Пише: Милош Здравкоивић
Енергија која ће допунити нуклеарну енергију, заменити фосилна горива и променити свет
Европа, тј. велике европске силе, своју су привредну, а на основу ње и војну силу у XIX и првој половини XX века, изградиле на својим резервама угља на којима је потом израсла индустрија челика. Неупоредиво већа Америка, Кина, Индија па и Русија то раде данас. То је данас “најпрљавија“ енергија, највише оптерећује природу, а и резерве се смањују. У последње време се неопходна енергија за савремени живот и индустријски раст света, што значи богатство држава и њених грађана, прилично ослањају на гас и нафту из Русије, те са Блиског Истока, али и домаћу атомску енергију.
Познато је да коришћење снаге воде има огроман потенцијал у производњи електричне енергије. Ипак сваки киловат добијен у хидроелектрани, пре свега у малој или мини-хидроелектрани изузетно је “дискутабилан”, јер овај вид производње је неекономичан и неефикасан, те веома штетан по животну средину. Главни ризик услед изградње хидроелектране је утицај на локални еколошки баланс, посебно низводно од бране. Да не помињемо изградњу малих хидро електрана, где се готово цела река трансферише у цеви.
Кина, која има 77.000 МХЕ, забранила је изградњу нових и почиње да уклања старе, што се дешава и у Америци, где је уклоњено 1.200 МХЕ, а у Европи је срушено већ 400, са образложењем да чине неприхватљиве еколошке штете.
Забрана МХЕ је национални интерес
Питање да ли мале хидроелектране треба забранити или не са становишта еколошке и инжењерске струке се не доводи у питање. Производња енергије из малих хидроелектрана никако не може да представља значајну ставку у енергетском билансу земље.
Цео бизнис око МХЕ своди се на зараду, а при том се на рачун природног богатства прави струја која се по „повлашћеној цени“ (читај прескупа) продаје енергетском систему државе, а разлику до нормалне цене дотирају сви грађани из државне касе.
У Европи су раније фид-ин тарифе (повлашћена цена ) биле високе, али се то показало као лоше решење. Дешавало се да се праве огромни губици због обавезе да се прво откупљује струја из обновљивих извора. У Немачкој су фид-ин тарифе прво смањене, а затим се иде ка потпуном укидању. Истим путем би се требало ићи и у осталим државама, пре свега зато што је Немачка желела да продаје своју технологију те да на тај начин држава надокнади штету насталу давањем стимулација приватним инвеститорима, јер су цене и сувише високе. Цена струје би требало да буде иста за све, без додатних накнада које оптерећују потрошаче. То што држава жели да стимулише власнике ОИЕ не значи да цех треба да плаћају грађани.
Чињеница је да ће преко субвенционисаних цена струје за ОИЕ потрошачи заправо отплаћивати кредите инвеститора у зелену енергију, то јест даваћемо наше реке за њихове хипотеке.
Могућности додатне изградње хидроцентрала на токовима великих река су већ у поприличној мери исцрпљене. У игри је још и контроверзна биомаса, или њено коришћење у много већим размерама него до сада, те термална енергија која свуда на свету дрема у великој дубини земље, али је теоретски приступачна и повремено као да подсећа на себе ерупцијама вулкана.
Сунце, односно његова енергија, основни је покретач свих климатских и животних циклуса на Земљи. Из тог разлога је Сунце од давнина представљало центар веровања бројних цивилизација. Данас се Сунце посматра пре свега као извор угоде и као неизмерни потенцијал за подмиривање енергетских потреба према принципима одрживог развоја. Сунце је најближа звезда Земљи и уједно средишња звезда Сунчевог система. Сунце се састоји од смеше гасова, а у његовом хемијском саставу доминирају водоник (70%) и хелијум (28%). Сунце је непосредно или посредно, извор већине доступне енергије на Земљи. У суштини се на сунцу у сваком минуту догоди једна “хидрогенска” експлозија, те је то извор неисцрпне енергије коју и ми осећамо.
