„ekonomija „ekologija
energija
„ekonomija „ekologija
energija
Energija/Ekonomija/Ekologija
IZDAVA^KI SAVET
Broj 4, decembar 2008.
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
Oliver Duli}, ministar `ivotne
sredine i prostornog planiranja
Du{an Mraki}, dr`avni sekretar
\or|e Mihajlovi}, dr`avni
sekretar
Milo{ Bugarin, predsednik PKS
Dr Vladimir \or|evi}, gen.dir.
JP EPS
Milo{ Saramandi}, gen.dir.
NIS, a.d. Novi Sad
Biserka Jevtimijevi},
predsednik UO NIS a.d. Novi
Sad
Petar Kne`evi}, predsednik UO
JP EPS
Ljubo Ma}i}, dir.Agencije za
energetiku
Milo{ Milankovi}, gen.dir. JP
Elektromre`a
Du{an Bajatovi}, gen.dir. JP
Srbijagas
Neboj{a Lemaji}, gen.dir. JP
Transnafta
Zlatko Dragosavljevi}, dir.JP
PEU
Dr Radomir Milovi},
predsednik UO EP Crne Gore
Branislava Mileti}, gen.dir. EP
Republike Srpske
Drago Davidovi}, predsednik
SE Republike Srpske
Dr Tomislav Simovi}, gen.dir.
Montinvest a.d.
Vladan Pirivatri}, gen.dir.
Energoprojekt Holding
Dragan Tomi}, zam.gen.dir.
JP EPS
Zoran Predi}, dir. JKP
Beogradske elektrane
Stevan Mili}evi}, PD EDB doo
Dragan Popovi}, dir. PD TENT
doo
Goran Kne`evi}, dir. PD HE
\erdap doo
Sava \uri}, dir.NIS Naftagas
Gordana Grubi}, dir. NIS Petrol
Ilija An|elkovi}, dir. RNP
Desimir Bogi}evi}, dir. PD
Elektrosrbija doo
Vladan Jovi}i~, dir. PD RB
Kolubara
@eljko Baji}, dir.PD
Elektrovojvodina doo
Zoran Obradovi}, dir.Panonske
TE-TO
Janko ^obrda, dir.Novosadske
toplane
Aleksandar Janji}, dir.PD
Jugoistok doo
Ivan Savi}, dir. PD Centar doo
Ra{a Babi}, dir.Termoelektro ad
Milorad Markovi}, Predsednik
HK Minel
Marko Pejovi}, potpredsednik
SE
Dr Dragan Kova~evi}, gen.dir.
EI „Nikola Tesla“
Dr Vladan Batanovi}, gen.dir.
Institut „Mihajlo Pupin“
Dr Zlatko Rako~evi}, dir.
Instituta Vin~a
Prof.dr Miodrag Popovi},
dekan Elektrotehni~kog
fakulteta Beograd
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.yu
Kompjuterski prelom EKOMARK
Dragoslav Je{i}
[tampa
„Akademska
izdanja“,Beograd
Godi{nja pretplata
- 6.000,00 dinara
- za inostranstvo 12.000,00
dinara
Teku}i ra~un SE
broj 355-1006850-61
Re{enjem Ministarstva za
informisanje Republike Srbije
^asopis je upisan u Registar
sredstava javnog informisanja
pod brojem 2154.
Sva prava zadr`ana. Radovi su
{tampani u izvornom obliku uz
neophodnu tehni~ku obradu.
Autori odgovaraju za svoje
stavove i saop{tene podatke
u radovima. Nijedan deo ove
publikacije ne mo`e biti reprodukovan, presnimavan ili preno{en
bez prethodne saglasnosti
Izdava~a.
Prof.dr Milo{ Nedeljkovi},
dekan Ma{inskog fakulteta
Beograd
Prof.dr Nenad Gvozdenac,
Tehni~ki fakultet Novi Sad
Prof.dr Milun Babi}, Ma{inski
fakultet Kragujevac
Dr Vladimir @ivanovi}, SE
Vladimir Mo~nik, SE
Dragojlo Ba`alac, SE
REDAKCIONI ODBOR
Dragomir Markovi}, JP EPS,
dir. Direkcije za strategiju i
investicije
Dr Aca Markovi}, zam. dir.
Agencije za energetiku
Slobodan Petrovi}, sek.
Odbora za energetiku PKS
Dr Ozren Oci}, NIS a.d, PetrolRNP
Prof. dr Petar \uki}, TMF
Dragan Nedeljkovi}, novinar
Dr Vojislav Vuleti}, gen. sekretar Udr`enja za gas
Mom~ilo Cebalovi}, EPS, dir.
za odnose s javno{}u
Neboj{a ]eran, PD TENT
Savo Mitrovi}, Sever Subotica
Prof. dr Ne{o Miju{kovi}, JP
EMS
Dr Branislava Lepoti}, pom.
dir. JP Transnafta
Radi{a Kosti}, JP EMS
Dr Danilo [ukovi}, dir. Instituta
za dru{tvene nauke
Dr Maja \urovi}, Ministarstvo
nauke i za{tite `ivotne sredine
Dr Du{an Nestorovi}, NIS
RNP
Dr Predrag Stefanovi}, Institut
Vin~a
Ivica Ristovi}, JP PEU
Dr Du{an Unkovi}, NIS, a.d.
Miroslav Sofroni}, PD TENT
Mile Danilovi}, dir.
