Izvori energije

Svet se danas sve vise trudi da pronadje alternativne i obnovljive izvore energije, odnosno da iskoristi ono sto mu je priroda dala - sunce, vodu itd. Kako se rezerve fosilnih goriva sve vise trose, neki od ovih projekata zaista vrlo brzo mogu ugledati svetlost dana.






SNAGA VETRA



Plutajuce aero-elektrane
Lokacija: Severno more

Energetska grupacija "Norsk Hydro" iz Norveske i nemacka kompanija "Simens" potpisale su istrazivacki sporazum na postavljanju "farme" ovakvih plutajucih elektrana u Severnom moru.



Ovo ce biti prvi put da se upotrebljava ovakva vrsta elektrane. Danas vec postoje neki slicni projekti nedaleko od obala Danske, medjutim, te elektrane zahtevaju busenje okeanskog dna i postavljanje fiksne platforme, sto kod "plutajucih" elektrana nije slucaj te su samim tim i mnogo jeftinije za izgradnju.








Vazdusni rotori: Jos jedan primer aero-elektrana



Takozvani "vazdusni rotori" su u stvari aero-elektrane u obliku balona ispunjeni helijumom i velicine prosecne vetrenjace. Kako se povecava brzina vetra, povecava se i brzina rotacije a samim tim i proizvodnja energije. Pilot projekti postavljeni su u Otavi u Kanadi i smatra se da ce se do kraja godine proizvesti prvi prototip.



Na Bliskom istoku se vrse testiranja novih tipova ovakvih elektrana. Na Svetskom trgovinskom centru u Bahreinu radi se na postavljanju propelera koji bi bili dovoljni da napajaju ovu veliku gradjevinu.

PLIMA: SNAGA MESECA



Plimske elektricne centrale
Lokacija: Njujork, Ist River nedaleko od Ruzveltovog ostrva

Sirom sveta su poceli da nicu projekti elektrana koje bi koristile veliku snagu nama najblizeg nebeskog tela - Meseca. Jedna od prvih se nalazi u Njujorku i trenutno ima 6 turbina snage 35 kilovata.



Lokacija: San Francisko

Sledeci Njujork, San Francisko je nedavno pokrenuo 1,5 miliona dolara vrednu studiju u kojoj bi se pronaslo najpogodnije mesto za postavljanje ovakve elektrane. Koriscenjem plime i oseke, vlasti veruju da ce gradu i okolini moci na ovaj nacin obezbediti dodatnih 400 megavata elektricne energije.



Lokacija: Severna Irska

Nedaleko od obala Irske sagradjena je jedna ovakva elektrana koja za sada ima snagu od svega 1,2 MW (megavata), ali naucnici i inzenjeri rade na pojacavanju snage turbina.





Drugi koncepti:







Zbog cega su uopste plimske turbine i elektrane bitne? Pa jednostavno, za njihov rad nije potreban vetar niti neka druga prirodna sila. Plima i oseka su stalne, nikada ne prestaju, te ove elektrane stalno mogu raditi punim kapacitetom. To je neograniceni izvor energije koji samo ceka da bude eksploatisan.

SNAGA SUNCA

Solarne termoelektrane
Lokacija: Sevilja, Spanija



Prva komercijalna solarna elektrana na svetu sagradjena je u Sevilji, u Spaniji. 90-metarska kula, okruzena solarnim panelima dovoljna je da proizvede elektricnu energiju za cak 60.000 domova.







Dalji razvoj ove tehnologije doprinece samo povecanju kapaciteta elektrane. Sam koncept je veoma jednostavan. Svi solarni paneli upereni su ka jednoj tacki na kuli gde energija sunca zagreva vodu do kljucanja koja se potom pretvara u paru.



Druga kula, koja se nalazi u Dagetu u Kaliforniji ima snagu od 10 MW i radi na istom principu.









izvor: darkroastedblend.com

Енергија се појављује у акумулисаним или прелазним облицима. У зависности од тога да ли се појављују у природи познајемо примарне и секундарне изворе енергије.

Обзиром на ниво коришћења примарни извори енергије могу бити

конвенционални извори енергије и
неконвенционални извори енергије.

Обзиром на природну обновљивост извори енергије могу бити

обновљиви извори енергије или
необновљиви извори енергије.


Постоји још једна подела, с обзиром на носиоце енергије. У овој подели само су енергетски извори који су носиоци хемијске енергије, и то с изузетком биомасе, необновљиви, док сви други енергетски извори спадају у обновљиве.

Примарни извори енергије могу бити

носиоци хемијске енергије (горива),

дрво, тресет, угаљ, сирова нафта, природни гас, уљни шкриљци, битуминозни пескови, биомаса

носиоци потенцијалне енергије,

водне снаге, плима и осека

носиоци нуклеарне енергије,

нуклеарна горива

носиоци кинетичке енергије,

ветар, морски таласи

носиоци топлотне енергије и

геотермална енергија, топлота мора

носиоци енергије зрачења

Сунчево зрачење.