Сунце је највећи и најмоћнији извор енергије. Сунчева енергија је најчистији, најбогатији и најфлексибилнији обновљиви извор енергије. Сунчева светлост може се користити за грејање, расвету и хлађење кућа и других објеката, производњу електричне енергије, грејање воде и у разним индустријским процесима. Већина облика обновљивих извора енергије долази директно или недиректно од сунца. Енергија коју Сунце константно зрачи на површину Земље током једног дана, могла би покрити човекове потребе за енергијом за око 180 година. У будућности соларна енергија биће врло важна као напредни облик чисте, обновљиве енергије.
Одакле Сунцу толика енергија?
У Сунчевом језгру константно се одвија нуклеарна фузија у којој се два атома водоника спајају у један атом хелијума уз ослобађање енергије на рачун смањења масе (укупни произведени хелијум има укупну масу мању од укупне утрошене масе водоника). Дакле Сунчевог енергија је заправо нуклеарна енергија, произведена у његовом средишту, где температура досеже и до 15 милиона °Ц. Истовремено је температура на површини Сунца око 5500 °Ц. Производња енергије применом нуклеарне фузије резултира континуираним смањењем масе Сунца и то тренутно брзином од 4 милиона тона сваке секунде.
Дуга је историја коришћења сунчеве енергије. Први корисни облик енергије за који је кориштена енергија Сунца јесте свакако добијање ватре, помоћу различитих начина (стакло, лупа, огледала) усмеравања и фокусирања Сунчевих зрака. Тако су Кинези, Грци, Инке и Римљани, дошли до закључка да закривљена огледала могу концентрисати Сунчеве зраке на запаљиви материјал и тако створити довољан интензитет зрачења да се покрене процес горења. Чест назив за ова огледала у то доба био је „горућа огледала“. Према неким историјским записима током Другог Пунског рата (212. године пре нове ере), грчки научник Архимед искористио је рефлектујућа својства штитова начињених од бронзе фокусирајући Сунчеве зраке и тако запалио дрвене римске бродове. Премда нема доказа да се догађај стварно и догодио.
Софистицирани облик архитектуре и урбаног планирања примењују већ Грци, Кинези и Египћани који су оријентисали своје грађевине према југу и на тај начин осигуравали преко потребну светлост и топлоту. Након пада Рима, соларна архитектура у Европи је углавном занемарена, али се истовремено наставља развијати у Кини. У 18. веку стакло се почело интензивније користити и људи су опазили да се помоћу стакла може заробити и искористити део Сунчеве топлоте.
Француски физичар Едмонд Бекерел 1839. направио је огроман корак у напретку соларне технологије за производњу електричне енергије. Иако није знао теоретски објаснити појаву, открио је да уколико се метал изложи Сунчевој светлости на његовим крајевима појављује се разлика електричног потенцијала, односно напон. Прве соларне ћелије направио је Чарлс Фриц, а први соларни грејач воде измислио је Чарлс Кемп. Немачки геније Алберт Ајнштајн планетарно је познат по својим бројним доприносима науци од којих се посебно истиче његова „Теорија релативности“. Ипак, многи нису упознати са чињеницом да је управо Ајнштајн у свом раду из 1905. године теоретски објаснио појаву коју је открио Бекерел. Ту појаву објашњава његова теорија „фотоелектричног ефекта“ за коју је Ајнштајн добио и Нобелову награду за изванредним научни допринос 1921. 1954. се сматра годином „рођења“ фотонапонске технологије. Наиме тада је направљена прва фотонапонска ћелија, односно први комерцијални уређај који директно претвара Сунчево зрачење у електричну енергију. Од тада па све до данашњих дана научници и инжењери користе исти принцип и трагају за новим материјалима и начинима њихове употребе како би повећали способност фотонапонских ћелија.
Укупна енергија Сунчевог зрачења која сваке секунде стиже на површину Земље износи око 100 ПЈ. Поређења ради, на Земљи се сваке секунде у просеку троши око 16 ТЈ енергије што је око 6000 пута мање од доступне енергије Сунчевог зрачења. Иако су потенцијали Сунчевог зрачења огромни, постоје бројни проблеми код искоришћавања тих потенцијала. Основни проблеми искоришћавања су мала површинска густина доступне енергије, чињеница да тек нешто више од 25 % укупног Сунчевог зрачења отпада на копнени део Земље, велике осцилације интензитета зрачења, као и значајни инвестициони трошкови. У свету је 2015. године било инсталирано око 435 ГW термалне снаге у системима грејања који користе соларне колекторе. Више од 70 % од тог износа отпада на инсталирани капацитет у Кини. На слици која приказује годишњи нивои озрачености уочљиво је да Европа није на најповољнијем месту за коришћење Сунчеве енергије. Упркос томе, у Европи је директно коришћење Сунчеве енергије у великом порасту што је углавном резултат политике подстицања технологија за коришћење Сунчеве енергије у склопу подстицања одрживог развоја.