Termoelektro “ENEL”
Prof. dr Ilija Vujo{evi}, ETF
Podgorica
Prof. dr Milo{ Gruji}, RGF
Roman Muli}, SE
Dobrica Filipovi}, NIS Naftagas
Rade Borojevi}, PK Beograda
Miroslav Nada{ki, pom. dir.
JKP Novosadska Toplana
Nikola Petrovi}, dir.
“Energetika” d.o.o.
Mr Mi{ko Markovi}, EP CG
Tomislav Mi}ovi}, NIS dir. za
odnose sa javno{}u
„ekonomija „ekologija
energija
Sadr`aj
[005] C. Stojanovi}, B. Grk
Osnovne projekcije razvoja energetskog sektora u Bosni i Hercegovini
[011] JP Elektroprivreda Srbije
Najzna~ajniji investicioni projekti planirani u JP Elektroprivreda
Srbije u periodu do 2015.
[016] G. \uki}, M. Mati}
U{teda elektri~ne energije u okviru velikih industrijskih potro{a~a
[021] N. Markovi}, M. Vuji~i}, D. Radosavljevi}
Analiza elektrifikacije gradskog podru~ja sa razli~itim grupama
potro{a~a
[025] N. Markovi}, M. Vuji~i}, D. Radosavljevi}
Analiza totalne elektrifikacije gradskog podru~ja
[030] D. Strebkov, Z. Stevi}, P. Rakin
Realizacija Teslinih ideja o jednoprovodnom prenosu elektri~ne
energije
[033] D. Strebkov
Инновационные энергетические технологии
[046] D. Strebkov, P. Rakin
Photovaltaic Technologies for PV Industry
[049] D. ]osi}, P. Rakin
Vodoni~no gorivo kao ekolo{ki doprinos funkcionisanju postoje}ih
termoelektrana na ugalj
[052] D. Radosavljevi}
Prora~un toplotne pumpe
[054] B. Petkovi}, S. Stefanovi}, B. Todorovi}
Vo|enje procesa konvertorovanja bakarnih kamenaca
u cilju kori{}enja maksimalnih energetskih mogu}nosti
[063] M. Sre}kovi}, A. Milosavljevi}, S. Mili}, Z. Karastojkovi}, I. Ne{i}
Primena laserskih metoda merenja i obrade u energetici
[074] S. Komatina - Petrovi}
Geolo{ko skladi{tenje CO2 - nezaobilazni element nacionalne
strategije razvoja energetike i strategije odr`ivog razvoja
[078] O. Oci}
19. svetski naftni kongres - kuda ide naftni biznis
[080] O. Oci}
Prikaz knjige - Oil Industry of South Eastern Europe
[081] M. Pajni}, M. Begovi}
Energetski aksijalno proto~ni ventilatori u termoenergetskim
postrojenjima
[087] V. Duki}, M. Tasi}, S. Vasi}
Neki aspekti funkcionisnja mlina za mlevenje uglja primenjeni na
mlinskom postrojenju isporu~enom TE Tuzla i primer rešavanja
odre|enih pitanja kod proizvodnje, transporta i monta`e
vrelovodnog kotla od 116MW koji je ura|en za Beogradske Elektrane
energija
Mr Cvjetko Stojanovi}, dipl. in`. rud.
Zavisno Preduzeše "RiTE Ugljevik", a.d. Ugljevik
Branko Grk, dipl. in`. teh.
Mješovito holding "Elektroprivreda Republike Srpske", Trebinje
UDC:621.311.001.6(497.6)
Osnovne projekcije
razvoja energetskog
sektora u
Bosni i Hercegovini
Uvod
Energetska politika Bosne i
Hercegovine spada u djelokrug rada
državnog, odnosno entitetskih resornih
ministarstva: Ministarstvo vanjske
trgovine i ekonomskih odnosa BiH,
Ministarstvo energije, rudarstva
i industrije u Federaciji BiH, te
Ministarstvo privrede, energetike
i razvoja u Republici Srpskoj. Za
sprovođenje reforme elektroenergetskog
sektora u Bosni i Hercegovini najvažniji
subjekti su:
z Ministarstvo vanjske trgovine i
ekonomskih odnosa BiH u cijoj je
nadležnosti koordinacija energetske
politike i međunarodnih odnosa na
nivou BiH,
z Ministarstvo energije, rudarstva i
industrije Federacije BiH nadležno
za implementaciju državne politike,
energetsku politiku Federacije BiH i
koordinaciju entitetskih aktivnosti,
z Ministarstvo privrede, energetike i
razvoja Republike Srpske nadležno
za implementaciju državne politike,
energetsku politiku Republike Srpske
i koordinaciju entitetskih aktivnosti,
z Državna regulatorna komisija za
elektricnu energiju (DERK) nadležna
za regulaciju djelatnosti prenosa
elektricne energije i međunarodne
trgovine električnom energijom
z Regulatorna komisija za elektricnu
energiju u Federaciji BiH (FERK)
nadležna za proizvodnju, distribuciju
i snabdijevanje električnom energijom
u Federaciji BiH,
z Regulatorna komisija za električnu
energiju Republike Srpske (RERS)
nadležna za proizvodnju, distribuciju
i snabdijevanje električnom energijom
u Republici Srpskoj,
Apstrakt
Proces reforme elektroenergetskog sektora u Bosni i Hercegovini formalno je
započeo 2000. godine. Iste godine usvojeni su Zakon o prenosu, regulatoru i
operatoru sistema električne energije u BiH, te entitetski zakoni o električnoj
energiji. Tokom 2004. godine usvajanjem Zakona o osnivanju kompanije za prenos
u BiH, te Zakona o osnivanju nezavisnog operatora sistema za prenosni sistem u
BiH započela je praktično realizacija reforme elektroenergetskog sektora.
