List Saveza energeti~ara
Broj 4 / Godina XII / Decembar 2010.
UDC 620.9
ISSN br. 0354-8651
„ ekonomija „ ekologija
ekologija
energija
ekonomija
SAVEZ ENERGETIČARA
Predsednik Saveza energetičara: Nikola Rajaković
Sekretar Saveza energetičara: Nada Negovanović
Adresa: 11000 BEOGRAD, Knez Mihailova 33
Telefon: 381 11 2183 315 Faks: 381 11 2639 368
E-mail:[email protected]
Web:www.savezenergeticara.org.rs
ekologija
ekonomija
energija
Energija/Ekonomija/Ekologija
IZDAVA^KI SAVET
Broj 4, decembar 2010.
Dr Petar [kundri}, ministar
rudarstva i energetike
Mr Bo`idar \eli}, ministar za
nauku i tehnolo{ki razvoj
Mr Mla|an Dinki}, ministar
ekonomije i regionalnog
razvoja
Dr Oliver Duli}, ministar `ivotne
sredine i prostornog planiranja
Dr Kiril Krav~enko, gen.
direktor NIS ad
Milo{ Bugarin, predsednik PKS
Dragomir Markovi}, gen.dir.
JP EPS-a
Jakovqev Vadim
Vladislavovi~, predsednik
UO NIS a.d.
Dr Aca Markovi}, predsednik
UO EPS
Prof. dr Milo{ Nedeljkovi},
dr`avni sekretar
Du{an Mraki}, dr`avni sekretar
Prof.dr Ivica Radovi}, dr`avni
sekretar
Dr Slobodan Ili}, dr`avni
sekretar
Neboj{a ]iri}, dr`avni sekretar
Ljubo Ma}i}, direktor Agencije
za energetiku Srbije
Dr Milo{ Milankovi}, gen.dir.
JP Elektromre`a Srbije
Du{an Bajatovi}, gen.dir.
JP Srbijagas
Sr|an Mihajlovi}, gen.dir.
JP Transnafta
Mr Zlatko Dragosavljevi}, gen.
dir. JP PEU
Branislava Mileti}, gen.dir.
EP Republike Srpske
Drago Davidovi}, predsednik
SE Republike Srpske
Dr Tomislav Simovi}, gen.dir.
Montinvest ad
Dr Vladan Pirivatri}, gen.dir.
Energoprojekt Holding
Zoran Predi}, gen.dir.
JKP Beogradske elektrane
Dr Bratislav ^eperkovi},
predsednik UO JP Transnafta
Stevan Mili}evi}, direktor
PD EDB, doo
Petar Kne`evi}, dir.
PD TENT, d.o.o.
Dragan Stankovi}, direktor
PD HE \erdap, d.o.o.
Mijodrag ^itakovi}, dir.
PD Drinsko-Limske HE
Dragan Jovanovi}, dir.
TE-KO Kostolac
Predrag Radanovi}, iz.direktor
NIS Naftagas
Isidor Popadi}, iz. direktor
NIS Petrol
Slobodan Mihajlovi}, direktor
PD Elektrosrbija, d.o.o.
Neboj{a ]eran, direktor
PD RB Kolubara, d.o.o.
Tihomir Simi}, direktor
PD Elektrovojvodina, doo
Milo{ Samard`i}, direktor
PD Panonske TE-TO
Vladimir Jeli}, direktor
Novosadske toplane
Dragoljub Zdravkovi}, direktor
PD Jugoistok, d.o.o.
Boban Milanovi}, direktor
PD Centar, doo
Dr Nenad Popovi},
ABS Holding
Milorad Markovi}, predsednik
HK Minel
Marko Pejovi}, potpredsednik SE
Osniva~ i izdava~
Savez energeti~ara
Predsednik SE
Prof. dr Nikola Rajakovi}
Sekretar SE
Nada Negovanovi}
Glavni i odgovorni urednik
Prof. dr Nenad \aji}
Adresa Redakcije
Savez energeti~ara
11000 Beograd
Knez Mihailova 33
tel. 011/2183-315
faks 011/2639-368
E-mail:[email protected]
www.savezenergeticara.org.rs
Kompjuterski prelom EKOMARK
Dragoslav Je{i}
[tampa
„Akademska izdanja“,
Beograd
Godi{nja pretplata
- 8.000,00 dinara
- za inostranstvo 16.000,00
dinara
Teku}i ra~un SE
broj 355-1006850-61
Radovi su {tampani u izvornom
obliku uz neophodnu tehni~ku
obradu.
Nijedan deo ove publikacije
ne mo`e biti reprodukovan,
presnimavan ili preno{en bez
prethodne saglasnosti Izdava~a.
Dr Dragan Kova~evi}, gen.dir.
EI „Nikola Tesla“
Dr Vladan Batanovi}, gen.dir.
Institut „Mihajlo Pupin“
Dr Zlatko Rako~evi}, gen.dir.
Instituta Vin~a
Prof.dr Miodrag Popovi},
dekan Elektrotehni~kog
fakulteta Beograd
Prof.dr Du{an Gvozdenac,
Tehni~ki fakultet Novi Sad
Prof.dr Milun Babi}, Ma{inski
fakultet u Kragujevcu
Dr Svetislav Bulatovi},
EFT Group
Slobodan Babi},
Rudnap Group
Dr Vladimir @ivanovi}, SE
Dragojlo Ba`alac, SE
REDAKCIONI ODBOR
Slobodan Petrovi}, sekretar
Odbora za energetiku PKS
Prof. dr Ozren Oci}
Prof.dr Petar \uki}, TMF
Dragan Nedeljkovi}, novinar
Dr Vojislav Vuleti}, gen.sek.
Udru`enje za gas
Radi{a Kosti}, direktor
Elektroistok izgradnja
Savo Mitrovi}, direktor
Sever Subotica
Dr Branislava Lepoti}, dir.
JP Transnafta
Mom~ilo Cebalovi}, dir.za
odnose s javno{}u EPS
Dr Du{an Unkovi}, NIS a.d.
Jelica Putnikovi}, novinar
Miroslav Sofroni},
PD TENT d.d.
Mile Danilovi}, dir.
Termoelektro Enel
Prof.dr Vojin ^okorilo, RGF
Krstaji} Sekula, novinar
Roman Muli}, SE
Rade Borojevi},
Privredna komora Beograda
Nikola Petrovi}, dir.
ENERGETIKA d.o.o.
ekologija
ekonomija
energija
Sadr`aj
[005] M. Ivkovi}
Sirovinski potencijal Despotova~kog ugljenog basena i
njegova uloga u energetskom bilansu podzemnih rudnika
[009] S. Kokeri}, M. Deni}, R. Guberini}
Stanje i mogu}nosti daljeg razvoja proizvodnje uglja
u RMU „Soko“ Sokobanja
[016] M. Stojakovi}, Z. Popovi}
Analiza merenja toplotnog efekta uglja kao osnova za
uvo|enje upravljanja kvalitetom uglja na „Tamnavskim
povr{inskim kopovima“
[022] S. Stupar, N. Petrovi}, S. Trivkovi}, S. Jakovljevi}
Mogu}a primena aviona u pove}anju hidroakomulacionog
potencijala
[027] S. J. Gu{avac, S. D. \uki}, N. \. Maravi}, Lj. R. Geri}
Ekonomsko vrednovanje varijanti uz uva`avanje ekolo{kih
aspekata pri projektovanju osvetljenja saobra}anica
[035] M. Vuji~i}, Z. Bogi}evi}, N. Markovi}, D. Radosavljevi}
Primena statisti~ke metode na problem neovla{}enog
kori{}enja elektri~ne energije mimo mernog ure|aja
[039] T. Milanov
Dispe~erska pouzdanost elektrodistributivnih sistema
[050] L. Petrovi}, I. Petrovi}
Informaciona bezbednost - Element nacionalne
i energetske bezbednosti [057] D. Stojanovi}, M. Bjeki}, R. Krneta
Perspektive u{tede energije u stendbaj re`imu ku}nih
elektronskih ure|aja
[063] N. Miloradovi}
Raspored toplih i hladnih kupatila u Cari~inom gradu
u funkciji u{tede energije iz hipokausta
[067] S. \uri}, D. \akovi}, S. Brankov, M. Omerovi}, E. D`aferovi}
Matemati~ki model prora~una ravnote`nog sastava
gasifikacije komunalnog ~vrstog otpada
[075] M. Le~i}, B. Kokotovi}, A. Milosavljevi}, \. ^antrak, S. Petroni}
Pobolj{anje kvaliteta zavarenog spoja kod anemometarskih
sondi sa zagrejanim vlaknima
[080] R. Radovanovi}, A. Milosavljevi}, S. Petroni}, M. Sre}kovi}, V.
Babi}
Primena holografske interferometrije u analizi deformacija
modela komore izra`enog od vi{ekomponentne legure tipa
Al-Zn-Mg-Cu
[087] J. Vasin, T. Zeremski-[kori}, S. [ereme{i}
Sadr`aj organske materije u zemlji{tima AP Vojvodine i
mogu}nost kori{}enja `etvenih ostataka kao obnovljivog
izvora energije
[093] S. Dragi}evi}, S. ]ur~i}
Tehnologije kori{}enja biomase u postrojenjima za
kombinovanu proizvodnju toplotne i elektri~ne energije
[100] @. Dragojevi}:
Aplikativna upotreba solarne energije i primena inovativnih
tehnologija i metoda u R. Srbiji
[105] S. Poli}-Radovanovi}, Z. Nikoli}, S. Risti}, B. Milosavljevi}, J.
Milosavljevi}
Uticaji tehnolo{kih optimizacija termoenergetskih
postrojenja na objekte kulturne ba{tine - metodolo{ki
aspekti istra`ivanja
[110] P. Radanov
Istra`ivanje nivoa edukacije o zaga|enosti `ivotne sredine u
Pan~evu
ENERGETIKA 2011
Međunarodno savetovanje
u organizaciji Saveza energetičara
pod pokroviteljstvom
Ministarstva rudarstva i energetike,
Ministarstva nauke i tehnološkog razvoja,
Ministarstva životne sredine i prostornog planiranja,
Ministarstva ekonomije i regionalnog razvoja,
PKS, JP EPS, NIS a.d. Novi Sad, JP EMS, JP Srbijagas
Zlatibor, 22.03. – 25.03.2011.
Tematika savetovanja Energetika 2011 u globalu posvećena je prioritetima energetskog sektora Srbije:
strateško planiranje razvoja energetike i energetska politika (sigurnost snabdevanja, ublažavanje
klimatskih promena, društvena i državna podrška planovima rasta energetske efikasnosti, masovna
primena obnovljivih izvora energije, razvoj „energetske poljoprivrede i šumarstva“, korišćenje domaćih
neobnovljivih resursa, cene energenata i energije, podsticaji, generisanje zapošljavanja u energetskom
sektoru, socijalni aspekti);
analiza energetskih sistema (savremene analitičke metode i alati za modeliranje energetskih sistema,
energetske ankete, sistemske analize, rezultati);
povezanost politike zaštite životne sredine, energetske efikasnosti i optimalnog energetskog razvoja
(saobraćajna politika i politika upravljanja vodama u službi poboljšanja energetske efikasnosti,
upravljanje otpadom i otpadnim vodama, klimatske promene, postupci smanjenja zagađenja vazduha,
vode i zemljišta), međunarodna i regionalna saradnja za razvoj (razvojni mehanizmi u oblasti održivog
razvoja, energetike i zaštite životne sredine, mehanizmi čistog razvoja, itd).
prenos toplote i mase i modeliranja procesa u energetici (CFD i drugi programski paketi u službi povećanja
efikasnosti energetske opreme i postrojenja),
savremeni tehničko-tehnološki izazov.
U okviru Međunarodnog savetovanja ENERGETIKA 2011 planiraju se:
uvodna pozivna predavanja, oralne prezentacije, poster prezentacije, promotivno-marketinške
prezentacije i izložbe o energo-dostignućima u energoprivredi, industriji, komunalnim sistemima,
saobraćaju, zgradarstvu, obnovljivim i novim izvorima energije itd.,
studentski akademski projekti,
i tri okrugla stola sa našim stalnim temama:
Mogu li energetski sektor i privreda Srbije da normalno funkcionišu i ispunjavaju strateške zadatke sa
važećom politikom cena energije i energenata?
Ostvarenja i zadaci na planu podizanja energetske efikasnosti i korišćenja novih i obnovljivih izvora
energije u Srbiji,
Inovacije u energetici.
SAVEZ ENERGETIČARA
Predsednik Saveza energetičara: Nikola Rajaković
Sekretar Saveza energetičara: Nada Negovanović
Adresa: 11000 BEOGRAD, Knez Mihailova 33
Telefon: 381 11 2183 315 Faks: 381 11 2639 368
E-mail:[email protected]; Web:www.savezenergeticara.org.rs
Važni datumi
Prijem abstrakta i prijava učešća
Obaveštenje o prihvatanju rada
Prijem prihvaćenih radova
Uplata kotizacija i rezervacija smeštaja do
10.01.2011.
17.01.2011.
25.02.2011.
20.03.2011.
energija
ekonomija
ekologija
energija
Dr Mirko Ivkovi}, viši naučni saradnik, JP PEU Resavica
UDC: 553.94:662.333.01/.03
Sirovinski potencijal
Despotovačkog ugljenog
basena i njegova uloga
u energetskom bilansu
podzemnih rudnika
Uvod
Ležišta uglja u Srbiji, koja su
po svojim prirodno geološkim
karakteristikama predisponirana
sistemu podzemne eksploatacije
raspolažu sa značajnim, za naše
prilike, rezervama uglja koje se
kreću do milijardu tona. Ovo su
geološke rezerve, svih kategorija,
locirane kako u aktivnim tako i
u ležištima u kojima nije vršena
eksploatacija, ili u ležištima
u kojima je delimično vršena
eksploatacija. Od aktivnih ležišta
samo ležišta rudnika Soko, Štavalj
i Lubnica raspolažu sa većim
rezervama u kojima se može za
duži period planirati eksploatacija
uglja, čak i sa povećanjem
kapaciteta. U većem broju aktivnih
ležišta preostale rezerve uglja
su niske i može se reći da već
treba da uđu u fazu postepenog
zatvaranja (Vrška Čuka, Jarando,
Tadenje, Jasenovac-Spušteni blok,
Bogovina, Senjski rudnik ).
Planovima razvoja, odnosno
Strategijom razvoja energetike
i Prostornim planom Srbije
predviđeno je da rudnici sa
podzemnom eksploatacijom
dostignu kapacitet od 1,5 miliona
tona uglja godišnje, a što se može
realizovati samo aktiviranjem
novih ležišta i podrazumevajući
odgovarajući stepen
mehanizovanosti i automatizacije
tehnoloških procesa. U sferi
potrošnje ugljeva predviđeno je da
se najveći obim proizvedenog uglja
u podzemnim rudnicima usmeri
Rezime
U ovom radu se obrađuje sirovinski potencijal Despotovačkog ugljenog
basena ukupno i posebno za ležište »Kosa-Zabela«. Za ovo ležište pored
rezervi uglja daju se i rezultati istraživanja prirodno-geoloških uslova
dobijenih istražnim radovima i ocena njihovog uticaja na izbor sistema
rudarskih radova.
Ključne reči: ugalj, eksploatacija, rudnik.
Abstract
This paper deals with raw potential of Despotovacki coal basin totaly
and separately for »Kosa-Zabela« deposit. For this deposit with reserves
of coal this article provided the research results and natural- geological
conditions obtained with exploration works and assessment of their
influence on the choice of mining works system.
Key words: Coal, Exploitation, Mines.
ka termoenergetskim objektima,
i to u prvoj fazi u TE »Morava«Svilajnac, a potom u TE-TO Štavalj
i Zaječar čija je izgradnja planirana
u neposrednom narednom periodu.
Analizom uticajnih faktora došlo
se do saznanja da je tehnički i
ekonomski racionalno najpre
aktivirati ležište Kosa-Zabela
koje pripada Despotovačkom
ugljenonosnom basenu, te se u
ovom radu saglasno postavljenom
cilju daje pregled i ocena
sirovinskog potencijala basena i
posebno ležišta Kosa-Zabela.
Praktično ovim su postavljeni
područje i okvir istraživanja,
pri čemu je šire područje
istraživanja sirovinski potencijal
Despotovačkog basena a okvir
detaljnih istraživanja je ležište
Kosa-Zabela.
[005]
Osnovne karakteristike
Despotova~kog basena
Despotovački ugljonosni basen
nalazi se 7km severozapadno od
Despotovca, između Svilajnca
i Despotovca, i drumskim i
željezničkim saobraćajnicima
povezan je sa ostalim regionima
Srbije.
Područje basena predstavljeno
je blago zatalasanom potolinom
u aluvijalnoj ravni reke
Resave. Eksploatacija uglja u
Despotovačkom basenu otpočela
je u selu Miliva 1837. godine i u
istoriji rudarstva predstavlja prvi
aktivni rudnik u Srbiji. U više
eksploatacionih polja ovog basena
u XX veku vršena je intezivna
eksploatacija i izvođeni istražni
radovi. Prema dostpnim podacima
eksploatacija se odvijala u
energija
eksploatacionim poljima »Miliva«,
»Morava«, »Bočinac-Zeleni lug«,,
»Venac«, »Stara Manasija«, »Nova
Manasija«, »Bukovac«, »Sreća«
i »Beljajka«, dok su detaljnije
istraživana eksploataciona polja
»Cerje-Jovačko polje« i »KosaZabela« u kojima nije vršeno
otkopavanje ugljenih slojeva.
Detaljnom analizom podataka
istraživanja može se istaći da su
u basenu ekonomski perspektivna
eksploataciona polja »KosaZabela«, Cerje-Jovačko polje« i
»Nova Manasija«, a koja imaju
značajnije rezerve uglja. U ležištu
»Nova Manasija« bilansirane su
rezerve u ugljenim slojevima III
i V i to kategorija A i B u iznosu
od 4.120000 tona, dok su rezerve
C1 kategorije procenjene na oko
800.000 tona. U ležištu CerjeJovačko polje« bilansirane su
rezerve ugljenih slojeva A1, A2, B1,
i B2 u količini od 8.607.000 tona
B kategorije i 1.700,000 tona C1
kategorije. S obzirom na stepen
istraženosti i činjenicu da su u
oba ležišta otvorene granice za
dalja istraživanja, to je objektivna
ocena da se rezerve uglja mogu
značajnije uvećati. Ceni se da je
racionalno eksploatacione radove
prvo usmeriti u ležište »KosaZabela«, a nastaviti istraživanja u
ležištima Cerje-Jovačko polje« i
»Nova Manasija«, u cilju procene
eksploatacionih mogućnosti.
Aktiviranjem ležišta »KosaZabela« sa kapacitetom od
200.000-250.000 t/godišnje
postiglo bi se učešće u proizvodnji
uglja iz podzemnih rudnika od oko
35-40% u I fazi.
koja je obuhvaćena dosadašnjim
istražnim radovima je oko 5 km2
i ima poligonalan oblik. Južnu
granicu predstavlja reka Resava, a
istočnu granicu čini rasedna zona
koja razdvaja ovo ležište od ležišta
Venac u kome su ranije završeni
eksploatacioni radovi. Severna
i zapadna granica su još uvek
nedefinisane i otvorene za dalja
geološka istraživanja.
Područje ležišta predstavljeno
je blago zatalasanom potolinom
u aluvijalnoj ravni reke Resava
sa nadmorskom visinom oko
150m. Jadan deo ležišta je brdovit
sa maksimalnom kotom 250m.
Ležište zaleže na dubini od oko
200m i predisponirano je sistemu
podzemne eksploatacije. Samo
ležište karakteriše se sa dva,
međusobno paralelna ugljena
horizonta ( B i A2 ) u okviru
kojih se prostiru ugljeni slojevi
složene geološke građe, koji imaju
značajniju ekonomsku vrednost.
Prostiranje ugljenog sloja B je u
pravcu istok-zapada ugljenog sloja
A2 u pravcu sever-jug.
Produktivna ugljonosna serija
ležišta je minimalne debljine
oko 27m dok maksimalna
debljina iznosi 63m, i predstavlja
litofacijalnu grupaciju taloženu
iznad peskova. Ugljeni sloj B
je razvijen po čitavom prostoru
istraživanog dela ležišta i javlja
se u formi složenog ugljenog
sloja debljine do 5,5m sa znatnom
promenljivošću, pri čemu je
prosečna debljina 3,9m. Prosečna
debljina ugljenog sloja A2 na
istražnom prostoru ležišta iznosi
3,1m.
Razvijen je kao složeni ugljeni
sloj koji u pogledu debljine, na
istraženoj površini, pripada srednje
debelim ugljenim slojevima.
Neposredna podina sloja B
predstavljena je peskovima i
glinovito-peskovitim sedimentima,
dok mu neposrednu krovinu čine
sive i mestimično sivozelene gline.
Među prostor između slojeva
B i A2 predstavljen je facijom
peskovitih i glinovitih sedimenata
sa mestimično razvijenim tankim
slojevima uglja debljine 0,21,0m. Podina sloja A2 izgrađena
je od laporovitih i peskovitih
glina, a neposredna krovina od
sivih do zelenkastih glina sa
proslojcima krečnjaka. Strukturni
sklop ležišta stvoren rasednim
deformacijama karakterišu
izdvojeni blokovi orjentisani
uglavnom po padu ugljene serije.
Različitih su dimenzija, pri čemu
je karakteristično da su blokovi u
zapadnom delu ležišta veći, znatno
regularniji, a produktivni slojevi u
njima zadržavaju svoju debljinu na
većem prostranstvu.
Ugalj slojeva B i A2 pripada
humusnom uglju ksilitskog tipa pri
čemu im je makro i mikrostruktura
trakasta i sočivasta. Rezultati
ispitivanja uzoraka ugljeva dati su
u tabelama 1 do 10.
Tabela 1 Kvantitativni petrografski sastav slojeva B i A2 u ležištu
Kosa- Zabela
Sirovinski potencijal le`i{ta
»Kosa-Zabela«
Ležište uglja »Kosa-Zabela«
pripada Despotovačkom basenu i
do sada je istraživano isključivo
istražnim bušenjem sa površine, pri
čemu su dobijeni pouzdani podaci
o opštim prirodno-geološkim
uslovima ležišta, dovoljni za izradu
projekta izvodljivosti eksploatacije
prema
odredbama
Tabela 2 Tehničke analize uglja sloja B
Zakona o
rudarstvu.
Površina
ležišta
[006]
energija
Tabela 3 Elementarne analize uglja
sloja B
Rezerve uglja su računate na „čist
ugalj”, prema Elaboratima iz 1983.
i 1986. godine
Prema propisanim posebnim
kriterijumima za utvrđivanje
i razvrstavanje rezervi uglja u
kategorije i klase, ležište uglja
Tabela 4 Analiza pepela sloja B
Tabela 5 Topivost pepela sloja B
Kosa-Zabela kod Despotovca
svrstano je u drugu grupu,
drugu podgrupu ležišta ugljeva.
Pripadnost ležišta drugoj grupi
određena je na osnovu složenosti
geološke građe, stepena tektonske
poremećenosti, kao i promenljivosti
Tabela 6 Tehničke analize uglja sloja A2
Tabela 7 Elementarne analize
uglja sloja A2
istraživanih ugljenih slojeva u
pogledu morfologije, debljine i
kvaliteta uglja.
Na osnovu analize rezultata
istraživanja, stečenih iskustava i
savremenih dostignuća u oblasti
podzemne eksploatacije uglja može
Tabela 8 Analiza pepela sloja A2
Tabela 9 Topivost pepela za sloj A2
se istaći da postoji opravdanost
otvaranja rudnika Kosa-Zabela u
ležištu Despotovačkog basena.
Vezano za prirodno-geološke
uslove osnovni elementi geološkoekonomske ocene su:
Tabela 10
Rezerve uglja u ležištu Kosa-Zabela
[007]
- genetski faktori: sa aspekta
potencijalnosti šireg područja
pripadaju klasi povoljnih
- geološki faktori: sa aspekta
ekonomskog tipa uglja,
industrijskog tipa ležišta, rezervi
i kvaliteta su relativno povoljni,
dok sa aspekta raslojenosti
ugljenih
slojeva su
nepovoljni
- regionalni
i tržišni
faktori su
povoljni, imajući u vidu blizinu
glavnog potrošača TE-MoravaSvilajnac i predviđanja da će
potreba za električnom energijom
rasti, a sa tim i cene uglja
Od tehničko-tehnoloških
karakteristika mogu se dati ocene:
- pri
eksploataciji
u ležišta
rudnika
Kosa-Zabela
moguća je
primena
savremene mehanizacije za
tehnološku fazu izrade i osiguranja
podzemnih prostorija,
- moguća je primena kontinuiranog
transporta iskopine,
mehanizovana doprema opreme i
repromaterijala i prevoza ljudi do
radnih mesta,
- isključena
je mogućnost
primene
robusne
mehanizacije
za
otkopavanje
širokim čelima sa SHP, ali je moguće
značajno mehanizovanje tehnoloških
faza dobijanja uglja,
- moguća je automatizacija većine faza
proizvodnog procesa.
Zaklju~ci
Da bi se dostigao predviđeni
kapacitet proizvodnje uglja iz
podzemnih rudnika od 1.5 miliona
tona/godišnje neophodno je
pristupiti i postupnom aktiviranju
novih perspektivnih ležišta.
Iz prikazane analize prirodnogeoloških uslova i rezervi uglja u
ležištu Kosa-Zabela ocenjeno je da
energija
je ovo ležište po svim faktorima
najperspektivnije za aktiviranje
eksploatacionih radova. Posebnu
prednost mu pored navedenog daju
još i blizina najvećeg potrošača
TE-„Morava“ kao i potreba
zamene kapaciteta za susedne jame
RMU“Rembas“ u kojima dolazi do
iscrpljenja rezervi uglja. U ovom
ležištu moguće je izgraditi relativno
moderan i savremen rudnik, koji
bi uz određena ulaganja mogao
da ostvari kapacitet od 250.000 t/
godišnje, sa mogućnošću daljeg
povećanja.
Literatura
1. Blečić N., Elaborat o rezervama
uglja ležišta Kosa-Zabela u
Despotovačkom basenu, RGFBeograd, Beograd, 1986
2. Petković S., Ivković M.: Ocena
perspektivnosti otvaranja rudnika
sa podzemnom eksploatacijom
u Despotovačkog i MlavskoPetrovačkom basenu , Časopis
Rudarski radovi br.1/2001,
Bor,2001.
3. Ignjatović M.: Restruktuiranje
podzemne eksploatacije uglja u
Srbiji, Časopis Rudarski radovi
br.2/2002, Bor,2002.
4. Stjepanović M.: Stanje sigurnosti
i tehnička zaštita u rudnicima
sa podzemnom eksploatacijom
uglja u Srbiji, Časopis Rudarski
radovi br.1/2001, Bor,2001.
5. Ivković.M.:Pravci tehničkog,
ekonomskog, tržišnog
i društvenog razvoja i
prestrukturiranje rudnika sa
podzemnom eksploatacijom
uglja sa podzemnom
eksploatacijom za period 20012006, Časopis Rudarski radovi
br.1/2001, Bor,2001.
6. Ivković.M., Ljubojev M.,
Perendić S.:Istraživanje uslova
radne sredine u cilju uvođenja
metode mehanizovanog
otkopavanja i ugljenog sloja u
jami rudnika »Lubnica«, Časopis
Rudarski radovi br.1/2001,
Bor,2001.
7. Ivković.M., Mladenović A.:
Osavremenjavanje podzemne
eksploatacije uglja u cilju
povećanja proizvodnje i zaštite
zaposlenih, Časopis Rudarski
radovi br.1/2001, Bor,2001.
8. Ivković.M.,Ivković Lj.,
Mladenović A.: Uticaj
podzemne eksploatacije uglja
na ugrožavanje životne sredine,
Časopis Rudarski radovi
br.1/2001, Bor,2001.
9. Đukanović D., Đukanović
D.: Analiza zavisnosti
ostvarenih troškova i brzine
izrade podzemnih prostorija
u rudnicima uglja u Srbiji,
Časopis Rudarski radovi
br.1/2005, Bor,2005.
10. Miljanović J., Uticajni faktor
na realizaciju predviđene
proizvodnje uglja u rudnicima
sa Podzemnom eksploatacijom
Republike Srbije, Časopis
Rudarski radovi br.1/2001,
Bor,2001.
11. Milićević Ž., Milić V., Vušović
N.: Mogućnosti izmene metoda
otkopavanja u rudnicima
uglja sa podzemnom
eksploatacijom uglja u Srbiji,
Časopis Rudarski radovi
br.2/2002, Bor,2002.
12. Dragosavljević Z., Denić
M., Ivković.M.: Strategija
razvoja podzemnih rudnika
uglja u Srbiji u okviru razvoja
ugljenih basena sa površinskom
eksploatacijom, Časopis
Rudarski radovi br.1/2009, Bor,
2009
13. Đukanović D.: Istraživanje
strukture troškova pri izradi
podzemnih prostorija u
rudnicima uglja u Srbiji,
Časopis Rudarski radovi
br.2/2005, Bor, 2005.
14. Urošević D., Domanović D.:
Problemi ekonomske procene
vrednosti rudnika i rezervi
mineralnih sirovina u Srbiji,
Časopis Rudarski radovi
br.1/2007, Bor, 2007.
15. Urošević D., Domanović D.:
Značaj procene vrednosti
poslovnih poduhvata u
rudarstvu Srbije, Časopis
Rudarski radovi br.1/2007, Bor,
2007.
16. Milićević Ž., Milić V., Svrkota
I.: Zarušavanje krovinskih stena
[008]
pri otkopavanju slojeva uglja
vrlo velike moćnosti, Časopis
Rudarski radovi br.1/2007, Bor,
2007.
energija
Mr Slobodan Kokeri},dipl.ing rud.
RMU „Soko“ Sokobanja
Dr Miodrag Deni}, dipl.ing rud.
JP PEU Resavica
Mrs Rade Guberini}, dipl.ing rud.
RMU „Soko“ Sokobanja
UDC: 622.2.001.6 (497.11)
Stanje i mogućnosti daljeg
razvoja proizvodnje uglja u
RMU „Soko“ Sokobanja
Uvod
Rezime
Rudnici sa podzemnom
eksploatacijom uglja u Srbiji u
čijem sastavu posluje i RMU
„Soko“ Sokobanja, u protekloj
deceniji, deli sudbinu tranzicije
i privrednih reformi zemlje.
Međutim, u takvim okolnostima a
u skladu sa energetskom politikom
zemlje, strategijom budućeg
razvoja trasiran je put i dat prioritet
daljim aktivnostima sa ciljem
opstanka i stabilnog funkcionisanja
rudnika. Strategija daljeg razvoja
rudnika, zasnovana je na znatnoj
sirovinskoj bazi koju poseduje,
kvalitetu proizvoda, stabilnom
tržištu, konkurentnim cenama
uglja, mehanizovanju tehnološkog
procesa i edukaciji kadrova
koji predstavljaju bitan element
daljeg napredtka i prosperiteta.
Implementaciju ove strategije
osetiće kao prvo građani Sokobanje
i okolnih mesta, region i na kraju
Srbija koja će u RMU „Soko“
dobiti jedan stabilan energetski
potencijal za duži niz godina.
Cilj ovoga rada je da se širem
auditorijumu predstavi trenutno
stanje u RMU „Soko“ sa aspekta
otvorenosti i pripremljenosti
proizvodnih kapaciteta, istraženosti
ležišta sa rezervama i kvalitetom
uglja, ukaže na mogućnosti daljeg
razvoja povećanjem proizvodnje
uglja kao i poboljšanjima u
tehničkom, tehnološkom i
orgazicionom i smislu.
U radu se daje prikaz postojećeg stanja i proizvodnje u RMU „Soko“ u
periodu 2000 − 2009 godine, mogućnosti daljeg razvoja i proizvodnje
u narednom periodu. Dugoročnim programom eksploatacije i razvoja
rudnika „Soko“ predviđen je nastavak radova na eksploataciji uglja u
OP-4 i otvaranje dela ležišta koji pripada istočnom krilu centralnog polja
u cilju stvaranja uslova za kontinuiranu eksploataciju uglja i povećanje
proizvodnih kapaciteta. Navedeno otkopno polje, predstavlja prekretnicu
daljeg razvoja rudnika u proizvodnom i tehnološkom smislu uvođenjem
novih tehnologija u eksploatacionom procesu. Početak eksploatacije
uglja u istočnom krilu centralnog polja planiran je 2013. godine sa
godišnjim kapacitetom od 200.000 do 250.000 tona uglja, što omogućuje
eksploatacioni vek rudnika od 40 godina.
Ključne reči: proizvodnja uglja, vek eksploatacije, tehnologija
eksploatacije.
Present Condition and Possibility of Futher Coal
Production Development at RMU „Soko“ Sokobanja
This study shows the image of current conditions and production at
„Soko” coal mine during period of time 2000 − 2009. This Study also
shows the possibility of further development and production in the
future. Exploitation and development long-term program of „Soko” coal
mine predicts continuing of coal extraction in OP-4 and opening one
part of deposit, which belongs to the East wing of central field, in order
to create conditions for continuous coal extraction and increasing of
production capacity. Stated mining field represents turnover of further
mine development from the aspect of production and technology by
leading in new technologies into exploitation process. The beginning of
coal exploitation at the East wing of central field is planned in 2013. with
annual capacity from 200.000 to 250.000 t of coal. This enables mine
exploitation period of 40 years.
Key words: coal production, exploitation period, exploitation technology.
Prikaz postoje}eg stanja
rudnika
Op{ti podaci o le`i{tu
Ležište mrkog uglja „Soko”
predstavlja deo sokobanjskog
[009]
tercijalnog ugljonosnog basena.
Odlikuje se složenom tektonskom
građom i strukturom. Unutar samog
ležišta utvrđen je veći broj raseda
raznih pravaca i dimenzija, koji su
ležište podelili u tri tektonska bloka
energija
Slika 1 Šematki prikaz tektonskih blokova (eksploatacionih polja) ležišta uglja „Soko“
− eksploataciona polja, (slika 1.):
Centralno polje, koje je
definisano kao prostor južno
od raseda R-10 i istočno od
raseda R-2,
Zapadno polje, predstavlja deo
ležišta zapadno od centralnog
polja i zahvata prostor između
raseda R-2 na istoku, R-10 na
severu i R-11 na zapadu i
Severno polje, kao deo ležišta
koji je nedovoljno istražen, a
prostire se severno od raseda
R-10.
Geološku građu užeg područja
ležišta karakterišu naslage tercijara
i kvartara a naročito neogene
naslage koje ispunjavaju ovaj
basen u celini. Čine ih dve serije
sedimenata i to: slatkovodna
produktivna Čitlučka i Vrmdžanska
serija. Eksploatacija uglja odvija se
u čitlučkoj seriji koja je podeljena
na tri karakteristična horizonta:
podinski, ugljonosni i povlatni
horizont.
Podinski horizont, čine: bazaltni
konglomerati, sivi bankoviti peščari
sa proslojcima glina i sivi uslojeni
laporci sa proslojcima laporovitih
i ugljevitih glina. Ugljonosni
horizont, čini jedan moćan ugljeni
sloj (prosečne debljine 30m) sa
jalovim proslojcima, složene građe
(strukture). Povlatni horizont
(krovina ugljenog sloja), ima
vrlo heterogen litološki sastav, a
grade ga žuti i sivi laporci, sivi
uslojeni peščari, sloj mrkog uglja
promenljive debljine od 0,5 − 3,0
m (povlatni sloj) i sive laporovite
gline.
Geolo{ke rezerve i
kvalitet uglja
Ležište rudnika „Soko“ pripada
grupi veoma perspektivnih, ako
se uzme u obzir da je istraženost
ležišta svega 10 %. Rezerve uglja
sa stanjem na dan 31 decembar
2009 godine iznose (tabela 1.):
Na osnovu niza proba i urađenih
hemijsko-tehničkih analiza uzoraka
uglja, dobijene su sledeće vrednosti
kvaliteta uglja:
• vlaga
19,22 %
• pepeo
11,83 %
• isparljive materije
35,80 %
• C-fix
34,47 %
• sagorljive materije
70,62 %
• koks
45,71 %
• S ukupni
1,70 %
• TEG
19.506 kJ/kg
Tabela 1
[010]
• TED na ukupnu
vlagu
18.239 kJ/kg
Tehni~ko - tehnolo{ki
uslovi eksploatacije
Model otvaranja i metoda
otkopavanja
Ležište rudnika „Soko” otvoreno je
pomoću dve vertikalne prostorije:
izvoznim i ventilacionim oknima.
Izvozno okno izgrađeno je od
K+395 m do K+150 m. Aktivni deo
okna kojim se obavlja transport i
izvoz je do K+170 m. Navozište
na K+240 m trenutno nije u
funkciji izvoza, već se koriste samo
pomoćni objekti vodosabirnik
(kapacitet 350 m3), elektro i
pumpna stanica. Ventilaciono okno
je prečnika 3,2 m i izrađeno je
od K+395 m do K+240 m gde je
izrađeno jednostrano navozište.
Povezivanje navozišta okana,
odnosno uspostavljanje protoka
glavne vazdušne struje izvršeno
je sistemom kosih i horizontalnih
prostorija do najdubljih delova
jamskog proizvodnog sistema.
Geološke rezerve uglja ležišta „Soko“
energija
Tabela 2 Vrednosti apsolutne i relativne metanoobilnosti jame
Rudnik “Soko” primenjuje Stubnokomornu metodu sa prečnim
otkopima, obaranjem krovnog
uglja i zarušavanjem krovine.
Osnovna priprema vrši se izradom
etažnih hodnika iz prostorija
otvaranja, tako da svaki par etaža
ima direktnu vezu sa glavnim
prostorijama ulazne odnosno
izlazne vazdušne struje. Između
etažnih hodnika, na svakih 70 m
izrađuju se ventilacioni uskopi,
kojima se uspostavlja protočno
provetravanje. Etažni hodnici
locirani su po sredini ugljenog
sloja, horizontalno, po određenoj
koti, okruglog poprečnog preseka
prečnika 9,62 m2, podgrađuju se
čeličnom lučnom četvorodelnom
podgradom.
Prirodni uslovi
eksploatacije
metanoobilnosti jame u periodu
2000 − 2009 godine prikazane su
tabeli 2. i veće su od očekivanih
vrednosti u odnosu na gasonosnost
uglja.
Imajući u vidu znatno manje
vrednosti gasonosnosti uglja
(4,706 m3CH4/t) u odnosu na
metanoobilnost jame u rudniku
„Soko” nameće se zaključak, da je
velika metanoobilnost vezana za
metan iz starih radova i krovinskih
akumulacija metana, koji kroz
rasede i stare radove dospevaju
u ventilacioni sistem jame pod
uticajem depresije glavnog
ventilatora.
Samozapaljivost uglja i
samozapaljivost i eksplozivnost
ugljene prašine
Rezultati laboratorijskih ispitivanja,
temperature tinjanja uzoraka
uglja pokazali su da se ugalj pali
na temperaturi
250 – 260 °C za
vreme od 6’50”
– 15’5” a da se
nataložena ugljena
prašina debljine
5mm pali na
temperaturi 250–
350°C. Rezultati
ispitivanja temperature paljenja
uzoraka uglja pokazali su da
se ugalj pali na temperaturo
610 – 640 °C. Prirodni indeks
samozapaljivosti iznosi SZa=
115–188 °C/ min. Prema ovim
rezultatima ugalj ležišta rudnika
„Soko” spada u grupu lako
zapaljivih ugljena a ugljena prašina
zapaljiva i eksplozivna.
Proizvodnja uglja
Proizvodnja uglja u rudniku „Soko“
u periodu od 2000. do 2009. godine
odvijala se zapadnom (OP-1) i
severnom krilu zapadnog polja
(OP-4). Za navedeni period ukupno
je proizvedeno 902.272 tona sa
prosečnim godišnjim kapacitetom
od 90.227 tona komercijalnog
uglja. Planirana i ostvarena
proizvodnja u navedenom periodu
prikazana je na dijagramu i tabeli
3.
Otkopavanjem ugljenog sloja
rudnika „Soko“ oslobađaju se
ugljovodonični gasovi, od kojih
Tabela 3 Planirana i ostvarena proizvodnja u periodu 2000 − 2009 godina
je najopasniji metan i predstavlja
jednu od osnovnih potencijalnih
opasnosti po zaposlene u jami.
Metan se prirodno akumulira u
krovini ugljenog sloja u naslagama
nevezanih peščara pod pritiskom
(izmeren pritisak preko 22 bara).
Ovo ležište, karakteristično je po
naglim prodorima i izbojima gasa
iz kolektora gasa i rasednih zona
pod pritiskom u radni prostor.
U cilju preventivnog delovanja
i zaštite od izboja uglja, gasa i
stenskog materijala pod pritiskom
u rudniku „Soko“ izvode se
informativna bušenja u cilju ocene
izbojnosti radne sredine (Uputstvo
za radu uslovima izboja uglja, gasa
i stenskog materijala u rudniku
„Soko“).
Tabela 4 Ostvareni učinci (otkopni, jamski i rudnički) u periodu 2000. − 2009. godina
Metanoobilnost
jame
Vrednosti
apsolutne
i relativne
[011]
energija
Slika 2 Strukturno geološka karta severnog krila zapadnog polja (OP-4)
Trenutno, eksploatacija uglja vrši
se u severnom krilu zapadnog polja
(OP-4) koji je ograničen sa severa
rasedom R-10, sa istoka rasedom
R-11, sa zapada rasedom R-10a i sa
južne strane rasedom R-10b (slika
2.). Planirana proizvodnja uglja za
2010. godinu na osnovu trenutnog
stanja i pripremljenih kapaciteta
ispod K-42 m iznosi 114.000 tona
komercijalnog uglja. Otvaranjem
i razradom OP-4 od K-51m do
K-114 m zahvata se oko 1.306.000
tona geoloških bilansnih rezervi
uglja što sa prosečnom godišnjom
proizvodnjom od oko 130.000 tona
omogućava eksploatacioni vek
rudnika od 6,5 godina.
Ostvareni učinci (otkopni, jamski i
rudnički) u periodu (2000 − 2009.
prikazani su u tabeli 4.
Navedeno otkopno polje je
otvoreno i pripremljeno za
eksploataciju do K-60 m.
Otvaranjem po dubini do K-114
m omogućuje kontinuiranu
proizvodnju do završetka
investicione izgradnje rudnika. U
tom smislu, ovo eksploataciono
polje predstavlja prelazni period
eksploatacije uglja do završetka
otvaranja i početka eksploatacije
Istočnog krila centralnog polja
u kome je planirano povećanje
proizvodnje, učinaka i tehnološkog
napredtka rudnika.
Mogu}nosti daljeg
razvoja proizvodnje uglja
Mogućnosti daljeg razvoja
rudnika „Soko“ zasnovane su na
eksploataciji preostalih rezervi
uglja postojećom metodom i
thnologijom u severnom krilu
centralnog polja (OP-4) i otvaranju
i eksploataciji ležišta uglja koji
prostorno pripada Istočnom krilu
centralnog polja, primenom
savremene rudarske mehanizacije
u cilju povećanja proizvodnje,
radnih učinaka i sigurnosti na radu
zaposlenih. Ugljeni sloj je moćnosti
25 m, zaleže prema severu, nagiba
od 35° – 45°, sa ukupnim bilansnim
geološkim rezervama uglja od
16.000.000 tona što sa godišnjom
proizvodnjom od 250.000
tona omogućuje kontinuiranu
proizvodnju u narednih 40 godina.
Slika 3 Istočno krilo centralnog polja jame rudnika Soko
[012]
energija
Tabela 5 Planirana proizvodnja u periodu 2010-2019. godine
vršiti primenom Continuous
Miner-a kao otkopne mašine u
stubno komornim otkopima.
Mehanizovano
otkopavanje i izrada
jamskih prostorija
Projektovani model otvaranja
navedenog ležišta predstavlja jedan
savremeni način otvaranja i razrade
ležišta, takozvanim „podinskim“
sistemom. Otvaranje je izvršeno
sistemom kosih saobraćajnica sa
površine (K+397m) i izvoznim
oknom (K+170m) i dostiže K-44m,
na kojoj je lociran prvi horizont
(slika 3). Izabrani sistem otvaranja
ostavlja mogućnost jednostavnog
i racionalnog poduhvatanja
preostalih rezervi uglja u severnom
delu sokobanjskog basena. U ovom
momentu završena je prva faza
otvaranja (do K+114 m) izradom
rudarskih prostorija u dužini od
2.015 m a u prvoj polovini tekuće
godine očekuje se nastavak radova
na izradi rudarskih prostorija
II faze otvaranja (do K-44 m) I
horizonta u dužini od 2.320 m.
Radovi na otvaranju II faze I
horizonta izvodiće se u periodu od
2010 do 2013.godine. Rudarski
radovi na izradi kapitalnih
rudarskih prostorija izvodiće se
tehnologijom bušačko minerskih
radova sa mehanizovanim
utovarom iskopine sa čela radilišta.
Izrada pripremnih prostorija vršiće
primenom savremene rudarske
mehanizacije (kombajnima) a
kao podgradni materija koristiće
viseća AT viseća podgrada (ankeri
sa dvokomponentnim smešama)
koja je našla široku primenu u
rudnicima uglja Evrope, SAD i
Australije. Početak otkopavanja
dela ležišta Istočnog krila
centralnog polja planira se 2013.
godine primenom postojeće metode
u cilju formiranja starog rada na
početnim etažama, dokazivanja
parametara mehanizovanog
otkopavanja (2014 i 2015 godine),
da bi od 2016 godine u potpunosti
Continuous Miner-a kao otkopna
mašina u stubno komornim
otkopima preuzeo primat od
postojeće metode otkopavanja.
Planirani nivo proizvodnje u
narednom 10-o godišnjem periodu
prikazan je u tabeli 5.
Iz tabele 5 se može zaključiti,
da se planira znatno povećanje
proizvodnih kapaciteta i da će se
otkopavanje u narednom periodu
izvoditi u dva nezavisna otkopna
polja i sa različitim otkopnim
metodama:
Severnom krilu zapadnog
polja (OP-4), gde se trenutno
vrši otkopavanje postojećom
metodom otkopavanja i
Istočnom krilu centralnog
polja, gde će se otkopavanje
Continuous Miner je više namenska
rudarska mašina namenjena za
obavljanje poslova na otkopavanju,
utovaru i transportu uglja na
kratkom rastojanju (pretovar).
Otvaranje dela ležišta za
otkopavanje Continuous minerom, odnosno stubno-komornom
metodom, vrši se izradom više
ulaza i poprečnih hodnika, pri
čemu se formiraju zaštitni stubovi
koji se pri povlačenju mogu
otkopavati potpuno ili delimično ili
se ne otkopavaju.
Dimenzije prostorija otvaranja
i razrade otkopnog polja su 4,5
x 4m, a podgrađivanje se vrši
klasičnim AT sidrima u stropu
hodnika, dok se bokovi hodnika
podgrađuju sidrima od plastičnih
vlakana koji bi se rezali Miner-om
pri otkopavanju stubova. Zbog
stabilnosti prostorije i sigurnosti
radnika i Continuous Miner-a,
pored AT sidara prostorije se (po
potrebi) dodatno osiguravaju
čeličnim okvirima pravougaonog
oblika na osnom rastojanju od
1 m, koji se pri otkopavanju, a
pre rezanja Miner-a, sukcesivno
skidaju.
Ugalj se dobija izradom hodnika
i eksploatacijom stubova bez
ikakvog dobijanja uglja iz nadkopa
(horizontalna koncentracija),
a stari rad sa gornjih etaža se
Slika 4 Otkopavanje delova stubova gde se kao privremena podgrada
koriste pokretne sekcije
a)
[013]
b)
energija
Slika 5 Otkopavanje stuba spoljnim rezom, primenom pokretne
mehanizovane podgrade
mu je da se stvori prostor za
pozicioniranje pokretnih sekcija
kao i prostor za ulazak Miner-a
u sledeći rez pod povoljnijim
uslovima i veće iskorišćenje ležišta.
Druga metoda otkopavanja stubova
uz korišćenje pokretne podgrade
poznata je pod imenom „božićna
jelka“ (Christmas tree method)
i prikazana je na slici 6 koja se
u principu predlaže kao moguća
metoda otkopavanja za uslove
ležišta rudnika „“Soko“. Kapacitet
otkopavanja Continuous Miner-a
za normalne uslove rada u rudniku
„Soko“ iznosiće:
= 0.8 x 6 x 217/100 x
0,048 = 217 t/smeni
Slika 6 Otkopavanje stubova metodom božićne jelke
gde je:
p − raspoloživost mehanizacije u
otkopu (%),
Tp − smensko proizvodno vreme
(h),
T− vreme izrade jednog reza (h),
x − kapacitet rezne glave CM (t/
smeni)
Otkopavanje se može odvijati u
tri prizvodne smene, prosečno
25 radnih dana u toku meseca,
a preostalih pet dana su na
raspolaganju za druge proizvodne
aktivnosti, tako da je ukupna
mesečna produktivnost sledeća:
Qm = 217 · 3 · 25 = 16.275 t/mes,
zarušava nakon eksploatacije
stubova i povlačenja sekcija
pokretne mehanizovane podgrade.
Cilj otkopavanja stubova je da
se poveća iskorišćenje ležišta,
koje se pri samoj izradi stubova
kreće od 20 do 25%. Otkopavanje
stubova može biti delimično ili
kompletno. Delimično otkopavanje
se vrši kada se zbog nestabilne
krovine i izraženih pritisaka ne
može otkopati ceo stub, odnosno
Miner nema vremena da se povuče
iz nepodgrađenog dela otkopa
pre nego što se zaruši krovina.
Otkopavanje delova stuba se po
pravilu vrši iz ulaza, kao što je i
prikazano na slici 4.
Primena pokretnih sekcija
mehanizovane podgrade pruža
mogućnosti za bržu eksploataciju
stubova, čime se povećavaju učinci
i važnije od toga, Continuous
miner i radnici se brže povlače
iz ugrožene zone. Na slici 5 i
slici 6 prikazane su dve metode
otkopavanja stubova primenom
pokretne mehanizovane podgrade.
Karakteristično za obe metode je
da su stubovi pravougaonog oblika,
pri čemu se dužinom stuba definiše
broj rezova koji su potrebni za
njegovo otkopavanje a širinom se
definiše dužina svakog reza.
Metoda prikazana na slici 5 se u
literaturi može naći pod imenom
„spoljni rez“, gde Continuous
miner iz zone sa stabilnom
krovinom (ulaza) započinje
otkopavanje stuba uzastopnim i
paralelnim rezovima, pri čemu je
jedino prvi rez drugačiji a svrha
[014]
odnosno:
Qg = 16.275 · 12 = 195.300 t/god
Zaklju~na razmatranja
Mogućnosti daljeg razvoja,
povećanje proizvodnih kapaciteta
i unapređenje tehnološkog
procesa eksploatacije uglja u
rudniku“Soko“ mogu se realizovati
kroz sledeće faze:
izbor optimalnog modela
otvaranja ležišta,
primena savremenih metoda
izrade i podgradjivanja
podzemnih prostorija i
pravilan izbor
visokoproduktivne mehanizacije za
otkopavanje uglja.
Osnovna koncepcija i model
energija
otvaranja ležišta treba da budu
takvi da vreme otvaranja odnosno
investicione izgradnje rudnika bude
što kraće, kako bi se u kratkom
roku uspostavio planirani sistem
proizvodnje i početak povraćaja
investicionih ulaganja.
Model otvaranja jame rudnika
Soko (faza I i faza II) predstavlja
jedan savremeni način otvaranja
i razrade ležišta takozvanim
„podinskim“ sistemom. Predloženi
model jame podrazumeva da se
u toku eksploatacije u istočnom
polju formira više horizonata, koji
će se funkcionalno povezati sa
kapitalnim objektima otvaranja
jame. Izabrani sistem otvaranja
ostavlja mogućnost jednostavnog
i racionalnog poduhvatanja
preostalih rezervi uglja u severnom
delu sokobanjskog basena ispod
raseda R-10. Kapitalni objekti
otvaranja su dimenzionisani
tako (P=14,5m2) da u toku celog
veka eksploatacije omogućavaju
funkcionalnost i dovoljnu propusnu
sposobnost, sa aspekta ventilacije,
servisiranja jame, dopreme
reprodukcionog materijala, otpreme
uglja i realizacije ostalih tehničkotehnoloških zahteva.
Dinamika otkopavanja diktira
potrebu za brzom pripremom
novih otkopnih čela, odnosno
potrebu za povećanjem brzine
izrade podzemnih prostorija. U
tom smislu jedan od osnovnih
problema koji prati podzemnu
eksploataciju uglja u rudnicima u
Srbiji jeste brzina izrade i stabilnost
podzemnih prostorija. U cilju
prevazilaženja ovog problema i
pravilnog izbora tehnologije izrade
i podgrađivanja ovih prostorija,
mora se započeti sa realizacijom
na transferu tehnologije čiji je
osnovni cilj unapređenje statusa
podzemnih prostorija odnosno
poboljšanje kvaliteta njihove
izrade, podgrađivanja i povećanje
veka njihovog trajanja, a to se
može postići uz:
mehanizovanu izradu
rudarskih prostorija, i
adekvatan sistem osiguranja
jamskih prostorija.
Pod savremenim tehnologijama
izrade i podgrađivanja
podrazumeva se ona tehnologija
koja omogućava stabilnost
rudarskih prostorija, a uz to i
ekonomičnost (bez rekonstrukcija),
što je jedino moguće ostvariti
mehanizovanom izradom rudarskih
prostorija, primenom kombajna
sa reznom glavom ili Continuous
Miner-a, i uz adekvatan sistem
osiguranja kao što je AT viseća
podgrada.
Najsloženiji segment podzemnog
proizvodnog sistema koji u
suštini definiše veličinu jednog
rudnika, jeste sistem i način
eksploatacije uglja, odnosno
metoda otkopavanja. Istraživanje
metoda i tehnologija otkopavanja
predstavlja istraživanje mogućnosti
primene otkopnih konstrukcija i
neophodnih instalacija i opreme za
provođenje tehnološkog postupka
dezintegracije uglja, a zatim se
ekonomskom analizom dokazuje
isplativost ili neisplativost
predložene metode i tehnologije,
odnosno primenom ekonomskih
parametara utvrđuje se optimalna
vrednost elemenata koji se mogu
menjati u nekom dijapazonu
vrednosti.
Kada se govori o primeni
Continuous Miner-a kao otkopne
mašine, može se reći da se sa
porastom dubine obavljanja
rudarskih radova, sve težim
geološkim uslovima i kada se kao
ekonomski neopravdano rešenje
nameće primena širokočelnih
metoda otkopavanja, pravilnim
izborom i projektovanjem neke
od stubno-komornih metoda,
Continuous Miner se sa uspehom
može primeniti uz postizanje
zadovoljavajućih učinaka. Na ovaj
način se primena širokočelnih
metoda i za njih vezane značajne
investicije − odlažu. Takođe,
uprkos činjenici da je Continuous
Miner zamišljen i konstruisan
kao otkopna mašina namenjena
prvenstveno za otkopavanje slojeva
uglja debljine od 1,8 do 4 m,
zahvaljujući savremenim tehničkim
rešenjima i unapređenjima
njegove konstrukcije, sve je
značajnija primena ove mašine i za
otkopavanje slojeva veće debljine.
[015]
Literatura
1. Denić M., Doktorska disertacija:
Analiza uslova za primenu
visokoproduktivne otkopne
mehanizacije za podzemnu
eksploataciju strmih slojeva
uglja velike debljine; RGF
Beograd, 2007.
2. Dragosavljević Z., Denic M.,
Ivković M.,: Strategija razvoja
podzemnih rudnika uglja u Srbiji
u okviru razvoja ugljenih basena
sa površinskom eksploatacijom,
Časopis Rudarski radovi br.
1/2009, Bor,2009.
3. Elaborat o rezervama uglja
rudnika Soko, JP za PEU, 2004.
4. Ivković M.,: Odvodnjavanje
u rudarstvu, Časopis Rudarski
radovi br. 1-1/2008, Bor,2008.
5. Kokerić S., Magistarska reza
: Razvoj modela degazacije
metana u uslovima ležišta uglja
rudnika „Soko“; RGF Beograd,
2009.
6. Milisavljević V., Denić
M., Tanasković M., Gašić
V., Mogućnost primene
savremenih tehnologija izrade
I podgrađivanja rudarskih
prostorija u nekim rudnicima
JP za PEU; Zbornik radova sa
VI međunarodnog simpozijum:
MAREN 2002., Beograd, 2002.
7. Miodrag Denić, Zlatko
Dragosavljević, Slobodan
Kokerić,: „Possibility of the
Mechanized Coal Excavation
in the Mines with Underground
Exploitation in Republic
of Serbia“, „Deep Minig
Challenges“ International
Mining Forum 2009., s. 36 − 41.,
Krakow, 2009.
8. Milisavljević V., Denic M., :
savremene konstrukcije mašina
za izradu podzemnih prostorija,
Zbornik radova sa IV naučnostručnog skupa „Podzemna
eksploatacija mineralnih sirovina
u novim uslovima privređivanja“
Beograd, 2001.
9. Milisavljević V., Denić M.,
Savremene konstrukcije mašina
za izradu podzemnih prostorija;
Zbornik radova sa IV naučnostručnog skupa: Podzemna
energija
eksploatacija mineralnih sirovina
u novim uslovima privređivanja,
Beograd, 2001.
10. Miljanović J., Ivković M.,
Parametri uticaja na životnu
sredinu u rudniku „Soko“
Sokobanja, Časopis Rudarski
radovi br. 1/2009, Bor,2009.
11. Studija: Program ostvarivanja
strategije energetskog razvoja
republike Srbije do 2015.
godine za period od 2007. do
2012. godine; 2007.
12. Vušović N., Svrkota I.,: Uticaj
dosadašnje eksploatacije uglja
u RMU „Soko“ Sokobanja na
pomeranje potkopanog terena
i oštećenja objekata, Časopis
Rudarski radovi br. 2/2005,
Bor,2005.