Историја енергетских извора



Енергија је, уз храну, воду и сировине, једна од кључних потреба човечанства. Током историјског развоја су нови облици и извори енергије доводили до цивилизацијских скокова који се у новијем периоду зову индустријске револуције.

Дрво



Човек користи дрво за грејање од дана када је открио ватру, за грејање свог станишта и за припрему хране. Расположивост дрвета се поклапа са распрострањеношћу људске заједнице. Велико коришћење дрвета је допринела значајном крчењу пространстава и пустошењу великих површина.

Угаљ



Производња дрвеног угља, који се прави од дрвета, је стара 6000 година, јер је тај угаљ погоднији за топљење метала. Кинези су користили угаљ 1000 година п. н. е. а и Римљани су га користили за топљење метала.

Енглези су вадили угаљ из рудника у 12. веку и извозили га у Фландрију. У 17. веку почиње производња кокса, а касније коксни гас почиње да се примењује за уличну расвету. Проналаском парне машине Џејмса Вата почиње индустријска револуција која је створила невероватну потражњу за угљем.

Угаљ је био основни енергетски извор све до половине 20. века када примат преузима нафта, мада је угаљ и даље основни извор за производњу електричне и топлотне енергије.

Нафта



Нафта је главни енергетски извор друге половине 20, века. Осим нафте све се више користе и алтернативни извори енергије, пре свих обновљиви извори енергије.

У циљу задовољавања текућих и успешног планирања будућих потреба за енергијом је Светски савет за енергију поставио три основна стратешка циља за 21. век:

Приступачност изворима енергије, што значи да енергија мора бити доступна по ценама које су прухватљиве и одржива;
Расположивост енергетских извора у смислу непрекидне понуде и
Прихватљивост у смислу усклађености развоја и заштите животне средине.

Обновљиви извори енергије (скраћеница енгл. RES од енгл. Renewable energy sources) некада означавани и као трајни енергетски извори представљају енергетске ресурсе који се користе за производњу електричне енергије или топлотне енергије, односно сваки користан рад, а чије резерве се константно или циклично обнављају.



Електрана на ветар (ветрењача) у америчкој војној бази у заливу Гвантанамо, на Куби

Сам назив обновљиви, као и трајни, потиче од чињенице да се енергија троши у износу који не премашује брзину којом се ствара у природи. Неки пут се међу обновљиве изворе енергије сврставају и они извори за које се тврди да су резерве толике да се могу експлоатисати милионима година. Ово је у супротности са необновљивим изворима којима су резерве процењене на десетине или стотине година, док је њихово стварање трајало десетинама милиона година.

Врсте обновљивих извора енергије

Сва енергија на Земљи потиче примарно из три извора:

Сунчева енергија потиче од зрачења Сунца. Оно настаје као последица термонуклеарне реакције унутар Сунца које се ка Земљи преноси као читав спектар електромагнетног зрачења;

Распад изотопа тешких елемената, нуклеарна фисија;

Кретање планета - гравитациона енергија, која се на Земљи манифестује кроз енергију плиме и осеке.


Соларна енергија у ширем смислу, се на планети земљи манифестује директно, као:

соларна енергија, непосредан и највећи извор енергије на Земљи. Она стално обнавља енергију водних снага, ветра, таласа, топлотног градијента у океанима и биоенергије кроз фотосинтезу.



Сунчева енергија је присутна и индиректно, кроз више видова енергија:

хидроенергија, под којом се обично подразумева само енергија водотокова (тј. енергија река) пошто су енергија глечера и енергија морских струја у овом тренутку неисплативе и технички захтевне за коришћење. Енергија плиме и осеке не спада у овај облик.

еолска енергија или енергија ветра потиче од кинетичке енергије ваздушних маса;

енергија таласа, обично се наводи засебно, јер оригинално потиче од енергије ветра;

топлотна енергија хидросфере, тј. топлота мора потиче од термалног градијента у морима и океанима;

енергија биосфере или биолошка енергија, енергија настала фотосинтезом, тј. енергија биомасе, биогаса и уопште биогорива).

Енергија Сунца је такође акумулирана у фосилним горивима у облику хемијске енергије у остацима биомасе, у угљевима, тресету, нафти, природном гасу, шкриљцима итд. То је необновљив извор енергије.

Распад изотопа (нуклеарна фисија), може бити:

у унутрашњости Земље - манифестује се као геотермална енергија
вештачки изазван - нуклеарна енергија у ужем смислу. Ова енергије је суштински необновљив извор енергије, али се према неким гледиштима и он може сврстату у обновљиве.



Насупрот обновљивим изворима су необновљиви извори енергије. Они би се могли дефинисати као извори за чије резерве се очекује да ће бити исцрпљене за максимално неколико стотина година, а чије би обнављање трајало вишеструко дуже.

