Title: Ocean kao izvor energije
1Ocean kao izvor energije
- Roko Grubišic
- Ivan Buljan
- Željko Baškaric
2Sunce Izvor energije
- Sva energija na Zemlji potjece od Sunca
3Oceani Energetski kolektori
- Preko 70 površine Zemlje prekriveno je vodom
- Procjenjuje se da oceani dnevno upiju kolicinu
energije ekvivalentnu 250 milijardi barela nafte - Manje od 1 te energije bi moglo zadovoljiti sve
energetske potrebe svijeta
4Korištenje energije oceana
- Svjetska potražnja za energijom se svakodnevno
povecava - Buduci da oceani upijaju ogromnu kolicinu
energije, cini se logicnim tražiti nacine kako tu
energiju pretvoriti u neki koristan oblik poput
elektricne energije - Iz tog razloga razvijene su brojne tehnologije
korištenja energije oceana
5Nacini pretvorbe energije oceana u elektricnu
energiju
- Tehnologije koje koriste mehanicku energiju
- Energija plime i oseke
- Energija valova
- Tehnologije koje koriste toplinsku energiju
- Ocean Thermal Energy Conversion (OTEC)
- Ostale tehnologije
- Proizvodnja metana pomocu morskih bakterija
6Energija plime i oseke
- Glavni uzrok izmjene plime i oseke je
gravitacijska privlacnost Mjeseca - Vec su u 11. stoljecu britanski mlinari poceli
koristiti visinsku razliku plime i oseke za
pokretanje svojih mlinova - vodenica
7Energija plime i oseke
- Da bi se energija plime i oseke mogla koristiti
za proizvodnju elektricne energije, potrebna je
dovoljna razlika visine plime i visine oseke - Minimumom za uspješnu proizvodnju smatra se
visina od 5 metara - Procjenjuje se da na svijetu postoji oko 40
lokacija pogodnih za instalaciju plimnih elektrana
8Energija plime i oseke
- Podjela plimnih elektrana
- Konvencionalne (nalik na hidroelektrane na
rijekama) - Tidal Fence (plimna ograda)
- Tidal Turbine (plimna turbina)
9Konvencionalne plimne elektrane
- Za njihovo funkcioniranje potrebna je brana koja
služi za nakupljanje vodene mase za vrijeme plime - Brane se grade na ulazu u zaljev ili estuarij
- Kada se stvori dovoljna visinska razlika vode,
zaklopna vrata se otvaraju i voda struji kroz
turbine i pokrece generator - Jedina komercijalna elektrana koja koristi
energiju plime i oseke, elektrana La Rance u
Francuskoj (snage 210 MW), je ovog tipa
10Konvencionalne plimne elektrane Za i protiv
- Za
- Jeftina, cista i obnovljiva energija
- Postoji komercijalna elektrana ovog tipa što
dokazuje da je takva proizvodnja energije moguca
i komercijalno isplativa - Protiv
- Brane prijece migracijske puteve riba i prirodnu
izmjenu tvari cime se uništavaju staništa - Visoka pocetna cijena izgradnje
- Mali broj lokacija pogodih za izgradnju takvih
postrojenja
11Slika i tehnološki presjek konvencionalne plimne
elektrane
12Tidal Fence i Tidal Turbine
- Rad nekonvencionalnih plimnih elektrana zasniva
se na cinjenici da je voda fluid poput zraka, ali
puno vece gustoce - Snažne morske struje brzine 5 8 cvorova
prenose jednaku kolicinu energije kao i vjetrovi
puno vece brzine - Kako se energija vjetra može koristiti
vjetrenjacama, tako se i energija morskih struja
može koristiti posebnim postrojenjima
13Tidal Fence
- Tehnologija slicna klasicnim hidroelektranama,
ali bez brane - Morska voda nošena plimom i morskim strujama
slobodno tece kroz niz postrojenja s turbinama
postavljenih poput ograde izmedu malih otoka ili