13. Žugić M., Denić M.,:
Mogućnosti primene
savremenih tehnologija
otkopavanja neregularnih
slojeva uglja, Zbornik radova
sa međunarodnog simpozijuma
„Korišćenje uglja u energetici“,
Ohrid, 1997.
Mr Milan Stojakovi}, dipl. in`. rud.
Zorica Popovi}, dipl. in`. tehn.
RB Kolubara
UDC: 622.333.015/.02:622.614.2
Analiza merenja toplotnog
efekta uglja kao osnova za
uvođenje upravljanja kvalitetom
uglja na „Tamnavskim
površinskim kopovima“
Rezime
Otkopavanje delova ležišta sa velikim varijacijama kvaliteta uglja
nameće potrebu uvođenja sistema upravljanja kvalitetom uglja. Osnova
sistema je modeliranje ležišta sa što tačnijim podacima o kvalitetu uglja.
Rad daje pregled problema vezan za određivanje kvaliteta analizu i smer
njihovog rešavanja.
Ključne reči: otkopavanje ležišta, varijacija kvaliteta uglja, upravljanje
kvalitetom.
Analysis of Hiting Efect of Coal Like Base for Introducing
Quality Menagament of Coal on the „Tamnava Open Pit
Mines“
Excavation parts of deposit with big variation of coal quality make need
for intraduce management quality of coal sistem. Modeling of deposit
is base of sistem with occurate data of quality. This paper gives vew on
problems analisis and direction for solving.
Key words: excavation of deposit, quality variation, quality management.
U
laskom bagera u raslojene
delove ležišta dolazi do
čestih problema sa ostvarivanjem
potrebnog kvaliteta uglja.
Ranije se ovakav problem
javljao samo kao pojedinačan u
slučajevima grubih grešaka pri
otkopavanju. Celokupna oprema
za otkopavanje i transport kao
i rad TE prilagođeni su za to
pređašnje stanje jednostavnih
geoloških uslova. Dakle, zadatak
je prilagoditi se novim uslovima
prvo izmenama i prilagođenom
tehnologijom rada. Ako to nije
dovoljno sva potrebna oprema
se mora prilagoditi ležišnim
uslovima da bismo dobili krajnji
proizvod električnu energiju. Ovo
je jedini mogući put zbog toga što
je celom ovom kompleksu samo
[016]
ležište nepromenljivo. Ležište je
nastalo na prostoru od oko 600 km2
prirodnim procesima sedimentacije
i karbonizacije drvene mase pre
više miliona godina. Na tako
velikom prostoru logično je da
su delovi ležišta pogodni za
eksploataciju, a delovi ne.
Pošto smo mi uglavnom izašli iz
„dobrih” delova i polako ulazimo
u „loše” moramo prilagoditi svu
potrebnu opremu, tehnologiju
i obučiti ljudske resurse novim
uslovima. Sva ta promena se mora
desiti pri redovnoj proizvodnji bez
prekida što je vrlo težak zadatak.
Za sve ovo potrebna su dva
najvažnija uslova: novac i vreme.
Problemi sa kontinualnim
ostvarivanjem kvalitetnog uglja
energija
su načelno prisutni na samom
kopu. Međutim ako tako možemo
da kažemo sistemski problem sa
ostvarivanjem potrebnog kvaliteta
uglja započeo je na površinskom
kopu Tamnava - Istočno polje
negde oko 90-ih godina. Problem
se prvo javljao samo u zapadnom
delu kopa da bi se kasnije proširio
na celu dužinu bloka. Zbog toga su
uvedeni selektivno otkopavanje i
homogenizacija uglja. Izvršena je
potpuna promena tehnologije rada
i napravljeni su novi uređaji za
selektivan rad („F” traka).
Dodatni problem je bio stalni
zahtev TE da kvalitet uglja u
pogledu DTE bude veći od 7000
kJ, a pri tome nikako manji od
6500 kJ. Ovo je stvaralo dodatne
probleme jer je ugovorom između
TE i Kolubare bio predviđen
kvalitet i način praćenja i
premiranja; minimalan kvalitet koji
treba da iznosi 5224 kJ. Međutim,
pokazalo se da su ti okviri preširoki
i da ugalj može imati najmanje
6500 kJ. Dalji tok događaja
je bio takav da je raslojenost
ugljenog sloja bila sve veća pa je
problem kvaliteta bio stalna tema
u odnosima rudnik - elektrana. U
analizama se pokazalo da i pored
toga što su tehnološka rešenja
omogućila rad u novim uslovima
ljudski faktor je igrao znatnu ulogu
u proceni kvaliteta uglja na etaži.
Dakle, procenu kvaliteta uglja
na etaži trebalo je prebaciti sa
operativnog osoblja na računarom
vođen sistem upravljanja
kvalitetom. Ovakav sistem postoji
u svetu jer se svi manje više sreću
sa sličnim problemima. U našem
okruženju se to recimo radi u
Bugarskoj i Grčkoj.
Sistem se zasniva na modeliranju
ležišta koje podrazumeva da
se ono podeli na mini blokove.
Zatim se na osnovu geološko
- istražnih radova odrede
karakteristike malog minibloka.
Ukoliko to ležište stavimo u
koordinatni sistem i na nekoj
lokaciji sa poznatim koordinatama
započnemo otkopavanje bagerom
znaćemo kvalitet uglja. Ako pri
tome bageru zadamo parametre
rada koji određuju rez i vreme
njegovog otkopavanja znaćemo
i kapacitet. Na osnovu ova dva
izlazna parametra definisana je
proizvodnja. Naravno da je pored
ovoga potrebno napraviti program
„softver” koji će u realnom
vremenu odrediti šta će se kopati,
šta će se odbaciti i kada bager
mora da se zaustavi zbog lošeg
kvaliteta uglja. Upravo ovaj softver
eliminiše subjektivnu procenu
operatera na etaži koji može da
„vidi” drugačije od kolege, naročito
ako je noć, pada kiša ili je sneg i
magla. Ipak za ceo sistem osnova
je model ležišta odnosno kvalitet
uglja miniblokova. Tačan kvalitet
uglja dodeljen miniblokovima
u modelu ležišta omogućava
odlučivanje šta se mora odbaciti,
šta se može otkopavati samostalno,
a šta se mora homogenizovati. Pri
tome je vrlo važno prognozirati
kvalitet homogenizacije.
Homogenizacija je proces mešanja
ugljeva dva kvaliteta. Pri tome
se podrazumeva da je potrebno
dobiti ugalj željenog kvaliteta.
Zato se moraju znati kvaliteti i
količina ugljeva koji učestvuju u
homogenizaciji. Homogenizacija
se najčešće radi sa dva bagera.
Međutim homogenizacija je
moguća sa jednim bagerom kada
se kombinuju slojevi različitih
kvaliteta u jednom rezu. Moguća
je homogenizacija i sa više od dva
bagera. Za ceo sistem neophodno
je što tačnije odrediti kvalitet
uglja. Pod pojmom kvalitet
uglja podrazumeva se uglavnom
toplotni efekat, odnosno donji
toplotni efekat DTE. Međutim
kvalitet neke količine uglja nije
uvek ista veličina. To kakav će
neki ugalj imati kvalitet zavisi od
načina, mesta i vremena uzimanja
uzoraka. Kvalitet uglja prati se pri
sagorevanju u kotlu TE, zatim pri
utovaru u vagone i pri geološkim
istraživanjima. Ceo sistem rada
preduzeća podređen je upravo
toplotnoj vrednosti uglja koju
„pokaže” kotao. Ostale vrednosti
kvaliteta uglja su pomoćne.
One služe da bi se mogle vršiti
prognoze modeliranja. Geološka
istraživanja nam daju prve podatke
o toplotnoj vrednosti nekog uglja.
Ona se izvode po standardnoj
proceduri, ali se ona mora
prilagoditi uslovima ležišta.
Kvalitet uglja pri geološkim
[017]
istraživanjima ima sistemsku
grešku koja nastaje samim
bušenjem bilo ono „suvo” ili sa
isplakom. Pored toga moguća je
greška zbog sušenja uzorka, ali i
njegove pripreme u laboratoriji.
Kvalitet uglja dobiven na mestu
utovara u vagone u našem
slučaju na drobilani površinskih
kopova Tamnava - Zapadno
polje i polja Veliki Crljeni je
najreprezentativniji. Svrha
uzimanja je pored provere
kvaliteta i plaćanje isporučene
energije. Sistem uzorkovanja je
vrlo kvalitetan. Od 3000 t uglja
ili dve kompozicije uzima se
nekoliko tona uzoraka automatskim
presecanjem mlaza. Zatim se izvrši
njegovo mlevenje, skraćivanje, da
bi se na kraju dobila tri uzorka od
po 1kg. Dva uzorka se analiziraju u
dvema laboratorijama dok je treći
takozvani „super uzorak”. On je
merodavan u slučaju neslaganja
rezultata parametara kvaliteta
uglja/vrednosti DTE između
laboratorija kopa i TE, ako je
razlika veća od 334 kJ. Na kvalitet
uzorka u ovom slučaju znatno
utiču vremenski uslovi. Ugalj se
kopa, putuje trakama više od 1/2
sata. Vremenske prilike utiču na
vrednosti DTE tako kada pada kiša
ili sneg njemu se smanjuje DTE,
a kada je sunčano i toplo vreme
vrednost se povećava. Dakle, nije
isti kao uzorak istog uglja uzet pri
geološkim istražnim radovima i
uzorak uglja uzet pri utovaru za
elektranu. Treba još dodati i to
da se na deponijama drobilane
i TE takođe nalazi ugalj koji je
izložen spoljnjem uticaju. Promena
kvaliteta uglja na deponijama je
uglavnom u pravcu smanjenja DTE
jer se deponuje pune tokom jeseni,
zime i proleća odnosno za vreme
padavina.
Analiza uglja u laboratoriji se
obavlja prema standardima
SRPS-a, koji definišu pripremu
uzoraka uglja i svođenje
laboratorijskog uzorka na
analitički, zatim određivanje vlage,
pepela, gornje kalorične vrednosti
i način izračunavanja donje
kalorične vrednosti. Najsloženiji
i svakako vrlo važan deo analize
parametara kvaliteta uglja je
priprema uzoraka. Pripema se
energija
Slika 1 Šematski prikaz kalorimetra
sastoji u mlevenju uzoraka sirovog
uglja do granulacije od 6 mm,
zatim sušenja na 40 oC i mlevenja
u dve faze do granulacije na 0,2
mm. Uzorci uglja dopremljeni u
laboratoriju su granulacije veće od
6 mm. Oko kilogram samlevenog
uglja se u ravnomernom sloju
raspoređuje po dnu metalnih
plehova u kojima se vrši sušenje u
sušnicama na temperaturi od 40 oC
do postizanja razlike u masi između
dva poslednja merenja od jednog
procenta.
Od uglja u kome je određen
sadržaj ravnotežne grube vlage se
postupcima četvrtanja i mlevenja
do granulacije od 212 μm priprema
analitički uzorak koji se u kasnijoj
analizi koristi za određivanje
ostalih parametara poput analitičke
vlage, pepela, sumpora, isparljivih
materija, gornje toplotne moći.
Ali i tu ima niz poteškoća i
mogućnosti greške. Najvažnija
karakteristika pripreme uzorka
uglja u laboratoriji je činjenica
da se formira analitički uzorak za
izradu analiza (težine oko 150 g).
Pri analizi za određivanje vlage
(analitičke), pepela i GTE koristi
se po oko 1 g analitičkog uzorka.
Tako pri analizi GTE praktično
samo 1 gr uzorka uglja sagoreva
u kalorimetru, pri adijabatskim
uslovima. Ovaj
gram analitičkog
uzorka je
reprezent
kvaliteta oko
3000 t uglja sa
kopa. To navodi
na zaključak da i
najmanja greška
pri analizi uglja u
laboratoriji može
multiplicirati
srazmerno
odnosu težina.
Analitička
odnosno
higroskopna
vlage se u uzorku
uglja određuje
po standardu
SRPS B. H8.390.
Pre početka
određivanja
uzorak uglja
veličine zrna
ispod 0,2 mm
dobro se meša najmanje 1 minut
(najbolje mehaničkim putem).
Izmeri se čista, suva posudica
sa svojim poklopcem i u nju
se stavi oko 1 g uzorka uglja.
Tačnost merenja je od 0,0001 g.
Poklopac se ostavi u eksikatoru,
a nepokrivena posudica stavi u
sušnicu na 105 oC i zagreva do
postizanja konstantne mase. Vreme
sušenja je 90 minuta. Maseni udeo
vlage u analitičkom uzorku uglja
izračunava se prema obrascu datom
u standardu.
Sadržaj pepela u uglju se određuje
prema standardu SRPS B.H8.312:
1984. Nepokriveni tigl se unese u
peć za žarenje sobne temperature.
Peć se zagreva do 250 oC u toku
20 minuta, zatim od 250 oC do 500
o
C u daljih 30 minuta, od 500 oC
do 815 oC ± 10 oC daljih 60 minuta
i na toj temperaturi drži narednih
60 minuta. Posle žarenja tigl se
izvadi iz peći i ostavi da se ohladi
na debeloj metalnoj ploči u toku
10 do 20 minuta i zatim prenese
u eksikator. Sadržaj pepela u
analiziranom uzorku izračunava se
kao procenat mase.
Određivanje toplotne vrednosti
goriva u kalorimetarskoj bombi
sa kiseonikom pod pritiskom je
klasičan eksperimentalni postupak,
koji je prerastao u standardni
[018]
postupak u nizu zemalja, pa i kod
nas je predmet standarda SRPS
B.H8.318. Danas su u upotrebi
razni tipovi kalorimetarskih bombi
koje se međusobno vrlo malo
razlikuju.
Bomba se sastoji od čeličnog
cilindra otpornog na pritisak i
koroziju od kiselih produkata
sagorevanja, zapremine 280 320 cm3. Konstrukcija bombe
omogućava lako kvantitativno
preručivanje tečnih produkata.
Bomba je zatvorena poklopcem
koji ima zavojnicu sa unutrašnje
strane i olovni prsten koji
omogućava dobro zaptivanje. Na
poklopcu se nalaze dva kanala
zatvorena spolja ventilima.
Ventil služi za punjenje bombe
komprimovanim kiseonikom.
Punjenje bombe se vrši preko
bakarne cevi i manometra. Poželjno
je da se na dovod kiseonika
postavi sigurnosni ventil baždaren
na 35 bara da bi se izbeglo
prepunjavanje bombe. Ovaj se
ventil sa donje strane poklopca
nastavlja u cev koja ide skoro do
dna kalorimetarske bombe, kako
struja gasa ne bi uskovitlala gorivo
i tako izazvala greške. Na cev
je postavljeno prstenasto ležište
u koje se postavlja posudica za
uzorak uglja. Posle određivanja
toplotne vrednosti gasovi se
ispuštaju kroz ventil. Međutim,
preporučljivo je da se uvođenje
kiseonika i ispuštanje gasova
posle sagorevanja vrši preko istog
ventila. Ventile treba pažljivo
zatvoriti i izbegavati upotrebu
sile pri radu. Na sredini poklopca
nalazi se izolovana elektroda
koja se produžava u žicu. Druga
neizolovana elektroda je povbezana
sa cevi za dovod kiseonika. Posuda
za sagorevanje izrađena je od
platine, kvarcnog stakla ili niklhroma.
Na slici 1 dat je šematski prikaz
položaja bombe u kalorimetru.
U metalnu kalorimetarsku
posudu postavi se kalorimetarska
bomba. Zapremina posude je
tolika da u nju staje dovoljno
vode da bomba bude potpuno
uronjena. Temperatura vode se
izjednačava pri radu mešalice koja
se okreće sa konstantnim brojem
obrtaja. Kalorimetarska posuda
energija
je okružena vodenim omotačem
koji je adijabatskog tipa. Između
kalorimetarske posude i vodenog
omotača postoji vazdušni prostor
širine oko 10 mm. Adijabatski
vodeni omotač ima elektrodu
koja održava razliku između
temperature vode u omotaču i vode
u kalorimetarskoj posudi posle
paljenja u granicama od 0,1 oC.
Prilikom ispitivanja korišćen je
adijabatski kalorimetar novije
generacije IKA kalorimetara
model IKA – C5000, sa
sopstvenim softverom, ugrađenim
termometrom i sistemom za
paljenje. Sam postupak merenja se
sastoji u sledećem:
U posudicu se odmeri oko 1 g
analitičkog uzorka uglja (tačnost
od 0,1 mg). Količina uzorka se
iskustveno određuje jer porast
temperature ne bi trebao da bude
veći od 2-3 oC. Paljenje uzorka
se vrši direktno žicom. Oba kraja
žice moraju biti slobodna radi
povezivanja za elektrode.
U bombu se unese 5 mL
destilovane vode koja ima zadatak
da apsorbuje anhidride azotne i
sumporne kiseline koji nastaju
pri sagorevanju. Poklopac se
pažljivo uvije na bombu tako da
ona bude hermetički zatvorena.
Zatim se zatvorena bomba spoji
sa bocom kiseonika, i polako puni
kiseonikom do pritiska od 30
bara bez isterivanja prvobitnog
vazduha iz bombe. Ako se bomba
nepažnjom napuni kiseonikom
iznad 33 bara, proba se odbacuje.
U kalorimetarsku posudu sipa
se toliko vode da prekrije gornju
površinu poklopca bombe. Ova
količina vode mora da bude uvek
ista za svako određivanje, kao i
za određivanje vodene vrednosti
kalorimetra, sa odstupanjem od
najviše ± 1g. Posuda se prenese u
vodeni omotač, stavi se bomba u
kalorimetarsku posudu i proveri da
bomba ne pušta gasove. Ako gas
izlazi iz bombe, bomba se rastavi,
odstrani uzorak i postupak ponovi.
Kada je završeno merenje, znači
kada nema porasta temperature,
bomba se vadi iz kalorimetarske
posude, pritisak smanji, bomba
otvara i proverava da li je
sagorevanje bilo potpuno. Ni u
jednom delu unutrašnje površine
bombe, ne sme biti nikakavog
ostatka, čađi kao ni zaostalog
ugljenika u lončiću. U protivnom
slučaju probe se odbacuje.
Gornja toplotna vrednost pri
konstantnoj zapremini izračunava
se pomoću sledeće formule:
gde je:
Δθ – korigovani porast
temperature. Ova korekcija se
izračunava kada se očitanoj
temperaturi paljenja (t0) i
krajnjoj temperaturi (tn), koje
su ispravljene za netačnost
termometra, doda sračunata
korekcija hlađenja za izotermički
i statički kalorimetar. Korekcija
hlađenja adijabatskog kalorimetra
nije potrebna jer je ovde gubitak
toplote u vodenom omotaču
neznatan, tj. teorijski ga i nema.
C(5) – srednja vrednost pet
određivanja vodene vrednosti
kalorimetra, u džulima po oC,
e1 – korekcija za toplotu
sagorevanja pamuka, u džulima,
(cal),
e2 - korekcija za toplotu
sagorevanja žice za paljenje, u
džulima, (cal),
e3 - korekcija za toplotu
obrazovanja sumporne kiseline,
(zbog oksidacije sumpora i
obrazovanje sumporne kiseline) u
džulima, (cal),
e4 - korekcija za toplotu
obrazovanja azotne kiseline,
(zbog oksidacije azota i
obrazovanja azotne kiseline) u
džulima, (cal) i
m – masa uzorka goriva, u
gramima.
Toplota koju oslobađa pamuk
izračunava se iz mase, poznate
dužine pamuka (posle sušenja
na 100 oC) i toplotne vrednosti
celuloze.
Toplota koju oslobađa žica za
paljenje izračunava se za masu
komada žice onolike dužine koliko
iznosi razmak između polova
bombe.
Korekcija za toplotu obrazovanja
sumporne i azotne kiseline iznosi
[019]
15,1 J/cm3 sumporne kiseline
koncentracije 0,05 mol/L i 6,0 J/
cm3 azotne kiseline koncentracije
0,1 mol/L.
Za svaku bombu pod konstantnim
uslovima oslobađanja toplote
količine nastale azotne kiseline pa
prema tome i korekcija je relativno
konstantna.
Rezultat eksperimentalnog
ispitivanja je gornja kalorična
vrednost goriva pri konstantnoj
zapremini. Polazeći od ove
vrednosti može da se izračuna
donja kalorična vrednost pri
konstanoj zapremini, kao i donja
kalorična vrednost pri konstantnom
pritisku. Donja kalorična vrednost
pri konstantnoj zapremini
izračunava se prema sledećim
obrascima:
u J/g:
u cal/g:
gde je:
Qdv – donja kalorična vrednost
pri konstantnoj zapremini sa
sadržajem vlage (V), u J/g
(cal/g),
Qgv – gornja kalorična vrednost
pri konstantnoj zapremini
analitičkog uzorka, u J/g (cal/g),
(H) – sadržaj vodonika u
analitičkom uzorku, u % (ovde
je uključen vodonik prisutan
u hidratnoj vodi kao i onaj iz
ugljene supstance),
V – sadržaj vlage, u %, za uslove
za koje se vrši izračunavanje (za
osnovu »suv« V=0, za osnovu
»sušen na vazduhu« V= V1, za
osnovu »u stanju sagorevanja«
V= Vu, tj. V je procenat ukupne
vlage) i
V1 – sadržaj vlage, u %, u
analitičkom uzorku.
Najčešće greške kod analize uglja
pri geološkim istražnim radovima
su zbog sušenja uzorka. Kada se
rade intezivna geološka istraživanja
naročito u raslojenim ležištima
energija
homogenizaciju i
broj uzoraka koji se dopremaju
Tabela 1 Rezultati GTE uglja
dobro skraćivanje
u laboratoriju je veliki, nekada i
uzorka.
po 45 uzoraka za jednu bušotinu.
Obzirom da se analize ovih uzoraka Kod svih analiza
rade u laboratoriji koja već ima
kvaliteta uglja
redovan posao analize uglja koji se odnosno DTE linije
kopa, nije moguća brza priprema
zavisnosti DTE od
svih uzoraka. Zbog toga se često
pepela ili vlage su
dešava da se pojedini uzorci mada, vrlo prihvatljive za
dobro zapakovani i uvijeni u kesu
visoke vrednosti
osuše, čime se pojedini parametri
DTE. Međutim
kvaliteta menjaju. Tada oni ne daju ispod 6000 kJ dolazi
prave rezultate već veće vrednosti
do dispergovanja
DTE. Prema našim analizama
tačaka koje definišu
gubitak 5 % vlage povećava
krivu i pojavljuju se
DTE za oko 100 kJ. Zbog toga je
velika odstupanja.
neophodno da se uzorci koji duže
Razmišljajući
stoje ili pokazuju veće vrednosti
o mogućim
DTE od očekivanih dodatno
uzrocima došli
proveravaju.
smo do mogućih
Provera se sastoji u tome da se
objašnjenja:
na osnovu statističke zavisnosti
- Prvo da je
odnosa pepela i DTE napravi kriva
moguće da su
zavisnosti. Ova zavisnost može
pojedine čestice
dovesti do velike verovatnoće
uglja zarobljene
obzirom da se raspolaže sa
česticama gline
podacima za hiljade uzoraka. Zatim
i da ne mogu
se na osnovu sadržaja pepela iz
da sagore.
statističke analize odredi DTE i
Naravno ovo su
uporedi sa onom DTE dobijenom
slučajni procesi
direktnom analizom. Ukoliko je
koji rezultiraju
razlika relativno velika između
problematičnim
DTE tako da je DTE direktne
rezultatima.
analize veće verovatnoća je da
- Druga mogućnost
je tačnija vrednost dobijena
je da toplota
statističkom analogijom. Pri tome
sagorevanja vrlo
se takođe na osnovu iskustva može
mala tako da
proceniti i tačnost sadržaja vlage.
u poređenju sa
Drugi problem koji se javlja odnosi
kalorimetarskim
se na one uzorke gde u ugljenoj
toplotnim
masi ima dosta gline. Problem
kapacitetom daje
se sastoji u tome da se glina pri
veliku grešku.
pripremi uzorka za svođenje na
- Treća teoretska
analitički, ne može samleti u
mogućnost bi
mlinu do granulacije predviđene
formirali uzorke koji su ispitivani
bila kombinacija ove dve prve.
standardom, kao ugljena masa.
na više aparata.Za analizu je uzet
Da bismo utvrdili neku referentnu
Tako pri mlevenju se glina ili ne
ugalj relativno lošeg kvaliteta
tačku
u
čitavom
ovom
nizu
samelje ili ostane delom u mlinu.
(vizuelno utvrđen kvalitet); upravo
mogućih
grešaka
napravili
smo
U oba slučaja rezultati dalje
onaj koji je najproblematičniji.
20
analiza
GTE
istog
uzorka
pripreme i analize podložni su
uglja. Time smo hteli da dobijemo
Uzorak je pripremljen standardnim
greškama. Zbog toga je sistem
grešku sistema merenja. Zatim smo postupkom sušenjem na 40 oC
pripreme promenjen, odnosno
promenjen je redosled
Tabela 2 Rezultati ispitivanja na više aparata
operacija. Dakle, uzorak
se prvo suši zatim meri i
melje. Kada se isuši glina i
ugalj se lako melje do fine
granulacije od 212 μm, i
dalje se koristi standardna
procedura za analizu
uzorka. To omogućava laku
[020]
energija
Slika 2
Rezultati ispitivanja GTE
i samleven na granulaciju 0,2
mm. Određivanje GTE je vršeno
u kalorimetru IKA C5000,
adijabatskom metodom. Rezultati
dobijeni eksperimentalnim putem
su prikazani u tabeli 1 i tabeli 2
Dakle, tu je sadržana greška
pripreme uzorka, odnosno
ujednačenosti meljave. Zatim, samo
merenje ne može se sprovesti sa
idealnom tačnošću. Za iskazivanje
rezultata merenja na analitičkoj
vagi (tačnost na četvrtoj decimali)
korišćen je izraz za proširenu
mernu sigurnost korišćene vage.
Sam proces merenja predstavlja
složenu pojavu koja sadrži mnogo
različitih elemenata. Dok sa jedne
strane ne možemo lako izdvojiti
merni proces iz sveopšte složenosti
pojava, dotle sa druge strane razna
gledišta i analize ukazuju da se
idealno tačno merenje ne može
sprovesti. U ovakvim pojavama se
u većoj ili manjoj meri pojavljuju
faktori verovatnoće. Pod ovakvim
okolnostima svaki rezultat merenja
može se da se posmatra samo kao
interval u kome se merena vrednost
nalazi.
U prvim ispitivanjima koristili
smo uzorke sirovog uglja, od kojih
su pripremani uzorci u različitom
procentualnom odnosu dobrog
i lošeg uglja. Rezultati koji su
tom prilikom dobijeni su dosta
odstupali od rezultata dobijenih
teoretskim putem. To je zato što
je uzorak uglja vrlo heterogen, i
masa od koje se priprema (oko1
kg) teško se ujednači. U drugom
koraku vršili smo prpiremu jednog
uzorka sirovog uglja i od dobijenog
analitičkog uzorka napravili
20 uzoraka od po 10 g, za koje
dajemo gornje
kalorične
vrednosti.
Kada je
određivana
toplot vodili
smo računa
da se uzima
približno
ista količina
uzorka. Npr.
Veliko je
rasipanje za
ugalj niske
kalorične
moći ako se za
analizu uzima 0,6 g ili 0,8 g.
Zbog toga je potrebno da se
pri prognozi kvaliteta uglja
za mešavine pri procesima
homogenizacije i selektivnog
otkopavanja ova greška uzme u
obzir.
Ceo ovaj posao urađen je da
bismo znali koliko nam je sistem
pouzdan. Pouzdanost našeg sistema
merenja je od presudnog značaja za
prognoziranje kvaliteta mešavine
ugljeva različitih kvaliteta u
procesima selektivnog rada i
homogenizacije.
Svođenje grešaka na minimum
omogućava dobro planiranje
proizvodnje odnosno ostvarivanje
potrebnog kvaliteta i količine uglja.
Zaklju~ak
Cilj rada je da se ustanove moguće
greške u određivanju toplotne
vrednosti pri laboratorijskim
merenjima. Ova procena greške
igra vrlo važnu ulogu u određivanju
toplotne vrednosti mešavine uglja
pri određivanju visine i broja
rezloka. Od dobre kvalitea uglja
nije moguće dobra podela bloka na
rezove kod upravljanja kvalitetom
uglja.
Literatura
[1] Elaborat TMF-a i DP
„Kolubara-Površinski kopovi”,
Baroševac: Ispitivanje
validnosti metoda analize uglja
koje se primenjuju u internoj
laboratoriji pogona „TamnavaIstočno polje”, Beograd 2006.
[2] SRPS standardi za ispitivanje
kvaliteta uglja
[021]
energija
Slobodan Stupar, Neboj{a Petrovi}, , Sr|an Trivkovi}
Mašinski fakultet u Beogradu, Beograd
Sonja Jakovljevi}
Poljoprivredna škola PKB, Beograd
UDC: 556.18.06:623.746.13
Moguća primena
aviona u povećanju
hidroakomulacionog
potencijala
Uvod
Rezime
Jedan od načina ublažavanja
nestašica vode jeste veštačka
stimulacija padavina. Idealne
oblasti za stimulaciju su one koje
poseduju objekte za prikupljanje
i transportovanje vode do mesta
potrošnje.
Radovi na modifikaciji vremena
počeli su posle Drugog svetsko
rata. Prvi projekat stimulisanja
padavina urađen je 1947. godine, a
1995. godine Svetska meterološka
organizacija registrovala je 95
projekata.
Najveći broj je realizovan u SAD,
od Severne do Južne Dakote, u
Australiji, Južnoj Africi, Tajlandu,
Kini, Siriji i Izraelu. Izraelski
projekat se izdvaja po neprekidnoj
dužini trajanja (od 1961.g.), po
strogosti kontrole i egzaktnosti
merenja kojima se potvrđuje
efikasnost zasejavanja. Analiza
uspešnosti u Izraelu pokazuje da
se godišnje količine padavina
povećavaju za 20%.
Zvaničan stav Svetske meterološke
organizacije i Američkog
meterološkog društva je da se
efikasnost stimulisanja padavina
kreće od 15-20%.
Republički hidrometerološki
zavod iz Beograda započeo
je eksperimentalni projekat
stimulacije padavina i očekuju se
prve probe zasejavanja oblaka.
Nikada ranije u istoriji oprativne modifikacije vremenskih uslova,
a posebno u savremenoj intezivnoj primeni avijacije u ovu
svrhu, nije tehnologija bila upotrebljena na tako sofisticiran i
obuhvatan način. Osim toga, mogućnost da se prikažu prednosti
i koristi zasipanja oblaka u stimulaciji padavina , upotrebom
aviona, nikada nije bila veća i očiglednija. Uz korišćenje stručno
obučenog kadra pilota, kopilota, metereologa, tehičara i inženjera
mogu se ostvariti značajne ekonomske koristi.
Avio stimulacija
padavina
Pri praktičnom sprovođenju
zasejavanja, metodologija
Possible Use of Airplanes in Increase of
Hydropower Potential
Never before in history of operational modifications of weather
conditions, particularly in present intensive application of aviation in this
purpose, the technology was not used in such a modern, sophisticated
and comprehensive way. In addition, the ability to view the advantages
and benefits of cloud seeding in the stimulation of precipitation, use
of aircraft has never been greater and more evident. With the use
of professionally trained staff of pilots, co-pilots, meteorologists,
technicians and engineers significant economic benefits can be achieved.
stimulisanja padavina zavisi od:
karakteristika područija, lokacije
za sejanje iz oblaka, temperature
vrha oblaka, maksimalne vertikalne
brzine oblaka i mikrofizičkog tipa
oblaka.
Stimulisanje padavina vrši se
po najznačajnijim grupama
oblaka: orografskim i
konvektivnim. Orografski oblaci
su izvor kiše i snega, i u njima
se mogu stoprocentno povećati
padavine. Konvektivni oblaci su
najrasprostranjenija forma i u svetu
najvažniji izvor padavina.
Za izvođenje projekta stimulisanja
padavina potrebno je posedovati
savremena tehničko sredstvo-avion
modifikovan za obavljanje složene
[022]
tehnološkie operacije zasejavanja
oblaka, slika 1.
Koristeći iskustva drugih zemalja.
Privredna avijacija JAT-a je u Vršcu
izvršila modifikaciju aviona AN-2,
slika 2 i slika 3.
U jedan od aviona ovoga tipa
ugrađen je uređaj za stimulaciju
padavina SP-1, slika 3. U
određenim meterološkim uslovima,
iz datog uređaja bilo bi izbačeno
hemijsko sredstvo na bazi srebrojodida, koje bi stvorilo uslove za
formiranje padavina. Hemijsko
sredstvo koje se koristi u ove
svrhe, namenski je proizvedeno
i isporučuje se u obliku patrona,
dužine 300 mm, prečnika 68 mm i
težine jednog kilograma. Patrone se
energija
Slika 1
postavljaju na cevaste nosače koji
su montirani u baterije, sa po šest
komada ispod svakog donjeg krila
aviona AN-2.
Aktiviranje patrona vrši se
električnim upaljačem u svakoj
patroni pojedinačno, ručnim
komandovanjem iz kabine aviona.
Jedna patrona sagoreva u trajanju
od jednog minuta uz isijavanje
hemijskog sredstva.
U svrhu modifikacije kod nas bi
mogli biti korišćeni i vojni avioni
tipa “Kraguj” i “Galeb” G2.
Na slici 5 prikazana savremena
oprema za akviziciju podataka i
izbor optimalne metode zasipanja
oblaka iz aviona.
Slika 2
Hidrometeorolo{ki faktori
Klimatski resurs, kao prirodni
resurs, povezan je sa čovekovim
[023]
energija
proseku 500–600 mm godišnje.
U centralnoj Srbiji izdvajaju se tri
oblasti: donji tok Velike Morave
i dolina Južne Morave, gde je
prosečna količina padavina od 500–
600 mm, zatim niže oblasti Srbije
(Negotinska krajina, Šumadija i
donji tok Zapadne Morave) one
dobijaju od 600–700 mm, dok
planinske oblasti (Kopaonik,
Zlatibor, Stara planina, Kučajske
i Homoljske planine i Vlasinska
oblast) dobijaju od 700–1000 mm
padavina, i to uglavnom tako da
su količine veće što su nadmorske
visine veće.
Slika 3
Slika 4
U nastavku rada razmotrićemo
uticaj pojedinih meteoroloških
faktora dobijenih iz Republičkog
hidrometeorološkog zavoda koji su
prikazani u tabeli 1 sa godišnjim
prosečnim vrednostima.
Koli~ina padavina
Raspodela padavina koje padnu
prosečno u Srbiji u toku jedne
godine je nepravilna. Vojvodina,
dobija najmanje padavina – u
Slika 5
aktivnostima. Poznavanje
klimatskih faktora utiče na
donošenje kvalitetnih odluka
koje mogu biti od ekonomskog
značaja. Uspešna primena
avijacije u modifikaciji vremena
zahteva razmatranje pojedinih
hidrometeoroloških faktora kao
što su: količina padavina, režim
padavina, broj dana sa padavinama,
broj dana sa snegom, brzina
vetra, temperatura i relativna
vlažnost vazduha. Nabrojani
meteorološki faktori pojedinačno
ili kombinovano bitno utiču na
kvalitet obavljanja tehnoloških
operacija zasejavanja oblaka iz
vazduha i stimulacije padavina.
Re`im padavina
Cela Srbija ima kontinentalan tip
padavina, što znači da se u letnjim
mesecima javljaju česte i relativno
obimne kiše, sa maksimumom
u maju i junu, dok se sporedni
maksimum javlja u oktobru, a zime
su prilično suve.
Karakter padavina značajan je za
eksploataciju aviona. U letnjem
periodu veće su količine padavina
nego u zimskom periodu u celoj
Srbiji. Maksimum koji se javlja u
oktobru svrstan je u zimski period.
U najvećem delu Vojvodine,
izuzimajući
manji i veći deo
Pomoravlja, letnje
količine padavina
se kreću od 300–
350 mm.
U Šumadiji,
Posavini, Stigu i
Negotinskoj krajini
leti padne od 350–
400 mm padavina,
a u planinskim
oblastima padne od
400 do nešto više
od 500 mm.
Najmanje padavina
u zimskom periodu
pada u Pomoravlju,
Šumadiji i
Vojvodini i kreće
se od 275–300 mm,
dok u planinskim
predelima padne od
400–500 mm.
Broj dana sa
padavinama
Radi eksploatacije
aviona postoji
potreba za
[024]
energija
Na dijagramu 1 dat je
dugogodišnji prosečan broj
kišnih dana po mesecima. Jasno
se uočava da su kišni periodi u
Srbiji promenljiviji nego sušni,
i da su te razlike značajne iz
godine u godinu.
Tabela 1 Hidrometeorološki faktori
Broj dana sa snegom
Broj dana sa snegom uglavnom
se povećava od juga ka severu
i od nižih ka većim visinama.
Vojvodina u proseku ima 23
dana sa snegom, dok centralna
Srbija ima takva 42 dana, a
najveći deo Srbije ima takvih
20–30 dana, u višim planinama i
preko 60 dana sa snegom.
Na dijagramu 2 prikazan je
dugogodišnji broj dana sa
snegom po mesecima. Odmah
zapažamo da se padavine u vidu
snega pojavljuju od novembra
do marta. Primena aviona u tom
periodu bila bi vezana za visinu
snežnog pokrivača.
preciznim poznavanja broja
dana sa padavinama kako u toku
godine, tako i u toku meseca. Kao
prag količine padavina uzima
se 01:1,0:10,0:20,0 i 50,0 mm
padavina. Dani sa količinama
padavina većim od 0,1 mm uzimaju
se kao kišni dani. Vojvodina u toku
godine u proseku ima takvih 118
dana, dok centralna Srbija ima
Dijagram 1
131 dan. Uglavnom, broj takvih
dana se povećava sa povećanjem
nadmorske visine.
U Srbiji su sušni periodi duži
nego kišni oko tri puta, a taj
period je nešto duži u južnom delu
Srbije, a apsolutno najduži sušni
periodi povećavaju se od severa
prema jugu, prilično pravilno, i tu
prednjače Negotin i Vranje.
Prosečan broj kišnih dana po mesecima
Relativna vla`nost vazduha
Relativna vlažnost vazduha
u Srbiji je visoka i u proseku
iznosi 70%. Na prisustvo
vodene pare u vazduhu utiču
reke, podzemne vode, količina
padavina, a vodena para utiče i na
stvaranje oblaka i magle.
U zimskom periodu, od sredine
januara do polovine marta,
relativna vlažnost vazduha je nešto
veća od proseka, tako da u januaru
iznosi oko 82%, februaru 80%, a
u martu oko 70%. U prolećnom i
letnjem periodu relativna vlažnost
vazduha retko pada ispod 60%.
Izuzetno, u letnjim mesecima,
kada temperature naglo porastu,
a relativna vlažnost padne ispod
50%.
Temperatura
Prosečna temperatura u Vojvodini
iznosi u toku godine 12,3°S, a u
centralnoj Srbiji 11,5°S. Zapadna
Srbija, tj. oblast Zlatibora,
Požege i Sjenice imaju znatno
niže temperature od proseka za
centralnu Srbiju.
Temperatura vazduha predstavlja
veoma važan faktor koji utiče
na kvalitet primene avionom, jer
od nje zavisi stanje vazduha u
mikroklimatskom sloju, odnosno
[025]
energija
Broj dana sa snegom
Dijagram 2 Prosečan broj dana sa snegom po mesecima
vetar, pojava termičkih strujanja i
pojava evaporacije, rose i magle.
Ovakve vrednosti temperature
tokom godine dozvoljavaju
adekvatnu primenu aviona.
Brzina vetra
Meteorološki faktor koji takođe
utiče na mogućnost primene
aviona je vetar sa svojom brzinom
i pravcem. Vrednosti brzina vetra
i broj dana po mesecima kada
duvaju vetrovi iznad 6 m/s, različiti
su za svaku meteorološku stanicu.
Za Vojvodinu je karakteristična
pojava vetrova košavskog smera i
to od istočnog do južnog. Broj dana
u godini sa jakim vetrom (10,8–
13,8 m/s), za Novi Sad iznosi 55,
a u Beogradu je broj takvih dana
dvostruko veći i iznosi 110. U
mesecu martu najveći je broj takvih
dana, zatim u februaru i januaru.
Prolećni i letnji meseci su dani
kada se taj broj smanjuje za trećinu
u odnosu na zimske dane.
značajna godišnja odstupanja, dok
je mart sasvim siguran za aplikaciju
avionom. Brzina vetra, kao činilac
primene aviona, dozvoljava
njegovu primenu u dužem
vremenskom intervalu.
Iz prethodno navedenih činjenica
vidi se da postoji velika pogodnost
da se avion koristi u stimulaciji
padavina u velikom broju dana
tokom godine.
Literatura
(1) S.Jakivljević, R.Miodragović
(2006): Potencijali alternativne
primene poljoprivredne
avijacije, Poljoprivrena tehnika,
Br.3, str.1-10
(2) ASCE Manuals and Reports
on Engineering Practice No.
81 (2006): Guidelines for
Cloud Seeding to Augment
Precipitation
Zaklju~ak
Iz iznetih podataka o podavinama,
u prethodnom poglavlju može
se uočiti nekoliko najvažnijih
činjenica. Prvo, mesečne količine
padavina su malih vrednosti, a
raspored padavina različito je
raspoređen po celoj teritoriji Srbije,
odnosno broj sušnih perioda je
duži tri puta, a negde i četiri duži
nego kišnih. Drugo, relativna
vlažnost i temperatura vazduha u
proseku su u granicama normalnih
vrednosti za nesmetanu primenu
aviona, dok broj dana sa snegom,
tj. januaru i februaru, može dati
[026]
energija
Mr Strahil J. Gu{avac, Fakultet tehničkih nauka, Novi Sad
MSc Savo D. \uki}, Ministarstvo za nauku i tehnološki razvoj Sr-
bije, Beograd
Dipl. in`. ele. Nikola \. Maravi}, Centar za puteve Vojvodine,
Novi Sad
Prof. dr Ljubomir R. Geri}, Fakultet tehničkih nauka, Novi Sad
UDC: 656.052/.057:504.75.003
Ekonomsko vrednovanje
varijanti uz uvažavanje
ekoloških aspekata pri
projektovanju osvetljenja
saobraćanica
1. Uvod
Rezime
Postupak projektovanja osvetljenja
saobraćajnica, odvija se kroz
nekoliko karakterističnih koraka,
koji se izvode sledećim redosledom
[1] :
1. Utvrđivanje osnovnih podataka
potrebnih za projektovanje
osvetljenja puta.
2. Izbor merodavnih preporuka/
standarda za projektovanje
osvetljenja puta.
3. Određivanje merodavne
svetlotehničke klase
saobraćajnice za svaki
karakteristični poprečni
profil, izbor merodavnog
načina proračuna osvetljenja
i određivanje merodavnih
parametara osvetljenja.
4. Izbor vrste izvora svetlosti i
svetiljki.
5. Izbor rasporeda svetiljki.
6. Određivanje parametara
geometrije instalacije osvetljenja
(visina montaže, preves svetiljke,
rastojanje stuba od ivice
kolovoza, nagib svetiljki itd.).
7. Izvođenje fotometrijskih
proračuna, na osnovu kojih
se određuje rastojanje između
susednih svetiljki.
U današnje vreme kada na
realizaciju inženjerskih odluka sve
više utiču ekonomski i ekološki
aspekti, neophodno je i pri
projektovanju osvetljenja uvažavati
iste. Ovo podrazumeva izvođenje
U radu je izložen metod ekonomskog vrednovanja različitih varijanti
osvetljenja uvažavajući investicione i eksploatacione troškove u
celokupnom periodu eksploatacije instalacije osvetljenja. Ekonomsko
poređenje dve varijante osvetljenja osnovne trase autoputa u zoni petlje
Beška je pokazalo da je izbor manje snage svetiljki (250 W umesto 400
W) na nižim stubovima (12 m umesto 13,5 m) ekonomičnije rešenje. U
radu je izvršeno i poređenje različitih varijanti osvetljenja sa aspekta
potrošnje električne energije, kao i utrošenog materijala za izradu
svetiljki, stubova i temelja. Pokazano je da se izborom manje snage
svetiljki na nižim stubovima i doslednim sagledavanjem saobraćajnih
karakteristika sporednih saobraćajnica, te usvajanjem manjih dužina
osvetljavanja istih, može smanjiti uticaj instalacije osvetljenja na okolinu.
Ključne reči: Osvetljenje saobraćajnica – ekonomija – ekologija.
Abstract
The paper presents a method for economic evaluation of different lighting
options considering the investment and exploitation costs of the entire
period of the installation of lighting. Economic comparison of two options
of lighting the basic route of the highway in the area of the interchange
Beška has shown that the choice of less power lamps (250 W instead
of 400 W) on lower poles (12 m instead of 13,5 m) is more economical
solution. This paper compares different lighting options in terms of energy
consumption, as well as materials used for making lamps, poles and
foundations. It is shown that by selecting a less power lamps on the lower
poles and reviewing the traffic characteristics of the secondary roads, and
adopting a smaller length of lighting them, the impact of the installation
of lighting on the environment can be reduced.
Key words: Traffic lighting – economy – ecology.
ekonomskog vrednovanja
različitih varijanti osvetljenja
(sagledavanjem investicionih i
eksploatacionih troškova u čitavom
periodu eksploatacije instalacije
osvetljenja) [2] uz uvažavanje
ekološkog uticaja istih [3].
[027]
2. Osnovi in`enjerske
ekonomije i njena
primena pri
projektovanju osvetljenja
Osnovni princip koji treba uvažiti
pri ekonomskim razmatranjima
u inženjerskim oblastima je da
energija
novčani tokovi imaju različitu
vrednost u zavisnosti od toga u
kom vremenskom trenutku se
realizuju. Navedena osobina je
razlog zbog kojeg se novčani
tokovi ostvareni u različitim
trenucima ne mogu jednostavno
sabirati. Međutim, svaki novčani
tok, ostvaren u jednom trenutku,
ima svoj novčani ekvivalent,
ako se posmatra u drugom
vremenskom trenutku. Stoga
je, radi poređenja različitih
alternativnih rešenja u kojima se
novčani tokovi javljaju u različitim
vremenskim trenucima, neophodno
izvršiti njihovo svođenje na isti
vremenski trenutak. Navedena
procedura se naziva aktuelizacija
(diskontovanje), i ona ukazuje da
se umesto originalnih novčanih
tokova mora baratati sa njihovim
ekvivalentnim vrednostima, koje se
dobijaju primenom odgovarajućeg
interesnog računa u kojem se
koristi aktualizaciona (diskontna)
stopa.
Pri planiranju realizacije određenog
sistema jedan od osnovnih zadataka
je izbor najekonomičnijeg rešenja.
U okviru ekonomskog vrednovanja
različitih varijanti u procesu
planiranja određenog sistema,
treba razlikovati dve osnovne vrste
troškova :
1. investicione, i
2. eksploatacione (pogonske)
troškove.
Pod investicionim troškovima
se podrazumeva investiranje
kapitala u izgradnju određenog
objekta (materijal i rad potreban
za izgradnju). Sa druge strane,
eksploatacioni troškovi
predstavljaju sve novčane izdatke
koji nastaju tokom eksploatacije
nekog objekta u određenom
vremenskom intervalu. Postoje
dve osnovne vrste eksploatacionih
troškova, i to su :
1. stalni (fiksni) troškovi pogona i
održavanja, i
2. promenljivi (varijabilni)
troškovi pogona i održavanja.
Stalni troškovi pogona i održavanja
su izdaci koji postoje pri
eksploataciji nekog objekta, na koje
ne utiče nivo aktivnosti tog objekta.
Promenljivi eksploatacioni troškovi
su izdaci koji variraju u zavisnosti
od nivoa aktivnosti nekog objekta.
Obzirom da se eksploatacioni
troškovi računaju na godišnjoj bazi,
a kako nastaju u različitim (više ili
manje ravnomerno raspoređenim)
vremenskim trenucima u toku
godine (na početku, sredini i kraju
godine) za trenutak nastanka
eksploatacionih troškova obično se
usvaja sredina godine.
Pri izboru ekonomski
najpovoljnijeg rešenja
(najekonomičnije varijante) u
okviru projektovanja osvetljenja
neophodno je uvažiti i investicione
i eksploatacione troškove. Pod
investicionim troškovima,
podrazumevaju se troškovi vezani
za samu izgradnju instalacije
osvetljenja i to:
1. troškovi kupovine stubova i
njihovih temelja, te troškovi
njihove montaže,
2. troškovi izgradnje električne
instalacije za napajanje
osvetljenja (troškovi izdavanja
saglasnosti od strane nadležne
elektrodistribucije, troškovi
projektovanja, nabavke opreme,
montiranja itd.),
3. troškovi izgradnje sistema za
regulaciju svetlosnog fluksa
izvora svetlosti (ako isti postoji),
4. troškovi kupovine i ugradnje
svetiljki, i
5. troškovi kupovine i postavljanja
izvora svetlosti.
Pod eksploatacionim troškovima
podrazumevaju se :
1. troškovi za utrošenu električnu
energiju,
2. troškovi zamene izvora svetlosti,
3. troškovi obnavljanja (farbanja)
stubova, i
4. troškovi održavanja električnih
instalacija, sistema za regulaciju
svetlosnog fluksa, troškovi
čišćenja svetiljki itd.
Povoljnija varijanta osvetljenja
(sa ekonomskog aspekta) je ona
koja rezultuje nižim ukupnim
troškovima tokom čitavog veka
eksploatacije instalacija osvetljenja,
a koja istovremeno zadovoljava
sve odabrane tehničke parametre u
pogledu kvaliteta osvetljenja.
[028]
3. Ekolo}ki aspekti
projektovanja osvetljenja
Ekologija je naučna disciplina
koja proučava raspored i
rasprostranjenost živih organizama
i biološke interakcije između
organizama i njihovog okruženja.
Okruženje (životna sredina)
organizama uključuje fizičke
osobine, koje sumarno mogu da se
opišu faktorima kao što su klima
i geologija, ali takođe uključuje i
druge organizme koji dele sa njim
njegov ekosistem odnosno stanište
[4].
Pod zagađivanjem se podrazumeva
svako unošenje štetnih materija
(npr. azotnih oksida, sumpornih
oksida, neorganskih materija, teških
metala, itd) u staništa/ekosisteme,
koje dovodi do promena u sastavu
živog sveta i smanjenja njegove
raznovrsnosti. Podela uzročnika
zagađenja je uglavnom na dve
grupe, i to prirodne i antropogene.
Pod prirodnim uzročnicima
podrazumevaju se : klimatski
uslovi, potresi, vulkanske erupcije,
poplave, požari, uragani, tajfuni,
erozije tla itd., a pod antropogenim:
porast stanovništva, urbanizacija,
trošenje prirodnih resursa,
industrija, energetika, promet i
poljoprivredna proizvodnja [4].
Najniži nivo sagledavanja
degradacije stanja okoline
predstavlja sagledavanje nivoa
materijala ispuštenih u okolinu
kojima se utiče na njeno stanje [4].
U tabeli 1 dati su podaci o glavnim
vrstama zagađivača i njihovim
izvorima.
Krajem šezdesetih godina prošlog
veka dolazi do jačanja svesti o
tome da su Zemljini neobnovljivi
resursi ograničeni, a posledice
globalnog zagrevanja ubrzane
industrijskim zagađenjem, te
istaknuta potreba za odgovornijim
upravljanjem industrijskim
procesima. Kao rezultat toga
razvija se oblast koja se bavi
procenom ekološkog uticaja
proizvoda ili sistema na okolinu
koja je nazvana Life Cycle
Assessment (LCA). Društvo za
ekološku toksikologiju i hemiju
(SETAC) za ovu oblast dalo je
sledeću definiciju [4] :
“LCA je proces procene ekološkog
opterećenja pridruženog
energija
Tabela 1 Pregled glavnih vrsta zagađivača i njihovih uzročnika [4]
proizvodu, procesu ili aktivnosti
identifikacijom i kvantifikacijom
korišćene energije i materijala kao
i otpada oslobođenog u životnu
sredinu te procenu i primenu
mogućnosti za poboljšanje
životne sredine. Procena obuhvata
kompletan životni ciklus
proizvoda, procesa ili aktivnosti,
obuhvatajući i proces obrade
sirovina, proizvodnju, transport,
korišćenje, održavanje, recikliranje
i na kraju uklanjanje.LCA-om
se sagledava ekološki uticaj
proučavanog sistema na oblasti
ekološkog i ljudskog zdravlja i
iscrpljivanju resursa. Pri tome se ne
obuhvataju ekonomski i socijalni
efekti. Naravno, kao i svi specifični
modeli, LCA je pojednostavljen
fizički sistem i ne može dati
apsolutnu i kompletnu predstavu
svake ekološke interakcije.“
3.1. LCA metodologija
U okviru izrade LCA studije
uticaja nekog sistema, prvi korak je
pravljenje popisa relevantnih ulaza
i izlaza (materijala, energije itd.
u svim fazama korišćenja sistema
od proizvodnje do recikliranja
nakon prestanka njegove upotrebe)
za razmatrani sistem, te procena
potencijalnog ekološkog uticaja
pridruženog datim ulazima i
izlazima, i na kraju interpretacija
rezultata analize i procene uticaja
[4].
Posle faze pravljenja liste sa
popisom materijala koji se koriste
za izradu određenog sistema,
potrebno je izvršiti pretvaranje
u tzv. “Ekološki Uticaj”
korišćenjem indikatora pojedinih
kategorija uticaja i baze podataka
o indikatorima za pojedine
kategorije.
U okviru izrade LCA analize
razmatraju se sledeće kategorije
uticaja na okolinu [4] :
− Iscrpljivanje resursa
Na osnovu inverzne vrednosti
ukupnog iznosa resursa u
svetu.
− Globalno zagrevanje
Potencijal Globalnog
Zagrevanja (IPCC 1992).
− Kisele kiše
Potencijal zakiseljavanja CML metoda (CML Institut
Lajdenskog Univerziteta).
− Smanjivanje ozonskog
omotača
Potencijal smanjivanja ozona
(WMO – 1991).
− Eutrofikacija1 jezera i močvara
CML Metoda (CML Institut
Lajdenskog Univerziteta).
− Toksičnost po ljudsko telo
CML Metoda (CML Institut
Lajdenskog Univerziteta).
− Čvrsti otpad
Težina (kg).
Zavisno od stepena eutrofikacije
dolazi redukcija kvaliteta vode,
ribe i populacije drugih životnija.
Proračun se vrši za svaku od
navedenih kategorija uticaja,
tako što se popisuje sav materijal
od koga je dotični sistem
napravljen kao i količina koja je
za to korišćena. Na osnovu toga
iz koje zemlje se uvozi određeni
materijal koji se koristi u izradi
1
Eutrofikacija predstavlja povećanje
koncentracije hemijskih materijala u
ekosistemu kojim se smanjuje prvobitna
plodnost ekosistema.
[029]
zavisi uticaj jedinice proizvoda na
ukupno zagađenje (zbog različitog
nivoa tehnologije proizvodnje
za različite zemlje). Pored toga,
materijali koji se ispuštaju u
atmosferu po jedinici proizvoda
različito utiču na zagađenje. Zbog
toga se pri oceni uticaja uvode
tzv. karakterizacioni faktori. Veća
vrednost karakterizacionog faktora
za određeni materijal znači da je
za istu količinu drugog materijala
njegov uticaj na okolinu veći [4].
U tabeli 2 su date vrednosti
karakterizacionih faktora po uticaju
na globalno zagrevanje za tri vrste
zagađivača (CH4, CO2 i N2O),
vrednosti karakterizacionih faktora
pojedinih supstanci u pogledu
uticaja na zakiseljenje okoline,
kao i vrednosti karakterizacionih
faktora nekih materijala u pogledu
toksičnosti po ljude. Što se tiče
kategorije iscrpljivanja resursa ista
količina dva različita materijala
ima različitu vrednost u skladu
sa raspoloživim rezervama istih
u svetu [4]. Tako npr. u pogledu
iscrpljivanja resursa 1 kg bakra
ima veću vrednost od iste količine
aluminijuma. Takođe, mogućnost
recikliranja materijala utiče na to
da se smanjuje karakterizacioni
faktor tog materijala, jer se
procesom recikliranja materijala
troši manja količina energenata
nego za proizvodnju iste količine
tog materijala iz rude. Množenjem
količine dotičnog materijala
sa karakterizicionim faktorom
dobija se indikator za svaku vrstu
materijala. Sabiranjem indikatora
svih materijala od kojih je sistem
napravljen dobija se karakteristična
vrednost kojom se opisuje nivo
energija
Tabela 2 Vrednosti karakterizacionih faktora pojedinih materijala po uticaju na globalno zagrevanje, zakiseljenje
okoline i u pogledu toksičnosti po ljude [4]
uticaja tog sistema na okolinu
(globalno zagrevanje, smanjivanje
ozonskog omotača itd.) [4].
3.2. Uticaj instalacije
osvetljenja na okolinu
Instalacija spoljašnjeg osvetljenja
se u principu sastoji od :
− svetiljki,
− izvora svetlosti,
− stubova,
− temelja,
− sistema uzemljenja, i
− napojnih kablova.
Sa aspekta uticaja instalacija
spoljašnjeg osvetljenja na okolinu
treba razmotriti sledeće :
− proces proizvodnje svake od
komponenti,
− proces izgradnje instalacije
osvetljenja,
− proces održavanja instalacije
osvetljenja,
− proces demontaže instalacije
osvetljenja po isteku životnog
doba, i
− proces recikliranja instalacije
osvetljenja.
Da bi uticaj instalacije osvetljenja
na okolinu bio što manji, od nje se
zahteva sledeće :
− što veća iskoristivost (što veći
odnos svetlosnog fluksa i snage)
u cilju ekonomičnijeg korišćenja
električne energije i tako
smanjenje zagađenja iz elektrana,
− dug i pouzdan vek trajanja (manji
broj komponenti koji se koristi
za isti vremenski period) u cilju
smanjenja količine otpada,
− eliminisanje štetnih materija
pri proizvodnji korišćenih
komponenti (u skladu sa
zakonskom regulativom),
− što veće korišćenje materijala
koji se mogu reciklirati,
− optimizacija konstrukcije u cilju
smanjenja težine proizvoda i
uštede materijala, i
− korišćenje ambalaže koja se lako
reciklira.
