obnovljivi izvori energije - mikro.elfak.ni.ac.rs

Obnovljivi izvori energije11/7/2020 SKIS - 2020/21. 1

ENERGIJA VETRA

ENERGIJA VODE

GEOTERMALNAENERGIJA

BIOENERGIJA

ENERGIJASUNCA

Obnovljiviizvori

energije

Izborni predmet – V semestar – 2+2+1 – 5 kredita (2OEU5C03)

Modul US - 2020/21.Izborni predmet – V semestar – 2+2+1 – 5 kredita (2OEE5A05)

Modul E - 2020/21.Izborni predmet – V semestar – 2+2+1 – 5 kredita (2OEM5A04)

Modul EKM - 2020/21.

Prof. dr Dragan Pantić, kabinet 337, dragan.pantic@elfak.ni.ac.rsDoc. dr Sanja Aleksić, kabinet 403, sanja.aleksic@elfak.ni.ac.rs

Prof. dr Dragan Mančić, M2-4, dragan.mancic@elfak.ni.ac.rs

Klimatska vanredna situacija

Vanredna situacija usled klimatskih promena je do sada proglašavana u 28 zemalja, širom sveta, u skoro 1500 raznih dokumenata na raznim nivoima i instancama, a mnogi od njih se poklapaju sa novom usvojenom politikom o dobijanju energije iz obnovljivih izvora.

2016. godine Darebin Council u Australiji postaje prva vlada na svetu koja je proglasila klimatsku vanrednu situaciju i usvojila plan za vanredne situacije koji posebno naglašava ulogu obnovljivih izvora energije u smanjenju emisije štetnih gasova.

2019. godine United Kingdom objavljuje klimatsku vanrednu situaciju i zakonski se obavezuje da do 2050. godine dostigne nultu emisiju štetnih gasova, povećanjem upotrebe obnovljivih izvora energije, pored ostalih predviđenih mera.

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 3

Važne činjenice

Obnovljivi izvori energije su u poslednjih pet godina beležili tri puta brži rast od fosilnih goriva i nuklearne energije, ali i dalje predstavljaju manje od jedne trećine od povećanjih zahteva za energijom u tom periodu.

Najveći napredak je ostvaren u elektroenergetskom sektoru, i po kapacitetima, i po proizvodnji, a znatno manji napredak je zabeležen u oblastima koje pokrivaju grejanje, hlađenje i transport.

Obnovljivi izvori energije su i dalje malo zastupljeni kada se radi o udelu u energiji koja se koristi u zgradama, industriji i sektoru transporta, gde je nephodna i presudna podrška politike koja je nažalost izostala.

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 4

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 5

Procenjeni globalni rast obnovljivih izvora energije u poređenju sa Ukupnom potrošnjom energije za period 2013-2018.

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 6

2019. godina je još jedna rekordna godina, pošto je instalirani kapacitet snage porastao za više od 200GW(uglavnom solarni fotonaponski sistemi), što je najveći rast ikada. Kao i do sada, politike vlada su bile glavni pokretač rasta i opadanja tražišta obnovljivih izvora energije.

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 7

Annual Additions of Renewable Power Capacity, by Technology and Total, 2013-2019

Kriza COVID-19 i obnovljivi izvori energije

2020. godine, vlade širom sveta uspostavljaju blokade kako bi usporile širenje novog koronavirusa i odgovorile na globalnu zdravstvenu krizu, ekonomije su se zaustavile, a potražnja za energijom naglo opala.

Zbog pandemije, cena nafte su takođe pale zbog situacije na globalnom tržištu nafte.

Podaci za zemlje koje potražuju više od trećine električne energije pokazuju da je svaki mesec potpune blokade u proseku smanjio potražnju za električnom energijom za 20%.

Globalna potražnja za električnom energijom u prvom kvartalu 2020. godine se smanjila za 2.5%. Potražnja zaugljem je pala za skoro 8%, a naftom oko 5%.

Obnovljivi izvori su bili jedini izvor električne energije koji je zabeležio rast potražnje tokom ovog perioda, zbog niskih operativnih troškova i povlašćenog pristupa električnim mrežama.

