SADRAJ

2. ENERGIJA22.1 Pojam energije i izvori energije22.2 Klasifikacija izvora energije32.2.1 Transformacija oblika energije82.3 Obnovljivi (alternativni) izvori energije92.4 Neobnovljivi izvori energije(karakteristike)102.5 Uticaj pojedinih izvora energije na okoli112.5.1 Kyoto protokol i globlno zatopljenje122.5.2 Kisele kie132.5.3 Izlijevanje nafte u oceane142.5.4 Nuklearne opasnosti153. ENERGIJA VJETRA163.1 Potencijali energije vjetra163.1.1 Potencijal energije vjetra u Bosni i Hercegovini173.2 Snaga vjetra183.3 Brzina vjetra203.4 Energija vjetra214. TEORETSKE PODLOGE RADA VJETROTURBINE224.1 Tipovi vjetroturbina224.2 Nastanakak vjetra i princip iskoritavanja254.3 Atlas raspoloivosti vjetra264.4 Vjetrogeneratori274.5 Elektrane na vjetar284.6 Instalisani vjetroenergetski kapaciteti304.7 Negativne pojave kod elektrana na vjetar324.8 Vjetroenergija u Bosni i Hercegovini325. ZAKLJUAK346. LITERATURA357. POPIS SLIKA35

2. ENERGIJA

2.1 Pojam energije i izvori energijePojam energije je predstavljen fizikalnom veliinom kojom se opisuje meudjelovanje i stanje estica nekog tijela, te njegovo meudjelovanje s drugim esticama ili tijelima, odnosno sposobnost obavljanja rada. Energija ne moe ni nastati ni nestati ve samo prelaziti iz jednoga u drugi oblik pa stoga izrazi kao to su "proizvodnja", "dobivanje", "gubici", "potronja", "pohrana" ili "tednja" energije u fizikalnom smislu nisu skroz tani, iako su u svakodnevnom govoru nezaobilazni. Uz pojam energije se esto koristi i pojam snage. To je veliina koja pokazuje koliko je energije pretvoreno u druge oblike (izmijenjeno), odnosno koliko je rada obavljeno u odreenom vremenu. Energija je osnovni preduslov tokova proizvodnje i napretka uopte. Imajui u vidu injenicu da sve to je materijalno posjeduje u sebi i odgovarajui energetski potencijal, da se zakljuiti na prvi pogled da je ima dovoljno (ako ne i previe), ali je osnovni problem u njenom adekvatnom koritenju, transformacijama iz jednog oblika u drugi i naroito racionalnoj, to racionalnijoj njenoj potronji. Energija se ne troi nego transformie, ne proizvodi se, jer ve postoji samim postojanjem materije.

Energetski resursi su svi na Zemlji dostupni izvori energije koji mogu biti: - neobnovljivi ili iscrpivi - obnovljivi ili neiscrpivi.

Energetske rezerve su samo oni izvori energije koji se geoloki i geografski mogu tano odrediti i koji se uz postojee uslove i stanje tehnike mogu uinkovito iskoristiti. Energetske rezerve obuhvataju postojee, do sada otkrivene i veim dijelom ve iskoritavane izvore (obnovljive i neobnovljive), dok resursi obuhvataju sveukupne, na Zemlji raspoloive izvore.

Izvori energije ili energenti su sredstva koje slue za pretvorbu energije, odnosno koja su sama neki oblik energije (npr. ugalj, prirodni plin, uran, elektrina energija, Sunce, vjetar itd).

Goriva su izvori energije u fizikom, stvarnom smislu (npr. ugljen, nafta, prirodni plin, vodik, drvo i sl), a s obzirom na njihovu pojavnost u prirodi (agregatno stanje), mogu biti: - kruta (npr. mrki ugljen) - tena (npr. loivo ulje) i plinovita.

Vrste energije su predstavljene pojmom oblika u kome se energija pojavljuje, odnosno samog naine na koji se uoava djelovanje energije, to je jednim dijelom povezano s njenim izvorima.(npr. potencijalna, kinetika, kemijska, elektrina ili energija vode, vjetra, goriva itd).

Oblici energije obuhvataju izvore i vrste energije, ovisno o njihovom mjestu u procesima pretvaranja. Samo neki prirodni materijali ili pojave mogu da se koriste za proizvodnju energije i to su primarni, koji se dalje mogu transformisati u sekundarne (vjetake) izvore (oblike) energije, dok je potroaima potrebna korisna energija.Energija se pojavljuje u razliitim oblicima, ali se u osnovi moe svrstati u akumulisane (nagomilane) i prelazne oblike. Akumulisani oblici energije (potencijalna, kinetika i unutranja) se u svom obliku mogu odrati po elji dugo, dok je za prelazne oblike karakteristina kratkotrajnost pojave. Prelazna energija (mehanika, elektrina i toplotna) se pojavljuje kada akumulisana energija mijenja svoj oblik i kada prelazi sa jednog tijela na druga.

Energetska intenzivnost je tehniko-ekonomski pojam koji pokazuje koliko se primarne i sekundarne energije troi po jedinici nacionalnog (drutvenog) proizvoda po stanovniku neke drave ili podruja. Manja energetska intenzivnost pri tome znai bolje iskoritavanje energije.Pod pojmom Energetika podrazumijevamo naunu disciplinu koja se bavi prouavanjem energije , kao i tehnikom koritenju raspoloivih izvora energije.

Energetika je grana privrede koja omoguava snabdijevanje potroaa neophodnom energijom. Osim toga, moe se rei: Energetika je skup privrednih aktivnosti pomou kojih se istrauju i proizvode primarni izvori energije, zatim transformiu, prenose i distribuiraju do potroaa i kao primarna ili sekundarna energija racionalno koriste.

2.2 Klasifikacija izvora energijeEnergiju svrstavamo u sljedee oblike:- primarna energija - sekundarna energija - konana energija - korisna energija .

Dijagram 1. Klasifikacija energijePrimarna energija je energija koji se dobija direktno iz prirode i koja jo nije prola nijedan proces pretvorbe ili transformacije. Primarni oblici predstavljaju one oblike energije kakvi se susreu u prirodi. Dijele se na konvencionalne (ogrjevno drvo, ugalj, sirova nafta i prirodni plin, vodene snage, nuklearna goriva i vrui izvori) i nekonvencionalne ( uljni kriljci i bituminozni pijesak - tzv. nekonvencionalni nafta i plin, energija plime i oseke i valova, en. vjetra, Suneva energija). Uobiajeno se jo prirodni plin, nafta i ugalj nazivaju fosilnim gorivima i to bez obzir bili oni konvencionalnog ili nekonvencionalnog porijekla. Takoer uoavamo da se u grupi nekonvencionalnih izvora nalaze i obnovljivi izvori energije poput energije Sunca, vjetra, plime i oseke i valova, dok vrui tj. geotermalni izvori, iako obnovljivi, pripadaju grupi konvencionalnih. U modernoj energetici obnovljivi izvori ve zauzimaju znaajan udio a u budunosti e se on i poveavati. Dakle primarni oblici predstavljaju oblik kakav nalazimo u prirodi i koji ako govorimo o konvencionalnim izvorima i oni u tom obliku mogu ostati pohranjeni ili neiskoriteni. S nekim vrstama nekonvencionalnih oblika, situacija je drutva, jer npr. energiju Sunca ili vjetra moemo osjetiti. Da bismo iz tih primarnih oblika dobili tehniki iskoristive oblike energije moramo ih podvrgnuti energetskim transformacijama. Za svaki oblik primarne energije postoji odgovarajua transformacija koja ovisi o tome koje je vrste energije pojedini oblik nositelj, ili jednostavno reeno zato neto predstavlja izvor energije. Tako su fosilna goriva i drvo nositelji kemijske energije jer posjeduju gorive elemente koji e kroz kemijsku reakciju dati drugi oblik energije, uran i torij su npr. nositelji nuklearne energije koji e kroz reakciju fisije dati energiju. Vodne snage, plima i oseka i valovi su nositelji potencijalne energije koji e se u odgovarajuim strojevima-turbinama pretvoriti u mehaniki rad, Sunce je nositelj energije zraenja koja e u solarnom kolektoru pretvoriti u toplinu ili u fotonaponskoj eliji u elektrinu energiju, a vjetar je nositelj kinetike energije e se u rotoru vjetroturbine pretvoriti u mehaniki rad. Dakle, kroz odgovarajue energetske pretvorbe, jednu ili vie u nizu, iz primarnih oblika energije nastat e transformirani oblici energije: mehanika, toplinska i elektrina.