Сунчева енергија може се користити активно и пасивно. Активна примена Сунчеве енергије подразумева њену директну трансформацију у електричну или топлотну енергију. Топлотна енергија се добија помоћу соларних колектора, а електрична енергија помоћу фотонапонских (соларних) ћелија. Основне технологије за директно коришћење енергије Сунца су: соларни колектори (припремање вруће воде и загревање просторија), фотонапонске ћелије (директна трансформација сунчеве енергије у електричну енергију ), фокусирање сунчеве енергије (употреба у великим енергетским постројењима). Соларни колектор је уређај који апсорбује Сунчево зрачење односно енергију Сунца и складишти је као корисну енергију која се употребљава за грејање воде или објеката. Системи за грејање воде могу бити или отворени и затворени. У отвореним вода коју треба загрејати пролази директно кроз колектор на крову, док су у затвореним системима колектори испуњени течношћу која се не смрзава, попут антифриза.
Фотонапонске ћелије су полупроводнички елементи који директно претварају енергију сунчевог зрачења у електричну енергију. Струја добијена оваквим начином је једносмерна. Фотонапонске ћелије могу се користити као самостални извори енергије или као додатни извор енергије. Као самостални извор енергије користи се на пример на сателитима, путним знаковима, дигитронима и удаљеним објектима који захтевају дуготрајни извор енергије. Фотонапонски системи су високо поуздани, имају ниске трошкове рада, а најекономичнији извор енергије. Потребе за одржавањем су минималне, овај систем може се применити било где на Земљи (тако да се електрична енергија може увести и на местима где би то иначе било прескупо или чак и неизводиво), не прави буку и не загађује околину.
Фокусирање сунчеве енергије употребљава се за погон великих генератора или топлотних погона. Фокусирање се постиже помоћу много огледала или чешће помоћу огледала сложених у тањир или конфигурацију торња. Сунчевог енергија може се искористити и за производњу електричне енергије. Неке Сунчеве термоелектране употребљавају закривљена огледала која усмеравају Сунчево зрачење на цев у жижи огледала. Друга могућност градње Сунчеве термоелектране је електрана са средишњим торњем. У овом случају се око великог колектора флуида, средишњег торња, поставља поље огледала која рефлектују Сунчево зрачење и усмеравају га према колектору. Угрејани флуид користи се за производњу паре која покреће турбину и генератор. Иако је релативно млада, технологија фотонапонске електране (ФЕ) већ данас заузима значајан део укупних инсталираних капацитета за производњу електричне енергије из обновљивих извора енергије. У фотонапонским електранама 2015. године произведено је 1.2 % и око 5 % укупне производње електричне енергије из обновљивих извора.
Пасивна примена сунчеве енергије подразумева директно коришћење Сунчеве топлоте одговарајућом конструкцијом грађевина. Под одговарајућом конструкцијом грађевина подразумева се правилан концепт смештања у простору, примена одговарајућих материјала, прикладан распоред просторија и застакљених плоча. Код пасивне примене сунчеве енергије је врло битно да грађевински елементи и материјали буду оптимално обликовани и повезани, а не само естетски. Геометријски облик, величина и висина зграде, топлотни капацитет појединих зидова и просторија, топлотна заштита зграде, површина под стаклом, заштита од ветра, кише, влаге, али и од прекомерног излагања Сунцу током лета и квалитет грађења, у енергетском смислу знатно утичу на укупну енергетску потрошњу током целе године, попут грејања зими и хлађења лети, али и угодности боравка у таквој згради. На пасивну енергетику зграде утичу архитектонски пројекат, урбанистички план градње у месту, распоред и међусобна удаљеност од појединих зграда, протезање главних саобраћајница у насељу и слично. Према свему наведеном разликујемо нискоенергетске тј. енергетски учинковите куће, али и насеља.
