korištene '''brzohodne vjetroturbine''', okomitog vratila te propelera s dvije do tri lopatice, snage od '''500''' do '''1500''' kW.
+
[[Slika: Slika Hidroelektrane u RH 1.jpg|center]]
  
 +
'''Slika 56''' Hidroelektrane u RH<div>
  
'''Dijelovi vjetroturbinskog - generatorskog sustava i njihova funkcija'''
+
<div align="left">Korištena literatura za uređivanje odlomka : Hidroelektrane u Republici Hrvatskoj
  
 +
(1) Hidroelektrane, Wikipedia : http://hr.wikipedia.org/wiki/Hidroelektrana ;
  
[[Slika:Vjturb-ivana.jpg|center]]
+
(2) Hidroelektrane u RH , Wikipedia: http://hr.wikipedia.org/wiki/Hidroelektrane_u_Hrvatskoj ;
  
<div align="center">'''Slika 37.''' Osnovni dijelovi turbine okomitog vratila<div>
+
(3) Hidroelektrane, HEP : http://www.hep.hr/proizvodnja/osnovni/hidroelektrane<div>
<div align="left">
 
  
Segmenti turbine '''okomitog vratila''' (prikazane na '''slici 37.''') su slijedeći:
+
===Vjetroelektrane===
  
* '''(1) rotor'''
+
====Uvod====
* '''(2) kočnice'''
 
* '''(3) upravljački i nadzorni sustav'''
 
* '''(4) generator'''
 
* '''(5) zakretnik'''
 
* '''(6) kućište'''
 
* '''(7) stup'''
 
* '''(8) temelj'''
 
* '''(9) transformator'''
 
* '''(10) posebna oprema'''
 
* '''(11) prijenosnik snage'''
 
  
 +
Pojam '''vjetroelektrana''' podrazumijeva sustav za transformaciju (pretvorbu) gibajuće zračne mase, odnosno vjetra u električnu energiju.
  
'''(1) Rotor'''
+
Dakle, unutar kompleksne problematike vjetrenjača vrlo značajno mjesto zauzima '''vjetar i vjetropotencijal''' kao jedan od preduvjeta funkcionalnosti takvog sustava. '''Vjetar kao energetski resurs''' karakterizira promjenjivost i nemogućnost uskladištenja što za sobom posljedično povlači potrebu za definiranjem uvjeta pogona (vjetroenergetskog sustava unutar elektroenergetskog sustava). Budući da kinetička energija vjetra ovisi o kvadratu brzine, a snaga vjetroelektrane je proporcionalna površini lopatica i trećoj potenciji brzine vjetra, promjena brzine vjetra uzrokovat će dakle promjenu aerodinamičke snage, odnosno prema jednadžbi gibanja promjenu električne snage koju generator injektira u mrežu. Brzina vjetra mjeri se '''anemometrom'''. Pri analizi stabilnosti vjetroelektrane dominantan je model promjene brzine strujanja vjetra. Kod provođenja proračuna, uglavnom se pretpostavlja da brzina vjetra u najsloženijom obliku ima 4 komponente: osnovnu komponentu brzine vjetra (eng. base), komponentu linearne promjene brzine vjetra (eng. ramp), komponentu udarne promjene brzine vjetra(eng. gust) i komponentu promjene brzine vjetra koja je podložna šumu (eng. noise). '''Budući da do visine 200m''' postoje tehnička rješenja koja kinetičku energiju gibanja zračnih masa tj. vjetra pretvaraju u električnu energiju, moguće je koristiti naziv '''tehnički vjetar'''. '''Struja tog vjetra poremećena je različitim utjecajima''' kao što su turbulencija (mehanički i termički uvjetovana lokalna nepravilna gibanja), hrapavost površine, dnevni i noćni temperaturni gradijent, topografija terena ( prepreke, uzvisine, građevine i slično) i vanjski poremećaji (silazna strujanja od oluja). Navedene prepreke na koje vjetar nastrujava na putu do vjetroturbine, dakle ometaju strujanje i općenito umanjuju vjetropotencijale.
  
 +
Prilikom postavljanja vjetrenjača potrebno je izvršiti '''dodatni proračun vjetropotencijala''' (korekciju vjetropotencijala) na mjestima udaljenim od mjernih postaja, jer podaci o vjetropotencijalu (dobiveni dugotrajnim mjerenjima) na jednom mjestu nisu isti i na nekom drugom mjestu čak i ako je relativno mala njihova međusobna udaljenost.
  
Sastavni dijelovi rotora vjetroturbine su '''glavčina''' i '''lopatica'''. Ovisno o tome kako reguliramo snagu, rotor može biti izveden:
+
Zbog turbulentnog karaktera strujanja vjetra potrebno je izvršiti osrednjavanje prikupljenih podataka o brzinama vjetra u određenom vremenu ( u praksi klimatologije iznosi 1h, a u sinoptičkoj praksi 10 min). Mjerenja brzine vjetra se najčešće vrše na visini od 10m. Višegodišnji prikupljeni podaci se najbolje aproksimiraju '''Weibullovom funkcijom (razdiobom)''' koja daje vjerojatnost pojave vjetra '''f(v)''' tijekom nekog vremenskog perioda.  
  
 +
[[Slika:Weibull-ivana.jpg|center]]
  
* tako da se regulaciju napadnog kuta tijekom rada vrši zakretanjem lopatice, na način da se profil namješta u optimalni položaj (eng. pitch). Ovakva regulacija je složena i rotori ovakve izvedbe su skuplji, ali nužno primjenjeni za lopatice duže od 25-30 m. Također postoji poseban motor za zakretanje, koji mijenjajući postavni kut lopatice mijenja napadni kut struje zraka. Na taj način se postiže smanjenje snage turbine za brzine vjetra manje od projektne, odnosno brzine vjetra iznad projektne (namještajući na optimalnu vrijednost na početku rada vjetroturbine).
+
<div align="center">'''Slika 55''' Weibull-ova razdioba<div>
 +
<div align="left">
  
* tako da se regulacija snage vjetroturbine vrši korištenjem aerodinamičkog efekta poremećenog trokuta brzina (eng. stall). Dakle s promjenom brzine vjetra mijenja se na aeroprofilu napadni kut struje zraka, odnosno dolazi do poremećaja trokuta brzina te do porasta ili gubitaka uzgona (tako npr. ako brzina vjetra poraste iznad projektne vrijednosti, kut više nije optimalan). Za ovaj slučaj izvedbe rotora lopatice nemaju mogućnost zakretanja. Međutim, kako je vjetroturbina projektirana za neko područje brzina, u ovom slučaju izvedbe lopatice imaju unaprijed namješten kut za dotično područje brzina (što omogućuje najveću transformaciju energije vjetra u električnu energiju).  
+
Uslijed utjecaja hrapavosti dolazi u graničnom sloju do promjene profila brzine; brzina vjetra se mijenja po visini od 0 na tlu, do iznosa beskonačne struje.
  
 +
[[Slika:Parvis-ivana.jpg|center]]
  
'''Lopatice'''
+
<div align="center">'''Slika 56''' Parametri po visini, u logaritamskoj razdiobi
  
 +
<div align="left">
  
Također, s obzirom na izvedbu možemo razlikovati lopatice sa '''zakretnim vrhovima''' (kao aerodinamičkim kočnicama) ili s '''krilcima'''. Ove druge funkcioniraju na način da se krilca odvajaju od površine, smanjujući aerodinamičke značajke profila kod brzine iznad projektne. Obje izvedbe su ujedno sekundarni kočioni sustavi, koji u slučaju otkaza primarnog kočionog sustava (mehanička kočnica) stvaraju '''moment kočenja''' (zakretanjem vrha lopatice ili pomičnom ravnom površinom (eng. spoiler) ) te na taj način ograničavaju brzinu vrtnje rasterećenog kola. Dakle, zakretni vrh i pomična površina sekundarnog kočionog sustava nazivaju se kočnici, koje je moguće aktivirati središnjim zakretnim sustavom (signali ispada ili vrtnje) ili pojedinačnim neovisnim sustavom (centrifugalnom silom). Rotor za ove kočnice treba biti opskrbljen posebnim polužnim napravama namijenjenim za zakretanje. Kada je postignuto smanjenje brzine vrtnje, kočnici se vraćaju u početni položaj i čine radni dio lopatice.
+
====Vrste vjetrenjača i njihova primjena====
  
 +
'''Vjetroturbina''' može imati jednu ili više elisa. Njezinim korištenjem transformira se energija vjetra u mehaničku energiju. Najčešće rješenje predstavlja izvedba s tri elise (s obzirom na razinu buke i vizualni efekt).
  
'''(2) Kočioni sustav'''
+
Vjetroturbine se mogu podijeliti prema različitim kriterijima. Tako npr. s obzirom na neke konstrukcijske i radne značajke postoji '''podjela''' ovisno o:
  
 
+
* '''položaju osi turbinskog kola''': vjetroturbine s vodoravnom osi i okomitom osi.
Kada generator ispadne iz mreže (pobjeg), odnosno brzina naleta vjetra prijeđe maksimalnu vrijednost (isključnu vrijednost, npr. 25 m/s) dolazi do izrazitog dinamičkog opterećenja. Zato mora postojati kočioni sustav kako bi rasteretio prijenosnik snage, odnosno zaustavio rotor. Osim toga, bitno je reći da je također zadatak ovog sustava održati projektnu brzinu vrtnje konstantnom, odnosno osigurati sustav čije je djelovanje dinamički uravnoteženo.
+
* '''omjeru brzine najudaljenije točke rotora i brzine vjetra''': brzohodne i sporohodne.
Disk kočnica - je najčešća izvedba kočionog sustava (kojom se na suvremenim strojevima upravlja mikroprocesorski), a smještena je na sporookretnom vratilu kola prije prijenosnika (11) ili na brzookretnom vratilu generatora. Prilikom odabira broja kočionih elemenata na disku kočnice, naglasak treba staviti na izbjegavanje neuravnoteženosti obodnih sila kočenja, odnosno na postizanje opterećenosti turbine isključivo momentom kočenja. Djelovanje im može biti elektromagnetsko ili hidrauličko, a aktiviraju se signalom generatora (zbog ispada iz mreže, dakle prekid strujnog kruga) ili signalom uređaja kojim se mjeri brzina vrtnje generatora.
+
* '''broju lopatica''': višelopatične, s nekoliko lopatica i s jednom lopaticom.
 +
* '''veličini zakretnog momenta''': visokomomentne i niskomomentne.
 +
* '''načinu pokretanja''': samokretne i nesamokretne.
 +
* '''efikasnosti pretvorbe energije vjetra u zakretni moment''': nisko i visoko efikasne.
 +
* '''načinu okretanja rotora prema brzini vjetra''': promjenjive i nepromjenjive.  
  
  
'''(3) Upravljački i nadzorni sustav'''
+
'''Izvedbe vjetrenjača s vodoravnim vratilom''', brzohodne s dvije do četiri lopatice predstavljaju klasične vjetrenjače, odnosno najveće i opće prihvaćene vrste vjetroturbina koje se koriste za proizvodnju električne energije. One se dakle najčešće nalaze u serijskoj proizvodnji,a i konstrukcijski su najviše napredovale dok su ostali tipovi primjenjivi u manjem broju ( više kao eksperimentalna postrojenja ili kao npr. višelopatične vjetrenjače koje se koriste za crpljenje vode zbog velikog '''torzijskog momenta''' koji stvaraju).U vjetroelektranama europskih zemalja i Kalifornije najčešće su korištene '''brzohodne vjetroturbine''', okomitog vratila te propelera s dvije do tri lopatice, snage od '''500''' do '''1500''' kW.
  
  
Kao što samo ime kaže, ovaj sustav je u osnovi zadužen za upravljanje i nadziranje rada vjetroturbinsko-generatorskog sustava.
+
'''Dijelovi vjetroturbinskog - generatorskog sustava i njihova funkcija'''
Ako ovakav sustav nije u cijelosti smješten na vjetroturbinskoj jedinici (kao što može biti slučaj), već je jednim dijelom na nekom udaljenijem mjestu onda sustav zahtjeva i posebnu telekomunikacijsku opremu. Dakle, mikroprocesorski upravljani sustav nadzire i upravlja radnim procesima i zaštitom, daje podatke o radu, električkim i mehaničkim stanjima, obrađuje podatke, komunicira sa zaduženim osobljem te izvještava ili alarmira u slučaju nekakvog kvara, požara ili slično.
 
  
  
'''(4) Generator'''
+
[[Slika:Vjturb-ivana.jpg|center]]
  
 +
<div align="center">'''Slika 57''' Osnovni dijelovi turbine okomitog vratila<div>
 +
<div align="left">
  
Turbinski dio vjetrenjače s rotorom, kočnicama i prijenosnikom snage predstavlja važan dio cjelokupnog sustava, čija je osnovna funkcija pogon generatora.
+
Segmenti turbine '''okomitog vratila''' (prikazane na '''slici 2.4.2.2/1.''') su slijedeći:
  
Za pravilno i sigurno funkcioniranje vjetroturbinsko - generatorskog sustava, generator mora ispunjavati zahtjeve kao što su:
+
* '''(1) rotor'''
 +
* '''(2) kočnice'''
 +
* '''(3) upravljački i nadzorni sustav'''
 +
* '''(4) generator'''
 +
* '''(5) zakretnik'''
 +
* '''(6) kućište'''
 +
* '''(7) stup'''
 +
* '''(8) temelj'''
 +
* '''(9) transformator'''
 +
* '''(10) posebna oprema'''
 +
* '''(11) prijenosnik snage'''
  
* visok stupanj iskoristivosti u širokom krugu opterećenja i brzine okretanja
 
* izdržljivost rotora na povećanim brojevima okretaja u slučaju otkazivanja svih zaštitnih sustava
 
* izdržljivost, odnosno postojanost konstrukcija na visokim dinamičkim opterećenjima prilikom kratkih spojeva, te pri uključivanju i isključivanju generatora
 
* uležištenje generatora na način da jamče dugotrajnost
 
  
 +
'''(1) Rotor'''
  
Uzimajući u obzir uvjete povećane '''vlažnosti''', '''slanosti''', zatim '''otpornost na krute čestice''', '''povišenu temperaturu''' i slične uvjete, pred generatore se također postavlja zahtjev pouzdanosti sa što je moguće manje održavanja. Razni su kriteriji prema kojima se može izvršiti podjela generatora. Tako npr. prema načinu rada generatori se mogu podijeliti na one:
 
  
* za paralelni rad s postojećom distributivnom mrežom
+
Sastavni dijelovi rotora vjetroturbine su '''glavčina''' i '''lopatica'''. Ovisno o tome kako reguliramo snagu, rotor može biti izveden:
* samostalni rad
 
* spregnuti rad s drugim izvorima
 
  
  
 +
* tako da se regulaciju napadnog kuta tijekom rada vrši zakretanjem lopatice, na način da se profil namješta u optimalni položaj (eng. pitch). Ovakva regulacija je složena i rotori ovakve izvedbe su skuplji, ali nužno primjenjeni za lopatice duže od 25-30 m. Također postoji poseban motor za zakretanje, koji mijenjajući postavni kut lopatice mijenja napadni kut struje zraka. Na taj način se postiže smanjenje snage turbine za brzine vjetra manje od projektne, odnosno brzine vjetra iznad projektne (namještajući na optimalnu vrijednost na početku rada vjetroturbine).
 +
 +
* tako da se regulacija snage vjetroturbine vrši korištenjem aerodinamičkog efekta poremećenog trokuta brzina (eng. stall). Dakle s promjenom brzine vjetra mijenja se na aeroprofilu napadni kut struje zraka, odnosno dolazi do poremećaja trokuta brzina te do porasta ili gubitaka uzgona (tako npr. ako brzina vjetra poraste iznad projektne vrijednosti, kut više nije optimalan). Za ovaj slučaj izvedbe rotora lopatice nemaju mogućnost zakretanja. Međutim, kako je vjetroturbina projektirana za neko područje brzina, u ovom slučaju izvedbe lopatice imaju unaprijed namješten kut za dotično područje brzina (što omogućuje najveću transformaciju energije vjetra u električnu energiju).
  
Prema '''vrsti struje''' mogu biti: '''istosmjerni''' ili '''izmjenični'''. Istosmjerni se zbog problema s pouzdanosti rijetko primjenjuju.
 
  
Prema '''načinu okretanja''' postoje generatori: s '''promjenjivom''' ili s '''nepromjenjivom brzinom okretanja''' uz zadržavanje iste frekvencije. Također postoji podjela prema veličini tj. snazi.
+
'''Lopatice'''
  
  
'''(5) Zakretnik'''
+
Također, s obzirom na izvedbu možemo razlikovati lopatice sa '''zakretnim vrhovima''' (kao aerodinamičkim kočnicama) ili s '''krilcima'''. Ove druge funkcioniraju na način da se krilca odvajaju od površine, smanjujući aerodinamičke značajke profila kod brzine iznad projektne. Obje izvedbe su ujedno sekundarni kočioni sustavi, koji u slučaju otkaza primarnog kočionog sustava (mehanička kočnica) stvaraju '''moment kočenja''' (zakretanjem vrha lopatice ili pomičnom ravnom površinom (eng. spoiler) ) te na taj način ograničavaju brzinu vrtnje rasterećenog kola. Dakle, zakretni vrh i pomična površina sekundarnog kočionog sustava nazivaju se kočnici, koje je moguće aktivirati središnjim zakretnim sustavom (signali ispada ili vrtnje) ili pojedinačnim neovisnim sustavom (centrifugalnom silom). Rotor za ove kočnice treba biti opskrbljen posebnim polužnim napravama namijenjenim za zakretanje. Kada je postignuto smanjenje brzine vrtnje, kočnici se vraćaju u početni položaj i čine radni dio lopatice.
  
  
Služi za zakretanje turbinskog ili generatorskog sustava. Nalazi se ispod kućišta vjetroturbine, na vrhu stupa. Preko pužnog prijenosa (omjera reda veličine 1:1000) s velikim zupčastim prstenom, učvršćenim na stupu, izravnava se os vratila rotora s pravcem vjetra. To je naravno, u ovisnosti o vrsti vjetroturbine, odnosno dali je ista postavljena niz vjetar ili uz vjetar. Zakretanje zapravo vrši motor. On na sebi ima ugrađenu kočnicu koja onemogućuje zakretanje kućišta zbog naleta vjetra. Zakretanje kućišta regulira sustav koji je izvan funkcije kad su poremećaji smjera vjetra manji (u prosjeku - jednom u deset minuta dogodi se zakretanje kućišta).
+
'''(2) Kočioni sustav'''
  
  
'''(6) Kućište stroja'''
+
Kada generator ispadne iz mreže (pobjeg), odnosno brzina naleta vjetra prijeđe maksimalnu vrijednost (isključnu vrijednost, npr. 25 m/s) dolazi do izrazitog dinamičkog opterećenja. Zato mora postojati kočioni sustav kako bi rasteretio prijenosnik snage, odnosno zaustavio rotor. Osim toga, bitno je reći da je također zadatak ovog sustava održati projektnu brzinu vrtnje konstantnom, odnosno osigurati sustav čije je djelovanje dinamički uravnoteženo.
 +
Disk kočnica - je najčešća izvedba kočionog sustava (kojom se na suvremenim strojevima upravlja mikroprocesorski), a smještena je na sporookretnom vratilu kola prije prijenosnika (11) ili na brzookretnom vratilu generatora. Prilikom odabira broja kočionih elemenata na disku kočnice, naglasak treba staviti na izbjegavanje neuravnoteženosti obodnih sila kočenja, odnosno na postizanje opterećenosti turbine isključivo momentom kočenja. Djelovanje im može biti elektromagnetsko ili hidrauličko, a aktiviraju se signalom generatora (zbog ispada iz mreže, dakle prekid strujnog kruga) ili signalom uređaja kojim se mjeri brzina vrtnje generatora.
  
  
- s jedne strane štiti generatorski sustav od okolišnih utjecaja, a s druge štiti okoliš od buke dotičnog sustava.
+
'''(3) Upravljački i nadzorni sustav'''
  
  
'''(7) Stup'''
+
Kao što samo ime kaže, ovaj sustav je u osnovi zadužen za upravljanje i nadziranje rada vjetroturbinsko-generatorskog sustava.
 +
Ako ovakav sustav nije u cijelosti smješten na vjetroturbinskoj jedinici (kao što može biti slučaj), već je jednim dijelom na nekom udaljenijem mjestu onda sustav zahtjeva i posebnu telekomunikacijsku opremu. Dakle, mikroprocesorski upravljani sustav nadzire i upravlja radnim procesima i zaštitom, daje podatke o radu, električkim i mehaničkim stanjima, obrađuje podatke, komunicira sa zaduženim osobljem te izvještava ili alarmira u slučaju nekakvog kvara, požara ili slično.
  
  
Može biti izveden kao cjevasti konični, teleskopski, rešetkasti, učvršćeni i povezani. Danas se najčešće koristi cjevasta konstrukcija, a prednost joj se nalazi u tome što ju osim visoke čvrstoće karakterizira i veća otpornost na vibracije. Prednost rešetkaste konstrukcije nalazi se u jednostavnosti, a budući da ju je moguće rastaviti na manje dijelove prikladnija je za transport i montažu.
+
'''(4) Generator'''
  
  
 +
Turbinski dio vjetrenjače s rotorom, kočnicama i prijenosnikom snage predstavlja važan dio cjelokupnog sustava, čija je osnovna funkcija pogon generatora.
  
[[Slika:Stupvj5-ivana.JPG|center]]
+
Za pravilno i sigurno funkcioniranje vjetroturbinsko - generatorskog sustava, generator mora ispunjavati zahtjeve kao što su:
  
<div align="center">'''Slika 38.''' a) '''teleskopski''' b) '''cjevasti konični''' c) '''učvršćeni''' d) '''povezani''' e) '''rešetkasti'''<div>
+
* visok stupanj iskoristivosti u širokom krugu opterećenja i brzine okretanja
<div align="left">
+
* izdržljivost rotora na povećanim brojevima okretaja u slučaju otkazivanja svih zaštitnih sustava
 +
* izdržljivost, odnosno postojanost konstrukcija na visokim dinamičkim opterećenjima prilikom kratkih spojeva, te pri uključivanju i isključivanju generatora
 +
* uležištenje generatora na način da jamče dugotrajnost
  
'''(11) Prijenosnik snage'''
 
  
U većini slučajeva je '''multiplikator''' i može biti različitih izvedbi. Hlađenje prijenosnika se najčešće vrši zrakom, a podmazivanje sintetičkim uljem. Prilikom analiziranja načina na koji se vrtnja prenosi s vjetroturbinskog kola na električni generator, naročitu važnost zauzimaju materijali izrade elemenata sklopa, vrsta prijenosa i prijenosni omjer.
+
Uzimajući u obzir uvjete povećane '''vlažnosti''', '''slanosti''', zatim '''otpornost na krute čestice''', '''povišenu temperaturu''' i slične uvjete, pred generatore se također postavlja zahtjev pouzdanosti sa što je moguće manje održavanja. Razni su kriteriji prema kojima se može izvršiti podjela generatora. Tako npr. prema načinu rada generatori se mogu podijeliti na one:
  
 +
* za paralelni rad s postojećom distributivnom mrežom
 +
* samostalni rad
 +
* spregnuti rad s drugim izvorima
  
'''Ukratko''':
+
 
 +
 
 +
Prema '''vrsti struje''' mogu biti: '''istosmjerni''' ili '''izmjenični'''. Istosmjerni se zbog problema s pouzdanosti rijetko primjenjuju.
 +
 
 +
Prema '''načinu okretanja''' postoje generatori: s '''promjenjivom''' ili s '''nepromjenjivom brzinom okretanja''' uz zadržavanje iste frekvencije. Također postoji podjela prema veličini tj. snazi.
 +
 
 +
 
 +
'''(5) Zakretnik'''
 +
 
 +
 
 +
Služi za zakretanje turbinskog ili generatorskog sustava. Nalazi se ispod kućišta vjetroturbine, na vrhu stupa. Preko pužnog prijenosa (omjera reda veličine 1:1000) s velikim zupčastim prstenom, učvršćenim na stupu, izravnava se os vratila rotora s pravcem vjetra. To je naravno, u ovisnosti o vrsti vjetroturbine, odnosno dali je ista postavljena niz vjetar ili uz vjetar. Zakretanje zapravo vrši motor. On na sebi ima ugrađenu kočnicu koja onemogućuje zakretanje kućišta zbog naleta vjetra. Zakretanje kućišta regulira sustav koji je izvan funkcije kad su poremećaji smjera vjetra manji (u prosjeku - jednom u deset minuta dogodi se zakretanje kućišta).
 +
 
 +
 
 +
'''(6) Kućište stroja'''
 +
 
 +
 
 +
- s jedne strane štiti generatorski sustav od okolišnih utjecaja, a s druge štiti okoliš od buke dotičnog sustava.
 +
 
 +
 
 +
'''(7) Stup'''
 +
 
 +
 
 +
Može biti izveden kao cjevasti konični, teleskopski, rešetkasti, učvršćeni i povezani. Danas se najčešće koristi cjevasta konstrukcija, a prednost joj se nalazi u tome što ju osim visoke čvrstoće karakterizira i veća otpornost na vibracije. Prednost rešetkaste konstrukcije nalazi se u jednostavnosti, a budući da ju je moguće rastaviti na manje dijelove prikladnija je za transport i montažu.
 +
 
 +
 
 +
 
 +
[[Slika:Stupvj5-ivana.JPG|center]]
 +
 
 +
<div align="center">'''Slika 58''' a) '''teleskopski''' b) '''cjevasti konični''' c) '''učvršćeni''' d) '''povezani''' e) '''rešetkasti'''<div>
 +
<div align="left">
 +
 
 +
'''(11) Prijenosnik snage'''
 +
 
 +
U većini slučajeva je '''multiplikator''' i može biti različitih izvedbi. Hlađenje prijenosnika se najčešće vrši zrakom, a podmazivanje sintetičkim uljem. Prilikom analiziranja načina na koji se vrtnja prenosi s vjetroturbinskog kola na električni generator, naročitu važnost zauzimaju materijali izrade elemenata sklopa, vrsta prijenosa i prijenosni omjer.
 +
 
 +
 
 +
'''Ukratko''':
  
 
* vjetroturbina i generator su spojeni pomoću mehaničke spojke za koju se najčešće podrazumijeva da u sebi ima mjenjačku kutiju s prijenosnikom. Prijenosnik, kao što je već rečeno, ima funkciju prilagođavanja niže brzine vrtnje rotora vjetroturbine višoj brzini vrtnje rotora generatora.
 
* vjetroturbina i generator su spojeni pomoću mehaničke spojke za koju se najčešće podrazumijeva da u sebi ima mjenjačku kutiju s prijenosnikom. Prijenosnik, kao što je već rečeno, ima funkciju prilagođavanja niže brzine vrtnje rotora vjetroturbine višoj brzini vrtnje rotora generatora.
 
* ukoliko su generatori višepolni niskobrzinski i po mogućnosti sinkroni s uzbudnim namotom ili uzbudnim permanentnim magnetima, mehanički prijenosnik nije potreban (što je slučaj kod vjetroturbina novijeg dizajna).
 
* ukoliko su generatori višepolni niskobrzinski i po mogućnosti sinkroni s uzbudnim namotom ili uzbudnim permanentnim magnetima, mehanički prijenosnik nije potreban (što je slučaj kod vjetroturbina novijeg dizajna).
* iznos snage pretvorbe vjetroturbine regulira se pomoću sustava za upravljanje kutom zakreta elise (eng. pitch regulated), koji također može postojati unutar opreme nekih vjetroturbina ali i ne mora. Korištenjem tog regulacijskog mehanizma elisa se zakreće oko svoje duže osi i omogućuje smanjenje mehaničke snage, ovisno o karakteristikama vjetroturbine. Ako vjetroturbina nema regulacijski sustav zakretanja, naglasak se stavlja na konstrukciju elisa koje se projektiraju prema aerodinamičkom efektu - tako je, u slučaju previsokih brzina vjetra, vjetroturbina zaštićena od povišenja snage.  
+
* iznos snage pretvorbe vjetroturbine regulira se pomoću sustava za upravljanje kutom zakreta elise (eng. pitch regulated), koji također može postojati unutar opreme nekih vjetroturbina ali i ne mora. Korištenjem tog regulacijskog mehanizma elisa se zakreće oko svoje duže osi i omogućuje smanjenje mehaničke snage, ovisno o karakteristikama vjetroturbine. Ako vjetroturbina nema regulacijski sustav zakretanja, naglasak se stavlja na konstrukciju elisa koje se projektiraju prema aerodinamičkom efektu - tako je, u slučaju previsokih brzina vjetra, vjetroturbina zaštićena od povišenja snage.
 
 
  
 
====Mreža====
 
====Mreža====
Redak 1.476: Redak 1.680:
 
====Vjetroelektrane u novije vrijeme====
 
====Vjetroelektrane u novije vrijeme====
  
Više od 85% u proizvodnji vjetroelektrana čine Njemačka, Danska i Španjolska, čime zauzimaju na tom području zasluženo dominantno mjesto.
 
Prema istraživanjima GWEC-a u razdoblju od 1993. do 2003. prosječna stopa rasta instalirane snage je bila 31% u svijetu, a 32% u EU dok je krajem 2004. godine instalirana snaga vjetroelektrana u svijetu iznosila oko 47 GW, a u EU (koja pokriva oko 2% ukupnih potreba za električnom energijom) 34 GW. (Samo radi usporedbe, u Hrvatskoj je instalirana snaga vjetroelektrana iznosila ukupno 3,5 GW ).
 
  
 +
Proizvodnja električne energije iz obnovljivih izvora, a posebno iz vjetroelektrana, danas zauzima značajno mjesto u okviru ekološki prihvatljivih tehnologija. Vjetroelektranu čini nekoliko blisko smještenih vjetroturbina priključenih preko zajedničkog rasklopnog uređaja na električnu mrežu. Svi vodeći svjetski proizvođači vjetroturbina ( Enercon, Vestas, GE, Gamesa itd. ) imaju u proizvodnom asortimanu turbine nominalne snage oko 1 MW i turbine s nominalnom snagom između 2 i 3 MW. Projekti vjetroparkova koji se razvijaju, kako u svijetu tako i u Hrvatskoj, predviđaju upravo vjetroturbine pojedinačne snage između 2 i 3 MW. Vjetroturbine mogu biti instalirane na kopnu ( ''onshore'' ) ili na području mora                  ( ''offshore'' ). Na kopnu se uglavnom postavljaju vjetroturbine snage do 3 MW, dok se vjetroturbine snage preko 3 MW instaliraju na moru. [1]
  
'''Predviđanja''':
 
  
*prema GWEC-u do 2020. godine procjenjuje se 1240 GW ukupne instalirane snage vjetroelektrana. Dok se vrijednost industrije vjetroenergetike suvremeno kreće cca. EUR i broj zaposlenih cca. 100 000, za 2020. godinu se predviđa 3000 TWh godišnje proizvodnje, odnosno 12% ukupne proizvodnje električne energije u svijetu u vrijednosti od EUR, te uz dvostruko manju cijenu opreme, odnosno izgradnje predviđa se (prema GWEC-u) ukupno 2 300 000 zaposlenih.
+
Danas se vjetroturbina pokreće automatski pri prosječnoj brzini vjetra od otprilike 3 do 5 m/s. Tijekom pogona ispod nazivne snage generatora, kut zakreta lopatica vjetroturbine i brzina rotora stalno se podešavaju za optimiranje aerodinamične učinkovitosti. Nazivnu snagu generator proizvodi pri otprilike 13 do 14 m/s te se pri višim brzinama vjetra, snaga regulira na nazivnu snagu. Konstantnost proizvodnje snage i regulacija pri različitim brzinama vrtnje smanjuje dinamičko opterećenje na konstrukciju vjetroturbine kao i na elektroenergetsku mrežu.
U slijedećih 10 - 15 godina procjena je da će 30 - 35% investicija u nove elektrane odlaziti u vjetroelektrane.
 
