Connect with us
Novosti

Mogućnosti prirodnog prenosa energije

Danas se sve viĆĄe govori o koriơćenju obnovljivih izvora energije. NajraĆĄirenija dva sistema obnovljivih izvora energije u upotrebi su solarne i vetroelektrane. Oba sistema imaju svoje određene prednosti i nedostatke. TehnoloĆĄko unapređenje postojećih, posebno solarnih reĆĄenja je komplikovano, i zahteva velike investicije, istraĆŸivačke timove. Naučno raspravljanje o dinamici fluida ostavlja mogućnost usavrĆĄavanja reĆĄenja i na nivou pojedinca.

Pitanje ĆŸivotne sredine, u kontekstu CO2, ali i odrĆŸivog razvoja druĆĄtva, je kompleksno i viĆĄedimenzionalno pitanje. Kada je u pitanju proizvodnja i snabdevanje električnom energijom, posebno sa aspekta velikih kompanija, gotovo je nemoguće posmatrati odvojeno od nacionalnih programa odrĆŸivog razvoja. Kao deo tog problema, njegov je osnov energetski bilans svake zemlje, kroz koji se druĆĄtva opredeljuju za izbor modaliteta proizvodnje i snabdevanja energentima, zacrtanih u nacionalnim planovima kao i ciljeva kojima druĆĄtvo teĆŸi, uz određene mere podrĆĄke kako bi se nacionalni ciljevi ostvarili. CO2 prepoznat je kao vodeći element koji stvara problem globalnog zagrevanja, efektom staklene baĆĄte, čiji je problem, kao i modaliteti njegovog reĆĄenja, prepoznat i utvrđen od strane UN.

Protokol iz Kyota, kao i njegov kasniji naslednik PariĆĄki sporazum, predstavljaju krovne sporazume na globalnom nivou u oblasti ĆŸivotne sredine. Prvi sporazum, Kyoto protokol, nije bio obavezujući za drĆŸave članice UN, pa tako i njegova ratifikacija, primena nije bila prihvaćena. Međutim, PariĆĄki sporazum je obavezujući i zahteva od svih zemalja potpisnica da se pridrĆŸavaju plana za mitigaciju globalnog zagrevanja.

Potreba ljudi za energijom, neupitna je u danaĆĄnjem, modernom druĆĄtvu. Bez obzira da li se ona odnosi na ispunjenje poslovnih potreba, porodičnih, rekreacije, turizma, kulturnih događaja i sl. Izbor vrste izvora energije, kroz prizmu posmatranja njene proizvodnje i distribucije, preduslov je za efikasan, komforan i siguran ĆŸivot. PotroĆĄnja energenata nas prisiljava na nus posledice, kao ĆĄto su povećanje buke, povećanje emisije ĆĄtetnih gasova i sl, ĆĄto za posledicu ima dodatno stvaranje efekta staklene baĆĄte i globalnog zagrevanja. Cilj kretanja odrĆŸivog energetskog bilansa je direktno vezan za smanjenje negativnih posledica na ĆŸivotnu sredinu i zdravlja ljudi. OdrĆŸivost kao pojam globalno prvi put se promoviĆĄe 1987. godine u studiji „NaĆĄa zajednička budućnost”, koja je rezultat rada Komisije UN za ĆŸivotnu sredinu i razvoj.

Autor Brown i dr. raspravljaju o odrĆŸivosti u različitim sektorima, među kojima je i odrĆŸivi razvoj druĆĄtva i ekonomije. Jednu od definicija su dali i autor Martin i Schouten, koji definiĆĄu odrĆŸivost kao sposobnost sistema da se permanentno unapređuje. U tipičnom danu potroĆĄnja energije je najmanja noću kada ljudi normalno spavaju. Kad se ljudi probude, aktiviraju se i samim tim dolazi do povećavanja potroĆĄnje energije, bilo da se radi o uključivanju rasvete i koriơćenju drugih kućanskih aparata i uređaja, ili odlasku na posao. PotroĆĄnja energije dostiĆŸe vrhunac oko podneva. Nakon toga se smanjuje tokom poslepodneva ili rane večeri. Osnovno je pitanje kako se servisi za snabdevanje i proizvodnju uravnoteĆŸuju (varijabilna potraĆŸnja). To je bio standardni dnevni obrazac desetinama godina.