Tabela 1. Podjela primarne energije prema obnovljivosti i tranformaciji

Obnovljivi oblici su oni koji se prirodno obnavljaju u intervalima koji su su mjerljivi ljudskom poimanju vremena. (Suneva energija, energija vodenih snaga, energija vjetra, energija plime i oseke, toplina mora, biomasa). Obnovljive primarne oblike energije karakterizira promjenljivost energetskog toka. Budui da uglavnom nije rijeeno skladitenje energije barem ne sa stanovita energetike (izuzetak je npr. akumulacija vode-potencijalne energije u akumulacijskom jezeru hidroelektrane), moe se dogoditi da energije ne bude ba onda kada je najpotrebnija. Obnovljive primarne oblike energije nije mogue transportirati u onom obliku u kojemu se pojavljuje u prirodi, za razliku od fosilnih i nuklearnih goriva. Pojam obnovljivi izvori energije odnosi se na izvore energije koji su sauvani u prirodi i obnavljaju se u cijelosti ili djelomino. To su energija vodotoka, vjetra, neakumulirana Suneva energija, biogorivo, biomasa, bioplin, geotermalna energija, energija valova, plime i oseke, biomase, plina iz deponija, plina iz postrojenja za preradu otpadnih voda.

Nebnovljivi oblici energije ije se rezerve uslijed koritenja svakim danom smanjuju (energija fosilnih i nuklearnih goriva te geotermika energija Zemljine unutranjosti. Primarne izvore dijelimo i na komercijalne oblike primarne energije kao neobnovljive ( fosilna goriva, nafta, plin, ugalj, nuklearna energija) i obnovljive ( hidroenergija, vjetar ) i ostale (alternativne) oblike primarne energije u ta spadaju obnovljivi (balega, drvo, treset, biomasa, suneva energija, geotermalna energija, vjetar).

Fiziki posmatrano, primarne oblike energije dijelimo na:- nosioce hemijske energije - kao osnovne energije, (drvo,ugalj, sirova nafta i gas),- nosioce nuklearne energije (nuklearna goriva, laki atomi koriteni za fuziju), - nosioce potencijalne energije (vodene snage, energija plime i oseke),- nosioce kinetike energije (vjetar),- nosioce hemijske energije (vrui izvori, toplotna energija mora) i- nosioce energije zraenja (sunevo zraenje).

Dijagram 2. Podjela primarne energije na osnovu fizikog kriterija

Dijagram 3. Izvori energije i transformacije

Sekundarna energija je ona energija koja je tehnikim postupcima pretvorbe dobivenih iz primarnih izvora (npr. koks, briketi, nuklearno gorivo, benzin, lo. ulje, elektrina struja, toplina itd). Tim se procesima pretvorbe mijenjaju hemijske ili fizikalne osobine primarnih izvora, to je nuno jer se veina izvora, u obliku u kojem je dobivena iz prirode, ne moe direktno iskoritavati. To su oblici energije koji se mogu koristiti odmah ili su pogodne za transport na vee ili manje udaljenosti. Treba napomenuti da mehaniku energiju nije mogue transportirati ve se moe koristiti samo na licu mjestu. Toplinska energija pogodna je za prijenos na manje udaljenosti, a elektrina na velike udaljenosti zbog ega predstavlja vrlo kvalitetan oblik energije. Primarna i sekundarna energija se nazivaju zajednikim imenom energija goriva.

Konana energija su izvori ili vrste energije koji krajnjem korisniku stoje na raspolaganju (npr. toplota, elektrina struja, razna goriva i sl.), a o nainu njihove primjene odluuje korisnik te ih odgovarajuim procesima pretvara u korisnu energiju. Konanu energiju stoga ine i primarni (npr. ugalj) i sekundarni izvori (npr. benzin). Pri procesima transformacije, prenosa i pohrane energije dolazi do gubitaka, odnosno jedan dio primarne i sekundarne energije ne moe iskoristiti.

Korisna energija je onaj dio energije koji se dobija nakon oduzimanja svih gubitaka koji nastaju pri procesima dobijanja, prerade (proizvodnje), pohrane i prijenosa primarnih i sekundarnih izvora te pretvaranja konane energije. Korisna je energija krajnjem korisniku na raspolaganju u njemu najprikladnijem obliku. Transformacije energije teku do onih energetskih oblika koje korisnici trebaju, a to su: toplinska energija, mehanika energija, kemijska energija i energija svjetla. Od naroitog znaaja su transformacije kojima se proizvodi elektrina energija. U sluaju toplinske i mehanike energije treba pojasniti zato te iste oblike energije imamo i meu transformiranim oblicima energije. U transformiranom obliku ti su oblici nastali izravnom pretvorbom iz primarnih oblika. Npr. mehanika energija je dobivena iskoritenjem energije vodotoka na vodeninom kolu i moe se koristiti za pogon mlina, a toplinska energija je dobivena u kotlu termoenergetskog postrojenja pa se moe koristiti za potreba industrijskih procesa ili grijanje. Toplinsku energiju u korisnim oblicima energijom mogli smo dobiti tako to smo elektrinu energiju kao transformirani oblik u grijau pretvorili u toplinsku energiju ili u elektromotoru u mehaniku energiju. Time smo iskoristili prednost prijenosa elektrine energije do korisnika i pretvorbu na mjestu i u oblik koji korisniku (potroau) najvie odgovora. Ovu injenicu koristimo izmeu ostalog u mnogim kuanskim ureajima. Takoer je toplinsku energiju kao korisni oblik za potrebe grijanja prostora mogue dobiti iz elektrine energije, iz transformiranog oblika ili izravno iz primarnog oblika (npr. grijanje kue ili stana prirodnim plinom koritenjem vlastitog izvora toplinske energije-etano grijanje). Od navedeni naina najnepovoljniji je, energetski i financijski onaj gdje se koristi elektrina energija jer je ve za dobivanje elektrine energije bila potrebna barem jedna energetska pretvorba, dok ostala dva sluaja tu pretvorbu preskaemo. Ovdje dolazimo do vane injenice poznate iz fizike da su sve energetske pretvorbe popraene energetskim gubicima uslijed nepovrativosti procesa.

2.2.1 Transformacija oblika energijeHemijska energija drveta i fosilnih goriva najee se transformie u unutranju energiju, a mogue je neposredno pretvaranje u elektrinu energiju, a nekada se koristi i direktno kao hemijska energija (u obliku metalurkog koksa). Proces transformacije hemijske u unutranju energiju nazivamo sagorijevanjem. Takva unutranja energija moe se neposredno upotrijebiti za grijanje prostorija, pripremu tople vode i sl., za tehnoloke procese pri visokim temperaturama (keramika i cementna industrija i sl.). Nosioci energije su tada gasovi kao produkti sagorijevanja, a postrojenja i ureaje za neposrednu upotrebu unutranje energije nazivamo loitima. Nosilac te energije predaje je, kao toplotu, okolnom vazduhu ili vodi, a kod tehnolokih procesa grijanim sirovinama. Unutranja energija sagorjelih gasova moe se dalje, u parnim kotlovima prenosom toplote, predati vodi, odnosno vodenoj pari, poveavajui joj tako unutranju energiju. Takva se para koristi za grijanje prostorija, za tehnoloke procese pri relativno niim temperaturama, ali i za pogon parnih turbina (obino nakon pregrijavanja), u kojima se unutranja energija pare konano transformie putem kinetike u mehaniku energiju. Naravno, unutranja energija sagorjelih gasova moe se i neposredno pretvoriti u mehaniku putem gasnih turbina i motora SUS.Potronja nuklearne elektrine energije ima viegodinji umjereni rast i 2005. godine iznosila je 627 mil. t EN, tj. za 15% vie nego 1996. godine. U SAD-u se proizvodi i troi oko 30% svjetskih koliina, a u europskim i euroazijskim dravama 46%, od ega glavnina u Francuskoj (16% svjetske proizvodnje), Njemakoj, Rusiji, Velikoj Britaniji, panjolskoj i vedskoj.

2.3 Obnovljivi (alternativni) izvori energijeU proteklom razdoblju pokrenuta je vrlo agresivna promocija izgradnje i koritenja obnovljivih izvora energije. Koritenje vjetra u proizvodnji elektrine energije postala je energetska realnost i izgraeni su znaajni kapaciteti. Pokazalo se da je tehnoloki napredak u uskoj korelaciji s mogunou komercijalnog koritenja, to je rezultiralo poveanjem instaliranih snaga, smanjenjem buke i smanjenjem trokova kod vjetrog elektrana. Bez obzira to se radi o hidrometeorolokim pojavama ili klimatskim karakteristikama uvjetovanim izvorima male gustoe energije ili malog energetskog potencijala u odreenim tehnologijama i visoko uloenom energijom za proizvodnju goriva, ureaja ili postrojenja, trendovi koritenju obnovljivih izvora su optimistini i njihova uloga e rasti u narednom razdoblju.elektrana. Po pojedinim obnovljivim izvorima u prethodnom razdoblju ostvareno je:

Vjetar (poveanje jedininih snaga i smanjenje investicijskih trokova, visoki porast izgradnje).Prema dosadanjim istraivanjima mogunosti koritenja vjetropotencijala u proizvodnji elektrine energije koja su provedena na dvadeset lokacija i za koje su uradene studije izvodljivosti i kontinuirano se vri mjerenje utvreni su znaajni potencijali koji, prema rezultatima studija daju godinju proizvodnju od preko 1621 GWh elektrine energije.