  
S ekološkog aspekta i Kyoto protocola te s pozicije prihvatljivosti od strane lokalne zajednice, vjetroenergetika ima velike potencijalne mogućnosti daljnjeg razvoja. Osim toga, u prilog razvoju vjetroenergetike također ide činjenica da je potrebno vrijeme izgradnje vrlo kratko, zatim smanjivanje troškova izgradnje te zakonski definirani poticaji koji zapravo podrazumijevaju fiksne tarife, obveze otkupa, niže kamatne stope, porezne olakšice i slično. Nadalje, cijene klasičnih izvora električne energije odnosno nafte, plina i ugljena rastu. Uz svaki od njih veže se određeni nedostatak koji ide u prilog već spomenutom razvoju vjetroelektrana. Tako npr. kod plina se kao problem pojavljuje stabilnost cijena i sigurnost opskrbe vezano za plinovode, dok ugljen karakteriziraju ekološki problemi i protivljenje javnosti. Slično je s nuklearnom energijom koja također nailazi na protivljenje javnosti zbog, između ostalog, nuklearnog otpada te nesigurnosti i straha od opasnosti njegove radijacije. U razvijenim zemljama ekonomski hidropotencijal je uglavnom iskorišten, ostali obnovljivi izvori nisu komercijalizirani jer su još skuplji od vjetroelektrana, a novih izvora energije nema. Sve to ukazuje na najveću potencijalnu mogućnost daljnjeg razvoja i komercijaliziranja vjetroenergetike kao obnovljivog izvora energije.
+
Ukoliko prosječna brzina vjetra premaši graničnu brzinu od 25 m/s, vjetroturbina se isključuje iz pogona okretanjem lopatica u smjer okomit na smjer vjetra. Kad se brzina vjetra spusti ispod brzine za ponovno pokretanje ( restartna brzina ), sigurnosni sustav automatski ponovno uključuje vjetroturbinu. [2]
  
  
====Razvoj i cijena vjetroelektrana====
+
U periodu od 2005. do 2011. proizvodnja električne energije iz vjetroelektrana se više nego udvostručila, dok od 2000-e slovi kao drugi najveći izvor obnovljive energije. [3]
  
Ulaganje u razvoj vjetronergetike kao alternativnog izvora energije prvenstveno je bilo potaknuto ekološkim osvještavanjem čovječanstva.
 
  
Prije 10-ak godina vjetroelektrane su predstavljale neisplativ izvor energije, jer tada sa svojom cijenom i snagom nisu mogle konkurirati dominantnim tehnikama proizvodnje električne energije, kao što su hidroelektrane, termoelektrane na fosilna goriva te nuklearne elektrane. Osim toga, kako su snage koje su vjetrenjače razvijale bile male,a instalacije relativno skupe te je zbog čestih varijacija vjetra (uzrokovanih meteorološkim uvjetima) sam proces proizvodnje nekontinuiran, to je posljedično i efektivnost vjetrenjača bila mala.
+
Global Wind Energy Council ( GWEC ) je vijeće osnovano 2005. s ciljem osiguranja stabilne vjetroenergetike kao jednog od vodećih energetskih izvora budućnosti. [4]
 +
GWEC procjenjuje da će u slijedećih 10 - 15 godina otprilike 30 - 35% investicija u nove elektrane odlaziti upravo u energiju vjetra. Sve veća globalna svijest o štetnosti emisija stakleničkih plinova koji se razvijaju pri klasičnim energetskim postrojenjima guraju obnovljive izvore energije u prvi plan energenata budućnosti. Budući da je u razvijenim zemljama ekonomski isplativa hidroenergija uglavnom iskorištena, energija vjetra postaje primarno rješenje energetike 21. stoljeća.
  
Dakle, rastom ekološke svijesti čovječanstva prema okolišu koje je bilo ugroženo različitim vidovima zagađenja (kao što je uslijed izgaranja fosilnih goriva u termoelektranama dobro poznat- efekt staklenika, zatim kod nuklearnih elektrana- ekološki problem skladištenja nuklearnog otpada ili kod izgradnje hidroelektrana- uništenje riječnih staništa) rasla je i zanimacija za razmatranjem alternativnih izvora. Budući da je civilizacijskim rastom rasla i neizbježna činjenica da je potreba za energijom sve veća nastojalo se, dakle primjenom alternativnih izvora barem djelomično rasteretiti atmosferu i geosferu od spomenutih negativnih utjecaja. Tako je u cilju realizacije tog nastojanja 1997. u Kyotu održana Konferencija, gdje je donesena važna odluka u pogledu stakleničkih emisija, odnosno postavljene su smjernice za limitiranje istih kao i prijedlog prelaska na alternativne izvore energije. Razvoj tehnologija u zrakoplovstvu te tehnologije materijala u SAD-u i Europi pridonijeo je krajem 70-ih godina razvoju vjetrenjača i zamjetnijem iskorištavanju energije vjetra. Međutim, ipak se može reći da tek početkom 90-ih vjetrenjače zapravo dolaze do izražaja, a prije toga njihova upotreba se može okarakterizirati kao beznačajna.
+
Krajem 2010. na svijetu je bilo instalirano oko 197 GW vjetroturbina, a godišnji prirast je bio oko 35 - 40 GW ( 37,642 GW 2010. ). Kina je preuzela vodeće mjesto u količini godišnjih instalacija s udjelom većim od 50% kao i vodeće mjesto u ukupno instaliranoj snazi u čemu je premašila SAD. U Europi prva dva mjesta drže Njemačka i Španjolska. Sektor vjetra u svijetu je tokom 2010. napravio profit od 40 milijardi eura, a u industriji vjetra je bilo zaposleno oko 670 000 ljudi. Najveći udio energije vjetra u ukupnoj proizvodnji električne energije je u Danskoj (21%), Portugalu (18%) i Španjolskoj (16%). [5]
U drugoj polovici 90-ih neke europske države su (potaknute razvijenom ekološkom sviješću, tehnološkom razvijenošću, te činjenicom da značajnija kontrola nad izvorima fosilnih goriva ne postoji) krenule sa uvođenjem i značajnijim razvijanjem alternativnih izvora energije, među kojima posebno istaknuto mjesto zauzima proizvodnja električne energije pomoću vjetrenjača.
 
  
'''Cijena'''
 
  
S ekološkog stajališta energija vjetra predstavlja potpuno zadovoljavajući izvor energije. Vjetroenergetici u prilog ide i visina cijene same energije koja se, zahvaljujući unaprjeđenju tehnologije proizvodnje vjetroenergetskih postrojenja, približava prihvatljivim vrijednostima.
+
EU energetski sektor je u 2012.g. izgradio vjetroelektrane kapaciteta 11.600 MW, a čime je ukupno instalirani kapacitet iz vjetra porastao na 105.600 MW. Energija iz vjetra predstavljala je 26% od svih novo izgrađenih kapaciteta u EU u 2012.godini, investicije veličine od oko 15 milijardi eura. Na kraju 2012.g. energija iz vjetra zadovoljavala je 7% europske potražnje za električnom energijom, što je povećanje u odnosu na kraj 2011.g. kada je to bilo 6.3%. Cilj EU je udjel od 20% iz (svih) obnovljivih izvora do 2020.g.
 +
Sukladno podacima Europske udruge za energiju iz vjetra ( EWEA ), izgradnja vjetroelektrana rasla je u posljednjih 12 godina ( od 2000.g. kada je bilo izgrađeno 3.200 MW do 11.900 MW u 2012.g. ) prosječnom stopom rasta od preko 11.6%. Rast u 2012.g. bio je 12.6%. Njemačka je i dalje EU članica s najviše izgrađenih kapaciteta ( 31.307 MW na kraju 2012. ), a slijede Španjolska s 22.796 MW , Ujedinjeno Kraljevstvo s 8.445 MW i Italija s 8.144 MW. Zemlja s najvećim udjelom energije iz vjetra u ukupnoj potrošnji električne energije je Danska (27% na kraju 2012.g.), a slijede Portugal (17%), Španjolska (16%), Irska (13%) i Njemačka (11%). [2]
  
Tako je npr. krajem 80-ih godina cijena električne energije dobivene vjetroelektranama u SAD-u iznosila 38 c/kWh, dok je 2003. godine cijena tako dobivene energije pala na samo 3 c/kWh, a danas je uobičajeno 4 do 6 c/kWh. Dakle, osnovno nastojanje stručnjaka, prilikom osnivanja vjetrenjače, u budućnosti je smanjenje cijene proizvodnje energije na 2 do 3 c/kWh. Time bi vjetar kao energetski izvor postao konkurentan elektranama na fosilna goriva, odnosno iskorištenje energije vjetra bi podrazumijevalo prodor obnovljivih izvora energije na svjetskom tržištu energenata. Budući da Europa nema dovoljnu kontrolu tržišta fosilnih goriva, zadnjih 10 godina može se uočiti njezino stremljenje ka istraživanju i gradnji postrojenja koja koriste alternativne izvore energije, a kao najrazvijenije među njima ističe se iskorištavanje vjetra.
 
  
Cijena je jedan od važnih faktora i zapravo predstavlja najveći limit pri projektiranju i odabiru materijala i postupka za izradu vjetrenjače. Da bi dobili ciljanu cijenu proizvodnje energije vjetrom od 2 do 3 c/kWh (što je, kao što je već naglašeno, primarni cilj inženjera u budućnosti) jako je važno koncentriranje na izbjegavanje preskupih komponenti od kojih je vjetrenjača izrađena. Prema nekim statistikama npr. pogon s promjenjivom brzinom vrtnje u odnosu na pogon sa stalnom brzinom postiže na godinu i do 40% veći iznos predane električne energije. Najskuplji dio vjetroelektrane je njezina turbina, međutim veličina i cijena generatora uz uključenu učinkovitost regulacijskog sustava bez sumnje čine značajne investicijske troškove. Da bi opravdali uvođenje pogona s promjenjivom brzinom vrtnje, nužna je pažljiva financijska analiza. Ekonomsku isplativost moguće je postići i uz veće početne investicijske troškove pogona s promjenjivom brzinom vrtnje, pod uvjetom da je cijena isporučene energije dovoljno visokog iznosa.
 
  
[[Slika:Vjcij.gif|center]]
 
  
<div align="center">'''Slika 39.''' Cijena električne energije iz vjetroelektrana po godinama<div>
+
LITERATURA:
<div align="left">
 
  
====Vjetroenergetika u Hrvatskoj====
+
[1] http://www.koncar-ket.hr/docs/koncarketHR/documents/77/Original.pdf
  
Objektivne mogućnosti izgradnje vjetroelektrana u Hrvatskoj trenutno su manje od raspoloživog vjetropotencijala. Budući sam vjetropotencijal nije dovoljno istražen, a ekonomski iskoristivi vjetropotencijal raste, odnosno raste cijena proizvodnje električne energije iz drugih izvora, nije moguće dati konkretne procjene.
+
[2] http://www.poslovni.hr/hrvatska/1200-mw-do-2020-hrvatskoj-treba-nova-strategija-vjetroenergetike-248055
Bez većih tehničkih problema u sustav realno može ući cca. 500 MW snage vjetroelektrana. Problemi koji se pojavljuju kao prepreka napretku vjetroenergetike u Hrvatskoj su, prema studijama već spomenutog R.Goića, prvenstveno zakonodavstveno-regulatorni okvir, zatim tvz. papirologija koja uključuje koncesijska prava, imovinsko-pravne odnose, te zakonsku regulativu na svim razinama. Tu se nadalje pojavljuje problem priključka na električnu mrežu, što podrazumijeva troškove, mogućnost prihvata i transporta snage i energije, tehničku regulativu.. Kao značajan problem nameće se također i financiranje odnosno osiguranje kapitala, rizici, kamatne stope te potpora domaće industrije, projektantskih tvrtki te istraživačkih ustanova zbog neiskustva.
+
 
 +
[3] http://epp.eurostat.ec.europa.eu/statistics_explained/index.php/Energy_from_renewable_sources
 +
     
 +
[4] http://en.wikipedia.org/wiki/Global_Wind_Energy_Council
  
Prosječna proizvodna cijena električne energije u Hrvatskoj i dalje je ispod proizvodne cijene električne energije iz vjetroelektrana, što je posljedica velikog udjela HE i amortiziranih TE (što ne ide baš u prilog komercijalizaciji vjetroelektrana u RH). Međutim, cijena proizvodnje najskuplje elektrane ili uvoza je iznad proizvodne cijene električne energije iz vjetroelektrana, dok se za cijenu proizvodnje električne energije iz bilo koje nove klasične elektrane u Hrvatskoj očekuje da će nadmašiti ovu iz vjetroelektrana, jer već sada teško uspijeva biti manja od nje.
+
[5] http://hr.wikipedia.org/wiki/Vjetroelektrana
Ako se k tome još pridodaju dodatni plusevi za vjetroelektrane, vezano za obnovljive izvore i Kyoto protocol, kao i minusi koji za vjetroelektrane proizlaze iz činjenice da izazivaju sistematske troškove (u prvom redu to se odnosi na njihovu nepredvidivu proizvodnju i nemogućnost garantiranja snage), odgovor o isplativosti električne energije iz vjetroelektrana trenutno je teško dati( izvor: R. Goić).
 
  
====Povijest vjetrenjača====
+
====Priobalne  vjetroelektrane====
  
Prijašnje izvedbe vjetrenjača koristile su drvene lopatice ili lopatice od drvene rešetke presvučene tekstilom ili lakim daščicama, koje su bile postavljene na građevinu s mlinom ili pumpom za vodu. Današnje pak vjetrenjače su karakteristične po sastavnim dijelovima kao što su vertikalna cjevasta platforma, odnosno toranj na kojemu se nalaze dvije do četiri lopatice te generator za proizvodnju električne energije.
+
Priobalna vjetroelektrana (engl.Offshore windturbine) je vrsta vjetroelektrane s čvrstim temeljima koja se gradi na priobalnom području. Potrebno ih je razlikovati od plutajućih vjetroelektrana koje nemaju čvrste temelje nego su postavljene na pontonima i predviđene su za postavljanje na pučini. Priobalne vjetroelektrane se grade na dubinama ne većim od 80m i nisu predviđene za udaljenosti od obale veće od 50km. Evropa trenutno prednjači sa instaliranih 6,040MW (lipanj, 2013) u sektoru kombiniranog offshore vjetroenergetskog potencijala. U tome posebno prednjače Velika Britanija, Danska, Nizozemska, Belgija i Njemačka. Velika Britanija je u prvoj polovici 2013-te instalirala 513.5MW, a rujnu 2013 London Array u Velikoj Britaniji je bio najveći park priobalnih vjetroelektrana na svijetu, sa ukupnom instaliranom snagom od 630MW za što je zaslužno 175 Siemens vjetroagregata. Ova vjetroelektrana smještena je na ušću Temze, na oko 20 kilometara od obala Kenta i Eseksa. U vlasništvu je konzorcijuma kompanija Dong Energy, E.ON UK Renewables i Masdar, i stvarat će dovoljno električne energije za potrebe 500.000 britanskih domaćinstava. London Array će smanjiti godišnje emisije ugljen-dioksida za oko 900 tona, što je jednako emisiji iz 300.000 putničkih automobila, priopćeno je iz Siemens-a.
Vjetrenjače su u primjeni još od 10-og stoljeća, a Europom su se rasprostranile u 18-om stoljeću. Četrdesetih godina 20-og stoljeća Njemačka, SAD i Danska postaju značajne po proizvodnji električne energije iz vjetroelektrana, te od tada zapravo započinje masovna proizvodnja kako komponenti tako i vjetroenergetskih sustava.
 
U 19-om stoljeću, točnije 1887. godine Charles Brush je u SAD-u napravio "gigantsku vjetrenjaču" promjera 17m s 144 lopatice od cedrovog drveta. Takva vjetrenjača punila je baterije snagom od 12 kW idućih 20 godina.
 
Suvremene vjetrenjače su, za razliku od onih početnih, karakteristične npr. po rotoru promjera 123m te mogućnošću generiranja 5 - 6 MW energije. Za postizanje optimalnih vrijednosti, današnji proračuni ukazuju na korištenje 3 visoko učinkovite aerodinamičke lopatice i to po mogućnosti na što većoj visini, kako bi se lopatice što bolje distancirale od turbulentnog okružja. Budući otprilike 500m visine predstavlja granicu laminarnog sloja zemlje, posljedično se lopatice nastoji postaviti na što je moguće višu poziciju.
 
  
===Geotermalne elektrane===
 
  
  
 +
[[Slika:Stankovic1.jpg|center]]
  
Da bi se geotermalna energija iskoristila razvijene su mnoge tehnologije, pojednostavljeno možemo izdvojiti dva načina: izravno i neizravno. U izravno bi spadalo korištenje vruće vode koja izbija iz podzemlja za npr. toplice, za grijanje kućanstava i staklenika, za neki procese u industriji. A u neizravno, korištenje geotermalne energije za dobivanje električne.
+
<div align="center">'''Slika 2.4.2.3/1.'''Priobalni (Offshore) vjetropark London Array (Velika Britanija), ukupne snage 630MW.<div>
 +
<div align="left">
  
Jedan od najzanimljivijih oblika iskorištavanja geotermalne energije je proizvodnja električne energije. Tu se koriste vruća voda i para iz Zemlje za pokretanje generatora, pa prema tome nema spaljivanja fosilnih goriva i kao rezultat toga nema niti štetnih emisija plinova u atmosferu, ispušta se samo vodena para. Dodatna prednost je u tome što se takve elektrane mogu implementirati u najrazličitijim okruženjima, od farma, osjetljivih pustinjskih površina pa sve do šumsko-rekreacijskih područja.
 
  
Počeci korištenja topline Zemlje za generiranje električne energije vežu se uz malo talijansko mjesto Landerello i 1904 godinu Tamo je te godine započelo eksperimentiranje s tim oblikom proizvodnje električne energije, kada je para upotrijebljena za pokretanje male turbine koja je napajala pet žarulja, a taj se eksperiment smatra prvom upotrebom geotermalne energije za proizvodnju električne energije. Tamo je 1911 počela gradnja prve geotermalne elektrane koja je završena 1913 i nazivna snaga joj je bila 250 kW. To je bila jedina geotermalna elektrana u svijetu kroz gotovo pola stoljeća. Princip rada je jednostavan: hladna voda upumpava se na vruće granitne stijene koje se nalaze blizu površine, a van izlazi vruća para na iznad 200 °C i pod visokim pritiskom i ta para onda pokreće generatore. Iako su sva postrojenja u Landerello-u uništena u drugom svjetskom ratu, postrojenja su ponovo izgrađena i proširena te se koriste još i danas. To postrojenje i danas električnom energijom napaja oko milijun domaćinstava tj. proizvede se gotovo 5000 GWh godišnje, što je oko 10% ukupne svjetske proizvodnje struje iz geotermalnih izvora. Iako je geotermalna energija obnovljivi izvor energije, tlak pare se u Landerello-u smanjio za 30% od 1950.
+
Europska udruga za korištenje energije vjetra (EWEA) ima u cilju do 2020-te instalirati 40GW, a do 2030-te 150GW snage čiji bi iznos trebao zadovoljiti 13-17% potreba za električnom energijom Europske unije. Unutar državnih akcijskih planova za obnovljive izvore energije (NREAP), koje su članice EU napravile, svaka država je stavila svoju procjenu instalirane snage priobalnih vjetroelektrana koje
 +
će biti u pogonu do 2020. Sa samo sedam godina do tog cilja, izgleda da će samo rijetke države ispuniti svoje ciljeve do kraja 2020.
 +
Za mnoge države kombinacija ograničenih financijskih tržišta i lokalne birokratske neefikasnosti su uzrok smanjenja broja novih instalacija. Glavni prekršitelji od većih država EU su Francuska i Njemačka. U Njemačkoj je glavni razlog sporost tijeka natječaja za zone razvijanja projekata. U Francuskoj je situacija slična, s tim da je tamo u zadnjih desetak godina tri puta promijenjena politika. Države kao Italija i Španjolska su pod udarom slabe ekonomije te priobalne vjetroelektrane više nisu proritet. Velika Britanija pak nastavlja sa razvojem po planu, dok Poljska ima potencijal izgraditi četiri puta više nego što im je bio NREAP cilj za 2020.
  
[[Slika:geoter.jpg|center]]
+
Tehničke karakteristike
  
<div align="center">'''Slika 42.''' Pojednostavljeni princip generiranja električne energije iz geotermalnih izvora. Vruća para i voda koriste se za pokretanje turbina generatora, a iskorištena voda i kondenzirana para vraćaju se natrag u izvor.<div>
+
Kod izgradnje Priobalnih vjetroelektrana velika pozornost se obraća ka stabilnosti, koja je u ovisnosti o dubini. Prema tome inženjeri su predstavili više različitih tipova temelja:
<div align="left">
+
• Jedan stupac (Monopile), promjera oko 6m, koristi se do dubine od 30m.
 +
• Gravitacijski temelj (Gravity-based structure), 20-80m dubine.
 +
• Conventional steel jacket temelj, koje se koriste u naftnoj i plinskoj industriji, 20-80m dubine
 +
• Tronošci (Tripod foundation), 20-80m dubine.
  
Trenutno se koriste tri osnovna tipa geotermalnih elektrana:
 
  
'''Princip suhe pare (Dry steam)''' – koristi se iznimno vruća para, tipično iznad 235 °C (445 °F). Ta para se koristi za direktno pokretanje turbina generatora. Ovo je najjednostavniji i najstariji princip i još uvijek se koristi jer je to daleko najjeftiniji princip generiranja električne energije iz geotermalnih izvora. Spomenuta prva geotermalna elektrana na svijetu u Landerello-u koristila je taj princip. Trenutno se najveća elektrana koja koristi „Dry steam“ princip nalazi u sjevernoj Kaliforniji i zove se The Geysers, a proizvodi električnu energiju još od 1960 godine. Količina proizvedene električne energije iz tog postrojenja još uvijek je dovoljna za opskrbu grada veličine San Francisco-a.  
+
[[Slika:Tripod.jpg|center]]
  
'''Flash princip (Flash steam)''' – koristi se vruća voda iz geotermalnih rezervoara koja je pod velikim pritiskom i na temperaturama iznad 182 °C (360 °F). Pumpanjem vode iz tih rezervoara prema elektrani na površini smanjuje se tlak pa se vruća voda pretvara u paru u pokreče turbine. Voda koja se nije pretvorila u paru vraća se natrag u rezervoar zbog ponovne upotrebe. Većina modernih geotermalnih elektrana koristi ovaj princip rada.  
+
<div align="center">'''Slika 2.4.2.3/2.'''Tipovi temelja priobalnih vjetroelektrana.<div>
 +
<div align="left">
  
'''Binarni princip (Binary cycle)''' – Voda koja se koristi u kod binarnog principa je hladnija od vode koja se koristi kod ostalih principa generiranja električne energije iz geotermalnih izvora. Kod binarnog principa vruća voda se koristi za grijanje tekućine koja ima znatno nižu temperaturu vrelišta od vode, a ta tekućina isparava ne temperaturi vruće vode i pokreće turbine generatora. Prednost tog principa je veća efikasnost postupka, a i dostupnost potrebnih geotermalnih rezervoara je puno veća nego kod ostalih postupaka. Dodatna prednost je potpuna zatvorenost sistema budući da se upotrijebljena voda vraća natrag u rezervoar pa je gubitak topline smanjen, a gotovo da i nema gubitka vode. Većina planiranih novih geotermalnih elektrana koristiti će ovaj princip.  
+
Temelj vjetroelektrane je pod uticajem više sila istovremeno: vlastita težina, protok vode (plima i oseka), i valovi. Dok na gornji dio konstrukcije, koji je izvan vode, djeluje sila vjetra, koja indirektno djeluje na temelj vjetroelektrane.
Princip koji će se koristiti kod izgradnje nove elektrane ovisi o vrsti geotermalnog izvora energije, tj. o temperaturi, dubini i kvaliteti vode i pare u odabranoj regiji.  
+
Veliki zahtjevi se postavljaju i po pitanju otpornosti konstrukcije na koroziju, jer je izložena djelovanju morske vode i vjetra. Ovaj problem korozije se riješava katodnom zaštitom.
  
U svim slučajevima kondenzirana para i ostaci geotermalne tekućine vraćaju se natrag u bušotinu i time se povećava izdržljivost geotermalnog izvora.  
+
Do sada je najveći broj vjetroturbina i na kopnu i na moru bio sa dvo ili trostupanjskim prijenosnikom, međutim istraživanje je pokazalo da konstrukcija sa zupčanicima (veliki broj pokretnih dijelova), zbog trošenja ne može uvijek zadovoljiti previđeni vijek trajanja od 20 godina, a svaki popravak na moru je vrlo skup. Stoga su dva velika proizvođača vjetroturbina General Electric (USA) i Siemens usvojili kostrukciju bez zupčaničnog prijenosnika tj. Direct drive design. Ta tehnologija ima jedan drugi problem, a to je da za permanentni magnet u generatoru treba od 500-1000kg legure neodimij-željezo-bor za svaki MW snage. Neodimij (rijetka zemlja) je metal kojeg ima u ograničenim količinama samo u jednom rudniku u Kini.
  
Budući da je procijenjena totalna količina geotermalne energije koja bi se mogla iskoristiti znatno veća nego sveukupna količina energetskih izvora baziranih na nafti, ugljenu i zemnom plinu zbrojenih zajedno trebalo bi geotermalnoj energiji svakako pridati veću važnost. Naročito ako se uzme u obzir da je riječ o jeftinom, obnovljivom izvoru energiju koji je usto i ekološki prihvatljiv. Budući da geotermalna energija nije svuda lako dostupna, trebalo bi iskoristiti barem mjesta na kojima je ta energija lako dostupna (rubovi tektonskih ploča) i tako barem malo smanjiti pritisak na fosilna goriva i time pomoći Zemlji da se oporavi od štetnih stakleničkih plinova
 
  
===Elektrane na biomasu i otpad===
 
  
Svako termoenergetsko postrojenje sastoji se od 4 glavna dijela:kotla,turbine,kondenzatora i pumpe.Kod elektrana na biomasu i otpad specifično je da kao gorivo u kotao ulazi biomasa i otpad.U kotlu se događa proces izgaranja koji možemo podijeliti na izgaranje u fluidiziranom sloju i izgaranje na rešetci.  
+
[[Slika:Turbina 1 .jpg|center]]
  
Postrojenja za izgaranje biomase i otpada mogu izgarati mnoga otpadna goriva.Tehnologija izgaranjem pretvara biomasu u toplinsku energiju, a iz nje se pomoću određenih strojeva pretvara u  nekoliko oblika potrebne energije kao što su:električna energija,topli zrak,topla voda i para.
+
<div align="center">'''Slika 2.4.2.3/3.'''Usporedba sustava sa transmisijom(lijevo) i sa direktnim pogonom(desno).<div>
Postoji nekoliko tehnologija za izgaranje,a neke su:razna ložišta(u kojima se ujedno najjednostavnije izgara), te posebno građeni parni kotlovi za izgaranje biomase.
+
<div align="left">
  
 +
Prijenos električne energije na kopno
  
====Tehnologija izgaranja na rešetci====
+
Električna energija dobijena u vjetroagregatima, podvodnim kabelima se prenosi na kopno gdje se priključuje na električnu mrežu. Ukoliko se radi o većim udaljenostima ekonomičnije je prenositi istosmjernu struju visokog napona (High-Voltage, Direct Current(HVDC), jer su manji gubici, koji se manifestiraju kao jalova struja pri prijenosu izmjenične struje. Dovedena istosmjerna struja se pretvara u izmjeničnu koja se dalje razvodi na električnu mrežu. Europska transnacionalna prijenosna elektromreža za vjetroelektrane ne moru treba omogućiti prijenos električne energije iz novih 40GW do 2020.god. i očekivanih 150GW do 2030.god. Ta elektromreža sastoji se od 11 mreža koje su već u pogonu, te od 21 mreže koje su u gradnji, u projektiranju ili su u fazi studija.
  
Izgaranje se događa u kotlu u kojemu je smještena rešetka u na kojoj se nalazi biomasa i otpad koji se sagorijeva.
 
Izgaranje na rešetki je stari proces sličan izgaranju u fluidiziranom sloju uz razliku što fluidizirani sloj ima jednoličnije i bolje izgaranje.
 
Za postrojenja male i srednje snage(tipično do 5 MW) izgaranje goriva iz krute biomase provodi se najčešće na rešetki,koja omogućava miješanje goriva i kontroliran dovod zraka.Izgaranje na rešetki je pouzdana i dokazana tehnologija ,a razne izvedbe omogućuju relativno visok stupanj kontrole i efikasnosti.Nedostatak izgaranja na rešetci očituje se kod goriva nejednolike kvalitete i s visokim udjelom vlage, kad postizanje ravnomjernog sagorijevanja predstavlja poseban problem.Ravnomjerno i potpuno sagorijevanje povećava efikasnost i smanjuje emisiju štetnih plinova.
 