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 8

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 9

Estimated Renewable Share of Total Final Energy Consumption, 2018

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 10

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 11

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 12

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 13

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 14

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 15

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 16

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 17

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 18

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 19

Pay As You Go – rate plaćaju vlasnici preduzeća, investitori i podizvođači

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 20

11/9/2020 SKIS - 2020/21. 21

Global Levelised Cost of Electricity from Newly Commissioned, Utility-scale Renewable Power Generation Technologies, 2010 and 2019

Technology Roadmap

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 23

Od 2010. godine u svetu je instalirano više PV kapaciteta nego u prethodne četiri decenije

Tržište solarnih PV sistema je u 2019. godini poraslo za 12%, za rekordnih 115GW (DC), odnosno na ukupno 627GW

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 24

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 25

Solar PV Global Capacity, by Country and Region, 2009-2019

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 26

U početku su Nemačka i Italija predvodile razvoj PV sistema, ali sada se PV sistemi grade i u drugim, osunčanijim delovima Evrope.

Od 2013. godine Kina predvodi globalno svetsko tržište, a zatim slede Japan i USA.

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 27

Solar PV Capacity and Additions, Top 10 Countries for Capacity Added, 2019

Cene PV sistema su poslednjih nekoliko godina tri puta manje, dok su cene PV moduma manje i do pet puta.

Cena električne energije iz ovih sistema varira između 90 i 300US$/MWh, što zavisi solarnih rsursa, vrste, veličine i cene PV sistema.

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 28

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 29

Sadašnja predviđanja da udeo PV dostigne 16% globalne električne energije do 2050. godine je značajno veći od predviđanja iz 2010. godine da će udeo PV biti 11%.

Ostvarivanjem ovog cilja, da do 2050. godine bude 4600GW instaliranih fotonaponskih kapaciteta, bi se smanjila emisija CO2 za 4Gt.

Pretpostavka je da će se cena električne energije iz fotonaponskih sistema smanjivati za 45% do 2030. i 64% do 2050. godine, tako da će cena biti u intervalu od 40 do 160US$/MWh.

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 30

Solarno grejanje i hladjenje

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 31

Osnovne činjenice

Trenutni instalirani kapacitet solarnih kolektora za dobijanje tople vode i zagrevanje prostora je 3500GW, a očekuje se da on bude 8.9EJ (1018) 2050. godine, što će biti 14% od ukupne energije.

Solarni kolektori za niskotemperaturne industrijske procese (<120oC) – 7.2EJ 2050. godine (20% ukupne energije).

Solarna energija za hladjenje će sa sadšnjih 1000GW porasti na 1.5EJ 2050. godine (17% od ukupne energije).

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 32

Osnovne činjenice

Zagrevanje bazena koje je dostiglo instalirani kapacitet od 200GW će da poraste na 400PJ (1015) do 2050. godine.

Sve ovo će smanjiti emisiju CO2 za 800Mt godišnje.

Ostvarenje ovih ciljeva zahteva ekspanziju u oblasti solarnog zagrevanja vode, pre svega u gradjevinarstvu.

Potrebno je pre svega rušiti barijere vezane za neobaveštenost, ulaganja, itd.

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 33

Osnovne činjenice

Ravni (flat-plate) kolektori se mogu koristiti za najveći broj industrijskih i poljoprivrednih primena (low-temperature processes).

Savremeni ravni kolektori i kolektori sa koncentratorima se koriste za tzv. medium-temperature heat primene (razna pranja, predzagrevanja, itd.).

Razvoj rezervoara toplote (compact storage) zadovoljavajućih karakteristika se očekuje izmedju 2020. i 2030. godine.

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 34

Solarno zagrevanje vode - ukupni instalirani kapacitet u 20 vodećih zemalja

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 35

Ravni (flat plate) kolektor11/7/2020 SKIS - 2020/21. 36

Evacuated tube kolektor11/7/2020 SKIS - 2020/21. 37

Sistem sa prirodnom cirkulacijom

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 38

Sistem sa pumpom11/7/2020 SKIS - 2020/21. 39

Solarni kolektori i radne temperature za različite primene

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 40

Efikasnost kolektora za različite temperaturne razlike

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 41

Cena solarnog grejanja i hladjenja11/7/2020 SKIS - 2020/21. 42

Predvidjanja u vezi solarnog grejanja i hladjenja

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 43

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 44

Solar Water Heating Collectors Global Capacity, 2009-2019

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 45

Solar District Heating Systems, Global Annual Additions and Total Area in Operation, 2009-2019

Energija vetra

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 46

Osnovne činjenice

Cilj je da se do 2050. godine 12% ukupne energije dobija korišćenjem vetra.

2016GW instaliranog kapaciteta će smanjiti emisiju CO2 za 2.8Gt.

Cena struje dobijene iz vetrogeneratora se kreće od 50 do 90 EUR po MWh.

Veliki deo investicija predstavljaju troškovi instaliranja, pa je cilj da se ovi troškovi u peroidu do 2050. godine smanje za 40%.

