Obnovljivi izvori energije

Svi ovi razlozi doveli su obnovljive izvore energije u fokus šire javnosti. Time su naučnici i istraživači dobili mogućnost da unaprijede i omasove proizvodnju uređaja potrebnih u procesu proizvodnje električne energije iz obnovljivih izvora. U ovom tekstu pogledaćemo kakve sve tehnologije postoje i pokušati da damo odgovor na pitanje: „Da li su nam zaista Sunce i vjetar dovoljni?“

Pojam obnovljivi izvori energije obuhvata prirodne izvore energije poput sunčeve svjetlosti, vjetra, biomase i geotermalne toplote, za čije obnavljanje nije potreban dodatni ljudski angažman. Sunce će izaći i zaći svakog dana, vjetar će duvati kad god postoji razlika u atmosferskom pritisku – bez obzira na to šta mi radili u međuvremenu. Ova jednostavna i nepobitna činjenica navela je naučnike na pomisao: „Ako je već tako, zašto to ne bismo iskoristili?“ Tako je počelo traganje za načinima iskorištavanja obnovljivih izvora energije.

Prvi koraci u ovom pravcu su učinjeni mnogo prije nego što je moderni čovjek uočio da mu je potrebno nešto više od bušotina nafte i iskopina uglja. Naime, kroz istoriju su obnovljivi izvori energije korišteni na mnogo načina i u različite svrhe. Grijanje kuća u starom Rimu iz geotermalnih izvora, jedrenjaci koje su Evropljani koristili pri otkriću novih kontinenata, kao i vjetrenjače za preradu žitarica i navodnjavanje u Holandiji samo su neki od primjera iskorištavanja obnovljivih izvora energije kroz istoriju. Na kraju krajeva, svaka seoska vodenica u našim krajevima je upravo to – uređaj koji koristi energiju rijeke koja protiče za preradu žitarica.

Razvoj tehnologije doveo je do toga da danas na tržištu postoje uređaji koji energiju iz bilo kog tipa obnovljivih izvora energije pretvaraju u električnu. U nastavku ćemo se kratko osvrnuti na različite tehnologije koje postoje. Treba imati u vidu da pored navedenih, postoji mnoštvo drugih tehnologija koje su u povoju. Takođe, među nabrojanim tehnologijama postoji mnoštvo podgrupa i svaka od njih predstavlja priču za sebe. Zato je ova oblast puna iznenađenja i privlači mnogo istraživača koji traže nove načine za dalje unaprjeđenje i razvoj.

Voda

Proces proizvodnje električne energije iz vode je daleko najviše korišten od svih obnovljivih izvora. Razlog za to je vrlo jednostavan. Iskorištavanje kretanja vode za generisanje električne energije se koristi već više od 100 godina. Pionir na ovom polju je najveći srpski naučnik u oblasti elektrotehnike – Nikola Tesla. Na rijeci koja spaja dva velika jezera između Kanade i SAD-a postavio je generatore kojima je generisao električnu energiju. Gotovo nepromijenjen koncept se koristi i danas. U našim krajevima hidroelektrane zasnovane na ovom principu predstavljaju značajan izvor energije.

Proizvodnja električne energije se vrši pomoću sinhronih generatora. Energija vode se koristi za obrtanje rotora generatora, a onda se u procesu elektro-mehaničke konverzije to kretanje pretvara u električnu energiju. Postrojenja u kojima se odvija ovaj proces su često udaljena od naseljenih mjesta gdje se energija koristi. Zbog toga, potreban je niz radnji kako bi se ostvario efikasan prenos od mjesta proizvodnje do mjesta potrošnje. Ovakav vid organizacije u sistemu, gdje su proizvodnja, prenos i potrošnja odvojeni u zasebne cjeline predstavlja pomalo zastarjeli koncept. Proizvodnja električne energije iz svih drugih obnovljivih izvora energije se odvija bliže gradova, a u slučaju solarnih ploča i u samim gradovima.