  
 +
[[Slika:Stankovic5.jpg|center]]
  
[[Image:Slika_postrojenja.JPG|center]]
+
<div align="center">'''Slika 2.4.2.3/4.'''Presjek podvodnog kabela za prijenos
 
+
                                                              istosmjerne struje visokog napona.<div>
<div align="center">'''Slika 43.''' Postrojenje u kojem se rabi tehnologija izgaranja na rešetci<div>
 
 
<div align="left">
 
<div align="left">
  
[[http://www.youtube.com/watch?v=GZ8PgGKUjqA Pogledaj]]
 
  
 +
Ekonomska isplativost
  
Postrojenje na slici je uobičajeno postrojenje koje se koristi izgaranjem na rešetci.Postrojenje se sastoji:
+
Europski potencijal vjetra na moru je enorman. On je od vitalnog značaja za budućnost Europe, jer daje dobar dio odgovora na europsku dilemu: „kako riješiti povećane potrebe za električnom energijom i zadovoljiti uvjete u vezi s klimatskim promjenama?“ Izgradnjom vjetroelektrana na moru, odgovor na to pitanje postiže se:
Spremište goriva(1) gdje gorivo dolazi kamionima u obliku otpada,drvnih otpada i sl.Zatim se to gorivo kroz sustav za dostavu goriva(2) dovodi u prostor u kojem se nalazi rešetka(3).Ispod rešetke se dovodi zrak za izgaranje(8).Taj zrak se pomoću ventilatora dovodi ispod rešetke i tako pospješuje izgaranje.Ispod rešetke se također nalazi vlažni sakupljač troske(9).U njemu se nalazi voda koja služi da se troska,koja nastane kao otpad izgaranjem,hladi.Na rešetki se nalazi gorivo koje izgara u komori za izgaranje(4).Prilikom izgaranja oslobađaju se dimni plinovi.Dimni plinovi nastali izgaranjem prolaze kroz isparivač(5).Tamo se isparuje voda s druge strane cijevi.U njemu se voda isparava i odlazi u pregrijač vodene pare(6) a zatim odlazi u proces.Dimni plinovi odlaze u ekonomajzer(7).Pošto dimni plinovi dolaze vrući,a voda je hladna,u ovom dijelu dimne plinove hladimo,a vodu grijemo.Za okoliš je štetno da vrući plinovi odlaze u atmosfreu,pa na ovaj naćin i čuvamo okoliš i vršimo energetsku racionalizaciju postrojenja.Nakon toga dimni plinovi prolazi kroz ciklon(10).On odvaja krupne krute čestice iz dimnih plinova.Zatim dimni plinovi odlaze u prostor s filterima(11) gdje se izdvajaju sitne krute čestice filtriraju.To se radi zbog sprečavanja onečišćenja atmosfere.Nakon pročišćavanja ostatak izlazi kroz dimnjak(12) u okoliš.
 
  
 +
• Eksploatacijom preobilnog i besplatnog izvora energije (vjetra), bez emitiranja stakleničkih plinova;
  
====Tehnologija izgaranja u fluidiziranom sloju====
+
• Smanjenjem ovisnosti o uvozu sve skupljih energenata;
  
Izgaranje u fluidiziranom sloju izgaranjem pretvara biomasu u vrući granulirani sloj na pijesku.
+
• Stvaranjem nove visokotehnološke industrije, koja će kreirati tisuće novih radnih mjesta;
Ubrizgavanje zraka u  taj sloj stvara turbulencije zraka koje pogoduju procesu izgaranja biomase.Naime,tako stvorene turbulencije dolaze u potpuni kontakt s gorivom pospješujući njegovo potpuno izgaranje.Na ovaj način se kontrolira razvijanje topline i omogućava da temperature procesa budu ispod 972 stupnja Celzijusa reducirajući emisiju dušičnog monoksida.Kotlovi u kojima se koristi fluidizirani sloj mogu koristiti goriva sa visokom koncentracijom pepela,niskokalorična goriva kao što su  ostaci poljoprivredne proizvodnje,otpadci od sječe šuma.Ova tehnologija u odnosu na izgaranje na rešetci pruža znatno veću fleksibilnost u pogledu zahtjeva na kvalitetu i vlažnost goriva.Korištenjem ove tehnologija ,za goriva s visokim udjelom vlage i neujednačene kvalitete moguće je postizanje efikasnosti kotla i do 90% uz znatno smanjenje štetnih emisija.Osnovni nedostatak je visoka cijena ,pa se ovi sustavi koriste obično za postrojenja veća od 5MW.
 
  
 +
Tehnologija dobijanja energije iz priobalnih vjetroparkova je među najskupljim, međutim imaju veći stupanj iskoristivosti u odnosu na kopnene vjetroelektrane jer je vjetar koji puše na moru intenzivniji i kontinuiraniji, pogotovo u posljepodnevnim satima kada je i potražnja za električnom energijom najveća.
  
[[Image:Ventilatori.JPG|center]]
 
  
<div align="center">'''Slika 44.''' Ventilatori koji se koriste u tehnologiji izgaranja u fluidiziranom sloju<div>
 
<div align="left">
 
  
 +
Izvori:
  
[[Image:Slika_postrojenja.JPG|center]]
+
1. http://en.wikipedia.org/wiki/Offshore_wind_power
  
<div align="center">'''Slika 45.''' Postrojenje u kojem se upotrebljava fluidizirani sloj kao tehnika izgranja<div>
+
2. http://de.wikipedia.org/wiki/Offshore-Windpark
<div align="left">
 
  
===PV===
+
3. http://www.energy.siemens.com/hq/en/renewable-energy/wind-power/
  
 +
4. http://www.4coffshore.com/offshorewind/
  
 +
====Razvoj i cijena vjetroelektrana====
  
====Uvod====
+
Ulaganje u razvoj vjetronergetike kao alternativnog izvora energije prvenstveno je bilo potaknuto ekološkim osvještavanjem čovječanstva.
  
PV je kratica za Photovoltaic što je složenica od grčke riječi za svjetlost i veličine za napon. To označava direktnu konverziju sunčeve svjetlosti u energiju pomoću solarnih ćelija. Proces konverzije je zasnovan na fotonaponskom efektu kojeg je otkrio Alexander Bequerel 1839 godine.
+
Prije 10-ak godina vjetroelektrane su predstavljale neisplativ izvor energije, jer tada sa svojom cijenom i snagom nisu mogle konkurirati dominantnim tehnikama proizvodnje električne energije, kao što su hidroelektrane, termoelektrane na fosilna goriva te nuklearne elektrane. Osim toga, kako su snage koje su vjetrenjače razvijale bile male,a instalacije relativno skupe te je zbog čestih varijacija vjetra (uzrokovanih meteorološkim uvjetima) sam proces proizvodnje nekontinuiran, to je posljedično i efektivnost vjetrenjača bila mala.
Tipovi PV ćelija:
 
::::::• silicijeve Si monokristalne, polikristalne i amorfne
 
  
::::::• galij arsenidne GaAS
+
Dakle, rastom ekološke svijesti čovječanstva prema okolišu koje je bilo ugroženo različitim vidovima zagađenja (kao što je uslijed izgaranja fosilnih goriva u termoelektranama dobro poznat- efekt staklenika, zatim kod nuklearnih elektrana- ekološki problem skladištenja nuklearnog otpada ili kod izgradnje hidroelektrana- uništenje riječnih staništa) rasla je i zanimacija za razmatranjem alternativnih izvora. Budući da je civilizacijskim rastom rasla i neizbježna činjenica da je potreba za energijom sve veća nastojalo se, dakle primjenom alternativnih izvora barem djelomično rasteretiti atmosferu i geosferu od spomenutih negativnih utjecaja. Tako je u cilju realizacije tog nastojanja 1997. u Kyotu održana Konferencija, gdje je donesena važna odluka u pogledu stakleničkih emisija, odnosno postavljene su smjernice za limitiranje istih kao i prijedlog prelaska na alternativne izvore energije. Razvoj tehnologija u zrakoplovstvu te tehnologije materijala u SAD-u i Europi pridonijeo je krajem 70-ih godina razvoju vjetrenjača i zamjetnijem iskorištavanju energije vjetra. Međutim, ipak se može reći da tek početkom 90-ih vjetrenjače zapravo dolaze do izražaja, a prije toga njihova upotreba se može okarakterizirati kao beznačajna.
 +
U drugoj polovici 90-ih neke europske države su (potaknute razvijenom ekološkom sviješću, tehnološkom razvijenošću, te činjenicom da značajnija kontrola nad izvorima fosilnih goriva ne postoji) krenule sa uvođenjem i značajnijim razvijanjem alternativnih izvora energije, među kojima posebno istaknuto mjesto zauzima proizvodnja električne energije pomoću vjetrenjača.
  
::::::• bakar-indium-diselenidne CuInSe 2
+
'''Cijena'''
 
::::::• kadmij-telurijeve CdTe
 
  
Najraširenije su silicijeve pa su građa i funkcioniranje opisani na njima.
+
S ekološkog stajališta energija vjetra predstavlja potpuno zadovoljavajući izvor energije. Vjetroenergetici u prilog ide i visina cijene same energije koja se, zahvaljujući unaprjeđenju tehnologije proizvodnje vjetroenergetskih postrojenja, približava prihvatljivim vrijednostima.
  
[[Slika:PV001-ivana.jpg|center]]
+
Tako je npr. krajem 80-ih godina cijena električne energije dobivene vjetroelektranama u SAD-u iznosila 38 c/kWh, dok je 2003. godine cijena tako dobivene energije pala na samo 3 c/kWh, a danas je uobičajeno 4 do 6 c/kWh. Dakle, osnovno nastojanje stručnjaka, prilikom osnivanja vjetrenjače, u budućnosti je smanjenje cijene proizvodnje energije na 2 do 3 c/kWh. Time bi vjetar kao energetski izvor postao konkurentan elektranama na fosilna goriva, odnosno iskorištenje energije vjetra bi podrazumijevalo prodor obnovljivih izvora energije na svjetskom tržištu energenata. Budući da Europa nema dovoljnu kontrolu tržišta fosilnih goriva, zadnjih 10 godina može se uočiti njezino stremljenje ka istraživanju i gradnji postrojenja koja koriste alternativne izvore energije, a kao najrazvijenije među njima ističe se iskorištavanje vjetra.
  
<div align="center">'''Slika 46.''' Najviša teoretska iskoristivost pojedinog tipa PV-a<div>
+
Cijena je jedan od važnih faktora i zapravo predstavlja najveći limit pri projektiranju i odabiru materijala i postupka za izradu vjetrenjače. Da bi dobili ciljanu cijenu proizvodnje energije vjetrom od 2 do 3 c/kWh (što je, kao što je već naglašeno, primarni cilj inženjera u budućnosti) jako je važno koncentriranje na izbjegavanje preskupih komponenti od kojih je vjetrenjača izrađena. Prema nekim statistikama npr. pogon s promjenjivom brzinom vrtnje u odnosu na pogon sa stalnom brzinom postiže na godinu i do 40% veći iznos predane električne energije. Najskuplji dio vjetroelektrane je njezina turbina, međutim veličina i cijena generatora uz uključenu učinkovitost regulacijskog sustava bez sumnje čine značajne investicijske troškove. Da bi opravdali uvođenje pogona s promjenjivom brzinom vrtnje, nužna je pažljiva financijska analiza. Ekonomsku isplativost moguće je postići i uz veće početne investicijske troškove pogona s promjenjivom brzinom vrtnje, pod uvjetom da je cijena isporučene energije dovoljno visokog iznosa.  
<div align="left">
 
  
 +
[[Slika:Vjcij.gif|center]]
  
[[Image:PV002.jpg|center]]
+
<div align="center">'''Slika 2.4.2.5/1.''' Cijena električne energije iz vjetroelektrana po godinama<div>
 
 
<div align="center">'''Slika 47.''' Dostignuti stupanj razvoja PV ćelija u laboratorijskim uvjetima<div>
 
 
<div align="left">
 
<div align="left">
  
 +
====Vjetroenergetika u Hrvatskoj====
  
 +
Vjetroelektrane u Hrvatskoj započele su svoj razvoj 1988. godine, kada Končar postavlja prvi vjetroagregat u brodogradilištu Uljanik, koji je u međuvremenu obustavljen, ali se i danas tamo nalazi. Trenutno u Hrvatskoj ima 9 aktivnih vjetroelektrana koje zajedno daju snagu od 176,25 MW i isporučuju električnu energiju u elektroenergetski sustav Hrvatske.
  
'''Od ćelije do modula'''
+
U planu je izgradnja novih 7 vjetroelektrana. Za primjer, samo ove godine u pogon su puštene VE Ponikve i VE Bruška, započeti su radovi na VE Jelinak i VE Glunča i dodano je 5 novih agregata na VE Pometeno Brdo. Za ovu godinu planiran je početak izgradnje VE Bubrig, Crni Vrh i Velika Glava, a u sljedećih godinu dana i VE Rudine (iako se trenutno ne nalazi u kvoti). Također, za budućnost su planirane izgradnja VE Voštane i VE Kamensko, zajedničke snage do 40 MW, VE Zelengrad, snage 42 MW i VE Ogorje snage 44 MW. (izvor: hep.hr) [http://www.hep.hr/ops/usluge/sustav/VE_u_pogonu_i_sa_sklopljenim_UOP-om_30_10_2013.pdf]
  
Pojedine ćelije se slažu i povezuju u veće cjeline s ciljem osiguranja prikladnog napona i struje za različite aplikacije. Paralelno složene daju veću električnu struju dok serijski spojene ostvaruju viši napon. Tipične veličine snage takvih modula su između 10 W i 100 W vršne snage pri standardnim uvjetima, koji su: 1000 W/m² Sunčevog zračenja i temperatura ćelije od 25°C.
 
Standardna garancija proizvođača na takve proizvode iznosi 10 ili više godina.
 
  
====Primjena====
+
{| border="1"
 +
|+ Tablica 2.4.2.6/a Postojeće vjetroelektrane i njihove karakteristike: (izvor: Wikipedia, koncar-ket.hr, hep.hr) [http://hr.wikipedia.org/wiki/Vjetroelektrane_u_Hrvatskoj] [http://www.koncar-ket.hr/podrucja_djelovanja/obnovljivi_izvori/vjetroagregati] [http://www.hep.hr/ops/usluge/sustav/VE_u_pogonu_i_sa_sklopljenim_UOP-om_30_10_2013.pdf]
 +
! Vjetroelektrana !! Instalirana snaga (MW) !! Županija !! Godišnja proizvodnja (GWh) !! Vjetroagregati i modeli !! Puštena u rad
 +
|-
 +
| VE Vrataruša  || 42 || Ličko- senjska || 125 || 14 × Vestas V90 - 3 MW || 2010.
 +
|-
 +
| VE Bruška || 36,8 || Zadarska || 122 || 16 × Siemens SWT-93 - 2,3 MW || 2012.
 +
|-
 +
| VE Ponikve || 34 || Dubrovačko- neretvanska || 122 || 16 × Enercon E-70 - 2,3 MW || 2013.
 +
|-
 +
| VE Trtar- Krtolin || 11,2 || Šibensko- kninska || 28 || 14 × Enercon E-48 - 0,8 MW || 2006.
 +
|-
 +
| VE Crno Brdo || 10 || Šibensko- kninska || 27 || 7 × Leitwind LTW77 – 1,5 MW || 2011.
 +
|-
 +
| VE Orlice || 9,6 || Šibensko- kninska || 25 || 11 × Enercon (3 x E-48 – 0,8 MW + 8 x E-44 – 0,9 MW) || 2009.
 +
|-
 +
| VE Velika Popina || 9,2 || Zadarska || 26 || 4 × Siemens SWT 93 – 2,3 MW || 2011.
 +
|-
 +
| VE Ravne 1 || 5,95 || Zadarska || 15 || 7 × Vestas V52 – 0,85 MW || 2005.
 +
|-
 +
| VE Pometeno Brdo || 17,5 || Splitsko- dalmatinska || 15 || 16 × Končar (15 × KO-VA 57/1 – 1 MW+1 × VA K80-2,5 MW) || 2012.
 +
|-
 +
|'''UKUPNO''' || 176,25 || || 505 || 105 ||
 +
|}
  
Područje primjene solarnih panela je ograničeno s relativno malom snagom po metru kvadratnom panela. Tehničkim rješenjima možemo oblikovati panel s naglaskom na naponu ili jakosti struje po metru kvadratnom. S obzirom na međusobnu zavisnost P = U * I postoji idealna radna točka kada je taj umnožak najveći odnosno P<sub>max</sub> za zadano osvjetljenje, tako da postoje sustavi regulacije koji osiguravaju P<sub>max</sub>. Svoju trenutačno najrašireniju primjenu ostvaruje kao izvor napajanja za elektroničku opremu, prvenstveno pri svemirskim istraživanjima. PV sa baterijom za skladištenje energije je jednostavan i pouzdan “Stand-Alone” sistem često najprikladniji kada su ostali izvori električne energije nepristupačni, nepoželjni ili preskupi.
 
  
Tipične aplikacije su:
 
  
*opskrba energijom udaljenih domova i gospodarstava
+
Najveća vjetroelektrana u Hrvatskoj je VE Vrataruša u blizini Senja, na obroncima Velebita. Izgrađena je 2009. godine, ali je zbog dugog probnog perioda puštena u pogon u siječnju 2011. Elektrana ima ukupno instaliranih 42 MW snage što ju čini najvećom u ovom dijelu Europe i ujedno je i prva vjetroelektrana u Hrvatskoj priključena na prijenosnu mrežu, na 110 kV. Sastoji se od 14 vjetroagregata pojedinačne snage 3 MW.
*aplikacije u komunikaciji – napose udaljene repetitorske instalacije
 
*katodna zaštita cjevovoda
 
*navodnjavanja
 
  
Veličine ovakvih sistema su 10 W do 10 kW vršne snage. Za ruralne sisteme od 100 W do 10 kW vršne snage. Sistem od 10 kW vršne snage obično se sastoji od 100 m²  modula.
 
  
[[Slika:PV003.jpg|center]]
+
[[Slika:VE_Vratarusa_2011.jpg|center]]
  
<div align="center">'''Slika 48.''' Prikaz '''BIPV''' (Building Integrated Photovoltaics)</div>
+
<div align="center">'''Slika 2.4.2.6/1.''' VE Vrataruša kod Senja, snage 42 MW, najveća vjetroelektrana u Hrvatskoj (izvor: Wikipedia)</div> [http://hr.wikipedia.org/wiki/Vjetroelektrana_Vrataru%C5%A1a]
  
  
  
[[Slika:PV004.jpg|center]]
+
Vjetroelektrana Pometeno Brdo  najznačajnija je po tome što je prva na kojoj su korišteni vjetroagregati koji su proizvedeni i dizajnirani u Hrvatskoj. Tvrtka Končar prije 5 godina postavila je prve agregate koje su počeli razvijati 2004. godine, a danas radi svojim punim predviđenim kapacitetom sa ukupno instaliranih 16 vjetroagregata i 17,5 MW.
  
<div align="center">'''Slika 49.''' Prikaz '''Stand-Alone''' sistema sa jednom od mogućih aplikacija u napajanju komunikacijskih i senzorskih uređaja</div>
 
  
<div align="left">
 
  
====Građa Si - PV ćelije====
+
[[Slika:VE Pometeno Brdo.jpg|center]]
  
Pomoću fotonaponskog efekta može se sunčeva energija izravno pretvoriti u električnu u fotonaponskim ćelijama. Kada fotonaponska ćelija apsorbira sunčevo zračenje, fotonaponskim efektom se na njezinim krajevima proizvede elektromotorna sila i fotonaponska ćelija postaje izvor električne energije.
+
<div align="center">'''Slika 2.4.2.6/2.''' VE Pometeno Brdo kraj Dugopolja</div>
Fotonaponska ćelija je PN-spoj (dioda). U silicijskoj fotonaponskoj ćeliji na površini pločice P-tipa silicija difundirane su primjese npr. fosfor, tako da na tankom površinskom sloju nastane područje N-tipa poluvodiča. Da bi se skupili naboji nastali apsorpcijom fotona iz sunčeva zračenja, na prednjoj površini nalazi se metalna rešetka, a stražnja strana je prekrivena metalnim kontaktom. Rešetkasti kontakt na prednjoj strani načinjen je tako da ne prekrije više od 5 % površine, te on gotovo i ne utječe na apsorpciju sunčeva zračenja. Prednja površina ćelije može biti prekrivena i prozirnim antirefleksijskim slojem koji smanjuje refleksiju sunčeve svjetlosti i tako povećava djelotvornost ćelije.
 
  
  
'''Funkcioniranje'''
+
'''Vjetropotencijal u Hrvatskoj'''  
  
Fotonaponska ćelija napravljena je tako da se, kada je osvijetlimo, na njezinim krajevima javlja elektromotorna sila (napon). Kada se fotonaponska ćelija (PN-spoj) osvijetli, apsorbirani fotoni proizvode parove elektron-šupljina. Ako apsorpcija nastane daleko od PN-spoja, nastali par ubrzo se rekombinira. Međutim, nastane li apsorpcija unutar ili u blizini PN-spoja, unutrašnje električno polje, koje postoji u osiromašenom području, odvaja nastali elektron i šupljinu – elektron se giba prema N-strani, šupljina P-strani. Takvo skupljanje elektrona i šupljina na odgovarajućim stranama PN-spoja uzrokuje elektromotornu silu na krajevima ćelije.
+
Vjetropotencijal je najvažniji element za izbor lokacije vjetroelektrane. U godišnjem hodu najveća srednja brzina vjetra javlja se u siječnju ili veljači, što su ujedno i mjeseci s najviše bure. Jugo u jadranskim ciklonama može znatno povisiti srednju brzinu vjetra u rano proljeće ili kasnu jesen. Kako Jadran ne obiluje jakim i olujnim vjetrom, pogodan je za iskorištavanje energije vjetra. Tome u prilog govori i činjenica što se određeni smjerovi vjetra često javljaju i dugo traju. Međutim, potencijal bure i juga nije moguće potpuno iskoristiti. Naime, vjetrovi ovakvog tipa vrlo često imaju jake udare, i do preko 100 km/h i velike oscilacije u brzini što ne samo da nije moguće iskoristiti za proizvodnju električne energije, nego i dodatno povećava zahtjeve na mehaničku stabilnost vjetroturbina. Zato se biraju lokacije na kojima bura i jugo rijetko dosežu orkansku snagu.  
Kada se ćelija osvijetli, kontakt na P-dijelu postaje pozitivan, a na N-dijelu negativan. Ako su kontakti ćelije spojeni s vanjskim trošilom, poteći će električna struja.
+
   
Kada je fotonaponska ćelija spojena s vanjskim trošilom i osvijetljena, u ćeliji će zbog fotonapona nastajati fotostruja I<sub>s</sub>, te će vanjskim trošilom teći struja I, jednaka razlici struje diode I<sub>d</sub> i fotostruje I<sub>s</sub>.
+
Atlas vjetra za cijelu Hrvatsku ne postoji, iako je u travnju ove godine Energetski institut Hrvoje Požar predstavio Atlas vjetra Zadarske županije. To istraživanje pokazalo je kako Zadarska županija ima najviše potencijala za gradnju vjetroelektrana u cijeloj Hrvatskoj. Županije koje također imaju veliki vjetropotencijal su Dubrovačko- neretvanska, Splitsko- dalmatinska i Šibensko- kninska. (izvor: eihp.hr) [http://www.eihp.hr/hrvatski/detaljnije.php?Tip=vijest&id=2634]
  
[[Slika:PV004.gif|center]]
+
[[Slika:Karta.jpg|center]]
  
<div align="center">'''Slika 50.''' Građa fotonaponske ćelije</div>
+
<div align="center">'''Slika 2.4.2.6/3.''' Potencijalne lokacije vjetroelektrana u Hrvatskoj (izvor: atlas.geog.pmf.unizg.hr)</div> [http://atlas.geog.pmf.unizg.hr/e_skola/geo/mini/vjetar_u_hrvatskoj/postojece_u_izradi_u_planu.html]
  
  
[[Slika:PV005.gif|center]]
+
Bitno je napomenuti da je Vlada Uredbom o uređenju i zaštiti zaštićenog obalnog područja zabranila između ostalog i gradnju vjetroelektrana na otocima i obali 1000 metara od obalne crte. Sve je više glasova protiv takve zabrane, kako među energetičarima, tako i među aktivistima u zaštiti okoliša i predstavnicima lokalne samouprave u područjima gdje je planirana takva gradnja. Primjerice, Novalja je u prostornom planu predvidjela gradnju vjetroelektrane na predjelu Komorovac. (izvor: www.vjesnik.hr) [http://vjesnik.hr/]
  
<div align="center">'''Slika 51.''' Funkcioniranje fotonaponske ćelije</div>
+
U pogledu daljnjeg razvoja elektro- energetskog sustava u Hrvatskoj u planu je značajnija integracija vjetroelektrana, ali to znači da ona podrazumijeva značajno povećanje troškova za energiju uravnoteženja, kao i za pomoćne usluge, te povećanje investicijskih ulaganja u razvoj i revitalizaciju prijenosne mreže. Napredak u integraciji neće biti moguć ukoliko se efikasno i cjelovito ne riješi problem sekundarne regulacije i energije uravnoteženja u cijelom elektro-energetskom sustavu Republike Hrvatske. Međutim, do 2020. godine, za troškove mjera poticanja primjene vjetroelektrana u proizvodnji električne energije predviđeno je preko 700 milijuna kuna, najviše što se tiče obnovljivih izvora nakon elektrana na biomasu. (izvor: vlada.hr) [https://www.google.hr/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=3&ved=0CDsQFjAC&url=http%3A%2F%2Fwww.vlada.hr%2Fhr%2Fcontent%2Fdownload%2F275263%2F4062911%2Ffile%2F120.%2520-%25202.pdf&ei=o4B_UuvIG8rL4ATlhIHgCQ&usg=AFQjCNHktoZCEpr6Usv7vhkqoZkz0vslqg&sig2=S6QG-kTvnvo8wC6qW9Ksdw&bvm=bv.56146854,d.bGE&cad=rja]
  
  
 +
Prema istom planu, kvota za vjetroelektrane određena je na brojku od 400 MW do 2020. godine, što je po nekim kritičarima premala brojka i vode se brojne rasprave upravo o toj temi.
  
'''Spektralna karakteristika PV'''
+
O vjetroelektranama će se u Hrvatskoj u budućnosti sve više raspravljati, sve će ih više biti i one će postajati sve značajnije. Naravno, vjerojatno nikada neće biti vodeće u proizvodnji električne energije u RH, ali one su budućnost i u njih će se sve više ulagati.
  
PV iz različitih materijala imaju maksimalne spektralne osjetljivosti za raličite valne duljine. Silicijska PV ima maksimum spektralne osjetljivosti za valnu duljinu od 0,8 mm ili jednostavnije, najbolje apsorbira svjetlost te valne duljine.
+
====Povijest vjetrenjača====
  
 +
Prijašnje izvedbe vjetrenjača koristile su drvene lopatice ili lopatice od drvene rešetke presvučene tekstilom ili lakim daščicama, koje su bile postavljene na građevinu s mlinom ili pumpom za vodu. Današnje pak vjetrenjače su karakteristične po sastavnim dijelovima kao što su vertikalna cjevasta platforma, odnosno toranj na kojemu se nalaze dvije do četiri lopatice te generator za proizvodnju električne energije.
 +
Vjetrenjače su u primjeni još od 10-og stoljeća, a Europom su se rasprostranile u 18-om stoljeću. Četrdesetih godina 20-og stoljeća Njemačka, SAD i Danska postaju značajne po proizvodnji električne energije iz vjetroelektrana, te od tada zapravo započinje masovna proizvodnja kako komponenti tako i vjetroenergetskih sustava.
 +
U 19-om stoljeću, točnije 1887. godine Charles Brush je u SAD-u napravio "gigantsku vjetrenjaču" promjera 17m s 144 lopatice od cedrovog drveta. Takva vjetrenjača punila je baterije snagom od 12 kW idućih 20 godina.
 +
Suvremene vjetrenjače su, za razliku od onih početnih, karakteristične npr. po rotoru promjera 123m te mogućnošću generiranja 5 - 6 MW energije. Za postizanje optimalnih vrijednosti, današnji proračuni ukazuju na korištenje 3 visoko učinkovite aerodinamičke lopatice i to po mogućnosti na što većoj visini, kako bi se lopatice što bolje distancirale od turbulentnog okružja. Budući otprilike 500m visine predstavlja granicu laminarnog sloja zemlje, posljedično se lopatice nastoji postaviti na što je moguće višu poziciju.
  
'''Povezivanje ćelija u veće cjeline'''
+
===Geotermalne elektrane===
  
Povezivanje ćelija može biti izvedeno na dva načina:
 
#Serijski – serijskim spajanjem dolazi do povećanja jakosti struje s povećanjem površine, izvodi se tako da se svi (+) polovi spoje na isti vodič, analogija i za (-) vodiče.
 
#Paralelno – paralelnim spajanjem dolazi do povećanja napona s povećanjem površine, izvodi se tako da se naizmjenično spajaju (+) i (-) pol ćelija u nizu.
 
  
Točne podatke radne karakteristike mogu dati jedino proizvođači ali su ovog reda veličine:
 
  
Napon praznog hoda U = 0,55-0,60 V, struja kratkog spoja I = 20-25 mA/cm<sup>2</sup>, serijski unutarnji otpor Ra = 0,0025 W m<sup>2</sup>
+
Dva su osnovna načina iskorištavanja geotermalne energije: izravni i neizravni (konverzijski). U izravne načine spadaju svi postupci korištenja topline prirodnih izvora zagrijanog fluida iz Zemljine kore. Prirodno prisutni fluidi u kori mogu biti kapljevita voda s otopljenim mineralnim solima, zasićena mokra para te pregrijana para. Ovakav način je najprimitivniji i koristi se od davnina. Neke od najraširenijih primjena su: grijanje kućanstava, kuhanje, kupke te grijanje manjih poljoprivrednih plastenika.
  
 +
[[Slika:brajkovic1.jpg|center]]
  
[[Slika:PV006.gif|center]]
+
<div align="center">'''Slika 2.4.3/1.''' Temperaturna distribucija po Zemljinim slojevima.<div>
 +
<div align="left">
  
<div align="center">'''Slika 52.''' U-I krivulja Si solarne ćelije</div>
 
  
 +
Neizravan način korištenja sadrži energetsku transformaciju u sustavu korištenja. Geotermalna energija sadržana u zagrijanom fluidu koristi se za pogon generatora odnosno proizvodnju električne energije. Potencijal proizvodnje električne energije geotermalnim elektranama prema procjenama varira od 35 do 2000 GW. Glavni faktori o o kojima ovisi konačna brojka su: investicije, istraživanja i nadogradnja sustava za korištenje (kogeneracijski sustavi).
 +
Najrašireniji sustav za prozivodnju električne energije korištenjem geotermalnih potencijala je enhanced geothermal system (EGS). EGS je sustav konverzijskog korištenja geotermalne energije u kojem se uspostavlja kružni proces. Prirodni tok fluida iz kore često je ograničen i otežan nepropusnošću granitnih struktura u kori. Ovaj nedostatak se rješava uvođenjem injekcijskih cijevi u kojima se uspostavlja tok hladne vode pod povišenim tlakom. Djelovanjem tokova te vode pod povišenim tlakom dolazi do probijanja stijena te oslobađanja zagrijanog fluida u pukotinama i podzemnim zdencima te također do zagrijavanja vode iz injekcijskih cijevi. Nakon prolaska kroz zagrijani sloj voda se zbog povišenog tlaka kroz drugu cijev pumpa prema površini. Na površini se zagrijani fluid iskoristi u generatoru te u kogeneracijskom dijelu postrojenja ako on postoji. Nakon što se prolaskom ohladio, fluid se ponovno pumpa kroz injekcijsku cijev i time se zatvara kružni proces.
  
Karakteristika solarne ćelije:
+
[[Slika:brajkovic2.jpg|center]]
  
Iskoristivi napon ovisi o poluvodičkim materijalima i kod Si ćelija je oko 0.5 V.
+
<div align="center">'''Slika 2.4.3/2.''' EGS postrojenje.<div>
Napon praznog hoda je malo ovisan o Sunčevom zračenju dok jakost struje raste s porastom osvjetljenja.
+
<div align="left">
Izlazna snaga ćelije je također temperaturno zavisna. Viša temperatura ćelije uzrokuje
 
manju efikasnost.
 