3.2.1. Svetiljke
Smanjenje uticaja svetiljke na
okolinu postiže se pre svega
smanjenjem količine upotrebljenog
materijala pri proizvodnji,
primenom materijala koji se mogu
reciklirati, korišćenjem kvalitetnih,
pouzdanih svetiljki i optičkog dela
kojim se obezbeđuje maksimalna
svetlosna iskoristivost svetiljke.
3.2.2. Izvori svetlosti
Smanjenje uticaja izvora svetlosti
na okolinu postiže se pre svega
smanjenjem sadržaja žive,
natrijuma i olova, smanjenjem
ukupne težine upotrebljenog
materijala, povećanjem
pouzdanosti rada (produženjem
životnog veka), korišćenjem
izvora svetlosti manjih snaga
i omogućavanjem recikliranja
dotrajalih sijalica.
3.2.3. Stubovi
Nivo uticaja stuba na okolinu zavisi
od kostrukcije stuba (količine
upotrebljenog materijala), kao i
od primenjenih tehnika za izradu
istog, odnosno vrste proizvodnog
procesa u kojem se izrađuje.
Takođe, za površinsku zaštitu stuba
[030]
od korozije (produženje životnog
veka) primenjuju se različite
tehnike i materijali čiji uticaj na
okolinu zavisi od primenjenog
sistema zaštite. Obzirom da se
fabričko premazivanje zaštitnim
slojem vrši u zatvorenom, očekuje
se minimalni uticaj na okolinu
tokom procesa nanošenja.
Recikliranje stubova nije zakonski
regulisano u svakoj zemlji ali je to
uobičajena praksa u velikom broju
razvijenih zemalja. Ponekad se
korišćeni delovi stubova skladište
za ponovnu montažu.
3.2.4. Temelji
Smanjenje uticaja temelja na
okolinu postiže se korišćenjem
temelja minimalnih dimenzija, a u
skladu sa tehničkim zahtevima pri
izboru istog. Recikliranje temelja
nije zakonski regulisano u većini
zemalja i nije uobičajena praksa.
3.2.5. Sistem uzemljenja
Za izradu sistema uzemljenja
uobičajeno se koriste čelik i bakar.
Ukoliko je potrebno ovi materijali
se štite od korozije galvanizacijom
ili farbanjem. Smanjenje uticaja
sistema uzemljenja na okolinu
može se postići recikliranjem
upotrebljenog materijala (pri
demontaži instalacije osvetljenja
sistem uzemljenja se u većini
slučajeva ne uklanja).
3.2.6. Napojni kablovi
Zbog većih zaliha aluminijuma
u odnosu na bakar poželjno
energija
Slika 1
Karakteristični preseci i izabrane svetlotehničke klase petlje Beška
je koristiti kablove sa
aluminijumskim provodnicima u
slučajevima kada je to tehnički
prihvatljivo.
4. Primer ekonomskog
vrednovanja varijanti
uz uva`avanje
ekolo{kih aspekata pri
projektovanju osvetljenja
saobra}anica
Primer na kome će se ilustrovati
ekonomsko vrednovanje različitih
varijanti osvetljenja uz uvažavanje
ekoloških aspekata je slučaj
osvetljenja petlji na delu autoputa
E-75 od Novog Sada do Beograda
(petlje Kovilj, Gardinovci, Beška,
Maradik, Inđija, Stara Pazova i
Novi Banovci).
Za izbor klase osvetljenja koja
će se primeniti na razmatranoj
deonici, prema standardu CEN
13 201 [5] neophodni su podaci
o karakteristikama saobraćaja, i
to pre svega o gustini saobraćaja,
gustini ukrštanja (petlje i
raskrsnice) i gustini mostova. Kako
je prognozirani broj vozila u 2 025
godini na petljama veći od 25 000
i imajući u vidu da se predmetna
deonica autoputa nalazi u oblasti
suve kontinentalne klime, u skladu
sa standardom CEN 13 201 [5]
osvetljavanje deonice autoputa
treba da bude minimalno klasom
ME2. Na slici 1 dat je prikaz
karakterističnih poprečnih preseka
i izabranih svetlotehničkih zahteva
za petlju Beška (slično je i za ostale
petlje).
U ovom radu izvršeno je
ekonomsko i ekološko vrednovanje
dve varijante osvetljenja petlji na
razmatranom delu autoputa E-75,
i to :
1. Varijanta 1
–
osvetljavanje petlji u skladu
sa Glavnim projektima.
Osvetljavanje centralne
trase autoputa predviđeno je
svetiljkama sa izvorima svetlosti
snage 250 W koji su postavljeni
na stubovima sa dvokrakom
lirom visine 12 m (stubovi po
standardu JUS EN 40 [6]).
2. Varijanta 2
–
osvetljavanje petlji u skladu
sa Idejnim projektima.
Osvetljavanje centralne
[031]
trase autoputa predviđeno
je svetiljkama sa izvorima
svetlosti snage 400 W koji su
postavljeni na stubovima sa
dvokrakom lirom visine 13,5
m (stub 13,0 m + 0,5 m visina
lire), što je ustaljena praksa
pri projektovanju osvetljenja
autoputa u Srbiji (stubovi nisu
po standardu JUS EN 40 [6]).
U Glavnim projektima osvetljenja
petlji na delu autoputa E-75
od Novog Sada do Beograda,
dosledno sagledavanje
saobraćajnih karakteristika
sporednih saobraćajnica
omogućilo je usvajanje manjih
dužina osvetljavanja istih, u
odnosu na rešenja predviđena
Idejnim projektima. Obe varijante
osvetljenja zadovoljavaju
postavljene tehničke uslove,
odnosno obe varijante obezbeđuju
zadovoljavajući nivo kvaliteta
osvetljenja.
Ekonomsko i ekološko poređenje
dve prethodno navedene
varijante vršeno je pod sledećim
pretpostavkama :
− vek trajanja instalacije osvetljenja
energija
(stubova i svetiljki) je 25 godina,
− svođenje svih vrednosti vrši se na
godišnji nivo (sredina godine),
− stopa aktuelizacije
(diskontovanja) troškova iznosi
8 %,
− zamena izvora svetlosti vrši se
svake 4 godine,
− cena za kWh utrošene energije je
0,04 €,
− usvojene su cene i težine svetiljki
i stubova, kao i cene izvora
svetlosti konkretnih proizvođača
istih (tabela 3), i
− dužine rada izvora svetlosti pri
punom i pri redukovanom fluksu
su iste i iznose 2100 h/god.
4.1. Ekonomsko pore|enje
varijanti osvetljenja centralne
trase autoputa u zoni petlje
Be{ka
Ekonomsko poređenje razmatranih
varijanti osvetljenja ilustrovano je
na primeru osvetljenja centralne
trase autoputa u zoni petlje Beška.
Obzirom da centralna trasa
autoputa ima srednji nevozni
pojas, a kako je širina kolovoza
(11 m) manja od visine stubova
u obe varijante (12 i 13,5 m)
izabran je centralni raspored
dvokrakih stubova. Uzimajući
u obzir širinu kolovoza, zahteve
vizuelnog vođenja i visinu montaže
svetiljki, osvetljenje centralne trase
autoputa svetlotehničkom klasom
ME1 u Varijanti 1 postignuto je
razmakom stubova od 36 m, a u
Varijanti 2 razmakom stubova
od 44 m. Imajući u vidu potrebnu
dužinu koja se osvetljava na
centralnoj trasi autoputa u zoni
petlje Beška, za osvetljavanje
Varijantom 1 potrebno je ukupno
35 stubova, a Varijantom 2
ukupno 31 stub.
Stubovi visine 12 m se češće
koriste nego stubovi visine 13 m,
što za posledicu ima da je njihova
nabavka jednostavnija, vreme
isporuke kraće, a što je najvažnije,
cena im je niža.
U narednom delu razmatraće se
u kojem slučaju je instalacija
osvetljenja centralne trase petlje
Beška, prema Varijanti 1,
ekonomski opravdana u odnosu na
Varijantu 2.
Instalacija osvetljenja centralne
trase petlje Beška prema Varijanti
1 je ekonomski opravdana ako
važi:
,
CST1 < 1288 €.
(1)
gde su :
CINV1 - investicioni troškovi za
stubove (komplet sa izradom
temelja i montažom) na
centralnoj trasi petlje Beška
po Varijanti 1 svedeni na
godišnji nivo,
CE1 - godišnji troškovi za
utrošenu električnu energiju
instalacije osvetljenja
centralne trase petlje Beška po
Varijanti 1 (2 651,9 €),
CZ1 - investicioni troškovi izvora
svetlosti instalacije osvetljenja
centralne trase petlje Beška
po Varijanti 1 (snage 250 W)
svedeni na godišnji nivo,
CS1 - investicioni troškovi
za svetiljke instalacije
osvetljenja centralne trase
petlje Beška po Varijanti 1
(snage 250 W) svedeni na
godišnji nivo,
CINV2 - investicioni troškovi za
stubove (komplet sa izradom
temelja i montažom) na
centralnoj trasi petlje Beška
po Varijanti 2 svedeni na
godišnji nivo,
CE1 - godišnji troškovi za utrošenu
električnu energiju instalacije
osvetljenja centralne trase
petlje Beška po Varijanti 2 (3
781,0 €),
CZ2 - investicioni troškovi izvora
svetlosti instalacije osvetljenja
centralne trase petlje Beška
po Varijanti 2 (snage 400 W)
svedeni na godišnji nivo, i
CS1 - investicioni troškovi
za svetiljke instalacije
osvetljenja centralne trase
petlje Beška po Varijanti 2
(snage 400 W) svedeni na
godišnji nivo.
Korišćenjem formule (1) za
usvojene vrednosti dobija se
kolika maksimalno može da bude
investiciona vrednost jednog
stuba po Varijanti 1 (CST 1), da
bi Varijanta 1 bila ekonomski
povoljnija od Varijante 2:
[032]
Na osnovu prethodnog jasno je da
je instalacija osvetljenja centralne
trase petlje Beška izvedena po
Varijanti 1 isplativija od instalacije
izvedene po Varijanti 2, sve dok
investiciona vrednost za stub visine
12 m nije veća od 1288 €. Imajući
u vidu da je investiciona vrednost
za stub visine 12 m (stub, lira,
izrada temelja i montaža) manja
od 1288 € (iznosi oko 850 €),
može se zaključiti da je ekonomski
povoljnije izvesti instalaciju
osvetljenja svetiljkama snage 250
W, postavljenim na stubove visine
12 m.
Pri sprovedenoj ekonomskoj analizi
zanemarena je činjenica da je pri
izvođenju instalacije osvetljenja
svetiljkama snage 400 W potrebno
izvršiti podelu napajanja svetiljki
na centralnoj trasi autoputa na
tri strujna kruga (u odnosu na
dva strujna kruga pri izvođenju
svetiljkama snage 250W), što
dodatno povećava investiciju po
Varijanti 2.
Treba napomenuti da se primenom
nešto niže stope aktuelizacije i
dužim vekom trajanja stubova
(realno je od 30 do 40 godina)
dobijaju još povoljniji odnosi za
instalaciju osvetljenja izvedenu po
Varijanti 1.
Takođe treba istaći da će cena
električne energije u našoj zemlji
rasti, što dodatno daje prednost
instalaciji osvetljenja izvedenoj sa
svetiljkama snage 250 W.
4.2. Pore|enje varijanti
osvetljenja petlji na delu
autoputa E-75 od Novog Sada
do Beograda sa aspekta
uticaja na okolinu
Ekološko poređenje razmatranih
varijanti osvetljenja petlji na delu
autoputa E-75 od Novog Sada do
Beograda (Varijante 1 i Varijante
2) vršeno je sa aspekta utrošene
električne energije pri eksploataciji
i utrošenog materijala za svetiljke,
stubove i temelje.
U tabeli 4 date su vrednosti
potrošnje električne energije za
dve izabrane varijante. Godišnja
potrošnja električne energije po
Varijanti 2 je za 15,4 % veća
energija
Tabela 3 Vrednosti pojedinih veličina korišćenih pri ekonomskom i ekološkom vrednovanju varijanti osvetljenja
petlji na delu autoputa E-75 od Novog Sada do Beograda
od potrošnje po Varijanti 1. Za
izbor Varijante 1 u elektranama
će se redukovati proizvodnja
štetnih gasova (CO2, NOx i SOx).
Za potrošače na niskom naponu
uobičajeno se uzima da je emisija
CO2 oko 0,4 kg/kWh, NOx oko
1,6 g/kWh, a SOx oko 2,5 g/kWh
[4]. U skladu sa prethodnim, za
izbor Varijante 1 godišnja emisija
gasova u atmosferu manja je u
odnosu na izbor Varijante 2 za
101,63 t CO2, 406,54 kg NOx i
635,21 kg SOx.
Uobičajeno se pri analizama uzima
da je 21,75 kg proizvedenog CO2
[033]
ekvivalent uništavanju jednog
drveta [4]. Ovo znači da bi za
eliminisanje uticaja dodatne
godišnje proizvodnje gasa CO2 po
Varijanti 2 trebalo zasaditi oko
4 670 stabala drveća.
Po Euro 5 standardu [7] je
dozvoljeno da jedno benzinsko
energija
Tabela 4 Vrednosti potrošnje električne energije i utrošenog materijala za svetiljke, stubove i temelje za dve razmatrane varijante osvetljenja petlji na delu autoputa E-75 od Novog Sada do Beograda (petlje Kovilj,
Gardinovci, Beška, Maradik, Inđija, Stara Pazova i Novi Banovci)
vozilo odaje 0,08 g/km NOx
što je ekvivalent zagađenja pri
proizvodnji 50 Wh električne
energije. Izborom Varijante 1 vrši
se ušteda električne energije koja
omogućuje smanjenje godišnje
potrošnje količine gasa NOx koju
proizvede oko 508 vozila koji
pređu po 10 000 km.
U tabeli 4 date su i težine
utrošenog materijala za svetiljke,
stubove i temelje za dve razmatrane
varijante instalacije osvetljenja,
pri čemu se neće vršiti procena
njihovog uticaja na okolinu pošto
je za to potrebna primena softvera
sa bazom podataka, kao i tačna
specifikacija vrste materijala
korišćenih pri proizvodnji svetiljki
i stubova.
Rezultati iz tabele 4 pokazuju da
se izborom Varijante 1 smanjuje
utrošena električna energija i
količina utrošenog materijala za
izradu svetiljki, stubova i temelja.
Na osnovu prethodnog može se
zaključiti da je za izbor Varijante
1 uticaj instalacije osvetljenja na
okolinu manji u odnosu na izbor
Varijante 2.
5. Zaklju~ak
U današnje vreme na realizaciju
inženjerskih odluka sve više utiču
ekonomski i ekološki aspekti.
Inženjer mora da vodi računa da
izabrano rešenje, pored tehničkih
zahteva, bude ekonomski isplativo
(da rezultuje najmanjim troškovima
ili najvećom dobiti) i da ima što
manji uticaj na okolinu. Inženjer
mora da ekonomski i ekološki
vrednuje različite varijante
i da u skladu sa tim izabere
najprihvatljiviju.
U ovom radu je izložen metod
ekonomskog vrednovanja različitih
varijanti osvetljenja uvažavajući
i investicione i eksploatacione
troškove u celokupnom periodu
eksploatacije instalacije osvetljenja.
Troškovi se, za izabranu vrednost
stope aktuelizacije, moraju svesti
na jedinstven vremenski trenutak,
kako bi bili ekonomski uporedivi.
U radu je takođe izvršeno i
poređenje različitih varijanti
osvetljenja sa aspekta potrošnje
električne energije, kao i utrošenog
materijala za izradu svetiljki,
stubova i temelja. Za stvarnu
procenu uticaja obe varijante na
okolinu po LCA metodologiji
potrebno je raspolagati detaljnim
podacima o svim elementima
instalacije osvetljenja.
Ekonomsko poređenje dve
varijante osvetljenja osnovne
trase autoputa u zoni petlje Beška
je pokazalo da je izbor manje
snage svetiljki (250 W umesto
400 W) na nižim stubovima (12
m umesto 13,5 m) ekonomičnije
rešenje. Takođe je pokazano da
se izborom manje snage svetiljki
na nižim stubovima i doslednim
sagledavanjem saobraćajnih
karakteristika sporednih
saobraćajnica, te usvajanjem
manjih dužina osvetljavanja istih,
može smanjiti uticaj instalacije
osvetljenja na okolinu.
Na kraju treba napomenuti da je
zbog obima proračuna ekonomsko
vrednovanje i ekološko poređenje
prikazano samo za dve varijante.
Isto se na identičan način može
uraditi i za bilo koju drugu
tehnički opravdanu varijantu,
koja tako postaje ekonomski i
ekološki uporediva sa dve varijante
obrađene u ovom radu.
6. Literatura
[1] M. Kostić : Osvetljenje
puteva, Minel-Schréder, 2006.
[2] S. D. Đukić, S. J. Gušavac,
N. Đ. Maravić, Ekonomsko
[034]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
vrednovanje varijanti pri
projektovanju osvetljenja
saobraćajnica, DOS 2007.
N. Đ. Maravić, T. S. Dujić, Z.
V. Holoubek, S. D. Đukić, S.
J. Gušavac, Ekološki aspekti
projektovanja spoljašnjeg
osvetljenja, DOS 2009.
***, CIGRE WG 15, Life
Cycle Assessments (LCA) for
overhead lines, Brochure N°
265.
CEN, “Road Lighting”, EN
13201, 2003.
JUS CEN EN 40 (delovi 1-9),
Stubovi za osvetljenje.
***, Official Journal of the
European Union, Regulation
(EC) No 715/2007 of the
European Parliament and of
the Council, of 20 June 2007
on type approval of motor
vehicles with respect to
emissions from light passenger
and commercial vehicles
(Euro 5 and Euro 6).
energija
Dr Mom~ilo Vuji~i}, Tehnički fakultet Čačak
Zorica Bogi}evi}, Visoka tehnička škola strukovnih studija Zvečan
Mr Nenad Markovi}, Visoka tehnička škola strukovnih studija iz
Uroševca
Dr Damnjan Radosavljevi}, Visoka poslovno-tehnička škola Užice
UDC: 303.71:313.213:620.9
Primena statističke metode
na problem neovlašćenog
korišćenja električne
energije mimo mernog
uređaja
1. Uvod
Rezime
Veliki procenat stambenog
prostora u našoj zemlji čine
porodične kuće. Vod za napajanje
električnom energijom se preko
krovne konzole, sprovodi ka
razvodnom ormanu. Od konzole do
razvodnog ormana dovodni kabal
se razvodi preko tavana. Upravo
na tom mestu se najčešće vrši
neovlašćeno priključenje na mrežu.
Pojava električne enrgije i njeno neovlašćeno korišćenje su u gotovo
potpunoj korelaciji. Njena učestanost je u zavisnosti od kaznene politike
i ukupnih društveno ekonomskih prilika. U matematičkoj statistici je
osnovni problem da se na osnovu uzorka oceni kakvu raspodelu u celoj
populaciji ima posmatrano obeležje. U ovom radu na osnovu dobijenih
uzoraka za neovlašćeno korišćenje električne energije mimo mernog
uređaja, metodama matematičke statistike, testiramo pretpostavku da je
raspodela uzoraka saglasna sa Normalnom (Gausovom) raspodelom, a
za alternativnu hipotezu uzeta je Puasonova raspodela.
Ključne reči: Presek provodnika, gubici električne energije, raspodela
uzoraka.
2. Neovla{}eno kori{}
enje elektri~ne energije
mimo mernog ure|aja
Dovodni kabal se oštećuje (slika 1
tačka A ) i priključuje se provodnik
manjeg ili većeg preseka. Kada su
preseci provodnika za ovlašćeno
korišćenje električne energije
S2 (4 mm2, 6 mm2 i 10 mm2) a
preseci provodnika za neovlašćeno
korišćenje S1 S1 (2,5 mm2, 4
mm2, 6 mm2, 10 mm2, 16 mm2,
25 mm2) za potrošače snage od 1
kW do 15 kW, dobijene vrednosti
nenaplaćene električne energije su
prikazane u tabeli 1.
3. Primena statisti~ke
metode na problem
neovla{}enog kori{}enja
elektri~ne energije mimo
mernog ure|aja
Vrednost nenaplaćene električne
energije, predstavlja slučajnu
promenljivu Xn. Interval njenog
prostiranja ili vrednosti obeležja
slučajne promenljive je u kWh ima. Apsolutna frekvenca slučajne
Application of Statistical Method on Problem
Concerning Unauthorized use of Electrical Power
Outside the Measuring Unit
Appearing of electrical power and its unauthorized use are almost in
full correlation. Its frequency depends on penal policy and overall socio
economical conditions. Basic problem in mathematical statistic is to
denote distribution from initial samples concerning the whole population
and overviewed area. According to the received samples of unauthorized
use of electrical power outside the measuring unit, this paper is testing
the assumption through mathematical methods, if distribution of samples
is corresponding with “Normal” (Gauss’) distribution where we have
used Poisons’ distribution as an alternative hypothesis.
Key words: Conductor’s diameter, loss of electrical power, sample
distribution.
promenljive
u datom
intervalu je
broj slučajeva
(ni). Ukupan
broj slučajeva
je n = 270.
Testiramo
pretpostavku
da je
raspodela
[035]
Slika 1 Neovlašćeno korišćenje električne energije
priključenjem ispred brojila
energija
Tabela 1 Neovlašćena potrošnja električne energije kod potrošača snage od 1 kW do 15 kW
uzoraka saglasna sa Normalnom
(Gausovom) raspodelom, za prag
značajnosti α = 0,05. Parametri ove
raspodele su m m i σ, uzimamo
njihove centrirane i nepristrasne
ocene date odgovarajućom
Tabela 2
statistikom, gde su vrednosti Xi sredine intervala.
U našem slučaju sredina intervala je:
x1 = 5.000,
x2 = 15.000
x3 = 25.000,
x4 = 35.000
Intervalno sređeni uzorci
[036]
Intervalno sređeni uzorci se mogu
prikazati grafički na slici 2.
energija
Slika 2 Histogram apsolutne frekvence kod neovlašćenog korišćenja električne energije bez grejanja
gde je:
r = 4 – broj disjunktivnih delova,
s = 2 – broj ocenjivanih
parametara (m, σ),
α – nivo značajnosti (rizik).
Za dati nivo značajnosti čitamo
vradnost χ2 r–s–1; α iz uslova u tab. V:
[2]
više od
uzoračka sredina,
Vrednost funkcije F (a1) i F (b1)
tražimo u tablici IV[2] gde se
funkcija F (x) definiše sa:
uzoračka
disperzija,
i njene
vrednosti se ne mogu dobiti
elementarnim putem. U našem
slučaju:
Vrednosti uzoračke sredine i
uzoračke dsperzije u našem slučaju
neovlašćene potrošnje električne
energije su:
Za računanje verovatnoće događaja
neophodno je naći donje i gornje
intervale događanja:
,
U našem slučaju imamo:
p1 = F(-0,30) – F(-1,51) = F(1,51)
– F(0,30)
p1 = 0,2292
p2 = F(0,90) – F(-0,30) = F(0,30)
+ F(0,90)
p2 = 0,259
p3 = F(2,10) – F(0,90)
p3 = 0,1855
p4 = 1 – p1 – p2 – p3
p4 = 0,3263
Izračunata verovatnoća je
prikazana u tabeli 3.
U našim ispitivanjima odlučili smo
se za neparametarski test, u ovom
slučaju primenićemo Pirsonov χ2
test. Statistika kojom se testira
postavljena hipoteza je:
,
Tabela 3 Verovatnoća događaja
[037]
Ako je u uzorku registrovana
vrednost test-statistike veća od
tablične, hipoteza se odbacuje;
u suprotnom se, na osnovu datih
podataka i za dati prag značajnosti,
hipoteza prihvata. Ovaj test se
naziva Pirsonov χ2 – test.
U našem slučaju, broj disjunktivnih
delova je r = 4, broj ocenjivanih
parametara s = 2, za prag
značajnosti uzimamo α = 0,05 i
imamo:
Vrednost pročitana iz tabele je:
2
χ1,0,05
= 3,841
2
χ1,0,01
= 6,635
Vrednost dobijena test statistikom
je:
Vrednost dobijena test statistikom
je veća od vrednosti pročitane iz
tabele za prag značajnosti
α = 0,05 ( χ2 1,0,05 = 3,841), čak je
veća i od vrednosti pročitane iz
tabele za prag značajnosti
α = 0,01 (χ2 1,0,01 = 6,635), što znači
da je malo verovatan događaj
ili da
je pretpostavka o saglasnosti
raspodele uzoraka sa Normalnom
raspodelom pogrešna.
Odbacujemo pretpostavku o
saglasnosti raspodele uzoraka sa
Normalnom raspodelom sa rizikom
energija
da ćemo pogrešiti u manje od 1%
slučajeva.
Ako za alternativnu hipotezu
uzimamo Puasonovu raspodelu,
tada imamo samo jedan parametar
(λ) koji karakteriše ovu raspodelu.
Matematičko očekivanje i
disperzija slučajne promenljive
koju ima Puasonova raspodela sa
parametrom λ je:
l = 1 – broj ocenjivanih parametara
(λ),
α = 0,05 – nivo značajnosti
(rizik).
Vrednost dobijena test statistikom:
U našem slučaju ocena za
nepoznati parametar λ na osnovu
uzoraka je:
Raspodela verovatnoće uzoraka po
Puasonovom zakonu je definisana
kao:
U našem slučaju je:
Pošto je vrednost dobijena test
statistikom, za prag značajnosti
0,01, veća, ne odbacujemo hipotezu
tj. posmatrani uzorak je saglasan sa
Puasonovom raspodelom.
Ovde je razmatran jedan diskretan
proces i rezultati testa pokazuju
da je on saglasan sa Puasonovom
raspodelom sa visokim pragom
značajnosti α = 0,01.
Smanjenjem praga značajnosti
α umanjujemo rizik da pogrešno
odbacimo hipotezu H0 kada je ona
faktički tačna, ali time istovremeno
povećavamo rizik da pogrešimo
tako što nećemo odbaciti H0 kada
ona faktički nije tačna. Testovi
značajnosti ne kontrolišu grešku
drugog tipa, zato pri izboru
praga značajnosti a treba da
se rukovodimo konkretnom
situacijom u kojoj primenjujemo
test i cenimo kakvim nas rizicima
gubitaka ili troškova izlažu greške
prvog i drugog tipa.
4. Zaklju~ak
U našem slučaju primenom
Pirsonovog χ2 testa imamo:
n = 4 – broj disjunktivnih delova,
Dobijeni rezultat u ovom testiranju,
govori u prilog činjenici da je
ovaj tip neovlašćenog korišćenja
električne energije pojava koja je
dobila jedan oblik zakonitosti sa
Tabela 4 Puasonova raspodela verovatnoće
[038]
malom verovatnoćom nastajanja.
Uobičajeno je da se Puasonova
raspodela sreće kod slučajeva
kada slučajna promenljiva uzima
male vrednosti obeležja. Međutim,
u ovom slučaju imamo da su
vrednosti obeležja veliki brojevi a
da se posmatrani proces posmatra
po Puasonovom zakonu.
Ako smo ovim neparametarskim
testom došli do zaključka da je
ovaj tip neovlašćenog korišćenja
električne energije saglasan
sa Puasonovom raspodelom,
ne isključuje mogućnost da je
posmatrani problem saglasan i sa
nekom drugom raspodelom.
Literatura
[1] M. Tanasković, T. Bojković, D.
Perić, Distribucija električne
energije, Akademska misao,
Beograd, 2007.
[2] S. V. Vukadinović, Elementi
teorije verovatnoće i
matematičke statistike,
Privredni pregled, Beograd
1973.
[3] J. Andrić, M. Vujičić, Uvod
u opštu elektrotehniku, GIDP
Prosveta, Zvečan, 2002.
[4] Internet sajt Ministarstva
energetike Vlade Republike
Srbije.
[5] http://www.arhivaglas-javnosti.
co.yu/arhiva/2002/09/01/srpski/
DO02083101.shtml
[6] D. Simonović, Krađa električne
energije i drugi delikti od
značaja za elektroprivredu,
MST Gajić, Beograd, 1999.
energija
Mr Du{an Vukoti}, dipl. el. ing.
Tomislav Milanov dipl.el.ing.
PD”Elektrodistribucija Beograd”
UDC: 621.316.38:621.317.
Dispečerska pouzdanost
elektrodistributivnih sistema
1. Uvod
Rezime
Proračunima pokazatelja
pouzdanosti transformatorskih
stanica i mreža, a u krajnjem
slučaju i pokazatelja pouzdanosti
napajanja potrošača električnom
energijom, svuda u svetu se
poklanja velika pažnja - kao
posledica činjenice da se na osnovu
ovih proračuna mogu optimizirati
ukupni tehnoekonomski efekti
vezani za izgradnju i eksploataciju
elektroenergetskih sistema. U
dosadašnjem periodu ovi proračuni
su implicirali izgradnju krajnje
racionalnih mreža, sa itekako
naglašenim principima da mrežni
sistemi u modularnoj izgradnji
objekata mreže budu i krajnje
jednostavni; ponavljanje modula
mreže u izgradnji je zato dovedeno
do nivoa perfekcije, i konfekcijska
izgradnje mreže predstavlja krajnji
cilj.U toj situaciji interpolacija
objekata nove mreže je osnovni
princip za izgradnju mreže.
Međutim, proračuni pokazatelja
pouzdanosti mogu biti veoma
različiti, te se ovim radom iznosi
jedan u PD “Elektrodistribuciji
Beograd” (u daljem tekstu EDB)
uobičajen način proračuna
pokazatelja pouzdanosti - prateći
logiku dispečerskog upravljanja
u incidentnim situacijama u
mrežama, a prema postojećim
normativima za manipulacije
rasklopnim uređajima i održavanje
objekata mreže.
Treba odmah napomenuti da
ovaj način proračuna pokazatelja
Ovaj rad iznosi zaključke proračuna pokazatelja pouzdanosti
elektrodistributivnih sistema sa naponskim nivoima 110 kV, 10 kV i
0,42 kV na gradskim područijima, kao i krajnje rezultate proračuna u
mrežnim sistemima sa naponskim nivoima 110 kV, 35 kV, 10 kV i 0,42
kV na poručjima sa umerenim i izuzetno malim površinskim gustinama
opterećenja.
Naglašava se da se jedino prateći logiku dispečerskog upravljanja u
incidentnim situacijama u mrežama može doći do potpunog spektra
pokazatelja o pouzdanosti napajanja potrošača električnom energijom
Ovakvi i slični proračuni i logika su rezultirali u krajnje jednostavnim
i ekonomičnim modelima elektrodistributivne mreže koji se sa porastom
potrošnje električne energije i površinskih gustina opterećenja uvode u
mrežu na principu pravovremene interpolacije.
Rad može da bude koristan ekspertima za predikciju nivoa pouzdanosti
elektrodistributivnih sistema, a na osnovu velikih baza podataka o
dogadjajima iz eksplotacije mreže u višegodišnjem periodu.
Ključne reči: pouzdanost transformatorskih stanica, pouzdanost mreža,
pokazatelji pouzdanosti napajanja potrošača, ciljne vrednosti nivoa
pouzdanosti.
Dispatch Reliability of thr Power Distribution System
This paper presents the conclusions of power distribution system
reliability calculations pertaining to 110 kV, 10 kV and 0.42 kV voltage
levels in urban areas, as well as the final results of calculations in the
network systems at voltage leves of 110 kV, 35 kV, 10 kV and 0.42 kV in
areas with moderate and extremely small surface load density.
It is emphasized here that only when following the dispatch control
logics in case of emergency supply one can obtain a complete spectre of
indicators on the reliability of consumer supply.
Such and similar calculations as well as the logics have resulted in very
simple and economical models of power distribution networks which are
introduced into the network in parallel with increased power demand and
surface load density based on the principle of timely interpolation.
This paper might be beneficial to experts dealing with prediction of the
power distribution system reliability level, based on a large data base of
events from a perennial network operation.
Key words: substation reliability, network reliability, consumer supply
reliability, consumer supply reliability indicators, reliability level target
value.
[039]
energija
pouzdanosti
transformatorskih stanica
i mreža
direktno
dovodi do
potpunog
spektra
pokazatelja
pouzdanosti
napajanja
potrošača
električnom
energijom koji
se prikazuju
u svetu
uobičajenim
pokazateljima
SAIDI, SAIFI,
CAIDI i ASAI.
Ovde će biti
prikazan
proračun
pokazatelja
pouzdanosti
za elektrodistributivni
sistem
EDB koji
se sastoji iz
transformacije 110/10 kV/
kV i 10/0,42 kV/kV i mreža
110 kV,10 kV i 0,42 kV ,
čiji je razvoj učešća vršne
snage u ukupnoj vršnoj
snazi konzuma prikazan na
sl.1; takođe, biće prikazani
i krajnji rezultati proračuna
pokazatelja pouzdanosti
i za mrežne sisteme sa
transformacijom 110/35 kV/
kV, 35/10 kV/kV i 10/0,42
kV/kV na područjima sa
umerenim i izuzetno malim
površinskim gustinama
opterećenja napajanim na
načina kao u EDB.
.
Očigledno je da
transformacija 110/10 kV/
kV na konzumu EDB
preuzima oko 42 % vršne
snage, dok stara mreža sa
transformacijom 110/35
kV/kV i 35/10 kV/kV još
uvek ima značajno učešće.
Zapaža se i danas prisutan
pad vršne snage svih
TS, kao posledica nove
tarifne politike i ukidanja
poslepodnevne niže tarife
u ceni električne energije,
Slika 1 Dosadašmji razvoj vršne snage konzuma EDB sa
učešćem TS 110/10 kV i prognozom daljeg razvoja
do 2035.
Slika 2 Oblici dnevnog dijagrama opterećenja
na dan vršnog opterećenja konzuma
EDB u periodu od 1970. do danas
[040]
što se itekako reflektovalo na
pouzdanost napajanja potrošača
električnom energijom - jer
su ispeglani dnevni dijagrami
opterećenja svih TS te eliminisani
česti ispadi elemenata mreže usled
preopterećenja. U prognozi razvoja
vršne snage računa se na dalji rast
vršne snage konzuma u određenom
opsegu poverenja, sa trendom u
granicama od 20 MW do 50 MW
godišnje i nešto većim učešćem
TS 110/10 kV/kV u vršnoj snazi
konzuma - kao posledica nešto
intenzivnije izgradnje nove mreže.
Na pouzdanost napajanja
potrošača električnom energijom u
prethodnim periodima eksploatacije
mreža itekako je uticala tarifna
politika, jer su propisivanjem
poslepodnevne niže tarife u ceni
električne energije ostvarivani
špicevi u dnevnom dijagramu
opterećenja - te i pojavljivali
česti ispadi elemenata mreža na
konzumu EDB. Novim tarifnim
sistemom, počev od 2001. godine,
“ispeglani” su dnevni dijagrami
opterećenja konzuma EDB i svih
vodova i transformatora.
2. Ulazni podaci za
prora~un pokazatelja
pouzdanosti
Ulazni podaci za proračun
pokazatelja pouzdanosti
transformatorskih stanica i
mreža, kao i potrošača, dobijeni
su višegodišnjim praćenjem
događaja u elektrodistributivnim
mrežama EDB, kao i analizom
trajanja prekida u napajanju
potrošača električnom energijom
zbog dispečerskih manipulacija
rasklopnim uređajima u mrežama.
Dispečerske sluzbe su u stalnim
aktivnostima na uspostavljanju
vanrednih i optimalnih
konfiguracija u napajanju manjih
ili većih grupa potrošača usled
raznih događaja u mrežama, i sa,
usled brojnih kvarova, neizbežnim
kraćim ili dužim prekidima u
napajanju potrošača električnom
energijom.
Pokazatelji pouzdanosti su ovde
prikazani u tabeli 1.
Kod definisanja učešća kraćih i
dužih prekida zbog incidenata
na naponskom nivou 110 kV
energija
Tabela 1 Ulazni podaci za proračun pokazatelja pouzdanosti
Tabela 2 Učestalosti kvarova na elementima mreža u funkciji od trajanja prekida u napajanju
[041]
energija
Tabela 3 Sistem napajanja na područjima sa površinskim gustinama opterećenja reda 70 MW/km2 - model mreže 1
Tabela 4 Sistem napajanja na područjima sa površinskim gustinama opterećenja reda 5 MW/km2- model mreže 2
Slika 3 Model visokonaponske i srednjenaponske mreže 1
pretpostavljeno je da dežurni
dispečer odmah po dobijanju
prvih informacija sa Sistema
daljinskog upravljanja angažuje
najmanje dve dispečerske ekipe
radi lokalizacije kvara i eventualnih
lokalnih manipulacija u kvarom
pogođenoj TS 110/10 kV/kV.
Rasterećenje TS 110/10 kV do 60
% instalisane snage TS ( ukoliko
je ova punoopterećena ) obavlja
se preko međupoveznih vodova
10 kV sa susednim TS X/10 kV/
kV u trajanju invarijantnom za
pouzdanost kompletne TS 110/10
kV/kV ( preko tek nekoliko vodova
10 kV ).
Očigledno je da je u zamenskoj
shemi adekvatnog blok dijagrama
pouzdanosti korišćena u svim
slučajevima redna veza elemenata
mreže jer je pretpostavljeno da
su sve transformatorske stanice
sa jednostrukim sabirnicama
( eventualan proračun za
transformatorske stanice sa
[042]
dvostrukim ili i
pomoćnim sabirnicama
podrazumeva rad i
sa paralelnom vezom
elemenata u zamenskoj
shemi blok dijagrama ).
Procentualna učešća
kraćih i dužih prekida
u napajanju potrošača
električnom energijom
uzevši u obzir ukupan
broj elemenata u TS
i mrežama na svim
naponskim nivoima
su prikazani u tabeli
2, a adekvatni ispadi
vodova i transformatora
na svim naponskim
nivoima su prikazani
u tabeli 3; takođe,
u nastavku rada su prikazani i
krajnji rezultati na identičan način
sprovedenih proračuna pouzdanosti
i za mrežne sisteme na područjima
sa umerenim te malim i izuzetno
malim površinskim gustinama
opterećenja ( prigradska i ruralna
područja napajana električnom
energijom na načine kao u EDB ).
U nastavku rada će biti prikazani
krajnji rezultati proračuna
pokazatelja pouzdanosti na način
kao u tabeli 3 ali za područja sa
Slika 4 Model visokonaponske i srednjenaponske mreže 2
energija
Slika 5 Model niskonaponske mreže 1
Slika 6 Model niskonaponske mreže 2
pažnje koja se još u
fazi projektovanja
ove mreže poklanja
svakom elementu i
objektu posebno, a
naročito činjenici da
su ove mreže izuzetno
jednostavne i izgrađene
ne samo da rezerviraju
jednostruki već i
dvostruki kvar u mreži;
ove TS 220/110 kV/
kV su i pored uvedenog
Sistema daljinskog
upravljanja elementima
TS iz pripadajućih
dispečerskih centara
posednute i dežurnim
uklopničarima, koji
Tabela 5 Sistem napajanja na područjima sa površinskim gustinama opterećenja reda 20 MW/km2- model mreže 3
Tabela 6 Sistem napajanja na područjima sa površinskim gustinama opterećenja reda 3 MW/km2- model mreže 4
umerenim, malim i izuzetno malim
površinskim gustinama opterećenja
(prigradska i ruralna područja),
napajana električnom energijom
kao na konzumu EDB.Jednopolne
sheme visokonaponskih,
srednjenaponskih i niskonaponskih
mreža u ovim modelima prenosnog
i elektrodistributivnog sistema su
prikazane na slici 3 do slike 10.
U svim proračunima pokazatelja
pouzdanosti u objektima prenosnog
dela elektroenergetskog sistema
(mreža 220 kV i transformacija
220/110 kV) pretpostavljena
je izuzetno visoka pouzdanost,
kao, uostalom, i u dosadašnjem
dugogodišnjem periodu njihove
eksploatacije na konzumu EDB.
To je posledica izuzetno velike
[043]
su, prošavši kroz najozbiljniju
obuku, u dosadašnjem periodu
umnogome podigli na ovako
visok nivo ove prosečne nivoe
pokazatelja pouzdanosti na ovim
naponskim nivoima proizvodno
- prenosne mreže u beogradskom
elektroenergetskom čvoru.
U elektrodistributivnim mrežama
je pretpostavljeno da je u sve
energija
Slika 7 Model visokonaponske i
srednjenaponske mreže 3
Slika 8 Model visokonaponske i
srednjenaponske mreže 4
Slika 9 Model niskonaponske mreže 3
Slika 10 Model niskonaponske mreže 4
dispečerske lokalizacije
kvara i uspostavljanja
vanrednih konfiguracija
napajanja. Ovi
nivoi pokazatelja
pouzdanosti su
ispoljeni na pojedinim
mikroreonima
elektrodistributivne
mreže na konzumu
EDB, i uskoro će biti
reprezenti prosečnog
napajanja potrošača
električnom energijom
na područjima sa
velikim, umerenim,
malim i izuzetno malim
površinskim gustinama
opterećenja na
kompletnom konzumu
EDB.
U narednoj tabeli 8
su prikazani prosečni
pokazatelji pouzdanosti
za ova 5 modela mreže
- preko uobičajenih
pokazatelja SAIDI,
SAIFI, CAIDI i ASAI.
3. Provera
prora~unskih
vrednosti
pokazatelja
pouzdanosti za
konzum EDB
TS 110/10 kV/kV, 110/35 kV/
kV i 35/10 kV/kV uveden
sistem daljinskog upravljanja
elementima TS, i stopostotno
sigurno rezerviranje ”događaja”
u pripadajućim mrežama 35 kV
i 10 kV;sve nadzemne mreže su
pri tome ”opremljene” potrebnim
i dovoljnim brojem savremenih
rasklopnih uređaja kojima je
moguća daljinska manipulacija (u
beznaponskom stanju) u procesu
Ovde su u priloženoj
Tabeli 9 prikazane
provere proračunskih
vrednosti pokazatelja
pouzdanosti za ceo konzum EDB
- preko sortiranja učestalosti i
trajanja svih merenja na nuli sa
Sistema daljinskog upravljanja,
signalizacije i merenja u
dispečerskom centru EDB.
Tabela 7 Sistem napajanja na područjima sa površinskim gustinama opterećenja reda 0,5 MW/km2- model mreže 5
[044]
energija
Slika 11 Model visokonaponske i
srednjenaponske mreže 5
Slika 12 Model niskonaponske mreže 5
od 2001. do 2008.
godine.
Očigledne su sličnosti
modela mreža jer u toku
jedne godine prekide u
napajanju električnom
energijom na ovim
tipičnim mikroreonima
gradskog dela konzuma
EDB nema izvestan
broj potrošača (do
čak 37 %). Slična je
situacija i sa ukupnim
godišnjim trajanjem
iznenadnih prekida u
napajanju električnom
energijom, jer ukupno
godišnje trajanje prekida
Tabela 8 Pokazatelji pouzdanosti za modele mreža 1 do 5
Tabela 9 Približne raspodele učestalosti (L) iznenadnih prekida u napajanju električnom energijom potrošača na
konzumu EDB u periodu od 2001. do 2008. godine
Merenja su sistematizovana na
nivou srednjenaponske mreže
10 kV preko jako jednostavnog
računarskog programa. Za potrebe
remonta mreže bez napona su bili
potrošači samo pojedinačnih TS
10/0,42 kV/kV - što nije uticalo
na sortirane pokazatelje o svim
iznenadnim prekidima na nivou
mreže 10 kV; događaji u mreži 0,42
kV su sistematizovani ručno.
U priloženoj tabeli 10 prikazane
su i približne raspodele ukupnog
trajanja (T) svih iznenadnih prekida
u napajanju električnom energijom
potrošača na konzumu EDB u
toku jedne godine u pripadajućim
modelima mreža 1 do 5 u periodu
[045]
u napajanju u gradskim mrežama
ima maksimum u trajanju od 2 do
4 sata, kao posledica dominantnog
učešća ispada zbog kvarova
u kablovskim ili nadzemnim
mrežama 10 kV; u ruralnim
mrežama, međutim, maksimum
ukupnog trajanja svih prekida
u napajanju nema tako izražen
energija
Tabela 10 Približne raspodele ukupnog trajanja (T) svih iznenadnih prekida u napajanju električnom energijom
potrošača na konzumu EDB u periodu od 2001. do 2008. godine
maksimum, ali u modelima 2 i 4
ima približne vrednosti od 2 do 6
časova, a u modelu 5 sa izuzetno
dugačkim vodovima 35 kV i 10
kV u rasponu od 6 do 10 časova.
Zanemarljivi su kratki i izuzetno
kratki prekidi zbog događaja u
visokopouzdanim prenosnim i
elektrodistributivnim mrežama.
Slika 13 Ciljne vrednosti procentualnog učešća kraćih i dužih prekida u
napajanju potrošača električnom energijom na gradskom i ruralnom delu konzuma EDB
4. Planirani prekidi u
napajanju elektri~nom
energijom na konzumu
EDB
U ovom radu nisu do sada
razmatrani planirani prekidi u
napajanju potrošača električnom
energijom, jer su oni u EDB vezani
uglavnom za potrebe održavanja
TS 10/0,42 kV/kV.Svake godine
interveniše se na oko 20 % do 30
% ovih objekata, u trajanju od
nekoliko sati po objektu.
5. Ciljne vrednosti za
trajanje svih prekida u
napajanju potro{a~a
elektri~nom energijom
Ciljne vrednosti za trajanje nastalog
prekida u napajanju potrošača
električnom energijom na konzumu
EDB u narednim periodima
eksploatacije elektrodistributivnih
mreža na gradskim, prigradskim
i vangradskim delovima su
prikazane na priloženoj slici 13. U
EDB se preduzimaju neophodne
mere i na podizanju sigurnosti u
napajanju potrošača izgradnjom
pre svega najsavremenijih
oklopljenih TS svih napona (u
SF6 tehnici ),kako TS 110/10 kV/
kV tako i TS 10/0,42 kV /kV(tzv.
postrojenja ring main units); na
taj način će za elektroditributivno
preduzeće planirani prekidi u
napajanju potrošača električnom
energijom biti vezani samo za
[046]
kratkotrajna isključenja svih
transformatora zbog povremenog
ispitivanja izolacionog kvaliteta
ulja u transformatorima (u
trajanju do 0,1 h).Neminovni
iznenadni prekidi u napajanju
zbog kvarova u visokonaponskim
mrežama do nivoa mreže 10 kV
bi trebalo da budu eliminisani
putem Sistema daljinskog
upravljanja iz dispečerskih centara
za prenosnu i visokonaponsku
elektrodistributivnu mrežu
uglavnom u trajanju do 0,1 h.
energija
Slika 14
Prostorni prikaz starosti TS 110/35 kV/kV, 35/10 kV/kV i
110/10 kV/kVna konzumu EDB
Duži prekidi u napajanju potrošača
električnom energijom bili bi sa
uzrokom samo u mrežama 10 kV i
0,42 kV.
Svakako da sve zaposlene u
EDB najviše opterećuje izuzetno
visok prosečan nivo starosti
svih visokonaponskih TS u
elektrodistributivnoj mreži - jer
ispoljavani nivoi pouzdanosti
pogona mreža itekako zavise
od starosti svakog objekta
pojedinačno. Na centralnim
gradskim područjima mnogi
objekti su stariji i od 50 godina,
te se početak novog investicionog
ciklusa za izgradnju svih mreža
nestrpljivo očekuje - posle gotovo
dvadesetogodišnje obustave
izgradnje nove mreže (kao
posledica nastabilne političke
situacije i rata na južnoslovenskim
prostorima i izuzetno dugotrajne
depresirane cene električne
energije).
6. Uporedni pregled
pokazatelja pouzdanosti
iz dosada{njih perioda
Slika 15 rostorni prikaz TS 110/10 kV/kV i mreže 10 kV izgrađene na
gradskom delu konzuma EDB u periodu posle 1971. godine
[047]
Pokazatelji pouzdanosti napajanja
potrošača električnom energijom se
prate i sistematizuju na konzumu
EDB još od osamdesetih godina
prošlog veka, te u tom smislu
možemo da se u ovom radu
osvrnemo i na njihov razvoj.
Naime, u 1985. godini prosečan
potrošač u gradskoj mreži sa TS
110/10 kV/kV imao je oko 2,7
iznenadna prekida, a prosečan
potrošač u mreži sa TS 35/10
kV/kV čak oko 3,9 iznenadna
prekida u napajanju; oko 4,8 %
potrošača nije imalo prekide u
napajanju.U ruralnim mrežama
prosečan potrošač je imao oko 10,7
iznenadna prekida na konzumu TS
110/10 kV/kV, odnosno oko 12,9
iznenadna prekida na konzumu TS
35/10 kV/kV.
U toku 1998. godine na gradskom
području čak oko 20 % potrošača
nema iznenadne prekide u
napajanju električnom energijom
a svi drugi oko 2,5 prekida u
ukupnom trajanju oko 3,5 sati
(prekidi u napajanju električnom
energijom u trajanju do 15 minuta
su bili dominantni i imali su učešće
u ukupnom broju prekida veće od
energija
40 % kod oko 25 % potrošača,
naravno, sa značajnim učešćem
uzroka prekida u preopterećenju
vodova 10 kV i, naročito,
transformatora 35/10 kV/kV,
110/10 kV/kV i čak i 110/35 kV/
kV - kad kratkotrajne prekide u
napajanju električnom energijom
ima i nekoliko desetina vodova 10
kV) ; na prigradskim područjima
prosečan potrošač je imao oko 5,8
iznenadna prekida u napajanju
u ukupnom trajanju oko 24 sata,
a u ruralnim mrežama oko12
iznenadna prekida u napajanju u
ukupnom trajanju oko 36 sati.
Najzad, u periodu od 2001. do
2008. godine, prosečan potrošač
u gradskoj mreži ima oko 1,08
prekida na delovima konzuma
sa TS 110/10 kV/kV u ukupnom
prosečnom godišnjem trajanju
oko 2,8 sati (pri tome oko
37% potrošača nema prekide u
napajanju), odnosno 2,12 prekida
u ukupnom trajanju oko 2,85 sati
na konzumu TS 35/10 kV (pri
tome oko 20 % potrošača neme
prekide u napajanju); prosečan
potrošač na prigradskom delu
konzuma ima oko 2,36 prekida u
ukupnom godišnjem trajanju oko
5,5 sati na konzumu TS 110/10 kV/
kV (pri čemu oko 28 % potrošača
nema prekide u napajanju) ,
odnosno oko 3,6 prekida u
ukupnom trajanju oko 5,8 sati na
konzumu TS 35/10 kV/kV (pri
čemu oko 12 % potrošača nema
prekide u napajanju); na ruralnim
područjima, međutim, prosečan
potrošač ima oko 7,35 prekida u
ukupnom godišnjem trajanju oko
13,8 sati, naravno na konzumu TS
35/10 kV/kV.
Potrebno je napomenuti da su
značajno pouzdanija napajanja
električnom energijom na
konzumu EDB u periodu posle
2001. godine posledica, pre
svega, promene tarifnog sistema
za prodaju električne energije, jer
je ukinuta poslepodnevna niža
tarifa u ceni električne energije
- čime su značajno redukovani
ispadi transformaora i vodova u
elektrodistributivnim mrežama
usled preopterećenja; ispeglan je
dnevni dijagram konzuma i svih
pripadajućih TS i vodova, te, što
je naročito značajno, redukovani
i enormni kratkotrajni padovi
napona u mrežama u vreme špiceva
u potrošnji električne energije (vidi
sliku 2) - što nisu bili u mogućnosti
da kompenzuju regulaciona
automatika i regulacione preklopke
na regulacionim transformatorima
u mrežama na konzumu EDB!!!
7. Zaklju~ci
Elektrodistributivna mreža na
konzumu EDB ispoljavala je u
svim fazama veoma dinamičnog
razvoja potrošnje električne
energije izuzetno visoke nivoe
pouzdanosti, u za naše uslove
naročito brzog razvoja svih
specifičnih parametara u potrošnji,
kao, i, naročito značajnog
povećanja i površinskih gustina
opterećenja na svim delovima i
mikroreonima konzuma. U tim
uslovima izgrađeni su veoma
ravnomerno raspodeljeni,
kvalitetni, mrežni sistemi - koji
i danas, iako enormno stari u
globali i na mnogim mikroreonima
konzuma, ispoljavaju još uvek
veoma visoke nivoe pouzdanosti.
Ovim stručnim radom su detaljno
prikazani pokazatelji pouzdanosti
elemenata mreža i potrošača
na tipičnim modelima mreža u
periodu od 2001. do 2008. godine,
te upoređeni sa pokazateljima iz
dosadašnjih faza razvoja mreže;
Zaključuje se da isti stil izgradnje
mreža treba nastaviti i u bližoj i
daljoj perspektivi, kao, uostalom,
i isti stil, način i obim održavanja
mreža u punoj pogonskoj
spremnosti.
Sigurno je da u mrežu treba uvoditi
uvek, za naše uslove, kvalitetna i
u svetu proverenanajsavremenija
rešenja i u kablovskim i u
nadzemnim vodovima te u
transformatorskim stanicama; U
dosadašnjem periodu proizvođači
su bili sa domaćeg prostora kod
preko 95 % elemenata, te nema
razloga za bilo kakve promene
u tom smislu. Svakako da pre
svega treba u većoj meri uvoditi
oklopljena postrojenja u TS
10/0,42/kV kV u SF6 tehnici - jer
su prekidi u napajanju potrošača
električnom energijom uglavnom
vezani za preventivno održavanje
TS 10/0,42 kV/kV; naravno, ova
se i kod nas, u kooperaciji sa
[048]
inostranim preduzećima, proizvode,
a u finansijskom pogledu su
dovedena na isti nivo kao i klasična
postrojenja.
Na konzumu EDB je počela
izgradnja i prve TS 400/110 kV/kV,
posle čijeg stavljanja u pogon treba
u mrežu uvesti nekoliko TS 110/10
kV/kV na gradskom delu konzuma,
a pre svega u najstrožem centru
grada - gde su već dostignute
površinske gustine opterećenja
veće od 50 MW/km2, pa čak i veće
od 70 MW/km2; po prirodi stvari,
naročito sa aspekta pouzdanosti,
treba ozbiljno razmotriti mogućnost
da se ove TS izgrađuju sa tri
transformatora 110/10 kV/kV snage
40 MVA, što može da podigne na
značajno viši nivo projektovan
nivo sigurnosti i pouzdanosti
u mrežama. Na taj način bi
garantovanu snagu TS 110/10 kV
podigli do 66 % instalisane snage
TS (sa računanjem i na mogućnosti
kratkotrajnog preopterećivanja
transformatora u vanrednom
pogonu može da bude i preko 80 %
instalisaane snage TS).
Takođe, treba u potpunosti završiti
i još osamdesetih godina prošlog
veka započete aktivnosti na
premeštanju kablova 10 kV u
kablovskim prostorima značajnog
braja TS X/10 kV/kV- kako bi
ispalu snagu jednog transformatora
prihvatalo što više transformatora
35/10 kV/kV i 110/10 kV/kV. Na
taj način bi se sa zanemarljivim
finansijskim sredstvima postiglo
veoma mnogo sa aspekta
pouzdanosti!!!
Sigurno je da sa daljom obradom
pokazatelja pouzdanosti napajanja
potrošača električnom energijom
treba nastaviti i u bližoj i
daljoj perspektivi, a naročito
sa praćenjem pouzdanosti
elemenata mreža, radi izbora zaista
najkvalitetnijih elemenata mreža
te i njihovih proizvođača - što
zahteva najozbiljniji rad sa punom
primenom računara, naravno radi
uređivanja velikih baza podataka
i prikazivanja, ne samo internog
karaktera, najraznovrsnijih
raspodela slučajnih veličina iz
ugla pouzdanosti mreža i njenih
elemenata.
Ukoliko ovaj rad doprinese da
se stekne prava slika o do sada
energija
preduzimanim sistematskim
aktivnostima u EDB, kako u fazi
izgradnje mreža, tako i u fazi
eksploatacije, a naročito sa aspekta
svakodnevnog dispečerskog
delovanja - uložen trud autora
ovog rada će dobiti puni smisao.
8. Kori{}ena literatura
1. T. Milanov - Nekoliko
pokazatelja pouzdanosti
napajanja potrošača električnom
energijom na gradskom i
prigradskom konzumu EDB
u toku 1985. godine, časopis
”Elektrodistribucija”, 1986.,br. 2,
str. 87 -103
2. T. Milanov - Nekoliko
pokazatelja pouzdanosti
napajanja potrošača električnom
energijom na gradskom delu
konzuma JP EDB, JUKO
CIRED, 2000., I - 4.10
3. T.Milanov - Proračun i provera
pokazatelja pouzdanosti
napajanja potrošača električnom
energijom na prigradskom i
vangradskom delu konzuma JP
EDB, JUKO CIRED, 2000., R.
- 6.12
4. L.Radić, S.Belić, A. Drenković
- Analiza događaja na
elektroenergetskom sistemu
EDB sa posebnim osvrtom
na 2002. godinu i pregled
pokazatelja pouzdanosti
osnovnih elemenata ovog
sistema u periodu 1980.
- 2002. godine, časopis
”Elektrodistribucija”, 2003., br. 1
[049]
energija
Prof. dr Lazar Petrovi}, dipl. el. in`.,
Kriminalističko – policijska akademija
Petrovi} Ivana, dipl. ma{. in`.,
Salmont d. o. o. Beograd
UDC: 659.21.3:621.39:620.9.008
Informaciona bezbednost
- Element nacionalne i
energetske bezbednosti Rezime
Jedan od osnovnih motiva delatnosti čoveka i društva posmatran kroz istoriju, ali i jedan od globalnih problema savremene
epohe je bezbednost. Sve donedavno problem bezbednosti je podrazumevao razmatranje, pre svega, vojne bezbednosti.
Savremeno, interdisciplinarno i integrativno shvatanje pojma bezbednosti podrazumeva sve vidove bezbednosti:
nacionalnu, ekonomsku, vojnu, energetsku, geopolitičku, političku, informacionu, socijalnu, demografsku, ekološku,
genetičku i druge oblike bezbednosti.