Pogled iz visine na termalnu stanicu

foto: freepik.com

Danas se taj obrazac menja zbog povećanja udela solarnih panela. Kako solarna energija postaje sve popularnija, tako raste i količina energije koju proizvode fotonaponski izvori. Ali, oni se gase sa zalaskom sunca. Kako bismo zadovoljili potraĆŸnju za električnom energijom, naročito tokom vrĆĄnog sata i velikog opterećenja, jedino reĆĄenje je uključiti tradicionalne elektrane. Tradicionalne elektrane rade koristeći fosilna goriva, i nisu toliko „zelene“ koliko bismo ĆŸeleli da budu.

Svima je poznato da je CO2 najveći krivac za globalno zagrevanje planete. Međutim, prema nekim naučnicima, vodena para isto doprinosi globalnom zagrevanju, te se postavlja pitanje koliko vodena para doprinosi globalnom zagrevanju. Ako uzmemo u obzir da je vodena para količinski najzastupljeniji gas staklene baơte na Zemlji, postavlja se pitanje koliko ona uistinu doprinosi efektu staklene baơte.

Koristeći NASA satelitske podatke, istraĆŸivači mogu preciznije nego ikada proceniti učinak vodene pare na zadrĆŸavanje toplote. Prema nekim procenama učinak vodene pare na povećanje globalnog zagrevanja je dovoljno snaĆŸan da udvostruči zagrevanje klime uzrokovane povećanim nivoima CO2 u atmosferi. To ni u kom slučaju nije zanemarivo.

Ako uzmemo u obzir međusobno delovanje vodene pare, CO2 i drugih gasova koji zagrevaju atmosferu neizvesnost je joĆĄ veća. Problem je ĆĄto povećanje koncentracije vodene pare dovodi do viĆĄih temperatura koje zatim doprinose daljnjem joĆĄ većem isparavanju vode. To je povratna sprega zagrejavanja i upijanja vode koja se spiralno povećava. Za očekivati je, da je zarobljena energija viĆĄa ĆĄto se viĆĄe pribliĆŸavamo ekvatoru. Dodatno se negativna povratna sprega povećava zagrejavanjem drugih gasova staklene baĆĄte.

AIRS (The Atmospheric Infrared Sounder) je prvi instrument koji razlikuje podatke o količini vodene pare na svim visinama unutar troposfere. Koristeći podatke iz AIRS-a, naučnici su posmatrali kako je atmosferska vodena para reagovala na promene u povrơinskim temperaturama između 2003. i 2008. godine.

Određivanjem kako se vlaga menjala sa povrĆĄinskom temperaturom, naučnici su mogli izračunati prosečnu globalnu snagu povratne veze vodene pare. Kako povrĆĄinska temperatura raste, tako raste i atmosferska vlaĆŸnost. Iako je to za očekivati, kad uzmemo u obzir da je i vodena para gas staklene baĆĄte, povećanje vlaĆŸnosti atmosfere pojačava zagrejavanje od CO2.

Ako se Zemlja zagreje za 0,9°C, povezano povećanje vodene pare zarobiće dodatno 2 W energije po kvadratnom metru. Svi naučnici zastupaju miơljenje da je povratna veza vodene pare veoma jaka, sposobna udvostručiti zagrejavanje samo zbog CO2.

Nedvosmisleno nas navodi na zaključak da će vodeći gas staklene baơte dodatno doprineti porastu temperature od nekoliko stepeni, a ơto se klime tiče, vodena para je veliki igrač u atmosferi i značajno doprinosi globalnom zagrejavanju.

Istovremeno svakodnevno sve viĆĄe sluĆĄamo o obnovljivim izvorima energije, najčeơće kao posledicu da savremena civilizacija pretpostavlja energiju kao jednu od najvaĆŸnijih potreba, koja nam je svakim danom sve potrebnija. U praktične svrhe moĆŸemo tvrditi da gotovo sva energija dolazi, na ovaj ili onaj način, manje ili viĆĄe transformisana od Sunca.