  
====Karakteristike pojedinih ćelija====
+
Osnovne izvedbe geotermalnih postrojenja su:
  
PV ćelije iz silicija se izvode u više morfoloških oblika kao monokristalne, polikristalne i amorfne.
+
'''SUSTAV SA SUHOM PAROM (direktni sustav)'''
  
'''Monokristalne Si ćelije'''. Ovaj tip ćelije može pretvoriti 1000 W/m<sup>2</sup> sunčevog zračenja u 140 W električne energije s površinom ćelija od 1 m<sup>2</sup>. Za proizvodnju monokristalnih Si ćelija potreban je apsolutno čisti poluvodički materijal. Monokristalni štapići se izvade iz rastaljenog silicija i režu na tanke pločice. Takav način izrade omogućuje relativno visoki stupanj iskoristivosti.
+
Sam naziv govori da ove elektrane koriste suhu paru, odnosno pregrijanu paru. Takve izvedbe su najstarije budući da nema nikakvih dodatnih promjena stanja radnog fluida do ulaska u turbinski proces. Para direktno ulazi iz podzemnog spremnika tj. pokreće parnu turbinu. Nedostatak ovakve izvedbe je u tome što se isključivo iskorištava faza pregrijane pare i time se zapravo znatno ograničava potencijal izvora geotermalnog fluida. Danas je pojava ovakvih elektrana rjeđa ipak još uvijek se nalaze u primjeni kod postrojenja s jednostavnijom opremom i ograničenom investicijom a gdje je prirodni potencijal za nastanak pregrijane pare kao geotermalnog fluida dovoljan. Najveća ovakva elektrana u svijetu danas je u sjevernoj Kaliforniji (SAD).
  
'''Polikristalne Si ćelije'''. Ovaj tip ćelije može pretvoriti 1000 W/m<sup>2</sup> sunčevog zračenja u 130 W električne energije s površinom ćelija od 1 m<sup>2</sup>. Proizvodnja ovih ćelija je ekonomski efikasnija u odnosu na monokristalne. Tekući silicij se ulijeva u blokove koji se zatim režu u ploče. Tijekom skrućivanja materijala stvaraju se kristalne strukture različitih veličina na čijim granicama se pojavljuju greške, zbog tog razloga solarna ćelija ima manju iskoristivost.
 
  
'''Amorfne Si ćelije'''.
+
'''FLASH SUSTAV'''
Ovaj tip ćelije može pretvoriti 1000 W/m<sup>2</sup> sunčevog zračenja u 50 W električne energije s površinom ćelija od 1 m<sup>2</sup>.
 
Ukoliko se tanki film silicija stavi na staklo ili neku drugu podlogu to se naziva amorfna ili tankoslojna ćelija. Debljina sloja iznosi manje od 1 µm, stoga su troškovi proizvodnje manji u skladu sa niskom cijenom materijala. Međutim iskoristivost amorfnih ćelija je puno niža u usporedbi s drugim tipovima ćelija. Prvenstveno se koristi u opremi gdje je potrebna mala snaga (satovi, džepna računala) ili kao element fasade.
 
  
'''Galij arsenidne GaAs ćelije'''.
+
Flash sustav koristi više faza radnog medija tijekom procesa. U injekcijskoj cijevi nalazi se hladni fluid u kapljevitom stanju koji je pod visokim tlakom. Prolazeći proces zagrijavanja u podzemnim slojevima ulazi u izlaznu cijev i penje se prema površini. U cijevi dolazi do pojave razdvajanja (flashing) te kapljeviti fluid gura pred sobom parnu fazu. Prolaskom kroz separator plina odvaja se zagrijana kapljevina koja može biti podvrgnuta daljnjim stupnjevima vaporizacije na nižem tlaku, a para ulazi u turbinu. Ovaj princip danas je jedan od najzastupljenijih. Uz osnovnu izvedbu često se ugrađuju u sustav i kogeneracijski spremnici te tornjevi za hlađenje. Bitno je napomenuti da je potrebno nadomiještati geotermalni fluid na način da se iskorišteni preko kondenzatora pretvori u kapljevitu fazu i vrati se u podzemni sloj podalje od crpilišta.
Galij arsenid je poluvodič napravljen iz mješavine galija Ga i arsena As. Pogodan je za upotrebu u višeslojnim i visoko učinkovitim ćelijama.
 
Širina zabranjene vrpce (band gap) je pogodna za jednoslojne solarne ćelije. Ima visoku apsorpciju pa je potrebna debljina od samo nekoliko mikrona da bi apsorbirao sunčeve zrake. Relativno je neosjetljiv na toplinu u usporedbi sa Si ćelijama te na zračenja. Zbog visoke cijene koristi se u svemirskim programima i u sustavima s koncentriranim zračenjem gdje se štedi na ćelijama. Projekti koncentriranog zračenja su još u fazi istraživanja. Galij indijum fosfidna/galij arsenid (GaInP)/GaAs dvoslojna ćelija ima iskoristivost od 30% i koristi se u komercijalne svrhe za svemirske aplikacije. Ovaj tip ćelije može pretvoriti 1000 W/m<sup>2</sup> sunčevog zračenja u 300 W električne energije sa površinom ćelija od 1 m<sup>2</sup>.
 
  
'''Kadmij telurijeve CdTe ćelije'''.
+
[[Slika:brajkovic3.jpg|center]]
Ovaj tip ćelije može pretvoriti 1000 W/m<sup>2</sup> sunčevog zračenja u 160 W električne energije sa površinom ćelija od 1 m<sup>2</sup> u labaratorijskim uvjetima. Kadmij teleurid je spoj elementa: metala kadmija i polumetala telurija. Pogodan za upotrebu u tankim PV modulima zbogo fizikalnih svojstava i jeftinih tehnologija izrade. Usprkos navedenim prednostima zbog kadmijeve otrovnosti i sumnje na kancerogenost nije u širokoj upotrebi.
 
  
[[Slika:PV007.jpg|center]]
+
<div align="center">'''Slika 2.4.3/3.''' FLASH STEAM postrojenje.<div>
 +
<div align="left">
  
<div align="center">'''Slika 53.''' Kadmij telurijeve CdTe ćelije</div>
+
'''BINARY CYCLE IZVEDBA'''
  
====Metode povećanja iskoristivosti fotonaponskih ćelija====
+
Najnoviji način korištenja geotermalnih elektrana je upravo Binary cycle izvedba koja sadrži dva radna medija vezana samo izmjenom topline bez miješanja tvari. Osnovni proces se odvija na način da se zagrijani fluid iz izlazne cijevi doprema u veći broj turbniskih jedinica. Međutim fluid ne ulazi u samu turbinu već prolaskom kroz izmjenjivačku površinu predaje toplinu drugom radnom mediju koji je karakteriziran znatno nižim temperaturama vrelišta čak do 14 stupnjeva Celzija. Radni medij zatim isparava i pokreće turbinu koja je preko vratila vezana na generator i tako se proizvede električna struja. Nakon prolaska kroz turbinu radni medij odlazi u izmjenjivač topline u kojem dolazi do kondenzacije a voda koja je dopremljena iz tornja za hlađenje se zagrijava i vraća u injekcijsku cijev skupa s vodom koja je izmjenila toplinu neposredno prije turbinskog procesa. Najveća prednost ovakve izvedeb je u znatno nižim temperaturama ekstrahiranog fluida. Međutim proračuni pokazuju da je zbog niže eksergije kod ovakvih proces teže postići odgovarajući output snage.
  
(Sve slike i informacije iz ovog poglavlja su vezane uz istraživačke i pilot projekte koji još nisu u komercijalnim terestijalnim aplikacijama !!!)
 
  
Da bi se postigla što bolja iskoristivost dva su smjera razvoja koja se ne isključuju:
 
*povećanje snage insolacije koncentriranjem sunčevih zraka
 
  
[[Slika:PV008.jpg|center]]
+
[[Slika:brajkovic4.jpg|center]]
  
<div align="center">'''Slika 54.''' Koncentriranje sunčevih zraka</div>
+
<div align="center">'''Slika 2.4.3/4.'''BINARY CYCLE postrojenje.<div>
 +
<div align="left">
  
  
*iskoristivost što većeg dijela spektra prispjelog svjetla
+
'''Prednosti i nedostaci geotermalnih elektrana'''
Konstrukcije kojima se to postiže su slaganjem različitih tipova ćelija jednih na druge pri čemu su gornji slojevi propusni za svjetlost koje apsorbiraju donji slojevi PV kompozita. Također je razvijena PVCC tehnologija (photovoltaic cavity converter)
 
  
[[Slika:PV009.jpg|center]]
+
Geotermalna energija smatra se obnovljivim izvorom energije jer je toplinski potencijal Zemlje praktički beskonačan. Fluid koji se nalazi u slojevima nadomješta se prirodnom cirkulacijom vode. Razvojem EGS sustava omogućilo se korištenje geotermalnih potencijala i u područjima koji nemaju prirodne izvore kao što su gejziri i vruća vrela. Emisije stakleničkih plinova su znantno niže nego kod postrojenja s fosilnim gorivima zapravo je najveći nusprodukt vodena para. Budući da je zagađenje na niskoj razini gradnja ovakvih elektrana moguća je bez opasnog utjcaja na lokalni ekosustav. Mogućnosti kogeneracije kod ovih sustava su iznimno velike te podižu efikasnost koja je svojstveno niska.
  
<div align="center">'''Slika 55.''' Iskorištavanje što većeg dijela ulaznog Sunčevog snopa, ulazna zraka dolazi u crno tijelo koje na raznim dijelovima preuzima zrake različitih valnih duljina, PVCC tehnologija (photovoltaic cavity converter)</div>
+
Nedostaci geotermalnih postrojenja možda se najbolje očituju u visokim investicijskim troškovima te vrlo skupoj tehnologiji i održavanju. Također otkriveni su nepovoljni utjecaji na sezmološke pojave u područjima crpilišta geotermalnog fluida. Jedna od potencijalno opasnih pojava je i oslobađanje opasnih plinova kao npr. amonijaka koji se može naći u bušotinama i opasno ugroziti zdravlje ljudi.
 +
Prirodni geološki uvjeti odlučujući su faktor za izgradnju postrojenja i time onemogućavaju široku rasprostranjenost geotermalnih elektrane te podrazumijevaju nemogućnost transporta proizvodnje energije. 
  
====Problem zasjenjenja PV-a====
+
===Elektrane na biomasu i otpad===
  
Problem koji treba riješiti pri pojačanoj insolaciji, (pojačanje od 10-100x definira kao malo do srednje a, pojačanje od 100-1000x kao visoko koncentrirano zračenje) je zasjenjenje. Zasjenjenje uzrokuje da solarne ćelije istih radnih karakteristika zbog nejednolike osvijetljenosti ne daju jednaki napon što može uzrokovati promjenu smjera struje zbog pojave lokalnog izvora i ponora na panelu. (Na primjer kad padne list s drveta na solarni panel njegova izlazna struja i napon slabe zbog unutarnjih gubitaka).
+
Elektrane na biomasu i otpad su termoelektrane gdje se toplina potrebna za proizvodnju električne energije dobiva izgaranjem biomase i otpada. Pod biomasu spada svaki organski materijal koji ima neku energetsku vrijednost. Za razliku od ostalih energenata koji se koriste u konvencionalnim termoelektranama, biomasa spada pod obnovljive izvore energije. Izgaranjem biogoriva se u atmosferu oslobađa ista količina CO2 kao što bi to bio slučaj da nismo koristili biomasu za gorivo. Ugljik iz atmosfere je pohranjen u biljkama te bi u svakom slučaju ta količina CO2 bila oslobođena u atmosferu. Treba samo održavati princip obnovljivog izvora (isti broj posječenih i zasađenih drva). Isto kao i kod konvencionalnih termoenergetskih postrojenja, elektrane na biomasu i otpad posjeduju četiri glavna dijela – kotao, turbina, kondenzator i pumpa. Postoje dvije osnovne vrste tehnologije izgaranja u procesima koji se odvijaju u bioelektranama, a to su izgaranje na rešetci i izgaranje u fluidiziranom sloju.
  
Tehnička rješenja kojima se rješava taj problem su:
+
[[Image:Sl1_shema_procesa_u_bioelektrani.png|center]]
#Postavljanje prozirnog materijala ispred ćelija radi disperzije sunčevih zraka koje onda ravnomjernije osvjetljavaju površinu.
+
<div align="center">'''Slika 2.4.4/1.''' Shema procesa u bioelektrani<div>
#Prilikom usmjeravanja ne fokusira se u jednu točku nego što ravnomjernije po površini solarnih ćelija. Primjer toga su usavršeni usmjerivači koji zadržavaju formu elipsoida, no diskretizirani s ravnim površinama radi što ravnomjernijeg zračenja po ćelijama.  
+
<div align="left">
#Ugradnja bypass dioda radi sprječavanja promjene smjera toka struje i pojave unutarnjih gubitaka.
 
  
[[Slika:PV010.jpg|center]]
 
  
<div align="center">'''Slika 56.''' Spoj solarnih ćelija s visoko koncentriranim zračenjem gdje su ugrađene bypass diode</div>
+
====Tehnologije izgaranja====
  
====Ukupna emisija štetnih tvari tijekom ukupnog životnog ciklusa ćelije====
+
Zbog manje homogenosti biomase od konvencionalnih energenata poput plina, nafte i ugljena potrebno je više prilagoditi tehnologije izgaranja takvoj vrsti goriva. Danas se najčešće koriste dvije tehnologije izgaranja – tehnologija izgaranja na rešetci i tehnologija izgaranja u fluidiziranom sloju
  
Ekološku prihvatljivost PV-a nužno je sagledati u cjelovitom kontekstu od proizvodnje PV-a do njihovog zbrinjavanja.
+
[[Image:Sl2_Drax_Biomass_Power_Station.png|center]]
Glavni utjecaji PV-a na okoliš o kojima treba voditi brigu su:
+
<div align="center">'''Slika 2.4.4.1/1.''' Drax Biomass Power Station<div>
*utjecaj konstrukcija na lokalne ekosisteme i njihove obitavaoce (na to treba obratiti pažnju prilikom izgradnje postrojenja velikih snaga)
+
<div align="left">
*vizualni (estetski) utjecaj
 
*utjecaj na javno zdravstvo (postoji mali ali prisutni rizik utjecaja kadmija , arsena i selena na ljudsko zdravlje)
 
*zbrinjavanje PV nakon isteka vijeka trajanja (IEA u svom izvješću navodi da odlaganje može biti napose problem u zemljama gdje skladištenje otpada nije dobro regulirano ili prilikom upotrebe u udaljenim nenadziranim područjima). Studije IEA-e pokazuju da PV ćelije promatrane kroz ukupni životni ciklus utječu na smanjenje ispuštanja CO<sub>2</sub>. Za radnog vijeka proizvedu više energije nego što je potrebno za njihovu izradu čime se štedi na upotrebi fosilnih goriva.
 
  
===Solarne termalne elektrane===
+
====Tehnologija izgaranja na rešetci====
  
====Uvod====
+
Ova tehnologija izgaranja je tradicionalnija tehnologija. Korištena je duži niz godina i u isto vrijeme se dosta razvila pa su neki nedostatci otklonjeni. Izgaranje se odvija u kotlu. Na kotlu je smještena rešetka na kojoj se nalaze biomasa i otpad. Sam postupak izgaranja je sličan onome kod tehnologije izgaranja u fluidiziranom sloju, razlika je samo u pripremanju biomase i otpada za samo izgaranje. Tehnologija izgaranja u rešetci je pogodnija za kruta goriva (poljoprivredni i šumarski ostatci) te za postrojenja manje snage (do 5 MW). Kontrola i regulacija izgaranja se temelje na stvaranju turbulencije što pospješuje sam proces izgaranja. To se izvršava na način da se zrak upuhuje ispod same rešetke. Nedostatak ove tehnologije izgaranja jest veća nepotpunost izgaranja nego kod tehnologije fluidiziranog sloja. Nepotpunost izgaranja sama po sebi znači gubitak određene topline. To se može dogoditi zbog nedovoljne homogenosti goriva ili zbog nedovoljne količine zraka u ložištu. Zbog toga je pri samom procesu izgaranja potrebno pronaći ravnotežu između tih parametara jer preveliki pretičak zraka znači da je izgaranje nepotpuno  te da je izlazna entalpija dimnih plinova veća nego li je poželjno.
  
'''Solarne termalne elektrane''' su izvori električne struje dobivene pretvorbom Sunčeve energije u toplinsku (za razliku od fotovoltaika kod kojih se električna energija dobiva direktno). S obzirom da nemaju štetnih produkata prilikom proizvodnje električne energije, a imaju razmjernu dobru efikasnost (20-40%), proriče im se svjetla budućnost.
 
Kako je količina energija koja pada na površinu izuzetno velika, izgradnjom takvih elektrana na sunčanim područjima (npr. Sahara) mogao bi se energijom snabdijevati veliki dio potrošača, barem dok ne uzmemo ekonomiju u obzir. Ipak, čak i na manjoj skali mogu postati vrlo bitan faktor (npr. na otocima).
 
  
[[Image:STE-1.jpeg|center]]
+
====Tehnologija izgaranja u fluidiziranom sloju====
 +
Tehnologija izgaranja u fluidiziranom sloju je naprednija i ekifasnija tehnologija izgaranja. Postoji razlika u pripremi samog goriva u odnosu na izgaranje na rešetci. Biomasa se miješa sa pijeskom kojeg ima više te nastaje granulirani sloj pijeska. Taj sloj se odvodi u kotao gdje se ubacuje predgrijani zrak pod nekim tlakom. Pošto pijeska u samom sloju ima više, pod utjecajem predgrijanog zraka se granulirani sloj raspršuje po cijelom prostoru što uzrokuje turbulencije koje pospješuju kontakt goriva sa kisikom. To uzrokuje bolju potpunost  izgaranja koja iznosi oko 99% te sveukupnu korisnost kotla koja je otprilike 90% bez obzira na udio vlage u otpadu i jesu li komponente goriva slične kvalitete ili ne. Glavni nedostatak ove tehnologije izgaranja jest cijena koja je u odnosu na tehnologiju izgaranja na rešetci dosta veća pa se tehnologija fluidiziranog sloja koristi samo u bioelektranama snage preko 5 MW. Gledajući sveukupno, ova tehnologija izgaranja pruža veću fleksibilnost u pogledu zahtjeva na kvalitetu i vlažnost goriva. Kotlovi u kojima se koristi fluidizirani sloj mogu koristiti goriva sa visokom koncentracijom pepela  i niskokalorična goriva poput raznih ostataka iz poljoprivredne proizvodnje i ostataka od sječe šuma što dodatno pospješuje fleskibilnost samog tehnološkog procesa.
  
<div align="center">'''Slika 57.''' Koncentrirajuća solarna termalna elektrana</div>
+
[[Image:izgaranje_biomase.JPG|center]]
  
Zbog potrebe za visokim temperaturama, gotovo svi oblici solarnih termalnih elektrana moraju koristiti nekakav oblik koncentriranja Sunčevih zraka s velikog prostora na malu površinu.  
+
<div align="center">'''Slika 2.4.4.3/3.''' Postrojenje u kojem se upotrebljava fluidizirani sloj kao tehnika izgranja<div>
Kako se tokom dana položaj Sunca na nebu mijenja, tako se stalno mijenja i najpovoljniji kut pod kojim padaju Sunčeve zrake na zrcala, stoga je potrebno ugraditi sustave koji će stalno prilagođavati njihov položaj. Ti sustavi su neophodni kako bi se dobila što veća efikasnost, ali ujedno i najveći čimbenik u vrlo visokim cijenama solarnih termalnih elektrana.
+
<div align="left">
  
Smanjenja u cijeni su moguća skladištenjem topline, a ne struje, budući da je takva tehnologija danas jeftinija, a proizvodnja topline je ionako neophodna za funkcioniranje ovakvog tipa elektrana. Time je moguće također dobivati električnu energiju i onda kada to inače ne bi bilo moguće (za vrijeme smanjene insulacije - mjera energije solarne radijacije primljene ili predane  od strane određene površine u određenom vremenu).
+
===PV===
  
====Vrste====
 
  
Danas se koriste jedino koncentrirajuće solarne termalne elektrane (CSP – Concentrated Solar Plant). Sastoje se od zrcala i spremnika fluida koji se zagrijava te takav prolazi kroz turbine ili toplinske motore (npr. Strilnigov motor). S obzirom na raznolikosti među zrcalima i cjelokupnoj izvedbi sustava možemo ih podijeliti u sljedeće kategorije:
 
  
'''Parabolični  kolektori'''
+
====Uvod====
  
Sastoje se od dugih nizova paraboličnih zrcala (zakrivljenih oko samo jedne osi) i kolektora koji se nalazi iznad njih. Njihova je prednost što je potrebno pomicanje zrcala samo kada je promjena položaja Sunca u ortogonalnom smjeru, dok prilikom paralelnog pomaka to nije potrebno jer svjetlost i dalje pada na kolektore. Kroz kolektore struje sintetičko ulje, rastopljena sol ili para pod tlakom koji se pod utjecajem Sunčevih zraka zagrijavaju. Te je kolektore moguće izvesti u vakumiranom staklu tako da se spriječe gubici topline kondukcijom i konvekcijom, a postižu efikasnost od 20%.
+
Naziv fotonaponski sustav dolazi od riječi photovoltaic ili skraćeno PV što je složenica grčke riječi photo-svjetlo i pojma Volt koje dolazi od imena Alessandra Volte (1745-1827), začetnika proučavanja električne energije te se odnosi na napon. Suprotno solarnom grijanju, fotonaponski sustav direktno pretvara sunčevu energiju u električnu. Proces konverzije je zasnovan na fotoelektričnom efektu kojeg je otkrio Heinrich Rudolf Hertz 1887., a prvi ga objasnio Albert Einstein 1905. za što je 1921. dobio Nobelovu nagradu.Fotonaponski efekt je stvaranje napona  u materijalu nakon izlaganja svjetlu. Iako je fotonaponski efekt izravno vezan uz fotoelektrični efekt, treba ih razlikovati. Kod fotoelektričnog efekta, elektroni se oslobađaju sa površine materijala nakon izlaganja dovoljnoj količini energije sunčeva zračenja. Fotonaponski efekt je drugačiji,  kod njega se oslobođeni elektroni provode između molekula različitih spojeva materijala, što rezultira povećanjem napona između dvije elektrode.
  
[[Image:STE-2.jpeg|center]]
+
[[Slika:PV-001.jpg|center]]
  
<div align="center">'''Slika 58.''' Parablolični kolektori</div>
+
<div align="center">'''Slika 2.4.5.1/1.''' Solarna elektrana Nellis, savezna država Nevada<div>[http://en.wikipedia.org/wiki/File:Nellis_AFB_Solar_panels.jpg]
 +
<div align="left">
  
 +
Korisnost solarnih ćelija kreće se od svega nekoliko postotaka do četrdesetak posto. Ostala energija koja se ne pretvori u električnu uglavnom se pretvara u toplinsku i na taj način grije ćeliju. Općenito porast teperature solarne ćelije utječe na smanjene korisnosti ćelije.
  
'''Solarni tornjevi'''
+
[[Slika:PV-002.jpg|center]]
  
Ove elektrane imaju veliki broj zrcala  postavljenih oko središnjeg mjesta gdje se nalazi toranj. Ovakvi sustavi postižu vrlo visoka temperature, što ih čini efikasnijim kako u proizvodnji tako i u skladištenju energije. Također im je prednost što ne zahtijevaju ravna područja (moguća je izgradnja na brdima), ali zato zrcala zahtijevaju upotrebu sustava rotacije oko dvije osi, što im podiže cijenu.
+
<div align="center">'''Slika ''' . Dijagram prikazuje teorijsku efikasnost u ovisnosti o energiji praga za fotonaponske solarne ćelije<div>[http://hr.wikipedia.org/wiki/Solarna_fotonaponska_energija]
 +
<div align="left">
  
[[Image:STE-3.jpeg|center]]
+
Prema načinu izrade fotonaponske ćelije se dijele na:
 +
::::::• monokristalne (najčešće Si, η oko 18 %)
 +
::::::• polikristalne (najčešće Si, η oko 14 %)
 +
::::::• amorfne (Si, η 4 do 6 %)
 +
::::::• tankoslojne (film CuInSe2, η oko 16%),
 +
gdje je η korisnost.
  
<div align="center">'''Slika 59.''' 11MW PS10 solarni toranj pokraj Seville u Španjolskoj</div>
+
'''Povezivanje ćelija u veće cjeline'''
  
 +
Pojedine ćelije se slažu i povezuju u veće cjeline (panele) s ciljem osiguranja prikladnog napona i struje za različite aplikacije. Paralelno složene daju veću električnu struju dok serijski spojene ostvaruju viši napon.  Tipične veličine snage takvih modula su između 10 W i 100 W vršne snage pri standardnim uvjetima, koji su: 1000 W/m²  sunčevog zračenja i temperatura ćelije od 25°C. Standardna garancija proizvođača na takve proizvode iznosi 10 ili više godina.
  
'''Solarni tanjuri'''
+
[[Slika:PV-003.jpg|center[http://etap.com/renewable-energy/photovoltaic-101.htm]]]
  
Zbog paraboličnog izgleda podsjećaju na satelitske tanjure, no dakako puno su veći. Zrake svjetlosti, odbijajući se od zrcala, padaju u jednu točku (kolektor) koji se nalazi iznad njih. Tu se razvijaju vrlo visoke temperature, a za dobivanje električne energije se koristi Stirlingov ili parni motor. Zbog pomičnih mehanizama potrebna su česta servisiranja, a cijeli sustav zahtijeva rotaciju oko dvije osi i skupa parabolična zrcala, što se na kraju odražava na ukupnoj isplativosti ovakvog sustava.
+
<div align="center">'''Slika 48.''' . Prikaz povezivanja ćelija u veće cjeline<div>[http://etap.com/renewable-energy/photovoltaic-101.htm]
 +
<div align="left">
  
[[Image:STE-4.jpeg|center]]
+
====Primjena====
  
<div align="center">'''Slika 60.''' Solarni tanjuri</div>
+
Područje primjene solarnih panela je ograničeno s relativno malom snagom po metru kvadratnom panela. Tehničkim rješenjima možemo oblikovati panel s naglaskom na naponu ili jakosti struje po metru kvadratnom. S obzirom na međusobnu zavisnost P = U * I postoji idealna radna točka kada je taj umnožak najveći odnosno P<sub>max</sub> za zadano osvjetljenje, tako da postoje sustavi regulacije koji osiguravaju P<sub>max</sub>. Najčešća primjena je napajanje električnom energijom uređaja, industrijskih objekata, kućanstava na mjestima gdje nema električne energije, na lokacijama koji su udaljene od elektroenergetskog sustava ili je jeftinije ugraditi fotonaponski sustav nego napraviti instalacije za napajanje iz elektroenergetskog sustava. Koriste se na kao izvori napajanja na umjetnim satelitima i svemirskim stanicama. Fotonaponski sustav čine fotonaponske ćelije spojene sa baterijama i potrošačem.Postoje pokušaji da se PV ćelije koriste u transportu.
  
 +
[[Slika:PV-00456.jpg|center]]]
  
'''Fresnel reflektori'''
+
<div align="center">'''Slika 49.''' Prikaz '''BIPV''' (Building Integrated Photovoltaics)[http://en.wikipedia.org/wiki/File:Sasc2010_tokai_challenger_table_mountain.jpg]
 +
[http://www.google.hr/imgres?lr=&hl=en&biw=1567&bih=777&tbs=sur:f&tbm=isch&tbnid=VtgNs6iHoYlTZM:&imgrefurl=http://en.wikipedia.org/wiki/Photovoltaics&docid=gF5oVXIGcenq5M&imgurl=http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/0f/Fa%2525C3%2525A7ana_Fotvoltaica_MNACTEC.JPG&w=3648&h=2736&ei=B1WHUuTAMJOqhQfMzYBw&zoom=1&ved=1t:3588,r:3,s:0,i:93&iact=rc&page=1&tbnh=182&tbnw=234&start=0&ndsp=21&tx=136&ty=115]
 +
</div>
  
Koriste nizove dugih malo zakrivljenih ili potpuno ravnih zrcala, a izgledom podsjećaju na parabolične kolektore. Sustav je napravljen tako da više nizova ogledala cilja u isti kolektor što dovodi do financijskih ušteda, a i sama zrcala se okreću oko samo jedne osi. Ciljanjem zrcala u različite kolektore u različita doba dana moguće je postaviti gust raspored zrcala, čime se dobiva više energije usprkos efikasnosti manjoj od 20%. Cijeli projekt je zasada još na bazi prototipa koji su izgrađeni u Belgiji (SolarMundo) i Australiji (CLFR).
+
[[Image:PV-007.png|center]]
  
[[Image:STE-5.jpeg|center]]
+
<div align="center">'''Slika 50.''' Prikaz '''Stand-Alone''' sistema sa jednom od mogućih aplikacija u napajanju komunikacijskih i senzorskih uređaja[http://www.swiss-miss.com/2012/09/pocket-solar-charger.html]</div>
  
<div align="center">'''Slika 61.''' Fresnel reflektori</div>
+
Fotonaponski sustavi mogu se povezivati i s drugim alternativnim izvorima energije kao što su vjetroturbine, hidrogeneratori, plinski i dizel agregati.  
  
 +
Prednosti upotrebe solarnih fotonaponskih sustava:
  
'''Solarne uzgonske elektrane''' (nisu koncentrirajuće)
+
::::• visoka pouzdanost
 +
::::• niski troškovi rada i najekonomičniji izvor energije
 +
::::• minimalna potreba za održavanjem i bez potrebe za nadolijevanjem bilo kakvog goriva
 +
::::• najbolji urbani obnovljiv izvor energije
 +
::::• jednostavna mehanika, nema pokretnih dijelova koji su potrebni za rad sustava
 +
::::• primjenjivost sustava praktički bilo gdje na Zemlji
 +
::::• ne buče i ne zagađuju okoliš
 +
::::• pružaju mogućnost uvođenja električne energije na mjestima gdje bi to inače bilo preskupo ili čak neizvodivo
  
Ne koriste zrcala, nego veliku ostakljenu površinu (samo odozgo), ispod koje se zagrijava zrak, u čijem je središtu toranj. Zbog nagiba te staklene površine, zrak ide prema tornju gdje se okreću turbine. Sam sustav zahtijeva izrazito velike dimenzije te faktor pretvorbe solarne energije u toplinsku nije naročito dobar, no to je kompenzirano niskim investicijskim troškovima. Prototip srednje veličine je bio izgrađen u Španjolskoj 1982. gdje su se skupljali podaci sljedećih 7 godina, sve do namjernog rušenja tornja zbog problema s vrtloženjima.
 
