Vjetroelektrane doživljavaju najveći zamah od svih vrsta obnovljivih izvora energije. U razdoblju od 2000. do 2007. godine u Europi vjetroelektrane imaju godišnji porast instalirane snage od 20 posto te čine 30 posto svih novih izgrađenih proizvodnih kapaciteta. U 2007. godini su vjetroelektrane proizvele 3,7 posto ukupne potrošnje električne energije u Europi. Krajem 2009. u Europi je u pogonu bilo 76 GW vjetroelektrana. Razlozi razvitka vjetroelektrana, osim supstitucije fosilnih goriva i smanjenja emisija stakleničkih plinova, su globalna dostupnost i neovisnost o tržištu fosilnih goriva.

Energija vjetra
Nedostaci vjetroelektrana (zauzeće prostora, buka i zasjenjenje, vizualni utjecaj te utjecaj na floru i faunu) mogu se planiranjem svesti na zanemarive razine, no ostaju tehnička ograničenja vezana za varijabilnu prirodu vjetra. Proizvodnja vjetroelektrana, slično kao i potrošnja električne energije, je varijabilna ali predvidiva. A ciljevi u sektoru vjetroenergetike za države Europske unije su sljedeći: u 2020. se očekuje zadovoljavanje 11 – 14 posto ukupnih potreba za električnom energijom. Procjenjuje se da je za to potrebno oko 265 GW instalirane snage u vjetroelektranama koje bi proizvele 683 TWh električne energije. Od toga bi 210 GW bile kopnene, 55 GW pučinske vjetroelektrane. U 2030. se očekuje 400 GW instalirane snage u vjetroelektranama i proizvodnja od oko 1155 TWh, što bi (ovisno o razvoju potrošnje) pokrilo preko 30 posto potreba za električnom energijom. Od toga 150 GW bi trebalo biti u visoko produktivnim pučinskim (offshore) vjetroelektranama, čiji je razvoj neizvjesniji nego razvoj kopnenih (onshore) vjetroelektrana. Do 2050. se predviđa velik uzlet pučinskih vjetroelektrana te bi od ukupno instaliranog kapaciteta od 600 MW, 350 MW bilo u pučinskim vjetroelektranama, dok bi kapacitet kopnenih vjetroelektrana ostao nepromijenjen. Ukupna proizvodnja predviđa se na 2015 TWh, čime bi se uz pretpostavku značajnijih primjena mjera energetske učinkovitosti (smanjeni porast potrošnje) iz vjetroelektrana podmirilo oko 50 posto potreba za električnom energijom.
Sagledivi razvoj tehnologije vjetroelektrana ide u smjeru razvijanja vjetroagregata s tri lopatice i eventualno dvije lopatice za pučinske vjetroagregate. U zadnje vrijeme optimalnim tehničkim rješenjem pokazuju se vjetroagregati s varijabilnom brzinom vrtnje i upravljanjem pomoću zakretanja lopatica (pitch regulated).Povećavaju se rotori, visine i jedinične snage vjetroagregata, prilagođavanju zahtjevima vezanim za buku i specifične uvjete lokacija (turbulencije, udari vjetra, specifični vertikalni profili).

Veći udio vjetroelektrana zahtjeva i određene prilagodbe u ostalom dijelu elektroenergetskog sustava, prvenstveno vezano za uklapanje varijabilnih izvora električne energije, tj. balansiranje snage. U tom se pogledu najviše očekuje od sljedećih rješenja i pristupa:
– uvođenje “brzih tržišta” (ugovaranje isporuke na unutar-dnevnoj vremenskoj skali, npr. tri sata unaprijed) u spoju s kvalitetnim prognozama
– izgradnja fleksibilnih elektrana (hidroelektrane, reverzibilne hidroelektrane, plinske elektrane) koje mogu brzo regulirati promjene snage
– pohranjivanje energije na razini prijenosne, ali i distribucijske mreže (baterije, zamašnjaci, gorive ćelije, super-kondenzatori)
– upravljanje potrošnjom
– interkonekcije doprinose povećanju sustava i tržišta te se na taj način varijabilnost na razini (većeg) sustava smanjuje. Da bi se ostvarili željeni efekti potrebno je osim interkonekcijskih vodova definirati i pravila tržišta koja bi omogućila optimalno korištenje interkonekcijskih vodova