Један вид трансформисане соларне енергије је и хемијска енергија фосилних горива, која су, суштински, само трансформисана биомаса. Међутим, овакав извор енергије, који је настао дејством сунчеве енергије пре дужег временског периода, не спадају обновљиве, већ спада у необновљиве изворе енергије, док нуклеарну енергију неки убрајају у обновљиве, а неки у необновљиве енергетске изворе.

Energija vode - hidroenergija



Hidroenergija (hidro = voda) je elektricitet koji se generiše koristeći energiju kretanje vode.

Ovaj izvor energije smatra se obnovljivim zbog ciklusa vode u prirodi.Cirkulacija vode u prirodi Energija sunca isparava vodu iz okeana i rijeka i podiže je u vidu vodene pare. Kada vodena para dosegne hladniji zraka u atmosferi, kondenzuje se i stvara oblake. Vlaga na kraju pada na Zemlju kao kiša ili snijeg, obnavljajući tako vodu u okeanima i rijekama. Gravitacija pokreće vodu sa visokog terena prema niskom. Snaga tekuće vode može biti vrlo velika. Ova moćna energija se koristi već stoljećima. Drevni Grci su koristili vodeni točak za mljevenje pšenice u brašno prije više od 2000 godina.Vodeni točak je jednostavan stroj koji se nalazi ispod nivoa tekuće vode. Ono zahvata vodu kantama koje su pričvršćene na njemu a težina vode uzrokuje okretanje točka. Vodeni točak pretvora potencijalnu energiju vode u kretanje. Ta energija se zatim može koristiti za mljevenje žita, pogon pilane, ili pumpanje vode.

U kasnom 19. vijeku, hidroenergija je postala izvor za proizvodnju elektriciteta. Prva hidroelektrana je napravljena na Nijagarinim vodopadima 1879. godine. 1881. godine, ulične svjetiljke grada Niagara Falls napajane su hidroenergijom. 1882. godine u gradu Appleton u SAD počela je sa radom prva svjetska hidroelektrana.

Postoji nekoliko metoda za proizvodnju elektriciteta iz hidroenergije:



Konvencionalni (brane) – Najveći dio hidroeelektriciteta dolazi iz Branepotencijalne energije vode zaustavljene branom, koja pokreće turbinu i generator. Energija izvučena iz vode zavisi od količine vode i visinske razlike između izvora i izljeva vode. Količina potencijalne energije u vodi proporcionalna je ovoj visinskoj razlici. Brana ima dvostruku ulogu u hidroelektrani. Prva je da poveća ovu visinsku razliku, a druga je da kontroliše protok vode. Brana ispušta vodu kada je to potrebno za proizvodnju elektriciteta. Specijalna vrata koja se nazivaju preljevna vrata ispuštaju višak vode iz reuzervoara za vrijeme jakih kiša.



Pumpne hidroelektrane – Ovaj metod proizvodi elektricitet za potrebe najveće dnevne potražnje tako što premješta vodu između rezervoara na različitim visinama. U vrijeme niske potražnje za elektricitetom, višak proizvodnih kapaciteta se koristi za pumpanje vode iz nižeg u viši rezervoar. Kada je potražnja veća, voda se ispušta u niži rezervoar kroz turbine. Pumpne hidroelektrane predstavljaju komercijalno važno sredstvo masovnog skladištenja energije i poboljšanja dnevnog kapaciteta proizvodnog sistema.



Protočne hidroelektrane

Protočne hidroelektrane – su one koje imaju male kapacitete rezervoara ili uopšte nemaju rezervoar, tako da voda koja dotiče mora biti iskorištena za proizvodnju u tom momentu, ili mora biti puštena kroz branu. Ovo je idealan metod za potoke ili rijeke sa minimalnim smanjenjem protoka u suhom peridu ili za one koji su regulisani mnogo većom branom i rezervoarom uzvodno.



Plima – Plimne elektrane koriste energiju plime. Niska brana, zvana baraža, je izgrađena preko ulaza. Baraža imajedmosmjerna vrata koja dozvoljavaju nadolazećoj plimi da prođe kroz ulaz. Kada se plima povlači, voda ističe kroz ulaz kroz velike turbine napravljene u baraži, proizvodeći električnu energiju. Plima nadolazi i povlači se u neprekidnim siklusima. Voda u okeanima je u konstantnom kretanju. Mi možemo iskoristiti nešto od ove energije, ali većina ostaje van našeg dohvata. Problem nije toliko u iskorištenju ove energije koliko je u njenom prenosu. Proizvodnja električne energije u sred okenana nema smisla – nema je ko koristiti. Možemo koristiti samo energiju blizu obale, gdje je potrbna ljudima. Energija plime je izvor energije okeana koji najviše obećava danas a i u bliskoj budućnosti.

