5/13/20125/13/2012 11

ЕнергијаЕнергија ии животнаживотнасрединасредина

Ако је веровати ...

Залихе нафте ће бити потрошене 22. октобра2047. године у 20.58 сати (www.energy.eu). Природни гас – нестаје 12. новембра 2068. године у 9.25Угаљ 19. маја 2140. у 20.05.

5/13/20125/13/2012 33

УводУводНашеНаше потребепотребе заза енергијоменергијомизвориизвори енергијеенергије–– необновљивинеобновљиви

фосилнафосилна горивагоривануклеарнануклеарна енергијаенергија

–– обновљивиобновљивиобновљивиобновљиви извориизвори енергијеенергије–– хидроелектранехидроелектране–– плимаплима–– ветарветар–– таласиталаси–– БиомасаБиомаса–– СоларнаСоларна енергијаенергија

СоларниСоларни колекториколекторисоларнесоларне ћелијећелије

ШтедњаШтедња енергијеенергије–– ТрансферТрансфер топлотетоплоте ии термалнатермална изолацијаизолација

трансфертрансфер топлотетоплоте конвекцијомконвекцијомгубицигубици топлотетоплоте зрачењемзрачењемгубицигубици топлотетоплоте уу зградамазградама

5/13/20125/13/2012 44

УводУводУниверзумУниверзум јеје затворенизатворени системсистем –– укупниукупни збирзбиренергијеенергије ии масемасе морамора битибити очуваночуван саса временомвременомЕнергијаЕнергија нене можеможе битибити нини створенастворена ниниуништенауништена -- можеможе самосамо дада променипромени формуформу.. 1. 1. принциппринцип термодинамикетермодинамикеУнутрашњаУнутрашња енергијаенергија ии топлотатоплота сусу повезанеповезане ––топлотатоплота јеје енергијаенергија којакоја сесе размењујеразмењује измеђуизмеђудвадва системасистема саса неједнакимнеједнаким унутрашњимунутрашњименергијамаенергијамаУУ ономеономе штошто обичнообично називамоназивамо ““горивогориво”” јејеенергијаенергија ““ускладиштенаускладиштена””УУ фосилнимфосилним горивимагоривима јеје ускладиштенаускладиштена ууосновиоснови сунчевасунчева енергијаенергија –– припри њиховомњиховомсагоревањусагоревању сесе ““хемијскахемијска”” енергијаенергија конвертујеконвертујеуу другедруге формеформе енергијеенергије

5/13/20125/13/2012 55

УводУводчовекчовек < < -- > > атмосфераатмосфераглобалноглобално загревањезагревање –– повећањеповећањеконцентрацијеконцентрације СОСО22

уу највећојнајвећој меримери последицапоследица сагоревањасагоревањафосилнихфосилних горивагориваекономскиекономски растраст ии потребапотреба заза енергијоменергијом–– коликоколико енергијеенергије намнам требатреба??–– коликиколики сусу намнам извориизвори енергијеенергије??–– дада лили постојепостоје јефтинијијефтинији ии чистијичистији извориизвориенергијеенергије??

5/13/20125/13/2012 66

ЧовекЧовек ии енергијаенергијаМишићиМишићиживотињеживотињеватраватра ((сагоревањесагоревањематеријаламатеријала ододцелулозецелулозе))енергијаенергија водеводеенергијаенергија парепареветарветаренергијаенергија изизфосилнихфосилних горивагоривасоларнасоларна енергијаенергијануклеарнануклеарнаенергијаенергијаенергијаенергија плимеплиме

5/13/20125/13/2012 77

ШтаШта јеје енергијаенергија??КарактеристикаКарактеристика системасистема–– меримери сесе способношћуспособношћу телатела дада извршиизврши радрадУниверзумУниверзум јеје затворенизатворени системсистем –– укупниукупни збирзбиренергијеенергије ии масемасе морамора битибити очуваночуван саса временомвременомСваСва енергијаенергија уу универзумууниверзуму потичепотиче одод ““ВеликеВеликеексплозијеексплозије”” –– ии самосамо сесе конвертујеконвертује изиз обликаоблика ууобликобликГориваГорива сусу медијумимедијуми уу којимакојима јеје енергијаенергијаускладиштенаускладиштена –– имаима пунопуно обликаоблика горивагориваЕнергетскаЕнергетска кризакриза нана ЗемљиЗемљи нене значизначи дада неманемадовољнодовољно енергијеенергије. . ЊеЊе имаима, , речреч јеје оо тометоме дада нене можемоможемо довољнодовољноефикасноефикасно дада јеје екстрахујемоекстрахујемо, , конвертујемоконвертујемо ииускладиштимоускладиштимо

5/13/20125/13/2012 88

ОблициОблици енергијеенергијеКинетичкаКинетичка енергијаенергија–– енергијаенергија кретањакретања –– механичкогмеханичког

транслационатранслациона,,ротационаротационаосцилаторнаосцилаторна

ПотенцијалнаПотенцијална енергијаенергија–– енергијаенергија асоциранаасоцирана положајуположају телатела уу физичкомфизичком пољупољу

електричноелектричномагнетномагнетногравитационогравитационо

ЕлектричнаЕлектрична илиили магнетнамагнетна–– струјањеструјање илиили акумулирањеакумулирање наелектрисањанаелектрисањаЕлектромагнетнаЕлектромагнетна ((ЕМЕМ) ) енергијаенергија–– енергијаенергија ЕМЕМ пољапоља илиили таласаталаса –– обликоблик ““чистечисте”” енергијеенергије којакоја нијенијеасоциранаасоцирана масимаси

ХемијскаХемијска енергијаенергија–– енергијаенергија којакоја сесе ослобађаослобађа кадакада атоматом илиили молекулмолекул награденаграде хемијскихемијскистабилнијустабилнију конфигурацијуконфигурацију –– обликоблик енергијеенергије којакоја јеје ускладиштенаускладиштена

НуклеарнаНуклеарна енергијаенергија–– обликоблик ““хемијскехемијске”” енергијеенергије уу случајуслучају језгарајезгараУнутрашњаУнутрашња енергијаенергија–– повезанаповезана саса температуромтемпературом телатела којакоја јеје пакпак повезанаповезана саса хаотичнимхаотичнимкретањемкретањем атомаатома ии молекуламолекула

Ослобађање енергијепри сагоревањуРеч је о енергији која сеослобађа у видутоплоте (реакција јеегзотермна) приреакцији горива сакисеоником. Један деоенергије хемијске везесе претвара у топлотуХемијска реакција: хидрокарбонат обичнореагује са кисеоником идаје угљен диоксид, воду и топлоту. 54Природни

гас

27Угаљ(антрацит)

15,0Угaљ(лигнит)