U ovom radu dat je pregled postojećih kapaciteta za proizvodnju električne energije
u Bosni i Hercegovini, zatim pregled elektroenergetskih objekata predviđenih za
rekonstrukciju i revitalizaciju kao i pregled novih elektroenergetskih objekata čija
se izgradnja planira do 2020. godine. Na kraju dat je pregled rezervi uglja po
pojedinim basenima na prostoru BiH kao osnova za planiranje, odnosno izgradnju
termoenergetskih kapaciteta za proizvodnju električne energije.
Ključne riječi:reforma, energetska politika, kapaciteti, rekonstrukcija,
modernizacija, razvoj
Basic Projection of Development of Electrical Energetic Sector in
Bosnia and Heyegovina
Process of the reform of electrical energetic sector in Bosnia and Herzegovina
is formaly started in 2000. The same year are adopted the Law of transferable,
regulator and operator of electrical energy system in Bosnia and Herzegovina, then
the Laws of entity about electrical energy. During 2004, with adopted the Law of
found company for transferable in Bosnia and Herzegovina, then the Law of found
independent operator of system for transferable system in Bosnia and Herzegovina,
are practicly started realization of reform of electrical energetic sector
In this article are bring up the summary of exsisting capacities for production of
electrical energy in Bosnia and Herzegovina, then review of electrical energetic
objects provided for reconstruction and revitalize, as review as a new electrical
energetic objects whose construction are planned by 2020. On the end, the review
of reserves of the coal are given by the individual basins on the Bosnia and
Herzegovina region as a basic for the planning, as for the construction of thermal
power capacities for the production of electrical energy
Key words: reform, energetic politics, capacities, reconstruction,modernization,
development
z
Nezavisni operator sistema NOS BiH
z
Kompanija za prenos električne
energije Elektroprenos BiH
z
Elektroprivreda BiH
z
Elektroprivreda Hrvatske zajednice
Herceg Bosne
z
Mješoviti holding Elektroprivreda
Republike Srpske
[005]
1.0 Pregled postoje}ih
proizvodnih kapaciteta u
Bosni i Hercegovini
1.1 Hidroelektrane
1.1.1 Hidroelektrane u Federaciji
Bosne i Hercegovine
U tabeli 1 dat je pregled postojećih
hidroelektrana na području Federacije
Bosne i Hercegovine.
energija
nalazi se ukupno šest hidroelektrana
ukupne snage 747 MW i očekivane
godišnje proizvodnje 1569 GWh.
Pretpostavljeni scenario predviđa da
će sve hidroelektrane biti u pogonu do
kraja 2020. godine.
Tabela 1
1.1.2 Hidroelektrane u Republici
Srpskoj
U tabeli 2 dat je pregled postojećih
hidroelektrana na području Republike
Srpske.
Kod sagledavanja ukupne raspoložive
snage, odnosno očekivane godišnje
proizvodnje postojećih hidroelektrana
u Republici Srpskoj u obzir je
uzeta činjenica da se hidroelektrana
Dubrovnik I nalazi u sastavu Hrvatske
Elektroprivrede, te da se ukupna
proizvodnja ove hidroelektrane dijeli u
odnosu 50:50 između Elektroprivrede
RS i Hrvatske Elektroprivrede. U skladu
s tim su prikazani podaci o snazi i
očekivanoj godišnjoj proizvodnji HE
Dubrovnik, a koji se odnose na dio koji
koristi ERS.
Prema tome, ukupna raspoloživa snaga
hidroelektrana u RS je 735 MW uz
očekivanu godišnju proizvodnju od
2655 GWh. Pretpostavljeno je da će sve
hidroelektrane biti u pogonu do kraja
2020. godine.
Tabela 2
1.2 Termoelektrane
Slika 1 Položaj rudnika uglja i termoelektrana u BiH
[006]
Na osnovu podataka
o postojećim
hidroelektranama
na području
Federacije BiH
može se vidjeti da je
ukupna raspoloživa
snaga na pragu
hidroelektrana 1256
MW, sa očekivanom
godišnjom
proizvodnjom
3149 GWh. U
sastavu EP BiH
nalaze se tri velike
hidroelektrane i
nekoliko malih
hidroenergetskih
objekata ukupne
snage 509 MW i
očekivane godišnje
proizvodnje
1580 GWh. Na
području EP HZHB
1.2.1 Termoelektrane u Federaciji
BiH
Sve termoelektrane u Federaciji BiH
nalaze se u sastavu Elektroprivrede BiH
tj. na području Elektroprivrede HZHB
postoje samo hidroelektrane. Ukupna
snaga termoelektrana na pragu je 1015
MW. Takođe, treba istaći činjenicu
da sve elektrane kao gorivo koriste
domaći ugalj (mrki i/ili lignit). Do 2020.
godine planirano je da iz pogona izađu
jedinice: Tuzla G3 (2013. godine), Tuzla
G4 (2018. godine) i Kakanj G5 (2018.
godine). Kakanj G7 je revitalizovan
tokom 2005. godine. Tuzla G5 je
trenutno u revitalizaciji, a predviđena
je i revitalizacija blokova Tuzla G6 i
Kakanj G6.