 

Energija talasa – Postoji takođe i Energija talasaenormna količina energije u talasima. Talasi su uzrokovani vjetrovima koji pušu iznad površine okeana. U mnogim krajevima svijeta, vjetar puše dovoljno kontinuirano i dovoljnom snagom da proizvodi kontinuirane talase. Postoji nekoliko načina da se iskoristi energija talasa. Kretanje valova može se koristiti za propuhivanje zraka kroz cijev. Zrak okreće turbinu koja se nalazi u cijevi, proizvodeći tako elektricitet. Drugi način je u skretanju talasa u uske kanale, povećavajući njihovu snagu i veličinu. Talasi se onda mogu kanalisati u bazene, kao kod plimnih elektrana, ili direkto koristiti za pokretanje turbina. Ne postoji nijedna velika komercijalna elektrana koja koristi energiju talasa, ali postoji nekoliko malih. Postoje uređaji koji koriste energiju talasa za napajanje sijalica i zviždaljki na bovama.



Prednosti hidroelektrana:

- Ne spaljuje se nikakvo gorivo tako da je zagađenje minimalno
- Voda za pokretanje hidroelektrana priroda obezbjeđuje besplatno
- Hidroelektrane igraju veliku ulogu u smanjenju emisije stakleničkih gasova
- Relativno nizak operativni trošak i trošak održavanja
- Tehnologija je pouzdana i dokazana
- Obnovljiv izvor energije – padavine obnavljaju vodu u rezervoaru, tako da je „gorivo“ gotovo uvijek tu

Hidroelektrane nisu savršene i imaju neke nedostatke:

- Visok investicioni trošak
- Ovisne su o padavinama
- U nekim slučajevima, uzrokuju plavljenje zemljišta i staništa divljih životinja
- U nekim slučajevima se gubi ili mjenja stanište riba
- Ribe se zarobljavaju ili im se ograničava prolaz
- U nekim slučajevima se mijenja kvalitet vode u toku i u rezervoaru
- U nekim slučajevima se iseljava lokalno stanovništvo

Izvori energije u biljnim ostacima



Ratarski biljni ostaci, uglavnom kukuruzovina i slame od žitarica su, kod nas, neiskorišćeni izvori energije. Od delova biljne mase koji se ne upotrebljavaju u stočarstvu moguće je proizvoditi brikete koji se potom koriste kao sirovina za proizvodnju biogasa.Uz dodavanje određenih organskih komponenti povećava se količina i kvalitet proizvedenog biogasa.

Dinamičan prirast stanovništva u svetu i globalna demografska gibanja, uz nedostatak i neravnomeran raspored izvora hrane i energije, primoravaju čovečanstvo da raspoložive naučne kapacitete usmerava na traženje prihvatljivih rešenja za opstanak.

Kada su u pitanju izvori energije, svet se suočava sa nezaustavljivim iscrpljivanjem prirodnih, neobnovljivih izvora, pre svega nafte i uglja. Korišćenje hidroenergije ima svoje razvojne i troškovne limite. Svet se već uveliko usmerio na korišćenje atomske energije. Opredelio se da „sedi”na buretu baruta sa čijim posledicama se u više navrata već suočio pojavom preživljenih, ali i očekivanih, novih “Černobilja”.

Nauka, međutim, reaguje vrlo racionalno. Glavna poruka je da se energija mora iznalaziti i proizvoditi na mestima pristupačnim čoveku. Svi moraju brinuti i doprinositi stvaranju energije za sebe. Otud poslednjih godina sve je više ideja i iskustava u proizvodnjama energija iz malih izvora. Neki su se uputili da prave mini hidrocentrale, gde za to ima prirodnih uslova. Iskustava ove vrste ima i u Srbiji i pozitivna su. Propagira se korišćenje vetra kao nepresušnog izvora. Vršena su (ili su u toku) istraživanja terena radi izbora najpovoljnijih položaja za vetrenjače.

Evropska Unija podstiče a Vlada Srbije najavljuje povoljne kredite i stimulacije za izgradnju energetskih kapaciteta. Najznačajnija pomoć koju Vlada može da pruži investitorima u proizvodnji energije je, pored povoljnih kredita, uključivanje proizvedene struje u energetski sistem. Pored redovne otkupne cene struje predviđene su i stimulacije za tzv. zelenu struju.

Izvori energije u poljoprivredi



Sve zemlje Evropske Unije daleko su odmakle u razvijanju svesti građana o potrebi racionalnog trošenja energije. Šume su odavno prestale da budu meta nekontrolisane potrošnje. Čuvaju se i obnavljaju zarad proizvodnje kiseonika i zaštite atmosfere. U Poljskoj je, na primer, zabranjeno briketiranje otpadaka od drveta u svim oblicima. Ne briketira se iverje, šuška, strugotina, čak ni otpaci vinove loze. Jer, od tih sirovina moguće je proizvesti ivericu ili panel ploče, što je repromaterijal u industriji nameštaja.