Slika 1. Vjetroturbina za proizvodnju elektrine energije

Biomasa (primjena u proizvodnji elektrine energije, topline i u saobraaju, ostvaren tehnoloki napredak).

Sunce (prirast ugradnje kolektor po prosjenoj godinjoj stopi od 13%, a sunanih elija od 27%, dominanta tehnologija silicij (93,7%)).

Geotermalna energija (porast kapaciteta u proteklom razdoblju od 44%; proizvodnje elektrine energije 48%, toplinskih kapaciteta 76%, proizvodnje topline 70%.)

Male hidroelektrane (stalni porast proizvodnje, mali pomaci u tehnolokom razvoju)S obzirom na visoku cijenu koritenja energije iz obnovljivih izvora njihova implementacija ovisi o administrativnoj potpori i poticajnim sredstvima. Obnovljivi izvori otvaraju pitanje realne cijene zatite okolia, kao objektivnog troka kojeg je potrebno ukalkulirati u sve tehnologije proizvodnje, transformacije i koritenja energije. Finansijska i administrativna potpora nuan su preduslov za poveano koritenje obnovljivih izvora.Nove tehnologijeOd novih tehnologija vano je spomenuti vodik, koji je u protekom razdoblju doivio znaajnu tehnoloku zainteresiranost za razvoj i pomalo usporavanje u posljednjim godinama. Glavni pravci razvoja proizvodnje vodika usmjereni su: Fosilna goriva reformiranje prirodnog plina, rasplinjavanje uglja, nepotpuna oksidacija naftnih derivata; Elektroliza vode koritenjem OIE solarna PV, solarna termalna, hidro, geotermalna energija, itd.;Termo-hemijska proizvodnja dekompozicija vode u kemijskim reakcijama s toplinom;Nuklearna energija elektroliza i dekompozicija vode;Bioloki sistemi rasplinjavanje biomase, biofotoliza algi.

2.4 Neobnovljivi izvori energije(karakteristike)Ugalj, nafta i prirodni plin nazivaju sefosilna goriva. Samo ime fosilna goriva govori o njihovom nastanku. Prije mnogo miliona godina ostaci biljaka i ivotinja poeli su se taloiti na dnookeanaili na tlo. Vremenom je te ostatke prekrio sloj blata, mulja i pijeska. U tim uvjetima razvijale su se ogromne temperature i veliki pritisci, a to su idealni uvjeti za pretvorbu ostataka biljaka i ivotinja u fosilna goriva. Glavni izvor energije fosilnih goriva jeugljik, pa njihovim sagorijevanjem uatmosferuodlazi punougljikovog dioksida. To je glavni problem iskoritavanja fosilnih goriva gledano s ekolokog aspekta.Ugalj je nastao od davnih biljaka prije 300 milijuna godina. Goleme biljke su se taloile umovaramai milijunima godina preko tih ostataka se taloilo blato koje je stvaralo veliku toplinu i pritisak. Danas se ugalj veinom nalazi ispod sloja stijena i blata, a da bi se dolo do njega probijaju se rudnici. Od svih fosilnih goriva uglja ima najvie, a ima i najduu povijest upotrebe. Ve u 2. i 3. st. stari Rimljani u Engleskoj su koristili ugalj. Godine1880. ugalj je prvi put upotrebljen za proizvodnjuelektrine energije.Nafta je tamna tekuina koja se najee nalazi ispod povrine Zemlje ili morskog dna. Nafta se najvie koristi za pokretanje vozila (obino u oblikubenzinai drugih derivata) te za dobivanje elektrine energije utermoelektranama. Takoer je znaajna sirovina za mnoge proizvode (plastika,umjetno gorivo, razni razrjeivai i ostale kemikalije). Industrija koja se bavi preradom nafte se nazivapetrokemijska industrija.Zemni ili prirodniplinje fosilno gorivo koje se najveim dijelom (85% do 95%) sastoji odmetana(CH4), koji je najjednostavnijiugljikovodikbez mirisa i okusa. Zapaljiv je i eksplozivan. Kao fosilno gorivo, prirodni plin ima ograniene zalihe. Procjene su da bi zalihe prirodnog plina, uz dananju razinu iskoritavanja, mogle potrajati jo oko sto godina. Plin se upotrebljava u kuanstvu, koristi se kao sredstvo za grijanje, u industriji itd.Nuklearna ili atomska energija je naziv za energiju koja se oslobaa pri procesima transmutacije atomskih jezgara. U uem smislu pod nuklearnom energijom se smatra primjena kontroliranih nuklearnih reakcija u svrhu pokretanja razliitih ureaja. To se najee dogaa unuklearnim elektranama. Nuklearna energija danas proizvodi 17% elektrine energije u svijetu, odnosno 7% globalne energije. Poela se komercijalno primjenjivati od 1950-ih godina.

2.5 Uticaj pojedinih izvora energije na okoliProcenat upotrebe ekoloki prihvatljivihobnovljivih izvora energijejo je uvijek na globalnoj skali zanemariv tako da ekoloki problemi kao posljedica pretjerane uporabe fosilnih goriva zasluuju posebnu panju ne samo sa energetskog ve svakako i sa ekolokog gledita. Razliiti izvori energije imaju razliite utjecaje na okoli u kojem se ti izvori energije proizvode, transportiraju ili koriste. Slika 2. Smog na podruju Tuzle

Na slici iznad je povrinski ozon kao primjer utjecaja velikog koritenja goriva na kvalitetu zraka. Povrinski ozon nastaje kad na ustajalom zraku i sunanom vremenu duikov oksid reagira s hlapljivim organskim spojevima. Duikov oksid na povrini obino nastaje sagorijevanjem fosilnih goriva, a hlapljivi organski spojevi nastaju iz dima od goriva, raznih otapala i slinog. Povrinski ozon moe upaliti disajne puteve i smanjiti radni kapacitet plua, izazvati draenje oiju i nosa, te openito smanjiti sposobnosti ljudi prilikom obavljanja normalnih poslova. Povrinski ozon je samo jedan u nizu problema koji su povezani s energijom, a opis ostalih uinaka pojedinih izvora energije na okoli dan je u nastavku:

Fosilna goriva ova vrsta goriva ima daleko najvei negativni utjecaj na okoli. Sagorijevanjem fosilnih goriva u atmosferu se isputaju ogromne koliine ugljika koji se milijunima godina taloio i onda bio prekriven slojevima stijena i zemlje. Taj isti ugljik u atmosferi sad tvori ugljini dioksid koji je stakleniki plin i time znatno utjee na temperature na Zemlji.

Bioenergija (biogoriva) biogoriva stvaraju iste probleme kao i fosilna goriva, ali budui da se proizvodnjom biogoriva zatvara ugljini ciklus, biogoriva su manje tetna od fosilnih goriva. Zatvaranje ugljinog ciklusa znai da biljke koje se koriste za proizvodnju biogoriva prilikom rasta iz atmosfere uzmu odreene koliine ugljika koji se kasnije vraa u atmosferu izgaranjem tih biogoriva. Kod fosilnih goriva taj krug nije zatvoren, tj. ugljik se samo isputa u atmosferu.

Solarna energija iako energija Sunca ima ogroman potencijal, zbog male iskoristivosti bilo bi potrebno prekriti velike povrine da se dobije iole ozbiljnija koliina iskoristive energije. Takvo rjeenje ekoloki je prihvatljivo samo u podrujima u kojima nema vegetacije, tj u pustinjama, a u zelenim podrujima to bi stvorilo preveliki negativni uinak na okoli. Instaliranje solarnih kolektora ili solarnih elija na krovovima kua gotova da nema negativnog uinka na okoli.

Energija vjetra sama proizvodnja energije iz vjetra nema ozbiljnijeg negativnog uinka na okoli. Gledano iz ekolokog aspekta, jedina ozbiljnija zamjerka vjetroelektranama je negativan utjecaj na ptije populacije, tj. elise vjetrenjaa ubijaju ptice. Kao manje zamjerke vjetroelektranama navodi se vizualno zagaivanje okolia, unitavanje netaknute prirode gradnjom pristupnih cesta do vjetrenjaa i generiranje zvuka niske frekvencije koji negativno utjee na zdravlje ljudi (ometaju spavanje, izazivaju glavobolje, mogu izazvati anksioznost).