Sunce

Proizvodnja električne energije iz sunčeve energije je zasnovana na foto-električnom efektu. Ovaj efekat je otkriven nešto prije početka izgradnje Tesline elektrane. Otkrio ga je njemački fizičar Herc uočivši povišenu emisiju elektrona iz metala pod dejstvom svjetlosti. Današnje solarne ploče rade na ovom principu. Sunčevi zraci pogađaju panel i predaju energiju elektronima u panelu. Primivši energiju sunčevih zraka, elektroni se pomjeraju, stvarajući tok elektrona – električnu struju. Kako je ova struja jednosmjerna, a električna mreža koristi naizmjeničnu struju, potrebno je izvršiti konverziju. Za tu namjenu koriste se posebni uređaji –

invertori. Pored konverzije iz jednosmjerne u naizmjeničnu struju, invertori imaju zadatak da ostvare maksimalnu moguću proizvodnju energije u solarnim pločama. Da bi se to postiglo, svakom invertoru se dodjeljuje zaseban namjenski računar (mikro kontroler) koji ima za cilj nadzor i kontrolu rada invertora.

Danas se mnoge evropske zemlje suočavaju sa sve većim brojem solarnih ploča povezanih na mrežu. Ovaj trend generalno ima pozitivan efekat, jer se proizvodnja energije dešava lokalno, blizu mjesta potrošnje. Međutim, ovo značajno mijenja način funkcionisanja mreže i primorava operatere električnih mreža na promjenu u mnogim aspektima. Jednostavna podjela na kojoj je bio zasnovan energetski sistem više nije validna. Naime, u toku radnog vremena, kada su stambena naselja prazna, sunčano vrijeme uzrokuje da solarne ploče postavljene na stambenim zgradama proizvode više nego što je potrebno unutar naselja. Time oblast sistema koja je oduvijek bila potrošačka, postaje proizvođač energije. Da bi se adekvatno pristupilo ovom problemu, trenutno se razvija niz metoda za adekvatnu kontrolu cjelokupne mreže. Sve češće, operateri pored predviđanja potrošnje, posmatraju i vremensku prognozu, kako bi predvidjeli kritične periode dana i adekvatno reagovali.

Vjetar

Proizvodnja električne energije iz vjetra je po mnogo čemu specifična. Prije svega, energija vjetra se koristi za pokretanje i obrtanje generatora, kao kod hidro-elektrana. Razlika u odnosu na hidro-elektranu je ta što se generator vjetro-elektrane nalazi na nekoliko desetina metara iznad tla. To dovodi u pitanje mehaničku stabilnost cjelokupne konstrukcije. Zbog toga je izgradnja svake vjetro-turbine jedan mali zasebni poduhvat. Napomenimo još da se veliki broj vjetro-elektrana ne nalazi na kopnu, nego na otvorenom moru nekoliko desetina kilometara od obale. Ukratko, tipična vjetro-elektrana današnjice ispunjava sledeći opis: Visoka je oko 150 metara, sa krilima dužine 50 metara; glavni dio je postavljen na oko 100 metara visine; proizvodi dovoljno snage za nekoliko hiljada kuća i nalazi se na otvorenom moru. I pored svega navedenog, smatra se jednim od glavnih izvora energije budućnosti i broj izgrađenih postrojenja samo raste. Zašto je to tako?

Odgovor je prilično jednostavan. Jednom kada se ovlada tehnologijom izgradnje, vrlo lako se može ponavljati, što smanjuje ukupne troškove proizvodnje. Pored toga, mora sjeverne Evrope su vrlo vjetrovita, a nemaju značajnija turistička mjesta. Stoga, sve veće površine mora između Danske, Norveške i Velike Britanije se pretvaraju u farme vjetro-elektrana. Broj takvih postrojenja je dostigao takav broj, da nacionalni operateri mreža u okolnim zemljama vide Sjeverno i Baltičko more kao zasebne države u energetskom smislu.

Biomasa

Proizvodnja električne energije iz biomase je relativno nova tehnologija. Proces proizvodnje električne energije iz biomase zasnovan je na sagorijevanju biomase kako bi se pokrenula parna turbina. Sagorijevanjem biomase proizvodi se toplota, koja se dalje koristi za zagrijavanje vode. Vodena para dobijena u ovom procesu se sprovodi do turbina. Energija vodene pare se predaje parnoj turbini koja pokreće rotor električnog generatora.