Занимљиво је да нафтна Саудијска Арабија има велике планове за диверзификацију своје привреде у следећем периоду, а планирано је да соларна енергија буде битан привредни сегмент. У свом програму названом „Висион 2030“, Саудијци желе да модернизују индустрију ове земље и створе одрживу економију која се не ослања на нафту. У склопу овог пројекта владајућа краљевска породица договорила је с инвеститорима из јапанског СофтБанка улагање у највећу соларну електрану икада изграђену. Биће то фарма фотонапонских панела вредна 200 милијарди долара на којој ће бити запослено до 100 хиљада људи. Писмо намере о улагању у овај пројекат потписали су у недавно у Њу Јорку принц Саудијске Арабије Мохамед Бин Салман и оснивач СофтБанка Масајоши Сон. Инсталирана снага ове соларне електране требала би бити чак 200 гигавата, што је око 100 пута веће од било ког другог соларног пројекта икада планираног. Површином и снагом соларна електрана СофтБанк Солар Пројецт требала би бити око 400 пута већа од тренутно највеће у свету, оне у индијском Камутију. Ова соларна електрана, ако се изгради, више ће него утростручити капацитете производње енергије у Саудијској Арабији.
Нови извештај који је у недавно објавио Програм за екологију УН-а, закључио је како је соларна енергија у 2017. доминирала глобалним инвестицијама као никада раније. Соларна енергија је у 2017. привукла далеко више инвестиција него било која друга технологија, приближно 160.8 милијарди америчких долара, за 18% више него у 2016. Покретачка снага иза овог успона је Кина са 53 инсталираних ГW (уложено 86.5 милијарди УСД), која води више од половине нових светских капацитета за соларну енергију. Према извештају програма Уједињених нација за екологију и Блумберга, прошле године је свет инсталирао рекордних 98 ГW нових соларних капацитета, много више од укупних нових капацитета који су уложени у фосилна горива и нуклеарне електране. Прошле године је забележен рекордни капацитет обновљивих извора енергије од 157 ГW, у односу на 2016. годину када је било 143 ГW.
Велики скок у улагања у чисту енергију забележиле су и Аустралија (за 147 %), Шведска (за 127 %) и Мексико (за 810 %). Међутим, у САД-у инвестиције су пале за 6 %, у Европи за 36 %, док је у Јапану пад био за 28%. За десет година (2007 – 2017) улагања у обновљиве изворе енергије, која износе 2.7 трилиона долара на глобалном нивоу, омогућила су пораст производње електричне енергије из ОИЕ са 5.2 % на 12.1 % те је прошле године свет био поштеђен за око 1.8 Гт емисија еЦО2, што је еквивалент уклањања целокупног америчког транспортног система.
Због смањења трошкова производње електричне енергије, отварања нових радних места, формирања алтернативе нафти и угљу и даље ће се подстицати ширење соларне енергије. Соларна енергија је апсолутно будућност јер нуди огромне количине енергије, нуди енергетску независност, нема еколошког прљања, може се комбиновати уз постојеће системе грејања, има високу ефикасност у свим годишњим добима и условима, унапређује транспортне системе те се инвестиције дугорочно враћају кроз период седам до девет година. Соларна енергија ће променити свет.
П.С.
На 76 одсто река на Балкану не би требало градити минихидроелектране (МХЕ) показала је међународна кампања „Спасите плаво срце Европе“. Мини хидроелектране су мини само у погледу енергије коју произведу, али велике по последицама на животну средину и људе. У Евопи су уништили реке, и направили пуно грешака, али су извукли поуке. Било би болно да Србија учини исте грешке које је Европа учинила пре 20 година, и то у 21. веку кад имамо алтернативе које они нису имали.
Имам осећај да велики део друштва схвата да нам је потребна промена. Приватни инвеститори краду воду река, у неким случајевима потпуно их уништавају, а водотокови су јавно добро. Реке и потоци представљају драгоцен ресурс и рањив екосистем. Важне су и за животињски свет и за људе, а када се појави инвеститор и одузме ту воду, онда вода тече само у његове џепове, што је добро за једну особу, а лоше за све остале.
21. Септембар 2019.