15,0дрво49,2бутан49,9пропан29,8етанол45дизел47бензин141,9водоникkJ/gгориво

5/13/20125/13/2012 1010

ЕнергијаЕнергија ии једначинеједначинеКинетичкаКинетичкаГравитационаГравитационапотенцијалнапотенцијалнаЕМЕМ енергијаенергијаНуклеарнаНуклеарнаЕлектричнаЕлектричнапотенцијалнапотенцијална двадванаелектрисањанаелектрисањаЕлектричнаЕлектрична енергијаенергијаускладиштенаускладиштена уукондензаторукондензаторуМагнетнаМагнетна енергијаенергијаускладиштенаускладиштена уу калемукалему

νhEEM =

2

21 CUEp =

2mcE =

mghEp =

2

21 mvEk =

2

21 LIEp =

rqkqEp

21=

5/13/20125/13/2012 1111

ОчувањеОчување енергијеенергије ии 1. 1. законзаконтермодинамикетермодинамике

ТоТопплоталота јеје енергијаенергија којукоју размењујуразмењују двадва телателаразличитихразличитих температуратемпература ((имајуимају различитеразличитеунутрашњеунутрашње енергијеенергије) ) којакоја сесе налазеналазе уутермалномтермалном контактуконтакту

енергијаенергија нене можеможе дада сесе створиствори нини уништиуништи нини ууједномједном процесупроцесу –– онаона самосамо мењамења обликеоблике. . МасаМасасесе можеможе сматратисматрати врстомврстом ““кондензованекондензованеенергијеенергије””ОчувањеОчување енергијеенергије јеје исказаноисказано 1. 1. закономзакономтермодинамикетермодинамике којикоји повезујеповезује радрад ((AA) ) којикоји вршивршисистемсистем ((илиили јеје извршенизвршен наднад њимњим) ) ии променупромену ууњеговојњеговој унутрашњојунутрашњој енергијиенергији крозкроз разменуразменутоплотетоплоте

AUQ +∆=∆

5/13/20125/13/2012 1212

ФосилнаФосилна горивагоривафосилнафосилна горивагорива–– угаљугаљ, , нафтанафта, , природниприроднигасгас

НасталиНастали препре окооко 360 360 милионамилиона годинагодинаНекеНеке резерверезерве угљаугљапотичупотичу изиз временавременадиносаурусадиносауруса (65 (65 милионамилионагодинагодина))биљкебиљке сусу умиралеумирале, , падалепадале нана днодно океанаокеана иитонулетонуле уу муљмуљ ––прекривалепрекривале сесеседиментнимседиментним стенамастенама, , подпод притискомпритиском остајалеостајалебезбез водеводе, ,

5/13/20125/13/2012 1313

ФосилнаФосилна горивагорива -- угаљугаљ

ПрвиПрви путпут јеје употребљенупотребљен уу КиниКини препре окооко 3 000 3 000 годинагодинаНајбогатијиНајбогатији ии најјефтинијинајјефтинији обликоблик фосилнихфосилних горивагорива –– првипрвикојикоји сесе користиокористио веомавеома широкошироко уу целомцелом светусветуСАДСАД, , КинаКина ии РусијаРусија поседујупоседују 75% 75% светскихсветских резервирезерви угљаугљаГлавнеГлавне применепримене: : грејањегрејање ((домовадомова ии индустријеиндустрије), ), производњапроизводња електричнеелектричне енергијеенергије уу термоелектранаматермоелектранама((парапара) )

ЧврстиЧврсти хидрокарбонатихидрокарбонати сусу формираниформирани депоновањемдепоновањем остатакаостатакабиљакабиљака уу токутоку КарбонаКарбона ((деодео ПалеозоикаПалеозоика (~325 (~325 милионамилиона годинагодина))))

(карбохидрати ухидрокарбонат)

парне турбине(унутрашња умеханичку и уелектричну)

соларна у хемијскухемијска у унутрашњу

5/13/20125/13/2012 1414

ФосилнаФосилна горивагорива –– сировасирова нафтанафтаТечниТечни хидрокарбонатихидрокарбонати сусу формираниформирани депоновањемдепоновањем остатакаостатакамикроскопскихмикроскопских морскихморских организамаорганизама (~325 (~325 милионамилиона годинагодина)) )) –– подподвисокимвисоким притискомпритиском ии температуромтемпературом..ИзИз тете смесесмесе јеје истиснутаистиснута водавода којакоја јеје ишлаишла нана горегоре крозкроз отвореотворепорознихпорозних стенастена докдок нисунису постпостаалеле непропусненепропуснекористикористи сесе вишевише одод 5000 5000 годинагодинапредстављапредставља окооко 35% 35% светскесветске енергијеенергијеглавниглавни производипроизводи сусу–– керозинкерозин, , бензинбензин, , ТНГТНГ, , уљеуље, , пластикапластикаокооко 85% 85% енергијеенергије којакоја сесе користикористи заза транспорттранспорт75% 75% резервирезерви сесе налазиналази уу земљамаземљама OPEC (Organization of the OPEC (Organization of the Petroleum Exporting Countries)Petroleum Exporting Countries)

дестиловање

соларна у хемијскухемијска уунутрашњу имеханичку

5/13/20125/13/2012 1515

ФосилнаФосилна горивагорива –– природниприродни гасгасНастајеНастаје конверзијомконверзијом микромикро--оргоргаанскихнских материјаламатеријала којихкојихимаима тамотамо гдегде имаима другихдругихфосилнихфосилних горивагориваТриТри главнеглавне фракцијефракције::–– метанметан ((уу највећојнајвећој меримери)),,–– пропанпропан ии бутанбутаннајвећенајвеће светскесветске резерверезерве сусу ууПерсијскомПерсијском заливузаливуСагореваСагорева чистијечистије одод угљаугља иинафтенафтеГлавнаГлавна применапримена–– заза погонпогон електранаелектрана нана гасгас–– загревањезагревање кућакућа ии кувањекување–– уу почеткупочетку сесе користиокористио самосамо зазаосветљавањеосветљавање улицаулица ууградовимаградовима

ПопуларноПопуларно горивогориво јерјер уупроцесупроцесу сагоревањасагоревања маломалозагађујезагађује атмосферуатмосферу

сагоревање –> CO2 + H2O + нечистоће

5/13/20125/13/2012 1616

ФосилнаФосилна горивагорива -- проблемипроблемиОчигледниОчигледни–– необновљивинеобновљиви сусу–– загађењезагађење припри производњипроизводњи–– загађењезагађење приликомприликом транспортатранспорта–– загађењезагађење токомтоком коришкоришћћењаења

НеочигледниНеочигледни–– повећањеповећање концентрацијеконцентрације гасовагасова стакленестаклене баштебаште–– другидруги загађивачизагађивачи ((оксидиоксиди сумпорасумпора, , азотаазота, , разарањеразарањеозонаозона))