Ova svest se kod nas teško probija. Šuma je u Srbiji uvek bila svačija, javno dobro koje svak može koristiti. Čak se, kao uspešni, ističu neki proizvođači briketa iz krajeva bogatih šumom, kako od oborenih zdravih stabala prave brikete, za šta se u Evropi ide u zatvor.

Evropski menadžeri sa zadovoljstvom nam propagiraju kupovinu njihove opreme za briketiranje otpadaka drveta. U bescenje oni kupuju naše brikete, od zdravog uništenog drveta a naši proizvođači briketa postaju cenjeni i od države stimulisani izvoznici. Sutra, međutim, kada Vladini zvaničnici ispune Upitnike o pristupanju Evropskoj Uniji, potpisaće presudu proizvođačima briketa koje su, donedavna, u zabludi stimulisali. Onda će se nesretni proizvođači obratiti za pomoć, istoj ili nekoj sledećoj Vladi, i verovatno je dobiti. Ceh će platiti nevini resursi i narod.

Ratarski biljni ostaci – neiscrpni izvori energije

Ratarski biljni ostaci, gde preovlađuje kukuruzovina i slame od žitarica su, kod nas, neiskorišćen izvor energije. Mogu se upotrebiti kao stočna hrana i prostirka za stoku, a potom kao sirovina za proizvodnju biogasa. Kada se ovoj smesi dodaju određeni organski dodaci, povećava se količina i kvalitet proizvedenog biogasa (AgroGas d.o.o. iz Novog Beograda proizvodnja biogorivazastupa proizvođača iz EU koji proizvodi organski preparat koji povećava količinu i poboljšava kvalitet biogasa a istovremeno, ostatak biomase koji se koristi kao đubrivo oslobađa štetnih bakterija, biološki ga oživljava, utiče na jačanje korenovog sistema zasejanog rastinja i poboljšava kvalitet humusne mase). Iz biogasa proizvodi se struja, koja se kao zelena, posebno stimuliše u svim zemljama.

Međutim, nije moguće sve biljne ostatke tretirati na ovaj način. Tamo gde nema stočnih farmi, što je kod nas čest slučaj, pristupa se briketiranju ostataka biljne mase. Proizvode se briketi u dimenzijama pogodnim za korišćenje u svim ložištima za čvrsta goriva. Kalorična vrednost briketa je za 15 % do 20 % veća od sirovog lignita. Briket se može upotrebljavati i u kombinaciji sa ugljem ili drvima. Sagorevanjem se ne emituju štetni gasovi a ostatak pepela je zanemarljiv.

U Srbiji, a posebno u Vojvodini, nije rešeno pitanje korišćenja dela biljne mase koja se ne upotrebljava u stočarstvu. Veliki deo se u momentu setve melje i zaorava, spaljuje ili izlaže propadanju. Stručnjaci, koji se bave istraživanjima ovog segmenta poljoprivrede, ukazuju na ekonomski interes vlasnika biljnih ostataka Srbije da koriste ovaj obnovljiv izvor energije.

Projekat čiji se elementi predstavljaju predviđa da je, u prvoj fazi njegove realizacije, moguće na području Vojvodine, Mačve i Stiga instalirati oko 30 postrojenja za briketiranje biljnih ostataka za snabdevanje jednog standardnog postrojenja koriste se biljni ostaci sa 2.000 do 4.000 ha, što zavisi od vrste zasada. Kada se količina od 9.000 t briketa pomnoži sa brojem postrojenja, moguće je supstituisati oko 300.000 t sirovog lignita čija se vrednost procenjuje na 13.500.000 evra. Dakle, odlaže se eksploatacija prirodnih resursa, a sredstva namenjena kupovini uglja ulažu se u sopstvenu proizvodnju sirovine. Izgradnjom predloženih postrojenja u Srbiji bilo bi obuhvaćeno tek oko 6 % površina zasejanih ratarskim kulturama koje se mogu briketirati.

Geotermalna energija (Geothermal energy)



Riječ geotermalno ima porijeklo u dvjema grčkim riječima geo (zemlja) i therme (toplina) i znači toplina zemlje, pa se prema tome toplinska energija Zemlje naziva još i geotermalna energija. Toplina u unutrašnjosti Zemlje rezultat je formiranja planeta iz prašine i plinova prije više od četiri milijarde godina, a radioaktivno raspadanje elemenata u stijenama kontinuirano regenerira tu toplinu, pa je prema tome geotermalna energija obnovljivi izvor energije. Osnovni medij koji prenosi toplinu iz unutrašnjosti na površinu je voda ili para, a ta komponenta obnavlja se tako da se voda od kiša probija duboko po raspuklinama i tamo se onda zagrijava i cirkulira natrag prema površini, gdje se pojavljuje u obliku gejzira i vrućih izvora.