MoĆŸemo lako izračunati da Sunce svaki sat emituje prema Zemlji količinu energije koju čovečanstvo potroĆĄi u jednoj godini. Očito, ima dovoljno energije da se smatra beskonačnom za ljudsku upotrebu i sve je to obnovljivo. U sadaĆĄnjoj situaciji sva energija koja je potrebna čovečanstvu, samo mali deo energije koji nam Sunce neprekidno daje je besplatno. Trenutno značajan udeo energije koju koristimo je fosilna, neefikasna, zagađujuća i ograničena, i samo je pitanje vremena kada će se ta „trenutna“ eksploatacija iscrpiti. Očigledno se kao izlaz iz trenutne energetske krize nazire u koriơćenju obnovljivih izvora energije, koji su praktično beskonačni.

Aktivni promoter ĆŸivotne sredine je Evropska agencija za saradnju i razvoj (OECD), koja joĆĄ od 90-ih godina proĆĄlog veka promoviĆĄe potrebu paĆŸnje na različite grupe zagađivača. Prvu grupu zagađivača čine CO2 i emisije gasova koji utiču na klimatske promene, dok drugu grupu čine ozonske supstance koje direktno utiču na uniĆĄtavanje ozonskog omotača.

Nadalje OECD deli treću grupu vezano za kvalitet vazduha (SOx i NOx), dok četvrtu grupu čine generatori otpada. Kao globalno najznačajnija je Bečka konvencija za zaơtitu ozonskog omotača iz 1988. godine, a koja je ratifikovana od strane svih zemalja UN do 2009. godine.

Takođe od značaja je Protokol iz Montreala o upotrebi ozonskih supstanci koji je stupio na snagu 1989. godine.

Dva inĆŸenjera pored vetrenjače

Dva inĆŸenjera pored vetrenjače

Generalno sve indikatore prema njihovom uticaju moĆŸemo svrstati u četiri kategorije:

  • emisija gasova,
  • obnovljivi izvori,
  • potroĆĄnja resursa i
  • otpad.

Podela se zasniva prema razmatranjima odrĆŸivosti i mogućnosti primene u poslovnoj strategiji kompanija, uz primenu alata u menadĆŸmentu kroz Balanced Scorecard.

Ovaj pristup u menadĆŸmentu nastao je 90-ih godina proĆĄlog veka, a njegov tvorac je Robert Kaplan, profesor sa Univerziteta Harvard. U prilagođenom Balanced Scorecard uključena su sva tri stuba odrĆŸivosti, ekonomski, ekoloĆĄki i druĆĄtveni izbalansiranim pristupom, uz uzimanje u obzir sva tri stuba, kao i njihova korelacija. Nisu svi subjekti jednako sposobni da budu nosioci razvoja u podizanju nivoa i postavljanju novih standarda.

U svrhu dobijanja potpunije slike problematike iskoriơćavanja obnovljivih izvora energije neophodno se osvrnuti i na problematiku iskoriơćavanja tokova tekućih fluida, poput vode. Iako je lavovski deo te problematike joĆĄ u prvoj polovini proĆĄlog veka reĆĄio i u praksi primenjivao Austrijanac Viktor Schauberger, danas se njegova tehnologija ne koristi. Ideje koje je Viktor Schauberger ostvario moĆŸe se sa sigurnoơću reći da su bile ispred njegovog vremena. Po zanimanju je bio ĆĄumar. Viktor Schauberger je veoma dobro poznavao oblast mehanike fluida. Tokom svog ĆŸivota i rada posebno ga je privukla mehanika fluida vode, te je provodio neizmerno mnogo vremena posmatrajući prirodu i virove u planinskim potocima Alpa.

Posmatranje prirode mu je omogućilo dubinsko razumevanje čovekovih pogreơnih tehničkih reơenja poput npr. elise koja je pogreơno dizajnirana. Dizajn elise podrazumeva ulaganje energije radi ostvarenja pogona, ơto je pogreơan pristup problemu.