Da je zaštita informacija, jedan od oblika ispoljavanja informacione bezbednosti, predmet interesovanja državnih i vojnih
struktura, poznato je od ranije. Međutim, danas i privatni sektor, pa sami tim i sve ozbiljne kompanije smatraju da je
informaciona bezbednost jedan od najvažnijih prioriteta u vođenju biznisa i kao takva je predmet interesovanja samog top
- menadžmenta. Znači, interesovanje i pažnja koja se u svetu posvećuje informacionoj bezbednosti nisu odraz pomodarskog
trenda, već realnosti nadolazećeg informacionog društva.
Informaciona bezbednost, kao jedan od novijih pravaca istraživanja u sferi bezbednosti, posledica je tehnološkog razvoja
i odraz je novog pogleda na svet. Ona se javlja ne samo kao jedan od vidova (oblika) bezbednosti, već i kao presek svih
drugih vidova bezbednosti u kojima informacione tehnologije zauzimaju važno mesto. O značaju informacione bezbednosti
govori i činjenica da je ona postala jedna od osnovnih komponenata nacionalne, pa i svih drugih bezbednosti.
Problematika informacione bezbednosti kod nas nije dovoljno razmatrana. Pod terminima «zaštita informacija»,
«bezbednost i zaštita informacija» ili «zaštita podataka» tretirani su samo neki od njenih aspekata.
Odnos između informacione bezbednosti, s jedne strane i nacionalne i energetske bezbednosti sa druge strane je veoma
složen i višeznačan. Informaciona bezbednost se javlja ne samo kao jedan od aspekata nacionalne bezbednosti, već i
kao presek svih drugih oblika bezbednosti i delatnosti, uključujući i energetsku bezbednost, za koje su vezane i u kojima
informacione tehnologije zauzimaju važno mesto.1
U radu se razmatra savremeno shvaćen pojam informacione bezbednosti kroz prikaz aktuelnih modela. Modeli
informacione bezbednosti su aproksimativni okviri koji, na očigledan način, kvalitativno i kvantitativno predstavljaju
razmatranu problematiku.
Ključne reči: informaciona bezbednost, informaciona garancija, zaštita informacija, nacionalna bezbednost, energetska
bezbednost.
Information Security Factor National and Energetical Security
Security is not only a problem of modern world, and it is one of the basic motives for activities of human or the societies
through history. The problem of security has included only military security. Now, the problem of security is including
all kinds of security like as national, economical, military, energy, geopolitical, political, information, ecological, social,
demographic, genetics and other aspect security.
Governments and militaries have interested in information protection as one way of information security. Today the private
sector considers that the information security is one of the most important facts in the business, and top management is
interested in it. Information security is not a trend it is a reality of rising information society.
Information security is one of newer investigation direction into the field of security. It is caused by the technology
developments and new view of world. Information security does not appear as only one of security forms, it is a over laping
in which information technology takes very important place. How is information security important show the fact that it is
became one of the basic components of national and other security.
The problem of information security did not examine enough in our country. Under terms information protection,
information security and protection and data protection were examined only a few aspects.
Aspect information security and national and energy security is very complex and multi composite. Informaton security
is any aspect national security and crossing other form security, give attention energy security in which information
technologies have capital place.
In this paper the terms of information security is examined through the modern review of the relevant models.
Key words: information security, information assurance, information protection, national security, energy securityz
1
Informaciono ratovanje, kako se navodi u definiciji Univerziteta nacionalne bezbednosti SAD, primenljivo je preko čitavog skupa elemenata nacionalne
bezbednosti od mira do rata i od “glave do pete”. .
[050]
energija
1. Uvod
Informaciona bezbednost,
kao jedan od novijih pravaca
istraživanja u sferi bezbednosti,
posledica je tehnološkog razvoja
i odraz je novog pogleda na svet.
Ona se javlja ne samo kao jedan od
vidova (oblika) bezbednosti, već
i kao presek svih drugih vidova
bezbednosti u kojima informacione
tehnologije zauzimaju važno
mesto. O značaju informacione
bezbednosti govori i činjenica da
je ona postala jedna od osnovnih
komponenata nacionalne, pa i svih
drugih bezbednosti.
Da je zaštita informacija, jedan od
oblika ispoljavanja informacione
bezbednosti, predmet interesovanja
državnih i vojnih struktura,
poznato je od ranije. Međutim,
danas i privatni sektor, pa sami
tim i sve ozbiljne kompanije
smatraju da je informaciona
bezbednost jedan od najvažnijih
prioriteta u vođenju biznisa i kao
takva je predmet interesovanja
samog top -menadžmenta. Znači,
interesovanje i pažnja koja se u
svetu posvećuje informacionoj
bezbednosti nisu odraz
pomodarskog trenda, već realnosti
nadolazećeg informacionog
društva.
2. Shvatanje pojmova
nacionalne i energetske
bezbednosti
Nacionalna bezbednost je, sa
druge strane, data u sistemu opšte
bezbednosti kao element koji
zajedno čine objekti, subjekti i
mehanizmi bezbednosti kojima
se obezbeđuju osnovni postulati
bezbednosti, a u skladu sa kojima
se realizuju praktične akcije.
Osnovni objekti bezbednosti su:
– Osobe (ličnosti) sa svim njihovim
pravima i slobodama,
– društvo sa njegovim materijalnim
i duhovnim vrednostima i
– država koju čine njeno
konstitucionalno uređenje,
suverenitet i teritorijalna
celovitost.
Subjekti bezbednosti su razne
organizacije, državne institucije,
mnogobrojne službe kao i
samostalne ličnosti.
Mehanizmi bezbednosti, koji
obezbeđuju sistem bezbednosti,
definišu dinamičku šemu
obezbeđenja nacionalne
bezbednosti kroz skup mera, akcija
i postupaka [3].
Prema tome, sistem nacionalne
bezbednosti je sveukupnost
objekata bezbednosti sa
izbalansiranim životno važnim
interesima, subjekata bezbednosti
sa njihovim funkcijama, pravima,
odgovornostima, obavezama,
oblašću kompetentnosti, sredstvima
obezbeđenja bezbednosti u
različitim sferama delatnosti i
odnosima između njih, u skladu
sa kojima se reguliše, planira,
organizuje, koordinira, sinhronizuje
i kontroliše svrsishodna delatnost
postizanja i održavanja stanja
bezbednosti adekvatna unutrašnjim
i spoljašnjim pretnjama životno
važnim interesima ličnosti, društva
i države [12].
U osnovi svih nacionalnih interesa
se nalazi čovek, porodica i društvo,
njihova prava, slobode i garancija
nesmetanog razvoja. Važni
nacionalni interesi su: napredak
i razvoj čoveka, poboljšavanje
kvaliteta života, lična i društvena
bezbednost, očuvanje suvereniteta,
teritorijalnog integriteta zemlje
i njenog državnog uređenja,
jedinstvo ekonomskog tržišta i
ekonomski rast i garantovana
državna sloboda demokratskog
razvoja društva, očuvanje
građanskog mira, društvenog
poreka i nacionalne saglasnosti [3].
Informaciona bezbednost,
shvaćena u najširem značenju
reči2, ne samo da dobija na
značaju, već izbija u prvi plan.
Kao takva ona je neodvojivi deo
nacionalne bezbednosti. Čak
pre, informaciona bezbednost,
u sve većoj meri, poprima i
međunarodni karakter jer celovitost
savremenog sveta, kao društva,
zasnovana je na intenzivnoj
razmeni informacija. Elementi
informacione bezbednosti, u
kontekstu nacionalne bezbednosti,
su: informaciono pravo kao
2
Informaciona bezbednost je definisana kao
bezbednost informaciono - komunikacionih
sistema i zaštita informacija, a ne kao
bezbednost imanentna informatičkom društvu.
[051]
pravna osnova informacionog
društva, informacioni aspekt
upravljanja vojnim snagama i
oružjem, informaciono ratovanje
i informaciona protivodbrana,
elektronsko ratovanje kao borba za
dominaciju u elektromagnetnom
spektru, informaciona bezbednost
informaciono - komunikacionih
sistema i zaštita informacija,
zaštita državne tajne, izviđanje i
služba izviđanja, informaciono
- psihološka protivodbrana i
psihološko ratovanje, informaciono
- psihološka bezbednost i
moralno - psihološko obezbeđenje
stanovništva, oružanih snaga i
drugih organizacija [3].
3. Za{tita informacione
infrastrukture u SAD i
Ruskoj federaciji
Za razliku od Ruske federacije u
kojoj je zastupljen, istina inoviran
ali ipak, na tradicionalan način
izložen problem nacionalne
bezbednosti, SAD, sa stanovišta
neospornog svetskog lidera koji,
osim elementarnih nepogoda,
ima samo jedan realan problem –
međunarodni terorizam, problemu
nacionalne bezbednosti pristupa
se iz jednog drugog ugla gledanja
- sa stanovišta zaštite svoje
infrastrukture3.
U shvatanju pojma nacionalne
bezbednosti SAD polazi se od
stanovišta da pored pretnji spolja,
od strane drugih država, postoje
i unutrašnje pretnje, kao što su:
terorizam, elementarne nepogode,
narušavanje ljudskih prava itd.,
koje su, po mnogo čemu čak i
veće od spoljašnjih. U skladu sa
tim pored definisane Strategije
nacionalne bezbednosti (National
Security Strategy, 2002) postoji i
Nacionalna strategija unutrašnje
bezbednosti (National Strategy
3
Predsednička komisija o zaštiti kritične
infrastrukture (PCCIP - Presidents
Commission on Critical Infrastructure
Protection, 1997) je došla do zaključka
da je informaciono - komunikaciono
tehnološka infrastruktura (ITC –
information and communication
technology infrastructure) osnovna
prednost društva koju treba da zaštiti
zajedno vojna i civilna odbrambena
politika i sredstva (E.Luiijf, Information
assurance and the information
society,1999).
energija
for Homeland security, 2002).
Činjenica da kao osnovna pretnja
SAD figuriše terorizam, ne
umanjuje značaj suštinski nove
ideje da unutrašnja bezbednost ima
objektivno mnogo veći značaj i da
se nacionalna bezbednost tretira na
sasvim novi način.
Još od 90 - ih godina rukovodeći
krugovi u SAD su pokazivali
zabrinutost zbog pojave novih
pretnji nacionalnoj bezbednosti.
Posle Prvog zalivskog rata,
zbog sve češće upotrebe
pojmova ’’informaciono
ratovanje’’ i ’’informaciono
oružje’’, ministarstvo odbrane
izdalo je direktivu TS3600.1
od 21. decembra 1992. godine
pod nazivom ’’Informaciona
protivodbrana’’ u kojoj je
ukazano na neophodnost vođenja
računa o informacionim resursima
pri organizaciji, planiranju i
funkcionisanju sistema upravljanja
u cilju povećanja efektivnosti
dejstava vojnih snaga u uslovima
protivdejstava protivnika. Od tog
vremena intenzivno se radi na
zadacima istraživanja i razvoja
’’borbe sa sistemima upravljanja’’
sa osnovnim ciljem – ostvarivanje
informacione superiornosti. Već
1993. godine Komitet združenog
generalštaba donosi memorandum
MOP - 30 sa detaljnim konceptom
borbe sa sistemima upravljanja.
Godine 1994. slede publikacije
Komiteta za nauku Ministarstva
odbrane SAD o specijalnim
organizaciono -tehničkim
merama zaštite informacione
infrastrukture. U februaru 1996.
godine KoV SAD izdaje FM 106 ’’Informaciona operacija’’
(Information operations, 1996), a
1998. godine usledila je direktiva
PDD - 63 (Critical Infrastructure
Protection) da bi, kao konačan sled
zbivanja, usledio početkom 2000.
godine ’’Nacionalni plan zaštite
informacione infrastrukture’’
(National critical infrastructure
plan, 2000). Praktično sa ovim
Planom počinje nova inicijativa
administracije SAD u oblasti
nacionalne bezbednosti. Plan
predstavlja sveobuhvatno gledanje
na probleme zaštite ključnih
sektora nacionalne ekonomije,
nacionalnu bezbednost, opštu
zdravstvenu zaštitu i ličnu
bezbednost građana.
Plan sadrži 10 nezavisnih programa
objedinjenih opštim ciljem. Važna
teze Plana je konsolidacija napora
vlade, federalnih ministarstava
i privatnog sektora u zaštiti
informacione infrastrukture kao
najvažnijeg nacionalnog resursa.
Osnovni programi definisanog
Plana su:
1. Definisanje kritično važnih
resursa infrastrukture,
njihovih uzajamnih veza i
pretnji koje stoje pred njima,
2. Detekcija napada i
neovlašćenih upada u
kompjuterske sisteme,
3. Razrada delovanja
obaveštajne zajednice i
donošenje pravnih akata,
4. Blagovremena razmena
informacija o napadima,
5. Dizajniranje sredstava
reagovanja, rekonfiguracije i
rekonstrukcije,
6. Aktiviranje naučno istraživačkih zadataka na
podršci programa 1 do 5,
7. Priprema i raspodela
neophodnog broja specijalista
u oblasti informacione
bezbednosti,
8. Informisanje američkog
društva o neophodnosti
progresa na planu informacione
bezbednosti,
9. Donošenje dopuna i izmena
u zakonodavstvu, u interesu
programa 1 do 8 i
10. Obezbeđenje zaštite
građanskih sloboda svih
amerikanaca [4, 5].
Pregled programa ’’Nacionalnog
plana zaštite informacionih
sistema’’ pokazuje ozbiljne namere
SAD da problem informacione
bezbednosti, a samim tim i
nacionalne bezbednosti, rešava
na novi način. U centar svih
razmatranja postavlja kritičnu
infrastrukturu, a ona je, po
prirodi informacionog društva,
informaciona struktura. S druge
strane, problem informacione
bezbednosti je podignut na
opštenacionalni nivo pri čemu je
svaki građanin ne samo korisnik
[052]
koji brine o ličnoj bezbednosti, već
i o bezbednosti društva u celini.
Pojam kritična infrastruktura je
definisan u zakonu ’’O patriotizmu’’
(USA Patriot Act of 2001, October
2001) kao ’’sveukupnost fizičkih
ili virtuelnih sistema i sredstava
važnih za SAD u toj meri tako
da njihovo izbacivanje iz stroja
ili unuštavanje može dovesti
do fatalnih posledica u oblasti
odbrane, ekonomije, očuvanja
zdravlja i bezbednosti nacije’’.
Kritičnu infrastrukturu čine
javne i privatne institucije u
sektorima poljoprivrede, prehrane,
vode, zdravstva, hitnih službi,
vlade, odbrane, informacija i
telekomunikacija, energetike,
saobraćaja, bankarstva i finansija,
hemijskih i opasnih materijala,
pošte i špedicije.
Unutrašnja bezbednost, kao
deo nacionalne bezbednosti
SAD, regulisana je zakonom
’’O unutrašnjoj bezbednosti’’
(Home Security Act, H.R, 5005,
25.11.2002). Za praćenje njegovog
sprovođenja nadležan je Komitet
za unutrašnju bezbednost (House
Homeland Security Committee).
U okviru njega, za pitanja
’’Kiber bezbednosti, nauke,
istraživanja i razvoja’’ (House
Homeland Security subcommittee
on Cybersecurity, Science and
Research and development),
formiran je podkomitet koji se
bavi ’’bezbednošću kompjuterskih
i komunikacionih mreža,
informacionih tehnologija,
sistema upravljanja proizvodnjom,
sistemom elektrosnabdevanja i
baza podataka, kako vladinih
tako i privatnih, od unutrašnjih i
spoljašnjih napada predupređujući
gubitke stanovništva i
infrastrukture’’4. Kako je
kiberprostor5 nervni sistem –
upravljački sistem SAD od koga
zavisi ekonomija i nacionalna
bezbednost zemlje, to je 2003. god.
donešena Nacionalna strategija
bezbednosti kiber prostora
Leadership selected for new cybersecurity
panel GCN, By William Jackson, 03/21/03
5
Kiber prostor se sastoji od stotina hiljada
međusobno povezanih kompjutera, servera,
rutera, svičeva i fiber optičkih kablova koji
omogućavaju našim infrastrukturama da
funkcionišu [11].
4
energija
(The Nacional Stategy to secure
Cyberspace, feb 2003).
Međutim, osnovni nosilac posla
u oblasti unutrašnje bezbednosti
je novoformirano ministarstvo
- Ministarstvo unutrašnje
bezbednosti (Depertment of
Homeland Security). Pri formiranju
ministarstva pošlo se od shvatanja
da je bezbednost države neodvojiva
od bezbednosti građana. U tom
smislu su njegove osnovne
funkcije: sprečavanje terorističkih
napada, smanjenje ranjivosti SAD
na terorističke akcije, smanjenje
posledica terorizma, eliminisanje
posledica tehnogenih, antropogenih
i prirodnih katastrofa, sagledavanje
ekonomskih interesa SAD u sklopu
mera unutrašnje bezbednosti, borba
protiv narkomafije i njenih veza
sa terorizmom i, konačno, i druge
funkcije koje nisu direktno vezane
za unutrašnju bezbednost [6].
Ministarstvo čine 4 direktorata:
analiza informacija i zaštita
infrastrukture (Information
Analisys and Infrastructure
Protection),
bezbednost granica i transporta
(Border and Transportation
Security),
pripravnost za vanredno stanje
i reagovanje (Emergency
Preparednes and response) i
nauka i tehnologija (Science
and Technology).
Unutar Ministarstva, posebno
mesto pripada prvom direktoratu
koji objedinjava analizu
obaveštajno - izviđačkih
informacija o terorističkim
pretnjama (što je povuklo za
sobom reorganizaciju obaveštajno izviđačke zajednice SAD) i zaštitu
kritične infrastrukture. Interesantno
je napomenuti da su sve funkcije
unutrašnje bezbednosti ’’pokrivene
’’ normativnim dokumentima.
Tako je već 2003. god. donešeno
nekoliko strategija: Nacionalna
strategija borbe sa terorizmom
(The Nacional Stategy for
Combating Terrorism), Nacionalna
strategija bezbednosti kiber
prostora (The Nacional Stategy to
secure Cyberspace) i Nacionalna
strategija fizičke zaštite kritične
infrastrukture (The Nacional
Stategy for the Physical Protection
of Critical Infrastructures and Key
Assets).
Nove strategije, po prvi put
oficijalno, priznaju potpunu
zavisnost infrastrukture SAD od
informacionih sistema i mreža
i zahtevaju od svih društvenih
činilaca (javnog i privatnog
sektora), formiranje Jedinstvenog
nacionalnog sistema reagovanja
na kiber napade (National
Cyberspace Security response
System). Nacionalni program
saradnje u oblasti informacione
bezbednosti (The National
Information Assurance Partnetship
- NIAP ) prisutan je još od 1997.
godine. Neaktivnost lokalnih
organa, ali i sama priroda problema
je dovela do toga da vlada SAD
preuzme sve prerogative u ovoj
oblasti. I naravno donešeni su
odgovarajući zakoni: zakon o
povećanju kiber bezbednosti
(Cyber Security Enhancment
Act of 2002, H.R.3482), zakon
o finansiranju obaveštajne
delatnosti u 2003 (Intelligence
Authorization Act For Fiscal
Year 2003) i zakon o razmeni
informacija u interesu unutrašnje
bezbednosti (Homeland Security
Information Sharing Act, 2003).
Posledica novih shvatanja
definisanim u strategijama,
direktivama i zakonima su: rad na
razvoju nacionalnog sistema veza6
(National Communications System
- NCS), reorganizacija obaveštajno
- izviđačke zajednice (intelligence
community), fizička zaštita važnijih
objekata kritične infrastrukture,
insistiranje na ključnoj ulozi
informacionih tehnologija u
povećanje unutrašnju bezbednosti7,
6
Vruća linija (Emergency response Link ERLink), perspektivna inteligentna mreža
(Advanced Intelligent Network - AIN),
mreža upozorenja i koordinacije (Alerting
and Coordination Network - ACN), vladin
telekomunikacioni servis u vanrednim
prilikama (Government Emergency
Telecomminications Service - GETS),
nacionalni koordinacioni centar (National
Coordinating Center - NCC ), razmena
informacija o resursima veze (Communications
Resource Information Sharing - CRIS),
distribuirani resursi (Shares Resources SHARES), prioritetni telekomunikacioni servis
(Telecommunications Service Priority - TSP),
bežični prioritetni servis (Wireless Priority
Service – WPS) i obuka, planiranje i tehnička
podrška (Training, Planing and Operational
Support - TPOS).
[053]
podrška tehnološkoj nadmoći
SAD, istraživanje u oblasti zaštite
informacione infrastrukture8 i
obuka građana u sticanju navika
preživljavanja u uslovima
tehnogenih i prirodnih katastrofa i
terorističkih napada.
Novi pristup rešavanju pitanja
unutrašnje bezbednosti, u uslovima
globalizacije, ne deluje samo na
američko društvo, već odražava
i na ostala društva 9. Network centric paradigma, zasnovana i
još uvek prisutna samo u SAD,
preliće se i na ostale zemlje sveta,
a ona podrazumeva visok stepen
zavisnosti bezbednosti nacionalne
informacione infrastrukture od
informacione bezbednosti svih
njenih elemenata, kako državnog
tako i privatnog sektora. Na taj
način, informaciona bezbednost
bilo koje kompanije postaje faktor
nacionalne i unutrašnje bezbednosti
države u celini. Izgradnja efektivne
bezbednosne infrastrukture,
tzv. integrisane informacione
infrastrukture (III – integrated
information infrastructure), nije
pitanje dobre volje, već stvar
nacionalne bezbednosti zemlje.
Zvanični pogledi Ruske federacije
na ukupnu nacionalnu bezbednost
izloženi su u dokumentu iz 2000.
godine pod nazivom ’’Koncepcija
nacionalne bezbednosti’’.
Nacionalna bezbednost, prema
shvatanjima u Ruskoj federaciji,
je osnova stabilnog postojanja i
progresivnog razvoja države u
okviru svetske zajednice. Ona
predstavlja stanje zaštićenosti
«Informacione tehnologije će igrati ključnu
ulogu u povećanju unutrašnje bezbednosti
nacije pred budućim potencijalnim
opasnostima. U suštini, informacione
tehnologije će pomoći naciji da odredi
potencijalne pretnje, da operativnije distribuira
informacije, da obezbedi mehanizme zaštite
zemlje i razradi odgovarajuće protivmere
(Homeland Security – Information Technology
Funding and Associated Management Issues,
GOA-03-250, decembar 2002).
8
Perspektivne oblasti istraživanja i razvoja:
upravljanje bezbednošću kompanija,
bezbednost distribuiranih autonomnih grupa,
istraživanje bezbednosti i analiza ’’ranjivih’’
mesta, rekonstrukcija bezbednosti sistema i
mreža, bezbednost bežičnih sistema, pokazatelji
i modeli i pitanja zakonodavstva, politike
i ekonomije (Cyber security research and
development agenda, Institut for information
infrastructure protection, January 2003).
9
Tako npr. već 11.03.2003.god. izvršena je
reorganizacija ruskih specijalnih službi [9].
7
energija
životno važnih interesa
Slika 1
ličnosti, društva i države,
tj. opštih nacionalnih
interesa, od spoljašnjih i
unutrašnjih pretnji [2].
’’Nacionalni interesi
Rusije u informacionoj
sferi završavaju
se sagledavanjem
konstitucionih prava i
sloboda građana u oblasti
dobijanja informacija
i njihovog korišćenja,
u razvoju savremenih
telekomunikacionih
tehnologija i u zaštiti
državnih informacionih
resursa od neovlašćenog
pristupa’’10. Kao i
Koncepcija nacionalne
bezbednosti, tako i
Doktrina informacione
bezbednosti, u delu
o komponentama
nacionalnih interesa u
informacionoj sferi11,
o zaštiti informacione
infrastrukture govori na
opštem novou. U oba
dokumenta navode se samo
državni organi i institucije
zadužene za realizaciju
datih interesa bez
detaljnije razrade njihovih
međusobnih odnosa i
zaduženja. Imajući na
umu činjenicu da do 1992.
godine u Ruskoj federacija
informaciona bezbednost
nije uopšte razmatrana i da
informaciona infrastruktura
nije ni približno razvijena
kao u SAD, pravna
regulativa i značaj koji
se pridaje informacionoj
bezbednosti predstavljaju
veliki napredak.
Za razliku od Ruske
federacije, SAD (kao zemlja sa
najrazvijenijom i najranjivijom
infrastrukturom u svetu i kao
zemlja kojoj se dogodio 11.
Концепцији националне безбедности (указ
председника № 1300 из 1997. и редакција
№ 24 из 2000.године)
11
Prava i slobode građanina, informaciono
obezbeđenje državne politike, razvoj
savremenih informacionih tehnologija, zaštita
informacionih resursa od neovlašćenog
pristupa i obezbeđenje bezbednosti
informacionih i telekomunikacionih sistema
10
Struktura upravljanja bezbednošću nacionalne informacione infrastrukture
SAD (preuzeto iz [7]
septembar), imaju razrađen koncept
zaštite informacione infrastrukture
do najsitnijih detalja. Sa navedenim
konceptom ćemo se upoznati
u osnovnim crtama koliko je
potrebno da ilustrujemo činjenicu
da je informaciona bezbednost
jedna od komponenata nacionalne
bezbednosti.
MO SAD i Odbrambeni naučni
bord (DSB – defense science
board) su idejni tvorci efektivne
bezbednosne arhitektura integrisane informacione
[054]
infrastrukture (III – integrated
information infrastructure).
Integrisana informaciona
infrastruktura predstavlja globalnu
informacionu mrežu GIG (global
information grid) koja ispunjava
sve zahteve pojma informaciona
garancija (IA). Nju karakteriše:
infrastruktura i aplikacije javnog
ključa PKI i PKE, GIG IA
testiranje, DID arhitektura (defence
– in - depth – odbrana u dubinu),
IP sec, funkcije informacionog
obezbeđenja, mogućnost
energija
Slika 2: Nacionalna informaciona infrastruktura
menadžmenta bezbednošću mreža,
link enkripcija na fizičkom nivou
otvorenog modela OSI i sposobnost
preživljavanja [6].
Elementi pravnog i organizacionog
karaktera zaštite informacione
infrastrukture su već izloženi. Sa
predsedničkom direktivom PDD
- 63 (PDD/NSC-63, Americas
Critical Infrastructures, may 22,
1998) i „Nacionalnim planom
zaštite informacionih sistema“ (8.
april 2000. god.) započet je proces
izgradnje efektivne bezbednosne
infrastrukture. To su prvi
dokumenti u kojima su direktno
povezane informaciona bezbednost
i bezbednost infrastrukture kao
oličenja nacionalne bezbednosti. )
Strategija razvoja globalne
informacione mreže, preporuke,
arhitektura efektivne informacione
garancije (information assurance)
i prednosti koje ona sa sobom
donosi detaljno su izloženi u [10].
Na ovom mestu ćemo reći još
samo par činjenica – da je globalna
informaciona mreža predmet Vizije
2020. i da njen nastanak počinje sa
2005. godinom.
Organizaciona struktura upravljanja
bezbednošću nacionalne
Slika 3 Model adaptivnog upravljanja bezbednošću kompjuterskih mreža
[055]
informacione infrastrukture SAD
prikazana je na slici 1, a sama
nacionalna infrastruktura na slici 2.
Nacionalna strategija
bezbednosti kiber prostora
definisala je pet nacionalnih
prioriteta u oblasti zaštite
informacione infrastrukture, i to:
1. Nacionalni sistem za
bezbednosni odgovor u kiber
prostoru (A National Cyberspace
Security Response System)
2. Nacionalni program za
smanjenje bezbednosnih
pretnji i ranjivosti u kiber
prostoru (A National Cyberspace
Security Threat and Vulnerability
Reduction Program)
3. Nacionalni program
bezbednosnog upozorenja
u kiberprostoru i program
obuke (A National Cyberspace
Security Awareness and Training
Program)
4. Kiber bezbednost u radu
vladinih insitucija (Securing
Governments’ Cyberspace)
5. Nacionalna i međunarodna
bezbednosna kooperacija u
kiber prostoru (National Security
and International Cyberspace
Security Cooperation)
U cilju ilustracije savremenih
trendova u oblasti informacione
bezbednosti pojedinačnih
informacionih sistema, uslovno
rečeno, spustićemo se na niži
nivo – nivo državne organizacije
i kompanije. Zaštita informacione
infrastrukture na ovom nivou je
temelj globalne informacione
mreže.
Savremena teorija i praksa
informacione bezbednosti
informacione infrastrukture
zahteva racionalan pristup koji
omogućava efikasno korišćenje
svih raspoloživih resursa (ljudski,
finansijski i materijalni). Ovaj
uslov zadovoljava model
adaptivnog upravljanja
bezbednošću (adaptive network
security) na osnovu koncepta
upravljanja rizikom [1].
Model adaptivnog upravljanja
bezbednošću ugrađen je u
standard ISO/IEC 15408. Prema
njemu za zaštitu informacione
infrastrukture u SAD primenjuje
energija
se model ešelonirane višeslojne
informacione bezbednosti koji
realizuje funkcije monitoringa,
zaštite i adaptacije informacionih
resursa. Na taj način moguće je
sprečavanje prodora, detekcija
narušavanja bezbednosti,
lokalizacija napadnutog objekta,
neutralizacija, eliminisanje
napadača i rekonstrukcija
izgubljenih funkcija sistema. U
osnovi datog modela leži primena
pasivnih (filtera, međumrežnih
ekrana - firewal) i aktivnih (senzora
detekcije napada, raspoznavanja
anomalija, adaptivnih algoritama
rekonstrukcije) tehničkih sredstava
zaštite. Najpoznatija od savremenih
tehnologija ove namene je
tehnologiji IDS (Intrusion detection
Systems – detekcija napada na
sistem).
Model ešelonirane višeslojne
informacione bezbednosti svoju
detaljnu, preglednu i lako
shvatljivu razradu, na nivou
pojedinačnog informacionog
sistema12, dobio je u modelu
zaštitnih prstenova [8] koji,
informacionu bezbednost
informacionih sistema, razmatra
sa više aspekata: pravne norme,
organizacione mere, mere
neposredne zaštite, zaštita opreme,
zaštita programske podrške i zaštita
baza podataka.
U modelu zaštitnih prstenova
uočavamo, na nivou pojedinačnog
informacionog sistema,
ešeloniranu po dubini zaštitu
informacija. Model pokriva
široku lepezu mogućih napada
što je karakteristično za uslove
savremenog življenja. U njemu
se vide elementi integrisanih
sistema13.
deo informacionog društva. Sa
istorijskim shvatanjem njenog
značaja menjao se i pristup
pitanju informacione bezbednosti.
Savremeno informaciono društvo je
nezamislivo bez ozbiljnog tretiranja
informacione bezbednosti. Analiza
metoda ispitivanja i nekih od
modela informacione sigurnosti
ukazuje na svu složenost i
kompleksnost pojma informacione
bezbednosti kao i mogućnost
različitih pristupa toj problematici.
Informaciona bezbednost,
kao jedan od novijih pravaca
istraživanja u sferi bezbednosti,
posledica je tehnološkog razvoja
i odraz je novog pogleda na svet.
Ona se javlja ne samo kao jedan od
vidova (oblika) bezbednosti, već
i kao presek svih drugih vidova
bezbednosti u kojima informacione
tehnologije zauzimaju važno
mesto. O značaju informacione
bezbednosti govori i činjenica da
je ona postala jedna od osnovnih
komponenata nacionalne i drugih
vidova bezbednosti.
Ovako shvaćena informaciona
bezbednost ima široke implikacije
na pravne, ekonomske i
tehničke aspekte primene
informaciono - komunikacionih
tehnologija. U novom kontekstu
shvatanja pojma bezbednosti,
informaciona bezbednost je
jedna od osnovnih komponenata
nacionalne bezbednosti i
osnova sigurnog i bezbednog
poslovanja. Višedimenzionalnost i
multidisciplinarnost informacione
bezbednosti se svakako reflektuje
na mnoge oblasti, pa između
ostalog, i na planu međunarodnih
odnosa, energetske bezbednosti i
drugo.
3. Zaklju~ak
Informaciona bezbednostt, kao
vid bezbednosti, neodvojivi je
Literatura
12 Iz organizacione strukture upravljanja
zaštitom informacione infrastrukture,
evidentno je da model ešelonirane višeslojne
zaštite podrazumeva, na nivou nacionalne
informacione infrastrukture, prostornu i kiber
- prostornu dubinu.
13
Na višem nivou uopštavanja zaštitne prstenove
možemo definisati kao: legalnu i društvenu
kontrolu (pravni okvir), administrativnu
kontrolu (organizacione mere), fizičku zaštitu i
kontrolne procedure u sistemu.
[1] Sinkovski S., Neki aspekti i
problemi zaštite informacija,
Bezbednost, 04/2004, str. 586
– 602
[2] Концепция националъне
безопасности, ukaz
predsednika № 1300 iz 1997 i
redakcija № 24 iz 2000)
[3] Основы националъной
безопасности, prikaz
12
[056]
knjige Б.А.Демидова
„Концептуалъные основы
и елементы националъной
безопасности“, http://
domarev.ru
[4] Леваков А., В США
принят план защиты
информационных систем, Jet
Info № 8/2000
[5] J. Miteff, Critical
infrastructure: background,
policy, and iplementacion,
CRS report for Congres, 4. feb
2002
[6] Protecting the Homeland,
report of the Defense science
board, 2001
[7] Леваков А., Анатомия
информационной
безопасности США, Jet info
online # 6 (109), 2002
[8] Rodić B., Interakcija
javnih računarskih mreža i
računarskih mreža specijalnih
institucija (doktorska
disertacija), Vojnotehnička
akademija, Beograd, 2001
[9] Лукацкий А.В., Взгляните
на безопасностъ своей сети
глазами специалистов,
журнал «Мир Интернет», №
2, 1999.
[10] Maconachy V., Schou C.,
Ragsdale D., Welch D.,
A model for Information
assurance: an integrated
approach, Proceedings of
the 2001 IEEE, Workshop
on Information Assurance
and Security, United States
Military Academy, West Point,
2001
[11] D. K. Hsiao, D.S. Kerr, S.E.
Madnik, Computer security,
Academic Press, New York,
san Francisko, 1979
energija
Danilo Stojanovi}, Miroslav Bjeki}, Radojka Krneta
Tehnički fakultet, Čačak
UDC: 621.316:621.317.38
Perspektive uštede energije
u stendbaj režimu kućnih
elektronskih uređaja
Uvod
Rezime
Pre trideset godina, bilo je moguće
fizički isključiti sa električne
mreže većinu kućnih aparata
kada nisu u upotrebi. Međutim,
danas televizori, video rikorderi
(VCR), punjači mobilnih telefona,
računari, faks mašine i mnogi drugi
električni aparati troše električni
energiju 24 sata dnevno. Za ove
aparate se kaže da su u stendbaj
režimu kada se ne koriste ili ne
obavljaju primarnu funkciju.
Energija koju ti aparati troše u
stendbaj režimu zove se stendbaj
potrošnja.
Prvi proizvodi koji su imali
stendbaj funkciju bili su audio
i video uređaji. Proizvođači su
snabdeli televizore, video rikordere
i stereo sisteme sa funkcijama
kao što su daljinsko upravljanje,
memorisanje i pokazivanje
vremena. Kasnije su se pojavili
satovi na električnim šporetima,
mikrotalasnim pećnicama, sistemi
za otvaranje garaža i mnogi drugi
uređaji koji zahtevaju stalno
napajanje električnom energijom.
Primeri proizvoda koji su stalno
priključeni na mrežu su aparati
„bele tehnike“sa elektronskom
kontrolom i klima uređaji.
Tipično savremeno domaćinstvo
ima desetinu uređaja koji troše
električnu energiju kada nisu u
upotrebi.
Razvojem „inteligentnih“ sistema
za upravljanje energijom u kući i
kancelariji biće sve više aparata
U ovom radu je izvršena analiza mogućnosti uštede energije u stendbaj
režimu kućnih elektronskih uređaja (kućnih računara i zabavne
elektronike). Procenjena je potrošnja u našoj zemlji i predložene su mere
štednje.
Perspectives for Reduction of Stend-by Power
Consumition in Consumer Electronic Equipment
The analysis of perspectives for reduction of stand-by consumption of
electronic equipments (PC and entertainment electronics) is presented in
the paper. Consumptation of these equipments in Serbia is estimated and
saving measures are suggested.
koji će imati stendbaj režim da bi
mogli da komuniciraju sa drugim
uređajima ili da primaju podatke
iz spoljnje mreže preko satelita,
kablovskih ili telefonskih linija.
Frižideri, veš mašine ili neki drugi
aparati će biti u mogućnosti da
komuniciraju sa računarima ili
mobilnim telefonima. Stendbaj
potrošnja će se sve brže povećavati
sa porastom broja umreženih
aparata.
Stendbaj potrošnja u današnje
vreme značajno učestvuje u
ukupnoj potrošnji električne
energije. Na primer, u OECD
zemljama stendbaj potrošnja u
domaćinstvima iznosi 1,5% ukupne
potrošnje električne energije tih
zemalja. Veliki deo ove potrošnje
nije neophodan i moguće je
ostvariti značajne uštede njenom
redukcijom.
Uprkos činjenici da raste broj
aparata sa stendbaj potrošnjom,
mnoge studije pokazuju da se ova
[057]
potrošnja može značajno smanjiti
ako se primene adekvatne mere i
programi.
Definicija stendbaj
re`ima i potro{nje
Ne postoji jedinstvena definicija
radnih režima elektronskih
aparata i nekoliko pristupa postoji
u svetskim okvirima (ACPI,
Energy Star, GEEA, Ecolabel).
Međutim, u okviru ove analize
stendbaj potrošnja će biti definisana
prema međunarodnom standardu
IEC62301. Međunarodni standard
IEC62301 („House electrical
appliances – Measurement of
standbay power“) i njegova
evropska verzija EN62301
propisuju metode merenja
potrošnje električne energije
i u stendbaj režimu. Cilj ovog
standarda je da definiše metode
ispitivanja kojima se određuje
potrošnja energije velikog broja
aparata i uređaja u stendbaj režimu,
energija
Slika 1 Kućni elektronski uređaji
odnosno kada oni ne ostvaruju
osnovnu funkciju.
Prema ovim međunarodnim
standardima stendbaj režim i
stendbaj potrošnja su:
• Stendbaj režim je režim sa
najmanjom potrošnjom energije
na koji korisnik ne može uticati
i može trajati neograničeno dugo,
sve dok je aparat priključen na
električnu mrežu i koristi se
prema instrukcijama proizvođača.
• Stendbaj potrošnja je prosečna
potrošnja električne energije u
stendbaj režimu.
Stendbaj režim je u suštini neradni
režim u poređenju sa primarnim
funkcijama za koje je aparat
namenjen. Merenje potrošnje
energije i performansi aparata za
vreme drugih radnih režima su
propisani drugim odgovarajućim
standardima i nisu obuhvaćeni
pomenutim standardom.
Potrebno je za neke aparate kao
što su TV i DVD aparati, punjači
baterija i još neki kućni uređaji
razlikovati dva stendbaj režima.
Ovi su; režim kada je aparat
potpuno isključen odgovarajućim
prekidačem i aktivni stendbaj režim
kada je aparat u mogućnosti da
reaguje na spoljašnje komande,
kao naprimer kada je moguće
daljinskim upravljačem uključiti
uređaj.
Stendbaj potro{nja
Stendbaj funkcija i gubici i u
isključenom stanju su uobičajena
osobina električnih i elektronskih
uređaja u kući i kancelariji („bela
tehnika“, zabavna elektronika,
informaciona i komunikaciona
oprema, uređaji za negu itd).
Korisnici često nisu ni svesni
potrošnje energije i troškova
za stendbaj ( vrlo mali za jedan
proizvod) i pri kupovini ovih
uređaja se ne vodi računa o tome.
Međutim, imajući u vidu da je
tipično domaćinstvo opremljeno
sa desetinom uređaja koji imaju
stendbaj funkciju, ukupna potrošnja
električne energije i troškovi za
nju nisu beznačajni.
Tehnička rešenja za redukciju
stendbaj potrošnje često nisu
primenjena na ovim uređajima,
zbog dodatnih troškova za
proizvođače, a takođe i zbog toga
što ne postoje ni zahtevi tržišta.
Mada, postoje efikasna rešenja za
smanjenje stendbaj potrošnje, ona
se ne primenjuju u širokom obimu.
Ova slabost tržišta se objašnjava
činjenicom da stendbaj potrošnja
još uvek nije nešto što je bitno za
tržište i da bilo kakvo poboljšanje
predstavlja samo dodatni trošak.
Stendbaj potrošnja je mala u
poređenju sa radnom potrošnjom
Slika 2 Prosečna potrošnja električne energije u domaćinstvima nekih evropskih zemalja.
[058]
energija
Slika 3 Procena potrošnje električne energije kućnih uređaja u OESD zemljama.
OSTALO
Stendbaj
Televizija
Mašina za pranje sudova
Mašina za sušenje veša
TWh/god.
Mašina za pranje veša
Frižideri i Zamrzivači
Osvetljenje
Kuvanje
Bojleri
Klima urećaji
Grejanje prostora
nekog proizvoda ali uzimajući
u obzir činjenicu da stendbaj
potrošnja često traje duže od radne
potrošnje i uzimajući u račun
potrošnju svih uređaja, rezultat je
značajan gubitak energije i novca.
Prema istraživanjima Instituta
za energiju Evropske komisije
potrošnja kućnih aparata u stendbaj
režimu iznosi 5,4% ukupne
potrošnje domaćinstava i veća je od
potrošnje klima uređaja (4,4%) ili
potrošnje računara (2,8%).
U poslednjoj dekadi uvedeni
su štedljivi režimi za stendbaj ,
naročito za proizvode koji su stalno
priključeni na električnu mrežu.
Ovi uređaji smanjuju ukupnu
potrošnju aparata. Veliki broj
savremenih aparata imaju jedan
ili dva stendbaj režima u kojima
aparat troši manje energije nego u
osnovnim funkcijama ili dok je u
pripravnosti za osnovne funkcije.
To su aparati koji imaju ugrađenu
funkciju upravljanja potrošnjom
električe energije.
Interesantno je uporediti
potrošnju električne energije naših
domaćinstava i domaćinstava
nekih evropskih zemalja. Na slici
1 je prikazana prosečna potrošnja
električne energije u našoj zemlji
i nekim evropskim zemljama u
odnosu na prosečnu potrošnju
OESD zemalja (4670 KWh/god.).
Kao što se vidi sa prethodne slike
prosečna potrošnja električne
energije u našim domaćinstvima
(5580 KWh/god) nadmašuje
prosek OESD zemalja (4670 KWh/
god). Ne očekuje se da će doći do
smanjenja tražnje za električnom
energijom u domaćinstvima. Pojava
novih aparata na tržištu i povećanje
standarda življenja će dovesti do
upotrebe sve većeg broja različitih
aparata u domovima.
Jedna studija koja se bavila
dugoročnom procenom
potrošnjom električne energije u
domaćinstvima OESD zemalja,
a koja je rađena u okviru IEA
(International Energy Agency),
je pokazala da zbog pojave novih
kućnih elektronskih uređaja u
budućnosti treba očekivati najveći
porast stendbaj potrošnje [1], slika
3.
Glavni fokus ove analize su novi
elektronski uređaji kao što su
oni za zabavu, za komunikaciju,
računari za kuću i njihovi periferni
uređaji. Opšte je prihvaćen stav
da će se zahtevi za informacionim
i komunikacionim uslugama i
tehnologijama najbrže povećavati.
Potrošnja energije je uzrokovana
zahtevima tržišta ali i ponašanjem
potrošača kao i brojem elektronskih
uređaja na tržištu. U skoroj
budućnosti treba očekivati da će svi
uređaji u kući (uključujući i „belu
tehniku“) biti elektronski upravljani
i da će moći da komuniciraju sa
drugim uređajima što će dovesti
do povećanja potrošnje električne
energije u stendbaj režimu.
[059]
Karakterizacija potro{nje
elektronskih aparata
U stručnoj literaturi se može
naći veliki broj prilično različitih
podataka o potrošnji električne
energije elektronskih aparata u
stendbaj režimu kao i u radnom
režimu. Ova činjenica je posledica
da na tržištu egzistira veliki broj
različitih proizvođača i različitih
tehnologija koje su primenjene u
proizvodnji tih aparata. U okviru
ove analize biće korišćeni podaci iz
jednog istraživanja koje je rađeno
za EU u okviru programa EIE
(Energy Intelligent Europe) [2].
Na slici 4 je prikazana prosečna
stendbaj potrošnja savremenih
aparata zabavne elektronike u kući.
Kao što se sa ove slike vidi najveću
potrošnju u stendbaj režimu imaju
dekoderi digitalnog signala, audio
uređaji i DVD plejeri i rikorderi.
Ku}ni ra~unari
Kao što je već rečeno očekuje se da
će se broj kućnih računara (desktop
i laptop) i njihovih perifernih
uređaja u budućnosti ubrzano
povećavati pa je interesantno
analizirati njihovu prosečnu
potrošnju kada obavljaju osnovne
funkcije i kada su u stendbaj
režimu. U Tabeli 1 je prikazana
prosečna potrošnja kućnih računara
i njihovih perifernih uređaja u
režimu osnovne funkcije kao i u
stendbaj režimima. Interesantno je
primetiti da u ovom istraživanju
energija
Slika 4 Prosečna stendbaj potrošnja nekih aparata zabavne elektronike.
Tabela 1 Potrošnja kućnih računara i njihovih perifernih uređaja.
Tabela 2 Potrošnja kućne elektronike
*LED uključen , moguće je uključenje daljinskim prekidačem; **Tehnološki stendbaj uređaj isključen prekidačem (LED ne svetli)
laptop računari u „sleep“režimu,
kada je računar preveden u
režim manje stendbaj potrošnje,
imaju veću potrošnju od desktop
računara. Međutim jedno drugo
istraživanje [3] iz istog centra
pokazuje suprotne podatke. Ovo je
samo još jedna potvrda činjenice da
dobijeni rezultati zavise od vrste,
performansi i broja modela na
kojima su obavljena merenja.
Povećanje broja personalnih
računara i perifernih uređaja
(štampači, ruteri) u kući će svakako
imati znatnog uticaja na potrošnju
električne energije, prvenstveno
u stendbaj režimu, pošto se ovi
aparati obično ostavljaju dugo
u stendbaj režimu. Jak razlog
za povećanje broja računara u
kući je i sve masovnija upotreba
interneta. Pristup internetu je glavni
[060]
pokretač za ubrzani rast broja
računara u kući kao i povećanje
radnih sati ovih uređaja. Više od
40% domaćinstava u našoj zemlji
ima priključak na internet a ovaj
procenat će se i dalje povećavati.
Kada u našoj zemlji budu
prihvaćene inicijative za energetsku
efikasnost kancelarijske opreme,
koje proizilaze iz ENERGY
STAR programa, potrošnja kućnih
energija
računara će se značajno smanjiti.
Prodaja laptop računara i ravnih
monitora će se povećavati, zbog
njihove prednosti u pogledu
autonomije, ali će zbog smanjene
radne potrošnje ukupno povećanje
biće usporeno. Na ovakav
zaključak upućuju podaci iz jednog
istraživanja u zemljama EU koje
pokazuje trendove na tržištu laptop
računara i monitora [3]. Što se tiče
laptop računara, jasno je pomeranje
tržišta prema modelima koji nude
duži radni režim baterija, što je
rezultat ulaganja proizvođača
u redukciju potrošnje kao opšti
trend daljeg razvoja računarske
tehnologije.
Zabavna elektronika
Konvencionalni televizori su još
uvek dominantni u našim kućama
i najčešće ima više od jednog
aparata po domaćinstvu. Međutim,
na tržištu je i sve veći broj LCD
i plazma modela čija cena je
značajno pala poslednjih godina.
Potrošnja ovih aparata zavisi od
tehnologije, veličine i širine ekrana.
Zbog smanjenja cena i broj LCD
i plazma televizora kao i kućnih
bioskopa se konstantno povećava u
našim domaćinstvima. U tabeli 2 i
na slici 6 i 7 prikazani su prosečni
podaci o potrošnji električne
energije savremene kućne
elektronike u različitim režimima.
Iz podataka u tabeli 2 i sa slike
5 mogu se izvesti sledeći opšti
zaključci:
• Televizori sa katodnom cevi
imaju prosečnu potrošnju u
stendbaj režimu oko 3,5 W, mada
njena varijacija je 0, 5 W - 12
W a ukupna potrošnja u radnom
režimu je prosečno manja od
100 W. Plazma televizori su
posebno energetski intenzivni
u normalnom režimu rada i ta
potrošnja je oko 250 W, mada se
njena varijacija kreće u intervalu
između 100 W i 450 W, zavisno
od modela, a njihova stendbaj
potrošnja je prosečno oko 2,5 W.
• LCD televizori u principu imaju
veću potrošnju o konvencionalnih
ali znatno manju od plazma
modela jer je njihova prosečna
radna potrošnja oko 130 W i
stendbaj potrošnja prosečno 2 W.
• Radna potrošnja kućnih bioskopa
sa DVD plejerima i rikorderima
je obično u granicama od 9 W do
150 W, zavisno od tipa i modela,
a prosečna stendbaj potrošnja je
oko 3,5 W. Međutim, stendbaj
potrošnja ovih uređaja se kreće
u dosta širokom intervalu i za
aktivni stendbaj režim je od 0
W do 24 W a za pasivni režim,
kada su isključeni ali je ostao
priključak na električnu mrežu,
taj interval je od 0 W do 13 W.
• Stendbaj potrošnja audio HiFi
sistema i digitalnih dekodera je
najveća među aparatima kućne
elektronike i prosečno iznosi oko
8 W. Ova je posebno nepovoljno
za ukupnu potrošnju pošto ovi
aparati najčešće ostaju najduže
u stenbaj režimu. Takođe DVD
plejeri i rikorderi, posebno oni
sa hard diskovima, imaju veliku
stenbaj potrošnju a i oni obično
Slika 5. Prosečna potrošnja u standby režimu kućne elektronike.
[061]
ostaju dugo u stendbaj režimu.
• U budućnosti treba očekivati
značajan rast potrošnje električne
energije u domaćinstvima
upotrebom digitalnih dekodera
zbog prelaska na digitalni signal
u prenosu televizijskih programa.
Digitalni dekoderi tipično troše
20 W u radnom režimu a 9 W u
stendbaj režimi i obično ostaju u
funkciji oko 80% vremena.
Pored prethodno analiziranih
kućnih uređaja postoji i veliki
broj drugih aparata koji svakim
danom postaju sve prisutniji a
napajaju se električnom energijom
preko punjača baterija (mobilni
i bežični telefoni, IP3, laptop)
koji ostaju veoma dugo na mreži.
Prosečna potrošnja ovih uređaja ja
u intervalu od 0, 8 W do 4,8 W.
Procena potro{nje ku}ne
elektronike u na{oj zemlji
Republički zavod za statistiku
Srbije je sproveo istraživanje
o upotrebi informacionokomunikacionih tehnologija u
domaćinstvima u našoj zemlji [
]. Ovo istraživanje je pokazalo
da 98,6% domaćinstava im TV
aparat, 80,1% mobilni telefon ,
46,7% računar a 36,7% Internet
priključak.
Uzimajući u obzir prethodne
podatke, broj domaćinstava u
našoj zemlji (oko 2,5 miliona) ,
prosečnu potrošnju uređaja kućne
elektronike (Tabele 1 i 2) procenili
smo da potrošnja u stendbaj
režimi iznosi oko 211 kWh što je
energija
3,8% prosečne godišnje potrošnje
domaćinstva. Po istoj metodologiji
smo procenili da ukupna potrošnja
kućne zabavne elektronike u našoj
zemlji iznosi oko 345 GWh što
je ravno godišnjoj proizvodnji
TE „Morava“. Broj aparata kućne
zabavne elektronike će se u
budućnosti i dalje povećavati pa
će se povećavati i njena ukupna
potrošnja, a naročito sa uvođenjem
digitalne televizije. Digitalna
televizija će prosečnu godišnju
potrošnju u stendbaj režimu po
domaćinstvu povećati na iznos od
5,4% prosečne godišnje potrošnje
domaćinstva.
Prethodne cifre upućuju na značaj
štednje potrošnje kućne zabavne
elektronike usvajanjem programa
i mera koje se već primenjuju
u zemljama EU. Na primer
usvajanjem EU programa „1 W
Plan“ moguće uštede u stendbaj
režimu idu i do 60%. Kao opšta
činjenica nameće se zaključak da
raspoloživa tehnologija u sprezi sa
odgovornim ponašanjem potrošača
može značajno smanjiti gubitke u
potrošnji električne energije.
Koje mere bi trebalo da
preduzmu na{e dr`avne
ustanove
Ključna uloga u ubrzanju
prihvatanja energetski efikasnijih
kućnih uređaja pripada državnim
organima. Oni mogu uvesti
standarde koji će zabraniti prodaju
najmanje efikasnih uređaja za koje
postoji zamena sa uređajima koji su
dobrog kvaliteta, visoko efikasni i
ekonomični.
Zakonske mere i standardi koji
se primenjuju u zemljama EU i
koje su se pokazale kao veoma
efikasne morale bi biti primenjene
i u našoj zemlji, tim pre pošto
je naš cilj pristupanje Evropskoj
zajednici a imajući u vidu i zahteve
Kyoto protokola. Da bi se postigla
efikasna štednja električne energije
a time i bolja zaštita životne
sredine te mere obuhvataju:
- Eco-design Directive 2005/32/EC
za proizvode koji koriste energiju.
- Commission Rgulation EC N0
1275/2008 o potrošnji električne
energije u stendbaj režimu
elektronskih i električnih kućnih
aparata i kancelarijske opreme.
- Commission Regulation EC No
107/2009 za digitalne konvertore.
- Commission Regulation EC No
278/2009 za spoljašnje izvore
napajanja.
- Međunarodni standard IEC62301
(„House electrical appliances
– Measurement of standbay
power“) ili njegovu evropsku
verziju EN62301 koji propisuje
metode merenja potrošnje
električne energije i u stendbaj
režimu.
- ENERGY STAR program.
- Organizovanje javne kampanje
u medijima radi podizanja
svesti građana o potrebi štednje
električne energije. Ova mera bi
trebala da obuhvati komparativnu
analizu razlika između aparata
različite klase u pogledu cene,
tehnoloških prednosti, mogućih
ušteda u novcu i slične bitne
podatke.
Da bi sve ove mere dale
pozitivan rezultat moraju biti
pažljivo osmišljene, ambiciozne i
postavljene na širokoj osnovi gde
svaki učesnik ima jasno definisanu
ulogu.
Reference
[1] IEA „Cool Appliances , Policy
Strategy for Energy Efficient
Homes“. OECD/IEA 2003.
[2] REMODECE; „Residental
Monitoring to Decrease
Energy Use and Carbon
Emission in Europe“. ISRUniversity of Coimbra, 2006.
[3] IVF Industrial Research and
Development Corporation:
Preparatory studies forEcodesign Requirements of EuPs,
“Lot 3: Personal Computers
(desktops and laptops)
andComputer Monitors”, Final
Report (Task 1-8).
[4] Republički zavod za
statistiku Srbije, “Upotreba
informaciono-komunikacionih
tehnologija u domaćinstvima”.
2009.
[5] Bertoldi P., “European
Polices for Energy Efficiency
[062]
in Residential appliances”,
European Commission,
Directorate General JRC,
Milan, March 30, 2006.
[6] Schlomann B., et all.;
“Technical and legal
application possibilities of
the compulsory labelling of
the standby consumption of
electrical household and office
appliances”, Report Nº53/03,
Fraunhofer ISI, June 2005.
[7] Siderius H., “Standby the next
generation”; SenterNovem
the Netherlands; presented
in International Energy
Efficiency in Domestic
Appliances & Lighting
Conference 2006”.
[8] Rath U., „Climate protection
through reduction of
stand-by losses in electric
appliances and equipments“.
2nd international Workshopon
Stanbay Power, Brussels,
January 2000.
[9] http://energyefficiency.jrc.
eu.int
[10] Bio Intelligence Service
S.A.S.: “Lot 7: Battery
chargers and external power
supplies”, Final Report,
European Commission DG
TREN Preparatory Study for
Eco-design Requirements of
EuPs, January 2007
energija
Nenad Miloradovi}, spec. dipl. in`.
JKP „Beogradske elektrane“
UDC: 620.98:696.19/.4:902.03
Raspored toplih i hladnih
kupatila u Caričinom gradu
u funkciji uštede energije iz
hipokausta
Uvod
Rezime:
Već u idejnom projektovanju može
se povećati energetska efikasnost u
zgradarstvu ukoliko se vodi računa
o rasporedu i orijentaciji prostorija,
što bitno utiče na veličinu toplotnih
gubitaka objekata koji se greju.
Rimska kupatila, koja se sastoje od
prostorija sa različitim unutrašnjim
temperaturama, pogodan su
primer za ilustraciju načina na
koji se ostvaruje ušteda energije.
Tako, stare (a ponekad već i
zaboravljene) ideje u arhitekturi
valja imati pred očima i danas,
prilikom projektovanja novih
niskoenergetskih zgrada.
Rimljani su izumeli akvadukte
i sistem vodosnabdevanja, koji
su omogućili izgradnju javnih i
privatnih kupatila ili termi, što
je znatno doprinelo podizanju
tadašnjeg kvaliteta življenja.
Centralni element njihovog grejnog
sistema, koji je ponekad služio i za
kuvanje ili pripremu tople vode,
činio je hipokaust (hypocaust),
koji predstavlja preteču današnjeg
podnog grejanja. Sistem grejanja
rimskih kupatila očuvao se do
današnjih dana zahvaljujući
turskim kupatilima, koja imaju isti
princip zagrevanja kao rimska i
koja su još ponegde u funkciji [8].