–– киселакисела кишакиша ((растворенрастворен сумпорсумпор ии оксидоксид азотаазота))–– ратовиратови

5/13/20125/13/2012 1717

СветскаСветска емисијаемисија угљенугљендиоксидадиоксида -- подсетникподсетник

109тона

012345678

1750 1800 1850 1900 1950 2000Година

Течна гориваТечна гориваУкупноУкупно

Гасна гориваГасна гориваЧврста гориваЧврста горива

5/13/20125/13/2012 1818

ПотребеПотребе заза енергијоменергијомНајвишеНајвише коришћенекоришћене врстеврсте енергијеенергије–– уу већојвећој меримери фосилнафосилна горивагорива

природниприродни гасгаснафтанафтаугаљугаљ

–– уу мањојмањојдрводрвобиоотпадбиоотпад

УУ почеткупочетку углавномуглавном угаљугаљодод 1950 1950 нафтанафтајединицајединица заза мерумеру==еквивалентнаеквивалентна тонатона нафтенафте ((1 toe 1 toe = = 1,331,33 kWkW))УкупнаУкупна потрпотрooшњашња 1990. 1990. годинегодине = 8730 = 8730 милионамилиона toetoe = 12 = 12 TWTW

5/13/20125/13/2012 1919

НачиниНачини нана којекоје сесе користикористиенергијаенергија

~~40% 40% заза грејањегрејање ии хлађењехлађење~~20% 20% заза загревањезагревање нана високимвисокимтемператураматемпературама--изнадизнад тачкетачкекључањакључања водеводе ((индустријаиндустрија))~~30% 30% заза транспорттранспорт~~10% 10% заза уређајеуређаје нана струјуструју((осветљењеосветљење, , електронскиелектронски уређајиуређаји, , ...) ...)

5/13/20125/13/2012 2020

ПотрошњаПотрошња енергијеенергије

УУ чемучему јеје изражаватиизражавати??–– тонатона еквивалентнееквивалентне нафтенафте попо годинигодини ((1 1

toe/year = toe/year = 1,331,33 kWkW))–– БританскаБританска термалнатермална јединицајединица -- BTUBTU–– 1 1 BTUBTU = = топлотнатоплотна енергијаенергија потребнапотребна дадаподигнеподигне температурутемпературу једнеједне фунтефунте водеводе зазаједанједан степенстепен ФаренхајтаФаренхајта. .

–– Q = c m Q = c m DDTT

5/13/20125/13/2012 2121

11,8,8 FF = 1 C= 1 C1 1 funtafunta = = 0,4536 0,4536 kgkg1 BTU = 1 BTU = 1055 1055 JJ. . 11 BTUBTU јеје веомавеома маламала јединицајединица. . једнаједна обичнаобична дрвенадрвенашибицашибица ~ 1~ 1 BTUBTU енергијеенергије. . већавећа јединицајединица -- кквадвад. . 11 квадквад = 1= 1 квадрилионквадрилион BTUBTU, , односноодносно1.000.000.000.000.000 1.000.000.000.000.000 BTUBTU..

5/13/20125/13/2012 2222

ЈединицеЈединице заза снагуснагу: : ТераватТерават

Снага 1 103 106 109 1012

1 W 1 kW 1 MW 1 GW 1 TW

Енергија1 J = 1 W за 1 s

5/13/20125/13/2012 2323

ГлобалнаГлобална потрошњапотрошња енергијеенергије, 2001, 2001

гас хидро

Укупно: 13.2 TW САД.: 3.2 TW (96 Quads)

5/13/20125/13/2012 2424

ПотрошњаПотрошња енергијеенергије попо регионимарегионимаПотрошњаПотрошња енергијеенергије уу еквивалентнимеквивалентним тонаматонама

нафтенафте попо човекучовеку уу 1990. 1990. годинигодини((1 toe = 1 toe = 1,331,33 kWkW))

СевернаСеверна АмерикаАмерика 7,827,82

НекадашњиНекадашњи СССРСССР 5,015,01

ЗападнаЗападна ЕвропаЕвропа 3,223,22

ИсточнаИсточна ЕвропаЕвропа 2,912,91

ЛатинскаЛатинска АмерикаАмерика 1,291,29

СредњиСредњи истокисток 1,171,17

ПацификПацифик 1,021,02

АфрикаАфрика 0,530,53

ЈужнаЈужна АзијаАзија 0,390,39

СветСвет уу средњемсредњем 1,661,66

5/13/20125/13/2012 2525

БројБрој људиљуди нана светусвету

Достиже максимум јер прираштајопада

5/13/20125/13/2012 2626

ПрираштајПрираштај становништвастановништва

Негативан прираштај је повезан сапроблемима у обезбеђивању

енергије

5/13/20125/13/2012 2727

ПотрошњаПотрошња енергијеенергије имаима ((горњигорњи) ) лимитлимит

График има асимптоту на око 350 MBtu по човеку годишњеoдносно на 12 kW по човеку, уз претпоставку да ће бројставновника расти до око 8.3 милијарди.

USA: 350 Mbtu/човек/година (12 kW/човек)Друге индустријализоване земље: 200 MBtu/човек/година (7

kW/човек)Свет: 75 Mbtu/човек/година (2.5 kW/човек)

Земље у развоју: 35 MBtu/човек/година (1 kW/човек)

5/13/20125/13/2012 2828

Нема новихизворишта нафте!

ПроизводњаПроизводња сировесирове нафтенафте

5/13/20125/13/2012 2929

НовооткривениНовооткривени извориизвори сировесировенафтенафте уу светусвету

Површина испод обе криве је практично иста: ~2x1012

барела(1 барел нафте=42 галона=159 литара).

5/13/20125/13/2012 3030

Нема довољно новихизвора гаса да би сеповећала производња

ПроизводњаПроизводња гасагаса

5/13/20125/13/2012 3131

ФосилнаФосилна горивагорива++уранијумуранијум иисветскасветска потрошњапотрошња енергијеенергије

Уранијум није од великепомоћи.

Потребни су нови извориенергије.

5/13/20125/13/2012 3232

ВрстеВрсте енергијеенергијеПримарниПримарни извориизвори–– обновљивиобновљиви

сунцесунцеводаводаветарветарбиомасабиомасагеотермалнигеотермални извориизвори

–– необновљивинеобновљивифосилнафосилна горивагорива –– угаљугаљ, , нафтанафта, , природниприродни гасгас, , нуклеарнануклеарна енергијаенергија

СекундарниСекундарни изворизвор--електричнаелектрична енергијаенергија–– онаона сесе добијадобија изиз примарнихпримарних извораизвора

5/13/20125/13/2012 3333

ОбновљивостОбновљивост иинеобновљивостнеобновљивост??