Energija sunca
Tehnologije korištenja Sunčeve energije, u prvom redu sunčani toplinski i fotonaponski sustavi, mogu se izravno instalirati u objekte u kojima se proizvedena energija i koristi. Međutim, vremenska (na godišnjoj i dnevnoj razini) ovisnost dostupnog resursa ne omogućava uvijek zadovoljavanje trenutnih energetskih potreba. U zemljama Europske unije zamjetan je rast kapaciteta za proizvodnju električne energije iz obnovljivih izvora energije, pa tako i sunčanih elektrana. Kao i skoro svi obnovljivi izvori energije, i električna energija iz sunčanih elektrana u većini zemalja otkupljuje se po povlaštenoj, tzv. feed-in tarifi koja je i do nekoliko puta veća od uobičajene cijene električne energije. Na tržištu se nalaze dvije bitno različite tehnologije pretvorbe Sunčeve u električnu energiju: fotonaponske elektrane i sunčane termoelektrane (elektrane s koncentriranjem Sunčevog zračenja). Zahvaljujući povlaštenim tarifama je do kraja 2009. godine u Europskoj uniji instalirano ukupno 15 GW u fotonaponskim elektranama i oko 1,7 GW u sunčanim toplinskim elektranama. Najveće europsko tržište, Njemačka, pokazuje kako za rast tržišta nije presudan visoki potencijal Sunčeve energije, već pozitivna politika prema OIE i tarife koje garantiraju isplativost projekata. No, cijena opreme za sunčane elektrane (bilo fotonaponske bilo sunčane termoelektrane) je još uvijek visoka, što uz niski energetski tok rezultira visokom cijenom električne energije iz sunčanih elektrana. Osnovni uvjet za veću integraciju sunčanih elektrana jest izjednačavanje proizvodne cijene električne energije iz sunčanih elektrana s cijenom električne energije. Realno je u budućnosti očekivati pad cijene opreme za gradnju sunčanih elektrana i rast cijene električne energije, što bi u konačnici izjednačilo cijene. Za fotonaponsku tehnologiju, izjednačavanje cijena za područje južne Europe s visokim potencijalom Sunčeve energije očekuje se početkom 2020-ih godina, a zemlje sjeverne Europe sredinom 2030-ih godina. Sunčane termoelektrane imaju značajnu prednost pred mnogim drugim tehnologijama korištenja obnovljivih izvora energije u vidu kratkotrajnog skladištenja energije i mogućnosti upravljanja vremenskim profilom proizvodnje električne energije u postrojenju. Akumuliranjem energije tijekom dana, moguće je pokriti dio dnevnih opterećenja u kasno poslijepodne i navečer kada je resurs Sunčevog zračenja smanjen. Gradnja sunčanih termoelektrana očekuje se u prvom redu u krajnjim južnim dijelovima Europe, a predviđanja govore da će proizvodnja električne energije iz sunčanih termoelektrana narednih desetljeća biti u stalnom porastu, s 17 TWh godišnje u 2015. do 501 TWh godišnje u 2050. godini.