Energija vode iskoritavanjem energije vode ne stvara se nikakvo zagaenje okolia, ali sami infrastrukturni objekti mogu znatno utjecati na okoli. Tako se gradnjom velikih brana poplavljuju velike povrine i diu razine podzemnih voda, a to moe promijeniti cijeli lokalni biosistem. Dodatni problem je presijecanje prirodnih tokova vode i time presijecanje ruta kretanja pojedinih vodenih ivotinja.

Nuklearna energija sama proizvodnja energije u nuklearnim elektranama iznimno je ist proces. Nama staklenikih plinova ili drugih zagaenja, jedno dolazi do zagrijavanje vode koja se koristi za hlaenje reaktora, pa to moe utjecati na biosisteme. Najvei problem kod nuklearnih elektrana je upotrijebljeno gorivo koje je izuzetno radioaktivno i mora biti pohranjeno vie stotina godina u posebnim skladitima pod zemljom.

Geotermalna energija iskoritavanjem geotermalne energije ne dolazi do zagaenja okolia. Isto kao i kod ostalih obnovljivih izvora energije i kod iskoritavanja geotermalne energije moraju se izgraditi neki infrastrukturni objekti, ali utjecaj tih objekata na okoli je zanemariv kad se gleda koliina proizvedene energije.

2.5.1 Kyoto protokol i globlno zatopljenje

Usprkos injenici da su na nekim poljima postignuti znaajniji napredci u pokuajima ako ne spreavanja, a onda barem ublaavanja globalnih klimatskih promjena, sveopi napredak jo uvijek nije zadovoljavajui tako da na tom polju jo postoji dosta nesigurnosti i nejasnoa koje e trebati rijeiti eli li se stati na kraj globalnom zatopljenu. Naime emisije staklenih plinova u atmosferu nisu se znatno smanjile, a protivnici Kyoto protokola koji bi trebao imati glavnu ulogu u tome istiu Slika 3. Termoelektrana Tuzla

kako bi smanjenje emisija u skladu s zahtjevima Kyoto protokola predstavljalo prevelik teret ekonomiji. Ve su provedene detaljne analize koje su pokazale kako ekonomski gubici ne bi bili toliko drastini kako ih prikazuju protivnici Kyoto protokola te bi u omjeru s pozitivnim uincima smanjenja emisije staklenikih plinova bili vrlo prihvatljivi. Amerika je potpisala protokol no jo ga nije ratificirala i pitanje je hoe li to uope uiniti jer Kyoto protokol vrijedi samo do 2012 godine, a onda bi ga trebao zamijeniti neki novi dogovor. 172 drave iz liste drava koje su potpisale i ratificirale Kyoto protokol trenutno proizvodi 61,6% posto ukupnih svjetskih emisija staklenikih plinova. Uz Ameriku protokol nije ratificirala ni Australija, a Kina i Indija iako su ga ratificirale nisu dune po sadanjem sporazumu smanjiti emisiju staklenikih plinova te se s pravom postavlja pitanje proizvodi li Kyoto protokol neke znaajne uinke, naroito ako se uzme u obzir da primjerice Amerika alje u atmosferu daleko najvie opasnih staklenikih plinova od svih drava, a jo nije ratificirala sporazum. No sam Kyoto protokol nee biti dovoljan i bez odgovarajue zakonske podrke te je stoga potreban i rad na tom polju, a osim same emisije staklenih plinova kao trenutnog problema broj jedan, trebat e se rijeiti i pitanja spreavanja ekolokih katastrofa te oneienja prirode openito.

2.5.2 Kisele kie

Slika 4. Posljedice kiselih kia na biosistem

Kisele kie nastaju na nain da se slobodni nemetalni oksidi sumpora i duika veu sa vodenom parom u atmosferi u spojeve sumporne i azotne kiseline, a koje potom padaju u obliku padalina na zemlju. Kisele kie predstavljaju jedan od glavnih uzroka odumiranja uma jer se sumporni dioksid koji je inae daleko najtetnija tvar u zraku u spoju s vodom pretvara u sumpornu kiselinu koja ima pogubno djelovanje na itavu floru. Sumporna kiselina ima izrazito negativno djelovanje naroito na zelene biljke jer se njime remeti proces fotosinteze to ima za posljedicu oteenja lia, a koje naknadno rezultira i odumiranjem uma. Naime sumporna kiselina otapa biljkama hranjive tvari (kalcij) koje su im potrebne za izgradnju njihovih stanica, a takoer kiselina dospijeva i u korijenje i lie biljaka oteujui njihova stanina tkiva. Osim za biljke kisele kie ozbiljno zagauju i vode kojima se drastino smanjuje Ph vrijednost, to ima za posljedicu naruavanje itavog ekosistema jer veliko smanjenje Ph vrijednosti dovodi do izumiranja mikroorganizama, a jasno je da se javlja i problem pitke vode. Upravo zagaenje voda predstavlja najvei problem jer se zagaenje iz zraka kiselima kiama prenosi do tla i eventualno sliva u povrinske i podzemne vodene tokove. Kisele kie su jedan od glavnih razloga smanjenja zaliha pitke vode na svjetskom nivou i kao takve predstavljaju ozbiljan problem buduoj opskrbi ovjeanstva vodom. Iako postoji napredak u spreavanju kiselih kia (primjerice u Americi se koriste metode proiavanja uglja kojima se iz uglja vade opasni spojevi sumpora) opasnost od kiselih kia jo nije prola, iako je u zadnje vrijeme potisnuta u drugi plan iza globalnog zagrijavanja. Kisele kie predstavljaju jo uvijek velik problem u nekim Azijskim zemljama, kao primjerice Kini koja zbog ogromne stope industrijalizacije plaa danak i u vidu kiselih kia.

2.5.3 Izlijevanje nafte u oceaneVeliki problem predstavljaju i eventualne havarije tankera prilikom kojih se velike koliine nafte izlijevaju u oceane. Postoji vie naina kako moe doi do izljeva nafte od kvarova na opremi, ratova izmeu drava, teroristikih napada te ilegalnog izlijevanja nafte gdje se nastoje utedjeti trokovi koje uzrokuje dekomponiranje otpada, te prirodnih uzronika u vidu uragana koji mogu uzrokovati prevrtanje tankera. Izlijevanje nafte ima strane efekte na itav ekosistem pogoen izlijevanjem: ptice umiru ukoliko im se perje natope naftom jer se u moru pokuavaju oistiti od nafte te tom prilikom dolazi do trovanja i ugibanja, aisto se dogaa i sa ostalim ivotinjama kada im nafta doe u plua ili jetru.Slika 5) Zagaenje usljed izljevanja nafte u more

Najvee dosad zabiljeeno izlijevanje nafte u oceane desilo se 1989, a vezano je uz tanker Exxon Valdez i njegovo isputanje u more oko 42 milijuna litara sirove nafte. Ova ekoloka katastrofa ostavila je golemog traga usprkos injenici da je samo kompanija Exxon potroila vie od 2 milijarde dolara kako bi oistila more i obalu od zagaenja. Naime, kao rezultat ogromnog razmjera ove ekoloke katastrofe velik broj biljnih i ivotinjskih vrsta nepovratno je nestao iz pogoenog zaljeva Cook i morskog prolaza Princ William gdje se dogodila nesrea. Pokuaji ienja takoer su bili loi po procjenama nekih strunjaka, jer su deterdenti i razne kemikalije dodatno oneistili more. Da bi se im vie smanjio negativan uinak ekolokih katastrofa nastalih izlijevanjem ulja Ameriki Kongres je 1990 donio takozvani Ocean Pollution Act (OPA) u kojem je izmeu ostalog naglasak na sljedeim stavkama: svaki vlasnik tankera mora imati plan u sluaju eventualne katastrofe, a taj plan mora biti u pisanom obliku, tankeri moraju imati trup s dvostrukom oplatom, svaki vlasnik odgovara iznosom od $1200 za svaku tonu nafte koja se izlije, te da obalna straa uvijek mora znati i davati instrukcije tankeru kuda smije voziti kako bi se sprijeilo izlijevanje. No dokle god se inzistira na nafti kao primarnom energentu dogaat e se i havarije te oneienja oceana sa tekim posljedicama, iako spomenute mjere iz OPA programa predstavljaju pozitivne pomake u spreavanju nastanka havarija tankera i ublaavanju ve nastalih havarija.