Nakon revitalizacije očekuje se da će
navedene jedinice izaći iz pogona nakon
2020. godine. Očekivano produženje
radnog vijeka revitalizovanih jedinica je
15 godina.
1.2.2 Termoelektrane u Republici
Srpskoj
Termoenergetske kapacitete za
proizvodnju električne energije
u Republici Srpskoj čine dvije
termoelektrane: Ugljevik i Gacko,
kojima upravlja Elektroprivreda
energija
Tabela 4 Termoelektrane u Republici Srpskoj
Tabela 3 Termoelektrane u Federaciji Bosne I Hercegovine
Republike Srpske. Raspoloživa
snaga ovih termoelektrana
iznosi 530 MW. Pri tome treba
imati u vidu da je projektovana
snaga na pragu TE Ugljevik
280 MW, ali je zbog tehničkih
problema moguće postići tek
250-260 MW. Za postizanje
projektovane snage potrebna
je rekonstrukcija kotla. Obje
termoelektrane predviđene
su za revitalizaciju čime se
planira produženje životnog
vijeka i ispunjenje ekoloških
normi u pogledu dozvoljenih
emisija zagađivača. Očekivana
godina izlaska iz pogona
revitalizovanih jedinica je
nakon 2020. godine. Na slici
1 ispod prikazan je geografski
raspored rudnika uglja i
termoelektrana u BiH.
U tabelama 3 i 4 prikazani
su osnovni podaci o
termoelektranama na području
Bosne i Hercegovine
[007]
2.0 Revitalizacija elektrana
Prema planu revitalizacije
termoelektrana u Bosni
Hercegovini do 2020. godine
predviđene su termoelektrane
u sastavu Elektroprivrede BiH
i to: TE Kakanj: blok 6, TE
Tuzla blok 5, (revitalizacija u
toku, započela 2007. godine) i
blok 6, dok su u Elektroprivredi
Republike Srpske za
revitalizaciju predviđene
obje termoelektane Gacko i
Ugljevik. Pretpostavljeno je
da se do kraja 2011. godine
završi revitalizacija svih
postrojenja što će obezbijediti
produženje radnog vijeka
pojedinih blokova za najmanje
15 godina. Zahvatima
revitalizacije predviđene su i
izmjene pojedinih parametara
elektrana kao što su povećanje
raspoložive snage, skraćenje
trajanja redovnog remonta,
smanjenje specifičnog utroška
toplote, te smanjenje broja
ispada iz pogona.
3.0 Elektrane kandidati za
izgradnju
U nastavku dat je pregled
elektrana kandidata na području
Bosne i Hercegovine. Obzirom
da postoji relativno veliki
broj kandidata za izgradnju
elektrana ovdje su navedene
samo one elektrane čiji se
podaci baziraju na prethodnim
energija
ulaziti u pogon od 2012. godine i
nadalje. Pri tome treba napomenuti da
se radi o optimističkim varijantama
najranijeg mogućeg ulaska u pogon
s obzirom na stanje aktivnosti po
pojedinim projektima.
Na području EP HZHB obuhvaćeno je
ukupno deset kandidata. Pri tome treba
imati u vidu da je HE Mostarsko Blato
objekat koji se nalazi u izgradnji. U
svim scenarijima pretpostavljeno je da
ova elektrana fiksno ulazi u pogon u
2010. godini.
Ukupna snaga svih razmatranih
hidroelektrana kandidata iznosi
255 MW sa očekivanom godišnjom
proizvodnjom 677 GWh. Kao i u
slučaju EP BiH i ovdje važi komentar
da su prikazane najranije godine
ulaska u pogon optimističke. Ukupno
na području Federacije BiH za
realizaciju do 2020. godine konkurišu
hidroenergetski objekti snage 906 MW i
godišnje proizvodnje 2517 MW.
U tabeli 5 prikazani su osnovni podaci
o hidroelektranama kandidatima na
području Federacije BiH.
Tabela 5
3.1.2 Hidrelektrane u Republici
Srpskoj
U tabeli 6 prikazani su osnovni podaci
o hidroelektranama kandidatima na
području Republike Srpske. Radi se
o ukupno jedanaest projekata ukupne
snage 958 MW i očekivane godišnje
proizvodnje 2555 GWh. Projekti malih
hidroelektrana modelirani su u pet grupa
ukupne snage 212 MW. HE Dubrovnik
2 je projekat koji zajednički planiraju
Elektroprivreda Republike Srpske i
Hrvatska elekroprivreda.
Tabela 6
3.2 Termoelektrane
aktivnostima po pojedinom projektu,
odnosno noveliranim studijama (pred)
izvodljivosti i mogućnosti iskorištenja
pojedinih lokacija na vodotocima ili
pojedinim ugljenokopima.
3.1 Hidroelektrane
3.1.1 Hidroelektrane u Federaciji BiH
Na području EP BiH obuhvaćeno je
ukupno devet kandidata za izgradnju.
Pri tome su sve male hidroelektrane
posmatrane kao jedan projekat. Ukupna
snaga kandidata iznosi 654,7 MW sa
očekivanom godišnjom proizvodnjom
od 1840 GWh. Najranija godina
ulaska u pogon, za projekat malih
hidroelektrana, koji EP BiH izvodi
u saradnji sa firmom Turboinštitut iz
Slovenije je 2009. godina. Za ostale
projekte pretpostavljeno je da mogu
[008]
3.2.1 Termoelektrane u Federaciji
BiH
Na području EP BiH razmatra se o šest
mogućih lokacija za izgradnju novih
termoelektrana. Pri tome tri kandidata:
Tuzla G7, Tuzla G8 i Kakanj G8 imaju
praktično jednake karakteristike s
obzirom da su za ove elektrane bile
poznate samo očekivane instalisane
snage. Podaci o investicijama, drugim
troškovima i specifičnom utrošku
toplote su pretpostavljene. Na području
EP HZHB razmatrana je mogućnost
izgradnje TE Kongora. U tabelama
7 i 8 prikazani su osnovni podaci o
termoelektranama kandidatima za
izgradnju na području Federacije BiH.