  
[[Image:STE-6.jpeg|center]]
+
Nedostaci upotrebe solarnih fotonaponskih sustava
  
<div align="center">'''Slika 62.''' Prikaz solarne uzgonske elektrane</div>
+
Najveći problem za modernu PV-industriju je cijena. Fotonaponske ćelije su skupe za nabaviti i proizvesti. Zahtjevi za kvalitetom silicija moraju biti izuzetno veliki. Iako je silicij jedan od zastupljenijih elemenata na svijetu, dobivanje njegovih najčišćih oblika zahtijeva specijalne uređaje tj. velike količine novca.
 +
Neki od ostalih nedostataka su :
 +
PV moduli nisu ekološki prihvatljivi u odnosu na druge energente jer zahtjevaju otrovne materijale za njihovu izradu.
 +
::::• Solarna energija je često skuplja nego struja dobivena od drugih izvora.
 +
::::• Solarna energija nije dostupna noću te pri lošim vremenskim uvijetima, stoga moramo koristiti spremnike.
 +
::::• Solarne ćelije proizvode istosmjernu struju koji mora biti pretvorena kada se struja koristi u već postojećim razvodnim vodovima, to podrazumijeva gubitak energije od 4 do 12%.
 +
::::• Solarna energija ima jako malu gustoću tj. daje malo energije po jedinici površine.
  
 +
====Građa Si - PV ćelije====
  
'''Skladištenje toplinske energije'''
+
Jedna fotonaponska ćelija sastoji se od dva ili više tankih slojeva poluvodićkog materijala (najčešće od silicija). Ispod silicija nalazi se tanki metalni vodljivi sloj. Kada se silicij izloži sunčevoj svjetlosti stvaraju se mali električni izboji koji se provode na metalni sloj kao istosmjerna struja (DC). Fotonaponski moduli će raditi i za vrijeme difuznog svjetla kada su oblačni dani, ali sa manje izlazne snage.  Fotonaponska ćelija je PN-spoj (dioda). U silicijskoj fotonaponskoj ćeliji na površini pločice P-tipa silicija difundirane su primjese npr. fosfor, tako da na tankom površinskom sloju nastane područje N-tipa poluvodiča. Da bi se skupili naboji nastali apsorpcijom fotona iz sunčeva zračenja, na prednjoj površini nalazi se metalna rešetka, a stražnja strana je prekrivena metalnim kontaktom. Rešetkasti kontakt na prednjoj strani načinjen je tako da ne prekrije više od 5 % površine, te on gotovo i ne utječe na apsorpciju sunčeva zračenja. Prednja površina ćelije može biti prekrivena i prozirnim antirefleksijskim slojem koji smanjuje refleksiju sunčeve svjetlosti i tako povećava djelotvornost ćelije. U svrhu zaštite ćelija, gornji sloj modula je najčešće zaštićen staklom. Fotonaponski moduli se međusobno spajaju u veće sustave te se tako izgrađuju PV sustavi bilo koje veličine.
  
Kao što je spomenuto, efikasnost ovih elektrana se povećava ugradnjom sustava za skladištenje energije, čime se dobiva i na pouzdanosti. Ti se sustavi baziraju na pohranjivanju toplinske energije u materijal velike energetske gustoće. Trenutno se kao takav materijal koristi rastopljena sol, čiji je sastavni element natrij - metal velike energetske gustoće. Također se danas koristi para pod visokim pritiskom (50 bara na 285°C), ali vrijeme pohrane je svega jedan sat. Elektrana u Cloncurryu Australiji će koristiti pročišćeni grafit, kada bude izgrađena.
+
[[Slika:PV-008.png|center]]
  
 +
<div align="center">'''Slika 51.''' Princip izrade fotonaponskih ćelija[http://rgn.hr/~drajkovi/nids_damirrajkovic/skripta/Skripta_PiPE.pdf]</div>
  
'''Solarne elektrane u pogonu'''
+
'''Funkcioniranje'''
  
#SEGS –9 solarnih elektrana, USA, Kalifornija (pustinja Mojave), kapacitet 354 MW, parabolični kolektori
+
Da bi dobili električnu energiju fotoelektričnim efektom trebamo imati usmjereno gibanje fotoelektrona, odnosno struju. Sve nabijene čestice, a tako i fotoelektroni gibaju se usmjereno pod utjecajem električnog polja. Električno polje koje je ugrađeno u sam materijal nalazi se u poluvodičima i to u osiromašenom području PN spoja (diode). Za poluvodiče treba naglasiti da uz slobodne elektrone u njima postoje i šupljine kao nosioci naboja koje su svojevrstan nusprodukt pri nastanku slobodnih elektrona. Šupljina nastaje svaki put kada od valentnog elektrona nastane slobodni elektron i taj proces naziva se generacija, dok se obrnuti proces, kada slobodni elektron popuni prazno mjesto - šupljinu, zove rekombinacija. Ako parovi elektron-šupljina nastanu daleko od osiromašenog područja moguće je da rekombiniraju, prije nego što ih razdvoji električno polje. Parovi koji nastanu uz osiromašeno područje ili u njemu bivaju privučeni, i to šupljine prema P strani poluvodiča, te elektroni prema N strani poluvodiča. Zbog toga se fotoelektroni i šupljine u poluvodičima, nagomilavaju na suprotnim krajevima i na taj način stvaraju elektromotornu silu. Ako na takav sustav spojimo trošilo, poteći će struja i dobiti ćemo električnu energiju.
#Nevada Solar One – USA, Nevada, kapacitet 64 MW, parabolični kolektori
 
#Lidell power station - Australia, 95 MW toplinske energije  35 MW električnog ekvivalenta količine pare na ulazu, Fresnel reflektori
 
#PS10 solar power tower – Španjolska, Sevilla, 11 MW, solarni toranj
 
  
[[Image:STE-7.jpeg|center]]
+
[[Slika:PV-009.jpg|center]]
  
<div align="center">'''Slika 63.''' Parabolični kolektori su ekonomski isplativiji od solarnih tanjura</div>
+
<div align="center">'''Slika 52.''' Fotoelektrična konverzija u PN spoju[http://hr.wikipedia.org/wiki/Solarna_fotonaponska_energija]</div>
  
  
'''Solarne elektrane u konstrukciji'''
+
'''Spektralna karakteristika PV'''  
  
#Andsol 1 – Španjolska, 50 MW sa skladištenjem topline, parabolični kolektori
+
Pri fotoelektričnom efektu samo dio fotona može izazvati fotoelektrični efekt. Za pojedine materijale postoje različite granice energija fotona koje mogu izazvati fotoelektrični efekt. Na primjer, silicijska PV ćelija ima maksimum spektralne osjetljivosti za valnu duljinu od 800nm, tj. najbolje apsorbira svjetlost te valne duljine. PV iz različitih materijala imaju maksimalne spektralne osjetljivosti za raličite valne duljine. Pri upotrebi samo jednog materijala za izradu PV solarne ćelije veliki dio energetskog spektra fotona ostaje neiskorišten. Zbog toga se istražuju PV solarne ćelije izrađene od više PN spojeva, odnosno od više poluvodičkih materijala. Svaki materijal koristi dio spektra sunčevog zračenja. Ovakve solarne ćelije nazivaju se višeslojne fotonaponske solarne ćelije (eng. multijunction photovoltaic cells). Na ovaj način moguće je postići veće korisnosti, čak veće od teorijskih korisnosti pri upotrebi samo jednog materijala. Do sada su postignute korisnost FN solarnih ćelija do oko četrdesetak posto.
#Andsol 2 - Španjolska, 50 MW sa skladištenjem topline, parabolični kolektori
 
#Solar Tres elektrana – Španjolska, 15 MW sa skladištenjem topline
 
  
 +
'''Povezivanje ćelija u veće cjeline'''
  
'''Najavljene solarne elektrane'''
+
Povezivanje ćelija može biti izvedeno na dva načina:
 +
#Serijski – serijskim spajanjem dolazi do povećanja jakosti struje s povećanjem površine, izvodi se tako da se svi (+) polovi spoje na isti vodič, analogija i za (-) vodiče.
 +
#Paralelno – paralelnim spajanjem dolazi do povećanja napona s povećanjem površine, izvodi se tako da se naizmjenično spajaju (+) i (-) pol ćelija u nizu.
  
#Mojave Solar Park – USA, Kalifornija, 553 MW, parabolični kolektori
+
[[Slika:PV-010v2.png|center]]
#Pisgah – USA, Kalifornija, 500 MW, solarni tanjuri
 
#Ivanpah Solar – USA, Kalifornija, 400 MW, solarni toranj
 
#Bez imena – USA, Florida, 300 MW, Fresnel reflektori
 
#Imperial Valley – USA, Kalifornija, 300 MW, solarni tanjuri
 
#Carrizo Energy Solar Farm – USA, Kalifornija, 177 MW, Fresnel reflektori
 
#Uppington . Južna Afrika, 100 MW, solarni toranj
 
#Yazd Plant – Iran, 67 MW količine pare na ulazu za hibridnu elektranu na plin, nepoznata tehnologija
 
#Barswtow – USA, Kalifornija, 59 MW sa skladištenjem topline, parabolični kolektori
 
#Victorville 2 Hybrid Power Project – 50 MW količine pare na ulazu za hibridnu elektranu na plin, parabolični kolektori
 
#Kuraymat Plant – Egipat, 40 MW količine pare na ulazu za elektranu na plin, parabolični kolektori
 
#Beni Mathar Plant – Maroko, 30 MW količine pare na ulazu elektranu na plin, nepoznata tehnologija
 
#Hassi R´mel – Alžir, 25 MW količine pare na ulazu za elektranu na plin, parabolični kolektori
 
#Cloncurry solar power station – Australija, 10 MW sa skladištenjem topline, solarni toranj
 
  
===Elektrane na valove, plimu i oseku===
+
<div align="center">'''Slika 53.''' U-I karakteristika serije i paralele dviju istih ćelija u istim uvjetima[http://www.google.hr/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&ved=0CCoQFjAA&url=http%3A%2F%2Frgn.hr%2F~dkuhinek%2Fnids_daliborkuhinek%2F1%2520OEE-RN%2F5Seminari%2F2006_2007%2F17%2520Solarne%2520celije.PPT&ei=YKOHUuqzGsaS7QbNtoCgBA&usg=AFQjCNE7kSnthNbL-HrLIH33jeF6bTMNyg&sig2=2sIrDgJGy-WtZOE7yMYmdg]</div>
  
 +
Točne podatke radne karakteristike mogu dati jedino proizvođači ali su ovog reda veličine:
  
====Elektrane na valove====
+
Napon praznog hoda U = 0,55-0,60 V, struja kratkog spoja I = 20-25 mA/cm<sup>2</sup>, serijski unutarnji otpor Ra = 0,0025 W m<sup>2</sup>
  
=====Uvod=====
+
Karakteristika solarne ćelije:
  
Energija valova je obnovljiv izvor energije. To je energija uzrokovana najvećim djelom djelovanjem vjetra o površinu oceana. Za korištenje energije valova moramo odabrati lokaciju na kojoj su valovi dovoljno česti i dovoljne snage.  
+
Iskoristivi napon ovisi o poluvodičkim materijalima i kod Si ćelija je oko 0.5 V.
Energija vala naglo opada s dubinom vala (Sl. 56.), pa u dubini od 50 m iznosi svega 2% od energije neposredno ispod površine. Snaga valova procjenjuje se na 2x109 kW, čemu odgovara snaga od 10 kW na 1m valjne linije. Ta snaga varira ovisno o zemljopisnom položaju, od 3 kW/m na Mediteranu, do 90 kW/m na Sjevernom Antlatiku. 
+
Napon praznog hoda je malo ovisan o Sunčevom zračenju dok jakost struje raste s porastom osvjetljenja.
Energija valova je obnovljiv izvor, ona tijekom vremena varira (više i većih valova ima u zimskom periodu ) i ima slučajni karakter.
+
Izlazna snaga ćelije je također temperaturno zavisna. Viša temperatura ćelije uzrokuje
 +
manju efikasnost.
  
[[Image:123_valovi.JPG|center]]
+
====Karakteristike pojedinih ćelija====
  
<div align="center">'''Slika 64.''' Prikaz rada elektrane na valove</div>
+
PV ćelije iz silicija se izvode u više morfoloških oblika kao monokristalne, polikristalne i amorfne.
  
 +
'''Monokristalne Si ćelije'''. Sunčeve ćelije izrađene od monokristalnog silicija imaju tzv. homojunction strukturu, što znači da se sastoje od istog materijala koji je modificiran tako da je na jednoj strani ćelije p-sloj, a na drugoj n-sloj Si poluvodiča.Teorijska efikasnost im je oko 22%, dok je stvarna efikasnost oko 15%. Jedina mana ćelija izrađenih od monokristalnog silicija je visoka proizvodna cijena, zbog zamršenog procesa proizvodnje
  
Ukupna energija valova koji udaraju u svjetsku obalu je procijenjena na 2-3 miliona MW što je ogroman neiskorišten potencijal. Energetski najbogatiji valovi su koncentrirani na zapadnim obalama na području od 40 stupnjeva - 60 stupnjeva zemljopisne širine na sjevernoj i južnoj hemisferi. Energija valova na tom području varira izmedu 30 - 70 kW/m sa najvišim od 100 kW/m u Atlantiku .
+
'''Polikristalne Si ćelije'''. Identično monokristalnim Si ćelijama, sunčeve ćelije izrađene od polikristalnog silicija imaju tzv. homojunction strukturu. Suprotno monokristalnom siliciju, polikristalni silicij sačinjen je od više malih kristala, zbog čega dolazi do pojave granica. Granice priječe tok elektronima te ih potiču na rekombiniranje sa šupljinama što rezultira smanjenjem izlazne snage takvih ćelija. Polikristalinski silicij moguće je proizvesti na više načina, najraširenije metoda sastoji se od izlijevanja tekućeg silicija u kalup, koji se ostavlja da se zgusne u četvrtasti oblik poput cigle. Rasijecanjem četvrtastog oblika (cigle) dobiju se tanke pločice. Proces proizvodnje ćelija od polikristalnog silicija je znatno jeftiniji od procesa proizvodnje monokristalnih ćelija, ali p-Si fotonaponske ćelije imaju manju efikasnost od c-Si ćelija. Teorijska efikasnost im je oko 18%, stvarna efikasnost im je između 10 i 13% .
Visina valova je najviša za vrijeme zime što se poklapa sa vremenom najviše potrošnje električne energije.
 
Kinetička energija valova može se početi efikasno transformirati u elektrienu energiju kada je visina vala veća od 1 m. Pri određivanju prikladnosti valova eksplataciji ne može se uzeti samo parametar snage po dužnom metru. Amplituda , frekvencija i oblik valova su jednako važni parametri koji se treba tražiti unutar energetski prihvatljive zone valova.
 
  
[[Image:World.JPG|center]]
+
'''Amorfne Si ćelije'''. Atomi unutar amorfnih materijala formiraju kristalnu strukturu. Također, amorfni materijali sadrže velik broj strukturnih defekata te lošu povezanost atoma. Zbog navedenog razloga elektroni će rekombinirati sa šupljinama umjesto da "uđu" u strujni krug. Budući da defekti limitiraju tok električne struje, ovakve vrste materijala su inače neprihvatljive u elektroničkim napravama. Defekti se mogu djelomično ukloniti ako se u amorfni silicij ugradi mala količina vodika. Posljedica takvog tretiranja amorfnog silicija je kombiniranje atoma vodika sa atomima amorfnog silicija tako da elektroni mogu nesmetano putovati kroz materijal. Danas se amorfni silicij koristi u napravama koje koriste sunčevu energiju kao izvor napajanja te imaju male energetske zahtjeve (kalkulatori, ručni satovi i sl.). Amorfni silicij upija sunčevo zračenje 40 puta efikasnije naspram monokristalnog silicija tako da sloj debljine 1 μm može upiti oko 90% energije sunčevog zračenja. Upravo to svojstvo amorfnog silicija bi moglo sniziti cijenu PV tehnologije.  Ostale prednosti amorfnog silicija također su ekonomskog karaktera, primjerice amorfni silicij je moguće proizvesti na niskim temperaturama te može biti položen na jeftine podloge (plastika, staklo, metal i sl.) što ga čini idealnim za integriranje PV tehnologije kao sastavni dio objekata.
  
<div align="center">'''Slika 65.''' Prosječna energija valova u kW po metru dužnom vala</div>
+
'''Galij arsenidne GaAs ćelije'''. Galij arsenid je poluvodič napravljen iz mješavine galija Ga i arsena As.Teorijska efikasnost takvih ćelija bila bi iznad 35%, ali pod djelovanjem fokusiranog sunčevog zračenja. Poluvodički materijal Galij-Arsenid prikladan je kod visoko efikasnih sunčevih ćelija te ćelija koje imaju multijunction strukturu.Zbog izrazito visokog svojstva apsorbiranja, sunčeve ćelije izrađene od Ga-As debljine su nekoliko mikrometara, naspram Si ćelija koje su debljine 100 μm i više. Relativno su neosjetljive na temperaturu i izrazito otporane na oštećenja izazvana sunčevim zračenjem, pa su zbog toga ali i zbog visoke efikasnosti idealane za svemirske aplikacije i u sustave s koncentriranim zračenjem gdje se štedi na ćelijama.Galij indijum fosfidna/galij arsenid (GaInP)/GaAs dvoslojna ćelija ima iskoristivost od 30% i koristi se u komercijalne svrhe za svemirske aplikacije. Ovaj tip ćelije može pretvoriti 1000 W/m2 sunčevog zračenja u 300 W električne energije sa površinom ćelija od 1 m<sup>2</sup>. Galij arsenid je poluvodič napravljen iz mješavine galija Ga i arsena As. Pogodan je za upotrebu u višeslojnim i visoko učinkovitim ćelijama.
  
 +
Širina zabranjene vrpce (band gap) je pogodna za jednoslojne solarne ćelije. Ima visoku apsorpciju pa je potrebna debljina od samo nekoliko mikrona da bi apsorbirao sunčeve zrake. Relativno je neosjetljiv na toplinu u usporedbi sa Si ćelijama te na zračenja. Zbog visoke cijene koristi se u svemirskim programima i u sustavima s koncentriranim zračenjem gdje se štedi na ćelijama. Projekti koncentriranog zračenja su još u fazi istraživanja. Galij indijum fosfidna/galij arsenid (GaInP)/GaAs dvoslojna ćelija ima iskoristivost od 30% i koristi se u komercijalne svrhe za svemirske aplikacije. Ovaj tip ćelije može pretvoriti 1000 W/m<sup>2</sup> sunčevog zračenja u 300 W električne energije sa površinom ćelija od 1 m<sup>2</sup>.
  
Najdalje u razvoju komercijalnih elektrana na valove su došle visoko industrijalizirane maritimne zemlje Velika Britanija, Japan, Skandinavske zemlje i Australija. Potaknute prirodnim potencijalom valova, visokim tehnološkim stupnjem razvoja, velikim energetskim zahtjevima i ekološkom sviješću.
+
'''Kadmij telurijeve CdTe ćelije'''. Kadmij-Teluirid je polikristalni tankoslojni materijal koji ima gotovo idealan energetski procjep od 1.44 eV te veliko svojstvo apsorbiranja. Iako se najčešće koristi u PV napravama bez dodavanja drugih materijala, relativno je lagano postići leguru sa cinkom ili živom kako bi poboljšali svojstva naprave. Isto kao i kod CIS tanki filmovi, CdTe filmovi mogu se polagati na jeftine podloge (plastika, staklo i sl.). Usprkos navedenim prednostima zbog kadmijeve otrovnosti i sumnje na kancerogenost nije u širokoj upotrebi. Za antirefleksijski sloj ali i transparentni vodljivi sloj koristi se tanki sloj oksida. Zbog unutarnjeg otpora p-tipa CdTe materijala, CdTe materijal se postavlja kao intristični sloj dok se kao p-tip materijala koristi Zink-Telurid (ZnTe). Teorijska efikasnost ovakvih ćelija je oko 15%, stvarna efikasnost je puno manja.
  
[[Image:Untitled_val-ivana.JPG|center]]
+
====Metode povećanja iskoristivosti fotonaponskih ćelija====
  
<div align="center">'''Slika 66.''' Prikaz razdiobe snage morskih valova po dubini (h) ispod morske površine</div>
+
Povećanje iskoristivosti solarnih modula može se postićina različite načine. Jedan od relativno dobrih načina koji ne iziskuje velika materijalna ulaganja je sistem za praćenje kretanja Sunca i postizanje maksimalnog zračenja na solarnom modulu. Intenzitet Sunčevog zračenja koje pada na površinu plohe fotonaponskog modula je najveći ukoliko pada pod pravim kutem. Konstrukcijom uređaja koji prati putanju Sunca tokom dana, te prilagođava položaj solarnog panela na najveći intenzitet zračenja, dobija se sistem koji će imati mnogo bolju iskoristivost u odnosu na fiksni sistem.
 +
Eventualni nedostatak takvih sistema je dodatna potrošnja energije za pokretanje modula, koja je uvijek manja od dobitka koji se postiže pomoću takvih sistema. Dobiveni rezultati kod korištenja takvog sistema mogu biti i do 30% bolji u odnosu na fiksne sisteme, što zavisi od konkretnog sistema, njegove veličine i položaja na površini Zemlje. Drugi način je povećanje snage insolacije koncentriranjem sunčevih zraka. Sunčeva svjetlost se optičkim sustavom zrcala ili leća koncentrira na male površine fotonaponskih ćelija. Metoda se obični primjenjuje kod skupih višeslojnih fotonaponskih ćelija.
  
 +
[[Slika:PV-012.jpg|center]]
  
[[Image:Untitled_postanak_vala.JPG|center]]
+
<div align="center">'''Slika 55.''' Modul fotonaponskih solarnih ćelija sa optičkim sustavom koncentriranja svjetlosti[http://hr.wikipedia.org/wiki/Solarna_fotonaponska_energija]</div>
  
<div align="center">'''Slika 67.''' Načelni prikaz nastanka vala</div>
+
Postoje i metode povećanja iskoristivosti koje još nisu u komercijalnim terestrijalnim aplikacijama već su vezane za istraživačke i pilot projekte. Primjer je tehnologija koja se sastoji u iskoristivosti što većeg spektra prispjelog svjetla. Konstrukcije kojima se to postiže su slaganjem različitih tipova ćelija jednih na druge pri čemu su gornji slojevi propusni za svjetlost koje apsorbiraju donji slojevi PV kompozita. Također je razvijena PVCC tehnologija.
  
 +
[[Slika:PV-01314.jpg|center]]
  
Danas su u osnovi poznata tri načina korištenja energije valova, ako su kategorizirana po metodi kojom prihvaćaju valove. To su preko ''plutača'', ''pomičnog klipa'' i ''njihalica'' ili ''lopatica''. U fazi istraživanja i ispitivanja su još ''crijevna'' i ''McCabova pumpa'', ''čuškaš'', te ''morska zmija''. Još mogu biti karakterizirana i po lokaciji odnosno kao ''elektrane na valove na otvorenom moru'' i na ''morskoj obali''. Niti jedan od navedenih načina za korištenje energije valova ne može danas konkurirati klasičnim izvorima električne energije.
+
<div align="center">'''Slika 56.''' Iskorištavanje što većeg dijela ulaznog Sunčevog snopa, ulazna zraka dolazi u crno tijelo koje na raznim dijelovima preuzima zrake različitih valnih duljina, PVCC tehnologija (photovoltaic cavity converter)[http://www.raytheon.com/newsroom/technology_today/2011_i1/solar.html]</div>
  
 +
====Problem zasjenjenja PV-a====
  
 +
Problem koji treba riješiti pri pojačanoj insolaciji, (pojačanje od 10-100x definira kao malo do srednje a, pojačanje od 100-1000x kao visoko koncentrirano zračenje) je zasjenjenje. Zasjenjenje uzrokuje da solarne ćelije istih radnih karakteristika zbog nejednolike osvijetljenosti ne daju jednaki napon što može uzrokovati promjenu smjera struje zbog pojave lokalnog izvora i ponora na panelu. (Na primjer kad padne list s drveta na solarni panel njegova izlazna struja i napon slabe zbog unutarnjih gubitaka).
  
=====Elektrane na valove na morskoj obali=====
+
Tehnička rješenja kojima se rješava taj problem su:
 +
#Postavljanje prozirnog materijala ispred ćelija radi disperzije sunčevih zraka koje onda ravnomjernije osvjetljavaju površinu.
 +
#Prilikom usmjeravanja ne fokusira se u jednu točku nego što ravnomjernije po površini solarnih ćelija. Primjer toga su usavršeni usmjerivači koji zadržavaju formu elipsoida, no diskretizirani s ravnim površinama radi što ravnomjernijeg zračenja po ćelijama.
 +
#Ugradnja bypass dioda radi sprječavanja promjene smjera toka struje i pojave unutarnjih gubitaka.
  
Prednosti izgradnje elektrana u neposrednoj blizini obale u odnosu na plutajuće sisteme su slijedeće:
+
====Ukupna emisija štetnih tvari tijekom ukupnog životnog ciklusa ćelije====
  
 +
Ekološku prihvatljivost PV-a nužno je sagledati u cjelovitom kontekstu od proizvodnje PV-a do njihovog zbrinjavanja. Sam rad solarnih ćelija praktički ne opterećuje okoliš. Pri radu ćelija ne proizvode se staklenički plinovi. Studije IEA-e pokazuju da PV ćelije promatrane kroz ukupni životni ciklus utječu na smanjenje ispuštanja CO2. Za radnog vijeka proizvedu više energije nego što je potrebno za njihovu izradu čime se štedi na upotrebi fosilnih goriva.
 +
Ono što u fotonaponskoj tehnologiji opterećuje okoliš jest proizvodnja, te uporaba toksičnih materijala poput kadmija. Proces dobivanja silicija, kao najčešćeg materijala od kojega se izrađuju fotonaponske ćelije, energetski je vrlo zahtjevan. O tome najbolje govori činjenica da vrijeme povrata uložene energije za proizvodnju PV ćelija od kristalnog silicija iznosi oko 3 godine. To se može ublažiti upotrebom drugačijih tehnologija, poput tehnologije tankog filma.  Zbrinjavanje PV nakon isteka vijeka trajanja također predstavlja problem (IEA u svom izvješću navodi da odlaganje može biti napose problem u zemljama gdje skladištenje otpada nije dobro regulirano ili prilikom upotrebe u udaljenim nenadziranim područjima).
 +
Loša strana, što se tiče utjecaja na okoliš, je i to što je potrebno zauzeti vrlo veliku površinu za instalaciju kapaciteta kako bi se osigurala dovoljna količina električne energije što utječe na ekosistem i njihove obitavaoce  (na to treba obratiti pažnju prilikom izgradnje postrojenja velikih snaga).
  
*lakša izgradnja jer se koriste klasični građevinski strojevi
+
<div align="left">Korištena literatura za uređivanje odlomaka : PV
*lakše održavanje postrojenja jer nisu potrebni ronioci i brodovi
 
*lakša i brža kontrola i zamjena pokvarenih dijelova
 
*mogu služiti kao lukobran
 
  
 +
[1] Skripta iz kolegija: Proizvodnja i pretvorba energije, RGN [http://rgn.hr/~drajkovi/nids_damirrajkovic/skripta/Skripta_PiPE.pdf]
  
Uređaj radi tako što valovi svojim gibanjem uvjetuju pomicanje razine vode u zatvorenom stupcu prilikom čega dolazi do potiskivanja zraka kroz turbinu na vrhu stupca. Najveći uspjeh je elektrana projeka Limpetnazivne snage 500 KW uspješno uključena u elektrosustav Škotske.  
+
[2] Wikipedija: Solarna fotonaponska energija [http://hr.wikipedia.org/wiki/Solarna_fotonaponska_energija#Karakteristike_pojedinih_.C4.87elija]
  
 +
[3] Predavanje: Upravljanje novim izvorima energije-Upravljanje fotonaponskim agregatom [http://www.fer.unizg.hr/_download/repository/Predavanje03_UOIE.pdf]
  
Tehnička ograničenja konstrukcije jesu :  
+
[4] Wikipedija: Fotovoltaici [http://hr.wikipedia.org/wiki/Fotovoltaici]
  
*izbor pogodne lokacije, što dublje more i što veći valovi
+
[5] Wikipedija: Solarna fotonaponska energija [http://sh.wikipedia.org/wiki/Solarna_fotonaponska_energija]
*slabi (eta) turbine zbog stohastične prirode valova a samim time i protoka, niski stupanj iskoristivosti Wellsove turbine
 
50-60 % (dvosmjerna turbina, simetričnog profila lopatica koja koristi usis i isis zraka prednost nad ventilina jer oni imaju potrebno određeni period za djelovanje a i trajnost sustava opada
 
  
 +
[6] Povećanje stepena efikasnosti fotonaponskih sistema [http://www.infoteh.rs.ba/rad/2010/D/D-12.pdf]
  
[[Image:Untitled_turb.JPG|center]]
+
[7] Diplomski rad: Pretvaranje energije sunčevog zračenja u električnu- fotonaponski sitemi [http://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:tp8Fm_2qbi0J:www.etf.unssa.rs.ba/~slubura/diplomski_radovi/diplomski_jovancic.doc+&cd=1&hl=hr&ct=clnk&gl=hr]
[[Image:Untitled_turb_2.JPG|center]]
 
  
<div align="center">'''Slika 68.''' Wellsova turbina</div>
+
[8] Diplomski rad: Optimiranje korištenja solarne energije fotonaponskom pretvorbom, FER [http://www.ieee.hr/_download/repository/DR08ICvrk.pdf]
 
  
[[Image:Untitled_turb3.JPG|center]]
+
[9] Enerpedia:[http://powerlab.fsb.hr/enerpedia/index.php?title=ENERGETSKE_TRANSFORMACIJE#PV]
  
<div align="center">'''Slika 69.''' Wellsova turbina 20 kW</div>
+
===Solarne termalne elektrane===
  
 +
====Uvod====
  
[[Image:Proto.JPG|center]]
+
'''Solarne termalne elektrane''' su izvori električne struje dobivene pretvorbom sunčeve energije u toplinsku tako što zagrijavamo fluid ili krutinu, a zatim taj produkt iskoristimo u kružnom procesu (najčešće se koristi Rankineov) za generiranje električne energije. S obzirom da nemaju štetnih produkata prilikom proizvodnje električne energije, a imaju razmjernu dobru efikasnost (20-40 %), proriče im se svjetla budućnost. Kako je količina energija koja pada na površinu izuzetno velika, izgradnjom takvih elektrana na sunčanim područjima (npr. Sahara) mogao bi se energijom opskrbljivati veliki dio potrošača, barem dok ne uzmemo ekonomiju u obzir. Ipak, čak i kao manji energetski sustav mogu postati vrlo bitan faktor (npr. na otocima). Napredak ove tehnologije ovisi i o samom Rankineovom kružnom procesu. Trenutno eksperimentira s vodikom kao radnom tvari pošto ima veliki specifični toplinski kapacitet (c<sub>p</sub>=14.235 kJ/ (kg K)) jer je prijenos topline definiran kao umnožak mase, specifičnog toplinskog kapaciteta i razlike temperatura.
  