СвиСви извориизвори енергијеенергије сусу уу суштинисуштининеобновљивинеобновљиви –– нпрнпр. . СунцеСунце имаима својсвој веквек, , итдитд..Обновљиво – мисли се да неће доћидо приметног смањења тог извора уинтервалу од неколико људскихгенерација

5/13/20125/13/2012 3434

ОбновљивиОбновљиви извориизвори

ЊиховоЊихово учешћеучешће уу укупнојукупној енергијиенергијиданасданас јеје веомавеома маломало–– хидроелектранехидроелектране, , окооко 6%6%–– биомасабиомаса ((сагоревањесагоревање биљакабиљака), 1,5%), 1,5%–– плимаплима, , соларнасоларна енергијаенергија, , геотермалнагеотермална

–– заједнозаједно окооко 0,5%0,5%

5/13/20125/13/2012 3535

ХидролошкиХидролошки циклусциклус((ХидроХидро))механичкамеханичкаенергијаенергија -- енергијаенергијакојукоју поседујупоседују речниречнитоковитокови -- последицупоследицуприроднихприродних кретањакретањаводеводе подпод дејствомдејствомтоплотетоплоте СунцаСунца иигравитацијегравитације. . обновљивиобновљиви изворизвор --обнављаобнавља сесе сталносталнопадавинамападавинама снегаснега илииливодеводе уу циклусуциклусукружењакружења водеводе..

5/13/20125/13/2012 3636

ПринципПринцип радарада хидроелектранехидроелектране

Потенцијалнаенергија

Кинетичкаенергија

Електричнаенергија

Механичкаенергија

Струја

5/13/20125/13/2012 3737

НајвећиНајвећи произвођачипроизвођачи енергијеенергије уухидроелектранамахидроелектранама

5/13/20125/13/2012 3838

НајвећеНајвеће бранебране уу светусвету

ИмеИме ЗемљаЗемља ГодинаГодина МаксМакс. . снагаснага

ГодишњаГодишњапроизводпроизвод

њања

Three GorgesThree Gorges((тритри кањонакањона--ЈангцекјангЈангцекјанг)) ChinaChina 20092009 18,200 MW18,200 MW

ItaipItaipúú Brazil/ParaguayBrazil/Paraguay 19831983 12,600 MW12,600 MW 93.4 TW93.4 TW--hrshrs

GuriGuri VenezuelaVenezuela 19861986 10,200 MW10,200 MW 46 TW46 TW--hrshrs

Grand CouleeGrand Coulee United StatesUnited States 1942/801942/80 6,809 MW6,809 MW 22.6 TW22.6 TW--hrshrs

SayanoSayanoShushenskayaShushenskaya RussiaRussia 19831983 6,400 MW6,400 MW

RobertRobert--BourassaBourassa CanadaCanada 19811981 5,616 MW5,616 MW

Churchill FallsChurchill Falls CanadaCanada 19711971 5,429 MW5,429 MW 35 TW35 TW--hrshrs

Iron GatesIron Gates Romania/SerbiaRomania/Serbia 19701970 2,280 MW2,280 MW 11.3 TW11.3 TW--hrshrs

5/13/20125/13/2012 3939

ХидроенергијаХидроенергијаконвертујеконвертује сесе потенцијалнапотенцијална енергијаенергијаводеводе којакоја сесе налазиланалазила нана висинивисини hh, , уукинетичкукинетичкугустинагустина водеводе rr=m/V=m/V, , запреминскизапреминскипротокпроток Q=V/tQ=V/t, , брзинабрзина струјањаструјања uu иимаксималнамаксимална снагаснага PP00 којакоја можеможе дада сесегенеришегенерише јеје

QughQP2

2

0 ρρ ==

5/13/20125/13/2012 4040

ПелтоноваПелтонова импулснаимпулсна турбинатурбина

млазмлаз водеводе брзинебрзине uumm погађапогађа лопатицелопатице брзинебрзине uull уу доњемдоњем делуделу турбинетурбинеуу идеалномидеалном случајуслучају лопатицалопатица скрећескреће млазмлаз заза 18018000..уу системусистему референцереференце лопатицелопатице, , брзинабрзина млазамлаза водеводе, , препре удараудара уу њуњу јејеuumm -- uull , , докдок јеје наконнакон удараудара истаиста попо интензинтенз. . самосамо супротносупротно усмеренаусмерена..силасила којомкојом млазмлаз делуједелује нана лопатицулопатицу јеје

( )lmlm uuQ

VV

tuum

tpF −=

∆−

=∆∆

= ρ2)(2

5/13/20125/13/2012 4141

ПелтоноваПелтонова импулснаимпулсна турбинатурбина

имаима максимуммаксимум заза 2/lm uu =

тадатада јеје уу потпуностипотпуности предатапредата кинетичкакинетичка енергијаенергија млазамлаза турбинитурбини иињенањена ефикасностефикасност јеје 100%100%реалнореално јеје одод 50% (50% (заза малемале турбинетурбине ~~1010 MWMW) ) додо 90% (90% (заза великевеликекомерцијалнекомерцијалне системесистеме))

( ) llml uuuQFuP −== ρ2трансферисанатрансферисана снагаснага

Френсисове турбина

5/13/20125/13/2012 4343

ПлимаПлима ии осекаосека

5/13/20125/13/2012 4444

ПлимаПлима ии осекаосеканајвидљивијинајвидљивији резултатрезултат деловањаделовањагравитацијегравитације МесецаМесеца нана ЗемљуЗемљуупрошћениупрошћени приказприказ

• Месец привлачи Земљујаче него воду са другестране

• Земља ротира око својеосе а места на којима суплиме задржавају својположај у односу на Месец

• откуд плима и са другестране?

• колико пута дневно седешава?

• да ли Сунце, каонајмасивније тело упланетарном систему има

5/13/20125/13/2012 4545

УтицајУтицај СунцаСунца нана плимуплиму ии осекуосеку

утицајутицај СунцаСунца јеје половинаполовина утицајаутицаја МесецаМесецанајвећенајвеће плимеплиме –– пролећнепролећне –– кадакада сусу ЗемљаЗемља, , МесецМесец ии СунцеСунце уу једнојједној линијилинији

5/13/20125/13/2012 4646

УтицајУтицај СунцаСунца нана плимуплиму ии осекуосекуутицајутицај СунцаСунца јеје половинаполовина утицајаутицаја МесецаМесецанајниженајниже кадакада јеје СунцеСунце подпод правимправим угломуглом ууодносуодносу нана линијулинију којакоја спајаспаја положајеположаје ЗемљеЗемље ииМесецаМесеца

5/13/20125/13/2012 4747

КоришћењеКоришћење плимеплиме зазапроизводњупроизводњу енергијеенергије

БранаБрана сесе правиправи дадаодвојиодвоји заливзалив ододморамора..онаона дозвољавадозвољаваплимиплими дада прођепрођекрозкроз њуњу ии напунинапунибазенбазен..кадакада дођедође додо осекеосеке, , водавода пролазипролази крозкрозтурбинутурбину, , покрећепокреће јејеии генеришегенерише струјуструју..