Već u idejnom projektovanju može se povećati energetska efikasnost u
zgradarstvu ukoliko se vodi računa o rasporedu i orijentaciji prostorija,
što bitno utiče na veličinu toplotnih gubitaka celog objekata. Rimska
kupatila, koja se sastoje od prostorija sa različitim unutrašnjim
temperaturama, pogodan su primer za ilustraciju načina na koji se
ostvaruje ušteda energije. Terma u Caričinom gradu, kraj Lebana blizu
Leskovca, iz ranovizantijskog perioda uklapa se u sliku minimiziranja
toplotnih gubitaka i uštede energije dobijene iz hipokausta, rimskog
preteče podnog grejanja.
Hipokaust
Iako je široko rasprostranjeno
mišljenje da se hipokaust koristio u
vreme Rimljana, primitivni ostaci
ovog sistema grejanja sa kupatilima
Ključne reči: energetska efikasnost u zgradarstvu, raspored prostorija,
rimska kupatila, ušteda energije, terma u Caričinom gradu, hipokaust.
pronađeni su još u antičkoj Grčkoj. savremenik, rimski arhitekta i
inženjer Vitruvije (Vitruvius),
Naime, najstariji ostaci hipokausta
detaljno je opisao konstrukciju
otkriveni su na Kipru (Vovins
hipokausta u svojih „Deset knjiga o
Bath), a potiču iz V veka pre nove
arhitekturi“ (knjiga 5, poglavlje 10
ere; iz istog helenističkog perioda
– „O javnim kupatilima“ [12]).
su i ostaci kupatila u Olimpiji i
Delfima [1]. I sama reč hipokaust
Hipokaust je bio veoma
(hipocausis) verovatno je grčkog
rasprostranjen u svim rimskim
porekla, sa značenjem „grejanje
provincijama, bez obzira na
odozdo“ (hypo = ispod,
kaustos = zapaljen [3]),
Slika 1 Ostaci hipokausta u Dionu na Olimpu
dok srodni latinski
(Grčka) [16]
termin hypocaustum
znači „grejne instalacije“
[2].
Prema rimskim izvorima,
tvorac hipokausta je
bogati rimski građanin
Sergije Orata (Sergius
Orata), koji ga je
konstruisao u I veku
pre nove ere, i to ispod
bazena-ribnjaka, kako
bi njime grejao hladnu
vodu [1, 2]. Njegov
[063]
energija
ambasade i u parku na
Studentskom trgu [3]),
Brzi Brod – Medijana
(pored Niša, gde je
hipokaust povezan sa
termalnim izvorima
u Niškoj Banji [4]), i
drugde. I u zemljama
koje nas okružuju takođe
ima ostataka hipokausta:
u Makedoniji (Herakleja
Linkestis kod Bitolja,
Bansko kod Strumice), u
Hrvatskoj (Varaždinske
Toplice, Dioklecijanove
terme u Splitu), Grčkoj
(Dion na Olimpu,
Slika 3 Tursko kupatilo u Sokobanji (preuzeto Istmija kraj Korinta),
Bugarskoj (Nacionalni
iz literature [15]).
arheološki rezervat
Kabile kraj Jambola).
Mediteranska klima
koja odlikuje Grčku,
Italiju i gotovo sve
bivše rimske provincije
uslovila je veliku
sličnost u pojedinim
arhitektonskim
rešenjima. Tako se mogu
razlikovati dva tipa
termi: ili se pravougaone
prostorije ređaju u
nizu (kao kod termi u
Slika 4 Daut-pašin hamam u Skoplju (preuzeto Caričinom gradu), ili
prostorije koje se greju
iz literature [14])
imaju kružne izbočine –
apside (kao na primeru
Viminacijuma, slika 2),
da bi krov, pretpostavlja
se, mogao biti u obliku
kupola. U oba slučaja
arhitektura termi je u
funkciji uštede energije
iz hipokausta.
Kako bismo bolje
ilustrovali ova dva tipa
termi, ukazaćemo na
razliku na krovovima
dvaju
turskih
kupatila – prvog iz
klimatske uslove. Njegovi ostaci
Sokobanje
(slika
3), a drugog iz
mogu se pronaći od britanskih
Skoplja
(Daut-pašin
hamam, koji
ostrva, preko Evrope i Mediterana,
je
sada
pretvoren
u
Nacionalnu
do severne Afrike i Bliskog
galeriju umetnosti, slika 4):
istoka. Ostataka hipokausta ima i
kupatilo
u Sokobanji ima blago
u Srbiji: Caričin grad (Justinijana
zakošen
ravan
krov i može da
Prima, Lebane pored Leskovca),
reprezentuje
prvi
tip termi (onaj iz
Viminacijum (Kostolac kraj
Caričinog
grada),
dok su na bivšem
Požarevca), Feliks Romulijana
hamamu
u
Skoplju
prostorije
(Gamzigrad kod Zaječara, u blizini
kupatila
prekrivene
kupolama, te
Gamzigradske Banje), Sirmijum
on
ilustruje
drugi
tip
termi (poput
(Sremska Mitrovica), Beograd
verovatno
onih
iz
Viminacijuma).
(na mestu današnje francuske
Slika 2 Ostaci hipokausta u Viminacijumu
(preuzeto iz literature [13])
[064]
Kupole su povećavale kompaktnost
prostorija, a imale su i ulogu
“zarobljavanja” toplog vazduha.
Turska kupatila su po konstrukciji
veoma slična rimskim kupatilima,
pa se zato ova analogija može
izvesti [16].
O rimskim kupatilima
Da bi se shvatio značaj rimskog
kupatila za energetsku efikasnost
u zgradarstvu, treba se upoznati sa
rasporedom i namenom prostorija u
njemu. Veoma je važna orijentacija
prostorija, a rimski arhitekta
Vitruvije dao je preporuke za
njihovo projektovanje.
U zavisnosti od temperature vode,
prostorije u rimskim kupatilima
imaju sledeće nazive [7]:
• Apoditerijum (apoditerium)
– svlačionica, nezagrejana
prostorija na ulazu u kupatilo.
Obično je pravougaonog ili
kvadratnog oblika. Ponekad se u
njemu nalaze i bazeni sa hladnom
vodom, pa može da preuzme
ulogu frigidarijuma.
• Frigidarijum (frigidarium) –
prostorija za hladno kupanje.
Obično ima dva bazena i
pokriven je krstastim svodom,
dok u pojedinim sredinama sa
umerenom klimom nije bio
pokriven.
• Tepidarijum (tepidarium) –
prostorija za toplo kupanje. Služi
za prilagođavanje tela vrućem
kupanju. Manjih je dimenzija,
i uvek ima hipokaust bez
prefurnijuma.
• Kaldarijum (caldarium) –
prostorija za vruće kupanje.
Obično je pravougaonog oblika,
sa kadom za zajedničko kupanje
(alveus). Najčešće se nalazi na
jugu, kao što je i preporučivao
Vitruvije, zbog osunčanosti i
osvetljenja. Kaldarijum se greje
pomoću hipokausta, a ispred ove
prostorije je prefurnijum. On
prima najveću količinu toplote
(zajedno sa lakonikumom).
Prema Vitruviju, tepidarijum i
kaldarijum treba da se nalaze
na istoj strani kupatila, kako se
toplota ne bi rasipala, već što
duže zadržavala.
• Lakonikum / sudatorijum
(laconicum / sudatorium) –
energija
prostorija za preznojavanje, u
koju se ulazilo ili iz tepidarijuma
ili iz kaldarijuma. Vitruvije
sugeriše kružni oblik ove
prostorije, kako bi se vazduh
mogao ravnomerno širiti.
Lakonikum je u središnjem delu
imao otvor za svetlo, gde je na
lancima visila metalna ploča koja
se dizala i spuštala. Na taj način
je vršena regulacija temperature
u kupatilu za znojenje. „U
sudatorijumu su najviša
temperatura i najniža relativna
vlažnost“ [1]. Lakonikum je bio
spojen sa toplim kupatilom, kako
bi se grejao iz istog prefurnijuma.
Da bi se lakše razumela sličnost
između rimskih i turskih
kupatila, daćemo i analogne
nazive prostorija u turskim
kupatilima: apoditerijum je
šadrvan, tepidarijum je kapaluk, a
kaldarijum je halvati [8]. Turska
kupatila, po pravilu, nemaju
prostoriju za hladno kupanje –
frigidarijum [9], i to je osnovna
razlika između rimskih i turskih
kupatila.
Postoje različite analize i
pretpostavke o temperaturama
vazduha i tople vode u prostorijama
rimskih kupatila, kao i dimnih
gasova iz ložišta hipokausta
(Kretzschmer, Huser, Jorio,
Basaran, Brodner i drugi [1]).
Rimska kupatila su se najčešće
koristila u popodnevnim časovima,
ali ima indicija da su se koristila i
noću, pošto su u nekim kupatilima
pronađene lampe [1].
Raspored prostorija u
termama u Cari~inom
gradu
Caričin grad (Iustiniana Prima) je
arheološki lokalitet iz VI veka n. e.
(ranovizantijski period), i nalazi se
kraj Lebana, u blizini Leskovca.
Terma koja zaslužuje našu pažnju
smeštena je sa spoljne strane
istočnog dela glavnog bedema u
južnom gradu. Ona ima osnovu
podužnog oblika, postavljenu u
pravcu severoistok–jugozapad.
„Ovako postavljena građevina
ne odgovara orijentaciji koju
propisuje Vitruvije, a po kojoj tople
odaje treba da dobijaju svetlo sa
severozapada ili bar sa juga. Ovde
Slika 5 Raspored prostorija u rimskom kupatilu u Caričinom gradu (preuzeto iz [11] i obojeno radi isticanja različitih temperatura).
je to pravilo prekršeno
Slika 6 Kada iz tepidarijuma u termi u Caričiverovatno samo usled
nom gradu.
lokalnih uslova“ [11].
Hladno kupatilo je u
zapadnom delu, a toplo –
na istočnom kraju.
Raspored toplih i hladnih
kupatila u funkciji
je uštede energije iz
hipokausta. Prostorije su
pravougaonog oblika, a
raspoređene su tako da
se redom ide iz jedne
u drugu. Lakonikum,
koji je najtoplija
prostorija, nalazi se
između tepidarijuma i kaldarijuma, temperature u prostorijama
koji su nešto hladniji. Kako bi se
kupatila: crvenom bojom označena
sačuvala toplota, lakonikum se
je najtoplija prostorija – lakonikum,
dvema širim stranama svoje osnove dok je tamnoplavom bojom
graniči sa susednim kupatilima
označena najhladnija prostorija –
koja imaju nešto nižu temperaturu, apoditerijum.
dok su uže strane – spoljni zidovi,
Raspored prostorija rimskog
izvan kojih vlada niža, tj. spoljna
kupatila u Caričinom gradu
temperatura. Time su postignuti
predstavlja lep primer načina
minimalni gubici toplote i njeno
na koji se može voditi računa
minimalno odavanje u okolinu.
o smanjenju toplotnih gubitaka
Prostorije toplog kupatila čine
kada su temperature unutrašnjih
kompaktnu celinu i nalaze se blizu
prostorija različite. Iz ovog primera
prefurnijuma (tj. ložišta pored
možemo izvući zaključak da toplije
kaldarijuma), te su tako smanjeni
prostorije
treba grupisati tako da
gubici toplote kroz cevi od
čine
kompaktnu
celinu, kao i da u
keramike i olova, koje su korišćene
njima
treba
minimizirati
spoljne
za dovod tople vode u bazene.
zidove.
Najtoplije
prostorije
treba
Hladnije prostorije (apoditerijum
da
budu
smeštene
u
sredini,
dok
i frigidarijum) nalaze se s kraja, a
budući da im je temperatura viša od oko njih treba da se nađu prostorije
spoljne, kao i da se svojom dužom sa nešto nižom temperaturom, a ne
stranom graniče sa tepidarijumom, hladne prostorije ili spoljni zid.
U prostorijama rimskog kupatila
one doprinose smanjenju toplotnih
nalazile su se i kade (alveus)
gubitaka. Na slici 5 bojama
koje su služile kao bazeni. U
su predstavljene unutrašnje
[065]
energija
tepidarijumu u Caričinom gradu
sačuvana je jedna takva kada,
načinjena od vodootpornog
hidrostatičkog maltera (slika 6).
Zaklju~ak
Rimljani su se u potrošnji energije
za zagrevanje svojih kupatila
ponašali veoma racionalno, pošto
su vodili računa o rasporedu i
orijentaciji unutrašnjih prostorija,
a koristili su i staklo da bi pojačali
dobitke od sunčevog zračenja i
smanjili toplotne gubitke. Takođe
– gde god su mogli – koristili
su geotermalne izvore, kako bi
njihovu prirodnu toplotu upotrebili
za zagrevanje vode. Rimski sistem
grejanja, hipokaust, očuvao se
do današnjih dana zahvaljujući
turskim kupatilima, koja imaju isti
princip zagrevanja kao rimska i
koja su još ponegde u funkciji.
Terma u Caričinom gradu,
kraj Lebana blizu Leskovca, iz
ranovizantijskog perioda uklapa
se u sliku minimiziranja toplotnih
gubitaka i uštede energije dobijene
iz hipokausta, rimskog preteče
podnog grejanja. Raspored
prostorija rimskog kupatila u
Caričinom gradu predstavlja lep
primer načina na koji se može
voditi računa o smanjenju toplotnih
gubitaka kada su temperature
unutrašnjih prostorija različite.
Iz ovog primera možemo izvući
zaključak da toplije prostorije treba
grupisati tako da čine kompaktnu
celinu, kao i da u njima treba
minimizirati spoljne zidove.
Najtoplije prostorije treba da budu
smeštene u sredini, dok oko njih
treba da se nađu prostorije sa nešto
nižom temperaturom, a ne hladne
prostorije ili spoljni zid.
Literatura
[1] Tashin Basaran, The heating
systems of the Roman baths,
http://findarticles.com/p/
articles/mi_m5PRC/is_1_113/
ai_n25007395/print
[2] Slavica Taseva, Vane P.
Sekulov, The hypocaust in
the sudatorium from the late
Roman thermal spa in the
village of Bansko, Strumica,
http://www.rastko.org.yu/
rastko/delo/11732
[3] Branislav Todorović,
Projektovanje postrojenja za
centralno grejanje, Mašinski
fakultet, Beograd, 2005.
[4] Tomislav Pavlović,
Branislav Čabrić, Fizika i
tehnika solarne energetike,
Građevinska knjiga, Beograd,
1999.
[5] Camilla Sansone, Traditional
Bio-Climatic Building
Techniques, http://www.ba.itc.
cnr.it/sksb/PAPERS/32-69p.
pdf
[6] John Perlin, Ken Butti, A
Golden Thread – 2500 Years
of Solar Architecture and
Technology, http://www.
solarschoolhouse.org/history_
passive.html
[7] I. Kuzmanović, Raspored i
namena prostorija u rimskim
termama, magistarski rad
„Arhitektura kasnoantičkih
i ranovizantijskih termi na
teritoriji Jugoslavije“, mentor
prof. V. Korać, http://www.
arh.bg.ac.yu/upload/0708/
Osnovne_akademske_studije/
semestar_04/Istorija_
arhitekture_i_naseljavanja_2/
Terme.pdf
[8] Enciklopedija Jugoslavije,
tom 3, Dip-Hiđ, str. 657-658,
Hamam, Izdanje i naklada
Leksikografskog zavoda
FNRJ, Zagreb, 1963.
[9] http://www.dreamscreators.
com/hammam_turkish_baths_
history.php
[10] Mila Pucar, Bioklimatska
arhitektura, Posebna izdanja
IAUS br. 45, Beograd, 2006.
[11] Nevenka Petrović, Terme u
Carčinom gradu, Starinar,
knjiga XII/1961, Beograd,
1961.
[12] Vitruvije, Deset knjiga o
arhitekturi, III izdanje,
Građevinska knjiga, Beograd,
2006.
[13] http://www.viminacium.
org.rs/Architecture/
Termae/?language=english
[14] http://www.flickr.com/photos/
cuckove/2329238793/
[066]
[15] http://www.panoramio.com/
photo/10991478
[16] Nenad Miloradović, Termički
aspekti gradnje kuća, istorijat
i perspektive (prilog održivom
razvoju), Građevinska knjiga,
Beograd, 2009.
[17] Bebina Milovanović, Izveštaj
sa sistematskih arheoloških
iskopavanja na lokalitetu
Terme – Viminacijum 2004.
godine, Arheološki pregled,
2/3 (2004/5), Ministarstvo
kulture Republike Srbije,
Srpsko arheološko društvo,
Beograd, 2008, str. 51-54,
http://www.kultura.gov.rs/
dokumenti/arheoloski-pregledbr-2-3-2004-2005.pdf
[18] Jean Bouillot, Passive &
Low Energy Architecture
of Hammams in the
Mediterranean, PLEA 2008,
25th Conference on Passive
and Low Energie Architecture,
Dublin, 22nd-24th October
2008. http://architecture.
ucd.ie/Paul/PLEA2008/
content/papers/poster/PLEA_
FinalPaper_ref_424.pdf
energija
Slavko \uri}, Damir \akovi}, Sa{a Brankov
Fakultet tehničkih nauka, Novi Sad
Midhat Omerovi}, Ejub D`aferovi}
Mašinski fakultet, Sarajevo
UDC: 628.4:531.221.001.573:696.2
Matematički model
proračuna ravnotežnog
sastava gasifikacije
komunalnog čvrstog otpada
1. Uvod
Rezime
Problem uklanjanja komunalnog
čvrstog otpada je jedan od
najznačajnijih problema i sa
sadašnjim stanjem svetskih
energetskih rezervi predstavlja
važan problem naročito za zemlje u
razvoju. Razvijen je niz postupaka
za tretiranje komunalnog čvrstog
otpada, a naročito su interesantni
oni koji pružaju i mogućnost
korišćenja otpada a daju ostatak
koji najmanje zagađuje okolinu.
Procesi pirolize i gasifikacije
otpada omogućavaju dobijanje
kvalitetnog gasovitog goriva.
Sastav produkata gasifikacije čini
osnovnu veličinu za postavljanje
jednačina materijalnog i toplotnog
bilansa reaktora za gasifikaciju.
Podaci iz literature [1-8] o pirolizi
i gasifikaciji komunalnog čvrstog
otpada ne razmatraju udeo čvrste
faze (ugljenika) u ravnotežnoj
mešavini. Zbog zadovoljavanja
materijalnog bilansa na ulazu i
izlazu iz reaktora za gasifikaciju
potrebno je odrediti udeo čvrste
faze (ugljenika) u ravnotežnoj
mešavini. Kako se udeo čvrste
faze (ugljenika) u heterogenoj
ravnotežnoj mešavini određuje
samo merenjem to značaj ovog
rada jesu razlozi izrade ovog
matematičkog modela i njegove
primene u inženjerskoj praksi.
Podaci o komunalnom čvrstom
otpadu u Republici Srbiji korišćeni
su za simulaciju modela da
bi se proučio uticaj reakcione
temperature i masenog udela vlage
U radu je izložen matematički model proračuna ravnotežnog sastava produkata
hemijskih reakcija koje se odvijaju pri procesima gasifikacije komunalnog
čvrstog otpada. Komunalni čvrsti otpad u Republici Srbiji korišćen je u
proračunima da bi se simulirali i proučavali uticaji masenog udela vlage u
otpadu i reakcione temperature na sastav produkata gasifikaciji. Rezultati
proračuna su pokazali da pri konstantnom sadržaju vlage u otpadu i pri porastu
reakcione temperature u ravnotežnoj mešavini rastu molski udeli H2 i CO, dok
molski udeli ostalih komponenata CH4, CO2, H2O, N2 i čvrste faze ugljenika
opadaju. Pri reakcionoj temperaturi od oko 6650C pokazano je da za date
karakteristike otpada u ravnotežnoj mešavini ne postoji čvrsta faza ugljenika
(xC = 0). Rezultati proračuna su takođe pokazali da sa porastom sadržaja vlage
u otpadu od 0% do 50% i pri izotermskim uslovima u reaktorskom prostoru
molski udeli CO, CO2 i H2O rastu, a molski udeli H2, CH4 i N2 opadaju.
Rezultati proračuna dobijeni primenom matematičog modela prikazani u ovom
radu uglavnom se slažu sa rezultatima različitih istraživača i merenjima u
praksi.
Ključne reči: komunalni čvrsti otpad, piroliza, gasifikacija, matematički model,
hemijska ravnoteža
Abstract
A mathematical model of equilibrium composition calculation of the chemical
reactions products appearing during the processes of municipal solid waste
gasification is given in this paper. Municipal solid waste (MSW) in Republic of
Serbia is used in the calculations in order to simulate and study the influence
of moisture mass fraction in waste and reaction temperature on gasification
products composition. The calculation results show that during the constant
moisture composition in waste and during the rise of reaction temperature
in equilibrium mixture, molar fractions of H2 and CO increase, while molar
fractions of other components (CH4, CO2, H2O, N2 and carbon solid phase)
decrease. It has been shown that at reaction temperature of about 6650C for
given waste characteristics in equilibrium mixture there is no carbon solid
phase (xC = 0). The calculation results also show that with the increase of
moisture content in the waste from 0% to 50% and at isothermal conditions in
the reactor space, molar fractions of CO, CO2 and H2O increase, and molar
fractions of H2, CH4 and N2 decrease. The calculation results obtained by use
of mathematical model shown in this paper are mostly in good accordance with
the results of different investigators and the practical measurements.
Key words: municipal solid waste, pyrolysis, gasification, mathematical model,
chemical equilibrium
[067]
energija
u komunalnom čvrstom otpadu
na sastav ravnotežne mešavine pri
procesu gasifikacije.
gdje je:
Zavisnost entropije reakcije od
temperature data je izrazom:
(6)
2. Prora~un
termodinami~ke
ravnote`e hemijskih
reakcija
Slobodna entalpija reakcije definiše
se izrazom:
Entalpija hemijske reakcije definiše
se na sljedeći način:
(1)
gdje su:
bi - broj kilomolova i-te
komponente reaktanta,
bj - broj kilomolova j-te
komponente za produkte,
Δhi - entalpija veze i-te
komponente.
Δhj - entalpija veze j-te
komponente.
Zavisnost entalpije reakcije od
temperature data je izrazom:
(7)
gdje su:
Δgi - specifične slobodne entalpije
i-te komponente,
Δgj - specifične slobodne entalpije
j-te komponente.
Zavisnost slobodne entalpije
reakcije od entalpije reakcije,
temperature i entropije reakcije
data je izrazom:
ΔG = ΔH – T · ΔS
(2)
gdje je:
Ako je ΔG > 0 reakcija se odvija
sa desna na lijevo, tj. u smjeru
stvaranja reaktanata reakcije.
Ako je ΔG < 0 reakcija se odvija
sa lijeva na desno,tj. u smjeru
stvaranja proizvoda reakcije.
Za hemijsku reakciju:
(4)
gdje su:
a, b, c, d - koeficijenti polinoma
koji se određuju eksperimentalno,
T-apsolutna temperatura.
Entropija reakcije definiše se
pomoću izraza:
(16)
(9)
(3)
i predstavlja zbir specifičnih
molarnih toplotnih kapaciteta
komponenata.
Zavisnost molarnog toplotnog
kapaciteta od temperature može se
prikazati u obliku polinoma [9]:
(8)
– univerzalna
gasna konstanta.
Pri proračunu se polazi od
pretpostavke da se pri gasifikaciji
komunalnog čvrstog otpada
odvijaju hemijske reakcije [4]:
Reakcija stvaranja metana:
C+2 · H2=CH4,
(12)
Boudouard reakcija:
C+CO2= 2 · CO,
(13)
Reakcija voda-gas:
C+ H2O= CO+H2 .
(14)
Kombinacijom jednačina (13) i
(14) može se razmatrati reakcija
[7,8]:
Voda-gas:
CO+ H2O= CO2+H2 . (15)
Brojne vrijednosti entalpije veze,
slobodne entalpije i entropije
pojedinih komponenti pri odvijanju
reakcijа (12) do (14) prikazane su u
tabeli 1.
Specifični molarni toplotni
kapaciteti pojedinih komponenti u
zavisnosti od temperature su [9]:
konstanta hemijske ravnoteže
izražena preko parcijalnih pritisaka
iznosi:
(17)
(18)
(10)
Vrednost konstante hemijske
ravnoteže K ′p svedena na pritisak
p0 = 1,013 · 105 Pa određena je
izrazom:
(11)
Tabela1 Entalpije veze. slobodne entalpije i entropije neorganskih
komponenata pri 1.013·105Pa i 298K [10]
(5)
gde su:
si - specifične entropije veza i-te
komponente,
sj - specifične entropije veza j-te
komponente.
[068]
(19)
(20)
energija
Tabela 2 Zavisnost termohemijskih veličina reakcija koje se odvijaju pri procesima
gasifikacije komunalnog čvrstog otpada od reakcione temperature
1) Konstanta hemijske ravnoteže reakcije svedena na pritisak p0 = 1.013 · 105Pa
2) Zavisi od reda hemijske reakcije (za reakciju C+2 · H2=CH4 je Kp,Pa-1, za reakciju C+CO2=2 · CO
je, Kp,Pa, za reakciju C+ H2O=CO+H2 je Kp,Pa)
Slika 1
Određivanje reakcione oblasti pri gasifikaciji komunalnog
čvrstog otpada
(21)
Korišćenjem brojčanih vrijednosti
iz tabele1 i na osnovu jednačina (1)
do (11) vrijednost termohemijskih
veličina (ΔH, ΔS, ΔG, ΔKp)
reakcija (12) do (14) prikazane su u
tabeli 2.
Reakcija stvaranja CH4 je
egzotermna sa negativnom
promjenom entropije, pa je znak
ΔG određen relativnim odnosom
entalpijskog i entropijskog člana,
jednačina (8). tabela 2. To znači
da je reakcija stvaranja CH4
termodinamički povoljna pri
nižim reakcionim temperaturama,
slika 1. Pri nižim reakcionim
temperaturama (do 800K)
konstanta ravnoteže reakcije
stvaranja CH4 je mnogo veća od
jedan K ′p >> 1 , slika 2. To znači
da su produkti reakcije stvaranja
CH4 u višku u odnosu na reaktante,
odnosno reakcija je pomjerena
u pravcu građenja produkata
reakcije. Povećanjem reakcione
temperature konstanta ravnoteže
reakcija (13) i (14) raste kao
posljedica pomjeranja ravnoteže
reakcija u smjeru produkata, slika
2. Ovo praktično znači da se pri
procesima pirolize komunalnog
čvrstog otpada pri nižim
reakcionim temperaturama prvo
stvara CH4, a pri višim reakcionim
temperaturama stvara CO i H2.
Konstante ravnoteža (K p1, K p2,
K p3) hemijskih reakcija (12),(13)
i (14) u zavisnosti od temperature
mogu se odrediti korišćenjem
izraza [11]:
Slika 2 Uticaj temperature gasifikacije komunalnog čvrstog otpada na
konstantu ravnoteže hemijskih reakcija
(22)
(23)
(24)
gde su:
[069]
energija
- konstanta ravnoteže
hemijske reakcije
(12),
- konstanta ravnoteže
hemijske reakcije
(13),
- konstanta
ravnoteže hemijske
reakcije (14),
T – apsolutna temperatura pri
odvijanju hemijskih reakcija
(12),(13) i (14),
- parcijalni
pritisak metana, vodonika, ugljenmonoksida, ugljen-dioksida
i vodene pare u ravnotežnoj
mešavini.
Vrednost konstanti ravnoteža K p1,
K p2, K p3 reakcija (12), (13) i (14)
dobijene primenom izraza (22)
do (24) slažu se sa vrednostima
dobijenih primenom izraza (1) do
(11) (tabela 2).
Eksperimentalna istraživanja
[11] ukazuju da se ravnotežno
stanje reakcije stvaranja metana
(C+2H2=CH4) ne postiže u
potpunosti, pa se konstanta
ravnoteže K p1 (jednačina
(12)) množi koeficijentom
0.24 . Istraživači [8] u svojim
eksperimentalnim istraživanjima
uvode modifikovani model u
kome se konstanta ravnoteže
reakcije stvaranja metana množi
koeficijentom 11.28. Za razliku
od [11] ovaj model predviđa u
ravnotežnoj mešavini više molske
udele CH4. Modeli ravnoteže iz
pregledane literature predvideli
su više molske udele H2 a niže
molske udele CH4 u ravnotežnoj
mešavini od rezultata dobijenih
eksperimentom. Nekonzistentnost
literaturnih podataka u vrednostima
konstante ravnoteže reakcije
stvaranja CH4 moguće je objasniti
da se pri eksperimentalnim
ispitivanjima nije došlo do stanja
ravnoteže reakcije stvaranja CH4.
Uzimajući ovo u obzir u radu
će se pri proračunu ravnotežnog
sastava procesa gasifikacije otpada
razmatrati stvarna konstanta
ravnoteže reakcije stvaranja CH4
dobijena primenom jednačina (1)
do (11) tabela 2, onosno jednačina
(22) do (24).
U radu je prikazan proračun
ravnotežnog sastava procesa
gasifikacije komunalnog čvrstog
otpada na osnovu odnosa ukupnih
količina ugljenika, kiseonika,
vodonika i azota koje stupaju u
reaktorski prostor.
2.1. Prora~un ravnote`nog
sastava gasifikacije
komunalnog ~vrstog otpada
na osnovu odnosa ukupnih
koli~ina ugljenika, kiseonika,
vodonika i azota koje stupaju
u reaktorski prostor
U ravnotežnoj mešavini
(heterogena faza) pri odvijanju
hemijskih reakcija (12), (13) i (14)
postoji sedam komponenata čije
molske udele treba odrediti
,
pa je potrebno postaviti sedam
jednačina materijalnog bilansa:
(32)
(33)
(34)
Koeficijenti jednačina su:
(25)
(26)
(27)
(28)
(29)
(30)
(31)
gde su:
ΣC, ΣO2, ΣH2, ΣN2 – ukupan broj
kilomolova ugljenika, kiseonika,
vodonika i azota u reaktorskom
prostoru,
L, M, I – pomoćni parametri,
p - ukupan pritisak u reaktorskom
prostoru.
Sistem od sedam jednačina (25) do
(31) sa sedam nepoznatih veličina
(
)
može se transformisati u sistem
od tri nelinearne jednačine sa tri
nepoznate:
[070]
Rešenje nelinearnog sistema
jednačina (jednačine (32), (33) i
(34)) mogu se odrediti primenom
Newton-Raphson metodom.
2.2. Prora~un homogenog
ravnote`nog sastava
gasifikacije komunalnog
~vrstog otpada
U ravnotežnoj mešavini (samo
gasovita faza) pri odvijanju
hemijskih reakcija (12), (13) i
(14) postoji šest komponenata čije
molske udele treba odrediti, pa je
energija
potrebno postaviti šest jednačina
materijalnog bilansa:
može se transformisati u sistem od
dve nelinerane jednačine:
(35)
(41)
Nelinearan sistem jednačina
(jednačine (41) (42)) može se
takođe rešiti Newton-Raphson
metodom.
3. Calculation results
Proračun sastava produkata
(42) gasifikacije (pirolize) komunalnog
čvrstog otpada urađen je sa
(37)
vrednostima pritiska p = 1.013
Koeficijenti jednačina su:
·105Pa i sastava otpada (maseni
udeli za suvu masu otpada, bez
(38)
vlage) C=34.03%, H=4.59%,
.
O=18.08%, N=0.84%, S=0.81%,
(39)
A=41.65% i masenog udela vlage
.
W=35.53% u radnoj masi otpada
.
(tabela 7). Pri porastu reakcione
temperature u heterogenoj i u
(40)
.
homogenoj ravnotežnoj mešavini
rastu molski udeli CO i H2, dok
Sistem od šest jednačina (35) do
.
. molski udeli ostalih komponenata
(40) sa šest nepoznatih veličina
C, CH4, CO2, H2O i N2 blago
( y H2 , yCH4 , yCO2 , yCO , y H2O , y N2 )
.
opadaju
(tabela 3 i
Tabela 3 Zavisnost ravnotežnog sastava produkata hemijskih reakcija (C+2 · H2= CH4, C+CO=2 ·
tabela 4).
CO, C+H2O=CO+ H2) pri gasifikaciji komunalnog čvrstog otpada
(36)
Tabela 4 Zavisnost ravnotežnog sastava (samo gasovita faza) produkata hemijskih reakcija (C+2 ·
H2= CH4, C+CO=2 · CO, C+H2O=CO+H2) pri gasifikaciji komunalnog čvrstog otpada
Grafička
zavisnost
sastava
produkata
hemijskih
reakcija pri
gasifikaciji
komunalnog
čvrstog
otpada
prikazana je
na slici 3 i
slici 4. Pri
reakcionoj
temperaturi
od oko
6650C u
ravnotežnoj
mešavini
ne postoji
čvrsta faza
ugljenika
(xC = 0)
(slika 3).
Sastav
homogene
mešavine
(samo
[071]
energija
Slika 3 Zavisnost ravnotežnog sastava produkata hemijskih reakcija
(C+2 · H2= CH4, C+CO=2 · CO, C+H2O=CO+H2) pri gasifikaciji
komunalnog čvrstog otpada od reakcione temperature
Slika 4 Zavisnost ravnotežnog sastava (samo gasovita faza) produkata
hemijskih reakcija (C+2 · H2= CH4, C+CO=2 · CO, C+H2O=CO+H2,)
pri gasifikaciji komunalnog čvrstog otpada od reakcione temperature
gasovita faza) dobijen korišćenjem
izraza (35) do (40) podudara se sa
rezultatima dobijenim svođenjem
heterogene ravnotežne mešavine na
homogenu (gasovitu) fazu.
4. Upore|ivanje rezultata
dobijenih primenom
matemati~kog modela
sa rezultatima drugih
istra`iva~a
Matematički model procesa
gasifikacije (pirolize) komunalnog
čvrstog otpada prikazan u ovom
radu testiran je poređenjem
rezultata izračunavanja sa
rezultatima drugih istraživača.
Poređenje je izvršeno
izračunavanjem stvarne konstante
ravnoteže reakcije stvaranja CH4
jednačine (1) do (21) (tabela 2) i
modifikovane konstante ravnoteže
0.24 · K p1 [11] i 11.28 · K p1 [8].
Rezultati dobijeni primenom
matematičkog modela ( molski
udeli CO, CO2, N2 u ravnotežnoj
mešavini) uglavnom se slažu sa
eksperimentalnim rezultatima
[8,11,12,13]. Model predviđa
manje molske udele CH4, a veće
molske udele H2 (tabela 5).
Izražene razlike molskih udela kod
CH4, H2, H2O* dobijene teorijski
primenom matematičkog modela
pa i drugih teorijskih modela [8,11]
od eksperime-ntalnih rezultata [13]
mogle bi se objasniti usvojenim
pretpostavkama pri definisanju
matematičkog modela a to su:
• nekoziste-ntnost pretpostavki
mogućih hemijskih reakcija koje
se odvijaju pri procesima pirolize
komunalnog čvrstog otpada
• svi gasovi su idealni
• korišćeni su termodinnamički
zakoni koji vrede za idealne
gasove
• postizanje hemijske ravnoteže za
razmatrane hemijske reakcije
• nije razmatran ostatak npr. katran
• kod eksperimentalnih
istraživanja postizanje hemijske
ravnoteže kasni (homogeno
polje temperatura, pritiska,
koncentracija i dovoljno dugo
vreme odvijanja reakcija) se
u realnom procesu ne mogu
ostvariti.
Tabela 5 Rezultati poređenja dobijeni izračunavanjem matematičkog modela sa
rezultatima eksperimentalnih istraživanja drugih istrađivača
5. Uticaj masenog
udela vlage u
komunalnom
~vrstom otpadu na
sastav produkata
gasifikacije otpada
Komunalni čvrsti otpad
u zemljama u razvoju
gde spada i Republika
Srbija uglavnom imaju
visok maseni udeo vlage
u poređenju sa otpadom u
razvijenim zemljama. U
*) ostalo
[072]
energija
Tabela 6 Morfološki sastav komunalnog
čvrstog otpada u Republici
Srbiji [14]
Tabela 7 Elementarna analiza komunalnog čvrstog otpada u Republici
Srbiji* (srednje vrednosti, suva
masa otpada, bez vlage) [15]
* Podaci se odnose za grad Beograd
** Maseni udeo vlage u radnoj masi otpada iznosi W =
35.53%
Republici Srbiji, najveći deo
komunalnog čvrstog otpada
sastoji se od hrane (organski
otpad zauzima gotovo 50% u
celokupnoj masi otpada), pri
čemu je ostali biorazgradivi
otpad zastupljen sa 35.64%
oko 3 puta zastupljeniji od
baštenskog otpada. Plastični
ambalažni otpad, plastične
kese i tvrda plastika čine
ukupno 15.01%, dok kartona
u vidu tri potkategorije ima
9.40%. Finih elemenata
otpada koji su prošli kroz
sito od 29mm ima 8.70%.
Sledi staklo 5.26%, papir
7.33%, tekstil 5.04%, pelene
4.00%, metal 1.81% i koža
0.60% (tabela 6), a tabela
7 prikazuje elementarnu
analizu otpada.
Slika 5 prikazuje uticaj
temperature i masenog udela
vlage u komunalnom čvrstom
otpadu na sastav ravnotežne
mešavine pri procesu
gasifikacije otpada. Pri
gasifikaciji vlažnijeg otpada
(udeo vlage u otpadu raste
sa 0% na 50%) povećava se
količina proizvedenog gasa.
Molski udeli komponenata u
gasovitoj fazi CO, CO2 i H2O
povećavaju se, dok molski
udeli CH4, H2 i N2 postepeno
se smanjuju sa porastom
vlage u otpadu..
Slika 5 Uticaj reakcione temperature i masenog udela valge u
komunalnom čvrstom otpadu na sastav ravnotežne mešavine
pri gasifikaciji (piroloizi) otpada
[073]
Pri izotermskim uslovima u
reaktorskom prostoru od oko
6650C i kada udeo vlage u otpadu
raste od 0% do 35.53% molski
udeo CO raste sa 17.20% na
22.56%, H2 opada sa 57.76% na
49.23%, CH4 blago opada sa 6.69%
na 4.86% i CO2 blago raste sa
6.06% na 10.42%. Molski udeo
čvrste faze (ugljenika) pada sa
41.79% na 0%. Pri višim masenim
udelima vlage (višim od 35.53%)
pa sve do 50% sastav ravnotežne
mešavine (samo gasovita faza)
neznatno opada u odnosu na sastav
heterogene mešavine.
4. Zaklju~ak
U radu je izložen matematički
model proračuna ravnotežnog
sastava produkata hemijskih
reakcija koje se odvijaju pri
procesu gasifikacije komunalnog
čvrstog otpada. Model je zatim
korišćen da bi se simulirali
procesi gasifikacije komunalnog
čvrstog otpada u Republici Srbiji.
Rezultati proračuna su pokazali
da pri konstantnom sadržaju vlage
u otpadu i pri porastu reakcione
temperature molski udeli H2 i
CO postepeno rastu, a molski
udeli CH4, CO2, H2O, i N2 se
postepeno smanjuju. Rezultati
proračuna su takođe pokazali da
za date karakteristike otpada i pri
konstantnoj reakcionoj temperaturi
od oko 6650C u ravnotežnoj
mešavini ne postoji čvrsta faza
ugljenika (xC = 0). To znači da pri
temperaturama od oko 6650C ( za
razmatrane karakteristike otpada) u
jednačinama materijalnog bilansa
treba isključiti udeo čvrste faze
ugljenika (xC = 0) i proračun vršiti
sa jednačinama materijalnog
bilansa gasne (homogene) faze.
Udeo čvrste faze treba uzeti u obzir
pri temperaturama nižim od 6650C.
Pri gasifikaciji vlažnijeg otpada (
udeo vlage u otpadu raste od 0%
do 50%) povećava se količina
proizvedenog gasa. Pri izotermskim
uslovima u reaktorskom prostoru
molski udeli CO, CO2, i H2O u
gasovitoj ravnotežnoj mešavini
rastu, dok molski udeli CH4, CH4,
H2, i N2 postepeno se smanjuju sa
porastom vlage u otpadu. Rezultati
proračuna ravnotežnog sastava pri
gasifikaciji komunalnog čvrstog
energija
otpada uglavnom su u skladu sa
rezultatima drugih istraživača i
merenja u praksi. Ovo ukazuje
da je postupcima gasifikacije
(pirolize) komunalnog čvrstog
otpada u Republici Srbiji moguće
dobiti gorivi gas kao izvor energije
i može se primeniti u ložištima za
sagorevanje gasovitog goriva.
Spisak kori{}enih oznaka
a – Stehiometrijski broj
kilomolova, kmol,
b – Stehiometrijski broj
kilomolova, kmol,
cmp - Specifični molarni toplotni
kapacitet,
,
Δcmp - “Zbir” specifičnih molarnih
toplotnih kapaciteta, ,
ΔG- Slobodna entalpija reakcije,
kJ,
Δg- Specifična slobodna entalpija
komponente,
,
ΔH- Entalpija reakcije,kJ,
Δh - Entalpija veze (obrazovanja),
Kp- Konstanta hemijske ravnoteže
reakcije izražena preko parcijalnih
pritisaka, 1),
- Konstanta hemijske ravnoteže
reakcije svedena na pritisak p0 =
1.013 · 105Pa,
- Promena broja kilomolova, kmol,
pi - Parcijalni pritisak komopnente
i, Pa ,
p - ukupan pritisak, Pa,
Ru - Univerzalna gasna konstanta,
,
ΔS - Entropija reakcije,
,
s- Specifična entropija,
,
T - Apsolutna temperatura, K,
x - molski udeo komponente u
heterogenoj ravnotežnoj mešavini
(čvrsta i gasovita faza),
,
y - molski udeo komponebte u
homogenoj ravnotežnoj mešavini
(samo gasovita faza),
.
Literatura
[1] Sa´nchez, M.E., Cuetos M.J.,
Martı´nez, O., Mora´n, A.:
Pilot scale thermolysis of
municipal solid waste
Combustibility of the products
of the process and gas cleaning
treatment of the combustion
gases. J. Anal.
Appl.
Pyrolysis 78 (2007) 125–132.
[2] Molto´, J*.,Font R., Cones,J.
A..: Kinetic model of the
decomposition of a PET
fibre cloth in an inert and air
environment. J. Anal. Appl.
Pyrolysis 79 (2007) 289–296.
[3] Li, A.M., Li, X.D., Li, S.Q.,
Ren, Y., Chi, Y., Yan, J.H., Cen,
K.F.: Pyrolysis of solid waste in
a rotary kiln:influence of final
pyrolysis temperature on the
pyrolysis products. Journal of
Analytical and Applied
Pyrolysis 50 (1999) 149–162.
[4] Jarungthammachote, S.,
Dutta, A.: Thermodynamic
equilibrium model and second
law analysis of a downdraft
waste gasifier, Energy 32
(2007) 1660-1669.
[5] Marcio, L.: Solid Fuels
Combustion and Gasification:
Modeling, Simulation, and
Operation, Vol. 174,
Taylor & Francis, Inc. Pub.
2004.
[6] Salganskii, E.A., Fursov, V.P.,
Glazov, S.V., Salganskaya,
M.V., Manelis, G.B.: Model of
Air Gasification of Solid
Fuel in Filtration Regime,
Combustion, Explosion and
Shock Waves, 39 (2003) 3742.
[7] Higman, C., van der Burgt
MJ. Gasification. USA: Gulf
Professionall Pub., 2003.
[8] Zainal, Z.A., Ali, R.,
Lean, CH., Seetharamu,
K.N.:Prediction of the
performance of a downdraft
gasifier
using equilibrium
modeling for different biomass
materials, Energy Convers
Manage 42 (2001) 1499-515.
[9] Barin, I., Knacke, O.,
Kubarschewski, O.:
Thermochemical Properties of
Inorganic Substances, suppl.Berlin, Dusseldorf, SpringerVerlag, 1977.
[10] Johnson, D.A.: Some
Thermodynamics Aspects
of Inorganic Chemistry,
Cambridge University Press,
[074]
Cambridge, London, New
York, II Edition, 1982.
[11] Gumz, W.: Kurzes Handbuch
der Brennstoff und
Feuerungstechnik. SpringerVerlag. Berlin, 1962.
[12] Kuburović, M.:Mogućnosti
korišćenja energije i materijala
iz čvrstih otpadaka, doktorski
rad, Mačinski
fakultet,
Beograd, 1988.
[13] Inguanzo,M.,Dominguez,
A.Menendez, J.A., Blanco,
C.G., Pis,J.J.: On the
pyrolysis of sewage sludge:
the influence of pyrolysisi
condition on solid, loiquid
and gas fractions, Journal
of Analytical and Applied
Pyrolysis 63 (2002) 209-222.
[14] Vujić, G., Batinić, B.:
Utvrđivanje sastava otpada
i procene količine u cilju
definisanja strategije
uprevljanja
sekundarnim sirovinama
u sklopu održivog razvoja
Republike Srbije, Fakultet
tehničkih nauka, Novi Sad,
2009
[15] Bogner, M.:Termotehničar
2.,SMEITS, Beograd, 2004.
energija
Milan Le~i}, Branko Kokotovi}, An|elka Milosavljevi},
\or|e ^antrak
Mašinski fakultet Univerziteta u Beogradu, Beograd
Sanja Petroni}
Inovacioni centar Mašinskog fakulteta Univerziteta u Beogradu, Beograd
UDC: 621.792.052.004
Poboljšanje kvaliteta
zavarenog spoja kod
anemometarskih sondi sa
zagrejanim vlaknima
Rezime
Akvizicija brzinskog polja u eksperimentalnoj mehanici fluida zahteva precizne merne sonde. U okviru ovog
rada su analizirani materijali senzora originalnih sondi koje su konstruisane u laboratorijama Mašinskog
fakulteta Univerziteta u Beogradu, a koriste se u naučnoistraživačkom radu. Poseduju bolju prostornu i
vremensku rezoluciju od komercijalnih sondi istog tipa. Primenjuju se za veoma precizna merenja za izučavanje
turbulentnih viohornih strujanja. Nosači sonde su od nerđajućeg čelika, postavljeni u cilindričnom metalnom
kućištu od mesinga malog prečnika i fiksirani u definisanoj poziciji sa specijalnim neprovodnim epoksi lepkom.
Vlakno senzora, od različitih legura platine sa iridijumom ili rodijumom, ima prečnike u intervalu od 0.5-2.5μm
i dužinu od 0.7mm, što varira u zavisnosti od geometrije sonde. Srebrna katoda, senzorsko vlakno i nosači
se precizno pozicioniraju u toku tačkastog zavarivanja pomoću preciznog mikromanipulatora. Od velikog je
značaja da je zavareni spoj odgovarajućih mehaničkih osobina, jer sonde rade u uslovima izrazito turbulentnih
strujanja. U zavisnosti od težinskih udela platine i iridijuma ili platine i rodijuma, njihove atomske i kristalne
strukture, koeficijenta toplotne provodljivosti, električne otpornosti elemenata primenjenih legura i optimalnog
režima zavarivanja, analizirane su promene u strukturi materijala, koje se direktno odražavaju na mehaničke
karakteristike legura i pouzdanosti sondi u radnim uslovima.
Ključne reči: legure platine, mikrostruktura, anemometri, turbulencija
Improvement of welded joint quality in hot-wire anemometric probes
Acquiring reliable velocity data in experimental fluid mechanics need precise probes. In this paper sensor
materials, used in original probe constructions designed and manufactured in our labs, are analyzed and used
in the research of fluid flow phenomena. They have better space and time resolution than other commercial
probes of the same type. They are made for very accurate measurements in the turbulent swirl pipe flow. Probe
prongs, are made of inox, sharpened at the top to the size of 75μm. They are positioned in a cylindrical metal
pipe of small diameter, and fixed in a defined position with a special nonconductive epoxy glue, which, also,
makes them being parallel to each other. This small pipe is fixed inside the probe, made of hard plastic. Sensor
fibre, of different platinum alloy with iridium or rhodium, has a various diameters in the range of 0.5-2.5μm and
a length size of 0.7mm, depending on the probe geometry. Silver probe, sensor fibre and prongs are precisely
positioned, during spot welding process, with high precision micromanipulator. The whole process is performed
under the stereo microscope. It is of great significance that this welded spot has an adequate mechanical
strength, as probe works in extremely turbulent flows. Structure changes in materials are analyzed depending
on the mass percent of iridium or rhodium in platinum alloy, their atomic and crystal structure, thermal
conductivity coefficient, electrical resistivity of used elements and alloys and optimal welding regime. They
directly influence alloy mechanical characteristics and probe reliability in the working regime.
Key words: platinum alloys, microstructure, anemometers, turbulence
1. Uvod
Merenje anemometarskim sondama
sa zagrejanim vlaknom (HWA)
je tradicionalna eksperimentalna
tehnika za dobijanje značajnih
podataka prilikom merenja
turbulentnog strujnog polja.
Iako je merenje ovim metodama
[075]
invanzivno, njihova odlična
vremenska rezolucija ih čini
vrlo popularnim mernim
instrumentima. Moglo bi se reći
energija
da su novorazvijene optičke
tehnike merenja brzine, kao što
su laserska dopler anemometrija
(LDA), fazna dopler anemometrija
(PDA), merenje brzine pomoću
rasejanih čestica (PIV), i brojne
druge optičke metode, čak i
danas, komplementarne tehnike sa
metodom merenja anemometarskim
sondama sa zagrejanim vlaknom.
Vukoslavčević je napravio vrlo
dubok prodor u svet višestrukih
sondi sa zagrejanim vlaknom,
proširenjem granice njihove
primene [1]. Veoma dobar pregled
i poređenje operativnih svojstava
anometarskih sondi sa zagrejanim
vlaknom i LDA sistema dat je u
[1].
Neki od rezultata istraživanja
stereo PIV i anometarskih sondi sa
zagrejanim vlaknom u laboratoriji
za hidraulične mašine i energetske
sisteme na Mašinskom fakultetu
Univerziteta u Beogradu dati su u
radu [2]. PIV daje dobru prostornu
rezoluciju fenomena vrtložnog
strujanja fluida, dok, s druge
strane, nedostaju neke informacije
o vremenskim karakteristikama
brzina, koje su posebno važne
u veoma vrtložnim strujanjima
[2,3]. Ovaj problem bi mogao
da se prevazidje snimanjem
sekvenci (sa oko 200 u nizu)
slika strujanja, kao i primenom
Rejnoldsove statistike. Međutim,
problem je zaista prevaziđen
primenom anemometarskih sondi
sa zagrejanim vlaknom [2].
Jedan od najvećih izazova u
primeni anemometarskih sondi sa
zagrejanim vlaknom je reparacija
sonde u mikrometarskom redu
dimenzija. U ovom radu je
predstavljen mikromanipulator
sa brojnim stepenima slobode za
tačkasto zavarivanje. Izdržljivost
sonde tokom eksperimenata zavisi
od tačkasto zavarenog spoja, kao i
vlakna, tj senzor materijala, što je
objašnjeno u ovom radu.
2. Sonde sa zagrejanim
vlaknom
Slika 1 Unikatne HW sonde koje je dizajnirao Vukoslavčević: normalna
(VP-1n) i kosa (VP-1s)
(drži nosač senzora) i konektora
(obezbeđuje dovod električne
struje do nosača sonde). Svaki
senzor zahteva svoj anemometarski
most. HW sonde mogu da imaju
različiti broj senzora i geometriju.
Opseg primenljivosti HW sondi
je veoma širok u istraživanjima
veoma složenih pojava turbulentnih
strujanja [4, 5,6], kao i u industriji.
Ovo poglavlje razmatra samo neke,
u poslednje vreme razvijene HWA
sonde za merenje subsoničnih
izotermalnih turbulentnih polja
brzina, sa jednim ili dva senzora
za bolje razumevanje procesa
zavarivanja.
2.1. Geometrija
Najčešće konfiguracije HW sondi
su normalana i kosa HW sonda
sa jednim senzorom, prikazane
na slici 1. Prečnik senzora, u oba
slučaja, je 2.5μm.
Sonde sa normalnom HW
konfiguracijom mere samo jednu
komponentu vektora brzine
normalnu na vlakno. Može da se
dizajnira do najmanjih dimenzija
u poređenju sa dimenzijama drugih
komercijalnih sondi.
Ukošena HW sonda ima jedno
vlakno sa jednim senzorom
montirano na ugao od 45 stepeni
prema osi sonde. Nekoliko
statističkih momenata brzine
turbulencije mogu da se mere ovom
sondom. Obe ove sonde mogu da
mere samo u jednodimenzijskom
strujnom polju.
Slika 2 Tipična HW sonda DANTEC 55P12 sa kosim
vlaknom i ravnim nosačima
senzora. Ova fotografija je
snimljena stereo mikroskopom sa 90x uvećanjem.
Na slici 2 je prikazan vrh jedne
komercijalne sonde. Senzor je
platinom obloženo volframovo
vlakno prečnika 5μm. Senzor
je tačkasto zavaren za nerđajući
čelik i sužava nosače sa 0.1mm
prečnikom na vrhu.
Unikatne sonde, koje je dizajnirao
Vukoslavčević [7], imaju nosače
senzora sa kosim vrhom prečnika
veličine do 75μm. Na slici 3 je
dat primer jedne ovakve sonde sa
dva senzora. Dva vlakna od legure
platine (Pt-10% Rh), dugačka
0.7mm, nalaze se na nosačima
senzora od nerđajućeg čelika,
prečnika 0.25mm, zašiljenih na
krajevima na oko 75μm. Svako
vlakno ima svoja dva nosača,
koji su električno izolovani, što
im omogućava priključivanje u
sopstvena električna kola. Sva četiri
nosača sonde su pozicionirana u
cilindričnoj metalnoj cevi malog
prečnika, i fiksirana u definisanu
Slika 3 HW sonda VP-2vs: (a) dva vlakna (Pt-10% Rh) sa 2.5μm prečnika
su zavareni na vrhu sonde u formi slova V. Peti nosač služi za pozicioniranje sonde u blizini zida cevi. (b) zavareni senzori snimljeni
stereo mikroskopom sa uvećanjem 100 puta.
Sonde sa zagrejanim vlaknom,
u celini, sastoji se od senzora
(grejni element), nosača senzora
(nosi senzor i sprovodi električnu
struju do senzora), tela sonde
[076]
energija
poziciju sa posebnim neprovodnim
epoksidnim lepkom. Ova mala cev
se fiksira unutar tela sonde od tvrde
plastike. Svaki metalni nosač ima
svoj konektor na kraju. Sonda ima i
peti, kraći krak sa malom iglom na
vrhu, čija je funkcija pozicioniranje
sonde na zid cevi [8].
Ova sonda ima veoma malu mernu
zapreminu, zahvaljujući malim
dimenzijama senzora i nosača što
kao rezultat ima mali poremećaj
strujnog polja [7,8].
2.2. Senzori
Materijali senzora su izabrani da
pruže maksimalnu osetljivost na
promene brzine i najveće moguće
zatezne čvrstoće uz minimalnu
toplotnu inerciju. Dimenzije i
prostorni raspored senzora, kao i
ispitivanje geometrije, su izabrani
da daju minimalno ometanje toka.
Vlakna se koriste kao senzori
u sondi za merenja u vazduhu i
drugim gasovima pri brzinama od
nekoliko cm/s do supersoničnih
brzina, kao i u električno
neprovodnim tečnostima pri niskim
brzinama. Vlakna senzora imaju
visoku osetljivost na promenu
brzine i najveći frekventni odziv,
dok s druge strane, zatezna
čvrstoća je relativno mala i
prilično su osetljivi na čestice
prašine i vibracije.
Materijal koji se najčešće koristi
za HW senzore su volfram, platina,
platina-rodijum (Pt-10% Rh) i
platina volfram.
Volfram vlakna se prvo izvlače
na minimalni prečnik (1.9μm),
a zatim se prečnik smanjuje
elektrohemijskim nagrizanjem.
Ovaj proces često ostavlja hrapave
površine na vlaknu što se može
videti na elektronskom mikroskopu
sa 10000 uvećanja dat u [5].
Platina i njene legura su dostupni
do prečnika od 0.25μm u obliku
Vollaston vlakna, gde je tanka
platina (ili njena legura) obično
pokrivena srebrom [5].
Volfram žice imaju visoku
koeficijent električne otpornosti pri
povišenim temperaturama i visoku
zateznu čvrstoću. Međutim, ovaj
materijal može da se koristi samo
na relativno niskim temperaturama
oko 300ºC, jer ima lošu otpornost
na oksidaciju na visokim
temperaturama. Proces oksidacije
značajno se intenzivira preko
300ºC.
Platina ima dobru otpornost na
oksidaciju, ali malu zateznu
čvrstoću, posebno na visokim
temperaturama.
Eksperimentalna istraživanja
pokazuju da bi optimalna
vrednost HW prečnika bila u
rasponu između 2 i 5μm. Ako je
prečnik vlakna mnogo veći nego
Kolmogorovljeva mikro-skala, koja
predstavlja dimenziju najmanjeg
vrtloga strukture u turbulentnim
strujanjima, hrapavost površine
zagrejanog vlakna treba da bude
uzeta u obzir [1]. Situacija je
gotovo ista u slučaju definisanja
optimalnih dužina HW senzora.
Duga vlakna minimiziraju
gubitke na krajevima nosača i
obezbeđuju uniformnije raspodele
temperature. Kratki senzori, s
druge strane, imaju maksimalnu
prostornu rezoluciju i smanjuju
aerodinamička opterećenja.
3. Postavka sistema za
ta~kasto zavarivanje
Senzor sonde sa zagrejanim
vlaknom ili je priključen direktno
na vrhove nosača ili kroz njihove
obložene krajeve. Sve HW sonde
mogu da se poprave u slučaju loma
vlakna. Oštećena vlakna treba da
budu uklonjena i krajevi nosača su
polirani finim brusnim papirom i
očišćeni acetonom. Nova vlakna
su, potom, pričvršćena tačkastim
zavarivanjem.
Sistem za repariranje za
komercijalne sonde je razvijen
po principu prikazanom na slici 4
(a). Kalem vlakna je priključen na
mehanizam, koji rasteže vlakno
između dva nosača vlakna. Sonda
se približava vlaknu, elektroda
za zavarivanje je okrenuta prema
jednom nosaču. Sada se sva tri
elementa: vlakno, elektrode i
vrh nosača nalaze u istoj tački.