Ptice se mogu mnogo ơtedljivije kretati nego ljudske maơine. To je poznato svakom jedriličaru, jer jedrilice su letelice bez vlastitog pogona. Ptice, za razliku od aviona, mogu iskoristiti energiju vetra za postizanje visine bez napora. Neơto ơto je avionima nemoguće, otpor vazduha znači obavezan pogon i ulaganje energije.

Danas ,za pogon avioni, prilikom leta, moraju ulagati energiju samo da bi se odrĆŸali u vazduhu. Otpor vazduha kod svih aviona se jednostavno ne moĆŸe izbeći jer se avioni odrĆŸavaju u vazduhu pomoću kretanja vazduha oko krila. To znači da se avioni danas moraju kretati, ĆĄto rezultuje u otporu vazduha tom kretanju. Kod elisnih aviona dodatni razlog je elisa. Orlovi koriste „vazduĆĄne termike” da bi se bez napora popeli na velike visine. Svi piloti vazduĆĄnih jedrilica znaju da orlovi kruĆŸe na najboljim termikama u području i zbog toga kada vide orlove ĆŸure tamo da iskoriste te termike.

Albatrosi i galebovi mogu satima pratiti brodove bez zamahivanja krilima, koristeći turbulencije prouzrokovane kretanjem broda, i samo bez zamahivanja krilima sedeći na tim turbulencijama, odnosno vetrovima vrlo energetski efikasno. Očigledno je da te ĆŸivotinje mnogo bolje poznaju mehaniku fluida od čoveka čija tehnička reĆĄenja u sličnim situacijama neizostavno rezultuju u troĆĄenju dragocene energije. Kao rezultat imamo danaĆĄnju civilizaciju potpuno zavisnu od energije.

Slobodno moĆŸemo konstatovati da danas ĆŸivimo u energetski rasipničkoj civilizaciji, u kojoj se velika količina energije koja se danas koristi dolazi iz fosilnih goriva koji su ograničeni. Povećanje udela iz obnovljivih izvora je samo delimično reĆĄenje problema i kupovanje vremena dok se ne pronađu delotvornija reĆĄenja. Nije teĆĄko zaključiti da danaĆĄnja civilizacija gotovo isključivo koristi centrifugalne procese koji su iscrpljujući i uniĆĄtavajući. To je osnovni razlog zagađivanja prirode. Nedirnuta priroda moĆŸe opstati u potpunom balansu samo ako su implozijski procesi u većini. Da nije tako, sve bi odavno kolabiralo u energetskoj smrti. Energetska smrt trenutne civilizacije je neizbeĆŸna ako se nastavi energetski iscrpljivati planeta Zemlja. Poslednjih nekoliko vekova uticaj čoveka na prirodni bilans planete je blago rečeno katastrofalan.

Nećemo pogreơiti ako taj poremećaj pripiơemo u velikoj meri isključivo primeni centrifugalnih odnosno „eksplozivnih“ tehnika, koje su nakon poslednjih nekoliko vekova obilnog koriơćenja totalno iscrpele planetu. To danas nije tajna i sve viơe se govori o koriơćenju obnovljivih izvora energije. Čak se i u međunarodnom nivou pokuơava sve učiniti da se propisima i kaznama pokuơa spasiti planeta od ekoloơkog kolapsa.

Vreme će pokazati da li je Viktor Schauberger bio u pravu kad je rekao da je za povratak zdravlja planete neophodno totalno promeniti čovekove aktivnosti. One su trenutno u raskoraku sa prirodom i treba stimulisati implozivne procese radi globalnog usaglaơavanja energije sa prirodnim procesima. Ơta to znači za naơe razmatranje problematike povećanja energije koja je na raspolaganju čovečanstvu?