preko tjesnaca - Ne postoje izgradena komercijalna postrojenja
ovog tipa
14Tidal Turbine
- Tehnologija slicna vjetrenjacama na kopnu
- Plimna turbina promjera 15 metara generira
kolicinu energije ekvivalentnu onoj 60-metarske
vjetrenjace - Polja ovakvih plimnih turbina grade se na morskom
dnu na dubini od 20-30 metara na mjestima snažnih
struja - Iako je ovakav nacin korištenja energije plime i
oseke ekološki najprihvatljiviji jer osigurava
slobodan prolaz morskih životinja i hranjivih
tvari, trenutno ne postoji niti jedno operativno
postrojenje ovog tipa
15Energija valova
- Valovi su jedna od najsnažnijih i
najdestruktivnijih oceanskih sila - Analiticari vjeruju da valovi oceana posjeduju
dovoljno energije za proizvodnju do 2 TW
elektricne energije
16Energija valova
- Za korištenje energije valova moramo odabrati
lokaciju na kojoj su valovi dovoljno cesti i
dovoljne snage - Najperspektivnija podrucja za korištenje energije
valova su Škotska, Kanada, južna Afrika,
Australija i sjeverne obale SAD-a
17Energija valova
- Vrste postrojenja
- Slobodni (offshore) sustavi
- Obalni (onshore) sustavi
- Dobra strana korištenja energije valova je
potpuna ekološka prihvatljivost svih vrsta
postrojenja - Loša strana je prvenstveno nepredvidljivost
valova i kolicine tako proizvedene energije - U slucaju povoljnog smještaja elektrane ovakav
nacin korištenja inace destruktivne energije
valova definitivno ima potencijala
18Slobodni sustavi
- Neke od korištenih tehnologija
- Postrojenja nalik na pumpe koje pokrecu valovi
- Postrojenja nalik na splavi povezane s morskim
dnom posebnim cijevima koje se stežu i rastežu
time stvarajuci razliku tlakova potrebnu za
pokretanje turbina - Posebno izgradeni brodovi s ugradenim turbinama
- Posebne plutace koje stvaraju elektricnu energiju
(do 20 kW) kada ih se deformira nailaskom vala
19Obalni sustavi
- Najcešce je korištena tehnologija Oscillatting
water column (oscilirajuci stupac vode) - Nailaskom vala voda ulazi u otvor iznad morske
površine što komprimira zrak u spremniku, a taj
proces pokrece turbinu - Dobra strana ovih postrojenja je što ih se može
ugraditi i u postojece lukobrane - Prva komercijalna elektrana ovog tipa, Limpit u
Škotskoj (500 kW), pocela je s radom 2000. godine
20Ocean Thermal Energy Conversion (OTEC)
- Ideja pretvorbe toplinske energije oceana u
elektricnu energiju je jednostavna - princip
toplinskog stroja - Topla voda na morskoj površini predstavlja
spremnik više temperature, a hladna voda u
morskim dubinama spremnik niže temperature
21Ocean Thermal Energy Conversion (OTEC)
- Ideja OTEC-a nije nova - francuski fizicar Arsene
dArsonval je predložio korištenje toplinske
energije oceana vec davne 1881. godine - Da bi se stvorila dovoljna razlika temperature
vode na površini i one u dubinama, hladna voda se
danas pumpama dovodi s dubine od oko 1000 m - OTEC postrojenja najbolje funkcioniraju kada je
razlika temperature toplog i hladnog spremnika
oko 20C, što je tipicna razlika temperature vode
na površini i one na dubini od 1000 m u tropskim
obalnim podrucjima
22Razlike temperature mora na površini i u dubinama
23Vrste OTEC postrojenja
- Podjela po smještaju postrojenja
- Obalna postrojenja
- Postrojenja-brodovi
- Podjela po nacinu izgradnje toplinskog stroja