Električno kolo je zatvoreno i
elektronski zavarivač će uraditi
tačkasto zavarivanje (slika 4. (b),
(c). Postupak zavarivanja je uvek
gotovo identičan, jer je konačan
Slika 4 (a) šema Dantec HW sonde sistema popravke: 1-prvi nosač vlakna,
2-vlakno, 3-elektrode za zavarivanje, 4- drugi nosač vlakna, 5-HW
sonda. (b) Tačkasto zavareno vlakno na vrhu sonde HW: 1-vlakno,
2- rastopljeni materijal nosača. (c) Dantec 55P12 HW sonde: Snimljeno SEM - om.
Slika 5 (a) Postavka mikromanipulatora postavljanja sa dva kompjuterski
modelirana kretanja. (b) Moguća kretanja.
[077]
energija
Slika 6 Precizno pozicioniranje:
1-elektrode za zavarivanje,
2- fleksibilni držač vlakna,
3-HW sonda.
broj mogućih geometrija sonde.
Važno je da vlakno nije zategnuto
između nosača, pa ga mala
vibracija u nosačima kasnije neće
slomiti. Vlakna za minijaturne
senzore su dostupna u kalemovima
za reparativne svrhe.
U ovom radu je predstavljena
jedinstvena, nova postavka
tačkastog zavarivanja sa preciznim
mikromanipulatorom, elektronskim
zavarivačem i stereo mikroskopom.
Komercijalni reparativni sistem
ne može da se koristi u slučaju
različitih geometrija veoma
preciznih HW sondi. Iz tog razloga
je razvijen novi sistem prikazan na
slici 5.
Precizno pozicioniranje se postiže
korišćenjem mikromanipulatora sa
petnaest mogućih kretanja, od kojih
je šest rotacija i devet translacija.
Najprecizniji modul ima tačnost
čitanja od 0.01mm. Precizno
pozicioniranje u jednoj tački je
prikazano na slici 6. Držač vlakna
je sferni pozicioner. To čini sistem
veoma fleksibilnim za brojne
geometrije sondi.
Slika 7 Platina-rodijum senzor od 2.5μm prečnika.
SEM.
i dodatno prisustvo
srebra. Pretpostavlja
se da je srebro
ostalo iz procesa
elektrohemijskog
čišćenja posrebrenog
rodijum-platina
senzora. Prisustvo
srebrnih „kapljica“
je, takođe, vidljivo
Slika 8 Region zavarenog spoja od platine- volfram senzor (5μm prečnika)
sa nosačem snimljeno sa gornje strane (levo, SEM) i sa strane
(desno, SEM): a - Pt-W senzor, b - nosač od nerđajućeg čelika.
Korišćen je stereo mikroskop
model MSZ 5300 firme Kruss sa
maksimalnim uvećanjem od 180
puta.
5. Rezultati i diskusija
Mikrostrukturalna ispitivanja
materijala senzora i nosača
izvršena su energo-disperzivnom
spektrometrijom (EDS) i
skenirajućim elektronskim
mikroskopom (SEM). EDS
rezultati su dati u tabeli 1.
Korišćen je skenirajući elektronski
mikroskop modela Jeol JSM-5800.
EDS-rezultati su navedeni za
Pt-Rh senzor (2.5μm prečnika),
PT-V senzor (5μm prečnika), od
nerdjajućeg
čelika
raklje
Tabela 1 Rezultati EDS analize za senzore i nosače
i zavarenog
spoja regionu
PT-V senzor,
respektivno.
Mikroskopski
rezultatima
istrage dati su
na slici 7 i 8.
EDS rezultati
Pt-Rh senzora
pokazuju
specifikacijom
dat maseni
udeo
rodijuma, ali
[078]
na slici 7. To je od velikog značaja
za razumevanje kvaliteta zavarenog
spoja. Čišćenje vlakna senzora se
obično obavlja na ovaj način. To
je jedan od razloga za nedovoljni
kvalitet zavarenih spojeva. Ovo bi
trebalo da bude od interesa, pošto
je zavareni spoj jedno od rizičnih
mesta pri destrukciji senzora.
EDS rezultati za Pt-W senzor
pokazuju veoma dobar odnos
masnih udela elemenata, prema
specifikaciji proizvođača. EDS
analiza nosača pokazuje da se
radi o vatrootpornom nerđajućem
čeliku.
Zaklju~ci
Senzori sa malim prečnikom su
prilično krhki i zatezna čvrstoća
materijala je važan parametar.
Volfram ima najveću zateznu
čvrstoću, ali počinje da oksidira
na ne tako visokim temperaturama.
Legure platine su oko dva puta
veće čvrstoće od same platine, pa
su često popularnije. Destrukcija
ovih senzora u toku upotrebe,
koja je ovde prikazana, je zbog
nepravilnog rukovanja, usled udara
čestica prašine, prekomernog
udara električne struje kroz senzor
i vibracija. Takođe, pokazalo se da
komercijalne sonde, sa nekoliko
varijacija u geometriji, koje nisu
energija
Slika 9 (a) Dantec 55P12. Pokidane 5μm platinum obložen volframov
senzor. Uvećanje je 85 puta. (b) Dantec 55P61 - Ks sonde. Pokidane
5μm platinum obložen volframov senzor. Uvećanje 60 puta.
pogodne za sva sofisticirana
merenja, su pogodne za postupak
tačkastog zavarivanja. Postupak
tačkastog zavarivanja je teži
korišćenjem novog unikatnog
mikro-zavarivača pošto geometrija
vlakna nije definisana. Sa druge
strane, to je od velikog značaja
u repariranju unikatnih veoma
preciznih HW sondi.
Više temperature vlakana su
neophodne za dobra merenja.
S druge strane, na visokim
temperaturama strukture senzora
materijala i zavarenog spoja se
menjaju tokom vremena. Zatezna
čvrstoća se smanjuje, i senzor se
kida – slika 9.
Očigledno je sa slike 9 da su
tačkasto zavareni spojevi uglavnom
kvalitetni i da se destrukcija vlakna
događa između nosača. Lemljenje
senzora za nosače i nakon toga
nagrizanje do odgovarajuće
veličine je takođe popularan metod.
Svaka sonda je proverena i
testirana pre upotrebe. Kontrola
obuhvata vizuelnu inspekciju
senzora i proveru zatezne čvrstoće
i električnih svojstva. Konačno,
sonde su testirane i baždarene pod
normalnim radnim uslovima.
Autori rada predlažu da se
primeni lasersko zavarivanje
[9]. Takođe, od značaja bi bila
primena holografska ispitivanja
mikro zavarenog spoja, kao i
cele anemometarske sonde sa
zagrejanim vlaknom [10-12].
Takođe, predlaže se Ni-Cr-W
superlegura za materijal nosača
pošto ima volfram u svojoj
strukturi. To bi za posledicu
imalo lakše zavarivanje za
senzore od volframa. Takođe,
Ni-Cr superlegure imaju bolju
otpornost na oksidaciju i koroziju
na povišenim temperaturama nego
klasični materijali koji se koriste u
HWA [13]. Dodatne SEM analize
mikrostrukture i transmisionog
elektronskog mikroskopa treba
koristiti u budućim istraživanjima
[14].
Zahvalnost
Eksperimentalni deo rada je
finansijski podržan od strane
Ministarstva za nauku i tehnološki
razvoj, Republika Srbija, projekti
br. 14046 i 14067.
Literatura
[1] P.V. Vukoslavčević, D.V.
Petrović, Multiple Hot-Wire
Probes, Measurements of
Turbulent Velocity and Vorticity
Fields, Ed. M. Jaćimović,
Montenigrin Academy of
Sciences and Arts, Podgorica
2000.
[2] Đ. Čantrak, J. Ilić, M. Hyde,
S. Čantrak, A. Ćoćić, M.
Lečić, PIV Measurements
and Statistical Analysis of the
Turbulent Swirl Flow Field, Eds.
J.P. Prenel, Y. Bailly, ISFV13/
FLUVISU12, Nice 2008, No.
183-080420
[3] M.H. Benišek, M.S.
Nedeljković, S.M. Čantrak, S.
Aničin, ZAMM 81, 907 (2001).
[4] H.H. Bruun, Hot-Wire
Anemometry, Principles and
Signal Analysis, 2nd ed., Oxford
Univeristy Press, Oxford 1996.
[5] R.F. Blackwelder, Hot-Wire
[079]
and Hot-Films Anemometers.
In: Methods of Experimental
Fluids: Fluid Dynamics, Ed.
R.J. Emrich, Vol. 18, Part A,
Academic Press, New YorkLondon 1981, p. 259-273.
[6] P. Bradshaw, An Introduction
to Turbulence and its
Measurements, Pergamon Press,
Oxford 1971.
[7] M.R. Lečić, Teorijsko i
eksperimentalno istraživanje
turbulentnih vihornih strujanja,
Ph.D. Thesis, University of
Belgrade, Belgrade, 2003.
[8] M.R. Lečić, S. Radojević, Đ.
Čantrak, A. Ćoćić, FME Trans.
35, 55 (2007).
[9] L.M. Lobanov, V.A. Pivtorak,
V.V. Savitsky, E.M. Olejnik,
Avtomaticheskaya Svarka 10, 8
(2002).
[10] A. Milosavljević, M. Srećković,
S. Bojanić, M. Dinulović, B.
Ljubisavljević, Laser beam
effects on Cu and Ti in vacuum
and in the air, Vacuum 47, 1413
(1996).
[11] Milovanović A., Srećković M.,
Milosavljević A., Radovanović
R., Ristić S., Ilić J., Kutin
M.: HOLOGRAPHIC AND
INTERFEROMETRIC
METHODS IN PRESSURE
VESSEL TESTING,
Proceedings of the International
Conference on LASERS ‘99,
Quebec, Canada, STS PRESS,
McLEAN, VA,p. 211-218,
2000.
[12] Milosavljević A., Srećković
M., Sedmak A., Radaković Z.,
Radovanović R., Kovačević K.,
Anđelić B., Nešić I., Drobnjak
R.: TEXTURE, RESISTANCE,
WEAR OF BIMETAL AND
LASER INFLUENCE,
Proceedings of the International
Conference on LASERS ‘99,
Quebec, Canada, STS PRESS,
McLEAN, VA, p. 563-569,
2000.
[13] A. Milosavljević, S. Petronić,
The influence of creep
deformation on thermo-resistant
super alloys, Conf. on Product.
Eng. of Serbia, Novi Sad 2008,
p. 281.
[14] A. Milosavljević, M. Srećković,
R. Prokić-Cvetković, S. Ristić,
I. Vereb, M. Dinulović, Phys.
Low-Dim. Struct. 4/5, 95
(1996).
energija
Dr Radovan Radovanovi}, vanredni profesor
Kriminalističko-policijska akademija, Zemun
Dr An|elka Milosavljevi}, redovni professor, Sanja Petroni}
Mašinski fakultet Univerziteta u Beogradu, Beograd
Dr Milesa Sre}kovi}, redovni professor
Elektrotehnički fakultet Univerziteta u Beogradu, Beograd
Violeta Babi}
Šumarski fakultet Univerziteta u Beogradu, Beograd
UDC: 620.18:669.7.0 18
Primena holografske
interferometrije u analizi
deformacija modela komore
izrađenog od višekomponentne
legure tipa Al-Zn-Mg-Cu
Rezime
Postojeći spektar metoda za kontrolu osnovnog materijala i mašinskih konstrukcija, gde spada i niz metoda za
kontrolu bez razaranja materijala, za inženjersku praksu nikad nije dovoljno obuhvatan, pa iznova traži metode
kontrole i proračuna na osnovu kojih se može dobiti potpuna informacija o objektu - konstrukciji. Pouzdanost u
radu posuda pod pritiskom uslovljena je faktorima kao što su: izbor osnovnog materijala, prisustvo strukturnih
grešaka u osnovnom materijalu, grešaka u procesu proizvodnje i pri zavarivanju, oblik posude, tehnološkoproizvodni faktori, eksploatacioni uslovi, deformacija materijala u procesu eksploatacije, pojava i razvoj prslina
i slično. U ovom radu prikazano je ispitivanje modela komore za rad u uslovima visokih pritisaka, izrađenog
od višekomponentne legure aluminijuma tipa Al-Zn-Mg-Cu (koja pripada legurama visoke čvrstoće, postignute
mogućnošću rastvaranja legirajućih elemenata u osnovnoj površinski centriranoj rešetki aluminijuma)
metodom holografske interferometrije. Eksperimentalno dobijeni holografski zapisi - hologrami dešifrovani su
analizom apsolutnog redosleda interferencionih pruga, sa ciljem da analiza deformacija metodom holografske
interferometrije predstavlja doprinos određivanju naponsko-deformacionog stanja konstrukcija pri različitim
radnim režimima.
Ključne reči: Hologram, disperzno ojačana legura aluminijuma, termomehaničke obrade, komora visokog
pritiska, prslina, interferenciona pruga
The Application of Holographic Interferometry in the Analysis of Deformations
of a Model of Chamber Made of Multi-ComponentAl-Zn-Mg-Cu Alloy
The existing range of techniques of testing basic material and mechanical structures, including a series of
techniques of non-destructive testing, has never been comprehensive enough for engineering practitioners,
who over and again search for testing and calculation techniques on the basis of which full information about
an object – construction - can be obtained. Reliability of operations of vessels under pressure is conditional
on the factors such as: selection of basic material, presence of structural defects in basic material, defects
in manufacturing and welding processes, vessel shape, technological and manufacturing factors, operation
conditions, deformation of material during operation, appearance and development of cracks etc. The paper
addresses the testing of a model of chamber for high-pressure operation where the chamber is made of multicomponent aluminium alloy of Al-Zn-Mg-Cu type (which is a high-strength alloy, the strength being achieved
by means of dissolving alloying elements in the basic surface-centred aluminium lattice) using holographic
interferometry technique. Experimentally obtained holographic recordings – holograms – are decoded through
the analysis of the absolute order of interference fringes, the purpose being for the analysis of deformations by
means of holographic interferometry to make a contribution to the determination of stress-strain condition of
structures in various operation modes.
Key words: hologram, dispersion-strengthened aluminium alloy, thermo-mechanical treatments, high-pressure
chamber, crack, interference fringe
[080]
energija
Uvod
Slika 1 Holografski uređaj UIG-2M [9]
Sve strožiji zahtevi u pogledu
kontrole kvaliteta osnovnih
materijala koji se koriste za izradu
mašinskih delova i sklopova,
kao i eksploataciona pouzdanost
delova i sklopova veoma
složenih, odgovornih i skupih
konstrukcija, uslovili su primenu
pogodnih metoda ispitivanja
kvaliteta, naponskih stanja i
deformacija. Potpuno kvalitativno
i kvantitativno rešavanje ovih
istraživačkih problema obezbeđuje
jedna od savremenih optičkih
metoda – metoda holografske
interferometrije. Da podsetimo,
holografska interferometrija se
koristi kao beskontaktna tehnika
za proučavanje napona i vibracija,
mapiranje po dubini konture, za
analizu prelaznih i dinamičkih
fenomena uopšte. Metoda se
pokazala veoma efikasnom, kao
nedestruktivna, beskontaktna,
nekontaminirajuća, pogodna za
sve dimenzije, oblike, materijale i
radne uslove. U nedestruktivnom
ispitivanju se koristi za detekciju i
lokaciju prekida jezgra po preseku
sandwich struktura, ispitivanje
pneumatskih problema (zaptivenost
guma i drugih laminata, prslina u
hidrauličnim ležištima). Koristi
se za kvalitativnu ocenu lopatica
turbina, za nalaženje i ocenu
korozionih prslina u metalnim
konstrukcijama i drugo.
U ovom radu dat je prikaz metode
holografske interferometrije u
ispitivanju modela komore visokog
pritiska izrađenog od legure Al-ZnMg-Cu.
Tabela 1 Hemijski sastav legure Al-Zn-Mg-Cu
Ispitivanje modela
komore
Na osnovu analize novijih podataka
iz literature koji se odnose na nove
materijale i savremene tehnologije,
[1, 2, 3, 11, 12] sa ciljem da se
definišu materijali sa najboljim
karakteristikama, a primene tehnike
ispitivanja koje će omogućiti dug
radni vek i sigurnost konstrukcija,
izvedena su ispitivanja na modelu
izrađenom od višekomponentne
legure aluminijuma tipa Al-Zn-MgCu, korišćenjem ove savremene
optičke metode u praćenju
mehaničkih i strukturnih promena u
materijalu.
Tabela 2 Mehaničke osobine legure Al-Zn-Mg-Cu posle termomehaničkih
obrada
Višekomponentne legure
aluminijuma tipa Al-Zn-MgCu pripadaju legurama visoke
čvrstoće. Čvrstoća je postignuta
mogućnošću rastvaranja legirajućih
elemenata u osnovnoj površinski
centriranoj rešetki aluminijuma
i mogućnošću da rastvorljivost
legirajućih elemenata raste sa
porastom temperature, a da kao
posledica nastaje ojačavanje
taloženjem. S obzirom na to da
se ove legure upotrebljavaju
prvenstveno u aerokosmotehnici,
gde su konstrukcioni i funkcionalni
zahtevi sve strožiji, od savremenih
legura se zahtevaju bolja žilavost
loma, otpornost na zamor i
otpornost prema koroziji. [4, 5, 6,
13]
Ispitivanje modela komore
izvršeno je na holografskom
uređaju UIG-2M, uz primenu
lasera tipa LGN-222 (slika 1).
Ciljani elementi ispitivanja modela
izrađenog od višekomponentne
legure Al-Zn-Mg-Cu bili su
dobijanje holografskih zapisa,
[081]
vektora apsolutnog redosleda
interferencionih pruga i
komponenata vektora pomeraja. [7,
8, 9, 10]
Hemijski sastav ove
višekomponentne legure
aluminijuma Al-Zn-Mg-Cu dat je u
tabeli 1.
Korišćene su standardne epruvete
za određivanje svojstava otpornosti
i deformacije pri jednoosnom
zatezanju, a na osnovu dobijenih
vrednosti izračunati su zatezna
čvrstoća RM (N/mm2) i izduženje
A (%). Maksimalna sila očitavana
je sa digitalnog brojača.
Konvencionalni napon tečenja
Rp0.2 (N/mm2) dobijen je na osnovu
određene vrednosti sile Fp0.2 (N),
početne površine preseka S0
(mm2) i prvobitne merne dužine
epruvete L0 (mm). Ispitivanje je
vršeno na elektronskoj kidalici
sa ekstenzometrom. Mehaničke
karakteristike ove legure date su
u tabeli 2 i predstavljaju srednju
vrednost pet merenja. Rezultati
ispitivanja na zatezanje dobijeni
energija
Slika 4 Optička šema za ispitivanje polja pomeraja modela
komore [14]
Slika 2 Model komore [9]
redukcije 20 %; posle
deformacije izvedeno
je veštačko starenje u
vremenu od 30 min.
za temperaturu
190 °C.
Na slici 2 dat je
presek modela koji
je ispitivan. Model
Slika 3 Koordinatni sistem ispitivanja Oxyz [9]
predstavlja komoru
visokog pritiska
(komora raketnog
motora ili druge
namene).
Na modelu, koji
je preko glave
podeonog aparata,
učvršćen za
postolje uređaja za
snimanje, naneta je
u odgovarajućem
koordinatnom
sistemu mreža 5×5
mm, pomoću koje
se vrši posmatranje
tačaka čiju
deformaciju, odnosno
pomeraje treba
odrediti (slika 3). Na
slici 4 predstavljena
je optička šema
ispitivanja polja
pomeraja modela sa
prslinom pri dejstvu
unutrašnjeg pritiska.
Optička šema –
interferometar
su za uslove termomehaničke
obezbeđuje snimanje četiri
obrade: kaljenje sa temperature
holograma. Četvrti hologram
progrevanja 530 °C u vremenu 60
obezbeđuje jednoznačno dobijanje
min.; naglo hlađenje u vodi; hladna sistema jednačina. Za usvojeni
plastična deformacija sa stepenom
koordinatni sistem i oblik modela
[082]
komore unapred je poznat znak
pomeraja u pravcu z-ose (w). To
je bio razlog što su parametri
izabrani tako da osetljivost pri
snimanju holograma H4 bude
maksimalna prema komponenti w,
tj. postavljen je najbliže moguće
osi osvetljavanja.
Laserski snop iz lasera (1),
pomoću prizme za razdvajanje
snopa (2) deli se na dva – objektni
i referentni. Objektni snop,
odbivši se od ravnog ogledala
(3), pada na sferno ogledalo (8),
koje širi laserski snop. Prošireni
objektni snop dospeva na površinu
cilindričnog omotača ispitivanog
modela komore (17) i difuzno
reflektuje, pogađajući površine
holografskih ploča (13, 14, 15,
16). Drugi snop, posle izlaska iz
delitelja snopa – prizme dospeva
na polupropustljiva ogledala (4,
5, 6, 7), a zatim se širi sfernim
ogledalima (9, 10, 11, 12) i tako
postaje referentan za dobijanje
holograma H1, H2, H3 i H4.
U odnosu na usvojeni koordinatni
sistem (slika 3) laser ima
koordinate: x0=0, y0=0, z0=830
mm. Koordinate holograma
(xi, yi, zi) u odnosu na usvojeni
koordinatni sistem date su u tabeli
3. Ispitivanja pod pritiskom za
različita stanja modela vršena su
prema tabeli 4.
Prva ekspozicija vršena je pri
dozvoljenom pritisku, odnosno
opterećenju, a druga ekspozicija
u odsustvu unutrašnjeg pritiska.
Uobičajeno je da se opterećenje
energija
Tabela 3
Koordinate holograma
Tabela 4 Pritisci ispitivanja i stanje modela
Slika 5 Interferogrami površine modela: a) bez defekta; b) sa prslinom
dužine 1=22 mm; c) sa prslinom dužine 1=100 mm. Pravac posmatranja H1; Pritisak p=1,0 MPa [9]
a)
c)
b)
Slika 6 Interferogrami površine modela: a) bez defekta; b) sa prslinom
dužine 1=22 mm; c) sa prslinom dužine 1=100 mm. Pravac
posmatranja H2; Pritisak p=1,0 MPa [9]
model, a drugi pričvršćuje za stativ,
utvrđen na postolju holografskog
uređaja. Ove elastične trake
omogućuju da se na mestu gde je
traka nepokretna, odnosno mestu
pričvršćenja za stativ, odredi nulta
interferenciona pruga.
Na slikama 5 i 6 dati su
interferogrami dobijeni pri pritisku
1,0 MPa i to za deo površine
modela bez defekta (5a, 6a), za
deo površine sa prslinom dužine
22 mm (5b, 6b) i za deo površine
sa prslinom dužine 100 mm
(5c, 6c) za pravce posmatranja
H1 i H2 (hologrami H1 i H2). Na
slikama se jasno uočava razlika u
pogledu formiranja izo-linija kod
površine bez defekta, površine sa
prslinom dužine 22 mm i površine
sa prslinom dužine 100 mm,
tako što na mestima gde postoje
koncentratori naprezanja izo-linije
menjaju naglo svoj oblik i gustinu,
zavisno od veličine defekta –
koncentratora naprezanja.
Na osnovu interferograma sa slika
5 i 6 i položaja interferencionih
pruga u odnosu na preseke x=−2,5
mm, x=0, x=+2,5 mm, kao i
koordinata Xj u ravni predmeta,
dobijeni su dijagrami raspodele
interferencionih pruga (slika 7 i 8).
Na isti način su dobijeni dijagrami
raspodele interferencionih pruga za
holograme H3 i H4.
De{ifrovanje holograma
Dešifrovanje interferencionih pruga
na osnovu njihovog apsolutnog
redosleda jedan je od najefikasnijih
načina za određivanje vektora
pomeraja tačaka posmatrane
površine proizvoljnog oblika
kada njihovi pravci nisu poznati.
Nepoznati vektor pomeraja (X)
određuje se iz rešenja sistema
jednačina
AX = λK
a)
postepeno povećava između prve
i druge ekspozicije, ali je ovde
primenjen obrnuti postupak, bez
negativnog uticaja na dobijene
rezultate. [7]
Posle snimanja, razvijanja i
sušenja holografskih ploča, vršena
c)
b)
je analiza holograma. Njihovo
dešifrovanje vršeno je metodom
analize apsolutnog redosleda
interferencionih pruga. Za potrebe
analize pre dobijanja holograma na
model se postavljaju dve elastične
trake, pri čemu se jedan kraj lepi za
[083]
(1)
gde je A – matrica osetljivosti
(3 × 3), čiji su elementi jednaki
projekcijama razlika jediničnih
vektora posmatranja i osvetljenja
na koordinatne ose xi (i=1, 2, 3), a
K (K1, K2, K3) – vektor apsolutnog
redosleda interferencionih pruga.
Linearnom interpolacijom
određeni su koeficijenti redosleda
interferencionih pruga K1, K2, K3
energija
Slika 7 Raspodela interferencionih pruga za
hologram H1 [9]
predmeta i
apsolutnog
redosleda
interferencionih
pruga u toj tački.
Ta veza, napisana
u matričnom
obliku
(2)
pomeraja, uzimamo proizvoljno
izabranu tačku, sa koordinatama
x = 0, y = 10 mm i z = 0, gde
koeficijenti apsolutnog redosleda
interferencionih pruga imaju
vrednosti: K1 = 11,25; K2 = 4,60;
K3 = 27,0.
Proizvodi vrednosti koeficijenata
apsolutnog redosleda
interferencionih pruga i vrednosti
talasne dužine svetlosti lasera,
korišćenog pri ispitivanju, iznose:
i razvijena, čini
sistem jednačina
(3)
Elementi matrice
imaju oblik:
(5)
.
Uvođenjem vrednosti koordinata
za odabranu tačku u izraze (3)
dobijamo koeficijente matrice
,
a njihovim unošenjem u izraze (4)
nastaje sistem jednačina:
0,380u – 0,153v – 1,910w = 0,712 · 10–2
– 0,187u + 0,411v – 1,898w = 0,291 · 10–2 (6)
– 0,615u – 0,570v – 1,531w = 0,171 · 10–1
i K4, za model sa prslinom l=100
mm i pri unutrašnjem pritisku
modela p = 1,0 MPa.
Metod dešifrovanja holograma
na osnovu apsolutnog redosleda
interferencijskih pruga zasnovan
je na vezi vektora pomeraja (u, v,
w) u posmatranoj tački površine
(4)
Rešavanjem sistema jednačina (6)
dobijaju se komponente vektora
pomeraja:
u = –0,590·10–2 mm, v =
–0,133·10–1 mm, w = –0,384·10–2
mm.
Slika 8 Raspodela interferencionih pruga za
hologram H2 [9]
i = 1, 2, 3
gde su: x, y, z –
koordinate tačke
koja se ispituje, x0,
y0, z0 – koordinate
laserskog izvora
svetlosti, xi, yi, zi –
koordinate centra
i-tog holograma,
Ki – koeficijenti
apsolutnog
redosleda
interferencionih
pruga u i-toj tački
holograma, λ=
633,2 nm – talasna
dužina svetlosti
lasera korišćenog
pri ispitivanju.
Za prikaz
određivanja
[084]
Prema ovoj metodologiji dobijene
su komponente vektora pomeraja,
za različite preseke, unutrašnji
pritisak p = 1,0 MPa i dužinu
prsline l = 100 mm (slika 9, 10
i 11). Na slici 12 predstavljen
je dijagram komponente w*
holograma H4, kao i srednja
vrednost pomeraja. Smatramo
da je u ovom slučaju postojanje
komponente vektora pomeraja u
posledica gumenog creva, preko
koga je obezbeđivan pritisak za
ispitivanje.
Zaklju~ak
Na osnovu analize
eksperimentalnih rezultata,
dobijenih na osnovu
ispitivanja modela izrađenog
od višekomponentne legure
aluminijuma tipa Al-Zn-MgCu, primenom savremene
energija
Slika 9 Komponente vektora pomeraja (u, v, w) za presek x = − 2,5 mm
Slika 10 Komponente vektora pomeraja (u, v, w) za presek x = 0
Slika 11 Komponente vektora pomeraja (u, v, w) za presek x = + 2,5 mm
[085]
optičke metode holografske
interferometrije, dolazimo do
sledećih zaključaka:
• Poređenjem dobijenih vrednosti
mehaničkih karakteristika
ustanovljeno je optimalno stanje
legure Al-Zn-Mg-Cu: Q + 20 % +
30 min. / 190 oC;
• Ispitivanje modela komore
metodom holografske
interferometrije daje kvalitativno
i kvantitativno relevantnu bazu za
deformaciono-naponsku analizu
konstrukcionih delova. Primenom
holografske interferometrije
omogućeno je dobijanje
informacija po celom ispitivanom
polju;
• Za standardna ispitivanja jedne
geometrije rezultati se dobijaju
relativno brzo i interpretacije
su jednoznačne, dok promena
geometrije usložava proces
dešifrovanja i interpretaciju;
• Holografski uređaj UIG-2M, na
kome je obavljeno istraživanje,
izuzetno je tačan;
• Problem ustanovljenja nulte
interferencione pruge javlja
se, pre svega, kod složenijih
ispitivanja.
• Obradom rezultata merenja
dobijen je spektar podataka
koji ukazuje na poklapanje
i konvergenciju računskih i
eksperimentalnih podataka;
• U slabije strane ove metode spada
i uticaj oslanjanja na process
registrovanja holograma, jer je
gotovo neizvodivo naprezanje
modela bez poremećaja optičkog
sistema u interval između dve
ekspozicije holograma;
• Metoda holografske
interferometrije je univerzalna
metoda digitalnog ocenjivanja,
koja pruža značajne merne
rezultate u dijagnostici materijala
i daje informacionu sliku
velike specifične težine. Zbog
toga bi bilo korisno da bude
više zastupljena u procesima
ispitivanja bez razaranja i
kontrole kvaliteta.
energija
Slika 12 Komponente vektora pomeraja u, v, w i w*(H4) za presek x = 0
Literatura
[1] Metals Handbook, Vol. 8,
Metallography, Structures and
Phase Diagrams, AMS, Ohio,
1973.
[2] Zaharov, A. M., Diagrammy
sostojanii dvoinyh i troinyh
system, Metallurgija, Moskva,
1964.
[3] Milovanović, А.,
Radovanović, R., Srećković,
M., Polić Radovanović, S.,
Interferometry control in
testing rocket motors and
vessels under pressure, Int.
Conference on LASERS 2001,
December 3-7, 2001, Tucson,
Arizona, USA.
[4] Radovanović, R., Magistarska
teza, Mašinski fakultet,
Beograd, 1999.
[5] Gospavić, R., Srećković,
M., Milosavljević, А.,
Radovanović, R., Кovačević,
А., Bugarinović, А., Babić,
S., Laser-material interaction,
2nd DAAAM International
Conference on Advanced
Technologies for Developing
Countries – ATDC’03, Tuzla,
BiH, 2003.
[6] Milosavljević, A.,
Kovačević, K., Miladinov,
M., Radovanović, R., Nešić,
I., Đorđević, O., Lekić, S.:
Laser beam effects on multi-
component aluminium alloys,
International Conference
Welding & Joining 2000
- New Materials & New
Perspectives, Conference
Abstracts and Proceedings, Tel
Aviv, Israel, 18-20 july 2000.
[7] Borinjak, L. A., Gerasimov
S. I., Zilkin, V. A.,
Praktičeskie sposobi zapisi
i razšifrovki golografičeskih
interferogramm,
obespečivajuščie
neobhodimuju točnost
opredelenija komponent
tenzora deformacij,
Avtometrija, No. 1, 1982.
[8] Schumann, W., Zurcher, J. P.,
Cuche, D., Holography and
deformation analysis, Berlin,
Heidelberg, New York, Tokio:
Springer – Verlag, 1985.
[9] Radovanović, R., Doktorska
teza, Mašinski fakultet,
Beograd, 2003.
[10] Vuković, R., Ispitivanje
konstrukcija primenom
optičkih metoda, Građevinski
fakultet, Beograd, 1997.
[11] Milosavljevic, A., Sreckovic,
M., Milenkovic, V., Ilic-Paul,
B., Citakovic, P., Ristic, S.,
Structural changes of an
Al-Li-Cu-Mg alloz during
thermo-mechanical and
laser treatment, Aluminium
– International Journal for
Industry, Research and
[086]
Application, Vol. 73, No6, p.
434-438, June 1997.
[12] Bojanić, S., Srećković, M.,
Milosavljević, A., Rajković,
V., Ristić, S., Influence of
the Al-Li-Cu-Mg Alloys
Technology Treatments on the
Interaction with Laser Beam,
Phys. Low-Dim. Struct., pp.
85-94, 4/5, 1996.
[13] Radovanović, R., Kutin, M.,
Milosavljević, A., Srećković,
M., Polić-Radovanović, S.,
Strukturne promene legura
tipa AlMgSiCu uzrokovane
različitim režimima
termomehaničke i laserske
obrade, Procesna tehnika,
Br. 3, str. 49-52, Godina 18,
SMEITS, Beograd, Oktobar
2002.
[14] Srećković, M., Kutin, M.,
Puharić, M., Radovanović,
R., Marković, N., Laserske
metode sistemi merenja
i dijagnostika, Institut
Goša, Društvo za tehničku
dijagnostiku Srbije, Beograd,
2007.
energija
Petar Sekuli}, Jordana Ninkov, Nikola Hristov,
Jovica Vasin, Tijana Zeremski-[kori}
Institut za ratarstvo i povrtarstvo, Novi Sad
Sr|an [ereme{i}
Poljorivredni fakultet, Univerzitet u Novom Sadu, Novi Sad
UDC: 631.42:662.756.3 (497.113)
Sadržaj organske materije u
zemljištima AP Vojvodine i
mogućnost korišćenja žetvenih
ostataka kao obnovljivog izvora
energije
Uvod
Sinteza i transformacija organske
materije, odnosno akumulacija
humusa u zemljištu, predstavlja
opšti pedogenetski proces svakog
zemljišta. Intenzitet akumulacije
humusa zavisi od konstalacije
faktora pedogeneze u kojoj je
količina biljnih ostataka značajna
komponenta. U proseku suva
materija biljaka sadrži oko
45% C, 42% O2, 6,5% H, 1,5%
N i 0,5% mineralnih materija
(Kastori i Tešić, 2006). Prema
tome, biljke imaju veoma važnu
ulogu u kruženju ugljenika jer
predstavljaju mesto vezivanja CO2
iz atmosfere, koji se neposredno
unosi u zemljište i čini primarni
izvor C u agroekosistemu nakon
transformacije u organsku materiju.
Les kao matični supstrat većine
zemljišta u AP Vojvodini
svojim mineraloškim sastavom
uslovljava njihovu plodnost u
pojedinim, za biljke hranljivim,
elementima. Plodnost zemljišta
omogućuje povećanu produkciju
prirodne stepske vegetacije,
odnosno povećanu sintezu
humusa u zemljištu u odnosu
na neke druge matične supstrate
(prvenstveno recentne aluvijalne
nanose). Živković i sar. (1972)
navode da se klima Vojvodine
može definisati kao jugozapadni
varijetet semiaridne stepske klime.
Černozem Vojvodine, koji je u
morfološkoj i hemijskoj vezi sa
černozemima npr. Pretkavkazja,
južne Ukrajine, Moldavije,
Rezime
Analizom preko 77.000 uzoraka zemljišta pod oranicama AP Vojvodine,
utvrđeno je da 39% uzoraka pripada klasi slabo humoznog zemljišta sa
sadržajem organske materije od 1 do 3%. U klasi dobre obezbeđenosti sa
sadržajem humusa od 3 do 5 % nalazi se 59 % analiziranih vojvođanskih
oranica. Dobijeni rezultati su u suprotnosti sa prirodnim potencijalom
visokokvalitetnih vojvođanskih zemljišta i posledica su neadekvatne
agrotehnike, nedovoljne primene organskih đubriva, neracionalnog
odnošenja i spaljivanja žetvenih ostataka. Sadržaj organske materije
u zemljištima Vojvodine je pod jakim antropogenim uticajem, te se bez
prethodne analize zemljišta ne savetuje iznošenje žetvenih ostataka i
njihova upotreba kao biomase. Na osnovu analize sadržaja organske
materije u poljoprivrednom zemljištu po pojedinim opštinama AP
Vojvodine, može se izvršiti odabir lokacija sa kvalitetnim zemljištem,
gde je moguća izgradnja postrojenja za dobijanje energije iz žetvenih
ostataka, uz minimalne troškove transporta i očuvanje zemljišta.
Ključne reči: organska materija, zemljište, biomasa, obnovljivi izvori
energije
Content of organic matter in soils of AP Vojvodina
and possibility of using harvest residues as
renewable energy source
An analysis of over 77,000 samples of plowland in AP Vojvodina has
indicated that 39% of the samples belonged to the category of low
humus soils with the organic matter content ranging from 1 to 3%. The
category of soils well provided with humus (3 to 5%) included 60% of the
analyzed plowland of Vojvodina. The obtained results are in contradiction
with the natural potential of high quality land of Vojvodina and they
are consequence of inadequate agricultural practices, insufficient
application of organic fertilizers, excessive removal and burning of
harvest residues. Organic matter content in Vojvodina soils being under
strong anthropogenic influence, it is not advisable to remove harvest
residues and use them as biomass without prior soil analysis. Based on
the analysis of organic matter content in agricultural soils in individual
municipalities of AP Vojvodina, it is feasible to select locations with
quality soils, where it would be possible to construct plants for energy
production from harvest residues, while securing minimum transportation
costs and preserving the soil quality.
Key words: organic matter, soil, biomass, renewable energy sources
[087]
energija
za razliku od njih ima niži
sadržaj humusa. Razlog je veća
količina padavina i više prosečne
temperature u odnosu na ove
regione. Ipak, prirodni sadržaj
humusa u našim černozemima
je zasigurno viši od granične
vrednosti (3 %) koja deli klase
zemljišta dobro i slabo obezbeđenih
humusom.
AP Vojvodina poseduje
visok potencijal za ratarsku
poljoprivrednu proizvodnju
zahvaljujući kvalitetnom zemljištu,
blagoj klimi, obilju vode i dugoj
tradiciji. Prema zastupljenosti
pojedinih tipova zemljišta, čak 60%
površine Vojvodine čini černozem
koji se smatra idealnim zemljištem
po svojim fizičko-hemijskim
svojstvima za biljnu proizvodnju.
Zatim slede drugi, veoma kvalitetni
tipovi zemljišta sa značajnim
prostornim učešćem, kao što su
ritska crnica (16%) i aluvijalno
zemljište (9%) (Škorić i sar., 1985).
Od ukupne površine AP Vojvodine
od 2.150.600 ha, poljoprivredno
zemljište čini čak 1.763.000 ha,
odnosno 82%. Prema načinu
korišćenja zemljišta, Vojvodina
predstavlja izrazitu ratarsku oblast
budući da oranice i bašte zauzimaju
90% poljoprivrednog zemljišta
(Statistički godišnjak Srbije, 2008).
Međutim, korišćenju žetvenih
ostatka poreklom sa oranica
često nije pridavan veliki značaj,
a pogotovo ne kao obnovljivim
izvorima energije (OIE).
U svetskim razmerama, OIE u
odnosu na fosilna goriva imaju
višestruke prednosti: smanjuje se
zavisnost od uvoza, smanjuje se
emisija štetnih gasova u atmosferu,
obezbeđuje se otvaranje novih
radnih mesta uz tzv. efekat
„3E“ (energetika, ekologija,
ekonomija), a pored korišćenja
prirodnih resursa (sunce, vetar,
itd.) omogućuje se bezbedno i
ekološki prihvatljivo uklanjanje
raznih vrsta otpada. Evropska
unija obavezala je sve članice da
učešće OIE u ukupnoj proizvodnji
energije sa prosečnih 6% u 1997.
godini povećaju na 12% u 2010.
godini, što moraju prihvatiti i sve
zemlje prilikom pristupanja Uniji.
Prema Martinov i sar. (2005) u
okviru Nacionalne studije o OIE,
izvršeno je ispitivanje količine
biljnih ostataka s obzirom na
prosečan prinos i odnos između
osnovnog proizvoda i biljnih
ostataka. Rezultati proračuna
potencijalnih količina biomase
pokazali su da je kao energent u
Srbiji raspoloživo oko 3 miliona
tona biljnih ostataka, od čega je bar
polovina u Vojvodini. U ukupnoj
potrošnji energije u Vojvodini,
OIE učestvuju sa skromnih 0,3%,
pri čemu je biomasa - gorivo koje
se dobija od biljaka, ili delova
biljaka kao što su slama, stabljike
žitarica, drvo i razni ostaci, najveći
i najvažniji OIE i čini oko 60%
ukupno raspoloživog potencijala.
S obzirom na raspoloživu
poljoprivrednu površinu,
dominantnu zastupljenost kukuruza
i pšenice u setvenoj strukturi i
visokoenergetski potencijal sojine
slame, uz racionalnu upotrebu
žetvenih ostataka kao OIE, na
teritotoriji Vojvodine moguće je
proizvesti količinu energije koja
predstavlja ekvivalent 1.000.000 t
nafte na godišnjem nivou (http://
www.psemr.vojvodina.gov.rs –
Savet za biomasu).
Dugoročno posmatrano, biljna
proizvodnja dovodi do smanjenja
sadržaja organske materije
u obradivom zemljištu usled
spaljivanja žetvenih ostatatka,
njihovog odnošenja, neadekvatne
obrade zemljišta, nedovoljne
primene organskih đubriva, erozije
i dr. Utvrđeno je da je zadnjih
decenija došlo do smanjenja udela
humusa u zemljištima Vojvodine od
0,2 do 0,81%, u proseku za 0,38%
(Bogdanović i sar., 1993), pre
svega zbog delovanja antropogenog
faktora, ali i prirodnih činilaca.
Postavlja se pitanje da li će uz
nedomaćinski odnos prema
nuzproizvodima gajenih biljaka,
odnosno spaljivanje i svesno
odnošenje žetvenih ostataka i
njihovo upotreba kao OIE, još više
osiromašiti zemljište i samo ubrzati
dugoročni degradacioni proces?
Cilj ovog rada je bio da se
utvrdi sadržaj organske materije
u zemljištima AP Vojvodine
i mogućnost korišćenja
žetvenih ostataka kao OIE, uz
konzervacijski uticaj na strukturu i
hemijski sastav zemljišta.
[088]
Materijal i metode
Počev od 2002. godine Pokrajinski
sekretarijat za poljoprivredu,
vodoprivredu i šumarstvo AP
Vojvodine pokrenuo je Akciju
kontrole plodnosti poljoprivrednog
zemljišta i do sada (2002 – 2009.)
je urađeno oko 150.000 uzoraka
zemljišta u privatnom sektoru
od strane Instituta za ratarstvo
i povrtarstvo i 13 regionalnih
poljoprivrednih službi u Vojvodini.
Sistem kontrole plodnosti
predstavlja analizu zemljišta na
parametre plodnosti i davanje
adekvatne preporuke za đubrenje
za naredne 4 godine, u zavisnosti
od stanja sadržaja hraniva u
zemljištu, potreba za hranivom
planiranih biljnih vrsta za gajenje
i prognozirane visine prinosa.
Kontrola plodnosti je i zakonska
obaveza vlasnika, odnosno
korisnika poljoprivrednog zemljišta
prema zakonu o poljoprivrednom
zemljištu (Službeni glasnik Rep.
Srbije 62/06, 65/08, 41/09).
Poljoprivredni proizvođači su
sami uzorkovali svoje parcele po
principima uzorkovanja zemljišta
za kontrolu plodnosti na osnovu
dobijenog uputstva. Jedan
pojedinačni uzorak je sačinjen od
20 do 25 pojedinačnih uzoraka
sa dubine 0-30 cm i predstavlja
površinu veličine do 5 ha.
Sadržaj humusa tj. organske
materije određen je modifikovanom
metodom ISO 14235:1998 po
Tjurin-u, na principu oksidacije
organskog ugljenika zemljišta sa
K2Cr2O7.
Rezultati i diskusija
U okviru Akcije kontrole
plodnosti kao jedan od parametara
je analiziran sadržaj humusa
(organske materije). Na osnovu
obradee 77.388 podataka za
oranice Vojvodine utvrđeno je
da čak 39% visokokvalitetnog
zemljišta Vojvodine pripada
klasi slabo humoznog zemljišta
sa sadržajem organske materije
od 1 do 3% (tabela 1). U klasi
dobre obezbeđenosti sa sadržajem
humusa od 3 do 5 % nalazi se 59%
analiziranih vojvođanskih oranica.
Dobijeni rezultati su u suprotnosti
sa uvreženim mišljenjiem o
energija
Tabela 1 Učešće uzoraka u pojedinim klasama obezbeđenosti humusa na
osnovu analize 77.388 uzoraka oranica Vojvodine u periodu 2002-2009.
visokom proizvodnom potencijalu
kvalitetnih vojvođanskih zemljišta
i posledica je neadekvatne
agrotehnike, odnosno nedovoljne
primene organskih đubriva
(nedovoljno razvijeno stočarstvo),
kao i spaljivanja i nekontrolisanog
odnošenja žetvenih ostataka.
Postojeća klasifikacija sadržaja
humusa je neprecizna u smislu
širokog intervala za slabo i
humuzno zemljište. Radi boljeg
razumevanja dinamike sadržaja
organske materije u zemljištu
neophodno je redefinisati nivoe
obezbeđenosti zemljišta i uvesti
podklase. Na osnovu detaljnije
klasifikacije (tabela 1) u klasi slabo
humoznog zemljišta dominiraju
uzorci sa sadržajem organske
materije od 2 do 3%, dok u klasi
humoznog zemljišta dominira
zemljište sa sadržajem organske
materije od 3 do 4%.
U Vojvodini je dugi niz godina
bila praksa spaljivanja žetvenih
ostataka (usled povećanih troškova
za gorivo i mehanizaciju pri
zaoravanju žetvenih ostataka i
nedovoljne edukacije individualnih
proizvođača), što donosi ogromne
štete, kako u poljoprivredi,
gubitkom organske materije
i uništavanjem zemljišnog
živog sveta, tako i značajno
doprinosi zagađenju životne
sredine emitovanjem ugljendioksida i štetnih produkata
gorenja u atmosferu. Spaljivanje
žetvenih ostataka je zakonski
zabranjeno prema Zakonu o
poljoprivrednom zemljištu
(Službeni glasnik Rep.Srbije 62/06,
65/08, 41/09) i zadnjih godina je
pojačana inspekcijska kontrola i
sankcionisanje ovakvog nemara.
Slika 1 Posmatrane katastarske opštine na geološkoj karti AP Vojvodine
po Bukurovu (1972)
[089]
Visokokvalitetno zemljište je
osnova poljoprivredne proizvodnje
što je i najznačajnija delatnost AP
Vojvodine, te zaštita zemljišta ima
primaran značaj za ovu oblast R.
Srbije. Prema globalnoj proceni,
zemljište Vojvodine je pod jakim
antropogenim uticajem i odnošenje
žetvenih ostataka sa obradivih
površina nije adekvatno. Međutim,
analizom stanja po pojedinim
opštinama, može se izvršiti odabir
lokacija sa kvalitetnim zemljištem,
gde je moguća izgradnja
postrojenja za dobijanje energije
iz žetvenih ostataka, uz minimalne
troškove transporta i očuvanje
zemljišnog kompleksa.
Na osnovu posmatranja
sadržaja humusa u zemljištu
pojedinih opština u AP Vojvodini
koje se nalaze na različitim
geomorfološkim celinama, na
najbolji način se može ilustrovati
značaj analize zemljišta u odabiru
lokacija za izgradnju postrojenja
za preradu žetvenih ostataka.
Analizom je obuhvaćeno 6 opština
u Vojvodini: Bačka Topola,
Vrbas, Bač, Kikinda, Kovin
i Irig lociranim na različitim
geohemijskim podlogama u cilju
utvrđivanja prirodnog potencijala
pojedinih tipova zemljišta za
sadržaj humusa (slika 1).
Prema pedološkoj karti Vojvodine
(Nejgebauer i sar., 1971) prirodno
najplodnija zemljišta, pa samim
tim i sa najvišim sadržajem
humusa, su černozem formiran na
geomorfološkim celinama bačka
lesna zaravan i bačka lesna terasa
(Bukurov, 1972; Koščal i sar.,
2005). Njih predstavljaju opštine
Bačka Topola i Vrbas. Zemljišta sa
teritorije ostalih ispitivanih opština
su sa različitih geomorfoloških
celina (planina Fruška gora,
aluvijalne ravni Dunava, Begeja i
Zlatice) i imaju, u manjoj ili većoj
meri, manju prirodnu plodnost i
niži sadržaj humusa (slika 1).
Na osnovu rezultata ispitivanja
zemljišta može se zaključiti da je
u opštinama sa najplodnijim tipom
zemljišta, černozemom (Bačka
Topola i Vrbas), zabeleženo manje
učešće zemljišta slabo obezbeđenih
humusom (7 %) u poređenju sa
opštinama sa zemljištima niže
plodnosti (grafikoni 3-6) i proseka
energija
Vojvodine
(tabela 1). Ovo
ukazuje na to
da je, pored
atropogenog,
uticaj
matičnog
supstrata i
tipa zemljišta
veoma snažan
na sadržaj
organske
materije u
zemljištu.
Povećanje
učešća klase
Grafikon 2 Učešće uzoraka u pojedinim klasama
zemljišta slabo
obezbeđenosti humusa (%) u opštini Vrbas
obezbeđenih
(broj uzoraka=2241)
humusom
u ostalim
opštinama je
bilo očekivano
(grafikoni
3-6), jer je ova
pojava rezultat
pedogeneze
zastupljenih
tipova
zemljišta.
Na većem delu
poljoprivrednih
površina
u
Grafikon 3 Učešće uzoraka u pojedinim klasama
opštinama
obezbeđenosti humusa (%) u opštini Kikinda
Kikinda i
(broj uzoraka=1877)
Kovin je
zastupljena
geomorfološka
celina
aluvijalna
ravan reka
Zlatice i
Begeja
(opština
Kikinda)
i Dunava
(opština
Kovin). Na
aluvijalnim
Grafikon 4 Učešće uzoraka u pojedinim klasama
ravnima su
obezbeđenosti humusa (%) u opštini Kovin
kao matični
(broj uzoraka=2599)
supstrati
zastupljeni
recentni rečni
nanosi koji
su različitog
sastava i
kvaliteta kao
podloge za
formiranje
zemljišta.
Sadržaj
organske
Grafikon 1 Učešće uzoraka u pojedinim klasama
obezbeđenosti humusa (%) u opštini
Bačka Topola (broj uzoraka=2561)
[090]
materije u zemljištu na teritoriji
opštine Kikinda je specifičan.
Još uvek dominiraju zemljišta sa
sadržajem humusa preko 3% što je
posledica toga što su i reka Begej
i Zlatica u ovom području na kraju
svojih tokova, pa su plaveći okolna
zemljišta nanosile teksturno finije i
plodnije čestice u odnosu na Dunav
u području Kovina. Na teritoriji
opštine Kovin se nalazi i deo
geomorfološke celine Deliblatska
peščara, ali ovo nije uticalo na
rezultate sadržaja humusa, jer se
peščara u manjoj meri koristi za
poljoprivrednu proizvodnju.
Poljoprivredna zemljišta sa
teritorije opštine Bač se karakterišu
visokim nivoom podzemne vode
prve izdani koja je vrlo često
zaslanjena i/ili alkalizovana.
Procesi salinizacije i alkalizacije
negativno utiču na produkciju
organske materije, kao i na
sintezu i akumulaciju humusa u
površinskim slojevima ovakvih
zemljišta.
Značajan deo opštine Irig nalazi
se na obroncima planine Fruške
gore, gde se kao matični supstrat
za formiranje zemljišta pojavljuju
stene kao što su serpenti, kristalasti
škriljci, glinci i dr. U procesima
pedogeneze na njima su formirana
zemljišta manje plodnosti usled
čega je i formiranje humusa bilo
na nižem nivou. Niskom sadržaju
humusa na ovim površinama
je doprinela i aktivnost čoveka
- voćarska i vinogradarska
proizvodnja, tj. duboko oranje čime
je proces mineralizacije, odnosno
razgradnje humusa ubrzan.
Pored toga, intenzitet smanjenja
sadržaja organske materije nije
isti na svim zemljištima, jer
se njen nivo sporije smanjuje
na zemljištima koja su slabije
obezbeđena. Kod zemljišta koja
su dobro obezbeđena organskom
materijom (3-5%), neadekvatna
agrotehnika i nekontrolisana
manipulacija žetvenim ostacima
može izazvati brže smanjivanje
njenog sadržaja.
Korišćenje žetvenih ostataka kao
obnovljivog izvora energije ima
niz prednosti, međutim, postoje
i suprotna mišljenja. Pored nižeg
stepena korisnosti sagorevanja
energija
nadzemna
masa svesno
gaji za
odnošenje
sa parcele,
nameće se
zaključak
da se jedino
racionalnim
gazdovanjem
i održivim
korišćenjem
žetvenih
ostataka,
osobine
zemljišta
Grafikon 6 Učešće uzoraka u pojedinim klasama
neće narušiti
obezbeđenosti humusa (%) u opštini Irig
u dužem
(broj uzoraka=765)
vremenskom
periodu.
Tome svakako
treba dodati i
konzervacijsku
obradu, bez
prevrtanja
zemljišta, pri
čemu biljni
ostaci ostaju
na površini, a
delimično se
u njega unose.
Osim agrope-doloških, ovakovom
biomase, problem uticaja na
obradom ostvaruju se i druge
životnu sredinu i viših troškova
pogodnosti – smanjivanje troškova
postrojenja za preradu, postoje i
proizvodnje.
druga ograničenja, pri korišćenju
biomase kao goriva. Neki agronomi Ako se pravilno odredi raspoloživi
imaju izuzetno negativan stav
potencijal biomase i racionalno
prema odnošenju biljnih ostataka sa pristupi odnošenju žetvenih
ostataka sa parcele, uz adekvatnu
polja, pre svega zbog narušavanja
agrotehniku (pre svega đubrenje)
procesa kruženja materije i
sadržaj organske materije u
nepovoljvnog dejstva na plodnost
zemljištu može se održavti na
zemljišta, odnosno snižavanja
zadovoljavajućem nivou. Naime,
prinosa gajenih useva. Malešević
kod
pšenice, čija se slama najčešće
i Jaćimović (2010) navode da
koristi
za biomasu, podaci o
se dugogodišnjim zaoravnjem
odnosu
zrno-slama, računaju se
žetvenih ostataka, prinos kod
za
nadzemni
deo biljke i iznose
pšenice povećava za 11,4% a kod
između 1 i 1,2 u odnosu na zrno.
kukuruza za 7,2% u odnosu na
Značajan je i ostatak slame na
varijante sa uklanjanjem biljnih
strništu koji će se koristiti za
ostataka sa parcele. Međutim, isti
zaoravanje. On zavisi, pre svega,
autori navode i da se unošenjem
od visine reza, ali i od klimatskih
prevelike količine biljnih ostatka
prilika, odnosno raspoloživih
javlja tzv. azotna depresija –
padavina u vegetativnom periodu.
privremeno blokiranje (vezivanje)
Na osnovu izmerenih veličina,
azota u telima mikroorganizama,
ostatak slame na strništu za visinu
što se može nepovoljno odraziti
reza 15 cm je u „vlažnoj“ sezoni
na naredne useve, kao prolazni
oko 33%, a u „sušnoj“ oko 39% u
nedostatak azota. Ako se uzme
odnosu na prinos zrna (Martinov,
u obzir da se kod proizvodnje
1984). Tome treba dodati da je i
silažnog kukuruza i krmnih biljaka prinos zrna u sušnoj sezoni niži,
pa je i ukupno iznošenje hranljivih
(za seno i silažu), kompletna
Grafikon 5 Učešće uzoraka u pojedinim klasama
obezbeđenosti humusa (%) u opštini Bač
(broj uzoraka=2647)
[091]
materija manje. Uzimajući to u
obzir, kao i gubitke slame pri
presovanju, prosečno raspoloživa
količina slame je 2,5 do 3 t/ha, uz
prinos zrna od 6 t/ha. U isto vreme
više od 50% nadzemne biomase
mase ostaje u zemlji i na taj način
poboljšava strukturu zemljišta, i
u najmanju ruku održava sadržaj
organske materije na postojećem
nivou (Martinov i sar., 2005).
Kukuruzu, kao najzastupljenijem
ratarskom usevu na vojvođanskim
njivama, mora se posvetiti posebna
pažnja. Prema izvršenim merenjima
prinosa pojedinih delova biljaka
kukuruza u odnosu na zrno,
utvrđeno je da prinos upotrebljive
kukuruzovine (lista i stabljike bez
najnižih 20 cm) iznosi 60-90% u
odnosu na prinos zrna, a prinos
oklaska 10-21%. Pri koriščenju
biljnih ostataka kukuruza javlja se
problem vlažnosti kukuruzovine,
koja može da premaši i 50%, te
tada nije pogodna za sagorevanje
i skladištenje. Sa tog polazišta sa
sigurnošću je moguće koristiti do
20% raspoložive biomase, odnosno
kukuruzovinu ranostasnih hibrida
FAO 400 grupe. Uzimajući u
obzir prosečan prinos kukuruza
od 7 t/ha, činjenicu da u Vojvodini
dominiraju hibridi FAO grupe 600
i 700, kao i efikasnost žetve od
50%, slično kao i kod pšenice i
pored svesnog odnošenja žetvenih
ostataka kao OIE, za održavanje
strukure zemljišta i sadržaja
organske materije, uz pravilno
gazdovanje i dalje ostaje više od
polovine raspoložive biomase
(Martinov i sar., 2005).
Ekonomska opravdanost korišćenja
OIE u poljoprivredi, jedno je
od najčešće postavljanih pitanja
u cilju definisanja kratkročne
ekonomske koristi i dugoročnog
smanjenja produktivnosti
zemljišta. Procedura za određivanje
količine i cene „zelene energije“
– slame, kao najčešće korišćenog
OIE u poljoprivredi, je relativno
jednostavna i obuhvata 1.
određivanje količine žetvenih
ostataka na osnovu rezultata
proizvedene količine zrna 2.
određivanje količine žetvenih
ostataka koje bi trebalo ostaviti
na polju zbog kontrole erozije i
plodnosti zemljišta 3. određivanje
energija
fizičke pristupačnosti žetvenih
ostataka, pri čemu je nagnutost
terena kritični element 4.
određivanje troškova prikupljanja
i transporta 5. određivanje lokacije
i cene skladištenja 6. određivanje
cene transporta do mesta za
konverziju 7. određivanje svih
ostalih troškova uključujući
kupovinu žetvenih ostataka ili
hranljivu vrednost slame koja se
odnosi sa parcele. Treba uzeti u
obzir da ostvareni prinos gajenih
kultura, a prema tome i produkcija
žetvenih ostataka, izložena
godišnjim varijacijama usled
klimatskih promena i zasejane
površine zavise od uslova tržišta i
podsticajnih mera države.