<div align="center">'''Slika 70.''' Idejni nacrt lijevo i prototip desno Mighty-Whale OWC
+
[[Image:STE-1.jpeg|center]]
uređaja ispitanog u Japanu. Razlikuje se od ostalih OWC po tome što valovi horizontalno ulaze u usisnu komoru (OWC (Oscilating Water Column ) - Oscilirajući vodeni stupac)</div>
 
  
 +
<div align="center">'''Slika 2.4.6.1/1.''' Shematski prikaz solarne termalne elektrane</div>
  
[[Image:Untitled_pro.JPG]]
 
[[Image:Untitled_pro2.JPG]]
 
  
 +
Zbog potrebe za visokim temperaturama, gotovo svi oblici solarnih termalnih elektrana moraju koristiti nekakav oblik koncentriranja sunčevih zraka s velikog prostora na malu površinu. Kako se tokom dana položaj Sunca na nebu mijenja, tako se stalno mijenja i najpovoljniji kut pod kojim padaju sunčeve zrake na zrcala, stoga je potrebno ugraditi sustave koji će stalno prilagođavati njihov položaj. Ti sustavi su neophodni kako bi se dobila što veća efikasnost, ali ujedno i najveći čimbenik u vrlo visokim cijenama solarnih termalnih elektrana. Ovisno o temperaturi radne tvari u solarnim elektrana koriste se odgovarajući pogonski strojevi za proizvodnju električne energije. Parne turbine koriste se do 600 °C, a iznad te temperature plinske turbine. Vrlo visoke temperature uvjetuju korištenje različitih materijala i tehnika. Za temperature iznad 1100 °C predlaže se korištenje tekuće fluoridne soli kao radnog medija te višestupanjski turbinski sustav, čime je moguće postizanje energetske učinkovitosti i do 60 %. Tako visoka radna temperatura omogućava znatne uštede vode, što posebno dolazi do izražaja u pustinjama, gdje se izgradnja upravo takvih solarnih elektrana i očekuje.
  
<div align="center">'''Slika 71.''' Slike su vezane za pilot projek ART-OSPREY (fotografija A. Lewisa) 1995. prilikom polaganja uređaja došlo je o njegovog uništenja</div>
+
Smanjenja u cijeni su moguća skladištenjem topline, a ne struje, budući da je takva tehnologija danas jeftinija, a proizvodnja topline je ionako neophodna za funkcioniranje ovakvog tipa elektrana. Time je moguće također dobivati električnu energiju i onda kada to inače ne bi bilo moguće. Ti se sustavi baziraju na pohranjivanju toplinske energije u materijal velike energetske gustoće. Trenutno se kao takav materijal koristi rastopljena sol, čiji je sastavni element natrij - metal velike energetske gustoće. Danas se također danas koristi para pod visokim pritiskom (50 bara na 285 °C), ali vrijeme pohrane je svega jedan sat.  
  
 +
====Vrste====
  
[[Image:Untitled_pro3.JPG|center]]
+
Danas se koriste jedino koncentrirajuće solarne termalne elektrane (CSP – Concentrated Solar Plant). Sastoje se od zrcala i spremnika fluida koji se zagrijava te takav prolazi kroz turbine ili toplinske motore (npr. Strilnigov motor). S obzirom na raznolikosti među zrcalima i cjelokupnoj izvedbi sustava možemo ih podijeliti u sljedeće kategorije:
  
 +
'''Parabolični  kolektori'''
  
<div align="center">'''Slika 72.''' Slika prikazuju OWC izgrađenu u Japanu ukomponiranu u lukobran, turbina je jednosmjerna sa sustavom ventila</div>
+
Oni su najstariji i najčešće korišteni tip koncetrirajućih solarnih termalnih elektrana (90 %). Takve elektrane uglavnom generiraju između 14-80 MW. Sastoje se od dugih nizova paraboličnih zrcala (zakrivljenih oko samo jedne osi) i kolektora koji se nalazi iznad njih. Njihova je prednost što je potrebno pomicanje zrcala samo kada je promjena položaja Sunca u ortogonalnom smjeru, dok prilikom paralelnog pomaka to nije potrebno jer svjetlost i dalje pada na kolektore. Kroz kolektore najčešće struji sintetičko ulje koje se pod utjecajem Sunčevih zraka zagrijavaju do maksimalnih 390 °C. Efikasnost u tim slučajevima je oko 14-16 %, dok korištenjem otopljene soli možemo postići maksimalno 550 °C, a efikasnost raste na 15-17 %. S druge strane, glavni problem je što se otopljena sol zaledi na temperaturama između 120-200 °C, a ta pojava se mora spriječiti.
  
 +
[[Image:STE-2.jpeg|center]]
  
 +
<div align="center">'''Slika 2.4.6.2/1.''' Parablolični kolektori u pustinji Mojave(California) koji će generirati 553 MW</div>
  
'''Ljuljajući uređaj'''
 
 
  
Uređaj funkcionira tako što se kinetička energija vala pretvara u rad gibanja zaustavne ploče i hidrauličke pumpe koja pogoni generator. Postoji eksperimentalni model u Japanu. Tehnički podaci o konstrukciji i rezultati mjerenja nisu poznati.
+
'''Fresnel reflektori'''
  
 +
Koriste nizove dugih malo zakrivljenih ili potpuno ravnih zrcala, a izgledom podsjećaju na parabolične kolektore. Sustav je napravljen tako da više nizova ogledala cilja u isti kolektor što dovodi do financijskih ušteda, a i sama zrcala se okreću oko samo jedne osi. Ciljanjem zrcala u različite kolektore u različita doba dana moguće je postaviti gust raspored zrcala, čime se dobiva više energije usprkos efikasnosti manjoj od 20 %. Pošto je ovo najmlađa tehnologija bazirana na koncetriranju zraka postoji svega par elektrana koje rade na tom principu. Najveće su Puerto Errado 2 u Španjolskoj od 30 MW i jedna od 5 MW u Australiji. Trenutno je u fazi izrade elektrana snage 44 MW Kogan Creek, također u Australiji.
  
[[Image:Untitled_pro_4.JPG|center]]
+
[[Image:STE-5.jpeg|center]]
  
<div align="center">Slika 73. Ljuljajući uređaj</div>
+
<div align="center">'''Slika 2.4.6.2/2.''' Fresnel reflektori</div>
  
  
=====Elektrane na valove na otvorenom moru=====
+
'''Solarni tornjevi'''
 
Prednosti gradnje elektrana na otvorenom mora :
 
  
 +
Ove elektrane imaju veliki broj zrcala postavljenih oko središnjeg mjesta gdje se nalazi toranj. Zrcala su upravljana računalima te pomoću njih pronalaze najbolji kut za reflektiranje prema solarnom tornju. Ovisno o radnoj tvari možemo postići vrlo visoke temperature. Osim ranije spomenutih rastopljenih soli i sintetičkih ulja, možemo koristiti i plinove kako bi postigli temperature iznad 800 °C. Trenutno najisplativije je koristiti rasotpljenu sol pri 565 °C, makar se smatra da će se kroz par godina prijeći na plinove pri visokim temperaturama. Trenutno je u izgradnji najveća elektrana Ivanpah(California) koja će za generiranje 370 MW koristiti vodenu paru pri 565 °C uz učinkovitost od 29 %. Nedostatak ove tehnologije je što zahtijeva relativno ravnu površinu, naime cijela radna površina (polje zrcala) dopušta maksimalno odstupanje od svega 1 % na ravninu.
  
*bolja iskorištenost valnog potencijala - veća raspoloživa površina za polja elektrana sa tim ujedno i veća ukupna snaga za određenu geografsku lokaciju
+
[[Image:STE-3.jpeg|center]]
*mogućnost napajanja offshore objekata
 
*mogućnost napajanja raznih tipova senzora kao autonomnim energetskim sustavom
 
  
 +
<div align="center">'''Slika 2.4.6.2/3.''' PS10 solarni toranj pokraj Seville u Španjolskoj od 11 MW</div>
  
Objektivni nedostatci plutajućih objekata su njihova pouzdanost uslijed korozivne i mehanički nepredvidive okoline. Zahvaljujući velikom razvoju offshore naftne industrije puno toga se danas da tehnički izvesti u usporedbi sa 70-im godinama
 
kada su projekti bili ekonomski zanimljivi .
 
  
 +
'''Solarni tanjuri'''
  
'''Plutače'''
+
Zbog paraboličnog izgleda podsjećaju na satelitske tanjure, ali su otprilike 10 puta veći. Zrake svjetlosti, odbijajući se od zrcala, padaju u jednu točku (kolektor) koji se nalazi iznad njih. Tu se razvijaju temperature oko 900 °C , a za dobivanje električne energije se koristi Stirlingov ili parni motor. Radna tvar je helij ili vodik, a s njima se po jednom tanjuru koji generira snagu između 5-50 kW se postiže efikasnost od 30 %.Zbog pomičnih mehanizama potrebna su česta servisiranja, a cijeli sustav zahtijeva rotaciju oko dvije osi i skupa parabolična zrcala, što se na kraju odražava na ukupnoj isplativosti ovakvog sustava.
  
 +
[[Image:STE-4.jpeg|center]]
  
Snage ovakvih uređaja se kreću do 50-ak kW snage, no prednost im je u mogućnosti polaganja velikog broja na određenoj površini čime se nadoknađuje mala pojedinačna snaga. Ovakvi uređaji su posebno interesantni za aktivne oceanske senzore kao svjetionike, mamce riba, sonare, komunikacijske repetitore etc.
+
<div align="center">'''Slika 2.4.6.2/4.''' Solarni tanjuri u Španjolskoj</div>
  
  
'''Arhimedova valna ljuljačka (Archimedes Wave Swing AWS)'''
+
'''Solarne uzgonske elektrane''' (nisu koncentrirajuće)
  
+
Elektrana se sastoji od 3 osnovna elementa, solarnih kolektora u kojima se zrak zagrijava, vjetroturbina koje pogoni zagrijani zrak, te dimnjaka kroz koji se diže vrući zrak. Solarni kolektori su u suštini građevine nalik na staklenik u kojima se zagrijava zrak odnosno voda toplinom sunčevog zračenja. Topli zrak se zbog efekta dimnjaka diže, prolazi preko turbina proizvodeći električnu energiju te odlazi u dimnjak. Glavni parametri koji određuju veličinu ove vrste elektrane su površina kolektora te visina dimnjaka. Veća površina kolektora omogućuje većoj količini zraka da se zagrije i struji preko turbina, dok viši dimnjak omogućuje veću razliku tlaka i efikasniji efekt dimnjaka. Kako bi elektrana mogla proizvoditi energiju i tijekom noćnih sati, moguće je u kolektore ugraditi cijevi u kojima se nalazi već ranije spomenuta voda. Kako voda ima vrlo visoki toplinski kapacitet idealna je za pohranu toplinske energije koju oslobađa u noćnim satima te na taj način omogućava rad elektrane i u noćnim satima (iako sa smanjenim kapacitetom). Ova vrsta postrojenja ima izuzetno malu učinkovitost. Predviđa se da kolektori od 38 km<sup>2</sup> mogu dobiti tek 0,5 % (oko 5 W/m<sup>2</sup>) od sveukupnog sunčevog zračenja koje padne na njih. Također je veliki nedostatak je izuzetno velika površina koju zauzimaju kolektori te se procjenjuje da bi za postrojenje od 200 MW bilo potrebno 38 km<sup>2</sup> kolektora). Budućnost ovog tipa postrojenja zasad je vrlo nesigurna iako postoje neki planovi o izgradnji u zemljama sa velikim brojem sunčanih i toplih dana (Australija, Namibija). Od izgrađenih je jedino poznata elektrana u Jinshawanu u Kini, snage 200 kW, koja je uz investiciju od 208 milijuna američkih dolara 2010. godine puštena u pogon.
  
Sastoji se od cilindrične zrakom napunjene komore koja se može pomicati vertikalno u odnosu na usidreni cilindar manjeg promjera. Zrak u 10-20m širokom gornjem plutajućem cilindru omogućuje plutanje. Kada val prijeđe preko plutače njezina dubina se mijenja u skladu sa promjenom tlaka uzrokujući njezino pomicanje gore dolje. Relativno gibanje između usidrenog i plutajućeg dijela se koristi za proizvodnju energije. Do sada je AWS najjači izgrađeni uređaj ove namjene 2 MW pilot projekt bio je planiran, biti pušten u ljeto 2004 u Portugalskom akvatoriju.
+
[[Image:STE-6.jpeg|center]]
  
[[Image:Untitled_arh.JPG]]
+
<div align="center">'''Slika 2.4.6.2/5.''' Prikaz solarne uzgonske elektrane</div>
[[Image:Untitledarh2.JPG]]
 
  
<div align="center">'''Slika 74.''' Lijeva slika prikazuje shematski prikaz AWS , desna slika prikazuje prototip koji se isprobava u Portugalu</div>
 
  
 +
[[Image:STE-7.jpeg|center]]
  
'''Morska zmija (Pelamis)'''
+
<div align="center">'''Slika 2.4.6.2/6.''' Prototip solarne uzgonske elektrane u Španjolskoj iz 1982. godine</div>
  
Konstrukcija radi na principu spojenih plutača koje pretvaraju vertikalno gibanje valova u horizontalno pomicanje klipova pumpi na kardanskom principu. Sustav je u potpunosti odvojen od mora. Radi tako da pumpa, crveno obojena na slici ispod komprimira zrak u sivi spremnik koji zatim pokreće zračnu turbinu i generator plave boje na slici ispod. Na taj način je postignuta jednolikija rotacija generatora manje ovisna o stohastičnoj prirodi valova. Uređaj je fazi izrade prototipa i ispitivanja u radnim uvjetima u Škotskom akvatoriju. Dimenzije uređaja su 120 m duljine , 3.5 m promjera 750 T mase i maksimalne snage od 750 kW.
 
  
[[Image:Untitled_snake.JPG]]
+
'''Solarne elektrane u pogonu'''
[[Image:Untitled_snake3.JPG]]
 
  
<div align="center">'''Slika 75.''' Prikazi "zmije"</div>
+
#SEGS –9 solarnih elektrana, USA, Kalifornija (pustinja Mojave), kapacitet 354 MW, parabolični kolektori
 +
#SGS - USA, Arizona, kapacitet 280 MW, parabolični kolektori
 +
#SGS - Španjolska, Logrosan, kapacitet 200 MW, parabolični kolektori
 +
#ASPS – Španjolska, Guadix, kapacitet 150 MW, parabolični kolektori
 +
#Puerto Errado - Španjolska, Murcia, 31.4 MW, Fresnel reflektori
 +
#PS20 solar power tower – Španjolska, Sevilla, 20 MW, solarni toranj
 +
#Jinshawan – Kina, 200 kW, solarna uzgonska elektrana
  
  
'''McCabova pumpa na valove'''
 
  
McCabeova pumpa na valove je u razvojnom stadiju od 1980 i originalno je dizajnirana za desalinizaciju morske vode koristeći reverznu osmozu. To su uređaji koji izvlače energiju iz valova pomoću rotacije pontona oko nosača preko linearnih hidrauličkih pumpi. Konstrukcije mogu biti sa zatvorenim krugom koristeći ulje ili sa otvorenim krugom koristeći morsku vodu.
+
'''Solarne elektrane u konstrukciji'''
  
[[Image:Untitled_b2b3.JPG|center]]
+
#Mojave Solar Park – USA, Kalifornija, 553 MW, parabolični kolektori
 +
#Ivanpah Solar – USA, Kalifornija, 392 MW, solarni toranj
 +
#Ashalim power station 1 – Izrael, pustinja Negev, 121 MW, solarni toranj
 +
#KaXu Solar One – J.A.R. , Northern Cape, 100 MW, parabolični kolektori
 +
#Dhursar – Indija,  100 MW, Fresnel reflektori
  
<div align="center">'''Slika 76.''' Shema konstrukcije McCabove pumpe</div>
 
  
  
'''Crijevna pumpa'''
+
'''Najavljene solarne elektrane'''
  
Sastoji se od elastičnog crijeva koji smanjuje unutarnji volumen dok se rasteže. Crijevo je povezano za plovak koji oscilira sa površinskim valovima. Rezultirajuče tlačenje vode u crijevu tjera vodu van kroz protupovratni ventil na turbinu. Niz takvih pumpi može biti povezan na centralnu turbinu za veće sisteme.
+
#Bez imena – Kina, Mongolijska pustinja, 2000 MW, solarni toranj
 +
#Palen – USA, Kalifornija, 500 MW, solarni toranj
 +
#Bez imena – USA, Florida, 300 MW, Fresnel reflektori
 +
#EnviroMission – USA, Arizona, 200 MW, solarna uzgonska elektrana
 +
#Al-Abdaliya – Kuvajt, 280 MW, parabolični kolektori
  
[[Image:Image048.png]]
 
[[Image:Image050.jpg]]
 
  
<div align="center">'''Slika 77.''' Prikazuje neka tehnička rješenja, desno gore konstrukcija obustavljenog Danskog projekta plutača</div>
+
===Elektrane na valove, plimu i oseku===
  
  
[[Image:Image054.jpg|center]]
+
====Elektrane na valove====
  
<div align="center">'''Slika 78.''' slike iznad prikazuju plutače kompanije Ocean Power Tecnologies snage 20 kW</div>
+
=====Uvod=====
  
 +
Energija valova mehanička je transformirana sunčeva energija. Valove, naime, uzrokuju vjetrovi koji nastaju kao posljedica razlika u tlaku zraka, a te razlike nastaju zbog različitog zagrijavanja pojedinih dijelova Zemljine površine. Stalni (planetarni) vjetrovi uzrokuju stalnu valovitost na određenim područjima i to su mjesta na kojima je moguće iskorištavanje njihove energije za pokretanje turbine povoljno. Valovi se razlikuju po visini, dužini i brzini, a o tome ovisi i njihova energija.
 +
Svaki val nosi potencijalnu energiju uzrokovanu deformacijom površine i kinetičku energiju koja nastaje zbog gibanja vode. Snagu vala definiramo po jedinici površine okomitu na smjer kretanja vala. Ona može iznositi i 10 kW/m^2, ali i oko nule. Na primjer za područje sjevernog Atlantika, na otvorenom moru između Škotske i Islanda, u 50% vremena snaga valova je 3,9 kW/m^2 ili veća. Snagu valova možemo odrediti po metru dužine na morskoj površini. Tako definirana snaga vala mijenja se s brzinom vjetra te zavisi od godišnjeg doba i vremenskih prilika.
 +
Energija valova obnovljiv je izvor energije koji varira u vremenu (npr. veći valovi javljaju se u zimskim mjesecima). Jednostavniji oblik iskorištavanja energije valova bio bi neposredno uz obalu zbog lakšeg, to jest jeftinijeg dovođenja energije potrošačima. Međutim, energija valova na pučini znatno je veća, ali je i njezino iskorištavanje puno skuplje.
 +
Energija vala naglo opada s dubinom vala (Sl. 64.), pa u dubini od 50 m iznosi svega 2% od energije neposredno ispod površine. Tu pojavu možemo opisati preko jedne čestice koja se giba u vodi. Na površini ta čestica ima veći put gibanja, dok što se više kreće u dubinu , njezin put gibanja se smanjuja.
  
'''Čuškaš (Flapper)'''
+
[[Image:123_valovi.JPG|center]]
  
Polaže se na otvorenom moru pomoću pontona ili bova. Uređaj se sastoji od niza plutajućih pontona koji su oblikovani poput bregaste osovine. Svaki ponton je u principu zub koji rotira odvojeno prilikom prelaska vala preko njega. Taj efekt pogoni kapilarne pumpe koje tjeraju radni medij kroz zajedničko crijevo na turbinu. Zbog okomitog položaja na valove uređaj je pogodan za nemirno more i oluje.
+
<div align="center">'''Slika 2.4.7.1.1/1.''' Prikaz rada elektrane na valove</div>
  
  
[[Image:Image056.jpg]]
+
Ukupna energija valova koji udaraju u svjetsku obalu je procijenjena na 2-3 miliona MW što je ogroman neiskorišten potencijal. Energetski najbogatiji valovi su koncentrirani na zapadnim obalama na području od 40 stupnjeva - 60 stupnjeva zemljopisne širine na sjevernoj i južnoj hemisferi. Energija valova na tom području varira izmedu 30 - 70 kW/m sa najvišim od 100 kW/m u Atlantiku .
[[Image:Image058.gif]]
+
Visina valova je najviša za vrijeme zime što se poklapa sa vremenom najviše potrošnje električne energije.
[[Image:Kj5.JPG]]
+
Kinetička energija valova može se početi efikasno transformirati u elektrienu energiju kada je visina vala veća od 1 m. Pri određivanju prikladnosti valova eksplataciji ne može se uzeti samo parametar snage po dužnom metru. Amplituda , frekvencija i oblik valova su jednako važni parametri koji se treba tražiti unutar energetski prihvatljive zone valova.
  
<div align="center">'''Slika 79.''' Konstrukcije kojima je teoretski moguće iskoristiti energiju valova</div>
+
[[Image:World.JPG|center]]
  
====Elektrane na plimu i oseku====
+
<div align="center">'''Slika 2.4.7.1.1/2.''' Prosječna energija valova u kW po metru dužnom vala</div>
  
=====Uvod=====
 
  
Energija plime i oseke spada u oblik hidro-energije koja gibanje mora uzrokovano mjesečevim mjenama ili padom i porastom razine mora koristi za transformaciju u električnu energiju i druge oblike energije. Za sad još nema većih komercijalnih dosega na eksploataciji te energije, ali potencijal nije mali. Energija plime i oseke ima potencijal za stvarnje električne energije u određenim dijelovima svijeta, odnosno tamo gdje su morske mijene izrazito naglašene. Taj način proizvodnje električne energije ne može pokriti svjetske potrebe, ali može dati veliki doprinos u obnovljivim izvorima. Razlika u visini plime i oseke varira između (4.5-12.5 m) ovisno o geografskoj lokaciji. Za ekonomičnu proizvodnju je potrebna minimalna visina od 7 m. Procjenjuje se da na svijetu postoji oko 40 lokacija pogodnih za instalaciju plimnih elektrana.
+
Najdalje u razvoju komercijalnih elektrana na valove su došle visoko industrijalizirane maritimne zemlje Velika Britanija, Japan, Skandinavske zemlje i Australija. Potaknute prirodnim potencijalom valova, visokim tehnološkim stupnjem razvoja, velikim energetskim zahtjevima i ekološkom sviješću.
  
 +
[[Image:Untitled_val-ivana.JPG|center]]
  
 +
<div align="center">'''Slika 2.4.7.1.1/3.''' Prikaz razdiobe snage morskih valova po dubini (h) ispod morske površine</div>
  
[[Image:Untitled.JPG]]
 
[[Image:Untitled9999.JPG]]
 
  
<div align="center">'''Slika 80.''' Prikaz rada plimne elektrane</div>
+
[[Image:Untitled_postanak_vala.JPG|center]]
  
 +
<div align="center">'''Slika 2.4.7.1.1/4.''' Načelni prikaz nastanka vala</div>
  
=====Podjela plimnih elektrana=====
 
  
'''Konvencionalne - Brane sa dvosmjernim propuštanjem vode '''
+
Danas su u osnovi poznata tri načina korištenja energije valova, ako su kategorizirana po metodi kojom prihvaćaju valove. To su preko ''plutača'', ''pomičnog klipa'' i ''njihalica'' ili ''lopatica''. U fazi istraživanja i ispitivanja su još ''crijevna'' i ''McCabova pumpa'', ''čuškaš'', te ''morska zmija''. Još mogu biti karakterizirana i po lokaciji odnosno kao ''elektrane na valove na otvorenom moru'' i na ''morskoj obali''. Niti jedan od navedenih načina za korištenje energije valova ne može danas konkurirati klasičnim izvorima električne energije.
(turbine kroz koje voda može strujati kako u jednom tako i u drugom, suprotnom smjeru)
 
  
 +
=====Razvoj tehnologije=====
  
Tehnologija koja se koristi za konverziju je jako slična tehnologiji koja se koristi u konvencionalnim hidroelektranama. Brana spriječava ulaz vode u bazen sve do trenutka nastajanja visinske razlike između razina vode mora i one u bazenu. Nakon toga dopušta se da voda iz mora kroz turbine struji u bazen. Osim plimnog potencijala nužna je brana koja osigurava razliku hidrostatskog potencijala između stvorenog bazena i mora.  
+
Prvi poznati oblik elektrane na valove bilježi se još 1799. godine i bio je notiran u Parizu od strane Girarda i njegova sina. Godine 1910., Bochaux-Praceique, konstruirao je prvu napravu za korištenje snage valova kako bi njome napajao svoju kuću u Royanu, blizu Bordeaux-a u Francuskoj. Međutim, Yoshio Masuda-ini eksperimenti u 1940. godinama su bili prvi pravi znanstveni eksperimenti na ovome području. On je testirao razne koncepte predviđene za iskorištavanje energije valova na moru, sa nekoliko stotina jedinica korištenih za pogonjenje navigacijskih svjetala. Među njima je bio i koncept koji je konvertirao snagu vala preko kutnog gibanja među zglobovima plutače, kojeg je utemeljio 1950. godine.Godine 1973. je zavladala naftna kriza, što je doprinijelo ponovnom razvoju interesa za energiju valova. Velik broj sveučilišnih istraživača i znanstvenika je nanovo istražilo potencijal eksploatacije oceanskih valova, među kojima su se istaknuli Kjell Budal i Johannes Falnes sa Norveškog Tehnološkog Instituta, Michael E McCormick sa Brodarske Akademije Ujedinjenih Naroda, David Evans sa Sveučilišta u Bristolu, Michael French sa Sveučilišta Lancastera, John Newman i Chiang C. Mei sa MIT-a i Stephen Salter sa Sveučilišta Edinburga.
  
Kako je izrada brana skupa, idealna mjesta su što zatvorenije uvale, fjordovi ili ušća rijeka, čime se štedi na duljini pregrada. Na pogodnim mjestima u brani se ugrađuju turbine koje se puštaju u pogon kada se postigne adekvatna razlika hidrostatskog potencijala. Električna energija se može proizvoditi kada voda teče u i iz bazena. Peridičnost je uvjetovana Zemljanom rotacijom ostvarujući dvije plime i oseke dnevno. Proizvodnja električne struje je karakteristična po maksimalnoj proizvodnji svakih 12h sa stajanjem u polovici tog perioda kada je visina vode sa obje strane brane jednaka.
+
=====Salterova patka=====
  
 +
Stephen Salter 1974. godine osmislio je izum kojeg je nazvao „Salterova patka“ ili „Kimajuća patka“, iako je službeno zvana „Edinburška patka“. Patka je samo jedan od mnogih koncepata pretvarača energije valova, koji potencijalno može snagu valova pretvoriti u korisnu energiju. Patka spada pod klasu WEC-a poznatu kao terminatori. Terminatori su orijentirani okomito na smjer vala. Ovo je prikladno jer uništava valove koji nailaze, ostavljajući mirnije more s druge strane.Sama patka je oblikovana poput kapljice, a mnoge od tih „kapljica“ su spojene na dugačku sajlu i čine cijeli Salterov sustav. Nos kapljice je okrenut prema nadolazećim valovima i njiše se kako oni prolaze. U osnovi, to uključuje prijenos ili „zarobljavanje“ energije valova. U teoriji, ovaj proces njihanja bi sakupio 90% masivne energije valova, i koristio tu energiju da održi klipove u pokretu. Klipovi naizmjenice komprimiraju hidrauličko ulje. Nakon što je dovoljno komprimirano, ulje ulazi u hidraulički motor, gdje se proizvodi električna energija. Sustav bi teoretski iskoristio 90% pohranjene energije. Ova visoka učinkovitost čini patku najboljim od svi WEC-a.
 +
Na kraju Salterova patka nije pronasla primjenu u svijetu jer su projekt prestali financirati vjerojatno radi nuklearne energije koja se u to doba činila kao puno bolji izbor.
  
Ako se promatra aplituda plime na nekom mjestu, lako će se moći zaključiti da ona nije uvjek jednaka. Ona se mjenja (na istočnj obali antlatika u zaljevu La Rance) u dosta širokom rasponu, ovisi o međusobnom razmaku Sunca, Mjeseca i Zemlje, što uvjetje oscilacije po kojimase obično razlikuje: vrlo visoka plima (krivulja a na slici 49.) koja se pojavljuje za vrijeme proljetnog i jesenskog ekvinocija, visoka plima (krivulja b na slici 49.) koja se pojavljuje dva puta u toku 29,5 dana, jedan ili dva dana nakon mladog punog mjeseca , te niska plima (krivulja c na slici 49.) koja se također pojavljuje u dva puta u toku 29,5 dana, jedan ili dva dana nakon prve i druge mjesečeve četvrti.
+
[[Image:worldddd.JPG|center]]
  
 +
<div align="center">'''Slika 2.4.7.1.3/1.''' Salterova patka</div>
  
[[Image:Clip_image002e.JPG|center]]
+
=====Podjela elektrana na valove=====
<div align="center">'''Slika 81.''' Dijagramski prikaz plime i oseke</div>
 
  
 +
Prema lokaciji elektrane na valove mogu biti na otvorenom moru i na morskoj obali.
  
Najveća i najstarija elektrana ovog tipa je '''La Rance''' u Francuskoj na ušću istoimene rijeke, snage 240 MW, u upotrebi je od 1966 god.
+
NA MORSKOJ OBALI
  
 +
- Ljuljajući uređaj
  
Obilježja elektrane  La Rance:
+
NA OTVORENOM MORU
  
 +
- Plutače
  
*Alternator: sinhroni stroj
+
- Arhimedova valna ljuljačka (AWS)
*Uzbuda: statička
 
*Nominalni br. okretaja: 93,75 o/min
 
*Maksimalno prekoračenje brzine: 260 o/min
 
*Izlazni napon: 3,5 kV
 
*Hlađenje: s komprimiranim zrakom tlaka 2 bara
 
  
 +
- Morska zmija (Pelamis)
  
[[Image:Untitled_0.JPG|center]]
+
- McCabova crpka na valove
<div align="center">'''Slika 82.''' Elektrana La Rance</div>
 
  
 +
- Crijevna crpka
  
 +
- Čuškaš (Flapper)
  
Eksperimentalno postrojenje '''Annapolis Royal''' u Novoj Škotskoj snage snage 20 MW. Eksperimentalno postrojenje Murmansk u Rusiji snage 0.4 MW te kanadsko u Annapolisu na malom ulazu u Fundy-ev zaljev snage 17.4 MW. Također je niz malih postrojenja postavljeno u Kini.
+
- Elise
  
 +
- Zmajevi
  
[[Image:Clip_image002ea.JPG]]
+
- Školjkasta elektrana na valove
[[Image:Clip_image002eb.JPG]]
 
  
<div align="center">'''Slika 83.''' Postrojenje plimne elektrane</div>
+
=====Elektrane na valove na morskoj obali=====
  
 +
Prednosti izgradnje elektrana u neposrednoj blizini obale u odnosu na plutajuće sisteme su slijedeće:
  
Prednost konvencionalnih elektrana je jeftina, čista i obnovljiva energija.
 