Zemlja ima nekoliko slojeva. Osnovni slojevi su vanjska kruta kora (Crust), tekući omotač – plašt (Mantle), vanjska tekuća jezgra (Outer Core) i unutrašnja kruta jezgra (Inner Core).
Vanjska kruta kora Zemlje duboka je od pet do 50 kilometara i sastavljana je od stijena. Tvari iz unutarnjeg sloja neprestano izlaze na površinu kroz vulkanske otvore i pukotine na dnu oceana. Ispod kore nalazi se omotač i on se proteže do dubine od 2900 kilometara, a sačinjen je od spojeva bogatih željezom i magnezijem. Ispod svega toga nalaze se dva sloja jezgre – tekući sloj i kruti sloj u samoj jezgri planeta. Polumjer Zemlje je otprilike 6378 kilometara, i nitko zapravo ne zna što se točno nalazi u unutrašnjosti, sve navedeno su zapravo znanstvene pretpostavke izgleda unutrašnjosti planeta. Te pretpostavke temelje se na eksperimentima u uvjetima visokog tlaka i velikih temperatura.

Spuštanjem kroz vanjski sloj Zemlje, tj. koru temperatura raste otprilike 17 °C do 30 °C po kilometru dubine (50 – 87 °F po milji dubine). Ispod kore nalazi se omotač koji je sastavljen od djelomično rastopljenih stijena i temperatura tog omotača je između 650 i 1250 °C (1200 – 2280 °F). U samoj jezgri Zemlje temperature bi po nekim procjenama mogle biti između 4000 i 7000 °C (7200 – 12600 °F). Budući da toplina uvijek prelazi sa toplijih dijelova na hladnije, toplina iz unutrašnjosti Zemlje prenosi se prema površini i taj prijenos topline glavni je pokretač tektonskih ploča. Na mjestima gdje se spajaju tektonske ploče može doći do propuštanja magme u gornje slojeve i ta magma se tada hladi i stvara novi sloj zemljine kore. Kad magma dođe do površine može stvoriti vulkane, ali većinom ostaje ispod površine te tvori ogromne bazene i tu se počinje hladiti, a taj proces traje od 5000 godina do milijun godina. Područja ispod kojih se nalaze ovakvi bazeni magme imaju visok temperaturni gradijent, tj. temperatura raste vrlo brzo povećanjem dubine i takva područja izuzetno su pogodna za iskorištavanje geotermalne energije.

Potencijal geotermalne energije je ogroman, ima je 50000 puta više od sve energije koja se može dobiti iz nafte i plina širom svijeta. Geotermalni resursi nalaze se u širokom spektru dubina, od plitkih površinskih do više kilometara dubokih rezervoara vruće vode i pare koja se može dovesti na površinu i iskoristiti. U prirodi se geotermalna energija najčešće pojavljuje u formi vulkana, izvora vruće vode i gejzira. U nekim zemljama se geotermalna energija koristi već tisućljećima u obliku toplica odnosno rekreacijsko-ljekovitog kupanja. No razvoj znanosti nije se ograničio samo na područje ljekovitog iskorištavanja geotermalne energije već je iskorištavanje geotermalne energije usmjerio i prema procesu dobivanja električne energije te grijanju kućanstava i industrijskih postrojenja. Grijanje zgrada i iskorištavanje geotermalne energije u procesu dobivanja struje, glavni su ali ne i jedini načini iskorištavanja te energije. Geotermalna energija također se može iskoristiti i u druge svrhe kao što su primjerice u proizvodnji papira, pasterizaciji mlijeka, plivačkim bazenima, u procesu sušenja drveta i vune, planskom stočarstvu, te za mnoge druge svrhe.

Glavni nedostatak prilikom iskorištavanja geotermalne energije je da nema puno mjesta na svijetu koja su izuzetno pogodna za eksploataciju. Najpogodnija su područja na rubovima tektonskih ploča, tj. područja velike vulkanske i tektonske aktivnosti. Sljedeća slika prikazuje tektonsku kartu svijeta i područja pogodna za iskorištavanje geotermalne energije.

Proizvodnja električne energije

Jedan od najzanimljivijih oblika iskorištavanja geotermalne energije je proizvodnja električne energije. Tu se koriste vruća voda i para iz Zemlje za pokretanje generatora, pa prema tome nema spaljivanja fosilnih goriva i kao rezultat toga nema niti štetnih emisija plinova u atmosferu, ispušta se samo vodena para. Dodatna prednost je u tome što se takve elektrane mogu implementirati u najrazličitijim okruženjima, od farma, osjetljivih pustinjskih površina pa sve do šumsko-rekreacijskih područja.