2.5.4 Nuklearne opasnosti

Slika 6. Intenzitet radioaktivnog zraenja po Evropi usljed nesree u ernobilu

Najstraniji primjer nuklearne katastrofe svakako je ernobil koji je jasno ukazao koliko goleme razmjere moe imati nuklearna katastrofa te istaknuo prijeku potrebu uvoenja maksimalnih mjera sigurnosti u postojee nuklearne elektrane, a ujedno utjecao i na vlade drava da smanje broj buduih projekata izgradnje nuklearnih elektrana. ernobilska nesrea uzrokovala je cijeli jedan radioaktivni oblak koji se proirio i na podruja van tadanjeg sovjetskog saveza i uzrokovao znatan broj ljudskih rtava, od startnog broja posade elektrane, spasioca i vatrogasaca koji su umrli nedugo nakon eksplozije pa do velikog broja onih koji su od posljedica izloenosti radioaktivnom zraenju umrli u godinama nakon nesree, a kojih je prema nekim neslubenim statistikama UN-a vie od 30.000. Veliki problem nisu samo mogue havarije u nuklearnim elektranama, ve i zbrinjavanje nuklearnog otpada koji takoer moe biti vrlo koban. Za sada nema jo naina kojim bi se iskoriteno nuklearno gorivo zauvijek neutraliziralo, ali postoje pozitivni pomaci koji bi mogli smanjiti probleme skladitenja nuklearnog otpada. No jo uvijek postoje brojne teorije oko samog mjesta za odlaganje tog otpada, a zasad se najee koriste naputeni rudnici te ruralna i nenaseljena podruja to ne predstavlja kvalitetno dugorono rjeenje.3. ENERGIJA VJETRAEnergija vjetra se dobija iz strujanja zraka pomou vjetroturbina ili jedra za proizvodnju mehanike ili elektrine energije. Energija vjetra je kao alternativa fosilnim gorivima, ima je u izobilju, obnovljiv je izvor, ne proizvodi emisiju staklenikih plinova tijekom rada i koristi malo zemljita. Uticaji na ivotnu sredinu su generalno manje problematini od onih iz drugih izvora energije.Velike vjetroelektrane se sastoje od hiljade pojedinanih vjetroagregata koji su prikljueni na mreu za prenos elektrine energije. Na kopnu vjetar je jeftin izvor elektrine energije, vjetroelektrane na mnogim mjestima jeftinije za izgradnju. Obalni vjetar je stabilniji i jai nego na kopnu, a obalne vjetroelektrane imaju manji vizuelni utjecaj, ali izgradnja i odravanje kotaju znatno skuplje. Manje kopnene vjetroelektrane mogu davati neku energije u mreu ili obezbijediti elektrinu energiju izoliranim izvanmrenim lokacijama.Energija vjetra je vrlo odriva iz godine u godinu, ali ima znaajne varijacije u kraim vremenskim intervalima. Stoga se koristi u kombinaciji s drugim izvorima da prui pouzdano snabdijevanje.

Slika 7. Najveca vjetroelektrana (Gansu, Kina)

3.1 Potencijali energije vjetraEnergija vjetra se i dalje sve vie koristi diljem svijeta pa ona tako postaje sve vaniji aspekt opskrbe strujom. Prema upravo objavljenom izvjeu World Wind Energy Report 2013. godine su izgraene vjetroelektrane ukupnog kapaciteta 36 gigawata (GW). To znai da se diljem svijeta koriste vjetroelektrane kapaciteta 318 GW koje pokrivaju oko 4 posto svjetske potrebe za strujom.Dinamika globalnog iskoritavanja snage vjetra se dosta razlikuje. Kina je 2013. godine postavila 45 posto svih vjetroelektrana koje su 2013. godine instalirane u cijelom svijetu. Izgraene su vjetroelektrane kapaciteta 16 GW. Kina je tako i dalje na vodeem mjestu po globalnoj proizvodnji energije vjetra. U Kini su dosad postavljene vjetroelektrane ukupnog kapaciteta 91 GW. U Europi istu energiju proizvode vjetroelektrane kapaciteta 119 GW, u SAD-u 61 GW. Svjetska organizacija za energiju vjetra predvia da e 2020. godine instalirani kapacitet energije vjetra iznositi preko 700 GW. Tako bi se proizvodila otprilike onolika koliina struje koliko je trenutano proizvode sve nuklearne elektrane na svijetu.Vjetar se ubraja u najpovoljnije izvore za proizvodnju elektrine energije. Na prvom mjestu reforme sustava opskrbe elektrinom energiju trenutano se nalazi Danska. U toj se zemlji ve 34 posto struje proizvodi u vjetroelektranama, 9 posto struje dolazi iz Suneve energije i biomase. Danska do 2050. godine eli 100 posto svojih potreba za strujom, toplinom i gorivom pokrivati iz obnovljivih izvora energije. Najvaniju ulogu pritom treba imati energija vjetra. Osim Danske, vodee uloge u energiji vjetra u Europi igraju i panjolska i Portugal, gdje se 20 posto struje proizvodi u vjetroelektranama. U Njemakoj udio energije vjetra iznosi 9 posto. Njemaka se nakon Kine nalazi na drugom mjestu po izgradnji vjetroelektrana. 2013. godine su u Njemakoj izgraene vjetroelektrane kapaciteta 3,3 GW. Dosad su postavljene vjetroelektrane ukupnog kapaciteta 35 GW.

Slika 2. Najvei svjetski proizvoai energije iz vjetra

3.1.1 Potencijal energije vjetra u Bosni i HercegoviniU Bosni i Hercegovini ukupan vjetro potencijal sa gledita raspoloivosti prostora i iskoristivosti procijenjen je na oko 900 MW. Ukupan tehniki potencijal za koritenje energije vjetra Bosne i Hercegovine znatno je vei i procjenjuje se na cca 2.000 MW, pri emu treba voditi rauna da je spomenuti iznos proizaao iz sagledavanja raspoloivosti prikladnih prostora za vjetroelektrane na prostoru BiH ne uzimajui u obzir eventualna ogranienja (prikljuak na mreu, zatita okolia i dr.). Neto opirnije o raspoloivosti vjetropotencijala u Bosni i Hercegovini opisano je u poglavlju Atlas raspoloivosti vjetra i Energija vjetra u BiH.

Slika 8. Planirane vjetro elektrane u Bosni i Hercegovini

3.2 Snaga vjetraSnaga vjetrakao tehniki pojam koristi se u analizi fizikalnih osnova pretvorbekinetikeenergije vjetrauelektrinu energijuuvjetroelektranamaili u korisnu kinetiku energiju uvjetrenjaamaza pogon mlinova ili pumpi za vodu.

Kinetika energija vjetra moe biti izraena jednainom:

gdje jem-masa av-brzina.

Tada snagu vjetra P dobivamo diferenciranjem energije u vremenu, pri emu brzinu vjetra smatramo konstantnom:

Masamje odreenagustoom-i volumenom-V:

Derivirajui je u vremenu, dobijamo maseni protok zraka:

To je masa zraka gustoe-koji struji kroz referentnu povrinu-A i imabrzinu-v.Uvrstimo li maseni protok zraka u gornju jednainu za snagu vjetra dobijamo:

Gustoa zraka ovisi o pritisku i temperaturi, ona se mijenja proporcionalno s pritiskom pri konstantnoj temperaturi. Stoga je pri konstantnom pritisku i gustoi maseni protok zraka takoer konstantan.Kada se snaga vjetra koristi za pretvaranje iz kinetike uelektrinu energijuuvjetroelektranama, od interesa je da se postigne to vea iskoristivost, dakle to vei udio snage vjetra treba biti iskoriten i pretvoren uelektrinu energiju. Vjetroturbina smanjuje svojim djelovanjem brzinu vjetra s ulazne brzine-na izlaznu brzinu-, te iskoritava nastalu razliku snage. Snaga na taj nain iskoritena u vjetroturbini moe se izraziti kao:

Dakle nakon uvrtavanja diferencijala mase:

Snaga vjetra bez utjecaja vjetroturbine je:

Koeficijent snage kazuje koliko je snage vjetra iskoriteno u pretvorbi energije. Maksimalni koeficijent snage izraunao jeBetz (1926.), pa se idealni koeficijent snage zove i Betzov koeficijent snage i iznosipri omjeru brzina. Stvarna postrojenja ne dostiu taj idealni sluaj, ali mogue je postii. Iz toga slijedi da je efikasnost postrojenja jednaka omjeru stvarnog koeficijent snage i idealnog koeficijenta snage.

3.3 Brzina vjetraPoznavanje brzine i statistike vjetra ima osnovnu vanost za ocjenu mogunosti iskoritavanja vjetra u energetske svrhe. Brzina vjetra se poveava sa visinom iznad tla. Brzinu vjetra moemo raunati pomeu SODAR-a i LIDAR-a.