Maơine koje se danas koriste i koje su gotovo isključivo zasnovane na iskoriơćavanju centrifugalne odnosno eksplozivne energije treba zameniti novim maơinama koje koriste uglavnom centripetalnu, odnosno implozivnu energiju. To bi uticalo na energetski bilans planete tako da bi se on sve viơe vraćao u normalu. Na konkretnom primeru iskoriơćavanja energije vetra pomoću vetroelektrana koje trenutno rade kao centrifugalna maơina sa gubitkom energije radi npr. elise potrebno je konstruisati vetrogenerator bez elise koja će raditi na implozijskom principu. Isto vredi i za vodene turbine. Treba napustiti ideje elise odnosno propelera i konstruisati turbine koje će raditi na principu implozije. Samo tako će se početi vraćati prirodni balans i prosperitet planete. U tom slučaju dogovori, zakoni, ograničenje i kazne neće biti potrebni. To je pravi izlaz u trenutnoj ekoloơkoj krizi. Zaključak je da trenutnu ekoloơku krizu nije moguće reơiti bez napuơtanja eksplozivnih tehnoloơkih reơenja i zamene implozivnim tehnoloơkim reơenjima.

Reka u prirodi

foto: freepik.com

Neki arheoloĆĄki i fosilni ostaci nam pokazuju da je područje danaĆĄnje najveće pustinje na svetu Sahare u proĆĄlosti bilo zapravo praĆĄuma. Amazonija naĆŸalost ide sličnim putem. Saglasno tome, svetski rezervoar slatke vode se smanjuje, jer je zbog deforestacije na globalnom nivou sve manje ĆĄuma, a ekoloĆĄka se ravnoteĆŸa sve viĆĄe uniĆĄtava. Mnogi su svesni tog problema, ali pojedinačni napori da se ĆĄteta sanira nisu dovoljni, iako su dobrodoĆĄli. Kako se svetske rezerve slatke vode smanjuju, pitka voda postaje sve skuplja. Cena pitke vode je sve viĆĄa. U mnogim zemljama sveta postoji hronična nestaĆĄica pitke vode pa se ona mora kupovati u trgovini. Uskoro će voda biti skuplja od vina. Pohlepa za brzim „sitnim“ profitom pokreće to globalno uniĆĄtavanje. U budućnosti ćemo mi ili naĆĄi potomci morati platiti račun, ceh će biti vrlo veliki.

Iskoriơćavanje obnovljivih izvora energije, potpuno je očigledno, kroz činjenicu da u trenutnoj energetskoj situaciji preorjentisanjem energetskog iskoriơćavanja na obnovljive izvore energije, imamo ĆĄansu primenjivati konstrukciju opreme za sakupljanje energije da radi na principu sklada sa prirodom. U ekonomskom pogledu to je poĆŸeljno jer takva oprema za sakupljanje energije iz obnovljivih izvora konstruisana na centripetalnom principu po definiciji bi trebalo dati veću iskoristivost, a time i ekonomsku opravdanost, od postojeće opreme koja ne radi u skladu sa prirodom već za rad rasipa energiju na borbu sa prirodom. Umesto besplatnog klizanja orlova u termikama te na dĆŸepovima turbulencije poput albatrosa i galeba, rasipanje energije na borbu s turbulencijom, ĆĄto trenutni centrifugalni sistemi koriste će neizostavno morati biti napuĆĄteni kao zastareli i nerentabilni. Energetsko iscrpljivanje planete centrifugalnim energetskim iscrpljujućim sistemima moraće biti zamenjeno konstrukcijom boljih planetarno energetski vitalizirajućih centripetalnih sistema.

To znači da će postojeća vetroelektrična postrojenja koja sadrĆŸe elisu, transmisiju i dodatnu mehaniku trebati konstruisati u skladu sa prirodom na centripetalnom odnosno implozijskom principu, koja će raditi bez elise transmisije i dodatne mehanike.

Upravljanje energetskim sistemima kroz prizmu reĆĄavanja energetskog bilansa, odgovarajućom proizvodnjom električne energije sa aspekta njenog najmanjeg mogućeg negativnog aspekta na očuvanju ĆŸivotne sredine, sloĆŸen je proces koji zahteva usklađivanja čitavog sistema proizvodnje i snabdevanja, ali i potrebnih tehnoloĆĄkih unapređenja i inovacija, bez prepreka monopolista i administracija, kako bi se osigurala tendencija uslova za stvaranje odrĆŸivog sistema upravljanja. Postoji potreba da se osigura odrĆŸivo upravljanje energetskim sistemom, za koje je neophodno usvojiti nova reĆĄenja i inovacije, te u tom cilju strategijom razvoja osigurati podrĆĄku i mere na drĆŸavnom i lokalnom nivou, kako bi se prihvatila najbolja moguća reĆĄenja.