- Otvoreni ciklus (open-cycle)
- Zatvoreni ciklus (closed-cycle)
- Mješoviti ciklus (hybrid-cycle)
24Closed-cycle OTEC
- Za pokretanje turbine koristi se fluid s niskim
vrelištem (najcešce amonijak) - Fluid isparava u toplijem spremniku
- Ekspanzija tako stvorene pare pokrece turbinu
- Para se kondenzira u hladnijem spremniku
- Kondenzirani fluid se pumpama vraca u prvi
spremnik gdje se ciklus ponavlja
25Closed-cycle OTEC
26Open-cycle OTEC
- Topla morska voda isparava u podtlacnom spremniku
- Vodena para u ekspanziji pokece niskotlacnu
turbinu i kondenzira se u spremniku koji hladi
voda iz dubine - Nakon kondenzacije dobijemo gotovo 100 cistu vodu
27Open-cycle OTEC
28Pokusna postrojenja
- Mini OTEC 50 kW CC-OTEC plovilo usidreno uz
obalu Havaja (1979) - Pokusno OC-OTEC postrojenje snage 50 kW Havaji
(1993) - Pokusno CC-OTEC postrojenje snage 250 kW Havaji
(1999) - Pokusno OC-OTEC postrojenje snage 210 kW Havaji
(1999)
29Mane OTEC postrojenja
- Skupa konstrukcija cijevi za dovod hladne vode iz
morskih dubina rezultira visokom pocetnom cijenom
izgradnje elektrana - Visoka cijena izgradnje elektrane povecava i
cijenu proizvedene energije - Gradnja postrojenja velike snage bi mogla
kompenzirati visoku pocetnu cijenu izgradnje i
time smanjiti cijenu energije
30Procjene troškova
31Mane OTEC postrojenja
- Utjecaj na temperaturu mora
- Smatra se da bi dobrim smještajem elektrana
utjecaj na temperaturu mora bio smanjen na
prihvatljivi minimum - Nepostojanje komercijalnih postrojenja
- Dosad su gradena samo pokusna postrojenja male
snage - Povecanje financiranja istraživanja bi moglo
rezultirati unaprijedenjem OTEC tehnologija i
gradnjom komercijalnih postrojenja
32Prednosti OTEC postrojenja
- Proizvodnja ciste i jeftine energije
- Proizvodnja vode za pice i navodnjavanje
- Postrojenje snage 2 MW bi u teoriji moglo
proizvoditi 4 300 000 litara pitke vode
dnevno - Chilled-soil agriculture
- Uzgoj biljaka iz umjerenog pojasa u tropskom
podrucju na tlu ohladenom cijevima za dovod
hladne vode - Marikultura
- Npr. uzgoj jastoga, lososa, morskih algi i drugih
organizama koji žive u morskim dubinama
33Prednosti OTEC postrojenja
34Proizvodnja metana pomocu morskih bakterija
- Prilikom istraživanja podvodnih vulkana u Tihom
oceanu 1983. godine, znanstvenici su otkrili
iznimno zanimljivu novu bakteriju - Bakterija je nazvana Methanococus janaschii
35Proizvodnja metana pomocu morskih bakterija
- Methanococus janaschii je specificna po tome što
proizvodi plin metan u velikim kolicinama - Metan je poznati energent za grijanje i sirovina
za dobivanje vodika koji se može koristiti i za
dobivanje elektricne energije - Znanstvenici vjeruju da bi genetskim
inženjeringom mogli izmijeniti M. janaschii za
komercijalnu proizvodnju metana, a time i
energije
36Zakljucak
- Ocean ima nevjerojatni energetski potencijal koji
se danas premalo koristi - Izazov za buducnost je razvoj novih i poboljšanje
postojecih tehnologija za korištenje energije
oceana - Smanjenjem cijene izgradnje postrojenja i
povecanjem korisnosti, energija oceana ce postati
konkurentna i bit ce spremna zauzeti ravnopravno
mjesto medu obnovljivim izvorima energije
37Literatura
- www.wikipedija.com
- www.eere.energy.gov
- www.nrel.gov
- www.kordi.re.kr