Zaklju~ak
Sve veća potreba za energijom
nametnula je potrebu za
iznalaženjem alternativnih izvora
energije u koje se ubrajaju i
žetveni ostaci njivskih biljaka.
Korišćenje biomase njivskih biljaka
u energetske svrhe sa ekološkog
stanovišta ima niz prednosti.
Sadržaj organske materije u
zemljištima Vojvodine je pod
jakim antropogenim uticajem, te se
bez prethodne analize zemljišta i
utvrđivanja stanja sadržaja humusa,
ne savetuje iznošenje žetvenih
ostataka i njihova upotreba
kao biomase. Prema globalnoj
proceni, na osnovu analize preko
77.000 uzoraka, u vojvođenskim
zemljištima postoji negativan
bilans organske materije i može se
očekvati dalje smanjenje plodnosti
i pogoršanje fizičko-hemijskih
svojstava zemljišta. Istovremeno,
na osnovu raspoloživih podataka,
moguće je izdvojiti područja
poljoprivrednih površina gde je
zemljište u najvećem stepenu dobro
obezbeđeno organskom materijom
(sadržaj humusa u klasi 3 do 5%).
Indentifikacijom ovih područja
moguće je odabrati najpovoljnije
lokacije za izgradnju postrojenja
za dobijanje toplotne energije iz
žetvenih ostataka uz minimalne
troškove prevoza sirovina sa
proizvodnih parcela. Korišćenje
žetvenih ostataka kao obnovljivog
izvora energije mora biti u skladu
sa savremenim naučnim principima
zaštite zemljišta. Visokokvalitetno
zemljište je osnova poljoprivredne
proizvodnje što je i najznačajnije
delatnost AP Vojvodine, te zaštita
zemljišta ima primaran značaj za
ovu oblast R. Srbije.
Literatura
Bogdanović D., Ubavić M., Dozet
D. (1993): Hemijski sastav i
obezbeđenost zemljišta Vojvodine
neophodnim elementima. U :
Kastori, R. (ured.) Teški metali i
pesticidi u zemljištu - Teški metali
i pesticidi u zemljištima Vojvodine,
Poljoprivredni fakultet, Institut za
ratarstvo i povrtarstvo, Novi Sad,
197- 215.
Bukurov B. (1972): Geomorfološke
karakteristike područja SAP
Vojvodine. regionalni prostorni
plan SAP Vojvodine, Novi Sad.
Kastori R., Tešić, M. (2006):
Ekološki aspekti primene žetvenih
ostataka njivskih biljaka kao
alternativna goriva. Zbornik radova
Instituta za ratarstvo i povrtartvo
Novi Sad, Vol. 42, 3-13.
Koščal M., Menković LJ.,
Knežević M., Mijatović M. (2005):
Geomorfološka karta Vojvodine sa
tumačem. ”Geozavod - Gemini”
Beograd, Republika Srbija - AP
Vojvodina - Izvršno veće AP
Vojvodine Pokrajinski sekreterijat
za energetiku i mineralne sirovine
Novi Sad
Malešević M., Jaćimović G.
(2010): Agronomski i ekološki
aspekti različitih postupaka sa
žetvenim ostacima u poljoprivredi.
Poljoprivrednikov poljoprivredni
kalendar 2010, „DnevnikPoljoprivrednik“ AD, 243-245.
Martinov M. (1984): Mogućnosti
korišćenja slame kao izvora
toplotne energije. Magistarska teza,
Poljoprivredni fakultet, Univerzitet
u Zagrebu.
Martinov M., Tešić M.,
Konstantinović M., Stepanov B.
(2005): Perspektive u korišćenju
biomase za grejanje domaćinstava
u seoskim područjima. Savremena
poljoprivredna tehnika, 31(4): 155264.
[092]
Nejgebauer V., Živković B.,
Tanasijević Đ., Miljković
N. (1971): Pedološka karta
Vojvodine R 1 : 50.000, Institut za
poljoprivredna istraživanja, Novi
Sad.
Statistički godišnjak Srbije 2008.
Republički zavod za statistiku R
Srbije.
Škorić A., Filipovski G., Ćirić M.
(1985): Klasifikacija zemljišta
Jugoslavije. Akademija nauka i
umjetnosti Bosne i Hercegovine,
Posebna izdanja knjiga LXXVIII,
Odeljenje prirodnih i matematičkih
nauka Knjiga 13. Sarajevo.
Zakon o poljoprivrednom
zemljištu. Službeni Glasnik RS broj
62/2006, 65/2008.
Zakon o izmenama i dopunama
zakona o poljoprivrednom
zemljištu. Službeni Glasnik RS broj
41, 2009.
Živković B., Nejgebauer V.,
Tanasijević Đ., Miljković N.,
Stojković L., Drezgić P. (1972):
Zemljišta Vojvodine. Institut za
poljoprivredna istraživanja Novi
Sad. Novi Sad.
energija
Sne`ana Dragi}evi}, Sre}ko ]ur~i}
Tehnički fakultet Čačak
UDC: 621.311.24:662.7 56.3
Tehnologije korišćenja
biomase u postrojenjima za
kombinovanu proizvodnju
toplotne i električne energije1
1. Uvod
Rezime
Biomasa podrazumeva veliki broj
organskih materijala od rastinja,
otpada biljnog i životinjskog
porekla do čvrstog komunalnog
otpada. Najveći izvori drvne
biomasu su plantaže i šume
(šumski otpad), dok većina
nedrvne biomase i otpada potieče
od poljoprivrednih ostataka
i poljoprivredno-industrijske
delatnosti. Iskorišćavanje biomase
u energetske svrhe podrazumeva
složene sisteme sa različitim
sirovim materijalima i procedurama
pripreme goriva, no to svakako
pruža i brojne različite mogućnosti
primene. Energetske tehnologije
za iskorišćavanje biomase mogu
proizvesti toplotnu i/ili električnu
energiju, ali i biogoriva. Danas
se biomasa još uvek najvećim
delom koristi na tradicionalan (kao
ogrevno gorivo u domaćinstvima i
malim industrijskim postrojenjima)
i ne nužno održiv način.
Može se očekivati da će korišćenje
biomase imati veoma važnu ulogu
u proizvodnji energije u Srbiji u
narednim godinama, imajući u vidu
i da ratifikacijom Kjoto protokola
naša zemlja ima obavezu da smanji
količinu ugljen - dioksida koji se
U Srbiji postoji značajan energetski potencijal obnovljivih izvora energije
u iznosu od više od tri miliona tona ekvivalentne nafte godišnje. Oko
80 % ovog potencijala čini biomasa. Jedna od mogućnosti korišćenja
biomase sa energetskog aspekta je njeno korišćenje u postrojenjima za
kombinovanu proizvodnju toplotne i električne energije (kogeneracija).
Kogeneracija doprinosi znatno boljoj energetskoj budućnosti umanjujući
ekološka oštećenja nastala klasičnim energetskim aktivnostima jer može
smanjiti emisije CO2 i za 50% u poređenju sa klasičnim izvorima toplotne
i električne energije. Ovaj proces može da se koristi u termoelektranama
i u toplanama, uz revitalizaciju postojećih postrojenja. U ovom radu
je dat pregled tehnologija korišćenja biomasa u postrojenjima za
kombinovanu potrošnju toplotne i električne energije. Analizirane su
postojeće tehnologije koje su u upotrebi kao i one koje se tek razvijaju
i ispituju i koje će biti komercijalno dostupne u bliskoj budućnosti. Na
osnovu analize kogenerativnih postrojenja koja su u radu u zemljama
Evrope izvršena je procena mogućnosti primene različitih kogeneracijskih
tehnologija koje koriste biomase.
Ključne reči: biomasa, toplotna energija, električna energija.
1
Rad je nastao kao rezultat istraživanja
u okviru projekta «Razvoj i primena
logističkih sistema za korišćenje biomasa
i otpadnog drveta kao energenata u
domaćinstvima i industriji» koje finansira
Ministarstvo za nauku Republike Srbije;
Program istraživanja u oblasti energetske
efikasnosti, 2006-2009, 451-01-
Biomass Combined Heat and Power Technologies
There are significant potential of renewable energy in Serbia rate more
than three Mtoe per year. Almost 80% of this potential is biomass energy.
The combined heat and power (CHP) production from biomass is being
in use in practice. CHP plants are tending towards better energy for
the future with ecology parameters better than in plants with common
classical energy activity. Carbon dioxide emissions are reduced by
50% using by CHP technologies. These technologies are applicable by
using revitalization in thermal plants and heating stations. This paper
presents a review of state of the art of the CHP technologies based on
biomass. Current state of technologies in operation is analyzed as well
as technologies under research which will be commercially available
by short future. Potential and technological evaluation of the different
technologies is estimation on the basis of the overview of CHP plants
based on biomass combustion in operation in some Europe countries.
Key words: biomass, heat energy, power energy.
emituje pre svega sagorevanjem
fosilnih goriva. U sve to trebalo
bi da se uključi i država koja bi
[093]
određenim podsticajnim sredstvima
pomogla razvoj tržišta obnovljivih
energenata.
energija
Slika 1
Područja i snage primene biomase
u poređenju sa proizvodnjom
električne i toplotne energije u
odvojenim procesima. Na taj
način emisija CO2 po proizvedenoj
toploti i električnoj energiji
je smanjena a ukupan stepen
iskorišćenja je veći.
2. Kogeneracijska
postrojenja sa parnom
turbinom
Kogeneracija (često se koristi i
izraz kombinovana proizvodnja
toplotne i električne energije) je
istovremeno generisanje korisne
toplote i električne energije
u jednom procesu. Prednosti
kogeneracijskih postrojenja su:
• Povećana efikasnost pretvaranja
energije, a time i njene upotrebe,
• Ušteda primarnog goriva,
smanjenje emisije gasova staklene
bašte, smanjenje troškovi goriva
i zavisnost države od njegovog
uvoza,
• Kao gorivo može se koristiti i
biomasa, kao i neki drugi otpadni
materijali (rafinerijski gasovi,
poljoprivredni otpad…), što čini
još jednu korisnu mogućnost
korišćenja takve vrste goriva,
a time se smanjuje potreba za
njegovim odlaganjem,
• Mogućnosti pomeranja
proizvodnje električne energije
prema njenoj decentralizaciji,
pri čemu je to postrojenje
projektovano za potrebe lokalnih
potrošača, osiguravajući pri tom
visoku efikasnost izbegavajući
distributivne gubitke električne
energije,
• Poboljšana sigurnost snabdevanja
toplotne i električne energije,
• Povećanje raznolikosti
proizvođača električne i toplotne
energije i time osiguravanje
konkurencije među njima.
• Povećanje zaposlenosti (mnoge
studije do sada su pokazale da je
razvoj kogeneracijskih sistema
ustvari izvor radnih mesta).
U tradicionalnoj kombinovanoj
proizvodnji energije toplota koja
pare na izlasku iz kondenzacione
parne turbine koristi se za grejanje,
na primer u mrežama za daljinsko
grejanje ili hlađenje, umesto da se
gubi zajedno sa vodom za hlađenje
u okolinu. U slučaju industrijskih
kogeneracijskih postrojenja para se
može oduzimati na višim pritiscima
iz turbine i koristiti kao toplota za
različite tehnološke procese. Kod
kombinovane proizvodnje toplote i
električne energije potrošnja goriva
može se smanjiti približno 25–35%
Kogeneracijska postrojenja
koja koriste kao gorivo biomase
često rade po parnom procesu
Rankinovog ciklusa sa kotlom sa
sagorevanjem u fluidizovanom
sloju ili na rešetci, dok se ugalj
obično loži u kotlovima za
sagorevanje sprašenog uglja.
Kombinovana postrojenja koja
kao gorivo koriste biomasu a koja
proizvode manje od 20MWe,
obično su bazirana na Rankinovom
ciklusu sa pregrevanjem pare. Para
se po izlasku iz kotla pregreva
pri konstantnom pritisku na višu
temperaturu nego što je tačka
zasićenja. Primer dijagrama toka
ovog procesa dat je na slici 3.
Ako proces za proizvodnju
energije ima kondenzacionu
turbinu razmenjivač toplote se
nalazi na izlazu iz parne turbine i
koristi vodu za hlađenje u procesu
kondenzacije. Ekspanzija pare
u parnoj turbini je ograničena
procentom vlage pare na
izlasku iz turbine. Maksimalna
vrednost vlažnosti je oko 12 %.
Temperatura vode za hlađenje
posle razmenjivača toplote je 20 –
30 °C, tako da se toplota predata
vodi za hlađenje u kondenzaciji
obično ne može iskoristiti zbog
niskih temperatura. Ako se proces
koristi i za proizvodnju toplote,
Slika 2 Šema proizvodnje toplotne i električne energije u postrojenju a parnom turbinom
[094]
energija
Slika 3 Postrojenje koje radi po Rankinovom ciklusu sa pregrevanjem pare
razliku u proizvodnji električne
energije ΔPgen između procesa sa
kondenzacionom i protivpritisnom
turbinom:
.(1)
Stepen iskorišćenja proizvodnje
električne energije h e u postrojenju
za proizvodnju električne energije
može se definisati kao:
(2)
1- turbina, 2- kondenzator/razmenjivač daljinskog grejanja, 3- rezervoar sa vodom,
4- ekonomajzer, 5- isparivač, 6- pregrejač pare
na primer u mrežama daljinskog
grejanja, izlazna temperatura
zagrejane vode mora biti veća,
najmanje 85 – 110 °C u zavisnosti
od spoljašnje temperature. Ovo
definiše temperaturu i odgovarajući
pritisak pare posle turbine. Viša
temperatura i pritisak posle
protivpritisne turbine smanjuju
proizvodnju električne energije. Na
slici 4 tačka A je stanje pregrejane
pare, B pare na izlasku iz
protivpritisne turbine, C je para na
izlasku iz kondenzacione turbine, D
je voda na kraju kondenzacije a E u
protivpritisnom procesu, F je voda
za napajanje kotla na temperaturi
zasićenja i G je suva para posle
isparivača. U D i E obeležene
su dve tačke jer je uzet u obzir
porast pritiska u pumpi. B’ i C’ su
odgovarajuće vrednosti pare bez
promene entropije posle ekspanzije
u turbini.
Smanjenje dobijenog mehaničkog
rada iz parne turbine, pri
proizvodnji i toplote za daljinsko
grejanje i električne energije,
jednako je razlici entalpija
između AB i AC. Kada se uzmu
u obzir gubici u turbini ηtur stepen
iskorišćenja generatora ηgenrazlika
predstavljena u jedačini (1) daje
Slika 4 h,s dijagram Rankinovog procesa sa pregrevanjem pare u postrojenju sa kondenzacionom turbinom (ACDFG) i u postrojenju sa
protivpritisnom turbinom (ABEFG)
[095]
gde je Pnet neto proizvodena
energija i Qgorje dovedena energija
goriva u postrojenje. Ukupan
stepen iskorišćenja ηuk procesa
protivpritisne proizvodnje
električne energije i toplote
za daljinsko grejanje može se
definisati kao
(3)
gde je Qdg toplota za daljinsko
grejanje proizvedena u postrojenju.
Za razmatrano postrojenje za
proizvodnju električne energije sa
kondenzacionom turbinom Qdg =
0. Zbog toga se upoteba jednačine
(3) koristi sa gledišta tehnologije
koja podrazumeva električnu
energiju i toplotu kao jedako važne
proizvode. U stvarnosti, električna
energija je važniji proizvod jer se
može transformisati u bilo koji
drugi energetski oblik.
Iako je ηuk veći u kogeneracijskim
postrojenjima nego u postrojenjima
sa kondenzacionom turbinom,
ηe ostaje niži u kogeneracijskim
postrojenjima nego u postrojenjima
sa kondenzacionom turbinom jer
je manja proizvodnja električne
energije. Za postrojenja koje
koriste biomasu kao gorivo i
proizvode 1 – 20 MWe, ηe varira
od 17 % do 29 % u zavisnosti od
veličine postrojenja, dok može
biti oko 45 % u postrojenjima
sa kondenzacionom turbinom.
Sa proizvodnjom toplote ηuk u
kogeneracijskim postrojenjima
može biti i preko 90 %.
Kogeneracijska postrojenja se
karakterišu parametrom α koji
označava odnos proizvedene
električne energije prema
proizvedenoj toploti:
energija
(4)
gde je Ppr energija iskorišćena
u postrojenju (npr. za pumpe i
ventilatore). ηtur, ηgen i Ppr imaju
obično mali uticaj na AB, tako da
se grub proračun, koji odgovara
gornjoj granici α, može proračunati
odnosom između AB i BE.
Za ekonomski opravdan rad
kombinovanog postrojenja poželjan
je visok α. Problem se može javiti
u kombinovanim postrojenjima
male snage koja koriste biomasu
kao gorivo gde je a dosta malo
u poređenju sa postrojenjima
velike snage. Obično je α između
0,10 i 0,30 u kombinovanim
postrojenjima koja proizvode 1
– 5 MWe i između 0,35 i 0,45 u
postrojenjima koja proizvode 5 –
20 MWe. U postrojenjima velike
snage sa protivpritisnom turbinom
koja proizvode toplotu za daljinsko
grejanje odnos α je obično 0,45,
ali u drugim konkurentskim
kombinovanim procesima α može
biti mnogo veći. U procesima
gasne turbine sa jednostavnim
povratnim ciklusom α može biti
0,55. U postrojenjima sa u gasnom
turbinom sa kombinovanim
parnim ciklusom α može biti
0,95 a u procesima sa motorom
sa unutrašnjim sagorevanjem
0,75. Povećanje α bi uticalo na
povećanje proizvodnje električne
energije i može poboljšati
ekonomsku opravdanost novih
investicija u mala kombinovana
postrojenja.
3. Tehnologije
kori{}enja biomase
u kogeneracijskim
postrojenjima
Sagorevanje na rešetci je
tradicionalna tehnologija za
sagorevanje čvrstih goriva. Rešetke
su još uvek u širokoj upotrebi za
kotlove za toplu vodu i proizvodnju
pare u postrojenjima male snage.
Rešetke su manje osetljive na
promene u kvalitetu goriva
nego sagorevanje u kotlovima
sa fluidizovanim slojem ali ih je
moguće porediti sa modernim
tehnikama sagorevanja zahvaljujući
njihovom neprekidnom istraživanju
Slika 5
Šema postrojenja sa Stirlingovim motorom 29/104 kW
i razvoju. Nove tehnologije paljenja
sagorevanja na rešeci omogućavaju
da se sagoreva veoma vlažno
gorivo kao što je strugotina i ostaci
kore drveta. Zbog jednostavne
konstrukcije ovakvo paljenje može
biti konkurentna alternativa kada su
u pitanju postrojenja male snage.
Sagorevanju u fluidizovanom
sloju se većinom koristi u novijim
kombinovanim postrojenjima.
Jedan broj starih kotlova sa
rešetkastim paljenjem i kotlova
sa regeneracijom pretvoren je
u kotlove sa sagorevanjem u
fluidizovanom sloju.
Tehnologija gasifikacije za
kombinovanu proizvodnju koja
koristi biomasu intezivno se
istražuje.
Otov i Dizelov motor su u
širokoj upotrebi za kombinovanu
proizvodnju toplotne i električne
energije. Elektroenergetska
postrojenja bazirana na SUS
motorima imaju relativno niske
troškove investiranja i vreme
izgradnje postrojenja je kratko.
Druge prednosti su prilagodljivi
parametri rada kao što su kratko
vreme pokretanja i isključivanja,
visok stepen iskorišćenja, relativno
lako održavanje i mogućnost
korišćenja različitog goriva. SUS
motori mogu koristiti veoma
različita goriva, uključujući
[096]
gasovita i tečna bio i fosilna goriva.
Moguća biogoriva uključuju
biogas iz postrojenja za obradu
otpada i deponija ili iz gasifikacije
otpada ili biomase, ili ulja nastala
procesom pirolize. Potrebna su
nova istraživanja s obzirom na
osobine goriva i modifikaciju SUS
motora jer su trenutno dostupni
modeli motora koji su najčešće
optimizovani za prirodni gas ili
naftu.
Na osnovu analizirane literature
utvrđeno je da se značajna
istraživanja vezana za razvoj
tehnologija na bazi Stirlingovog
motora izvode u Danskoj, Švedskoj
i Finskoj. Stirlingov motor ima
spoljašnje sagoravanje, što znači
da bilo koji izvor toplote može biti
korišćen za njegovo pokretanje,
pa tako i kotao na drvne pelete.
Neosporne prednosti upotrebe
Stirlingovog motora su visoka
efikasnost (do 98%), niski troškovi,
raznovrsnost goriva i relativno
jednostavan dizajn. Ostale
prednosti i nedostaci ovog tipa
motora date su u tabeli 1.
Proizvođači opreme za postrojenja
najavili su planove da će
povećati veličine postrojenja na
nekoliko stotina kWe, a do sad su
komercijano dostupni uređaji bili
veoma mali, obično ispod 100 kWe
snage.
energija
Tabela 1 Prednosti i nedostaci Stirlingovog motora
Tabela 2 Prednosti i nedostaci ORC procesa
Postrojenja koja koriste organski
Rankinov ciklus (ORC) vrlo
su obećavajuće rešenje za
kogeneracijska postrojenja na
biomasu, nazivnih snaga između
450 i 1500 MWe. ORC je
termodinamički proces koji pri
proizvodnji električne energije
koristi organski radni fluid, a ne,
kako je to uobičajno, paru. Prva
ORC kogeneracijska elektrana
započela je s radom 1998. godine
a danas je u Evropi u pogonu
nekoliko potpuno automatizovanih
postrojenja, koja rade uspešno i
bez prekida. Uobičajene primene
ove tehnologije su kogeneracijski
centralizovani toplotni sistemi i
kogeneracije u drvno-prerađivačkoj
industriji, gde se beleži značajan
porast broja instaliranih
postrojenja.
Postoje mnoge tehnologije
koje koje se istražuju i koje
će biti komercializovane u
bliskoj budućnosti, kao npr.
procesi sa gasnom turbinom
sa spoljašnjim paljenjem kod
koje je komora za sagorevanje
zamenjena razmenjivačem toplote.
Sagorevanje se odvija u eksternom
kotlu i zbog čega je radni fluid
potpunosti čist, što rezultira u
znatno smanjenom riziku od
korozije lopatica gasne turbine.
Neka postrojenja koja koriste
ugalj za paljenje već rade, ali je
potrebno dalje istraživanje naročito
u polju korišćenja razmenjivača
toplote na visokim temperaturama.
Procenjeno je da će ova tehnologija
za postrojenja male snage biti
komercijalno dostupna do 2010.
godine.
Gasna turbina sa sagorevanjem
drveta koristi prah drveta kao
gorivo. Glavni problemi ove
tehnologije su korozija, erozija i
oblaganje naslagom na lopaticama
gasne turbine. Istraživanja u
polju ove tehnologije izvode se u
Švedskoj i u SAD-u. Postoji pilot
postrojenje od 3 MWe u Švedskoj
a očekuje se da će ova tehnologija
dotići svoju fazu komercijalizacije
do 2010. godine.
4. Pregled
kogeneracijskih
postrojenja na biomasu
koja su u upotrebi u
zemljama Evrope
Finska je jedna od zemalja sa
najvećim brojem instaliranih
kogeneracijskih postrojenja i sa
instaliranim najvećim električnim
i toplotnim kapacitetom. S
obzirom na relativno visok broj
kogeneracijskih postrojenja
baziranih na sagorevanju biomase
u Austriji, ukupan instaliran
električni kapacitet je nizak.
Razlog za to je činjenica da su
u Austriji primenjena obično
decentralizovana kogeneracijska
[097]
postrojenja
sa niskim
i srednjim
opsegom
kapaciteta.
Međutim,
Danska i
Švedska sa
manjim brojem
instaliranih
postrojenja
postižu
sličan ukupni
kapacitet,
jer se obično
primenjuju
postrojenja
srednjih i
velikih snaga.
Najuobičajenija
kogeneracijska
tehnologija u
analiziranim
zemljama je parna turbina snage
između 600 kW i skoro 700 MW.
Sve druge tehnologije su, prema
broju već instaliranih postrojenja,
od male važnosti. Međutim, postaju
sve važnije i važnije, posebno za
decentralizovana kogeneracijska
postrojenja bazirana na sagorevanju
biomase (male i srednje snage).
Uobičajeno primenjen u opsegu
između 400 i 1500 kWe je organski
Rankeov ciklus - ORC proces.
Druge tehnologije koje se sve više
koriste su Stirlingov motor kao i
parni klipni motori koji se takođe
primenjuju u kogeneracijskim
postrojenjima baziranim na
sagorevanju biomase. Dodatno, u
polju kombinovane proizvodnje
toplote i električne energije iz
biomase u decentralizovanim
postrojenjima, moguća opcija
su i postrojenja bazirana na
gasifikaciji biomase. U pogledu
toga postrojenja sa nepomičnom i
gasifikacijom u fluidizovanom sloju
kombinovana sa gasnim motorima
su tehnologije koje će se ubuduće
primenjivati u kogeneracijskim
postrojenjima.
Broj kogeneracijskih jedinica
baziranih na parnim turbinama
pokazuje da se ova tehnologija
dokazala kao dostignut stepen
razvoja tehnologije u ovom polju
primene. Korišćenje parne turbine
je najuobičajenije za jedinice sa
kombinovanim sagorevanjem,
energija
ali se njihova
primena
u decentralizovanim
kogeneracijskim
postrojenjima
baziranim na
sagorevanju
biomase dobro
pokazala.
Sedam
kogeneracijskih
postrojenja
baziranih na
sagorevanju
biomase na bazi
ORC procesa
Napomena: n.i. ... nema indikatora;
već je u radu, i
1) u radu je, dodatno na istražena postrojenja u odabranim zemljama, 5 postrojenja u Nemačkoj i 1 postrojenje u to u 5 u Austriji i
Italiji; godina posmatranja: 2003.
2 u Švajcarskoj.
Prvi ORC
Tabela 4 Važna polja primene za različite tehnologije kogeneracijskih postrojenja na biomasu
proces u Evropi
u kombinaciji sa
sagorevanjem
biomase pušten
je u rad u
kompaniji za
proizvodnju
drveta STIA
u Admont-u,
Austrija. Ovo
postrojenje
nominalnog
električnog
kapaciteta
400 kW radi
od oktobra
1999. godine.
U Lienz-u
u Austriji
instalirano
je drugo
postrojenje sa
ORC procesom
u kombinaciji sa
sagorevanjem.
Nominalan
električni
kapacitet
postrojenja je
do 1000 kWe,
nominalan
toplotni
kapacitet dostiže
do 5000 kWt.
Postrojenje
je pušteno u
rad u februaru
2001. godine.
Bazirano na
dobrom iskustvu
Tabela 3 Pregled tehnologija primenjenih za kogeneracijska postrojenja i njihov opseg kapaciteta
[098]
energija
sa ORC procesima, instalirano
je još nekoliko kogeneracijskih
postrojenja za biomase u Austriji,
Nemačkoj, Italiji i Švajcarskoj.
Opseg kapaciteta ORC procesa se
u međuvremenu proširio na oko
1500 kWe i u skorijoj budućnosti
se očekuje dalje napredak.
Tri kogeneracijska postrojenja
bazirana na sagorevanju biomase
sa Stirlingovim motorima smeštena
su u Austriji (2) i Finskoj (1).
Biomase koje mogu da se koriste
za rad kogeneracijskih postrojenja
baziranih na Stirlingovom motoru
u ovom trenutku ograničena su na
goriva biomase sa malim sadržajem
pepela i hlora.
Decentralizovani kogeneracijski
sistemi koji koriste biomasu
bazirani na procesima gasifikacije
još uvek nisu predstavljeni tržištu.
Sva do sada instalirana postrojenja
su pilot postrojenja.
5. Potencijal i tehni~ka
procena razli~itih
tehnologija
Zajednička procena dobijena
iz datih zemalja u odnosu na
važna polja primene različitih
kogeneracijskih tehnologija koje
koriste biomase prikazana je
u tabeli 4. U polju gasifikacije
sistemi bazirani na gasifikaciji
sa nepokretnom rešetkom ili
fluidizovanim slojem u kombinaciji
sa gasnim motorom i Stirlingovim
motorom već se primenjuju u
pilot postrojenjima. Dodatno,
gasifikacija sa fluidizovanim slojem
u kombinaciji sa gasnom turbinom
viđena je kao obećavajuća opcija za
budućnost.
Parne turbine kao i ORC procesi
već su se pokazali u polju
primene. Očekuje se upotreba
decentralizovanih kogeneracijskih
postrojenja koja koriste biomase
baziranih na parnim motorima
sa elisom i Stirlingovim
motorom, u bliskoj budućnosti
(za obe tehnologije već rade
demonstracione jedinice). Skoro
sve tehnologije (osim parne turbine
i sistema parnog klipnog motora)
pokazuju značajan potencijal
što se tiče daljeg tehničkog
razvoja i smanjenja troškova.
Ovaj potencijal treba da bude
iskorišćen u narednim godinama
u cilju povećanja konkurentnosti
kogeneracijskih sistema koji koriste
biomase.
6. Literatura
[1] Kari Sipilä, Esa Pursiheimo,
Tuula Savola, Carl-Johan
Fogelholm, Ilkka Keppo
& Pekka Ahtila „SmallScale Biomass CHP Plant
and District Heating“ VTT
Technical Research Centre of
Finland, VTT TIEDOTTEITA,
RESEARCH NOTES 2301,
Valopaino Oy, Helsinki, 2005.
[2] http://www.cogeneurope.eu/
publications/reports_and_
studies.htm
[3] Tuula Savola, Helsinki
University of Technology
Department of Mechanical
Engineering, Energy
Engineering and Environmental
Protection Publications
Espoo 2005 TKK-ENY-23,
SIMULATION AND
OPTIMISATION OF POWER
PRODUCTION IN BIOMASSFUELLED SMALL-SCALE
CHP PLANTS, Licentiate
Thesis, 2005.
[4] Miikka Kirjavainen, Kari
Sipila, Tuula Savola, Marianne
Salomón, Eija Alakangas,
„Small-scale biomass CHP
technologies, Situation in
Finland, Denmark and Sweden“
OPET Report 12, VTT
Processes and Finnish District
Heating Association, 2004.
[5] BIOS
BIOENERGIESYSTEME
GmbH, „Basic information
regarding decentralised CHP
plants based on biomass
combustion in selected IEA
partner countries, final report“
Graz, Austria, 2004.
[6] Martinov, M., Tešić,
M., Konstantinović, M.,
Stepanov, B., Perspektive
korišćenja biomase za grejanje
domaćinstava u seoskim
područjima, Savremena
poljoprivredna tehnika, Cont.
Agr. engng. Vol.31, No. 4, p.
155-264, 2005.
[099]
[7] Demirbas, A.H., Demirbas, I.,
Importance of rural bioenergy
for developing countries,
Energy Conversion and
Management, 48 (2007), pp.
2386-2398, 2007.
[8] Cehlar, M., Management
technology of wood waste for
energetic purposes, METABK
43 (4), pp. 339-342, 2004.
[9] Demirbas, A.H., Biomass
resource facilities and biomass
conversion processing for
fuel and chemicals, Energy
Conversion and Management,
42 (2001), pp. 1357-1378,
2001.
[10] Basic information regarding
decentralised CHP plants
based on biomass combustion
in selected IEA partner
countries, Final report, BIOS
ENERGIESYSTEME GmbH,
Graz, Austria, 2004.
[11] Irish Energy Centre,
Renewable energy information
office, The Use of Wood
Fuelled Combined Heat
and Power in the Finnish
Forestry Industry, Report of
the Study Tour Facilitated
by The Renewable Energy
Information Office,
2000., http://www.sei.ie/
uploadedfiles/InfoCentre/
reportfinchp.pdf
[12] Alakangas, E., Flyktman, M.
Biomass CHP Technologies.
VTT Processes, July 2001. 54
p. + app. 8 p. (available:http://
tecs.energyprojects.net)
energija
Dr @eljko Dragojevi}
UDC: 621.311.243 (497.11)
Aplikativna upotreba
solarne energije i primena
inovativnih tehnologija i
metoda u Republici Srbiji
1. Uvod
Rezime
Realizacija razvojne orijentacije
u energetici treba da stvori
uslove za veći ekonomski rast,
jeftinije jedinične troškove,
privlačenje stranih investicija,
brže zapošljavanje, tj. povećanje
društvenog i životnog standarda.
Obnovljivi izvori energije
definisani su čl.3. Zakona o
energetici Republike Srbije, kao
„izvori energije koji se nalaze u
prirodi i obnavljaju se u celosti
ili delimično, posebno energija
vodotokova, vetra, neakumulirana
sunčeva energija, biomasa,
geotermalna energija i dr“[1].
Praksa u svetu je pokazala
široku primenu solarne energije.
U SAD npr. proizvođačima
solarne opreme odobravaju se
beskamatni krediti. Nova američka
administracija zacrtala je da se do
2030.godine, čak 25% energije
dobija iz obnovljivih izvora (neki
programi su trenutno odgođeni
zbog visokog budžetskog deficita).
Američki Kongres je 2008.
godine usvojio „Emergency
Economic Stabilization Act of
2008, H.R. 1424“, kojim je u
osmogodišnjem periodu odobren
savezni investicioni poreski kredit
(investment tax credit -ITC), kojim
se kupcima pomaže kupovina
solarne opreme [2].
Primena ovakvog koncepta u
R.Srbiji sigurno bi podstakla
preduzetništvo, kao jedan
od osnovnih instrumenata
Danas u svetu se sve više koriste obnovljivi izvori energije. Osnovni
razlozi za to su: oskudica i visoka cena fosilnih goriva, klimatske promene
i rast svesti za očuvanje životne sredine za sadašnju i naročito buduće
generacije. Sjedinjene Države planiraju da do 2030.g. čak 25% energije
dobijaju iz obnovljivih izvora, dok je EU planirala da se već u ovoj godini
12% dobija iz obnovljivih izvora energije. Solarna energija bi mogla
da podmiri oko 5% energetskih potreba u Srbiji. Brojne su mogućnosti
upotrebe sunčeve energije: u energetici, arhitekturi i građevinarstvu,
turizmu, poljoprivredi, industriji, saobraćaju i domaćinstvima. Modaliteti
su: proizvodnja el. energije, solarno grejanje, topla i sanitarna voda,
balneološka upotreba, rasveta i regulisanje saobraćaja i parking
mesta. Za podsticanje preduzetništva i inovativnih tehnologija i metoda
u ovoj oblasti, kao baze nacionalne konkurentnosti, neophodni su
subvencionisani krediti i olakšice, kao i poslovno-tehnička saradnja sa
vodećim proizvođačima u oblasti primene solarne energije.
Ključne reči: solarna enrgija, primena, preduzetništvo, inovacione
tehnologije, stimulacije.
Applicative Usage of Solar Energy and
Implementation of Innovative Tehnologies and
Methods in Serbia
World is increasingly using renewable energy sources today. The main
reasons for it are: lack and high price of fossil fuels, climate changes
and growth awareness to preserve the environment for current and future
generations. The United States plans up to 2030. to get as many as 25%
energy from renewable energy sources, while the EU had planned 12%
to be already in this year. Solar energy might be able to settle around 5%
energy needs in Serbia. There are numerous possibilities of use of solar
energy: in the energy sector, architecture and civil engineering, tourism,
agriculture, industry, transport and housing. Modalities are: production
of el. energy, solar heating, hot and sanitary water, in spa’s and in traffic
and parking places. For encouraging entrepreneurship and innovative
technologies and methods in this area, as well as bases of National
Competitiveness, it’s necessary to provide subsidiaries, favorable loans
and facilities, as well as business-technology co-operation with the
leading producers in this field.
Key words: solar energy, implementation, entrepreneurship, innovation
technology, incentives.
[100]
energija
konkurentnosti, kao i joint ventures
za domaće proizvođače opreme iz
ove branše.
Studija obuhvata sledeće
potencijalne ciljne grupe:
• domaće i strane investitore,
• preduzetnike i rukovodioce
preduzeća u oblasti energetike,
• projektantska i građevinska
preduzeća,
• banke i osiguravajuća društva,
kao i međunarodne finansijske
institucije: EIB, EBRD i Svetsku
banku,
• nadležne resore i NIP (u cilju
osnivanja start-up preduzeća).
Iskorišćavanje sunčeve energije
može da ima široku primenu
upravo u komparativnim
prednostima, tj. sledećim
privrednim granama u R.Srbiji:
• građevinarstvu i turizmu:
grejanje stanova, hotela i škola,
proizvodnja sanitarne tople vode,
zagrevanje bazenske vode;
• poljoprivredi: grejanje štala,
staklenika i plastenika (razvoj
povrtarske proizvodnje, rano
povrće, cveće), sušenje voća,
žita, duvana i dr., što bi dovelo do
povećanja zaposlenosti i DP ;
• industriji: grejanje hala,
proizvodnji električne energije;
• saobraćaju: ulična rasveta,
semafori, panoi.
Uvođenje solarne energije kao
značajnog supstitutivnog izvora
energije nesporno će pružiti šansu
malim preduzećima iz oblasti:
građevinarstva, poljoprivrede
i turizma. Za to su neophodni
subvencionisani krediti i poreske i
dr. olakšice. Za određene projekte,
kao što je npr. ulična rasveta,
neophodni su certifikati i dozvole
od strane JP EDB, registracija u
Srpskom društvu za osvetlenje i sl.
Slika 1 Rast u primeni foto-naponskih ćelija i panela u SAD od 2001–08.
Aplikativna primena solarna
energija vezana je za prirodne
parametre koji za naše podneblje
iznose prosečno 3-4 kwh/m2,
decembra 0,6-1,4, jula 5,6-6,7
kwh/m2. Broj sunčanih sati
iznosi od 1.500 – 2.700. Realno
trajanje insolacije za Beograd
(na horizontalnu površinu) iznosi
2071h godišnje, od toga 70.5%
u periodu od aprila do septembra
meseca i 29.5% u periodu od
oktobra do marta. Solarnu energiju
karakteriše ultrapozitivna ekološka
osobina ne zagađivanja okoline,
za šta su predviđene stimulacije u
navedenom Zakonu o energetici.
Današnja primena solarne energije
je višestruka. Najčešće se koristi
za dobijanje el. energije putem
foto-električnih panela-pretvarača
(solarne elektrane i foto-naponske
ćelije), vazdušno grejanje ili na već
tradicionalan način - za dobijanje
tople vode putem solarnih
kolektora.
Slika 2
Grafikoni 1 i 2, ilustruju ogroman
napredak u SAD u sferi dobijanja
el. energije korišćenjem sunčeve
energije. Za svega osam godina,
proizvodnja el. energije iz ovog
“zelenog” ekološki 100% čistog,
obnovljivog izvora energije je
skoro udvadesetostučena, dok
su predviđanja za naredni period
fascinantnih 5.700 MW do 2016.
godine.
Štaviše predviđanja su, da će
jeftiniji materijali i povećanje
produktivnosti u proizvodnji
foto- naponskih (voltažnih) ćelija i
panela, učiniti ovaj način dobijanja
el. energije konkurentnijim nego
na bazi prirodnog gasa do 2011.
godine[3]!
Najnovija arhitektonska primena
solarne energije može da bude
korišćenjem kolektora kod
metalnih konstrukcija, zidnih
površina na zgradi ili na krovu u
nemogućnosti primene prve dve
varijante (donji panel, slika 3).
Predviđanja rasta upotrebe foto-naponskih panela u SAD
od 2008-16. godine
2. Eksperimentalnoaplikativni deo
Energija zračenja Sunca koja dolazi
do Zemljine površine iznosi oko
109TWh (8.6.1013toe) godišnje. Ta
energija je oko 170 puta veća nego
energija u ukupnim rezervama
uglja u svetu. To je ogroman
energetski izvor sa kojim se mogu
zadovoljiti energetske potrebe za
veoma dugo vreme.
Izvor: Navigant Consulting, navedeno prema AWEA, ibid, p.13;
[101]
energija
sunčevog zračenja
pomoću staklene bašte i
trombovog zida prikazan
je na slici 5.
Obično se iza staklene
verande nalazi masivan,
tamno obojen zid koji
apsorbuje prispelo
sunčevo zračenje. Noću
ili zimi se otvaraju
gornji i donji otvor na
zidu i
preko gornjeg u kuću
ulazi topao vazduh, a
na donji izlazi hladan i
kuća se zagreva.
Kod druge aplikacije
na slici 5, koristi se
podno skladište toplote,
najčešće rečni šljunak
koji se deponuje ispod
poda kuće. Topao
vazduh se iz staklene
verande pomoću
ventilatora prenosi do
šljunka ispod poda
prostorije. Topao šljunak
zračenjem zagreva
prostoriju, dok hladan
vazduh iz šljunka u toku
noći odlazi u staklenu
baštu [4].
Najnovija alternativna
arhitektonska rešenja u
svetu zasnovana su na
pokušajima da se umesto
trombovog zida koristi
transparentni vodeni
zid poznat pod nazivom
“transvol”. U toku dana
voda celom zapreminom
apsorbuje sunčevo
zračenje, dok je u toku
noći zračenjem predaje
unutrašnjosti kuće.
Nadstrešnica treba da
bude takva da u toku
leta spreči, a u toku zime omogući
prodor sunčevog zračenja u
objekat za stanovanje. Koriste se
nepokretne i pokretne nadstrešnice.
Ugao sunčevog zračenja po
godišnjim dobima je sledeći (slika
6):
1) sunčevi zraci 22. decembra,
2) sunčevi zraci 18. marta i 21.
septembra,
3) sunčevi zraci 21. juna
Na zahvat sunčevog zračenja
utiče boja zidova. U solarnoj
Slika 3 Primena solarne energije: za proizvodnju el.energije i za dobijanje toplotne
energije u arhitektonskom sklopu (solarno vazdušno grejanje)
Slika 4 Zagrevanje kuća pomoću vazdušnih kolektora
Slika 5 Korišćenje staklene bašte u solarnoj arhitekturi
Od ranije su prisutni i već
tradicionalno se koriste elementi
pasivne solarne arhitekture kao što
su: pravilna orijentacija zgrade,
nadstrešnica, prozori, toplotni
zastori, boja zidova, trombov
zid, vodeni zid, staklena veranda,
podno skladište toplote, itd.
Kod prve aplikacije (slika 4), u
toku dana zagrejani vazduh iz
vazdušnih kolektora prirodnom
cirkulacijom prelazi u šljunak i
zagreva ga, a rashlađeni vazduh iz
šljunka prelazi u kolektor. Pritom
su otvori na podu unutar sobe
zatvoreni.
Kod druge aplikacije, u toku
noći ili zime, poklopci u sobi
su otvoreni, pa topao vazduh
iz toplotnog skladišta zagreva
prostorije kuće [4].
Korišćenje staklene verande kao
dela stambenog objekta poznato
je od davnina. Postavlja se na
južnu stranu zgrade. Pasivan
zahvat direktnog i difuznog
[102]
energija
Slika 6
Nadstrešnica i boje zidova u solarnoj arhitekturi
Slika 7
Primena solarne energije za dobijanje tople vode u domaćinstvima
Slika 8
Upotreba integrisanih sistema (ravni kolektori i vakumske cevi) za
zagrevanje i toplu vodu u domaćinstvima i turističkim objektima
arhitekturi koriste se obojeni zidovi
sa koeficijentom apsorpcije od 0,5
-0,8 (slika 6) [4].
Upotreba integrisanih sistema
ravnih solarnih panela za
zagrevanje vode u svetu je poznata
i traje već nekoliko decenija.
Osnovni napredak čini korišćenje
novih ili skupljih materijala ili
metoda kao što su: titanijum,
magnezijum, bakar, aluminijum, sa
jonizirajućim navlakama, koji su
podigli sunčanu apsorpciju do 95%,
dok su ultrasonično zavarivanje,
antifrizing, novi termozaštitni
materijali, produžili trajnost i
smanjili gubitak toplote. Sve više
su u upotrebi potpuno integrisani
sistemi sa pumpama i kontrolnim
jedinicama (slika 7 i 8, prva u
nizu), koji su samoregulišući i
mogu se koristiti kao dodatni izvor
[103]
zagrevanja, a ne samo
za dobijanje tople vode.
Procene su, da je za
grejanje stana od 60m2
na solarnu energiju,
potrebna investicija od 1
- 1.5 hiljada €, a za toplu
vodu oko 500 € [4].
U novije vreme, sve više
se koriste vakumske
cevi u domaćinstvima, a
naročito u poljoprivredi:
za staklenike i
plastenike. Vakumski
model ima specijalna
koncentrišuća ogledala i
čak je efikasniji od nekih
solarnih ravnih panela,
a u svakom slučaju je
znatno jeftiniji (slika 8,
druga i treća u nizu).
Prema predviđanjima
ukupna površina
kolektora u EU dostići
će do 2010.g. cifru
od 75 miliona km2, a
u zemljama Evrope
van EU još 40 miliona
km2. To znači da će
se sadašnja godišnja
prodaja udesetostručiti,
što vrednosno daje iznos
od blizu 2.5 milijarde €
godišnje [4].
Procene su da bi
solarna energija mogla
da podmiri oko 5%
energetskih potreba u
Srbiji. Leti bi se moglo
obezbediti 80% potreba
za toplom vodom, a zimi
između 35 i 50%.
Sa gigantskim
nastankom i razvojem
kosmičke industrije
„korakom od sedam
milja“ krajem
prethodnog milenijuma,
dolazi do uporedne
primene te tehnologije u korist
solarne rasvete na zemlji. Naročito
sa povećanjem efikasnosti
fotonaponskih monokristalnih
silikonskih ćelija i novih znatno
efikasnijih, štedljivijih (30-50% od
običnih) i dugotrajnijih indukcionih
lampi (sijalica), slika 9.
Primera radi, garantni period za
gornje solarne module iznosi 20
godina, baterija do pet godina,
energija
Slika 9 Upotreba solarne energije u saobraćaju
dok je rok trajanja lampe
produžen na preko 100.000
časova! Preliminarna istraživanja
pokazuju da je solarna rasveta 2030% jeftinija u izgradnji i 100%
ekonomičnija u eksploataciji.
3. Zaklju~ak
1. Široka primena solarne energije
u R.Srbiji mogla bi da podmiri
oko 5% ukupnih energetskih
potreba zemlje. Cene fosilnih
goriva u neprekidnom su
porastu, tako da bi se primenom
sunčane energije ostvarile
ne samo devizne uštede na
uvozu nafte i gasa, već bi se sa
druge strane smanjili troškovi
ekološke zaštite, kao jedan od
bitnih faktora za zaštitu životne
sredine, ali i priključivanja
EU[5]. Unija je već donela
propise o 50% smanjenju
karbonske emisije i 20%
smanjenju efekata staklene bašte.
Cilj EU-15 bio je da se već u
2010 .g. 12% ukupne potrošnje
energije dobija iz obnovljivih
izvora.
2. Neophodno je doneti
odgovarajuća podzakonska
akta u svrhu stimulisanja i
subvencionisanja korišćenja
ovog, ekološki potpuno čistog
izvora energije. To se u prvom
redu odnosi na poreske olakšice
i dobijanje povoljnih kredita
od međunarodnih finansijskih
institucija kao što je EIB i dr., i
bankarskog sektora.
3. Brojne su mogućnosti primene
sunčane energije:
- u energetici: za
industrijsku proizvodnju
el. energije (solarne
elektrane), domaćinstvima
i telekomunikacionim
dislociranim relejima (solarni
paneli) putem monokristalnih
silikonskih ćelija,
- u građevinarstvu i turizmu: za
zagrevanje prostorija, pasivnim
i aktivnim metodama,
- u poljoprivredi, industriji,
turizmu i domaćinstvima za
dobijanje tople vode i
- saobraćaju: za uličnu rasvetu,
osvetljenje trgova, semafore,
bilborde, pa čak i osvetljavanje
tunela sa novim indukcionim
lampama razvijenim za potrebe
solarne ulične rasvete.
4. Literatura
[1] Zakon o energetici, Službeni
Glasnik R.Srbije br. 84/04;
[2] American Wind Energy
Association (AWEA), 2008,
„Small wind turbine – Global
Market Study“, p.6;
[3] “Economic Impacts of
Extending Federal Solar Tax
Credits.” Navigant Consulting,
September 2008. http://seia.
org/galleries/pdf/Navigant%20
Consulting%20Report%20
9.15.08.pdf
[4] Centar za razvoj ekološke
svesti, Izvor, http://www.well.
org.rs/Energija%20sunca.htm;
[5] videti: DIRECTIVE
2001/77/EC of the European
Parliament and of the Council
27.09.2001.g. (podrška
programu primene obnovljivih
izvora energije na zajedničkom
tržištu).
[104]
energija
S. Poli}-Radovanovi}
Centralni institut za konzervaciju, Beograd
Z. Nikoli}, S. Risti}
Institut Goša d.o.o., Beograd
B. Milosavljevi}
Zemunska gimnazija, Zemun
J. Milosavljevi}
Dunav osiguranje, Beograd
UDC: 621.316.1č621.317.001.6
Uticaji tehnoloških optimizacija
termoenergetskih postrojenja
na objekte kulturne baštine –
metodološki aspekti istraživanja
1. Uvod
Rezime
Zaštita kulturne baštine predstavlja
jedan od društvenih prioriteta u
savremenom svetu. To potvrđuju
brojni međunarodni dokumenti i
konvencije koje su donete u cilju
uspostavljanja standarda zaštite
kulturne baštine. U dokumentima
se posebno ističe da je preventivna
zaštita kao strategija izuzetno važna
za zaštitu nasleđa. Zbog činjenice
da je rešavanje pitanja zagađenja
kompleksno, da zahteva ulaganje
značajnih finansijskih sredstava,
a da merenja emisije gasova koja
se vrše u skladu sa zakonskim
propisima ne odgovaraju u
potpunosti specifičnim potrebama
istraživanja ugroženosti kulturne
baštine, u međunarodnoj
istraživačkoj praksi u novije vreme
se aktuelizuje pitanje primene mera
preventivne zaštite kako bi objekti
i predmeti na vreme bili izuzeti od
mogućih degradacija materijala [1].
U industrijskim zonama, posebno
u okruženju termoelektrana,
neosporno postoji veliki rizik za
degradaciju materijala predmeta
i objekata baštine zbog emisije
štetnih materija i snažnih izvora
prašine i pepela. U sastav emisije
ulaze CO2 , SO2, NOx, CO,
hidrokarbonati, živa, arsen,
olovo, kadmijum, i drugi teški
metali koji izazivaju procese
korozije na materijalima objekata
i predmeta baštine. To bitno
usložava postupke njihove zaštite,
Procene negativnih efekata emisije štetnih materija na objekte kulturne
baštine koji se nalaze u domenu uticaja termoenergetskih postrojenja,
zahtevaju multidisciplinarna istraživanja. Posebno važan aspekt odnosi
se na praćenje efekata tehnološke optimizacije i optimizacije strujanja
na emisiju štetnih materija u vazduh. Navedeni odnosi u najužoj su
vezi sa primenom novih tehnologija i materijala u optimizaciji rada
termoenergetskih postrojenja. U ovom radu razmatra se metodološki
pristup u naučnoj proceni uticaja tehnoloških optimizacija na kulturnu
baštinu.
Ključne reči: termoenergetska postrojenja, kulturna baština, emisija
štetnih materija
Impacts of Technological Optimization Thermal
Power Plants at the Facility Cultural Heritage Methodological Aspects of Research
Estimates of the negative effects of emissions on objects of cultural
heritage located in the domain of influence of thermal power plants,
require multidisciplinarv research. Particularly important aspect is
related to monitoring the effects of technological optimization and
optimization of flow on emission of harmful substances into the air. These
relations are in central relation to the application of new technologies
and materials in the optimization of thermal power plants. This paper
discusses the methodological approach to assess the impact of scientific
and technological optimization of the cultural heritage.
Key words: Facility of Thermal energy, Cultural heritage, Emissions
a u nekim slučajevima ih i trajno
degradira. Jedan od najvećih
problema odnosi se na koroziju
eksponata u otvorenom prostoru.
Koroziju pospešuju posledice
industrijskih i drugih aktivnosti
urbanih sredina, gde se produkuje
u atmosferu niz gasova koji inače
ne pripadaju atmosferia čija se
produkcija povećava iz godine u
godinu (tabela 1). Među njima
[105]
posebno se izdvajaju SO2, SO3,
SO2, hloridi i oksidi azota iz kojih
uz pomoć atmosferske vlage
nastaju vrlo agresivne kiseline za
površinu eksponata, kao što su
sulfidna, sulfatna, hloridna kiselina
i druge. U ekstremnim slučajevima
agresivnih kiselina u atmosferi
može biti toliko, da kišnicu čine
vrlo korozivnom (kisele kiše).
energija
analize emisije u vezi efekata
staklene bašte a uporedo se
započelo sa primenom prvih
dinamičkih optimizacijskih
linearnih modela u planiranju
energetskog sektora [2].
Pridruživanje pitanja zaštite
baštine u odnosu na tehnološke
optimizacije u energetskim
postrojenjima predstavlja
problem koji se otvara u 21.
veku zahvaljujući uvođenju
modernih tehnologija u oblast
zaštite baštine.
Problemi degradacije
materijala objekata i predmeta
kulturne baštine odnose se na
materijale javnih spomenika,
fasada zgrada, arheoloških
lokaliteta i drugih objekata
koji su proglašeni kulturnim
dobrima. Reč je o zadacima
kompleksne prirode koji
zahtevaju multidisciplinarna
istraživanja, jer osim ekoloških
Slika 1 Korozija cevi u otvorenom prostoru u okolini TE Kostolac
Sedamdesetih godina prošlog
veka uvedena je mogućnost
Tabela 1 Studije EKC za sumpor [3]
[106]
obuhvataju i niz drugih faktora
koji utiču na devastaciju i
razaranje kulturnih vrednosti i
dobara. Zato je u proceni rizika
degradacije materijala pod
uticajem emisije štetnih gasova
utvrđivanje ekoloških reperkusija
problema jedna od polaznih tačaka
istraživanja, a ne cilj opservacije.
Rezultat sinteze teorijskih i
eksperimentalnih analiza je
formulisanje strategije preventivne
zaštite objekata i predmeta kulturne
baštine u cilju smanjenja rizika od
degradacije materijala.
2. Metodolo{ki koraci
u multidisciplinarnim
istra`ivanjima
Međunarodna naučna praksa
pokazuje da je uvođenjem
savremenih tehnologija u oblast
zaštite kulturne baštine u velikoj
meri rešen problem dijagnostike
i konzervacije kulturnih dobara
[4],[10], ali još uvek
nema odgovora na
problem povezivanja
tehnoloških procesa
i procesa tehnološke
optimizacije sa
merama preventivne
zaštite objekata i
predmeta baštine.
Multidisciplinaran
pogled na
navedene probleme
obuhvata oblasti
termoenergetike,
procesne tehnike,
tehnologije
materijala, laserske
tehnike (slika 2),
mehanike fluida,
heritologije,
meteorologije,
ekologije,
arheologije,
informatike, istorije
umetnosti i drugih
pomoćnih disciplina.
Istraživanja uticaja
termoenergetskih
postrojenja na
objekte kulturne
baštine obuhvataju
složene procese
ispitivanja uticaja
optimizacije
tehnologija i
strujanja na
energija
objekata baštine, istražuje
kompleksan problem koji
može imati samo originalnu
metodologiju istraživanja.
Zato svaka studija procene
rizika radi praćenja uticaja
tehnologije, problema
optimizacije strujanja,
uticaja eksploatacije i
uvođenja novih materijala
zahteva sublimat
a
istraživanja najpovoljnijih
modela (slika 3), u skladu sa
problemima koji definišu i
prate optimizaciju procesa.
Modeli optimizacije koriste
se za rešavanje složenih
problema zbog čega je
najčešće potrebno osigurati
velike količine podataka
i postaviti više različitih
scenarija događaja unutar
sistema praćenja uticaja
emisija štetnih materija na
b
objekte kulturne baštine.
Potrebno je da postavljeni
model bude jednostavan za
Slika 3 Modeli praćenja uticaja emisija štetnih materija na objekte kulturne baštikorišćenje ali istovremeno
ne u okviru skupa modela tehnoloških optimizacija
mora dovoljno detaljno
da opisuje posmatrane
probleme. Pravilo dobro
postavljenog modela je
njegova razumljivost u
odnosu na brojne zahteve
multidisciplinarnosti
istraživanja koja
obuhvataju: probleme
sagorevanja, probleme
eksploatacije, optimizacije
režima strujanja fluida,
probleme primene novih
materijala i tehnologija,
probleme uticaja ovih
promena na emisiju
štetnih materija, probleme
prenošenja ovih materija u
zavisnosti od meteoroloških
uslova
i konfiguracije terena, do
materijale objekata baštine koji
nenadoknadivosti. [5]
problema
procena ugroženosti
se nalaze u domenu emisije
Svaki objekat i predmet zato
objekata
zaštite
i mogućih
termoenergetskih postrojenja.
zahteva poseban prilaz i originalnu
degradacija
materijala.