Glavni nedostaci u povećanju upotrebe elektrana ovog tipa su veliki troškovi izgradnje, malo pogodnih lokacija za izgradnju, velik utjecaj na okoliš ( uzrokuje migracije riba itd, ).
 
Veliki kapitalni troškovi ovakvih elektrana sa dugim periodom izgradnje do 10 godina čine cijenu struje vrlo osjetljivu na diskontnu stopu. Osim što je dobro razvijena energija plime i oseke je trenutačno komercijalno neatraktivna.
 
  
 +
*lakša izgradnja jer se koriste klasični građevinski strojevi
 +
*lakše održavanje postrojenja jer nisu potrebni ronioci i brodovi
 +
*lakša i brža kontrola i zamjena pokvarenih dijelova
 +
*mogu služiti kao lukobran
  
Princip rada po pojedinim etapama izgleda ovako:
 
  
U prvoj etapi pogona zatvara se zapornica i voda u bazenu ostaje na određenoj koti, a razina mora otpada. Kada razina mora postane toliko niska  da postoji sovoljna razlika kota (odnosno dovoljan pad) pa se tako potencijalna energija vode nagomilane u bazenu pretvara u mehaničku, a ova u električnuenergiju, sve dok razlika pada omogućava rad turbine. Turbina se zaustavlja kada se postigne minimalni pad, ali se bazen nakon toga dalje prazni (etapa 3) kroz zapornicu, da bi se u njemu postigla što niža razina, kako bi se ostvario što veći pad za etapu pogona u obrnutom smjeru. Kada se izjednače-razine u bazenu i moru počinje crpljenje vode iz bazena u more (etapa 4) da bi se što niže snizila razina vode u bazenu. Kada se postigne kota koja odgovara nižoj koti mora, obustavlja se rad crpki, pa bazen ostaje na konstantnoj razini (etapa 5) sve dok se ne postigne takav pad kod kojeg će turbina moći raditi u obrnutm smjeru. Nakon toga stavlja se turbina u pogon koristići vodu iz mora prema bazenu (etapa 6) sve dok se postigne minimalan pad kod kojeg turbina može raditi. Zatim se turbina obustavlja, otvara se zapornica da bi se dalje punio akumulacijski bazen (etapa 7).
+
Uređaj radi tako što valovi svojim gibanjem uvjetuju pomicanje razine vode u zatvorenom stupcu prilikom čega dolazi do potiskivanja zraka kroz turbinu na vrhu stupca. Najveći uspjeh je elektrana projeka Limpetnazivne snage 500 KW uspješno uključena u elektrosustav Škotske.  
  
  
[[Image:Clip_image002ec.JPG|center]]
+
Tehnička ograničenja konstrukcije jesu :  
<div align="center">'''Slika 84.''' Način korištenja potencijalne energije plime i oseke za elektranu s ugrađenim turbinama za rad u oba smjera i mogućnošću crpljenja vodom.</div>
 
  
 +
*izbor pogodne lokacije, što dublje more i što veći valovi
 +
*slabi (eta) turbine zbog stohastične prirode valova a samim time i protoka, niski stupanj iskoristivosti Wellsove turbine
 +
50-60 % (dvosmjerna turbina, simetričnog profila lopatica koja koristi usis i isis zraka prednost nad ventilina jer oni imaju potrebno određeni period za djelovanje a i trajnost sustava opada
  
'''Nekonvencionalne'''
 
  
 +
[[Image:Untitled_turb.JPG|center]]
 +
[[Image:Untitled_turb_2.JPG|center]]
  
Rad ovih elektrana u principu je isti kao kod vjetroelektrana, jedino što kao fluid umjesto zraka služi voda. Morske struje mogu prenositi jednake količine energije kao i vjetrovi. Turbine ovakvih elektrana grade se na dubinama od 20-30 metara, obično na mjestima  gdje su jake morske struje. Ove elektrane generiraju 3-4 puta više snage nego konvencionalne. Ekološki su prihvatljive. Trenutno ne postoji ni jedna izgrađena elektrana ovog tipa.
+
<div align="center">'''Slika 2.4.7.1.5/1.''' Wellsova turbina</div>
 +
  
 +
[[Image:Untitled_turb3.JPG|center]]
  
[[Image:800px-SeaGen_marine_current_turbine_HandW-1-.jpg|center]]
+
<div align="center">'''Slika 2.4.7.1.5/2.''' Wellsova turbina 20 kW</div>
  
<div align="center">'''Slika 85.''' Prototip turbine nekonvencionalne plimne elektrane</div>
 
  
 +
[[Image:Proto.JPG|center]]
  
Da bi se smanjili veliki kapitalni troškovi razvijene su turbine koje rade na istom načelu kao vjetroelektrane , ali koristeći energiju morskih struja izazvanih plimom i osekom u kanalima. Njihova prednost je u pouzdanoj periodičnosti morskih struja čiju energiju koriste. Dva su projekta financirana od European Commission's energy programme. Kvasalund i Devon.
+
<div align="center">'''Slika 2.4.7.1.5/3.''' Idejni nacrt lijevo i prototip desno Mighty-Whale OWC
 +
uređaja ispitanog u Japanu. Razlikuje se od ostalih OWC po tome što valovi horizontalno ulaze u usisnu komoru (OWC (Oscilating Water Column ) - Oscilirajući vodeni stupac)</div>
  
  
'''Kvasalundski kanal'''
+
[[Image:Untitled_pro.JPG]]
 +
[[Image:Untitled_pro2.JPG]]
  
Brzina struje u kanalu iznosi 2,5 m/s ( najviša brzina periodičke prirode). Treba biti ugrađena je prototipna turbina snage 300 kW ukupnih procjenjenih troškva od US $11 milliona. Turbina ima podesive lopatice radiusa 10 m pri čemu se ugrađuje na dubinu od 50 m sa centrom rotacije 20 m od morskog dna. Ukupna masa uređaja je 200 T. Zbog spore rotacije lopatica pretpostavlja se da nema negativan utjecaj na migraciju riba, velika dubina omogućava nesmetan prolazak brodova iznad turbine. Postoji objektivni problem održavanja zbog potrebe obavljanja svih poslova pod vodom.
 
  
 +
<div align="center">'''Slika 2.4.7.1.5/4.''' Slike su vezane za pilot projek ART-OSPREY (fotografija A. Lewisa) 1995. prilikom polaganja uređaja došlo je o njegovog uništenja</div>
  
[[Image:Clip_image002ebe.JPG|center]]
 
  
<div align="center">'''Slika 86.''' Kvasalundski kanal</div>
+
[[Image:Untitled_pro3.JPG|center]]
  
  
'''Devon'''
+
<div align="center">'''Slika 2.4.7.1.5/5.''' Slika prikazuju OWC izgrađenu u Japanu ukomponiranu u lukobran, turbina je jednosmjerna sa sustavom ventila</div>
  
Položaj ove pilot elektrane na struje plime i oseke vrijednosti L3m je 1.5 km od obale Lynmoutha.
 
Projektirana je za proizvodnju 300 kW električne energije pomoću rotora duljine 11 m sa 20 okretaja u minuti. Mali broj okretaja ne ugožava populaciju riba. Uređaj je konstruiran da se može izvaditi iz vode tako da se popravci mogu obavljati na suhom. Podaci za prosječnu i maksimalnu brzinu struje nisu poznati.
 
  
  
[[Image:Image011.png]]
+
'''Ljuljajući uređaj'''
[[Image:123.JPG]]
+
  
<div align="center">'''Slika 87.'''  Slika prikazuje shemu i izvedbu turbine na struju plime i oseke</div>
+
Uređaj funkcionira tako što se kinetička energija vala pretvara u rad gibanja zaustavne ploče i hidrauličke pumpe koja pogoni generator. Postoji eksperimentalni model u Japanu. Tehnički podaci o konstrukciji i rezultati mjerenja nisu poznati.
  
  
=====Zaključak=====
+
[[Image:Untitled_pro_4.JPG|center]]
  
Energija dobivena iz plime i oseke ima dugoročnu budućnost, posebice u vrijeme koje dolazi i koje prijeti nestašicom fosilnih goriva, jedna od alternativa će bit baš ovaj oblik dobivene energije.
+
<div align="center">Slika 2.4.7.1.5/6. Ljuljajući uređaj</div>
  
Studije EU-a o plimnom potencijalu su ustanovile 106 Europskih lokacija sa jakim morskim strujama i procijenile da mogu osigurati 48TWh struje /godišnje (equivalentno 12500MW instalirane snage ) u električnu mrežu Europe. Tehnički RD&D programi trebaju biti razvijeni da bi se cijena eksploatacije mogla pouzdano odrediti.
+
=====Elektrane na valove na otvorenom moru=====
(Najveći broj RD&D programa na polju iskorištavanja energije valova, plime i oseka te morskih struja trenutačno provodi V. Britanija stvaranjem subvencioniranog okruženja za njihov razvoj iz razloga potrebe osiguranja 10% obnovljive energije svakog proizvođača električne energije u zemlji.) Ciljana godina za anticipaciju energije mora u sustavima energetske opskrbe je procijenjena ili i predviđena od EU između 2010 i 2020 godine.
+
 +
Prednosti gradnje elektrana na otvorenom mora :
  
===Alternativne tehnologije===
 
  
 +
*bolja iskorištenost valnog potencijala - veća raspoloživa površina za polja elektrana sa tim ujedno i veća ukupna snaga za određenu geografsku lokaciju
 +
*mogućnost napajanja offshore objekata
 +
*mogućnost napajanja raznih tipova senzora kao autonomnim energetskim sustavom
  
  
==Distribuirana proizvodnja==
+
Objektivni nedostatci plutajućih objekata su njihova pouzdanost uslijed korozivne i mehanički nepredvidive okoline. Zahvaljujući velikom razvoju offshore naftne industrije puno toga se danas da tehnički izvesti u usporedbi sa 70-im godinama
 +
kada su projekti bili ekonomski zanimljivi .
  
  
==Otočna proizvodnja==
+
'''Plutače'''
  
  
 +
Snage ovakvih uređaja se kreću do 50-ak kW snage, no prednost im je u mogućnosti polaganja velikog broja na određenoj površini čime se nadoknađuje mala pojedinačna snaga. Ovakvi uređaji su posebno interesantni za aktivne oceanske senzore kao svjetionike, mamce riba, sonare, komunikacijske repetitore etc.
  
  
 +
'''Arhimedova valna ljuljačka (Archimedes Wave Swing AWS)'''
  
 +
  
[[Image:Crta.jpg]]
+
Sastoji se od cilindrične zrakom napunjene komore koja se može pomicati vertikalno u odnosu na usidreni cilindar manjeg promjera. Zrak u 10-20m širokom gornjem plutajućem cilindru omogućuje plutanje. Kada val prijeđe preko plutače njezina dubina se mijenja u skladu sa promjenom tlaka uzrokujući njezino pomicanje gore dolje. Relativno gibanje između usidrenog i plutajućeg dijela se koristi za proizvodnju energije. Do sada je AWS najjači izgrađeni uređaj ove namjene 2 MW pilot projekt bio je planiran, biti pušten u ljeto 2004 u Portugalskom akvatoriju.
 +
 
 +
[[Image:Untitled_arh.JPG]]
 +
[[Image:Untitledarh2.JPG]]
  
=KGH sustavi (klimatizacija, grijanje i hlađenje)=
+
<div align="center">'''Slika 2.4.7.1.6/1.''' Lijeva slika prikazuje shematski prikaz AWS , desna slika prikazuje prototip koji se isprobava u Portugalu</div>
[[Image:Crta.jpg]]
 
  
KGH sustavi bave se postizanjem i održavanjem parametara toplinske ugodnosti za osobe koje borave u zatvorenom prostoru tokom cijele godine. Kao komponenta zgrade, KGH sustav košta mnogo novaca, troši puno energije, ima veliki utjecaj na ugodnost i veliki potencijal da poboljša ili naruši zdravlje osoba koje borave u zgradi. Pod KGH sustave podrazumijevamo grijanje, hlađenje i ventilaciju što sve objedinjuje klimatizacija.
 
  
[[Slika:Kgh-sustav.JPG|center]]
 
<div align="center">'''Slika 88.''' Koncept KGH sustava</div>
 
  
 +
[[Image:arhi.JPG|center]]
  
==Grijanje==
+
<div align="center">'''Slika 2.4.7.1.6/2.''' Prikaz rada Arhimedove ljuljačke</div>
  
===Povijest grijanja===
+
'''Morska zmija (Pelamis)'''
  
Prvim "sustavom" grijanja koji je čovjeku bio poznat se može smatrati izlaganje Sunčevim zrakama. Tek nakon "otkrića" vatre, čovjeku je, osim jednostavnijeg pripremanja hrane, omogućena zaštita od hladnog vremena u svako doba dana  i godine. Ognjište, odnosno ložište s otvorenim plamenom u pravilu se nalazilo u središnjem dijelu nastambe i ujedno je služilo za pripremanje hrane i kao sustav grijanja.
+
Konstrukcija radi na principu spojenih plutača koje pretvaraju vertikalno gibanje valova u horizontalno pomicanje klipova pumpi na kardanskom principu. Sustav je u potpunosti odvojen od mora. Radi tako da pumpa, crveno obojena na slici ispod komprimira zrak u sivi spremnik koji zatim pokreće zračnu turbinu i generator plave boje na slici ispod. Na taj način je postignuta jednolikija rotacija generatora manje ovisna o stohastičnoj prirodi valova. Uređaj je fazi izrade prototipa i ispitivanja u radnim uvjetima u Škotskom akvatoriju. Dimenzije uređaja su 120 m duljine , 3.5 m promjera 750 T mase i maksimalne snage od 750 kW.
  
Prvi složeniji sustavi grijanja na području Europe nastaju tek u antičko doba. Bili su to sustavi centralnog površinskog grijanja starih Rimljana koji su bili poznati pod nazivom hipokaustično grijanje. Ložište se nalazilo ispod kuće, a gorivo (drvo ili drveni ugljen izgarali su u ložištu bez rešetke. Dimni plinovi kao produkt izgaranja prolazili su kroz posebno izvedene šupljine u zidovima i podovima (tibulama) i izlazili sa strane kroz otvore. Posude za vodu iznad ložišta bili su prvi prethodnici centralne pripreme vode.
+
[[Image:Untitled_snake.JPG]]
 +
[[Image:Untitled_snake3.JPG]]
  
 +
<div align="center">'''Slika 2.4.7.1.6/3.''' Prikazi "zmije"</div>
  
[[Slika:Hipokaust.jpg|center]]
 
<div align="center">'''Slika 89.''' Hipokaust</div>
 
  
U srednjem vijeku u europskim zemljama nije zabilježen neki značajni pomak, kao izvor topline u nastambama običnog puka koristi se otvoreno ognjište postavljano u središte prostorije, a kućama plemenitaša otvoreni kamin postavljen u prostoriju gdje se najčešće boravilo, dok se ostale prostorije ili nisu grijale ili su se grijale tako što je uz njih prolazio dimnjak.
+
'''McCabova pumpa na valove'''
  
Najznačajnije promjene pojavljuju se u 18. stoljeću. Godine 1716. u Švedskoj je izveden prvi sustav centralne pripreme potrošne tople vode (Triewald), a 1745. godine u Engleskoj je izveden prvi sustav parnog grijanja. Godine 1763. proizvedena je prva peć na drva s povećanom učinkovitošću (tzv. berlinska peć) kao posljedica velike nestašice energenata (ogrjevnog drva zbog nekontrolirane sječe šuma) u tadašnjoj Pruskoj,a 1770. godine glasoviti izumitelj James Watt za grijanje svojih pogona počinje koristiti radijatore s parom kao prijenosnikom energije, dok 1777. godine u Francuskoj  započinje primjena centralnog toplovodnog grijanja u inkubatorima za uzgoj pilića i u staklenicima. Potkraj 18. stoljeća konstruirana je prva željezna peć i lijevanoželjezni kotao.
+
McCabeova pumpa na valove je u razvojnom stadiju od 1980 i originalno je dizajnirana za desalinizaciju morske vode koristeći reverznu osmozu. To su uređaji koji izvlače energiju iz valova pomoću rotacije pontona oko nosača preko linearnih hidrauličkih pumpi. Konstrukcije mogu biti sa zatvorenim krugom koristeći ulje ili sa otvorenim krugom koristeći morsku vodu.  
  
U prvoj polovici 19. stoljeća postavljene su tehničke osnove sustava vrelovodnog (Perkins, 1831. godine). U istom razdoblju izveden je i jedan od prvih sustava centralnog toplovodnog grijanja ( u glasovitom dvorcu Neuschwannstein u južnoj Bavarskoj). Topli zrak grijan u velikim pećima na drva koje su se nalazile u podrumu prolazio je kroz otvore do soba i gornjih katova.
+
[[Image:Untitled_b2b3.JPG|center]]
Godine 1860. u SAD-u započinje tvornička proizvodnja lijevano željeznih kotlova i radijatora, a u posljednja desetljeća 19. stoljeća donose pravu ekspanziju proizvođača opreme za grijanje, od kojih su neki opstali i do danas.
 
  
Tehnički razvoj u 20. stoljeću donosi brojne novosti. Izgrađuju se prve toplane i toplinarski sustavi: parni u Dresdenu 1901. godine i toplovodni u Plauenu (također u Saskoj) 1906. godine. Godine 1930. konstruirana je prva cirkulacijska crpka za sustave grijanja (Oplaender). Već u to vrijeme primijećene su prednosti centralnog toplovodnog grijanja, koje najveći zamah doživljavaju pedesetih  godina prošlog stoljeća. U doba tzv. energetske krize sedamdesetih godina prošlog stoljeća dolazi do velikih promjena u  tehnici grijanja jer osnovni zahtjev postaje istodobno smanjivanje potrošnje goriva uz očuvanje ugodnosti boravka u prostorijama. Tada nastaju prvi niskotemperaturni kotlovi i počinje se primjenjivati regulacija u ovisnosti o vanjskoj temperaturi. Sljedeći veliki korak u razvoju tehnike grijanja predstavljaju kondenzacijski kotlovi, čija primjena započinje početkom 80-ih godina prošlog stoljeća. Kada je riječ o sustavima grijanja budućnosti, mogu se primijetiti naznake daljnjeg razvoja. Jedna od njih je svakako povezivanje sustava grijanja sa sustavom za decentraliziranu proizvodnju električne energije, odnosno primjena kogeneracije.
+
<div align="center">'''Slika 2.4.7.1.6/4.''' Shema konstrukcije McCabove pumpe</div>
Isto tako u posljednje vrijeme se može primijetiti sve veća težnja za primjenom energije iz obnovljivih izvora, primjerice pomoću solarnih sustava ili dizalica topline.
 
  
===Toplinska ugodnost===
 
  
Zadatak sustava grijanja je dovođenje dovoljne količine topline za pokrivanje toplinskih gubitaka zgrade te osiguravanje toplinskih uvjeta pri kojim se korisnici u prostoriji osjećaju ugodno.
+
'''Crijevna pumpa'''
  
Prema normi ISO 7730 toplinska ugodnost je stanje svijesti koje izražava zadovoljstvo s toplinskim stanjem okoliša. Osjećaj ugodnosti nužno je individualan i ne postoji određeni skup stanja okoliša u kojem bi baš svaka osoba iskazala zadovoljstvo.
+
Sastoji se od elastičnog crijeva koji smanjuje unutarnji volumen dok se rasteže. Crijevo je povezano za plovak koji oscilira sa površinskim valovima. Rezultirajuče tlačenje vode u crijevu tjera vodu van kroz protupovratni ventil na turbinu. Niz takvih pumpi može biti povezan na centralnu turbinu za veće sisteme.
Toplinska ugodnost je određena s nekoliko osnovnih faktora:
+
 
*temperaturom zraka u prostoriji,
+
[[Image:Image048.png]]
*temperaturom ploha u prostoriji,
+
[[Image:Image050.jpg]]
*vlažnošću zraka,
+
 
*brzini strujanja zraka,
+
<div align="center">'''Slika 2.4.7.1.6/5.''' Prikazuje neka tehnička rješenja, desno gore konstrukcija obustavljenog Danskog projekta plutača</div>
*razini odjevenosti,
 
*razini fizičke aktivnosti,
 
*ostalim faktorima (kvaliteta zraka, buka, namjena prostora, dob, spol, rasa…).
 
Toplinska ravnoteža između tijela i njegove okoline, rezultirat će promjenom temperature tijela. Ljudsko tijelo ima vrlo učinkovit mehanizam za održavanje temperature tijela koja se održava na približno 37<sup>o</sup>C. Kako bi održala stanje toplinske ravnoteže, osoba mora proizvedenu toplinu predati okolini. Izmjena topline s ljudskog tijela može biti osjetna i latentna. Ljudsko tijelo osjetnu toplinu izmjenjuje konvekcijom (izmjena topline sa zrakom), zračenjem (izmjena topline s plohama u prostoru bez kontakta) i provođenjem (izmjena topline s čvrstim predmetima s kojima je tijelo u kontaktu, kao npr. pod), dok latentnu transpiracijom (ishlapljivanje vlage) preko kože i disanjem.
 
  
[[Slika: Mehanizmi_odrzavanja_toplinske_ravnoteze.JPG |center]]
 
<div align="center">'''Slika 90.''' Mehanizmi održavanja toplinske ravnoteže</div>
 
  
===Sustavi grijanja===
+
[[Image:Image054.jpg|center]]
  
Općenito sustave grijanja možemo podijeliti na:
+
<div align="center">'''Slika 2.4.7.1.6/6.''' slike iznad prikazuju plutače kompanije Ocean Power Tecnologies snage 20 kW</div>
*lokalno grijanje,
 
*centralno grijanje,
 
*daljinsko grijanje.
 
  
'''Lokalno grijanje'''
 
  
Predstavlja najstariji način grijanja koji omogućava izravno zagrijavanje prostorije iz izvora topline koji je u njoj smješten. Izvori topline za lokalno grijanje mogu biti kamini, štednjaci, peći, grijalice, električno podno grijanje itd.
+
'''Čuškaš (Flapper)'''
  
'''Centralno grijanje'''
+
Polaže se na otvorenom moru pomoću pontona ili bova. Uređaj se sastoji od niza plutajućih pontona koji su oblikovani poput bregaste osovine. Svaki ponton je u principu zub koji rotira odvojeno prilikom prelaska vala preko njega. Taj efekt pogoni kapilarne pumpe koje tjeraju radni medij kroz zajedničko crijevo na turbinu. Zbog okomitog položaja na valove uređaj je pogodan za nemirno more i oluje.
  
Centralno grijanje može biti toplovodno, parno ili zračno. Kod centralnog grijanja, ogrjevni medij (voda, zrak, para) zagrijava se na jednom mjestu (kotlu smještenom u kotlovnici) i uz pomoć pumpi (rjeđe se koriste gravitacijski sustavi) preko razvoda distribuira u ogrjevna tijela smještena u  prostorijama kuće ili zgrade. Sustavi centralnog toplovodnog grijanja su prema HRN EN 18282 određeni kao sustavi grijanja kod kojih temperatura ogrjevnog medija (tople vode) nije viša od 105 °C i danas predstavljaju najčešću izvedbu sustava grijanja u stanovima, obiteljskim kućama i zgradama. Sustav centralnog parnog grijanja koristi kao radni medij vodenu paru koja se proizvodi u kotlu i dovodi parnim vodovima do ogrjevnih tijela gdje kondenzira i kondenzacijski vodovima vraća u kotao. Para se koristi kod zagrijavanja velikih dvorana koje se povremeno griju ili u slučajevima kada se koristi i za druge svrhe kao na primjer u tvornicama. Kod zračnog centralnog grijanja koristi se zrak koji se zagrijava u izmjenjivaču topline i distribuira kanalima u prostorije.
 
  
[[Slika: Centralno grijanje.JPG |center]]
+
[[Image:Image056.jpg]]
<div align="center">'''Slika 91.''' Shema centralnog grijanja</div>
+
[[Image:Image058.gif]]
 +
[[Image:Kj5.JPG]]
  
'''Daljinsko grijanje'''
+
<div align="center">'''Slika 2.4.7.1.6/7.''' Konstrukcije kojima je teoretski moguće iskoristiti energiju valova</div>
  
Kod daljinskog grijanja izvor topline je u toplani iz koje se toplinom snabdijeva jedna ili više grupa građevina, stambeni blokovi ili gradske četvrti. Često su ova postrojenja građena kao termoelektrane – toplane, tj. kogeneracijska  postrojenja s istovremenom proizvodnjom električne i toplinske energije. Kao distribucijske pozicije služe toplinske podstanice.
 
  
[[Slika: daljinsko grijanje.JPG |center]]
+
'''Elise'''
<div align="center">'''Slika 92.''' Daljinsko grijanje</div>
 
  
 +
Elise su uređaji slični vjetroturbinama, vrte se s promjenom plime i oseke.
  
===Ogrijevna tijela===
+
'''Zmajevi'''
  
Ogrijevna tijela su dijelovi sustava grijanja koji služe za izmjenu topline s prostorijom (tj. zrakom, osobama i objektima u njoj), kako bi se u njoj ostvarili uvjeti toplinske ugodnosti, odnosno zadovoljile potrebe radnog procesa. Kod centralnih su sustava grijanja izvedeni kao zasebni elementi i do njih se pomoću cijevnog razvoda dovodi prikladan ogrjevni medij zagrijan u izvoru topline smještenom na jednom mjestu za cijeli objekt, odnosno za više prostorija. Za razliku od toga , kod lokalnih su sustava grijanja s izvorom topline objedinjena u jedinstveni element, pri čemu  dodatni prijenosnik topline i njegov razvod nisu potrebni jer se toplina izmjenjuje izravno. S obzirom na izvedbu, način izmjene topline i korišteni ogrjevni medij, postoji nekoliko osnovnih vrsta ogrjevnih tijela:
+
Zmajevi su niz malih turbina usidren za morsko ili riječno dno može proizvesti energiju i od relativno slabog toka.
*Radijatori (npr. člankasti, pločasti, cijevni i sl.),
 
*Konvektori,
 
*Kaloriferi i zračeći paneli,
 
*Površinski sustavi grijanja (podno, zidno i stropno grijanje),
 
*Toplozračna,
 
*S izravnom izmjenom topline (peći, grijalice, kamini i sl.),
 
*U posebnim izvedbama.
 
  
[[Slika: Radijator.JPG |center]]
+
'''Školjkasta elektrana na valove'''
<div align="center">'''Slika 93.''' Radijator</div>
 
  
'''Radijatori'''
+
Školjkasta elektrana na valove pomiče se pokretima valova i na taj način pumpa hidraulični fluid koji se odvodi do stanice na obali gdje generira struju.
  
Radijatori su ogrjevna tijela kod kojih se izmjena topline odvija konvekcijom i zračenjem, a građena su od jedne ili više ogrjevnih ploha različitog oblika, izvedbe i veličine. Radijatori mogu prema izvedbi ogrjevnih ploha biti: člankasti, pločasti, cijevni i u posebnim izvedbama.
+
[[Image:ojster.JPG|center]]
  
Člankasti ili rebrasti radijatori sastoje se od više članaka izrađenih od tlačno lijevanog aluminija, lijevanog željeza ili čelika. Članci  su međusobno povezani spojnicama s lijevim i desnim navojem dimenzija, pri čemu se njihov broj mijenja ovisno o potrebnom toplinskom učinu radijatora. Ukupne dimenzije i učin radijatora jednake su zbroju dimenzija i učina svakog članka. Prema DIN 4703 člankasti radijator mora biti minimalno 70mm odmaknut od poda, 40mm od ploče unutrašnjeg zida te od peripeta 65mm.
+
<div align="center">'''Slika 2.4.7.1.6/8.''' Prikaz školjkaste elektrane na valove</div>
  
 +
=====Zanimljivosti=====
  
[[Slika: clankasti radijator.JPG |center]]
+
PORT KEMBALA, Australija - Svjetsko energetsko vijeće (WEC, World Energy Council) potvrdilo je da se najbolje lokacije na svijetu za iskorištavanje energije valova nalaze na južnoj obali Australije. Može se od energije valova proizvesti pet puta više električne energije od trenutne potrošnje cijele Australije.
<div align="center">'''Slika 94.''' Člankasti radijator</div>
 
  
Pločasti radijatori sastoje se od tijela koje čini ogrjevna ploha, odnosno ploča s ravnom i glatkom vanjskom površinom koja je izrađena od čeličnog lima i koja je najvećim dijelom svoje unutarnje površine u doticaju s ogrjevnim medijem. Ploče se mogu postaviti u više redova, a za poboljšanje izmjene topline na njih se postavljaju tzv. konvekcijske lamele. Odabiru se s obzirom na učin koji se uobičajeno izražava po duljini. U odnosu na člankaste radjatore imaju razmjerno male ugradbene dimenzije (posebice dubinu), glatku površinu za izmjenu topline čime se olakšava održavanje i čišćenje pa se ostvaruje mnogo veća higijenska razina uporabe te kompaktnu izvedbu što olakšava odabir, isporuku i ugradnju. Prema DIN 4703 pločasti radijator mora biti 50mm odmaknut od zida i 100 mm od poda.
+
Trenutno je na svijetu u produkcijskim okruženjima instalirano tek oko četiri megavata snage. Kad usporedimo tih četiri megavata s 200.000 MW instaliranih kapaciteta za iskorištavanje energije vjetra vidimo da je energija valova još uvijek daleko od isplativosti.
  
[[Slika: Plocasti radijator.JPG |center]]
+
Mutriku, (DW) - Prva komercijalna elektrana na morske valove već strujom opskrbljuje oko 600 ljudi. To postrojenje u španjolskom Mutrikuu ogledni je primjer korištenja energije mora za proizvodnju struje.
<div align="center">'''Slika 95.''' Pločasti radijatori</div>
 
  
Cijevni radijatori se sastoje od dvije ili više čeličnih cijevi postavljenih vodoravno ili okomito koje su na odgovarajući način spojene na krajevima, pri čemu se spojevi u pravilu izvode zavarivanjem. S obzirom na to da se vrlo često koriste u kupaonicama i drugim sanitarnim prostorijama, nazivaju se i kupaoničkim radijatorima.
+
====Elektrane na plimu i oseku====
  
[[Slika: cijevni radijator.JPG |center]]
+
=====Uvod=====
<div align="center">'''Slika 96.''' Cijevni radijator</div>
 
  
'''Konvektori'''
+
Energija plime i oseke spada u oblik hidro-energije koja gibanje mora uzrokovano mjesečevim mjenama ili padom i porastom razine mora koristi za transformaciju u električnu energiju i druge oblike energije. Za sad još nema većih komercijalnih dosega na eksploataciji te energije, ali potencijal nije mali. Energija plime i oseke ima potencijal za stvarnje električne energije u određenim dijelovima svijeta, odnosno tamo gdje su morske mijene izrazito naglašene. Taj način proizvodnje električne energije ne može pokriti svjetske potrebe, ali može dati veliki doprinos u obnovljivim izvorima. Razlika u visini plime i oseke varira između (4.5-12.5 m) ovisno o geografskoj lokaciji. Za ekonomičnu proizvodnju je potrebna minimalna visina od 7 m. Procjenjuje se da na svijetu postoji oko 40 lokacija pogodnih za instalaciju plimnih elektrana. Morske mijene su periodične te ih je moguće predvidjeti u 98% slučajeva.[http://tidalturbines.wikispaces.com/pros+and+cons] što je velika prednost za razvoj ovih turbina. Povjesno gledano energija plime i oseke datira od Srednjeg vijeka pa čak i za razdoblja Rimskog carstva. Najpoznatiji oblik pretvorbe energije plime i oseke su vodena kola. Vodena kola koja su se pokretala energijom plime i oseke možemo pronaći u Europi i u Sjevernoj Americi.
  