3.2.2 Termoelektrane u Republici
Srpskoj
Na prostoru Republike Srpske kao
mogući kandidati za izgradnju
termoelektrana razmatrane su tri
energija
Tabela 7
Tabela 8
Tabela 9
lokacije: Stanari, Ugljevik i Gacko.
Na lokaciji Gacko pretpostavljena je
mogućnost izgradnje dva bloka snage
od po 330 MW, u Stanarima jedan
glok od 410 MW, dok je u slučaju
Ugljevika još dilema da li će se graditi
blok od 300 MW ili blok veće snage.
U tabeli 9 prikazani su osnovni podaci
o termoelektranama kandidatima
za izgradnju na području Republike
Srpske.
4.0 Energetski potencijal ugljenih
basena Bosne i Hercegovine
Energetski potencijal ugljenih basena
Bosne i Hercegovine sagledan je na
osnovu bilansnih rezervi mineralnih
sirovina koje su ažurirane sa
31.12.2006. godine, odnosno za koje
rudnici posjeduju rješenja o odobrenim
rezervama od nadležnih Ministarstava,
a eksploatacione rezerve su procijenjene
prema nivou tehničke dokumentacije.
Ukupne geološke rezerve uglja u BiH
[009]
iznose oko 5,647 milijardi tona, od čega
je bilansnih 2,540 milijardi tona i to:
1,437 milijardi lignita i 1,103 milijardi
mrkog uglja. Iz ovoga se može vidjeti
da su potrebna velika sredstva kako
bi se istražile potencijalne rezerve,
odnosno prevele u višu kategoriju.
Učešće bilansnih rezervi je svega
45,0 %, vanbilansnih 11,0 %, dok je
učešće potencijalnih rezervi oko 44,0
%. Sve ovo navodi na zaključak da je
veoma nizak stepen istraženosti. Kada
je riječ o mrkom uglju opšta je ocjena
da je relativno dobrog kvaliteta, sa
prosječnom toplotnim vrijednošću od
oko 16.750 kJ/kg, (odnosi se na čist
ugalj), medjutim, sadržaj ukupnog
sumpora je vrlo visok i kreće se u
rasponui od 2-6 %, dok je sadržaj
pepela od 10-45%, procenat vlage od
10-25 %. Ovako visok sadržaj ukupnog
sumpora sužava područje upotrebe,
naročito kada je u pitanju dug transport,
odnosno ispunjenje strogih ekoloških
propisa. Ovo sve navodi na zaključak
da kod gradnje novih termoelektrana,
koje bi upotrebljavale ovaj ugalj, mora
se računati i na obaveznu izgradnju
postrojenja za odsumporavanje dimnih
gasova.
Što se tiče lignita može se reći da je ova
vrsta uglja prilično dobrog kvaliteta,
čiji je raspon donje toplotne moći u
granicama od 7500 do 12600 kJ/kg,
procenat ukupnog sumpora od 0,2 do
1,0 %, sadržaj pepela od 5-9 % i vlage
35-53 %: Navedene karakteristike
omogućuju ovoj vrsti ugljeva široko
područje primjene.
Najznačajnije rezerve mrkog uglja se
nalaze u Srednjebosanskim ležištima
(ležišta: Kakanj, Zenica, Breza i
Bila), Banovićkom ugljenom basenu
(Seona, Centralni basen, Đurdjevik),
Ugljevičko-Pribojskom ugljenom
basenu, sa ležištima: Bogutovo Selo,
Ugljevik-Istok, Glinje, Mezgraja, TobutPeljave, zatim ležištima na lokalitetu
Miljevina i Kamengrad, dok su
najznačajnija ležišta lignita u basenima:
Kreka, Gacko, Stanari, Bugojno, Livno
i Duvno. Ovi baseni predstavljaju
sadašnji i budući potencijal za
termoenergetske potrebe. Iz tabela 10
i 11 vidi se da su rezerve energetskog
uglja skoncentrisane u nekoliko ugljenih
basena, i to kod mrkog uglja u samo
četiri, a kod lignita u šest ugljenih
basena.
Zaklju~ak
Međusobno usklađenim akcionim
entitetskim planovima za restruktuiranje
elektroenergetskog sektora i zakonima
donesenim na državnom i entitetskim
nivoima uspostavljen je okvir za pravnu,
regulatornu i institucionalnu reformu
elektroenrgetskog sektora u Bosni i
energija
Tabela 10
Tabela 10
Hercegovini. Takođe, identifikovani su
subjekti nadležni za njeno sprovođenje.
Sagledavanjem potreba za električnom
energijom, u analiziranom periodu,
uz planirani rast potrošnje po
godinama, do 2020. godine, te
analizom raspoloživih resursa,
projektovani su značajni, kako novi,
tako i revitalizovani postojeći objekti
za proizvodnju električne energije.