Metodološki problem
metodologiju zaštite. S obzirom
Najteži zadatak u praćenju efekata
istraživanja znači zahteva
na uticaje meteoroloških i
navedenih procesa odnosi se
uklapanje metodoloških prilaza
geometrijskih parametara koji
na nemogućnost podvrgavanja
karakterističnih za navedene
su jedinstveni za svako područje
eksperimentalnom
radu in situ
oblasti uključene u ispitivanje
i s obzirom na originalnost
objekata zaštite kulturne baštine,
problema, ali u skladu sa značajem rešenja optimizacije tehnoloških
jer ekskluzivnost i visoka vrednost
i jedinstvenošću objekata
postupaka uvođenja novih
predmeta istraživanja nalaže
zaštite, jer lokaliteti, objekti i
materijala i optimizacije strujanja,
isključivu primenu nedestruktivnih
predmeti kulturne baštine pod
neosporno je da se svakim
metoda istraživanja.
zaštitom su upravo zbog svoje
ispitivanjem odnosa tehnoloških
Zbog toga istraživanja nalažu
jedinstvenosti, izuzetnog značaja i
optimizacija i zaštite konkretnih
Slika 2 a) Čišćenje CO2 laserom korozivnih naslaga na uzorku cevi [4] , b)
istraživanja primene rubinskog lasera u čišćenju metalnih predmeta kulturne baštine [9]
[107]
energija
Veoma važan korak u
metodološkoj postavci
problema odnosi se na izbor
konkretnih komponenti
uređaja za koje je potrebno
izvršiti izbor materijala za
rad u propisanim uslovima
a za koje je postojao interes
izrade simulacije.
Simultano se odvija
postavljanje kontrolnih
uzoraka materijala
predmeta kulturne baštine
pogodnih za korišćenje
u eksperimentalnom
ispitivanju uticaja emisije
štetnih materija na odabrane
materijale (slika 4b).
Slika 5 Izvori podataka za izradu studije preventivne zaštite objekta kulturne baNajpogodnije lokacije su
štine u skladu sa tehnološkom optimizacijom termoenergetskog postrojenja
merne stanice na kojima se
kontinualno prati emisija
štetnih materija. U ovoj fazi
radi se simulacija širenja
aerozagađenja na okruženje
u kojem se nalaze objekti
kulturne baštine.
Tehnološka optimizacija
koja obuhvata primenu
novih materijala
zahteva analizu brojnih
pokazatelja kao što su na
primer analitička ocena
zavarljivosti ispitivanih
materijala, efekti toplotnih
ciklusa navarivanja na
mikrostrukturu i osobine
navarenih spojeva i sl. Pri
definisanju tehnologije
koja je od interesa za
saniranje problema
u termoenergetskom
postrojenju posmatraju se
različiti
termički uslovi, u fazama
Polazana tačka istraživanja
multivarijantne provere do
pre
i
posle
obrade u skladu sa
formulisanja strategije preventivne mogućnosti tehnološke
izvršenim
izborom
odgovarajućih
zaštite u komparativnim
optimizacije pojedinih segmenata
postupaka
za
svaku
predloženu
teorijskim studijama i u domenu
termoenergetskih postrojenja
tehnologiju. Zatim obavlja se izbor
eksperimentalnog rada na uzorcima odnosi se na utvrđivanje tehničko
dodatnih i potrošnih materijala,
ekvivalentnih osnova [6] sa
– tehnoloških uslova rada i stanja
definišu parametri obrade, kao i
materijalima predmeta i objekata
radnih delova. Sledeći korak je
vrsta i obim kontrole pre, u toku i
kulturne baštine.
snimanje rada postrojenja na
posle obrade.
Metodološka postavka u ispitivanju osnovu kojeg se u slučajevima
Numerička simulacija strujanja
povezanosti efekata tehnološke
strujanja (na primer u mlinovima)
daje potpuniju sliku raspodele
optimizacije i optimizacije
brzina i pritisaka višefaznog
strujanja na emisiju štetnih materija izvodi numerička simulacija
strujne slike unutar postrojenja.
strujanja (vazduh, ugljena
u vazduh zahteva uklapanje sa
U skladu sa tim definišu se
mešavina, pesak i druge primese,
standardima izrada studija uticaja
odnosno čvrsta i gasovita faza)
emisije štetnih matertija na spoljnu najvažniji parametari (granični
sredinu u različitim meteorološkim uslovi, parametri smeše, interakcije unutar postrojenja što omogućava
prisutnih faza, turbulentni modeli
uslovima. Analize obuhvataju i
i predviđanje efekata strujanja na
pokazatelje efikasnosti postojećeg
radne delove odnosno materijal
itd.) za adekvatnu numeričku
sistema za monitorng.
delova koji su predmet obrade u
simulaciju.
Slika 4 Muzejski eksponati i eksperimentalni uzorci: eksponati sa lokaliteta Viminacijum u Narodnom muzeju Požarevac (a) [7] i uzorci antičkog stakla,
srednjevekovne keramike i kostiju iz perioda neolita postavljeni na mernoj
stanici u okolini TE Kostolac u okviru naučnog projekta TR 19 205 A (b)
[108]
energija
tehnološkoj optimizaciji. Zatim se
pristupa izradi probnih uzoraka,
izboru postupaka obrade i dodatnih
materijala i obavljaju postupci koji
treba da pokažu razlike u funkciji
uređaja izrađenih u klasičnim
i novim materijalima. Vrše se
ispitivanja metodama bez razaranja,
ispitivanja strukturnih i mehaničkih
osobina kao i tribološka ispitivanja.
Pored toga rade se i ispituju
tehnološke probe.
Eksperimentalni rad obuhvata
i probne uzorke materijala
kulturne baštine u cilju obavljanja
komparativnih analiza čišćenja
probnih uzoraka materijala [8]
na kojima još nije nataložen sloj
štetnih čestica koje nastaju kao
produkti rada termoenergetskih
postrojenja. Pored toga vrše se
metodološke analize procene rizika
za materijale kulturne baštine u
odnosu na rezultate simulacije
raspodele brzina pritisaka pri
strujanju ugljene mešavine i
simulaciju širenja aerozagađenja
na objekte kulturne baštine u
okruženju termoelektrane.
Analize aerozagađenja vrše
se na osnovu kontinualnih
merenja u sklopu redovnog
monitoringa ekološkog sektora
TE i analiza dotadašnjih
istraživanja aerozagađenja u
okolini termoelektrane, kao i
analiza prethodnog kartiranja
terena primenom georadara i GPS.
Posle modeliranja terena u opsegu
aerozagađenja, vrši se numerička
simulacija aerozagađenja
(koncentracije štetnih materija)
primenom softvera za rešavanje
Navije-Stoksovih jednačina.
U domenu rešavanja problema
tehnološke optimizacije finalni
metodološki korak odnosi se na
analize i poređenje dobijenih
rezultata i efekata uspešnosti
u procesu definisanja optimalne
tehnologije obrade delova
termoenergetskih uređaja. Kada
se realizuje revitalizacija izabrane
komponente (radnog dela)
postrojenja, prati se ponašanje
materijala radnog dela IBR
metodama u određenom periodu
kao i eventualno strujno snimanje
rada postrojenja. U ovoj fazi prave
se komparativne analize laserskog
čišćenja probnih uzoraka materijala
kulturne baštine radi formulisanja
zahteva preventivne zaštite.
Specifikumi istraživanja u oblasti
tehnologije materijala objekata
kulturne baštine su u činjenici da
mnogi objekti baštine zahtevaju
isključivo nedestruktivne metode
u konzervaciji i restauraciji
materijala. U tom smislu
primenom laserske tehnike
postižu se evidentno najbolji
rezultati. U ispitivanjima korozije
se polazi od neinvanzivnih
tehnika, vizuelnog posmatranja
optičkom mikroskopijom koja
se dokumentuje digitalnom
fotografijom, a drugi nalazi slojeva
korozije dokumentuju se različitim
tehnikama, komplementarno
potvrđujući rezultate. U primeni
su NR (Neutron Radiography),
XR (X- and gamma- rays), XAS
(X-ray Absorption Spectroscopy),
EELS (Electron Energy Loss
Spectroscopy), TEM (Transmission
Electron Microscopy), ÌXRD
(micro-X-Ray Diffractometry ),
XRF (X-Ray Fluorescence), SEM
(Sscanning Electron Microscopy)
povezane sa EDS (Energy
Dispersive Spectrometry), SR
(Synchrotron-Radiation), FTIR
(Fourier Transform Infra-Red
Spectroscopy) i drugim.
Uzimajući u obzir rezultate
dobijene simulacijom
aerozagađenja i analize uticaja
tehnološke optimizacije na emisiju
štetnih materija, finalizuju se
ispitivanja kojima se povezuje
optimizacija tehnologija, materijala
i procesa u konceptu održivog
razvoja. Na osnovu analiza slojeva
nataloženih štetnih materija na
uzorcima materijala kulturne
baštine vrši se multivarijantna
procena rizika degradacije
materijala predmeta kulturne
baštine i ugrađuje u dokument
strategije preventivne zaštite
(slika 5) a u skladu sa evropskim
standardom GVE (graničnim
vrednostima emisije) u vazduh.
3. Zaklju~ak
Metodološki problemi povezivanja
oblasti tehnološke optimizacije
rada termoenergetskih postrojenja
i zaštite objekata kulturne baštine,
odnose se na zadatke usklađivanje
pojedinačnih metodologija brojnih
[109]
oblasti koje obuhvata problem
preventivne heritološke prakse.
Multidisciplinarnost kao kvalitet u
sagledavanju osobenosti problema
zaštite, istovremeno predstavlja
složenu osnovu za planiranje
procene ugroženosti objekata
zaštite. Pokazuje se da uz direktna
merenja neophodnih parametara
emisije iz termoenergetskih
postrojenja, nije moguće izvršiti
metodološko planiranje bez
odgovarajućih međukoraka koji
se odnose na simulaciju procesa
strujanja kako u termenergetskim
postrojenjima, tako i u eksterijeru,
na terenima koji se nalaze pod
uticajem delovanja štetnih materija,
gde se i nalaze objekti kulturne
baštine.
4. Zahvalnica
Ovaj rad je finansijski podržan
od strane Ministarstva za nauku i
tehnološki razvoj Republike Srbije,
u okviru projekta TR 19 205 A.
Literatura
[1] M. Popović-Živančević,
Koncept integrativne zaštite
baštine, sa posebnim osvrtom
na muzejsku građu, doktorska
disertacija, Univerzitet u
Beogradu, 2006
[2] I. Nystrom, Exploring
the Treatment of Energy
Demand in Energy Systems
Engineering Modeling, Thesis
for the degree of Doctor
of Philosophy, Chalmers
University of Technology,
Department of Energy
Conversion, Goteborg,
Sweden, 2001
[3] Ristić D., Okolinska
Kuznetsova kriva,
Regulisanje emisije SO2 iz
termoenergetskih postrojenja u
Jugoistočnoj Evropi – stručni
kolokvij , Sarajevo, 2009.
[4] Koh, Yang Sook, Laser
cleaning as a conservation
technique for corroded metal
artifacts, doctoral thesis, Luleå
University of Technology,
Department of Applied
Physics and Mechanical
energija
Engineering, Division of
Manufacturing Systems
Engineering, 2006
[5] S.Polić-Radovanović,
Primena lasera u obradi
zaštiti i dijagnosticiranju
materijala predmete kulturne
baštine, doktorska disertacija,
Univerzitet u Beogradu, 2007
[6] S.Polić-Radovanović,
A.Milosavljević, M. Korać,
Identifikacija arheoloških
materijala laserom pomoću
komparativne analize
ekvivalentnih osnova,
Arheologija i prirodne nauke,
II (2006)
[7] http//www.museum-po.org.rs,
13.12.2009.
[8] S. Ristic, M. Sreckovic, S.
Polic-Radovanovic, M. Kutin,
The effects of laser light
interactions with materials
of cultural heritage The
eleventh annual conference
“YUCOMAT 2009”, Herceg
Novi, Montenegro, August 31
- September 4, 2009, Abstract
P.S.A.39
[9] S. Ristic, J. Stasic, M. Kutin,
Z. Nikolic, Ruby Laser
Interaction with Different
Type Carbon Materials,
Contemporary materijals,
Banja luka 4-5 jul, 2008,
Proceedings, pp.151
[10] Polić – Radovanović,
S., Primena laserskih
dijagnostičkih metoda u
evaluaciji i očuvanju kulturne
baštine (u monografiji
Srećković M. et al, Primena
elionskih i drugih tehnika u
merenju, kontroli i obradi
materijala i procesa), Institut
Goša, Beograd, 2009.
Pavle Radanov, M. Sc. ecc.
UDC: 504.75.054:504.3.054 (497.11)
Istraživanje nivoa edukacije
o zagađenosti životne
sredine u Pančevu
Rezime
Pančevo je na ekološkoj mapi sveta označeno kao „crna“ ekološka tačka.
Uzrok tome je visok stepen zagađenosti koji je znatno izmenio životnu sredinu
i koji je doveo do štetnih posledica i reakcija po sav živi svet.
Ovim istraživanjem želeo sam da saznam koliko su građani Pančeva
upoznati sa ekološkim problemima i zagađenjem životne sredine u Pančevu.
Istovremeno želeo sam da ukažem na to koliko zagađenje štetno deluje na sav
živi svet.
Predmet istraživanja je nivo edukacije o zagađenosti životne sredine u
Pančevu, tj. nivo edukacije o zagađenosti vazduha, voda, zemljišta i hrane i
nivo obaveštavanja od strane medija.
Cilj istraživanja je da se utvrdi nivo edukacije o zagađenosti životne sredine
u Pančevu tj. o pojavama zagađenja vazduha, voda, zemljišta i hrane.
Zadatak istraživanja je da se utvrdi da li su isti kvantumi saznanja o
zagađenosti vazduha, voda, zemljišta i hrane kod anketiranih građana
Pančeva.
Rezultati istraživanja ukazuju da bi ubuduće trebalo najviše pažnje posvetiti
razvoju i podizanju ekološke svesti građana Pančeva kroz permanentne
edukacione programe o zaštiti životne sredine.
Ključne reči: ekološki problemi i zagađenje životne sredine u Pančevu.
Abstract
Pancevo on the ecological map of the world labeled as “black” ecological
point. Cause this is a high level of pollution is significantly changed
environment, and that led to adverse consequences and reaction by all the
living world.
This research I wanted to find out how citizens of Pancevo familiar with
ecological problems and environmental pollution in Pancevo. At the same
time I wanted to point out how much pollution adversely affects all the living
world.
Subject of research is the level of education about environmental pollution in
Pancevo, ie. level of education on air pollution, water, soil and food and the
level of notification from the media.
The aim is to determine the level of education about environmental pollution
in Pancevo, ie. On the occurrence of air pollution, water, soil and food.
The task of research is to determine whether the same quantum of knowledge
about air pollution, water, soil and food with respondents citizens of
Pancevo.
The results indicate that the future should devote most attention to
development and raising environmental awareness of citizens of Pancevo
through continuous educational programs on environmental protection.
Key words: ecological problems and environmental pollution in Pancevo.
[110]
energija
Uvod
Pančevo je, sa ekološke tačke
gledišta, grad koji je po svetskim
standardima zbog zagađenja
životne sredine uvršćen kao crna
tačka pod brojem jedan u Evropi.
U Pančevu je 60-tih godina
prošlog veka počela izgradnja i
proizvodnja hemijskih đubriva u
fabrici HIP „Azotara“ Pančevo a
uz ovu veliku fabriku, sada već
zastarele tehnologije, podignute
su još dve fabrike i to: Rafinerija
nafte Pančevo i HIP „Petrohemija“
Pančevo, te je ceo kompleks na
južnom obodu grada uz reku
Dunav označen kao Petrohemijski
kompleks ili popularno „Južna
zona“.
Kroz četiri ipo decenije intenzivnog
rada ove tri fabrike, Pančevo je u
ekološkom smislu postalo veoma
loša sredina za život i rad imajući u
vidu enormno zagađenje vazduha,
voda i zemljišta jer hemijska
industrija uopšte nije udaljena od
naselja.
Na ekološkoj mapi sveta Pančevo
je označeno kao „crna“ ekološka
tačka. Uzrok tome je visok
stepen zagađenosti koji je znatno
izmenio našu životnu sredinu i
koji je doveo do štetnih posledica
i reakcija po sav živi svet. Zbog
toga sam odlučio da ispitam nivo
obaveštenosti mojih sugrađana o
pojavi zagađenja u Pančevu.
Zagađenje dovodi do ozbiljnih
zdravstvenih i genetičkih posledica,
kao i reakcija organizma, i time
problem zagađenja Pančeva postaje
prioritet koji pred građane Pančeva
postavlja dilemu: ostati po cenu
opstanka ili opstati uz angažovanje
svih vidova građanskog mnjenja
i inicijativa u pogledu podizanja
ekološke svesti i stvaranja
kontrolnih mehanizama koji će
aktivno da sudeluju u ekološkoj
sudbini grada Pančeva.
Ovim istraživanjem želeo sam da
saznam koliko su građani Pančeva
upoznati sa navedenim ekološkim
problemima i zagađenjem životne
sredine u Pančevu. Istovremeno
želeo sam da ukažem na to koliko
zagađenje štetno deluje na sav živi
svet.
Tokom istraživanja, prilikom
prikupljanja podataka, upotrebljen
je istraživački instrument anketa.1
Anketom je obuhvaćeno sto
ispitanika. Anketirani su građani
Pančeva različitog pola, starosnog
doba i školske spreme. Prilikom
ispitivanja korišćen je upitnik2
koji sadrži deset pitanja a koji
je popunjavan deskriptivnom
metodom.
Rezultati istraživanja ukazuju da
bi ubuduće trebalo najviše pažnje
posvetiti razvoju i podizanju
ekološke svesti građana Pančeva
kroz permanentne edukacione
programe o zaštiti životne sredine.
Ključne reči koje su karakteristične
za istraživački rad: ekološki
problemi i zagađenje životne
sredine u Pančevu.
Teorijski okvir
istra`ivanja
1. Teorijski prikaz pojave
(op{te tuma~enje)
Procesom industrijalizacije i u
Pančevu se nažalost javlja problem
zagađenja vazduha, voda, zemljišta
i hrane. Zagađivanje prouzrokuje
narušavanje fizičkih, hemijskih i
bioloških svojstava naše životne
sredine koja tako izmenjena štetno
deluje na sve nas.
Nekontrolisanim ispuštanjem
štetnih materija iz fabrika Južne
zone - HIP „Azotara“ Pančevo,
Rafinerije nafte Pančevo, HIP
„Petrohemija“ Pančevo i drugih
izvora zagađenja dolazi do
zagađenja vazduha. U vazduh se,
u velikim količinama, ispuštaju
raznovrsne i mnogobrojne štetne
primese čija je emisija veoma
velika, a to su: ugljen-monoksid
Anketa - Pod anketom se podrazumeva
način prikupljanja podataka, širi po broju
ispitanika, ali s jednostavnijim sadržajem
i relativno kratkim trajanjem prikupljanja.
Lice koje sprovodi anketu naziva se
anketar ili ispitivač. Lica koja odgovaraju
na pitanja, bilo usmeno ili pismeno,
nazivaju se ispitanicima. - Vojin Milić,
Sociološki metod, Zavod za udžbenike
i nastavna sredstva, Beograd, 1996, (str.
479).
2
Upitnik - Pismeni upitnik je obrazac
kojim se pismenim putem traže neka
obaveštenja za koja se smatra da mogu
biti od koristi za istraživanje. (str. 478).
Prednost upitnika sastoji se u velikoj
brzini prikupljanja podataka. - Vojin
Milić, Sociološki metod, Zavod za
udžbenike i nastavna sredstva, Beograd,
1996, (str. 481).
1
[111]
(CO), ugljen-dioksid (CO2),
sumpor-monoksid (SO), sumpordioksid (SO2), sumpor-vodonik
(H2S), azot-monoksid (NO), azotdioksid (NO2), amonijak (NH3),
benzen (C6H6), ugljovodonici
(toluen, metil-merkaptan), čađ,
itd. Sve ove primese imaju
prefiks zagađivača koji dovode
do globalnih problema a ne samo
lokalnih.
U našoj sredini fabrike Južne zone
i drugi izvori zagađenja svojim
otpadnim vodama zagađuju i
naše reke - Tamiš i Dunav. I tako
Pančevci, i pored dve reke, nemaju
leti gde da se kupaju i rekreiraju jer
su vode zagađene.
Kruženjem materija u prirodi
neizostavno se zagađuje i zemljište
i to: poljoprivredno zemljište zbog
nekontrolisane primene veštačkih
đubriva i pesticida koji se koriste
u poljoprivredi; zemljište koje se
koristi za divlje deponije sa čvrstim
otpadom; kao i zemljište koje
ugrožavaju mnogi drugi zagađivači
sa svojim otpadnim materijama.
Sve napred navedeno dovodi i
do zagađivanja hrane jer biljke
korenovim sistemom, koji nije
selektivan u procesu apsorpcije, sa
vodom iz zemljišta upijaju sve ono
što im je ponuđeno. Tako se dolazi
do toga da je i hrana zagađena, a
ljudi su poslednji članovi u lancu
ishrane i stoga sva ta zagađivanja
znatno uvećana hranom unose u
organizam.
Posledice, svega što je napred
navedeno, po ljude su: bolesti
disajnih organa, kancerogene
bolesti, slabljenje imuno
sistema, alergije, katarakta očiju,
konjuktivitis, povećana smrtnost.
Pored navedenih zdravstvenih
posledica, javljaju se i mutagene i
teratogene promene.
Stepen zagađenosti naše životne
sredine znatno je povećan nakon
bombardovanja 1999. godine.
Tokom bombardovanja, u
jednom danu istovremeno su bile
bombardovane sve tri pančevačke
fabrike Južne zone, i tom prilikom
došlo je do velike emisije štetnih
materija. Tokom bombardovanja,
i velike količine toksičnih i štetnih
materija izlivene su u reke i na
zemljište u krugu fabrika Južne
energija
zone. Ovakvim zagađivanjem
ozbiljno su ugrožene podzemne
vode, a voda koju pijemo iz
gradskog vodovoda upravo se
dobija preradom podzemnih voda.
Na osnovu iznetih činjenica jasno
se nameće zaključak da bi problem
zagađivanja grada Pančeva trebalo
ozbiljno shvatiti. Stanovnici
Pančeva prvenstveno bi trebalo da
budu obavešteni o tome da postoji
način i mere koje mogu da se
koriste kako bi se smanjio stepen
svih vidova zagađenja.
Da bi se u Pančevu zaštitio vazduh
mogu da se primene određene
mere i to: tehničko- tehnološke,
biološke i zakonske. Primena
navedenih mera trebalo bi da
bude stalna i istovremena. Vode
mogu da se zaštite prečišćavanjem
otpadnih voda. Zemljište može
da se zaštiti primenom zakonskih
mera u poljoprivredi, kao i
smanjivanjem količina čvrstog
otpada, recikliranjem otpada i
izgradnjom sanitarnih deponija.
Metodom recikliranja postiže se
najbolji način zaštite zemljišta
od otpadaka kako sa ekološkog
tako i sa ekonomskog aspekta.
Izgradnjom sanitarne deponije
u Pančevu i prikupljanjem
sekundarnih sirovina za reciklažu
smanjilo bi se zagađivanje
zemljišta i time i šire životne
sredine. Stanovnici Pančeva trebalo
bi da se informišu putem medija
i kroz permanentne edukacione
programe kako bi naučili da
prepoznaju ekološke probleme,
kako da deluju preventivno i kako
da pokreću građanske inicijative u
cilju zaštite životne sredine i svog
opstanka u ovakvim uslovima.
Programi edukacije o zaštiti
životne sredine trebalo bi da budu
ozbiljno i stručno isplanirani i
još ozbiljnije sprovedeni. Značaj
edukacije najbolje može da se uoči
iz programa koji su sprovedeni
u okviru zaštite stanovništva od
side i iz programa o ponašanju u
saobraćaju. Takvim edukacijama
spašeni su mnogi životi.
Metodološki okvir istraživanja
Tokom istraživanja, prilikom
prikupljanja podataka, korišćen
je istraživački instrument anketa.
Glavna svrha istraživanja je da
se prikupe informacije o tome
koliko su građani Pančeva upoznati
sa ekološkim problemima i
zagađenjem životne sredine u
Pančevu, koliko ozbiljno shvataju
ekološke probleme i koliko su
zadovoljni stepenom informisanosti
o zagađenju i ekološkim
problemima od strane medija.
Rezultat istraživanja čine podaci
koji su dobijeni nakon obrade i
analize podataka iz sprovedene
ankete. Anketno istraživanje
je sprovedeno u periodu od
16.11.2009. godine do 19.11.2009.
godine. Anketom je obuhvaćeno
sto ispitanika - građana Pančeva
različitog pola, starosnog doba i
školske spreme jer smatram da
prigodan uzorak čini sto ispitanika.
Prilikom ispitivanja korišćen je
upitnik koji sadrži deset pitanja a
koji je popunjavan deskriptivnom
metodom.
Cilj ove ankete je da saznam koliko
su građani Pančeva obavešteni o
ekološkim problemima i zagađenju,
koliko ozbiljno shvataju ekološke
probleme i koliko su zadovoljni
stepenom informisanosti o
zagađenju i ekološkim problemima
od strane medija.
2. Istra`ivanje nivoa
edukacije o zaga|enosti
`ivotne sredine u Pan~evu
(o zaga|enosti vazduha,
vode, zemlji{ta i hrane
i nivo obave{tenosti od
strane medija)
2.1. Predmet istraživanja
PREDMET ISTRAŽIVANJA
- Nivo edukacije o zagađenosti
životne sredine u Pančevu, tj. nivo
edukacije o zagađenosti vazduha,
voda, zemljišta i hrane i nivo
obaveštavanja od strane medija.
Svrha istraživanja je da se
prikupe informacije o tome koliko
su građani Pančeva upoznati
sa ekološkim problemima i
zagađenjem životne sredine u
Pančevu, koliko ozbiljno shvataju
ekološke probleme i koliko su
zadovoljni stepenom informisanosti
o zagađenju i ekološkim
problemima od strane medija.
Nije retkost da u razgovorima
koje vodim sa svojim prijateljima,
[112]
poznanicima i sugrađanima
budem iznenađen niskim nivoom
obaveštenosti pojedinaca o
ekološkim problemima i zagađenju
naše životne sredine, kao i
stepenom nezainteresovanosti kod
nekih od njih.
2.2. Metodološka osnova
istraživanja
CILJ ISTRAŽIVANJA - Utvrditi
nivo edukacije o zagađenosti
životne sredine u Pančevu tj. o
pojavama zagađenja vazduha,
voda, zemljišta i hrane.
ZADACI ISTRAŽIVANJA Utvrditi da li su isti kvantumi
saznanja o zagađenosti vazduha,
voda, zemljišta i hrane kod
anketiranih građana Pančeva.
HIPOTETIČKI OKVIR
ISTRAŽIVANJA - Anketom
koja je sprovedena u okviru ovog
istraživanja postavio sam sledeće
hipoteze.
1. PRVA HIPOTEZA - Najbolja
obaveštenost anketiranih građana
Pančeva je o zagađenju vazduha
u odnosu na zagađenje voda i
zemljišta.
2. DRUGA HIPOTEZA Anketirani građani Pančeva
misle da u organizam unose
zdravu hranu.
3. TREĆA HIPOTEZA - Većina
anketiranih građana Pančeva zna
šta su aditivi.
4. ČETVRTA HIPOTEZA - Postoji
nezadovoljstvo anketiranih
građana Pančeva u pogledu
nedostatka informacija
o zagađenju i ekološkim
problemima od strane medija.
2.3. Opis metode i primena
Tokom istraživanja, prilikom
prikupljanja podataka, korišćen
je istraživački instrument anketa.
Anketa je bila anonimna.
Anketno istraživanje je sprovedeno
u periodu od 16.11.2009. godine
do 19.11.2009. godine. Mesto
anketiranja - park u centru grada
Pančeva.
Anketom je obuhvaćeno sto
ispitanika. Anketirani su građani
Pančeva različitog pola, starosnog
doba i školske spreme.
energija
Prilikom ispitivanja korišćen je
upitnik koji sadrži deset pitanja a
koji je popunjavan deskriptivnom
metodom. Pri formulisanju i
određivanju pitanja nastojao sam
da pitanja budu kratka i jasna.
Anketa je imala deset pitanja, a ona
su:
1. Da li ste upoznati sa ekološkom
situacijom u Pančevu?
2. Da li znate koliko je zagađen
vazduh u Pančevu?
3. Da li znate koliko su zagađene
vode u Pančevu?
4. Da li znate koliko je štetno UVzračenje po zdravlje?
5. Da li je zagađeno zemljište u
Pančevu?
6. Da li je hrana koju unosimo
zdrava?
7. Da li znate šta su aditivi?
8. Da li znate šta je genetski
modifikovana hrana?
9. Da li imate neke zdravstvene
probleme zbog životne sredine
u kojoj živite?
10. Da li ste zadovoljni nivoom
obaveštavanja medija o stepenu
zagađenosti naše životne
sredine?
Analiza dobijenih
istra`iva~kih nalaza
3. Rezultati istra`ivanja
(prikaz) i analiza
Nakon sprovedene ankete
sakupljeni su anketni listići nakon
čega su formirane grupe na osnovu
kategorija odgovora, a zatim je
urađen tabelarni prikaz rezultata
izjašnjavanja anketiranih građana
Pančeva.
Rezultati ankete
Pitanje broj 1 - Da li ste upoznati
sa ekološkom situacijom u
Pančevu?
Tabela 1
Kategorija
odgovora
Grafikon 1 - Grafički prikaz nivoa obaveštenosti o zagađenju vazduha,
voda, zemljišta i hrane
ispitanika ima saznanja o ekološkoj
situaciji u Pančevu. To nije dobro,
jer se nameće pitanje: Kako
sprovoditi ekološke inicijative
sa procentom građana koji imaju
saznanja o ekološkoj situaciji u
Pančevu? Može se pretpostaviti
da ovi građani Pančeva poseduju
i određenu ekološku svest u
pogledu inicijativa i angažovanja
za rešavanje određenih ekoloških
problema.
Analizirajući postotak od 10%
ispitanika, koji tvrde da nisu
upoznati sa ekološkom situacijom,
može da se zaključi da navedeni
procenat neupućenih građana
Pančeva nije zanemarljiv već je
poražavajući i veoma je dobra
opomena da u ovom gradu
ekologiji treba da se posveti mnogo
više prostora.
Analizirajući postotak od 25%
ispitanika, koji daju iskazani
stav da su delimično upoznati sa
ekološkom situacijom, može da
se otvori polemika koji je kvalitet
njihovih saznanja i na šta se odnosi
to „delimično“. Ako se pođe od
pretpostavke da ovi ispitanici imaju
samo neka osnovna saznanja,
neophodno je da se uvedu u
program edukacije o zaštiti životne
sredine (grafikon 1).
Pitanje broj 2 - Da li znate koliko
je zagađen vazduh u Pančevu?
Tabela 2
Kategorija
odgovora
Bez odgovora je pet ispitanika.
Na osnovu tabelarnog prikaza,
može da se zaključi da 51%
ispitanika ima saznanja o zagađenju
vazduha u Pančevu. To nije dobro,
jer se nameće pitanje: Kako
sprovoditi ekološke inicijative
sa procentom građana koji imaju
saznanja o zagađenju vazduha u
Pančevu?
Analizirajući postotak od 17%
ispitanika, koji tvrde da nisu
upoznati sa zagađenjem vazduha
u Pančevu, može da se zaključi
da navedeni procenat neupućenih
građana Pančeva nije zanemarljiv
i veoma je dobra opomena da u
ovom gradu ekologiji treba da se
posveti mnogo više prostora.
Analizirajući postotak od 27%
ispitanika, koji daju iskazani
stav da su delimično upoznati sa
zagađenjem vazduha u Pančevu,
Grafikon 2 Grafički prikaz nivoa saznanja o zagađenju vazduha
Ukupno%
Na osnovu tabelarnog prikaza,
može da se zaključi da 65%
[113]
Ukupno%
energija
Grafikon 3
Grafički prikaz nivoa obaveštenosti o zagađenju vazduha,
voda, zemljišta i hrane
može da se otvori polemika koji
je kvalitet njihovih saznanja i na
šta se odnosi to „delimično“. Ako
se pođe od pretpostavke da ovi
ispitanici imaju samo neka osnovna
saznanja, neophodno je da se
uvedu u program edukacije o zaštiti
životne sredine.
Tumačenjem kategorija odgovora
jasno je da većina ispitanika
poseduje osnovna saznanja
(sumarno obuhvaćeni odgovori
anketiranih „da“ i „delimično“
- 79%) o problemu zagađenosti
vazduha (grafikon 2). Ako
detaljnije analiziramo tabelarni
pregled odgovora, nameće se
zaključak da postotak od 79%
ispitanika nije optimalan. Uočava
se da samo 51% anketiranih tvrde
da poseduju saznanja o zagađenosti
vazduha, što je zabrinjavajuće i
neshvatljivo.
Pet ispitanika nije dalo odgovor, što
može različito da se tumači, i to:
ili im je svega dosta; ili više neće
da sudeluju u pričama; ili su ljuti
što se ništa ne preduzima; ili među
njima možda ima onih koji su
odgovorni za enormno zagađenje
vazduha u gradu (grafikon 3).
PRVA HIPOTEZA - Najbolja
obaveštenost anketiranih građana
Pančeva je o zagađenju vazduha
u odnosu na zagađenje voda i
zemljišta.
Analizom dobijenih rezultata
ankete može da se zaključi da
PRVA HIPOTEZA nije dokazana.
Ispitanici imaju najviše saznanja o
zagađenju zemljišta 67%, zatim o
zagađenju vazduha 51%, a nakon
toga o zagađenju voda 45%.
Analizirajući navedeni podatak
o nivou saznanja o zagađenju
zemljišta, vazduha i voda može da
se zaključi da ispitanici - građani
Pančeva imaju najviše saznanja o
zagađenju zemljišta jer je njihov
interes motiv saznanja pošto žive u
Vojvodini koja je kategorisana kao
poljoprivredno područje.
Pitanje broj 3 - Da li znate koliko
su zagađene vode u Pančevu?
Tabela 3
Kategorija
odgovora
Ukupno%
Na osnovu tabelarnog prikaza,
može da se zaključi da 45%
ispitanika ima saznanja o zagađenju
voda u Pančevu. To nije dobro, jer
se nameće pitanje: Kako sprovoditi
ekološke inicijative sa procentom
građana koji imaju saznanja o
zagađenju voda u Pančevu?
Analizirajući postotak od 25%
ispitanika, koji tvrde da nisu
upoznati sa zagađenjem voda u
Pančevu, može da se zaključi da
navedeni procenat neupućenih
građana Pančeva nije zanemarljiv
već je poražavajući i veoma je
dobra opomena da u ovom gradu
ekologiji treba da se posveti mnogo
više prostora.
Analizirajući postotak od 30%
ispitanika, koji daju iskazani
stav da su delimično upoznati
sa zagađenjem voda u Pančevu,
može da se otvori polemika koji
je kvalitet njihovih saznanja i na
šta se odnosi to „delimično“. Ako
se pođe od pretpostavke da ovi
ispitanici imaju samo neka osnovna
saznanja, neophodno je da se
uvedu u program edukacije o zaštiti
životne sredine (grafikon 4).
Tumačenjem kategorija odgovora
jasno je da tri četvrtine ispitanika
poseduje osnovna saznanja
(sumarno obuhvaćeni odgovori
anketiranih „da“ i „delimično“
- 75%) o problemu zagađenosti
voda. Ako detaljnije analiziramo
tabelarni pregled odgovora, nameće
Grafikon 4 Grafički prikaz nivoa saznanja o zagađenju voda
Grafikon 5 Grafički prikaz nivoa obaveštenosti o zagađenju vazduha,
voda, zemljišta i hrane
[114]
energija
se zaključak da postotak od 75%
ispitanika nije optimalan. Uočava
se da samo 45% anketiranih tvrde
da poseduju saznanja o zagađenosti
voda, što je zabrinjavajuće i
poražavajuće. Ako se ovom
broju doda i 30% ispitanika koji
su delimično upoznati sa ovim
problemom, onda 75% građana
poseduje osnovna saznanja o ovoj
pojavi. Kvalitet i obim saznanja
svakako su različiti u ove dve
kategorije ispitanika.
Analizom dobijenih rezultata
ankete može da se zaključi da
ispitanici imaju najmanje saznanja
o zagađenju voda 45%, zatim
o zagađenju vazduha 51%, a
najviše o zagađenju zemljišta 67%
(grafikon 5).
Pitanje broj 4 - Da li znate koliko
je štetno UV-zračenje po zdravlje?
Tabela 4
Kategorija
odgovora
Ukupno%
Na osnovu tabelarnog prikaza,
može da se zaključi da 75%
ispitanika ima saznanja o
štetnosti UV-zračenja po zdravlje.
Analiza navedenog podatka
veoma ohrabruje jer pokazuje
da je visok procenat ispitanika
koji imaju saznanja o štetnosti
UV-zračenja. Uočava se da 75%
anketiranih tvrde da imaju saznanja
o štetnosti UV-zračenja, što je
postignuto dobrim informisanjem
putem medija, koje traje već više
godina unazad posebno u letnjim
mesecima. To je prava potvrda
ekološke angažovanosti i povećanja
nivoa ekološke svesti građana na
ovu temu.
Analizirajući postotak od 10%
ispitanika, koji tvrde da nisu
upoznati sa saznanjima o štetnosti
UV-zračenja po zdravlje, može da
se zaključi da navedeni procenat
neupućenih građana Pančeva
nije visok, ali pokazuje da bi
bilo poželjno da se i neupućeni
građani Pančeva uvedu u program
edukacije o štetnosti UV-zračenja
po zdravlje.
Analizirajući postotak od 15%
ispitanika, koji daju iskazani
stav da su delimično upoznati
sa saznanjima o štetnosti UVzračenja po zdravlje, može da se
otvori polemika koji je kvalitet
njihovih saznanja i na šta se odnosi
to „delimično“. Ako se pođe od
pretpostavke da ovi ispitanici imaju
samo neka osnovna saznanja,
neophodno je da se uvedu u
program edukacije o štetnosti UVzračenja po zdravlje.
Tumačenjem kategorija odgovora
jasno je da većina ispitanika
poseduje osnovna saznanja
(sumarno obuhvaćeni odgovori
anketiranih „da“ i „delimično“ 90%) o štetnosti UV-zračenja po
zdravlje. Ako detaljnije analiziramo
tabelarni pregled odgovora, nameće
se zaključak da je postotak od 90%
ispitanika zadovoljavajući. Uočava
se da 75% anketiranih tvrde da
poseduju saznanja o štetnosti UVzračenja, što je dobro. Ako ovom
broju dodamo i 15% ispitanika
koji su delimično upoznati sa ovim
problemom, onda 90% građana
poseduje osnovna saznanja o ovoj
pojavi.
Pitanje broj 5 - Da li je zagađeno
zemljište u Pančevu?
Tabela 5
Kategorija
odgovora
Ukupno%
Na osnovu tabelarnog prikaza,
može da se zaključi da 67%
ispitanika ima saznanja o zagađenju
zemljišta u Pančevu. Ovaj podatak
je zadovoljavajući u pogledu
obaveštenosti građana jer je njihov
interes motiv saznanja pošto žive u
Vojvodini koja je kategorisana kao
poljoprivredno područje gde čitava
budućnost proizvodnje zdrave
hrane zavisi od zdrave životne
sredine.
Analizirajući postotak od 13%
ispitanika, koji tvrde da nisu
upoznati sa zagađenjem zemljišta
u Pančevu, može da se zaključi
da navedeni procenat neupućenih
građana Pančeva nije zanemarljiv
i veoma je dobra opomena da u
ovom gradu ekologiji treba da se
posveti mnogo više prostora.
Analizirajući postotak od 20%
ispitanika, koji daju iskazani
stav da su delimično upoznati sa
zagađenjem zemljišta u Pančevu,
može da se otvori polemika koji
je kvalitet njihovih saznanja i na
šta se odnosi to „delimično“. Ako
se pođe od pretpostavke da ovi
ispitanici imaju samo neka osnovna
saznanja, neophodno je da se
uvedu u program edukacije o zaštiti
životne sredine.
Tumačenjem kategorija odgovora
jasno je da većina ispitanika
poseduje osnovna saznanja
(sumarno obuhvaćeni odgovori
anketiranih „da“ i „delimično“
- 87%) o problemu zagađenosti
zemljišta. Ako detaljnije
analiziramo tabelarni pregled
odgovora, nameće se zaključak da
postotak od 87% ispitanika nije
optimalan ali je zadovoljavajući.
Uočava se da 67% anketiranih
tvrde da poseduju saznanja o
zagađenosti zemljišta, što je
relativno zadovoljavajuće u
pogledu obaveštenosti građana.
Ako se ovom broju doda i 20%
ispitanika koji su delimično
upoznati sa ovim problemom, onda
87% građana poseduje osnovna
saznanja o zagađenju zemljišta u
Pančevu. Kvalitet i obim saznanja
svakako su različiti u ove dve
kategorije ispitanika.
Grafikon 6 Grafički prikaz nivoa obaveštenosti o zagađenju vazduha,
voda, zemljišta i hrane
[115]
energija
Analizom dobijenih rezultata
ankete može da se zaključi da
ispitanici imaju najviše saznanja o
zagađenju zemljišta 67%, zatim o
zagađenju vazduha 51%, a nakon
toga o zagađenju voda 45%.
Analizirajući navedeni podatak
o nivou saznanja o zagađenju
zemljišta, vazduha i voda može da
se zaključi da ispitanici - građani
Pančeva imaju najviše saznanja o
zagađenju zemljišta jer je njihov
interes motiv saznanja pošto žive u
Vojvodini koja je kategorisana kao
poljoprivredno područje.
Pitanje broj 6 - Da li je hrana koju
unosimo zdrava?
Tabela 6
Kategorija
odgovora
Ukupno%
Na osnovu tabelarnog prikaza,
može da se zaključi da 20%
ispitanika smatraju da je hrana
koju unose u organizam zdrava.
Ovaj podatak je zabrinjavajući u
pogledu obaveštenosti građana
jer njihovo zdravlje zavisi od
njihovog saznanja o proizvodnji
zdrave hrane i o hrani koju
unose u organizam. Nameće se
pitanje: Kako sprovoditi ekološke
inicijative sa procentom građana
koji smatraju da je hrana koju
unose u organizam zdrava?
Analizirajući postotak od 43%
ispitanika, koji tvrde da hrana koju
unose u organizam nije zdrava,
može da se zaključi da navedeni
procenat upućenih građana Pančeva
nije zanemarljiv ali je nedovoljan.
Analizirajući postotak od 37%
ispitanika, koji daju iskazani stav
da su delimično upoznati da je
hrana koju unose u organizam
zdrava, može da se otvori polemika
koji je kvalitet njihovih saznanja
i na šta se odnosi to „delimično“.
Ako se pođe od pretpostavke da
ovi ispitanici imaju samo neka
osnovna saznanja, neophodno je
da se uvedu u program edukacije o
zaštiti životne sredine i proizvodnji
zdrave hrane, jer delimična
saznanja o ovoj temi mogu da budu
veoma štetna.
DRUGA HIPOTEZA - Anketirani
građani Pančeva misle da u
organizam unose zdravu hranu.
Analizom dobijenih rezultata
ankete može da se zaključi
da DRUGA HIPOTEZA nije
dokazana.
Analizom dobijenih rezultata može
da se zaključi da 20% ispitanika
Grafikon 7 Grafički prikaz nivoa saznanja o zagađenju hrane
Grafikon 8 Grafički prikaz nivoa obaveštenosti o zagađenju vazduha,
voda, zemljišta i hrane
smatra da je hrana koju unose u
organizam zdrava, zatim da je 37%
ispitanika delimično upoznato, i
da 43% ispitanika ima saznanja da
hrana koju unose u organizam nije
zdrava.
Analizom dobijenih rezultata
ankete može da se zaključi da
ispitanici imaju najviše saznanja
o zagađenju zemljišta 67%, zatim
o zagađenju vazduha 51%, pa o
zagađenju voda 45%, i nakon toga
o zagađenju hrane 43%.
Pitanje broj 7 - Da li znate šta su
aditivi?
Tabela 7
Kategorija
odgovora
Ukupno%
Na osnovu tabelarnog prikaza,
može da se zaključi da 68%
ispitanika ima saznanja o tome
šta su aditivi. Ovaj podatak
je zadovoljavajući u pogledu
obaveštenosti građana o tome šta
su aditivi.
Analizirajući postotak od 32%
ispitanika, koji su se izjasnili da
nemaju saznanja o tome šta su
aditivi, može da se zaključi da
navedeni procenat neupućenih
građana Pančeva nije zanemarljiv
s obzirom na štetnost aditiva po
zdravlje ljudi jer je dokazano da su
pojedini aditivi kancerogeni.
TREĆA HIPOTEZA - Većina
anketiranih građana Pančeva zna
šta su aditivi.
Analizom dobijenih rezultata
ankete može da se zaključi da je
TREĆA HIPOTEZA dokazana.
Analizom dobijenih rezultata može
da se zaključi da 68% ispitanika
ima saznanja o tome šta su aditivi a
da 32% ispitanika nema saznanja o
tome šta su aditivi.
Pitanje broj 8 - Da li znate šta je
genetski modifikovana hrana?
Tabela 8
Kategorija
odgovora
Ukupno%
Na osnovu tabelarnog prikaza,
može da se zaključi da 64%
ispitanika ima saznanja o tome šta
[116]
energija
je genetski modifikovana hrana.
Ovaj podatak je zadovoljavajući u
pogledu obaveštenosti građana o
tome šta je genetski modifikovana
hrana s obzirom na činjenicu da je
reč o pojmu sa kojim se susrećemo
poslednjih nekoliko godina.
Analizirajući postotak od 36%
ispitanika, koji su se izjasnili da
nemaju saznanja o tome šta je
genetski modifikovana hrana, može
da se zaključi da navedeni procenat
neupućenih građana Pančeva nije
zanemarljiv s obzirom na štetnost
genetski modifikovane hrane po
zdravlje ljudi.
Pitanje broj 9 - Da li imate neke
zdravstvene probleme zbog životne
sredine u kojoj živite?
Tabela 9
Kategorija
odgovora
Ukupno%
Na osnovu tabelarnog prikaza,
može da se zaključi da 38%
ispitanika smatra da ima
zdravstvene probleme zbog životne
sredine u kojoj živi.
Na osnovu tabelarnog prikaza,
može da se zaključi da 62%
ispitanika smatra da nema
zdravstvene probleme zbog životne
sredine u kojoj živi.
Pitanje broj 10 - Da li ste
zadovoljni nivoom obaveštavanja
medija o stepenu zagađenosti naše
životne sredine?
Tabela 10
Kategorija
odgovora
Ukupno%
Na osnovu tabelarnog prikaza,
može da se zaključi da su 14%
ispitanika zadovoljni nivoom
obaveštavanja medija o stepenu
zagađenosti životne sredine.
Na osnovu tabelarnog prikaza,
može da se zaključi da 86%
ispitanika nisu zadovoljni nivoom
obaveštavanja medija o stepenu
zagađenosti životne sredine.
ČETVRTA HIPOTEZA - Postoji
nezadovoljstvo anketiranih građana
Pančeva u pogledu nedostatka
informacija o zagađenju i
ekološkim problemima od strane
medija.
Analizom dobijenih rezultata
ankete može da se zaključi da je
ČETVRTA HIPOTEZA dokazana.
Analizom dobijenih rezultata može
da se zaključi da je 14% ispitanika
zadovoljno nivoom obaveštavanja
medija o stepenu zagađenosti
životne sredine a da 86%
ispitanika nije zadovoljno nivoom
obaveštavanja medija o stepenu
zagađenosti životne sredine.
Analiza rezultata
PRVA HIPOTEZA - Najbolja
obaveštenost anketiranih građana
Pančeva je o zagađenju vazduha
u odnosu na zagađenje voda i
zemljišta.
Analizom dobijenih rezultata
ankete može da se zaključi da
PRVA HIPOTEZA nije dokazana.
Ispitanici imaju najviše saznanja o
zagađenju zemljišta 67%, zatim o
zagađenju vazduha 51%, a nakon
toga o zagađenju voda 45%.
Analizirajući navedeni podatak
o nivou saznanja o zagađenju
zemljišta, vazduha i voda može da
se zaključi da ispitanici - građani
Pančeva imaju najviše saznanja o
zagađenju zemljišta jer je njihov
interes motiv saznanja pošto žive u
Vojvodini koja je kategorisana kao
poljoprivredno područje.
DRUGA HIPOTEZA - Anketirani
građani Pančeva misle da u
organizam unose zdravu hranu.
Analizom dobijenih rezultata
ankete može da se zaključi
da DRUGA HIPOTEZA nije
dokazana.
Analizom dobijenih rezultata može
da se zaključi da 20% ispitanika
smatra da je hrana koju unose u
organizam zdrava, zatim da je 37%
ispitanika delimično upoznato, i
da 43% ispitanika ima saznanja da
hrana koju unose u organizam nije
zdrava.
TREĆA HIPOTEZA - Većina
anketiranih građana Pančeva zna
šta su aditivi.
Analizom dobijenih rezultata
ankete može da se zaključi da je
TREĆA HIPOTEZA dokazana.
[117]
Analizom dobijenih rezultata može
da se zaključi da 68% ispitanika
ima saznanja o tome šta su aditivi a
da 32% ispitanika nema saznanja o
tome šta su aditivi.
ČETVRTA HIPOTEZA - Postoji
nezadovoljstvo anketiranih građana
Pančeva u pogledu nedostatka
informacija o zagađenju i
ekološkim problemima od strane
medija.
Analizom dobijenih rezultata
ankete može da se zaključi da je
ČETVRTA HIPOTEZA dokazana.
Analizom dobijenih rezultata može
da se zaključi da je 14% ispitanika
zadovoljno nivoom obaveštavanja
medija o stepenu zagađenosti
životne sredine a da 86%
ispitanika nije zadovoljno nivoom
obaveštavanja medija o stepenu
zagađenosti životne sredine.
Zaklju~ak
Na ekološkoj mapi sveta Pančevo
je označeno kao „crna“ ekološka
tačka. Uzrok tome je visok stepen
zagađenosti koji je znatno izmenio
našu životnu sredinu i koji je doveo
do štetnih posledica i reakcija po
sav živi svet.
Zagađenje dovodi do ozbiljnih
zdravstvenih i genetičkih posledica,
kao i reakcija organizma, i time
problem zagađenja Pančeva postaje
prioritet građana Pančeva.
Pančevo je, sa ekološke tačke
gledišta, grad koji je po svetskim
standardima zbog zagađenja
životne sredine uvršćen kao crna
tačka pod brojem jedan u Evropi.
U Pančevu je 60-tih godina
prošlog veka počela izgradnja i
proizvodnja hemijskih đubriva u
fabrici HIP „Azotara“ Pančevo a
uz ovu fabriku, podignute su još
dve fabrike i to: Rafinerija nafte
Pančevo i HIP „Petrohemija“
Pančevo, te je ceo kompleks na
južnom obodu grada uz reku
Dunav označen kao Petrohemijski
kompleks ili popularno „Južna
zona“.
Kroz četiri ipo decenije intenzivnog
rada ove tri fabrike, Pančevo je u
ekološkom smislu postalo veoma
loša sredina za život i rad imajući u
vidu enormno zagađenje vazduha,
voda i zemljišta jer hemijska
energija
industrija uopšte nije udaljena od
naselja.
Procesom industrijalizacije i u
Pančevu se nažalost javlja problem
zagađenja vazduha, voda, zemljišta
i hrane. Zagađivanje prouzrokuje
narušavanje fizičkih, hemijskih i
bioloških svojstava naše životne
sredine koja tako izmenjena štetno
deluje na sve nas.
Nekontrolisanim ispuštanjem
štetnih materija iz fabrika Južne
zone - HIP „Azotara“ Pančevo,
Rafinerije nafte Pančevo, HIP
„Petrohemija“ Pančevo i drugih
izvora zagađenja dolazi do
zagađenja vazduha. U vazduh se,
u velikim količinama, ispuštaju
raznovrsne i mnogobrojne štetne
primese čija je emisija veoma
velika. Sve štetne primese imaju
prefiks zagađivača koji dovode
do globalnih problema a ne samo
lokalnih.
U našoj sredini i vode su zagađene
jer fabrike Južne zone i drugi
izvori zagađenja svojim otpadnim
vodama zagađuju i naše reke Tamiš i Dunav.
Kruženjem materija u prirodi
neizostavno se zagađuje i zemljište
i to: poljoprivredno zemljište zbog
nekontrolisane primene veštačkih
đubriva i pesticida koji se koriste
u poljoprivredi; zemljište koje se
koristi za divlje deponije sa čvrstim
otpadom; kao i zemljište koje
ugrožavaju mnogi drugi zagađivači
sa svojim otpadnim materijama.
Sve napred navedeno dovodi i
do zagađivanja hrane jer biljke
korenovim sistemom, koji nije
selektivan u procesu apsorpcije, sa
vodom iz zemljišta upijaju sve ono
što im je ponuđeno. Tako se dolazi
do toga da je i hrana zagađena, a
ljudi su poslednji članovi u lancu
ishrane i stoga sva ta zagađivanja
znatno uvećana hranom unose u
organizam.
Stepen zagađenosti naše životne
sredine znatno je povećan nakon
bombardovanja 1999. godine.
Tokom bombardovanja, u
jednom danu istovremeno su bile
bombardovane sve tri pančevačke
fabrike Južne zone, i tom prilikom
došlo je do velike emisije štetnih
materija. Tokom bombardovanja,
i velike količine toksičnih i štetnih
materija izlivene su u reke i na
zemljište u krugu fabrika Južne
zone. Ovakvim zagađivanjem
ugrožene su podzemne vode, a
voda koju pijemo iz gradskog
vodovoda upravo se dobija
preradom podzemnih voda.
Ovim istraživanjem želeo sam da
saznam koliko su građani Pančeva
upoznati sa navedenim ekološkim
problemima i zagađenjem životne
sredine u Pančevu. Istovremeno
želeo sam da ukažem na to koliko
zagađenje štetno deluje na sav živi
svet.
Tokom istraživanja, prilikom
prikupljanja podataka, upotrebljen
je istraživački instrument anketa.
Anketom je obuhvaćeno sto
ispitanika. Anketirani su građani
Pančeva različitog pola, starosnog
doba i školske spreme. Prilikom
ispitivanja korišćen je upitnik
koji sadrži deset pitanja a koji
je popunjavan deskriptivnom
metodom.
U okviru ovog istraživanja postavio
sam četiri hipoteze.
PRVA HIPOTEZA - Najbolja
obaveštenost anketiranih građana
Pančeva je o zagađenju vazduha
u odnosu na zagađenje voda i
zemljišta.
Analizom dobijenih rezultata
ankete može da se zaključi da
PRVA HIPOTEZA nije dokazana.
Ispitanici imaju najviše saznanja o
zagađenju zemljišta 67%, zatim o
zagađenju vazduha 51%, a nakon
toga o zagađenju voda 45%.
Analizirajući navedeni podatak
o nivou saznanja o zagađenju
zemljišta, vazduha i voda može da
se zaključi da ispitanici - građani
Pančeva imaju najviše saznanja o
zagađenju zemljišta jer je njihov
interes motiv saznanja pošto žive u
Vojvodini koja je kategorisana kao
poljoprivredno područje.
DRUGA HIPOTEZA - Anketirani
građani Pančeva misle da u
organizam unose zdravu hranu.
Analizom dobijenih rezultata
ankete može da se zaključi
da DRUGA HIPOTEZA nije
dokazana.
Analizom dobijenih rezultata može
da se zaključi da 20% ispitanika
smatra da je hrana koju unose u
[118]
organizam zdrava, zatim da je 37%
ispitanika delimično upoznato, i
da 43% ispitanika ima saznanja da
hrana koju unose u organizam nije
zdrava.
TREĆA HIPOTEZA - Većina
anketiranih građana Pančeva zna
šta su aditivi.
Analizom dobijenih rezultata
ankete može da se zaključi da je
TREĆA HIPOTEZA dokazana.
Analizom dobijenih rezultata može
da se zaključi da 68% ispitanika
ima saznanja o tome šta su aditivi a
da 32% ispitanika nema saznanja o
tome šta su aditivi.
ČETVRTA HIPOTEZA - Postoji
nezadovoljstvo anketiranih građana
Pančeva u pogledu nedostatka
informacija o zagađenju i
ekološkim problemima od strane
medija.
Analizom dobijenih rezultata
ankete može da se zaključi da je
ČETVRTA HIPOTEZA dokazana.
Analizom dobijenih rezultata može
da se zaključi da je 14% ispitanika
zadovoljno nivoom obaveštavanja
medija o stepenu zagađenosti
životne sredine a da 86%
ispitanika nije zadovoljno nivoom
obaveštavanja medija o stepenu
zagađenosti životne sredine.
Rezultati istraživanja ukazuju da
bi ubuduće trebalo najviše pažnje
posvetiti razvoju i podizanju
ekološke svesti građana Pančeva
kroz permanentne edukacione
programe o zaštiti životne sredine.
Na osnovu iznetih činjenica
jasno se nameće zaključak da
bi problem zagađivanja grada
Pančeva trebalo ozbiljno shvatiti.
Stanovnici Pančeva trebalo bi da
se informišu putem medija i kroz
permanentne edukacione programe
kako bi naučili da prepoznaju
ekološke probleme, kako da deluju
preventivno i kako da pokreću
građanske inicijative u cilju zaštite
životne sredine i svog opstanka
u ovakvim uslovima. Programi
edukacije o zaštiti životne sredine
trebalo bi da budu ozbiljno i
stručno isplanirani i još ozbiljnije
sprovedeni.
energija
Literatura
1. Vojin Milić - Sociološki metod,
Zavod za udžbenike i nastavna
sredstva, Beograd,
(1996)
2. Moris Rafael Koen, Ernest
Nejgel - Uvod u logiku i naučni
metod, Jasen, Beograd,
(2006)
3. Miroslav Pečujlić, Vladimir
Milić - Metodologija društvenih
nauka, BMG štamparija, Užice,
(2000)
4. N. Havelka, B. Kuzmanović,
D. Popadić - Metode i tehnike
socijalnopsiholoških istraživanja,
Centar za primenjenu
psihologiju, Beograd, (2004)
5. Miodrag Rendić - Životna
sredina i komunalno uređenje
grada Pančeva, Grafeks,
Pančevo, (1999)
6. Anketa sprovedena u gradu
Pančevu
7. www.pancevo.rs
[119]
Download

ekonomija ekologija - savez energetičara