Konvektori su ogrjevna tijela za centralne sustave grijanja (toplovodne, vrelovodne ili parne) kod kojih se topline gotovo isključivo izmjenjuje konvekcijom. Sastoj se  od jednog ili više izmjenjivača topline u obliku cijevi na koju su ugrađene gusto raspoređene lamele za izmjenu topline. Prema mjestu ugradnje mogu biti zidni, podni i s pokrovom, dok prema ostvarenju strujanja zraka mogu biti s prirodnom i prisilnom cirkulacijom. Uglavnom se koriste za grijanje velikih prostora s velikim ostakljenim površinama (npr. izloga, automobilskih salona i sl.), a mogu se izvesti i tako da se do njih dovodi svježi zrak izvana, odnosno mogu se povezati sa sustavom ventilacije. Ipak u odnosu na radijatore, imaju nekoliko nedostataka, među kojima su najveći složena izvedba i ugradnja, otežano održavanje i čišćenje, odnosno razmjerno niža higijenska razina uporabe. Odabiru se s obzirom na dimenzije (ugradbenu visinu i dubinu) i učin koji se izražava po duljini.
 
  
[[Slika: Konvektor.JPG |center]]
 
<div align="center">'''Slika 97.''' Konvektor</div>
 
  
 +
[[Image:Untitled.JPG]]
 +
[[Image:Untitled9999.JPG]]
  
'''Sustavi površinskog grijanja'''
+
<div align="center">'''Slika 2.4.7.2.1/1.''' Prikaz rada plimne elektrane</div>
  
Sustavi površinskog grijanja kao ogrjevna tijela koriste građevinske elemente, odnosno plohe prostorije: pod, zidove i strop, pri čemu se toplina izmjenjuje zračenjem i konvekcijom, a s obzirom na ogrjevnu plohu dijele se na podne, zidne i stropne. Mogu biti izvedeni kao električni ili toplovodni, pri čemu se koriste snižene temperature ogrjevnog medija (npr. 55/45, 40/30°C), a kao izvori topline služe niskotemperaturni i kondenzacijski kotlovi, solarni sustavi i toplinske crpke.
+
=====Podjela plimnih elektrana=====
  
 +
'''Konvencionalne - Brane sa dvosmjernim propuštanjem vode '''
 +
(turbine kroz koje voda može strujati kako u jednom tako i u drugom, suprotnom smjeru)
  
[[Slika: Podno_grijanje.JPG |center]]
 
<div align="center">'''Slika 98.''' Podno grijanje</div>
 
  
 +
Tehnologija koja se koristi za konverziju je jako slična tehnologiji koja se koristi u konvencionalnim hidroelektranama. Brana spriječava ulaz vode u bazen sve do trenutka nastajanja visinske razlike između razina vode mora i one u bazenu. Nakon toga dopušta se da voda iz mora kroz turbine struji u bazen. Osim plimnog potencijala nužna je brana koja osigurava razliku hidrostatskog potencijala između stvorenog bazena i mora.
  
===Priprema potrošne tople vode===
+
Kako je izrada brana skupa, idealna mjesta su što zatvorenije uvale, fjordovi ili ušća rijeka, čime se štedi na duljini pregrada. Na pogodnim mjestima u brani se ugrađuju turbine koje se puštaju u pogon kada se postigne adekvatna razlika hidrostatskog potencijala. Električna energija se može proizvoditi kada voda teče u i iz bazena. Peridičnost je uvjetovana Zemljanom rotacijom ostvarujući dvije plime i oseke dnevno. Proizvodnja električne struje je karakteristična po maksimalnoj proizvodnji svakih 12h sa stajanjem u polovici tog perioda kada je visina vode sa obje strane brane jednaka.
  
Na pripremu potrošne tople vode (PTV) u prosječnom kućanstvu u kontinentalnom dijelu Hrvatske otpada otprilike 20% ukupne godišnje potrošnje toplinske energije, dok se ostatak troši na grijanje prostora (oko 73%) i kuhanje (oko 7%). U primorskim dijelovima taj je udio energije za pripremu PTV-a još i veći. Prosječni građanin potroši dnevno oko 200-300 litara pitke vode, od čega u prosjeku 40-70 litara otpada na potrošnu toplu vodu temperature 45°C koja se uglavnom koristi za održavanje osobne higijene i pranje posuđa. U sezoni kada nema grijanja priprema, PTV-a predstavlja pojedinačno najveći izdatak za energiju jednog kućanstva, bez obzira koji se energent koristi. Učinkovita priprema i korištenje PTV-a može stoga znatno utjecati na smanjenje ukupnih troškova za energiju u kućanstvu.
 
  
Sustavi za pripremu potrošne tople vode služe za zagrijavanje pitke vode i zbog svojih se sličnosti u tehničkom smislu vrlo često promatraju zajedno sa sustavima grijanja, a nerijetko su izvedeni s istim izvorom topline. U njihove se osnovne dijelove ubrajaju odgovarajuće izvedeni izvor topline, vodovi do trošila (slavina i sl.), a često i povratni, odnosno recirkulacijski vodovi te sigurnosni i regulacijski elementi.
+
Ako se promatra aplituda plime na nekom mjestu, lako će se moći zaključiti da ona nije uvjek jednaka. Ona se mjenja (na istočnj obali antlatika u zaljevu La Rance) u dosta širokom rasponu, ovisi o međusobnom razmaku Sunca, Mjeseca i Zemlje, što uvjetje oscilacije po kojimase obično razlikuje:  vrlo visoka plima (krivulja a na slici 2.4.7.2.2/1.) koja se pojavljuje za vrijeme proljetnog i jesenskog ekvinocija, visoka plima (krivulja b na slici 49.) koja se pojavljuje dva puta u toku 29,5 dana, jedan ili dva dana nakon mladog punog mjeseca , te niska plima (krivulja c na slici 81.) koja se također pojavljuje u dva puta u toku 29,5 dana, jedan ili dva dana nakon prve i druge mjesečeve četvrti.
  
[[Slika: Ptv.JPG |center]]
 
<div align="center">'''Slika 99.''' Priprema potrošne tople vode</div>
 
  
Prema načinu zagrijavanja vode sustavi za pripremu potrošne vode mogu biti:
+
[[Image:Clip_image002e-ivana.JPG|center]]
*Protočni – zagrijavaju vodu neposredno u trenutku potrošnje, pri čemu izmjena topline započinje otvaranjem protoka kroz trošilo.
+
<div align="center">'''Slika 2.4.7.2.2/1.''' Dijagramski prikaz plime i oseke</div>
*Spremnički ili akumulacijski – zagrijavaju vodu prije potrošnje, pri čemu se zagrijana voda sve dok nije potrebna pohranjuje u odgovarajućem spremniku.
 
  
  
Izvori topline su dijelovi sustava za pripremu PTV-a u kojim dolazi do pretvorbe prikladnog primanog izvora energije u toplinu koja se potom izravno ili posredno (ovisno o izvedbi sustava) predaje vodi. U najvećem broju slučajeva po svojoj su izvedbi jednaki izvorima topline sustava grijanja i nerijetko se izvode kao jedinstveni uređaj. Kao izvori topline sustava za pripremu PTV-a u stanovima, obiteljskim kućama i zgradama razne namjene danas se najčešće koriste:
+
Najveća i najstarija elektrana ovog tipa je '''La Rance''' u Francuskoj na ušću istoimene rijeke, snage 240 MW, u upotrebi je od 1966 god.  
*Protočni plinski ili električni bojler (< 2 osobe)
 
*Akumulacijski plinski ili električni bojler  (< 4-5 osoba)
 
*Kombinirani plinski bojler za PTV i grijanje prostora-protočni ili akumulacijski (< 4-5 osoba)
 
*Kotao s indirektno grijanim spremnikom za centralnu pripremu vode ( > 4-5 osoba)
 
*Solarni kolektori sa spremnikom ( > 3 osobe)
 
*Dizalica topline ( > 3 osobe)
 
  
  
Spremnici topline su dio sustava za pripremu PTV-a i služe za pohranu zagrijane vode kako bi njezina potrošnja bila moguća u bilo koje vrijeme. Spremnici topline mogu biti protočni (direktno se zagrijava ona količina vode koja se troši) i akumulacijski (priprema veća količina vode pri čemu se toplina akumulira).
+
Obilježja elektrane  La Rance:
  
[[Slika: Spremnik.JPG |center]]
 
<div align="center">'''Slika 100.''' Akumulacijski spremnik</div>
 
  
==Ventilacija==
+
*Alternator: sinhroni stroj
 +
*Uzbuda: statička
 +
*Nominalni br. okretaja: 93,75 o/min
 +
*Maksimalno prekoračenje brzine: 260 o/min
 +
*Izlazni napon: 3,5 kV
 +
*Hlađenje: s komprimiranim zrakom tlaka 2 bara
  
Zadaća ventilacije u zgradama je dovođenje vanjskog zraka u prostorije radi održavanja potrebnih higijenskih uvjeta neophodnih za zdrav i ugodan boravak ljudi. Također za razrjeđivanje koncentracije zagađivača u prostoru i njihovo uklanjanje, zatim uklanjanje topline i vlage iz prostora (bazeni) te uspostavljanje željene razdiobe zraka unutar prostora.
 
  
Ventilaciju možemo podijeliti na:
+
[[Image:Untitled_0.JPG|center]]
*Prirodnu ventilaciju,
+
<div align="center">'''Slika 2.4.7.2.2/2.''' Elektrana La Rance</div>
*Mehaničku ventilaciju.
 
  
  
===Prirodna ventilacija===
 
  
Prirodna ventilacija podrazumijeva izmjenu zraka u prostoriji bez korištenja ventilatora. Pogonske sile koje utječu na prirodnu ventilaciju su energija vjetra i efekt dimnjaka. Energija vjetra podrazumijeva strujanje zraka kroz ventilacijske otvore uzrokovano vjetrom uslijed pretvorbe dinamičkog tlaka vjetra u statički. Kod efekta dimnjaka, strujanje zraka kroz zgradu izazvano je razlikom temperatura između unutrašnjosti i vanjskog okoliša jer je gustoća toplijeg zraka manja pa on struji prema gore.  
+
Eksperimentalno postrojenje '''Annapolis Royal''' u Novoj Škotskoj snage snage 20 MW. Eksperimentalno postrojenje Murmansk u Rusiji snage 0.4 MW te kanadsko u Annapolisu na malom ulazu u Fundy-ev zaljev snage 17.4 MW. Također je niz malih postrojenja postavljeno u Kini.
  
[[Slika:Efekt dimnjaka.JPG|center]]
 
<div align="center">'''Slika 101.''' Efekt dimnjaka</div>
 
  
Prirodna ventilacija se može odvijati putem:
+
[[Image:Clip_image002ea.JPG]]
*infiltracije kroz zazore,
+
[[Image:Clip_image002eb.JPG]]
*otvaranjem prozora i vrata,
 
*izmjenom zraka kroz ventilacijske kanale.
 
  
 +
<div align="center">'''Slika 2.4.7.2.2/3.''' Postrojenje plimne elektrane</div>
  
Infiltracija kroz zazore podrazumijeva prodor zraka kroz zazore na prozorima i vratima. Uvjet za ovakvu izmjenu je razlika tlaka između unutarnjeg i vanjskog zraka kao posljedica razlike temperature i energije vjetra. Zimi je u stambenim prostorijama broj
 
izmjena zraka od 0,3 do 0,8 h<sup>-1</sup>. Noviji prozori koji imaju manji koeficijent prijelaza topline često imaju izmjenu zraka samo 0,1 h-1 pa prostorije koje imaju takve prozore ili bi trebale otvarati prozore ili koristiti mehaničku ventilaciju. Minimalni broj izmjena zraka u jednom satu u stambenoj prostoriji ne smije biti manji od 0,5 h<sup>-1</sup>.
 
  
 +
Prednost konvencionalnih elektrana je jeftina, čista i obnovljiva energija.
 +
Glavni nedostaci u povećanju upotrebe elektrana ovog tipa su veliki troškovi izgradnje, malo pogodnih lokacija za izgradnju, velik utjecaj na okoliš ( uzrokuje migracije riba itd, ).
 +
Veliki kapitalni troškovi ovakvih elektrana sa dugim periodom izgradnje do 10 godina čine cijenu struje vrlo osjetljivu na diskontnu stopu. Osim što je dobro razvijena energija plime i oseke je trenutačno komercijalno neatraktivna.
  
Otvaranjem prozora i vrata postiže se najintenzivnija izmjena zraka u prostoriji. Ona ovisio o brzini vjetra, razlici između temperatura unutarnjeg i vanjskog zraka, vrsti prozora i roleta te rasporedu prozora u zgradi. Većina ljudi prozračuje svoje prostorije otvaranjem prozora pri čemu se razlikuje dugotrajno i kratkotrajno prozračivanje. Dugotrajno traje cijeli dan i noć i omogućuje veliku izmjenu zraka, međutim u hladnim danim uzrokuje velike toplinske gubitke. Primjerenije je kratkotrajno prozračivanje s otvorenim prozorima. U jednakim vremenskim intervalima na primjer svakih sat vremena otvori se prozor na 5 do 10 minuta i time se izmijeni kompletna količinu staroga zraka.
 
  
[[Slika:Pravilno prozracivanje.JPG|center]]
+
Princip rada po pojedinim etapama izgleda ovako:  
<div align="center">'''Slika 102.''' Pravilno prozračivanje</div>
 
  
 +
U prvoj etapi pogona zatvara se zapornica i voda u bazenu ostaje na određenoj koti, a razina mora otpada. Kada razina mora postane toliko niska  da postoji sovoljna razlika kota (odnosno dovoljan pad) pa se tako potencijalna energija vode nagomilane u bazenu pretvara u mehaničku, a ova u električnuenergiju, sve dok razlika pada omogućava rad turbine. Turbina se zaustavlja kada se postigne minimalni pad, ali se bazen nakon toga dalje prazni (etapa 3) kroz zapornicu, da bi se u njemu postigla što niža razina, kako bi se ostvario što veći pad za etapu pogona u obrnutom smjeru. Kada se izjednače-razine u bazenu i moru počinje crpljenje vode iz bazena u more (etapa 4) da bi se što niže snizila razina vode u bazenu. Kada se postigne kota koja odgovara nižoj koti mora, obustavlja se rad crpki, pa bazen ostaje na konstantnoj razini (etapa 5) sve dok se ne postigne takav pad kod kojeg će turbina moći raditi u obrnutm smjeru. Nakon toga stavlja se turbina u pogon koristići vodu iz mora prema bazenu (etapa 6) sve dok se postigne minimalan pad kod kojeg turbina može raditi. Zatim se turbina obustavlja, otvara se zapornica da bi se dalje punio akumulacijski bazen (etapa 7).
  
Izmjena zraka u ventilacijskim kanalima ostvaruje se uzgonom uslijed razlike u temperaturi između vanjskog i unutrašnjeg zraka. Da bi se mogla regulirati izmjena zraka u prostorijama okomiti kanali imaju zaklopke za podešavanje.
 
  
 +
[[Image:Clip_image002ec-ivana.JPG|center]]
 +
<div align="center">'''Slika 2.4.7.2.2/4.''' Način korištenja potencijalne energije plime i oseke za elektranu s ugrađenim turbinama za rad u oba smjera i mogućnošću crpljenja vodom.</div>
  
[[Slika:Okomiti kanali.JPG|center]]
 
<div align="center">'''Slika 103.''' Okomiti kanali</div>
 
  
 +
'''Nekonvencionalne'''
  
===Mehanička ventilacija===
 
  
Mehanička ventilacija je prisilna izmjena zraka u prostoriji uslijed rada ventilatora (mehanička energija). Prednost mehaničke ventilacije je ta da ne ovisi o vremenskim uvjetima, moguće ju je dobro regulirati te postoji veliki izbor opreme. Međutim za nju su potrebni veliki investicijski troškovi, potrošnja energije te se javljaju problemi s bukom.  
+
Rad ovih elektrana u principu je isti kao kod vjetroelektrana, jedino što kao fluid umjesto zraka služi voda. Morske struje mogu prenositi jednake količine energije kao i vjetrovi. Turbine ovakvih elektrana grade se na dubinama od 20-30 metara, obično na mjestima gdje su jake morske struje. Ove elektrane generiraju 3-4 puta više snage nego konvencionalne. Ekološki su prihvatljive. Trenutno ne postoji ni jedna izgrađena elektrana ovog tipa.
  
[[Slika:PRISILNA VENTILACIJA.JPG|center]]
 
<div align="center">'''Slika 104.''' Mehanička ventilacija</div>
 
  
 +
[[Image:800px-SeaGen_marine_current_turbine_HandW-1-.jpg|center]]
  
Mehanička ventilacija može biti:
+
<div align="center">'''Slika 2.4.7.2.2/5.''' Prototip turbine nekonvencionalne plimne elektrane</div>
*tlačna
 
*odsisna
 
*tlačna i odsisna
 
  
Tlačna ventilacija - prostorija se nalazi u pretlaku (tlaku većem od okolišnog). Vanjski zrak se usisava i potiskuje u prostoriju čime se sprečava ulaz nepoželjnog zraka. Ovaj tip ventilacije primjenjuje se u sobama, učionicama itd.
 
  
 +
Da bi se smanjili veliki kapitalni troškovi razvijene su turbine koje rade na istom načelu kao vjetroelektrane , ali koristeći energiju morskih struja izazvanih plimom i osekom u kanalima. Njihova prednost je u pouzdanoj periodičnosti morskih struja čiju energiju koriste.
  
Odsisna ventilacija - prostorija se nalazi u podtlaku (tlaku manjem od okolišnog) čime se sprečava širenje lošeg zraka. Ventilator isisava zrak i izbacuje ga van. Primjenjuje se u kuhinjama (napa), kupaonicama itd.
+
Podjela turbina na plimu i oseku prema EMEC-u kategorizirane su[http://en.wikipedia.org/wiki/Tidal_stream_generator]:
 +
# Oscijlirajuće – ne koriste rotirajuće elemente kao rotor već su bazirane kao aerotijela koja se pomiću napred i nazad čime se preko hidraulike generira električna energija.
 +
#Trubine sa vodoravnom osi – najpoznatiji princip turbina, izvedbom sliče na vjetroturbine
 +
#Turbine sa okomitom osi
 +
#Turbine sa venturijevim efektom  - koriste se za ubrzavanje vode kroz turbinu, mogu biti kombinirane sa turbinama vodoravne i okomite osi.
  
[[Slika:Kuhinjska napa.JPG|center]]
+
Dva su projekta financirana od European Commission's energy programme. Kvasalund i Devon.
<div align="center">'''Slika 105.''' Kuhinjska napa</div>
 
  
Tlačna i odsisna ventilacija - pogodna je za velike prostorije. Svježi zrak se ubacuje u prostoriju, dok se iskorišteni izbacuje van. Primjenjuje se za komfornu i industrijsku ventilaciju.
+
'''Kvasalundski kanal'''
  
[[Slika:Odsisno tlacna ventilacija.JPG|center]]
+
Brzina struje u kanalu iznosi 2,5 m/s ( najviša brzina periodičke prirode). Treba biti ugrađena je prototipna turbina snage 300 kW ukupnih procjenjenih troškva od US $11 milliona. Turbina ima podesive lopatice radiusa 10 m pri čemu se ugrađuje na dubinu od 50 m sa centrom rotacije 20 m od morskog dna. Ukupna masa uređaja je 200 T. Zbog spore rotacije lopatica pretpostavlja se da nema negativan utjecaj na migraciju riba, velika dubina omogućava nesmetan prolazak brodova iznad turbine. Postoji objektivni problem održavanja zbog potrebe obavljanja svih poslova pod vodom.
<div align="center">'''Slika 106.''' Odsisno-tlačna ventilacija</div>
 
  
==Hlađenje==
 
  
 +
[[Image:Clip_image002ebe.JPG|center]]
  
Rashladna tehnika je ona grana tehnike koja se bavi pojavama i postupcima hlađenja tijela. U tom smislu, hladiti znači nekom tijelu smanjivati unutrašnju energiju odvođenjem energije, što se manifestira sniženjem njegove temperature. Hlađenje je lijevokretni kružni proces snižavanja temperature u nekom prostoru u svrhu, npr., rashlađivanja hrane, očuvanja neke supstance ili stvaranja ugodnog osjetilnog doživljaja. Hladnjaci, strojevi za hlađenje, usporavaju razvoj bakterija koje uzrokuju kvarenje prehrambenih proizvoda kao i kemijskih reakcija koje se događaju u normalnoj atmosferi.
+
<div align="center">'''Slika 2.4.7.2.2/6.''' Kvasalundski kanal</div>
 
Čovjek je već u dalekoj prošlosti shvatio korisnost hlađenja, tako je još pračovjek skupljao snijeg i led i čuvao ga u svojim pećinama. U starom Egiptu, gdje niti zimi nema leda, koristila se tehnika hlađenja vode u poroznim glinenim ćupovima koje su robovi hladili lepezama. U Indiji se za vedrih ljetnih noći ostavljala na slobodnom prostoru u plitkim glinenim posudama i tako se hladila. 1913. godine Escher Wyss po prvi puta upotrebljava monoklormetan kao radnu tvar u rashladnom uređaju. Dvadesetih godina prošlog stoljeća započinje serijska proizvodnja kućanskih hladnjaka sa monoklormetanom ili sumpor-dioksidom kao radnom tvari. 1945. godine freoni postaju najznačajnija radna tvar u rashladnoj tehnici, i to značenje zadržavaju do danas.
 
  
[[Slika:Hladnjak.JPG|center]]
 
<div align="center">'''Slika 107.''' Moderni hladnjak za kućanstvo</div>
 
  
 +
'''Devon'''
  
Konstantan rashladni učinak kod tehničkog hlađenja je postignut cirkulacijom radne tvari u zatvorenom sustavu, u kojem radna tvar isparava (radna tvar ima nisku temperaturu isparavanja) da bi zatim opet kondenzirala u kontinuiranim ciklusima. Ako ne dođe do curenja radne tvari, radna tvar zadržava svoja svojstva kroz čitav uporabni vijek rashladnog uređaja i nije potrebna njena zamjena. Sve što je potrebno za održavanje rashladnog efekta je stalan dovod energije ili snage u sustav, i mogućnost odvođenja topline iz sustava.  
+
Položaj ove pilot elektrane na struje plime i oseke vrijednosti L3m je 1.5 km od obale Lynmoutha.
 +
Projektirana je za proizvodnju 300 kW električne energije pomoću rotora duljine 11 m sa 20 okretaja u minuti. Mali broj okretaja ne ugožava populaciju riba. Uređaj je konstruiran da se može izvaditi iz vode tako da se popravci mogu obavljati na suhom. Podaci za prosječnu i maksimalnu brzinu struje nisu poznati.Nasljednica ove elektrane jest SeaGen i u mogućnosti je generirati 1.2 MW unutar 18-20 h dnevno. SeaGen se sastoji od dva rotora.[http://en.wikipedia.org/wiki/SeaGen]
  
Kružni procesi u rashladnoj tehnici su lijevokretni procesi uz utrošak kompenzacijske energije koja se dovodi procesu najčešće kao mehanički rad. Razlikujemo tri vrste takvih procesa. Kada se procesom prenosi toplina od niže na višu okolišnu temperaturu, proces se naziva rashladnim procesom. Kada se kružnim procesom prenosi temperatura s okolišne na neku višu temperaturu, takav proces se naziva ogrjevnim procesom ili dizalicom topline. Treću vrstu lijevokretnih kružnih procesa čine procesi u kojima se uz utrošak mehaničkog rada prenosi toplina od niske na visoku temperaturu grijanja, tkz. ogrjevno-rashladni procesi.
 
  
Dva osnovna tipa rashladnih sustava su kompresijski rashladni uređaji (koriste mehanički rad za strujanje radne tvari) i apsorpcijski rashladni uređaji (koriste toplinu za strujanje radne tvari).
+
[[Image:Image011.png]]
 +
[[Image:123.JPG]]
  
 +
<div align="center">'''Slika 2.4.7.2.2/7.'''  Slika prikazuje shemu i izvedbu turbine na struju plime i oseke</div>
  
===Kompresijski sustavi===
+
<div align="center">[[Image:seagen.jpg]]</div>
  
 +
<div align="center">'''Slika 2.4.7.2.2/8.''' Slika prikazuje SeaGen turbinu iznad vode</div>
  
Svaki kompresijski sustav se sastoji od četri osnovna elementa, a to su:
+
<div align="center">[[Image:devonskikanal.jpg]]</div>
  
'''Kompresor'''
+
<div align="center">'''Slika 2.4.7.2.2/9.''' Slika prikazuje geografski položaj Devonskog kanala gdje dnevno prolazi 400 miliona galona vode.'''</div>
  
Omogućava proces hlađenja jer nije moguće prirodnim putem toplinu prenijeti s tijela niže temperature na višu. Kompresor usisava suhozasićenu paru radne tvari s tlaka isparavanja i komprimira ju na tlak kondenzacije odnosno na temperaturu koja je viša od temperature okoline. Kompresori mogu biti klipni, rotacioni, vijčani itd.
 
  
 +
'''Snaga turbine na plimu i oseku'''
  
'''Kondenzator'''
+
Proračun snage turbine na plimu i oseku bazira se na sljedećoj formuli[http://en.wikipedia.org/wiki/Tidal_stream_generator]:
  
Pregrijana para radne tvari iz kompresora ulazi u kondenzator gdje se hladi predajući toplinu okolišu do temperature kondenzacije pri čemu daljnjim odvođenjem topline dolazi do kondenzacije radne tvari. Odavanjem topline okolini sadržaj pare u kondenzatoru se sve više smanjuje, a udio kapljevine raste. Radna tvar na izlazu iz kondenzatora je sva u kapljevitom stanju. Za bolju učinkovitost sustava poželjno je da se radna tvar na izlazu kondenzatora pothladi za par stupnjeva. Prema načinu hlađenja kondenzatori se dijele na vodom hlađene, zrakom hlađene, i kombinirano.
 
  
 +
[[Image:CodeCogsEqn.gif]]
  
'''Prigušni ventil'''
+
Gdje je:
  
Prigušuje radnu tvar s tlaka kondenzacije na tlak isparavanja. Kapljevita radna tvar prolazi kroz prigušni ventil iz područja visokog tlaka u područje nižeg tlaka. Zbog toga radna tvar ekspandira i istodobno isparava. U prigušne ventile ubrajaju se termoekspanzijski ventil (TEV), kapilara, elektronski ekspanzijski ventil (EEV), ventil s plovkom itd.
+
:[[Image:ro1.png]]=gustoća (morska voda 1027 [[Image:gustoca.png]])
 +
:[[Image:cp1.png]]=keoficijent snage
 +
:P = snaga (W)
 +
:A = efektivna površina ([[Image:Povrsina.png]])
 +
:v = brzina protoka ([[Image:brzina.png]])
  
  
'''Isparivač'''
+
Turbine na plimu i oseku imaju različite načine rada i kao takve imaju i različite iznose snaga. Ukoliko znamo koeficijent snage turbine moguće je u dobiti konačnu snagu za određenu turbinu. Ovaj koeficijent snage ograničen je Betz-ovim koeficijentom. Turbine na plimu i oseku pri brzinama vode od 2-3 m/s mogu generirati i do 4 puta više energije po okretu rotora nego slično dimenzionirane vjetroturbine. Betz-ov koeficijent za vjetroturbine kreće se od 0.25 - 0.3, dok se za turbine na plimu i oseku kreće od 0.35 - 0.5 što ih čini isplativijima i efektivnijima po vatu snage.
  
U isparivaču radna tvar isparava pri tlaku isparavanja najčešće primajući toplinu s medija kojeg hladi. Radna tvar na ulazu u isparivač je većinom u kapljevitom stanju ), dok je radna tvar na izlasku iz isparivaču u suhozasićenom ili blago pregrijanom stanju
+
'''Neke od prototipnih turbina na plimu i oseku'''
(stanje 1). Temperatura isparavanja je uvijek niža od temperature medija koji se hladi na isparivaču (najčešće je to zrak, a može biti i kapljevina – voda ili neka smjesa vode i glikola). Isparivači mogu biti potopljeni i suhi.
 
  
[[Slika:Split sustav.JPG|center]]
+
Prototipne turbine na plimu i oseku koje se trenutno testiraju i od kojih su neke već povezane sa električnom mrežom.
<div align="center">'''Slika 108.''' Split sustav </div>
 
  
===Apsorbcijski sustavi===
+
# OpenHydro
 +
# AR 1000
 +
# HS 1000
 +
# Evopod
  
 +
'''1. OpenHydro'''
  
Apsorpcijski rashladni proces se od kompresijskog samo po tome što je mehanički kompresor zamijenjen termičkim kompresorom (ili “toplinskim kompresorom”). To znači da kao kompenzacijska energije više ne služi mehanički rad (kojeg dovodimo kompresijskom sustavu u vidu električne energije), već toplinska energije dovedena u sustav pri temperaturi višoj od temperature okoline. Prednost je u tome što je kompenzacijska energija obično neka jeftina otpadna toplina. Da bi termički kompresor radio potrebno je da radna tvar bude smjesa dvije tvari. Jedna tvar je rashladna radna tvar koja kondenzira u kondenzatoru i isparava u isparivaču, a druga tvar mora imati sposobnost da prvu tvar apsorbira (otopi) da bi kao smjesa kružila u krugu termokompresora. Većina industrijskih apsorpcijskih uređaja i malih kućanskih aparata rade sa smjesom amonijaka i vode(NH<sub>3</sub>/H<sub>2</sub>O). Za hlađenje u uređajima za klimatizaciju ponekad se koristi smjesa vode i litij bromida (H<sub>2</sub>O/LiBr). Termički kompresor sastoji se od kuhala i apsorbera. Kuhalo se nalazi na visokotlačnoj strani toplinskog kompresora i u njemu dolazi do izdvajanja rashladne tvari iz apsorbenta s time da rashladna tvar isparava. Za isparavanje je potrebna toplina koja se dovodi kuhalu pri visokoj temperaturi i tlaku. Apsorber se nalazi na niskotačnoj strani termičkog kompresora u kojem dolazi do otapanja rashladne tvari u otapalu pri niskom tlaku. Prilikom tog procesa oslobađa se toplina miješanja.
+
OpenHydro jedna je od nekonvencionalnih turbina na plimu i oseku. Prva je turbina na plimu i osek