Pojednostavljeni princip generiranja električne energije.
Slika prikazuje pojednostavljeni princip generiranja električne energije iz geotermalnih izvora. Vruća para i voda koriste se za pokretanje turbina generatora, a iskorištena voda i kondenzirana para vraćaju se natrag u izvor.
Počeci korištenja topline Zemlje za generiranje električne energije vežu se uz malo talijansko mjesto Landerello i 1904 godinu Tamo je te godine započelo eksperimentiranje s tim oblikom proizvodnje električne energije, kada je para upotrijebljena za pokretanje male turbine koja je napajala pet žarulja, a taj se eksperiment smatra prvom upotrebom geotermalne energije za proizvodnju električne energije. Tamo je 1911 počela gradnja prve geotermalne elektrane koja je završena 1913 i nazivna snaga joj je bila 250 kW. To je bila jedina geotermalna elektrana u svijetu kroz gotovo pola stoljeća. Princip rada je jednostavan: hladna voda upumpava se na vruće granitne stijene koje se nalaze blizu površine, a van izlazi vruća para na iznad 200 °C i pod visokim pritiskom i ta para onda pokreće generatore. Iako su sva postrojenja u Landerello-u uništena u drugom svjetskom ratu, postrojenja su ponovo izgrađena i proširena te se koriste još i danas. To postrojenje i danas električnom energijom napaja oko milijun domaćinstava tj. proizvede se gotovo 5000 GWh godišnje, što je oko 10% ukupne svjetske proizvodnje struje iz geotermalnih izvora. Iako je geotermalna energija obnovljivi izvor energije, tlak pare se u Landerello-u smanjio za 30% od 1950.

Trenutno se koriste tri osnovna tipa geotermalnih elektrana:

Princip suhe pare (Dry steam) – koristi se iznimno vruća para, tipično iznad 235 °C (445 °F). Ta para se koristi za direktno pokretanje turbina generatora. Ovo je najjednostavniji i najstariji princip i još uvijek se koristi jer je to daleko najjeftiniji princip generiranja električne energije iz geotermalnih izvora. Spomenuta prva geotermalna elektrana na svijetu u Landerello-u koristila je taj princip. Trenutno se najveća elektrana koja koristi „Dry steam“ princip nalazi u sjevernoj Kaliforniji i zove se The Geysers, a proizvodi električnu energiju još od 1960 godine. Količina proizvedene električne energije iz tog postrojenja još uvijek je dovoljna za opskrbu grada veličine San Francisco-a.

Flash princip (Flash steam) – koristi se vruća voda iz geotermalnih rezervoara koja je pod velikim pritiskom i na temperaturama iznad 182 °C (360 °F). Pumpanjem vode iz tih rezervoara prema elektrani na površini smanjuje se tlak pa se vruća voda pretvara u paru u pokreče turbine. Voda koja se nije pretvorila u paru vraća se natrag u rezervoar zbog ponovne upotrebe. Većina modernih geotermalnih elektrana koristi ovaj princip rada.

Binarni princip (Binary cycle) – Voda koja se koristi u kod binarnog principa je hladnija od vode koja se koristi kod ostalih principa generiranja električne energije iz geotermalnih izvora. Kod binarnog principa vruća voda se koristi za grijanje tekućine koja ima znatno nižu temperaturu vrelišta od vode, a ta tekućina isparava ne temperaturi vruće vode i pokreće turbine generatora. Prednost tog principa je veća efikasnost postupka, a i dostupnost potrebnih geotermalnih rezervoara je puno veća nego kod ostalih postupaka. Dodatna prednost je potpuna zatvorenost sistema budući da se upotrijebljena voda vraća natrag u rezervoar pa je gubitak topline smanjen, a gotovo da i nema gubitka vode. Većina planiranih novih geotermalnih elektrana koristiti će ovaj princip.



Princip koji će se koristiti kod izgradnje nove elektrane ovisi o vrsti geotermalnog izvora energije, tj. o temperaturi, dubini i kvaliteti vode i pare u odabranoj regiji. U svim slučajevima kondenzirana para i ostaci geotermalne tekućine vraćaju se natrag u bušotinu i time se povećava izdržljivost geotermalnog izvora.

Korištenje geotermalne energije u druge svrhe



Jedan od izvora vruće vode na Islandu podoban za iskorištavanje geotermalne energije. Island je država koja najviše koristi svoj prirodni položaj za iskorištavanje geotermalne energije.
Drugi zanimljivi oblik iskorištavanje geotermalne energije je grijanje. Najveći geotermalni sistem koji služi za grijanje nalazi se na Islandu, odnosno u njegovom glavnom gradu Reykjavik-u u kojem gotovo sve zgrade koriste geotermalnu energiju, te se čak 89% islandskih kućanstava grije na taj način. Iako je Island uvjerljivo najveći iskorištavač geotermalne energije po glavi stanovništva sa spomenutih 89% svih islandskih kućanstava koja se griju na taj način, nije usamljen na području iskorištavanja geotermalne energije. Geotermalna energija se uvelike iskorištava i u područjima Novog Zelanda, Japana, Italije, Filipina te i nekih dijelova SAD-a kao što je San Bernardino u Kaliforniji te u glavnom gradu Idaho-a Boise-u.