SODAR (engl. SOnic Detection And Ranging) radi na principu Dopplerovog efekta. SODAR omoguava mjerenje sve tri komponente vjetra do visine do 200m sa visinskom rezolucijom od 5 do 10 metara. Njegovo koritenje je od velike koristi prilikom odreivanja vertikalnog profila vjetra i procjene vjetropotencijala pogotovo na kompleksnim terenima. Koristi se u kombinaciji sa mjernom opremom na stubu u blizini. To je iz razloga to je esto broj nedostajuih podataka kod SODAR-a i do 15%. Zavisno od temperaturnog polja broj nedostajuih podataka brzo raste sa visinom, to je naroito izraeno kod brzina veih od 15m/s. Kao nedostaci se jo mogu izdvojiti i velika potronja energije kao i oteenje prilikom transporta. SODAR takoer moe da proizvodi zvukove koji nekada mogu da imaju negativan utjecaj na okolinu.

LIDAR (engl. Light Detection And Ranging) radi na principu slinom SODAR-u, sa razlikom to koristi svjetlosne zrake. Veoma je pogodan za odreivanje vertikalnog profila vjetra, pogotovo na sloenim konfiguracijama do visine 150m sa velikom tanou. Njegova osnovna prednost je velika preciznost, dostupnost podarataka, lagan transport i instalacija, ne troi puno energije kao i to da nema neeljenih utjecaja na okolinu. Nedostaci su mu to ne registruje vjetrove ispod 2 m/s, veoma je sporo downloadovanje podataka i visoka cijena.

Slika 9. SODAR Slika 10. LIDAR

3.4 Energija vjetraEnergija vjetra je kinetika energija (ovisi o kvadratu brzine vjetra):

Vjetroturbina dobiva ulaznu snagu pretvaranjem sile vjetra u okretnu silu koja djeluje na elise rotora. Koliina energije koju vjetar prenosi na rotor ovisi o povrini kruga koji ini rotor u vrtnji, brzini vjetra, gustoi zraka i aerodinamici lopatica.

Ukupna teorijska energija vjetra:

;

Gdje je: - gustoa zraka (priblino 1,25 kg/m3)A - povrina rotora vjetroelektrane (volumen V = Av)v brzina vjetra

Gustoa zraka se poveava se poveanjem vlanosti. Takoer vrijedi da je zrak gui kada je hladniji nego kad je topliji. Na visokim nadmorskim visinama pritisak zraka je nii, pa je zrak rjei.

Maksimalna energija vjetroturbine:

Maksimalna energija koja se teorijski moe dobiti zranom turbinom je 16/27 (0.59259) ukupne energije vjetra. Zrak mora strujati i nakon turbine da napravi mjesta zraku koji nadolazi. Vjetroturbina iskrivljuje putanju vjetra i prije nego to vjetar doe do elisa rotora. To znai da ne moe iskoristiti svu energiju iz vjetra.

zrane turbine je 0.65 generatora 0.8

pa za max. energiju vjetroelektrane vrijedi:

Podlono promjenama ovisno o brzini vjetra i brini okretanja lopatica stupanj djelovanja vjetroelektrana oko 31% - kinetike energije vjetra za proizvodnju elektrine energije.

4. TEORETSKE PODLOGE RADA VJETROTURBINE

Slika 11. Vjetroturbina

Vjetroturbine(popularno nazivanevjetrenjaama) su sustavi za iskoritavanje energijevjetra, iju energiju pretvara u rotaciono ili pravolinijsko kretanje, koja se poslje moe iskoristiti ili za pokretanje odreenih ureaja poput mlinova i pumpi, za to su se koristile kroz povijest, ili za pokretanje generatoraelektrine energijei proizvodnju elektrine struje, za to se u najveoj mjeri danas koriste.

4.1 Tipovi vjetroturbinaPrema uzajamnom poloaju obrtne ose rotora i pravca vjetra koji ga pokree, vjetroturbine se dijele na:Aksijalne - horizontalne (osa rotora uglavnom paralelna sa podlogom, tj. pravac vjetra duinom te ose)Radijalne - vertikalne (osa rotora uglavnom uspravna na podlogu, tj. pravac vjetra upravan na tu osu).Veina vjetrenjaa su horizontalnog tipa. Jedna vjetrenjaa moe proizvesti 1.5 do 4.0 miliona kilovat sati (kWh) elektrine energije, godinje. To je dovoljno elektrine energije za preko 400 domova.

Vjetroturbine sa horizontalnom osomOvaj tip vjetrenjaa ima lopatice veomasline onima na propelerima aviona. Tipina horizontalna vjetrenjaa ima svoju osovinu za rotiranje horizontalno u odnosu na zemlju i skoro paralelno sa strujanjem vjetra. Tip vjetroturbine sa propelerom sa vielopatica, je najei tip vjetroturbine sa horizontalnom osom. Lopatice su dizajnirane tako da zrak prolazei kroz njih, proizvedenom snagom pokree propeler. Broj propelera na ovom tipu je raznovrstan i odreuje se brzinom vjetra koja je potrebna da pokrene vjetroturbinu i brzinom rotacije datim vjetrom. Danas se na propeleru najee koriste dvije ili tri lopatice.

Slika 12. Vjetroturbine s horizontalnom osomVjetroturbine sa vertikalnom osomVjetroturbine mogu biti usmjerene i na nain da se njihove lopatice ili krila okreu oko centralne vertikalne ose. Zauzimaju prednost u odnosu na one sa horizontalnom osom iz razloga to one ne moraju biti okrenute u pravcu vjetra, lake su za odravanje jer je generator smjeten u temelju vjetroturbine. Sa druge strane mana vjetroturbina sa vertikalnom osom je da je njihova aerodinamina efikasnost manja u odnosu na maine sa horizontalnom osom, zatim ograniena mogunost rotora da se sam pokrene i generalno manja rotaciona brzina. Postoje dva poznata tipa ovih vjetroturbina i to: Savoniusov i Dariusov generator. Slika 13. Savonius rotor Slika 14. Darrieus rotorSavoniusov rotor je patentiran 1929 godine i koristio se uglavnom za ispumpavanje vode i kao ventilator u zgradama i brodovima. Savonius-ov rotor radi na principu otpornog djelovanja koji kombinuje sa potiskom. Sastoji se od dvije polu-cilindrine lopatice koje su otvorene na suprotnim stranama. Blizu ose, lopatice se preklapaju tako da preusmjereni vjetar moe strujati iz jedne lopatice u drugu. Ova vrsta rotora ima veu iskoristivost od rotora baziranih samo na otpornom djelovanju, ali manju od rotora primarno baziranih na potisku. Ovaj tip rotora ima prednost koja se bazira na tome da se mogu poeti vrtjeti na malim brzinama vjetra, dok im je loa strana u tome to je potrebno puno materijala za njihovu izradu.

Dariusov rotor je konstruisao Francuz, Georges Darrieus. Rotor ima dvije ili vie fleksibilnih lopatica zakaenih na centralni vertikalni jarbol i spoljanji luk i ima oblik parabole. Dariusov generator najee zahtijeva mali elektrini motor (najee punjen na baterije) sa senzorom za vjetar, da bi se uspostavila brzina okretanja rotora sa dostupnom adekvatnom brzinom vjetra. Motor prestaje da radi kada rotor dostigne razumnu brzinu.

Slika 15. H Darrieus-ov rotor Slika 16. -Darrieus-ov rotor4.2 Nastanakak vjetra i princip iskoritavanjaEnergija vjetra je transformisani oblik suneve energije. Sunce neravnomjerno zagrijava razliite dijelove Zemlje i to rezultuje razliitim pritiscima vazduha, a vjetar nastaje zbog tenje za izjednaavanjem pritiska vazduha. Sunce prema Zemlji zrai 1015 kWh po etvornome metru. Oko 1 do 2 % energije koja dolazi od sunca pretvara se u energiju vjetra. To je primjerice od 50 do 100 puta vie od energije pretvorene u biomasu od svih biljaka na Zemlji. Postoje delovi Zemlje na kojima puu takozvani stalni (planetarni) vjetrovi i na tim podrujima je iskoritavanje energije vjetra najisplativije. Dobre pozicije su obale okeana i puina mora. Puina se istie kao najbolja pozicija zbog stalnosti vjetrova, ali cijene instalacije i transporta energije koe takvu eksploataciju. Kod pretvaranja kinetike energije vjetra u mehaniku energiju (okretanje osovine generatora) iskoritava se samo razlika brzine vjetra na ulazu i na izlazu. Albert Betz, njemaki fiziar dao je jo davne 1919. godine zakon energije vetra, a koji je publikovan 1926. godine u knjizi Wind-Energie. Njime je dat kvalitativni aspekt znanja iz mogunosti iskoriavanja energije vjetra i turbina na vjetar. Njegov zakon kae da moemo pretvoriti manje od 16/27 ili 59% kinetike energije vjetra u mehaniku energiju pomou turbine na vjetar. 59% je teoretski maksimum, a u praksi se moe pretvoriti izmeu 35% i 45% energije vjetra. Kao dobre strane iskoritavanja energije vjetra istiu se visoka pouzdanost rada postrojenja, nema trokova za gorivo i nema zagaivanja okoline. Loe strane su visoki trokovi izgradnje i promjene brzine vetra (ne moe se garantovati isporuivanje energije). Za domainstva vrlo su interesantne male vetrenjae snage do nekoliko desetina kW. One se mogu koristiti kao dodatni izvor energije ili kao primarni izvor energije u udaljenim podrujima. Kad se koriste kao primarni izvor energije nuno im se dodaju baterije (akumulatori) u koje se energija skladiti kad se generie vie od potronje. Velike vjetrenjae esto se instaliraju u park vetrenjaa i preko transformatora spajaju se na elektrinu mreu.