Energija sunca za hlađenje
Sunčani toplinski sustavi koji služe za proizvodnju toplinske energije, odnosno zagrijavanje tople vode i podršku grijanju u stalnoj su upotrebi još od 70-ih godina prošlog stoljeća. Do kraja 2009. u zemljama Europske unije bilo je instalirano oko 32 milijuna m2, odnosno ekvivalentno instaliranoj snazi od 22,7 GWth. Kao i kod sunčanih elektrana, rast kapaciteta sunčanih toplinskih sustava u najvećoj mjeri je potaknut subvencijama, te je njihovo korištenje najraširenije u razvijenim državama Europe. Energija proizvedena u sunčanim kolektorima ne može u potpunosti zadovoljiti potrebe za toplinskom energijom tijekom cijele godine, već služi kao element uštede drugog energenta. Porastom cijene energenata za očekivati je daljnji porast korištenja sunčanih toplinskih sustava u razvijenim zemljama EU-a, ali posebice u zemljama istočne Europe čiji su današnji kapaciteti zanemarivi. Sve spomenute tehnologije korištenja Sunčeve energije imaju jedan nedostatak u vidu nemogućnosti dugoročnog skladištenja električne energije (fotonaponske elektrane) ili nepodudarnost i dostupnog resursa i potreba za energijom (sunčanih toplinski sustavi). Korištenje Sunčeve energije za hlađenje objedinjuje dostupan resurs s potrebom za energijom, pa je realno očekivati da će upravo ovaj segment tržišta u budućnosti biti zanimljiv. Kako je ova tehnologija novost, njezine značajnije kapacitete ne treba očekivati u bliskoj budućnosti, ali će ona svakako naći svoje mjesto na tržištu. Sustavi su kompleksni i zahtijevaju veliku površinu sunčanih kolektora pa je za očekivati da će njezina primjena biti u u sektorima s izraženom potrebnom za rashladnom energijom poput hotelsko-turističkog, a tek nakon toga će se širiti i na ostale sektore.

Biomasa
Korištenje biomase pruža različite prednosti u odnosu na korištenje fosilnih goriva, no s druge strane javlja se zabrinutost zbog potencijalnih negativnih utjecaja neodrživog korištenja biomase, kao što su utjecaj na cijene hrane i krme te indirektna prenamjena zemljišta. Iz tog razloga, korištenje biomase treba planirati na održiv način. Globalni održivi potencijal za biomasu se procjenjuje na 200-500 EJ. Ovakav veliki raspon pokazuje da postoji znatna nesigurnost vezana uz dostupnost održive biomase. Biomasa je složen oblik obnovljivih izvora energije jer sa stajališta sirovine obuhvaća šumsku i poljoprivrednu biomasu, biomasu nastalu prilikom proizvodnih procesa različitih industrija, otpad u smislu komunalnog otpada, otpada nastalog prilikom pročišćavanja otpadnih voda, kanalizacijskog mulja i slično.Ovakva raznolikost uzrokovala je razvoj različitih tehnologija pretvaranja biomase u finalni energetski proizvod, toplinsku energiju, električnu energiju i biogoriva između kojih je potrebno istaknuti sljedeće:

1. Tehnologije unapređivanja biomase: tehnologije vezane uz pred-tretman sirovine su mehaničke tehnologije, kao sječa i proizvodnja sječke, ali i termomehaničke i termokemijske tehnologije za povećavanje gustoće sirovine, kao proizvodnja peleta, piroliza i torefikacija.

2. Tehnologije pretvorbe biomase u toplinsku energiju: izgaranje najčešće korištena tehnologija za energetsko iskorištavanje drvne biomase. Preko 90 posto ukupne bioenergije dobiva ovim procesom. Sustavi za pretvorbu energije biomase u toplinsku energiju dijele se na sustave grijanja u kućanstvima, te na većoj razini u industriji i sustavima daljinskog grijanja. Energetska učinkovitost različitih sustava varira od 10 do 90 posto. Istraživanja su usmjerena su na povećanje učinkovitosti i prema razvoju tehnologija koje mogu izgarati biomasu koja nije drvnog porijekla u malim sustavima. Očekuje se i napredak jednostavnih i pristupačnih malih sustava za izgaranje biomase. Teži se i smanjivanju emisija, pogotovo NOx i čestica, te u načinu zbrinjavanja pepela.