Zadatak tih objekata je prevashodno
zadovoljenje domaćeg konzuma,
a zatim i izvoz značajnih količina
električne energije. Takođe, treba imati
na umu da Bosanskohercegovački
ugljeni baseni raspolažu danas sa preko
1,65.milijardi tona eksploatacionih
rezervi. Na osnovu tih rezervi izgradeni
su značajni kapaciteti za proizvodnju
uglja. Ti kapaciteti su preduslovi za
dalji razvoj sirovinske osnove uglja i
izgradnju mnogih objekata zasnovanih
na ovom energetskom resursu jer ako se
sagledaju današnji raspoloživi kapaciteti
na uglju može se vidjeti da isti iznose
cca 49 %. od onih iz 1991. godine tako
da bi , prema predviđanjima iz Studije
energetskog sektora BiH, ukupna
proizvodnja uglja u BiH dostigla
predratni obim tek 2015. godine.
Soluziona, Španjolska, Ekonomski
institut Banjaluka, BiH Rudarski
institut Tuzla, BiH, febr. 2008.
2. Stanje rezervi ležišta i kapaciteta
rudarskih objekata Republike
Srpske, Medunarodni naucno-strucni
skup „Stanje i perspektive razvoja
rudnika uglja u Bosni i Hercegovini“.
// Kakanj, 2002.
3. Studija podobnosti o rudnicima
uglja srednje Bosne i Tuzle za
Federaciju Bosne i Hercegovine.
// Marston&Marston, Inc St.Luis,
Missouri, 2000.
4. Studija troškova u proizvodnji
uglja i energije iz trermoelektrana
u Bosni i Hrecegovini.// Bechtel
Consulting, 1997.
5. Strategija razvoja energetike
Republike Srpske od 1995. do 2020.
godine sa osvrtom na kontinuitet u
daljnoj buducnosti. // Energoprojekt
Entel doo, Beograd, 1997.
Literatura
1. Studija energetskog sektora u
Bosni i Hercegovini, Nacrt konačnog
izvještaja// Konzorcij: Energetski
institut Hrvoje Požar, Hrvatska,
[010]
energija
JP ELEKTROPRIVREDA SRBIJE
Direkcija ya strategiju i investicije, Beograd
UDC:620.9.001(497.11) "2015"
Najznačajniji investicioni
projekti planirani u
JP Elektroprivreda Srbije
u periodu do 2015.
Osnovni ciljevi buduće poslovne
politike EPS-a
Osnovni razlozi za pokretanje
intenzivnog investicionog ciklusa
„ pouzdano
„ zadovoljenje
snadbevanje kupaca
električnom energijom po
ekonomski najpovoljnijim i ekološki
najprihvatljivim uslovima
„ ekonomsko-finansijska,
tehničkotehnološka, organizaciona i
upravljačka konsolidacija;
„ očuvanje
integriteta Kompanije i
postepena vlasnička transformacija
kroz strateško partnerstvo za nove
proizvodne kapacitete;
„ uključivanje
u regionalno tržište
električne energije i uspostavljanje
uticajne pozicije u regionu
„ unapređenje
mera zaštite životne
sredine u skladu sa nacionalnom i
regulativom EU
rasta potrošnje električne
energije
„ veća efikasnost i povećanje
konkurentnosti
„ zamena starih, neefikasnih postrojenja
koja su iscrpla radni vek
„ zadovoljenje ekoloških standarda
Prognoza potrošnje električne
energije u Srbiji
„ prosečna
stopa porasta od oko 1,3 %
godišnje u periodu do 2025 (slika 1)
Dinamika izlaska starih i ulaska
novih kapaciteta
Izlaze:
2009. god TE Kolubara A4 - 20 MW
2011. god TE Kolubara A2 - 20 MW
2012. god TE Kolubara A1 - 20 MW
Slika 1
[011]
2015. god TE Kolubara A3 - 58 MW
2016. god TE Morava - 90 MW
2017. god TE Kostolac A1 - 90 MW
2019. god TE Kolubara A5 - 90 MW
2020. god TENT A1 -180 MW
2022. god TENT A2 -180 MW
2024. god TE Kostolac A2 -180 MW
Ulaze:
2011. god Novi Sad B - 380 MW
2014. god TE Kolubara B - 700 MW
2015. god HE Gornja Drina - 300 MW
2016. god TENT B3 - 700 MW
2017. god TE Kolubara A6 - 200 MW
2019. god TE Kostolac B3 - 300 MW
Bilans snage i energije
- za verovatnoću dotoka 50% (slika 2)
Bilans snage i energije
- za verovatnoću dotoka 70% (slika 3)
Prosečna specifična potrošnja
energije TE EPS-a
– za verovatnoću dotoka 50% (slika 4)
energija
Slika 2
Slika 3
Prioritetni projekti u proizvodne
kapacitete
I. TE Kolubara B
- 700 MW (2x350 MW) na lignit
II. TE Nikola Tesla B3 (TENT B3)
- 700 MW na lignit sa nadkritičnim
parametrima
III. Rekonstrukcija/ izgradnja novog
bloka u TE-TO Novi Sad
- optimizacija postojeće TE-TO i/
ili izgradnja novog postrojenja
snage do 450 MW na gas –
kombinovana proizvodnja
toplotne i električne energije u
kombinovanom gasno-parnom