Slika 17. Postavljanje vjetroturbine s obzirom na tok vjetra4.3 Atlas raspoloivosti vjetraTrenutno vjetroelektrane pokrivaju tek 1% svjetskih potreba za elektrinom energijom, dok uDanskojta brojka iznosi 19%,panjolskojiPortugalu9%,NjemakojiIrskoj6% (podaci za 2007.).U Bosni i Hercegovini trenutno ni jedna VE nije u pogonu.Ali,postoji 47 projekata VE koji su u razliitim fazama razvoja,od kojih juni dio BiH ima najvei vjetropotencijal.Kao to je to prikazano na slici , uz srednju godinju brzinu vjetra otprilike do 4,9 m/s na nadmorskoj visini od 50 m, to je vrlo obeavajue za razvoj vjetroelektrana. (navedena vrijednost se odnosi na srednju godinju vrijednost,na irem podruju) Ukupna snaga ovih projekata prelazi 3,000 MW (izvor: NOS BiH), iako veina tih projekata nee nikad biti realizirana.Za 15 projekata postoji mjerenje brzine vjetra na lokaciji. Na podruju Hercegovine otpoela je priprema za izgradnju prve dvije VE: Mesihovina (44 MW) i Podveleje (46 MW, faza prva).Projekat vjetroelektrane Mesihovina lociran na teritoriji optine Tomislavgrad, je najizgledniji za skoru realizaciju.Ukupni trokovi projekta procijenjeni su na 75 miliona . Projekat se sastoji od 22 vjetroturbine ukupne instalisane snage od 44 MW sa proizvodnjom od 120.00 MWh, ime bi utedilo oko 100.000 t CO2.Postojee vjetroelektrane koje su u pogonu, a koje su najblie teritoriji BiH, nalaze se u Hrvatskoj. Proces integracije vjetroelektrana u Hrvatskoj je otpoeo prije vie od 10 godina.Trenutno postoji 6 VE (58 vjetroturbina) u funkciji, sa ukupnom instalisanom snagom od oko 78 MW. Sve lokacije su relativno blizu granici sa BiH. Stoga je to pozitivan znak za investitore da je ire podruje obeavajue u smislu vjetropotencijala. S druge strane, mogu se oekivati neoekivani (neplanirani) prekogranini preljevi elektrine energije.

Slika 18. Regionalna rasporeenost razmatranih VE

Tabela 2. Instalisana snaga VE za svaki region

4.4 VjetrogeneratoriS obzirom da su brzine vrtnje vjetrene turbine prirodno niske, priblino u rasponu od 5-30 o/min, bez obzira kako se reguliraju, izbor vrste generatora ovisi o tome da li se koristi multiplikator brzine i kakav je prikljuak na mreu. U savremenim izvedbama se koriste generatori izmjenine struje, asinkroni i sinkroni u vie varijanti. Proizvodne jedinice u vjetroelektranama su uobiajeno sinkroni ili asinkroni generatori.

Asinkroni generatori se najee koriste kada je vjetroelektrana prikljuena na krutu mreu. Krutu mreu karakterizira velika naponska i frekvencijska krutost. Osnovna prednost im je jednostavnija i jeftinija konstrukcija, iako s druge strane moraju imati kompenzacijski ureaj (uglavnom uklopive kondenzatorske baterije) i prikljuni ureaj kako bi se omoguila poetna sinkronizacija s mreom (eng. soft-starter).

Sinkroni generator se najee primjenjuju za pretpostavljene uvjete otonog pogona. Ovdje su potrebni uzbudni sustav i regulator brzine koji e odravati napon i frekvenciju. Ovakvi generatori ne mogu se pronai u komercijalnim izvedbama sa stalnom brzinom u pogonu na krutu mreu. Kod vjetroturbina nazivnih snaga veih od 500 kW naroito je izraena potreba za ukljuivanjem sustava za regulaciju ugla zakretanja elise propelera, to inae nije sluaj, pa tako da se spomenuti sustav ne izvodi u svim jedinicama.Rotori s konstantnom brzinom vrtnje vrlo su prikladni za primjenu u vjetroelektranama za potrebe elektroenergetskog sustava (mree) jer se time omoguava primjena jednostavnih generatora ija je brzina vrtnje polova odreena frekvencijom mree.

4.5 Elektrane na vjetar Dvije treine energije vjetra dostupno je tijekom zimskih mjeseci. Zato se vjetroelektrane savreno nadopunjuju s hidroelektranama koje su manje produktivne zimi i vrhunce proizvodnje doseu u ljeto. Tehnologija iskoritavanja energije vjetra je dostubna, sigurna i neprekidno napreduje, trokovi su znatno smanjeni i javno miljenje ima izrazito pozitivan stav prema obnovljivim izvorima energije, posebno zbog injenice da energija vjetra nije samo obnovljivi izvor energije ve i stvara radna mjesta u graevinskoj i proizvodnoj industriji.Vjetroelektana (vjetrenjaa)je niz blisko smjetenihvjetroagregata, najee istog tipa, izloenih istomvjetrui prikljuenih posredstvom zajednikog rasklopnog ureaja naelektroenergetski sistem.Vjetroelektana jeobnovljivi izvor elektrine energijepokretan kinetikom energijom vjetra. Na slici 1. prikazana je vjetroelektrana, dok slika 2. prikazuje princip pretvorbe i shemu prikljuivanja vjetrenjae na elektrinu mreu. Mogua primjena je da se energija dobivena iz vjetra koristi kao sekundarni izvor energije za kuanstvo.Vjetroagregat jerotirajuistrojkoji pretvarakinetiku energiju vjetra prvo umehaniku, a zatim prekoelektrinih generatorauelektrinu energiju. Pri tome se rotorvjetroturbinei rotor elektrinog generatora nalaze na istomvratilu.

Slika 19. Vjetroelektrana

Podjela vjetroelektrana po veliini: male (1-100kW; kod dalekih,izoliranih mjesta) Srednje (100kW-1.5MW; esto se prikljuuju na mreu,same ili u grupi; danas u velikoj upotrebi) Velike (snaga vea od 1.5MW; postavljaju se na puinu i jos uvijek su u daljoj izradi).U odnosu na osovinu turbine dijele se na: Vjetroelektrane sa vertikalnom osovinom turbine Vjetroelektrrane sa horizontalnom osovinom turbine

Kod pretvorbe kinetike energije vjetra u mehaniku energiju (okretanje osovine generatora) iskoritava se samo razlika brzine vjetra na ulazu i na izlazu. Dat kvalitativni aspekt znanja iz mogunosti iskoritavanja energije vjetra i turbina na vjetar, moemo pretvoriti manje od 16/27 ili 59% kinetike energije vjetra u mehaniku energiju pomou turbine na vjetar. 59% je teoretski maksimum, a u praksi se moe pretvoriti izmeu 35% i 45% energije vjetra.

Slika 20. Princip pretvorbe i nain prikljuivanja vjetrenjae na elektrinu mreu

Iskoritavanje energije vjetra je najbre rastui segment proizvodnje energije iz obnovljivih izvora. U zadnjih nekoliko godina turbine na vjetar znatno su poboljane.Kao dobre strane iskoritavanja energije vjetra istiu se visoka pouzdanost rada postrojenja, nema trokova za gorivo i nema zagaivanja okoline. Loe strane su visoki trokovi izgradnje i promjenjivost brzine vjetra (ne moe se garantirati isporuivanje energije). Zbog poetne ekonomske neisplativosti i nestalnosti vjetra, instalacijavjetrenjaaje privilegija koju si mogu priutiti samo bogate zemlje. Trenutno je cijena vjetrenjae vea od cijene termoelektrane po MW instalirane snage (vjetrenjaa kota oko 1000 /kW instalirane snage, a termoelektrana 700 /kW), ali razvojem tehnologije ta razlika sve je manja.