štedi vrijeme i novac

Rješenje koje mijenja pravila inventure – više nema kaosa ni stresa!

mediteranski krajolik

Šibenik – okruženje u kojem se rađaju najbolje ideje

3. Tehnologije za pretvorbu biomase u električnu energiju: toplinska energija proizvedena direktnim izgaranjem u kotlovima može se koristiti za proizvodnju električne energije u odvojenoj parnoj turbini ili motoru. Učinkovitost proizvodnje električne energije je od oko 10 posto za mala postrojenja pa do 40 posto za postrojenja veća od 50 MWe. U kogeneracijskim postrojenjima, gdje se istovremeno iskorištava električna i toplinska energija, učinkovitost je 80-90%. Kod sustava s kapacitetom od 0,5-2 MWe, alternativa konvencionalnim parnim postrojenjima su sustavi koji se temelje na korištenju organskog Rankineovog ciklusa (ORC), gdje se umjesto ciklusa s vodenom parom koristi onaj sa organskim fluidom velike molekularne gustoće i nižeg vrelišta od vode. Najčešće je to silikonsko ulje oktalmetiltrisiloksan (OMTS), pa se mogu iskorištavati toplinski izvori niže temperature a postići viši stupanj djelovanja. Za uređaje s manjim kapacitetom, 10-100 kWe, obećavajuća tehnologija su sustavi koji su sada u demonstracijskoj fazi a koriste Stirlingov motor. Ovakva postrojenja koriste izuzetno širok raspon goriva pa je za njih biomasa osobito pogodna.

5. Tehnologije rasplinjavanja biomase: rasplinjavanje je proces u kojem se biomasa zagrijava na visokim temperaturama uz prisustvo ograničenih količina oksidansa. Glavni produkt rasplinjavanja je sintetski plin, koji se uglavnom sastoji od CO, CO2, H2O, H2, CH4 i drugih ugljikovodika. Sintetski plin se može koristiti za dobivanje toplinske i električne energije i kao gorivo u motorima s unutrašnjim izgaranjem predstavlja bazu za proizvodnju različitih kemijskih spojeva. Sintetski plin se može koristiti za proizvodnju tekućih i plinovitih goriva za transport (vodik, metanol, Fischer-Tropsch dizel). Rasplinjavanje je raznolik proces u razvojnoj i demonstracijskoj fazi, koji omogućava veliki broj sekundarnih konverzija i krajnjih načina korištenja.

6. Anaerobna digestija je biološka razgradnja biorazgradive organske tvari bez prisustva kisika. Glavni proizvod je bioplin, plinovita smjesa metana i ugljikovog dioksida. Bioplin se može pročistiti i upotrijebiti za proizvodnju toplinske i/ili električne energije ili odvojiti od CO2, komprimirati i injektirati u sustav za distribuciju prirodnog plina. Drvenasta biomasa se ne koristi u ovakvoj tehnologiji zbog toga što ligniniz drveta nije moguće razgraditi u procesu anaerobne digestije. Ova tehnologija se ekonomski dokazala no daljnja optimizacija i smanjivanje troškova su još uvijek mogući te bi mogli značajno unaprijediti ekonomsku isplativost manjih postrojenja. Napredak se očekuje u skraćivanju trajanja procesa, povećavanju njegove postojanosti te unapređivanju tehnologija počišćivanja bioplina. (nastavlja se)

Suspaljivanje

4. Direktno suspaljivanje u velikim postrojenjima na ugljen trenutno je najefikasnije korištenje biomase za el. energiju. Učinkovitost iskorištavanja je 35-45 % no udio biomase je ograničen na 5-10%. Problem je pepeo nastao izgaranjem, a tehnologije kod kojih nema onečišćenja su skupe. Pri indirektnom suspaljivanju vrši se rasplinjavanje biomase prije suspaljivanja s ugljenom, a kod paralelnog suspaljivanja biomasa izgara u odvojenom kotlu koristeći paru proizvedenu unutar glavnog parnog kotla u postrojenju.