5/13/20125/13/2012 4848

КоришћењеКоришћење плимеплиме зазапроизводњупроизводњу енергијеенергије

БранаБрана сесе правиправи дадаодвојиодвоји заливзалив ододморамора..онаона дозвољавадозвољаваплимиплими дада прођепрођекрозкроз њуњу ии напунинапунибазенбазен..кадакада дођедође додо осекеосеке, , водавода пролазипролази крозкрозтурбинутурбину, , покрећепокреће јејеии генеришегенерише струјуструју..

5/13/20125/13/2012 4949

КоришћењеКоришћење плимеплиме зазапроизводњупроизводњу енергијеенергије**

ПросечнаПросечна снагаснага којакоја сесе ослободиослободи попо једномједномплимскомплимском циклусуциклусу периодапериода tt јеје

τρ

τ 2

2 gSREP p ==

НекаНека јеје разликаразлика уу висинивисини измеђуизмеђу плимеплиме ии осекеосеке R,R,површинаповршина заливазалива изаиза бранебране S,S, густинагустина водеводе rr.. ЊенаЊенамасамаса јеје ондаонда m= m= rr SR. SR. ЦентарЦентар гравитацијегравитације ((нападнанападнатачкатачка силесиле тежетеже) ) сесе налазиналази нана R/2R/2 ((нивониво водеводе изаизабранебране нијеније сталностално RR кадакада онаона почнепочне дада истичеистиче))ПотенцијалнаПотенцијална енергијаенергија којакоја сесе ослободиослободи припри кретањукретањуводеводе уу једномједном плимскомплимском циклусуциклусу јеје

22

2 gSRRmgEpρ

==

5/13/20125/13/2012 5050

КоришћењеКоришћење таласаталаса зазапроизводњупроизводњу енергијеенергије

OOсцилујућисцилујући водениводени ии ваздушниваздушнистубстубДолазећиДолазећи таласталас изазиваизазивапомерањепомерање ваздушногваздушног стубастуба нанагорегоре уу цевицеви ии тератера турбинутурбину дадасесе окрећеокрећеОдлазећиОдлазећи таласталас вучевуче заза собомсобомваздухваздух ии такотако опетопет окрећеокрећетурбинутурбину

5/13/20125/13/2012 5151

ТаласиТаласи нана морумору--””гравитационигравитациони””**ТаласеТаласе нана морумору изазиваизазива ветарветар кадакадапрелазипрелази попо површиниповршини водеводеТаласнаТаласна дужинадужина ll, , амплитудаамплитуда АА иивисинависина H=2AH=2AДубокаДубока водавода ((h h > l/2)> l/2), , фазнафазна брзинабрзинаталасаталаса јеје

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=λπ

πλ hgc 2tanh

2

ПлиткаПлитка водавода ((h<h<l/20)l/20) ghc =

πλ

2gc =

ОпштиОпшти случајслучај--измеђуизмеђу оваова двадва ((l/2l/2<<h<h<l/20)l/20)

5/13/20125/13/2012 5252

ЕнергијаЕнергија таласаталаса**

РеалниРеални таласиталаси сусу суперпозицијасуперпозиција вишевишеталасаталаса--усредњавањеусредњавање ии обрачунобрачун попоталаснојталасној дужинидужини даједаје ss THgP 22

641 ρ=

ТаласиТаласи сусу хармонијскихармонијски системсистем. . ЕнергијаЕнергија садржанасадржана ууталасуталасу ((попо јединицијединици хоризонталнехоризонталне површинеповршине) ) можеможе дада сесезапишезапише каокао

22

81

21 HggAE ρρ ==

гдегде јеје HHss –– значајназначајна висинависина ((просечнапросечна висинависинаталасаталаса=4=4хстандарднахстандардна девијацијадевијација елонгацијеелонгације) ) аа TTssзначајнизначајни периодпериод –– периодпериод доминантнедоминантне осцилацијеосцилацијеТипичанТипичан таласталас нана океануокеану имаима амплитудуамплитуду окооко 1 1 метарметар иисадржисадржи уу себисеби окооко 70 70 kW mkW m--11

THgTEP 22

161 ρπλ

==СнагаСнага

5/13/20125/13/2012 5353

ПредностиПредности плимеплиме, , осекеосеке ии таласаталаса

ОбновљивОбновљивимаима јеје довољнодовољно ((проценапроцена јеје дадаможеможе дада произведепроизведе 16% 16% потребнепотребнеенергијеенергије.).)НемаНема загађењазагађења ((осимосим уу токутокуизградњеизградње))ВодаВода јеје бесплатанбесплатан изворизворУглавномУглавном нене спречаваспречава миграцијумиграцијуводенихводених животињаживотиња

5/13/20125/13/2012 5454

НедостациНедостаци плимеплиме, , осекеосеке ии таласаталаса

УтичеУтиче нана приобалниприобални морскуморску флоруфлору ии фаунуфаунускупескупе сусу ((окооко 1.2 1.2 милијардимилијарди доларадолара.).)имаима негативаннегативан утицајутицај нана туризамтуризам ((мењамењавизуелнивизуелни изгледизглед обалеобале, , спортскиспортски риболовриболов, , пливањепливање, ..., ...))одржавањеодржавање јеје скупоскупотрансфертрансфер произведенепроизведене енергијеенергије јеје скупскуппроизведенапроизведена снагаснага нијеније константнаконстантна ((збогзбогпроменепромене таласаталаса))

5/13/20125/13/2012 5555

ЕнергијаЕнергија плимеплиме данасданас

ПлимаПлима сесе веомавеома маломало користилакористила крозкрозисторијуисторију. . ДанасДанас сусу направљененаправљенеинсталацијеинсталације нана вишевише местаместа уу светусвету–– ФранцускаФранцуска ((La La RanceRance, 240 MW, 240 MW))–– ВеликаВелика БританијаБританија–– БившиБивши СССРСССР–– КанадаКанада–– САДСАД

УУ принципупринципу јеје могућемогуће добитидобити великувеликуколичинуколичину енергијеенергије нана овајовај начинначин алиали јејетото, , саса данашњомданашњом технологијомтехнологијом, , јошјош увекувекрелативнорелативно скупоскупо