Iako je ovaj proces vrlo sličan onom u termo-elektranama, veliku razliku čini osnovna materija za proizvodnju energije. Za razliku od termo-elektrana, u kojima se koristi ugalj, elektrane na biomasu koriste ostatke biljaka. Biljni ostaci koji se koriste u ovom procesu se preuzimaju iz industrije za preradu hrane, restorana i drugih mjesta na kojima postoji značajnija količina biljnog otpada. Ovaj proces ima dva značajna pozitivna efekta. Prvo, pozitivno utiče na problem smanjenja proizvodnje biljnog otpada, jer se veliki dio iskoristi za proizvodnju električne energije. U slučaju velikih gradova ili velikih postrojenja za preradu hrane, efekat je evidentan od samog početka. Naime, biljni otpad koji bi se ranije odlagao na deponije i bio prepušten dugotrajnom procesu razlaganja, sada dobija novu namjenu. Drugi efekat ovog procesa je dobijanje dodatne električne energije u sistemu. Kako se radi o postrojenjima novije generacije, prilikom njihove izgradnje poštuju se svi novi propisi o očuvanju okoline. Time se ostavlja mogućnost da se ova postrojenja postavljaju u blizini kompleksa za proizvodnju hrane ili u blizini gradskog naselja. Na taj način se energija proizvedena iz biomase koristi u blizini mjesta proizvodnje, što smanjuje ukupne gubitke.

Budućnost energetskog sistema

Svi navedeni obnovljivi izvori energije ukazuju na jedno – tehnologija je spremna. Međutim, za široku primjenu ovakvih tehnologija je pored tehničkog aspekta, potrebno sagledati i ekonomsku, društvenu i političku stranu priče. Ekonomski parametri pokazuju da sve veća ulaganja u ove i slične tehnologije daju pozitivan efekat. Cijena solarnih ploča u posljednjih 15-ak godina opada eksponencijalno. Najveći razlog za to je konstantno ulaganje mnogih država u razvoj novih i efikasnijih materijala. Tako se dešava da solarna ploča iste površine proizvedena danas proizvodi nekoliko desetina puta više energije u poređenju sa onom od prije 10-ak godina.

Društveni i politički aspekt problema su blisko povezani i vrlo često čine jednu cjelinu. Naime, tek kada široke mase prihvate novu tehnologiju, dolazi do njene primjene na značajnom nivou. Ovo se dešava sa svakom novom tehnologijom. Međutim, u ovom slučaju postoji i očigledan politički interes za proizvodnjom energije unutar granica države. Sve ovo za posljedicu ima sve veći broj inicijativa kojima Vlade država podstiču građane na prelazak na obnovljive izvore energije. Slične inicijative se pokreću i za privredu, gdje se kompanije podstiču da ulažu u obnovljive izvore energije za sopstvenu potrošnju.

Na kraju, da odgovorimo na pitanje sa početka: Da li su nam zaista vjetar i Sunce dovoljni? Odgovor je u isto vrijeme i jednostavan i kompleksan: Niko ne zna. Ono što znamo je da moramo da tragamo. A za to je potreban koordinisani angažman naučnika, inženjera, političara i svih građana kako bi se pronašao odgovor. Ali upravo taj put od trenutne situacije do zadatog cilja je ono što je uzbudljivo.

Biografija

Njegoš Janković je pohađao Gimnaziju „Jovan Dučić“ u Doboju od 2008. do 2012. godine. Nakon toga se upisuje na Departman za energetiku, elektroniku i telekomunikacije na Fakultetu tehničkih nauka u Novom Sadu. Narednih pet godina se usmjerava u oblasti energetske elektronike sa fokusom na kontroli rada pretvarača energetske elektronike. Master studije završava 2017. godine i biva proglašen studentom generacije na pomenutom departmanu. Tokom studija pohađa i ljetnju školu u oblasti obnovljivih izvora energije na Islandu, u organizaciji Univerziteta u Rejkjaviku.

Potom prelazi u privredu i radi u kompaniji Tajfun HIL u Novom Sadu. Dvije godine provodi radeći na modelovanju električnih mašina i razvoju digitalnih replika energetskih sistema. Zatim 2019. godine prelazi u Madrid gdje započinje istraživačku karijeru na Institutu IMDEA. Ubrzo zatim upisuje i doktorske studije na Univerzitetu Komiljas (Universidad Comillas), takođe u Madridu, u oblasti elektroenergetskih sistema.

U slobodno vrijeme voli da igra šah i čita, ponajviše istorijske teme. Posljednjih godina dodatnim aktivnostima je dodao i aktivno učenje španskog jezika.