ciklusu
IV. Izgradnja HE Gornja Drina
dve ili više hidroelektrana na
gornjem delu Drine i Sutjesci
ukupne snage 200 do 300 M
I. TE Kolubara B
„ Lokacija:
- Lazarevac/Ub
„ Vrsta projekta:
- završetak izgradnje
- zajedničko investiranje sa
inostranim partnerom izabranim u
tenderskoj proceduri u završetak i
eksploataciju TE Kolubara B
„ Opis projekta:
- 700 MW (2x350 MW)
termoelektrana na lignit sa
zatvorenim sistemom za hlađenje,
uz optimizaciju predviđenih
tehničkih rešenja u skladu
sa raspoloživim savremenim
rešenjima i ispunjenje svih
zahteva vezanih za zaštitu životne
sredine
[012]
„ Izvori
finansiranja:
- sredstva inostranog partnera,
krediti
„ Ukupna
vrednost projekta:
- oko 750 miliona Eura
II. TE Nikola Tesla B3
„ Lokacija:
- Obrenovac
„ Vrsta
projekta :
- Greenfield / proširenje postojeće
lokacije TENT B
- zajedničko investiranje sa
inostranim partnerom izabranim u
tenderskoj proceduri u završetak i
eksploataciju TENT B3
energija
Slika 4
„ Opis
projekta:
- 700 MW termoelektrana na lignit
sa nadkritičnim parametrima sa
otvorenim sistemom za hlađenje
uz ispunjenje svih zahteva vezanih
za zaštitu životne sredine
„ Izvori finansiranja:
- sredstva inostranog partnera,
sredstva EPS, krediti
„ Ukupna vrednost projekta:
- oko 900 miliona Eura
III. TE-TO Novi Sad
„ Lokacija:
- Novi Sad
projekta :
- rekonstrukcija/ izgradnja novog
bloka
- pored EPS i Grada Novog
Sada, kao lokalnog partnera,
projekat zahteva i
učešće
inostranog partnera koji će biti
izabran u tenderskoj proceduri
„ Opis projekta:
- optimizacija postojeće TE-TO i/
ili izgradnja novog postrojenja
snage do
450 MW na
gas – kombinovana proizvodnja
toplotne i električne energije u
kombinovanom gasno-parnom
ciklusu
„ Izvori finansiranja:
- sredstva inostranog partnera,
krediti
„ Ukupna vrednost projekta:
- 120 – 160 miliona Eura
„ Vrsta
IV. HE Gornja Drina
„ Lokacija:
- Republika Srpska, Foča
„ Vrsta
projekta :
- izgradnja novih (dve ili više)
HE na gornjem toku Drine i na
Sutjesci ukupne snage
200 – 300 MW
„ Opis projekta:
- izgradnja HE Buk Bjela sa kotom
normalnog uspora do granice sa
Crnom Gorom (432,40 mnm) i
HE Foča kao kompenzacionim
bazenom. Moguća je i realizacija
HE Paunci nizvodno od Foče i HE
Sutjeska na Sutjesci
„ Izvori finansiranja:
- JP EPS, MH EPRS, HE na Drini,
krediti
„ Ukupna vrednost projekta:
- 300 – 400 miliona Eura
Investicione aktivnosti do 2015.
Ostali investicioni projekti - u ukupnom
obimu prevazilaze 6,5 milijardi Evra:
„ investicioni projekti za održavanje
tekuće proizvodnje i unapređenje
životne sredine
„ investicioni projekti za povećanje
proizvodnje (novi kapaciteti)
„ investicioni projekti za dalje
unapređenje poslovanja kompanije
(IS, TSU, PIS, TK i dr.)
„ investicioni projekti za dalji razvoj
trgovine električnom energijom
„ investicioni projekti za razvoj
trgovine GHG gasovima
- revitalizalizacija
hidroelektrana
- revitalizacija
termoelektrana
- revitalizacija i
zamena kopova
- modernizacija ED mreže
i zamena brojila
- ostala ulaganja
(TSU, PIS i dr.)
393,6
1.329,5
1.495,1
746,2
132,0
Investicije za povećanje
proizvodnje (novi kapaciteti)
4.940,5 MIL Evra
- hidroelektrane
- termoelektrane
- rudnici uglja
- ostala ulaganja
635,1
2.510,0
600,1
1.195,3
Izvori finansiranja investicija:
9.036,9 MIL EVRA
- sredstva EPS-a
- eksproprijacija
(sredstva EPS-a)
- eksproprijacija
(sredstva EPS-a)
- krediti i očekivani krediti
- donacije
- sredstva potrošača,
ekološka taksa
- strateški partner
2.989,7
329,2
98,4
3.762,5
41,6
23,3
1.792,1
Promena krajnje cene električne
energije - potrošačka simulacija
„ Ecent/kWh
(ADL)
Potrebna investiciona sredstva i
izvori finansiranja (slika 5)
„ Godina
2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015
5.2 5.7 6.4 7.3 8.3 8.9 9.9 11.3
Investicije za održavanje tekuće
proizvodnje i unapređenje
životne sredine (4.096,4 mil. €)
Ovakav scenario generiše:
„ “FER vrednost” EPS od cca. 6,5 mrld.
Evra
[013]
energija
„ Mogućnost
realizacije prikazanog
razvojnog plana
Investicione aktivnosti posle
2015.