5/13/20125/13/2012 5656

ВетарВетар

модернемодерне турбинетурбине –– пропелерипропелери саса дведве илиили тритрилопатицелопатице –– пречникпречник 33 33 ммгенеришугенеришу окооко 300 300 kWkW припри брзинибрзини ветраветра окооко 50 50 кмкмнана часчас (6 (6 попо БофоровојБофоровој скалискали))ОстрвоОстрво ФароФаро, 50 , 50 MW, MW, штошто чиничини окооко 90% 90% потребапотреба, , аа ценацена јеје 4/134/13 ценецене енергијеенергије добијенедобијенесагоревањемсагоревањем фосилнихфосилних горивагорива..великивелики системисистеми –– фармефарме ветроваветрова..великевелике фармефарме сусу непопуларненепопуларне јерјер нарушавајунарушавајуприроднуприродну лепотулепоту

старастара идејаидеја –– 1800. 1800. годинегодине, , вишевише одод 10 000 10 000 ветрењачаветрењачауу ВеликојВеликој БританијиБританији

5/13/20125/13/2012 5858

ВетарВетар

ЗапреминаЗапремина ваздухаваздуха којакоја прођепрође крозкрозпопречнипопречни пресекпресек SS заза времевреме t t јеје

КинетичкаКинетичка енергијаенергијајединицејединице запреминезапреминеваздухаваздуха

SutV =

2

30 u

SP ρ

=

2

2uEkρ

=

СнагаСнага јеје2

23

2

0Su

t

uStu

P ρρ

==

СнагаСнага попо јединицијединициповршинеповршине јеје

5/13/20125/13/2012 5959

ВетарВетарАкоАко ветарветар дувадува подпод угломуглом којикоји нијеније правправ ии тото требатребаузетиузети уу обзиробзир

ОвоОво јеје максималнамаксимална снагаснага уу ветруветру којукоју нијеније могућемогућеекстраховатиекстраховати уу потпуностипотпуности

2211 vSvS =

βρ cos2

30 u

SP

=

ЈедначинаЈедначинаконтинуитетаконтинуитета ((зазанестишљивнестишљив флуидфлуид) ) гласигласи

5/13/20125/13/2012 6060

СнагаСнага ветраветра--БецовБецов лимитлимит

βρ cos2

30 uC

SP

p=ТачанТачан изразизраз заза снагуснагу садржисадржи иикоефицијенткоефицијент перформансеперформансе

121 /)( vvv −=ε

ОдОд свихсвих обновљивихобновљивих извораизвора ветарветар јеје најконајкоммпетитивнијипетитивнијифосилнимфосилним горивимагоривима

МаксимумМаксимум искоришћењаискоришћења јеје заза ee=1/3!=1/3!

НаконНакон турбинетурбине, , ваздухваздух задржавазадржаванекунеку брзинубрзину, , штошто лимитиралимитира снагуснагукојакоја можеможе дада будебуде екстрахованаекстрахована((БецовБецов лимитлимит))

)59,04,0( −=PC

2)1(4 εε −=PC

ОпсегОпсег вредностивредности овоговогкоефицијентакоефицијента

5/13/20125/13/2012 6161

WeibullWeibull--оваоварасподеларасподела**

βαβ

ααβ )/(

1

)( vevvf −−

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

факторфактор скалескале aa=5,1=5,1m/sm/s. . ПараметарПараметар обликаоблика b=1,5b=1,5

ВероватноћаВероватноћа дада ветарветар имаима брзинубрзину v v јеје датадатадвопараметрарскомдвопараметрарском расподеломрасподелом

5/13/20125/13/2012 6262

ГеотермалнаГеотермална енергијаенергија

•из топлоте која потиче из унутрашњости земље.•произведена радиоактивним распадом•најчешћа је хидротермална – подземне водедолазе у додир са загрејаним стенама и испарава

1.3 GW капациет у 1985

5/13/20125/13/2012 6363

ГеотермалниГеотермални резервоарирезервоари

5/13/20125/13/2012 6464

БиомасаБиомаса каокао горивогоривоБиомасаБиомаса -- билобило којакоја органскаорганска супстанцасупстанца((материјаматерија биљногбиљног илиили животињскогживотињскогпореклапорекла) ) којакоја можеможе битибити коришћенакоришћена каокаоизворизвор енергијеенергије. . –– дрвећедрвеће, , –– покошенипокошени усевиусеви,,–– морскаморска траватрава,,–– отпациотпаци животињскогживотињског пореклапорекла,,–– стајскостајско ђубривођубриво, ... , ... БиомасаБиомаса -- трансформисанатрансформисана СунчеваСунчеваенергијаенергија ускладиштенаускладиштена уу биомасибиомаси крозкрозпроцеспроцес фотосинтезефотосинтезе ((биљкебиљке користекористеугљенугљен диоксиддиоксид, , водуводу ии одређенеодређенеминералеминерале дада направенаправе угљенеугљене хидратехидрате). ). НајчешћиНајчешћи начинначин дада сесе изиз биомасебиомасе добиједобијеенергијаенергија јеје сагоревањесагоревање биомасебиомасе..БиомасаБиомаса јеје коришћенакоришћена хиљадамахиљадама годинагодина иионаона јеје најпознатијинајпознатији изворизвор енергијеенергије. . ТоТо јеје обновљивиобновљиви изворизвор енергијеенергије јерјер јејеснабдевањеснабдевање њомењоме неограниченонеограничено--увекувекможеможе дада сесе засадизасади ии порастепорасте заза релативнорелативнократкократко времевреме..

5/13/20125/13/2012 6565

БиомасаБиомаса каокао горивогоривоПостојиПостоји 4 4 главнаглавна типатипа биомасебиомасе: : –– дрвећедрвеће ии пољопривреднипољопривредни производипроизводи, , –– чврстичврсти отпациотпаци, , –– земниземни гасгас ии–– алкохолнаалкохолна горивагорива. . СагоревањеСагоревање дрвећадрвећа јеје најчешћинајчешћи начинначинзаза коришћењекоришћење енергијеенергије биомасебиомасе ии нанањегањега отападаотапада 90% 90% одод укупнеукупне енергијеенергиједобијенедобијене изиз биомасебиомасе..СагоревањеСагоревање чврстихчврстих отпадакаотпадака –– уутермоелектранаматермоелектранама –– скупљескупље јеје одод угљаугљаалиали наснас решаварешава отпадаотпада

5/13/20125/13/2012 6666

БиомасаБиомаса каокао горивогоривометанметан –– биогасбиогас -- заза загревањезагревање стакленихстаклених баштибашти. . КукурузКукуруз, , пшеницапшеница ии другедруге житарицежитарице могумогу дада сесе користекористезаза производњупроизводњу разнихразних врставрста течнихтечних горивагорива. . НајчешћиНајчешћи сусу етанолетанол ии метанолметанол. . ДанасДанас сусу овоово јошјош увекувек приличноприлично скупаскупа горивагорива ии ценаценанафтенафте биби требалотребало дада будебуде двадва путапута већавећа дада биби сесепроизводњапроизводња етанолаетанола ии метаноламетанола исплатилаисплатила. . МешањеМешање 10% 10% етанолаетанола ии 90% 90% бензинабензина даједаје горивогориво којекоје сесезовезове гасохолгасохол. . ГасохолГасохол попо ценицени можеможе дада сесе поредипореди саса ценомценом бензинабензина ииможеможе дада сесе користикористи каокао погонскопогонско горивогориво заза моторемоторе. . ОнОн такођетакође имаима високувисоку октанскуоктанску вредноствредност ии чистијечистијесагоревасагорева одод бензинабензина..