Nuklearna energija

Nuklearna energija je izvor energije sa niskim nivoom ugljenika, čije su istorijske stope zagađivanja uporedive sa vetrom i suncem, ali o njenoj odrĆŸivosti se raspravljalo zbog zabrinutosti oko radioaktivnog otpada, ĆĄirenja nuklearnog oruĆŸja i nesreća. Činjenica je da se proizvodnja energije iz nuklearne energije smatra najčistijim oblikom energije iz neobnovljivih izvora energije.

Prilikom normalnog rada nuklearne elektrane zagađuju okolinu manje nego fotonaponske opreme ili oprema za sakupljanje vetra. Radi te činjenice mnogi naučnici svrstavaju nuklearnu energiju u energiju iz obnovljivih izvora. Ali, ako dođe do havarije, radioaktivnost se ĆĄiri u ĆŸivotnu sredinu, ĆĄteta prilikom takvog zagađivanja je ogromna. I dok se incidenti i havarije u nuklearnim elektranama većinom skrivaju od javnosti, neke incidente, havarije u nuklearnim elektranama nije bilo moguće sakriti.

Nesreća na nuklearnoj elektrani Ostrvo tri milje bila je delimično topljenje reaktora nuklearne elektrane. To je najznačajnija nesreća u istoriji komercijalnih nuklearnih elektrana u SAD-u. Na međunarodnoj skali nuklearnih događaja od sedam stepeni ocenjuje se nivoom 5- nesreća sa ơirim posledicama.

Nuklearna elektrana

foto: freepik.com

Nuklearna nesreća koja se dogodila u reaktoru broj 4 u nuklearnoj elektrani Černobilj je nesreća koja je imala dalekoseĆŸne posledice. Ne samo da je radioaktivno zagadila veći deo Evrope, nego je verovatno imala za posledicu i raspad Sovjetskog Saveza. To je jedna od samo dve nuklearne nesreće ocenjene sa sedam, najveća ozbiljnost na Međunarodnoj skali nuklearnih događaja. Nije moguće statistički pronaći koliko je ljudi umrlo sledećih godina kao posledica te havarije.

Nuklearna katastrofa u FukuĆĄimi bila je nuklearna nesreća 2011. godine u nuklearnoj elektrani FukuĆĄima, Japan. Neposredni uzrok nuklearne katastrofe bio je potres i prorodna katastrofa cunami 2011, bio je to najjači potres ikada zabeleĆŸen u Japanu. Potres je izazvao snaĆŸan cunami, s talasima visokim 13-14 metara koji su oĆĄtetili nuklearnu elektranu. Rezultat je najteĆŸa nuklearna nesreća od Černobiljske katastrofe 1986. takođe klasifikovana kao nivo sedam na Međunarodnoj skali nuklearnih događaja.

Japan nije mogao sprečiti curenje radioaktivnosti u Tihi okean. Razne ekoloĆĄke organizacije izveĆĄtavaju o katastrofalnim posledicama koje je ta radijacija imala na ĆŸivotinje severnog Pacifika. Radijacija je zbog Coriolisovog efekta i vrtloĆŸnog kretanja voda severnog Pacifika doprinela značajnom naruĆĄavanju zdravlja i pomoru ribe i ĆŸivotinja u severnom Pacifiku.

Najtipičniji primer obnovljivih izvora energije koji se ne koriste, ali bi trebalo je torijeva nuklearna elektrana. Sa tehnoloĆĄke strane nuklearna energija se moĆŸe dobiti koristeći druge hemijske elemente, kao npr. torij, koji je neuporedivo manje radioaktivan i vrlo siguran. Ali, torij ima jednu izuzetno negativnu osobinu. U torijevom reaktoru se iskoriơćava radijacija i tom prilikom značajno smanjuje radioaktivnost goriva, pa se kao nus proizvod ne moĆŸe proizvoditi nuklearno naoruĆŸanje.

Autor teksta: Prof. dr D. Ć kobalj, dipl.maĆĄ.inĆŸ.