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 47

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 48

Instalirani kapacitet11/7/2020 SKIS - 2020/21. 49

Vetroturbine

Moderne vetroturbine koje se koriste u proseku imaju snagu od 1.6MW.

Imaju horizontalni rotor, tri lopatice, menjač, ...

Koriste se kada je brzina vetra u opsegu od 15km/h (4m/s, što je vetar snage 3 na Beaufort skali) do 90km/h (25m/s, 9).

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 50

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 51

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 52

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 53

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 54

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 55

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 56

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 57

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 58

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 59

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 60

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 61

Wind Power Global Capacity and Annual Additions, 2009-2019

11/9/2020 SKIS - 2020/21. 62

Wind Power Capacity and Additions, Top 10 Countries, 2019

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 63

Wind Power Offshore Global Capacity by Region, 2009-2019

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 64

Geotermalna energija

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 65

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 66

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 67

Osnovne činjenice

Geotermalne tehnologije koriste obnovljive izvore energije za generisanje električne energije, zagrevanje i hladjenje prostora.

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 68

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 69

Prednosti geotermalnih sistema

Nisu potrebana velika ulaganja.

Dokazano su dobri (više od milion instalacija u US).

Podzemne instalacije imaju doživotni vek trajanja.

Lako se ugradjuje i u stare objekte.

Nema buke koja bi ugrožavala okolinu.

Mali troškovi održavanja. Uštede se kreću od 70% za

grejanje i 50% za hladjenje.

Renewable energy tax krediti

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 70

Osnovne činjenice

Do 2050. godine je cilj da se dobija 1400TWh električne energije godišnje (oko 3.5%), što će kao rezultat imati smanjenje emisije CO2 za 800Mt godišnje.

Plan je da se za zagrevanje koristi 5.8EJ (1600TWh termalne energije) što je oko 3.9% potrebne energije za grejanje.

Veoma brz razvoj do 2030. godine. Istraživanja usmerena ka poboljšavanju

karakteristika toplotnih pumpi i usavršavanju tehnologija bušenja.

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 71

Poboljšani geotermalni sistemi -EGS

Injekciona bušotina (bunar) – dubine su veće od 1.5km

Upumpavanje vode

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 72

Poboljšani geotermalni sistemi

Upumpana voda prolazi kroz procepe u toplim stenama i zagreva se.

Dobijanje zagrejane vode

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 73

Poboljšani geotermalni sistemi11/7/2020 SKIS - 2020/21. 74

Cena proizvedene električne energije korišćenjem geotermalne energije

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 75

Cena energije za grejanje dobijena korišćenjem geotermalne energije

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 76

Proizvodnja geotermalne energije

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 77

Geotermalna energija u zavisnossti od tehnologije

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 78

Novi konceptualni model EGS11/7/2020 SKIS - 2020/21. 79

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 80

11/9/2020 SKIS - 2020/21. 81

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 82

11/9/2020 SKIS - 2020/21. 83

Solarni sistemi sa koncentratorima

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 84

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 85

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 86

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 87

Potencijalni kapaciteti za korišćenje CSP tehnologije

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 88

CSP tehnologije11/7/2020 SKIS - 2020/21. 89

CSP tehnologije11/7/2020 SKIS - 2020/21. 90

CSP tehnologije11/7/2020 SKIS - 2020/21. 91

CSP tehnologije11/7/2020 SKIS - 2020/21. 92

Kako radi CSP?11/7/2020 SKIS - 2020/21. 93

CSP proizvodnja11/7/2020 SKIS - 2020/21. 94

Konfiguracije CSP11/7/2020 SKIS - 2020/21. 95

Konfiguracije CSP11/7/2020 SKIS - 2020/21. 96

Konfiguracije CSP11/7/2020 SKIS - 2020/21. 97

Konfiguracije CSP11/7/2020 SKIS - 2020/21. 98

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 99

11/9/2020 SKIS - 2020/21. 100

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 101

11/9/2020 SKIS - 2020/21. 102

Hidroenergija

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 103

Globalna proizvodnja električne energije od 1973-2010.

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 104

Proizvodnja električne energije u hidroelektranama od 1965-2011.

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 105

Kaskadne hidroelektrane11/7/2020 SKIS - 2020/21. 106

Pumped storage hidroelektrane

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 107

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 108

11/9/2020 SKIS - 2020/21. 109

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 110

11/9/2020 SKIS - 2020/21. 111

Bioenergija - biomasa

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 113

11/9/2020 SKIS - 2020/21. 114

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 115

11/9/2020 SKIS - 2020/21. 116

11/7/2020 SKIS - 2020/21. 117

11/9/2020 SKIS - 2020/21. 118