5/13/20125/13/2012 6767

ЕнергијаЕнергија везевезе: : дада лили јеје 2 + 2 = 4?2 + 2 = 4?Минимална енергија која треба да се доведестабилном језгру да би се оно разбило нануклеоне који га чине се зове ЕНЕРГИЈАВЕЗЕ. Та енергија показује колико су јаконуклеони везани у језгро

Маса a-честица је МАЊА

од збира маса два

протона и два неутрона

од којих се састоји! Тај

мањак је енергија везе

He.

5/13/20125/13/2012 6868

ЕнергијаЕнергија везевезе језграјезграОбично се рачуна енергија везе по нуклеону (да

би се упоређивало)

Максималну енергију везе имају елементи окогвожђа! На том месту крива има максимум!

Енергија сеослобађа кадасе:

• мала језгракомбинују увелика(нуклеарнафузија)

•Велика цепају умања

фисијфисијаафузијафузија

5/13/20125/13/2012 6969

НуклеарнаНуклеарна фисијафисијаЛиза Мајтнер, Ото Хан и

Фриц Штрасман, 1939:Велика језгра могу да сеподеле на два мања (до тадасу биле избацивање мањечестице из језгра). Како овајпроцес личи на процесдељења ћелија назван јефисија. Пример: Фисијаурана.

Да би се она изазвалапотребни су спори неутрони(тешка вода- уместо водоникаима деутеријум).

Догађа се ланчана реакцијакада неутрон бива захваћенод стране језгра које се наконтога цепа, емитује вишенеутрона итд

Током другог светског рада САДсу направиле прву нуклеранубомбу: Пројекат Менхетн

5/13/20125/13/2012 7070

НуклеарнаНуклеарна фисијафисија ии ланчаналанчанареакцијареакција

nKrBaUn

nnYXUn AZ

AZ

10

9236

14156

23592

10

10

10

23592

10

3

...2

2

1

1

++→+

++++→+ослобађа се 240 MeV

5/13/20125/13/2012 7171

У природном урану, само 1 атом од 137 је 235U. Остали суатоми 238U, који имаисте хемијскеособине.Технологијасепарација 235U од238U зато нијетривијална

5/13/20125/13/2012 7272

УлогаУлога модераторамодератора::УУ некимнеким ситуацијамаситуацијама, , неутронинеутрони могумогу дада сесекрећукрећу превеликимпревеликим брзинамабрзинама... ...

ДаДа биби сесе тото избеглоизбегло користикористи сесе модератормодераторнеутронанеутрона којикоји ихих успоравауспорава такотако дада могумогу дадасесе сударесударе саса језгримајезгрима ии изазовуизазову њиховоњиховоцепањецепање

УУ првимпрвим реакторимареакторима, , туту улогуулогу јеје вршиовршиоугљеникугљеник..

5/13/20125/13/2012 7373

КритичнаКритична масамасаАкоАко имамоимамо малумалу количинуколичинујезгарајезгара ““родитељародитеља””, , неутронинеутроникојекоје произведемопроизведемо нећенеће успетиуспетидада поцепајупоцепају језграјезгра већвећ ћећеизаћиизаћи ванван препаратапрепарата. . УУ томтомслучајуслучају располажеморасполажемосубкритичномсубкритичном масоммасом..

ТоТо значизначи дада јеје неопходнанеопходнанеканека ““критичнакритична масамаса”” дада бибисесе реакцијареакција наставиланаставила... ... АкоАкојеје масамаса многомного већавећа ододкритичнекритичне зовезове сесесуперкритичнасуперкритична........

5/13/20125/13/2012 7474

НуклеарнеНуклеарне електранеелектранеКористеКористе сесе зазагенерисањегенерисањеелектричнеелектричне енергијеенергије. . УУ ствариствари припринуклеарнимнуклеарнимреакцијамареакцијама сесеослобађаослобађа великавеликаколичинаколичина топлотетоплоте којакојасесе користикористи дада загрејезагрејеводуводу којакоја ондаонда испарииспариии покрећепокреће турбинетурбине..

5/13/20125/13/2012 7575

Приметимо да постоје два одвојенаводена система

5/13/20125/13/2012 7676

НуклеарнеНуклеарне електранеелектране уу САДСАД

5/13/20125/13/2012 7777

ПроценатПроценат нуклеарненуклеарнеенергијеенергије уу укупнојукупнојпродукцијипродукцији енергијеенергије(1999. (1999. годинегодине сусубилебиле 452 452 електранеелектранеуу светусвету, , одод тогатогапрекопреко 100 100 уу САДСАД ))

5/13/20125/13/2012 7878

НуклеарнеНуклеарне електранеелектране уу светусвету

5/13/20125/13/2012 7979

НуклеарнеНуклеарне електранеелектране уу ЕвропиЕвропи

5/13/20125/13/2012 8080

ЕквивалентностЕквивалентност масемасе ииенергијеенергије

ПриПри фисијифисији сесе ослобађаослобађа ОГРОМНАОГРОМНА количинаколичина енергијеенергије. . ОдаклеОдакле тата енергијеенергије??????АкоАко биби измерилиизмерили родитељскородитељско језгројезгро ии потомкепотомкеприметилиприметили биби дада немајунемају једнакуједнаку масумасу......

ОваОва разликаразлика уу масимаси јеје познатапознатакаокао дефектдефект масемасе. . тајтај деодео масемасекојикоји јеје нестаонестао јеје уу ствариствариконвертованконвертован уу енергијуенергију

E = mcE = mc22

МалаМала количинаколичина масемасе можеможе дада сесеконвертујеконвертује уу великувелику количинуколичинуенергијеенергије

5/13/20125/13/2012 8181

НуклеарнаНуклеарна фузијафузијаФузионе рекације теку на сунцу, где се лаки

елемети (H) комбинују и производе масивније –He…

На Сунцу се око 600,000,000 t600,000,000 t H конвертује уHe сваке секунде. Сунце добија енергију на тајначин у такозваном протон-протон циклусу, који је описаоХанс Бете.

На неким другим звездама се фузионише He или чак и неки други масивнији елементи!

Термонуклеарна фузиона реакција се одвија иу H-бомби (фузиона бомба).