Slika 21. Zavisnost proizvodnje koliine el energije u zavisnosti prenika vjetrenjae i visine vrtnje

4.6 Instalisani vjetroenergetski kapacitetiIskoritavanje energije vjetra je najbre rastui segment proizvodnje energije iz obnovljivih izvora. U zadnjih nekoliko godina turbine na vjetar znatno su poboljane. Najbolji primjer je njemako trite turbina na kojemu se prosjena snaga od 470 kW 1995. godine poveala na 1280 kW 2001. godine. Ovo poveanje snage postiglo se odgovarajuim poveavanjem veliine turbina gonjenih vjetrom. Trenutno su u razvoju turbine koje e moi generirati snagu izmeu 3 i 5 MW. Neki proizvoai ve su predstavili svoje prototipove u tom razredu snage (njemaka tvrtka Enercon trebala bi proizvesti turbinu snage 4.5 MW). Na slici prikazana je usporedba plana Europske unije sa trenutnim stanjem proizvodnje energije iz vjetra. Prema sadanjim pokazateljima plan e biti ostvaren, ak e biti premaen za pola. Vrijednosti na slici su u megavatima (MW) i iz toga se vidi da je ukupna proizvedena energija zanemariva prema energiji dobivenoj iz neobnovljivih izvora energije. Zbog poetne ekonomske neisplativosti i nestalnosti vjetra, instalacijavjetrenjaaje privilegija koju si mogu priutiti samo bogate zemlje. Trenutno je cijena vjetrenjae vea od cijene termoelektrane po MW instalirane snage (vjetrenjaa kota oko 1000 /kW instalirane snage, a termoelektrana 700 /kW), ali razvojem tehnologije ta razlika sve je manja. Ukupna potronja energije u svijetu procijenjena je na oko 1.2x1014kWh godinje u 2000. godinii. Ukupno instalirana snaga vjetroelektrana do konca 2000. godine predviena je na 17415 MW s prosjenim godinjim radom elektrana od 2 500 sati, to daje 0.044x109kWh godinje raspoloive koliine energije. Dakle, udio energije vjerta u ukupnoj potronji energije je vrlo mali.

Slika 22. Trend rasta proizvodnje energije iz vjetra i usporedba s ciljem Europske unije do 2010. godine. Zadani cilj e vjerojatno biti premaen za oko 100%Njemaka je trenutni lider u proizvodnji elektrine energije iz vjetra sa 8750 MW, a to je vie od jedne treine ukupnoinstalirane snagevjetrenjaau svijetu. Toliko instaliranih vjetrenjaa u Njemakoj rezultat je politike njemake vlade koja poticajnim mjerama pomae instalaciju novih kapaciteta. Zbog toga u 2001. godini ukupno instalirana snaga poveala se za 43.7%. U panjolskoj, Danskoj i Italiji takoer raste instalirani kapacitet. Od sveukupne proizvodnje elektrine energije Danska dobiva 14% od vjetra i dalje ubrzanim tempom gradi nove kapacitete. Namjera Danske je da takvim pristupom do 2030. godine 50% energetskih potreba kuanstava zadovolji iskoritavanjem energije vjetra. U SAD-u je trenutno instalirano 6.374 MW vjetrenjaa. Tako mala instalirana snaga u gospodarski najjaoj zemlji svijeta rezultat je tradicionalnog amerikog oslanjanja na fosilna goriva.

Slika 23. Trenutni trend instaliranja elektrana na vjetar

4.7 Negativne pojave kod elektrana na vjetarLoe strane su visoki trokovi izgradnje i promjenjivost brzine vjetra (ne moe se garantirati isporuivanje energije). Zbog poetne ekonomske neisplativosti i nestalnosti vjetra, instalacijavjetrenjaaje privilegija koju si mogu priutiti samo bogate zemlje. Trenutno je cijena vjetrenjae vea od cijene termoelektrane po MW instalirane snage (vjetrenjaa kota oko 1000 /kW instalirane snage, a termoelektrana 700 /kW), ali razvojem tehnologije ta razlika sve je manja. Veina ovakvih vjetroelektrana zahtjeva sistem za zakretanje turbine, to dodatno poskupljuje izvedbu. Za njih je karakteristian problematian rad u vjetrovima na malimnadmosrkim visinamakoji su estoturbulentni. Visoki tornjevi i duge lopatice rotora turbine su problematine zaprijevozi namorui nakopnu. Transportni trokovi mogu zauzimati do20%od ukupnih trokova opreme.

Nedostaci: Veina zahtijeva sistem za zakretanje sto poskupljuje izvedbu Problematian rad u vjetrovima na malim nadmorskim visinama Problem pri transportu zbog veliine Veoma problematine pri postavljanju => zahtijevaju veoma visoke i skupe kranove Izvedbe koje gledaju od vjetra pate od smanjenja trajnosti i pouzdanosti zbog turbulencija kojima su izlozeni

4.8 Vjetroenergija u Bosni i HercegoviniNajbolji izgled za razvoj obnovljivih izvora, pored hidroelektranau BIH imaju vjetroenergetski parkovi. Procjena potencijalnih lokacija za vjetroelektrane u BiH rezultovala je popisom 30 lokacija na podruju junog dijela BiH u pojasu od oko 50 km uz granicu s Hrvatskom, koje po svim posmatranim karakteristikama predstavljaju najvei vjetropotencijal na podruju BiH. Ukupan potencijal posmatranih lokacija, sa gledita raspoloivosti prostora procijenjen je na oko 900 MW. Ukupan tehniki potencijal za koritenje energije vjetra Bosne i Hercegovine znatno je vei i procjenjuje se na cca 2000 MW, pri emu treba voditi rauna da je spomenuti iznos proizaao iz sagledavanja raspoloivosti prikladnih prostora za vjetroelektrane na prostoru BiH, ne uzimajui u obzir eventualna ogranienja (prikljuak na mreu, zatita okolia i dr.). Procjena je da bi realan cilj koritenja energije vjetra u 2015. godini trebalo postaviti izmeu 400 i 600 MW. Prva mjerenja karakteristika vjetra zapoela su u aprilu 2002. godine na lokaciji Sveta gora Podveleje od strane konzorcija iji su partneri bili kompanija Windkraft iz Simonsfeld-a (Austrija) i Univerzitet Demal Bijedi iz Mostara. Na spomenutom su podruju vrena mjerenja na 10 mikrolokacija, izmeu ostalog i specijaliziranom opremom SODAR i LIDAR s ciljem utvrivanja vertikalnog profila vjetra.. U vremenu od 2004.godine do danas na podruju Hercegovine provedena su mjerenja na tridesetak potencijalnih lokacija u regionu Hercegovine, iji rezultati su pokazali izmjerene brzine vjetra koje variraju u rasponu od 7 do 9 m/s. Primjenom ekstrapolacijskih modela, te stavljanjem razdoblja mjerenja u kontekst viegodinjeg razdoblja, na ovim se lokacijama na visini 50 m iznad tla procjenjuje da se, u najveem broju sluajeva, mogu oekivati srednje godinje brzine u intervalu od 6 do 8 m/s. Stoga se podruje juga Bosne i Hercegovine moe smatrati najperspektivnijim za razvoj vjetroelektrana. Prema raspoloivim podacima, trenutno je u nekoj od faza realizacije 20-ak projekata vjetroelektrana veih snaga. Analizom raspoloivih podloga i karata, meutim, utvreno je da su mogunosti to se tie raspoloivih prostora znatno vee. Krajem septembra 2010.godine poloen je kamen temeljac za izgradnju vjetroelektrane Mesihovina u blizini Tomislavgrada, koja e imati 22 vjetroturbine. VE "Mesihovina" e sa svojom investicijskom vrijednou od 78 miliona eura, instalisanim kapacitetom od 44 do 66 MW, oekivanom neto godinjom proizvodnjom od 128 do146 GWh elektrine energije, faktorom koritenja kapaciteta 33 posto, koji je iznad evropskog prosjeka, sluiti kao primjer koritenja golemog potencijala obnovljivih izvora energije u BiH. "Elektroprivreda BiH", planira realizaciju vjetroparka na lokaciji Podveleje-Mostar, u centru Hercegovakoneretvanskog Kantona. Vjetroelektrana minimalne snage 32MW sadri 16 vjetroagregata, minimalne instalisane snage svakog vjetroagregata od po 2 MW. Izgradnja je podjeljena u dvije faze, pa e u prvoj fazi ove godine biti izgraena i putena u pogon dva vjetroagregata, dok e druga faza - izgradnja i putanje u pogon dodatnih 14 vjetroagregata.Ukupna godinja proizvodnje elektrine energije iz ovog vjetroparka je oko 70 GWh.

5. ZAKLJUAK

6. LITERATURA

7. POPIS SLIKA