Geotermalna energija koristi se i u poljoprivredi za povećanje prinosa. Voda iz geotermalnih rezervoara koristi se za grijanje staklenika za proizvodnji cvijeća i povrća. Pod grijanje staklenika ne uzima se u obzir samo grijanje zrake, već se grije i tlo na kojem rastu biljke. Stoljećima se ovo koristi u centralnoj Italiji, a Mađarska trenutno pokriva 80% energetskih potreba staklenika geotermalnom energijom.

Toplinske pumpe su još jedna od upotreba geotermalne energije. Toplinske pumpe troše električnu energiju za cirkulaciju geotermalne tekućine, a ta tekućina kasnije se koristi za grijanje, hlađenje, kuhanje i pripremu tople vode i na taj način znatno se smanjuje potreba za električnom energijom.

Postoji još vrlo širok spektar upotrebe geotermalne energije, ali nema potrebe sve detaljno objašnjavati. Neke od tih upotreba su uzgajanje riba, razne vrste industrijske upotrebe, balneologija - upotreba za rekreaciju i lječilišta (toplice), i slično.

Zaključak

Budući da je procijenjena totalna količina geotermalne energije koja bi se mogla iskoristiti znatno veća nego sveukupna količina energetskih izvora baziranih na nafti, ugljenu i zemnom plinu zbrojenih zajedno trebalo bi geotermalnoj energiji svakako pridati veću važnost. Naročito ako se uzme u obzir da je riječ o jeftinom, obnovljivom izvoru energiju koji je usto i ekološki prihvatljiv. Budući da geotermalna energija nije svuda lako dostupna, trebalo bi iskoristiti barem mjesta na kojima je ta energija lako dostupna (rubovi tektonskih ploča) i tako barem malo smanjiti pritisak na fosilna goriva i time pomoći Zemlji da se oporavi od štetnih stakleničkih plinova.

Obnovljivi izvori energije
Alternativni izvori
Oblici energije



Većina tehnologije obnovljivih izvora energije se na direktan ili indirektan način napaja iz Sunca. Sustav Zemljine atmosfere je uravnotežen tako da je toplinsko zračenje u svemir jednako pristiglom sunčevom zračenju što rezultira određenim energetskim stupnjem unutar Zemljinog atmosferskog sustava što u grubo možemo opisati kao Zemljina klima. Hidrosfera (voda) upije veći udio dolazečeg zračenja. Najviše zračenja se apsorbira pri maloj geografskoj širini u području oko ekvatora, ali se ta energija raspršuje u obliku vjetrova i morskih struja po cijelom planetu. Gibanje valova moglo bi imati važnu ulogu u procesu pretvorbe mehaničke energije između atmosfere i oceana kroz opterećenje uzrokovano vjetrom. Sunčeva energija je također odgovorna za distribuciju padalina, koje su stvarane hidroelektričnim projektima, i za uzgoj biljaka koje su potrebne za proizvodnju biogoriva.



Obnovljivi izvori energije uključuju prirodne fenomene kao što su: sunčeva svjetlost, vjetar, valovi, geotermalna toplina.



Obnovljiva energija je dobivena iz prirodnih procesa koji se konstantno obnavljaju. U svojim različitim oblicima, dobiva se direktno iz sunca ili iz topline stvarane duboko u Zemlji. To još uključuje električnu struju i toplinu dobivenu iz izvora poput sunčeve svjetlosti, vjetra, oceana, hidroenergije, biomase i geotermalne energije te biogoriva i hidrogena dobivenog iz obnovljivih izvora. Svaki od ovih izvora ima jedinstvene karakteristike koje utječu na to kako i gdje su korišteni.

Neobuzdana hidraulička snaga



Cistercijanski monasi manastira Valkenrid, koji se nalazi nedaleko od Goslara, počeli su još u 13. veku da koriste snagu reka i vode. Bili su to prvi koraci u korišćenju preindustrijskog energetskog sistema, jednog od najvećih u svetu, zasnovanom da hidrauličnoj snazi jezera i potoka, kasnije nazvanog Oberharcov sistem za upravljanje vodama.


Sofisticirana tehnologija




Rudari iz Goslara su Oberharcov vodoprivredni sistem postavili 1536. godine, ali je on proširivan sve do 1866. Hidraulična snaga korišćena je kako bi se voda, koja je nadolazila, iz rudarskih jama usmeravala ka Harcovim jezerima. Kako bi im to pošlo za rukom, rudari su napravili hidraulični sistem od gvozdenih šipki i točkova.