Проблем је да се креира контролисана

5/13/20125/13/2012 8282

ФузијаФузијадеутеријумскогдеутеријумског иитрицијумскогтрицијумскогјезграјезгра уу хелијумхелијумОслобађаОслобађа сесе окооко17,6 17,6 MeVMeVенергијеенергије..ДеутеријумДеутеријум чиничиниокооко 0,015% 0,015% обичногобичногводоникаводоника..ТрицијумТрицијум јејерадиоактиванрадиоактиваналиали сесе онон трошитрошикаокао горивогориво уупроцесупроцесу..

5/13/20125/13/2012 8383

ФузијаФузијаD D + + T T = = 44He (3.5 He (3.5 MeVMeV) ) + + n (14.1 n (14.1 MeVMeV))

5/13/20125/13/2012 8585

БудућностБудућност фузијефузије

ГлавниГлавни проблемпроблем јеје одбијањеодбијање протонапротона. . ДаДа биби сесе фузионисалфузионисалии протонипротони, , морајуморају дада будубудувеомавеома брзбрзии, , односноодносно ““топлтоплии”” –– дада биби пришлпришлиидовољнодовољно близублизу једниједни другимадругима дада нуклеарненуклеарнесилесиле будубуду јачејаче одод електростатичкихелектростатичких. . СнажниСнажни ласериласери могумогу дада загрејузагреју водоникводоникдовољнодовољно..ЛасерЛасер одод 10101414W W нпрнпр..

5/13/20125/13/2012 8686

ТороидалнеТороидалне коморекоморе сасаплазмомплазмом ии магнетимамагнетима

5/13/20125/13/2012 8787

ПредностиПредности фузијефузије::ЈединиЈедини потребанпотребан материјалматеријал јеје водоникводоник((имаима гага уу водиводи).).

ЈединиЈедини продуктпродукт јеје хелијумхелијум ((можеможе дада сесекористикористи заза балонебалоне).).

НемаНема радиоактивноградиоактивног отпадаотпада..

ВеликаВелика продукцијапродукција енергијеенергије..

СоларнаСоларна енергијаенергија

Соларна енергија за добијањетоплоте и струје

СоларнаСоларна енергијаенергија заза добијањедобијањетоплотетоплоте ии струјеструје

Пасивно соларно грејањеПасивно соларно грејање

Активно соларно грејањеАктивно соларно грејање

СоларниСоларни грејачгрејач водеводе ((бојлербојлер))

Вакуумски соларнисистеми за грејање

воде

Вакуумски системи за грејањеводе

• Вакуумирана цев дуплих зидова(слично термос боци)

• Спољашност је провидна –пропушта сунчево зрачење саминималном рефлексијом (мањеод 10%)

• Унутрашња добро апсорбује азбог вакуума губици топлоте сувеома мали

• Предност у односу на плочастеколекторе – облик цеви. Целогдана Сунце загрева једнуполовину

ФотоефекатФотоефекат((некинеки) ) ФотониФотони могумогу дада избијуизбију електронеелектроне изиз((некихнеких) ) металаметалаЈединоЈедино фотонифотони којикоји имајуимају довољнодовољно великувеликуенергијуенергијуЕнергијаЕнергија избијенихизбијених електронаелектрона зависизависи ододфреквенцијефреквенције упаднихупадних фотонафотонаПоследицаПоследица квантнеквантне природеприроде фундаменталнихфундаменталнихчестицачестица ((фотонифотони ии електрониелектрони))

F-излазни рад метала

Кинетичкаенергијаелектрона

Енергијафотона

ПолупроводнициПолупроводнициПроводнаПроводна ии валентнавалентна зоназонаКодКод металаметала сесе преклапајупреклапајуКодКод изолатораизолатора, , великивеликипроцеппроцеп измеђуизмеђу њихњих аапроводнапроводна зоназона јеје празнапразнаКодКод полупроводникаполупроводникаенергијскиенергијски процеппроцеп јеје малимали, , топлотнотоплотно побуђењепобуђење можеможе дадабудебуде довољнодовољно дада некинекиелектрониелектрони пређупређу уу проводнупроводнузонузонуДодавањеДодавање примесапримеса((допирањедопирање) ) можеможе дадапроменипромени карактеристикекарактеристикеенергијскогенергијског процепапроцепа

ФотонапонскеФотонапонске ћелијећелијеКонвертујуКонвертују светлостсветлост директнодиректно уу електричнуелектричнуструјуструјуУпадниУпадни фотонифотони креирајукреирају парпар електронелектрон--шупљинашупљинаОниОни струјеструје крозкроз спојспој двадва полупроводникаполупроводника ((pp--nn))ЕнергијскиЕнергијски процеппроцеп кодкод силицијумасилицијума јеје окооко 1,1 1,1 eVeV, , штошто захтевазахтева фотонефотоне одод l=1,1 mml=1,1 mmИмаИма ихих окооко 33хх10102121 фотонафотона попо метруметру квадратномквадратномуу секундисекундиПриПри јакомјаком сунчаномсунчаном данудану ћелијаћелија површинеповршине одод100 100 cmcm22 даједаје окооко 3 3 АА ии 0,5 0,5 V.V.ОбичноОбично сесе везујувезују уу модулемодуле. 30. 30--36 36 типичнихтипичнихћелијаћелија попо модулумодулу даједаје напоннапон одод 12V12V

ТиповиТипови фотонапонскихфотонапонских ћелијаћелијаМонокристалниМонокристални силицијумсилицијум–– високависока ефикасностефикасност, , окооко 15%, 15%, прављењеправљењеједногједног великогвеликог кристалакристала јеје скупоскупо

ПоликристалниПоликристални силицијумсилицијум–– јефтинијијефтинији, , алиали муму јеје ефикасностефикасност 12%12%АморфниАморфни силицијумсилицијум–– танкитанки аморфниаморфни силицијумскисилицијумски слојслој депоновандепонованнана супстратусупстрату. . ДобарДобар заза закривљенезакривљенеповршинеповршине. . ЕфикасностЕфикасност окооко 6%6%

ДругиДруги материјалиматеријали–– разнеразне легурелегуре. . очекујеочекује сесе дада будубуду јефтинијејефтиније ииефикаснијеефикасније

ПрименаПримена фотонапонскихфотонапонских ћелијаћелија

ОпштаОпшта применапримена––НапајањеНапајање електричномелектричном енергијоменергијомдомовадомова уу селимаселима, ,

–– дигитронидигитрони, , сатовисатови, , говорницеговорнице, ..., ...

СпецијалнеСпецијалне намененамене–– телекомуникацијетелекомуникације––метеоролошкеметеоролошке станицестанице–– заза сателитесателите ии космичкекосмичке летелицелетелице ((100 100

WW--неколиконеколико kWkW))