Nastavak značajnih investicija - u
ukupnom obimu prevazilaze 3 milijarde
Evra:
„ izgradnja termokapaciteta u PD
Kostolac
„ izgradnja termokapaciteta za
korišćenje loših partija uglja u PD
Kolubara;
„ izgradnja termokapaciteta na
Kosovu i Metohiji na bazi uglja u
PK Belaćevac i PK Dobro Selo
„ ekspanzija korišćenja obnovljivih
izvora energije
„ nove tehnologije iz oblasti zaštite
životne sredine
Realizovani projekti u regionu
Slika 5
projekti gde je strana elektroprivredna
kompanija vlasnik značajnog dela
(najčešće većinskog) ili pak jedini
vlasnik postrojenja za proizvodnju
električne energije u regionu:
„ Bugarska:
z ČEZ (TE Varna, 1.260 MW,
100 % vlasnik);
z ENEL (TE Marica Istok III, 840
MW, 100 % vlasnik);
z AES (TE Marica Istok I, 600 MW,
70 % vlasnik);
z HSE (CHP Rousse, 100 % vlasnik
„ Mađarska:
z AES-ovo preduzeće AES Tisza
Erômû Kft. (100% vlasništvo
AES) sa elektranama TPP Tisza
II, 860 MW; TPP Borsod, 96MW;
TPP Tiszapalkonya, 116MW;
„ Hrvatska:
z RWE (TE Plomin 2, 210 MW,
50 % vlasnik).
Zašto izgradnja objekata kroz
strateška partnerstva?
„ značajan korak u otvaranju tržišta
električne energije, odnosno
uključivanje u to tržište velikih
nezavisnih proizvođača električne
energije sa sedištem u zemlji
„ dobro strateško partnerstvo, osim
finansijske podrške, donosi i
transfer znanja, novih tehnologija
i podizanje opšte poslovne
efikasnosti celog JP EPS
„ doprinosi očuvanju integriteta
EPS-a i vodi ka liderskoj poziciji na
budućem regionalnom tržištu, kao i
mogućnosti zajedničkog nastupa u
izgradnji novih kapaciteta u regionu
„ test budućeg potencijalnog
strateškog partnerstva za ceo JP
EPS
„ doprinosi značajnom skraćenju
[014]
energija
Slika 4 Veliki broj projekata u regionu u fazi pripreme
[015]
energija
rokova završetka strateških
projekata imajući u vidu veoma
sužene mogućnosti velikih
proizvođača elektroenergetske
opreme u uslovima intenzivnog
investicionog ciklusa u svetu
„ model strateških partnerstava
podiže opšti investicioni rejting JP
EPS koji poslednjih 15-20 godina
nije imao ozbiljnijih investicionih
aktivnosti u smislu nivoa stručnosti
i savremenih dostignuća za
obavljanje ovakvih poslova.
Goran \uki}
Elektrotehnički fakultet, Beograd
Marko Mati}
Saturn Electric d.o.o., Beograd
UDC:621.317.38 : 67/69.004.163
Ušteda električne
energije u okviru velikih
industrijskih potrošača
Rezime
Energetska efikasnost jeste svakako jedan od najintenzivnijih energetskih trendova u
svetu, a naročito u Evropi u protekloj deceniji. Ovaj trend rezultovao je osnivanjem
Agencija za energetsku efikasnost u gotovo svim zemljama Evropske Unije sa
ukupnim prosečnim godišnjim budžetima koji se mere milijardama dolara. Osnovni
zadatak ovih Agencija, pogotovo kada je proizvodna delatnost u pitanju, jeste da
formiraju i podstaknu razvoj i prihvatanje novog načina razmišljanja i pristupa
kada je u pitanju konkurentnost na tržištu kao i stalni zahtevi za povećanjem profita.
Neke od mogućnosti uštede energije u industriji su:
ušteda u potrošnji električne energije,
z definisanje zahteva za grejanje i hlađenje u tehnološkom postupku i
ispitivanje mogućnosti njihovog uparivanja (toplotu koja se generiše u
procesima hlađenja iskoristiti u procesima grejanja i obrnuto),
z smanjenje gubitaka boljom izolacijom,
z uvođenje savremenijih i boljih tehnoloških procedura,
z zamena tečnih goriva gasom,
z korišćenje obnovljivih izvora energije i druge.
U ovom radu akcenat je stavljen na glavne mere koje je moguće preduzimati u
okviru velikih industrijskih potrošača električne energije (mada su one generalnog
karaktera i mogu se primenjivati kod svih potrošača električne energije) da bi se
ostvarila ušteda ovog najfinijeg energenta a istovremeno povećala konkurentnost
kompanije na tržištu iskazana kroz konkurentnije cene proizvoda.
Ključne reči: ušteda električne energije, vršna snaga, aktivna energije, reaktivna
energija, optimizatori rada asinhronih motora, kompenzacija reaktivne energije,
frekventni regulatori, objedinjeno merenje električne energije.
1. Elektri~ni (asinhroni) motori
najve}i potroša~i elektri~ne
energije u industriji
Rezultati ispitivanja mnogih studija iz
oblasti energetske efikasnosti došli su do
sličnih zaključaka u pogledu najvećih
potrošača u industriji. Električni motori
čine više od 75% ukupne potrošnje
električne energije u industriji. Više od
95% ovih motora su asinhroni motori,
a ostatak su mašine jednosmerne
struje, sinhrone mašine i slično. Oko
80% asinhronih motora nalazi se u
neregulisanim pogonima (pogoni
sa konstantnom brzinom obrtanja).
Preostalih 20% pripada regulisanim
pogonima (pogoni sa promenjljivom
brzinom obrtanja). Svi motori su po
pravilu predimenzionisani (20-50)%, što
[016]
upućuje na činjenicu da su mogućnosti
uštede upotrebom odgovarajućih
uređaja za optimizaciju njihovog
rada izuzetne. Proizilazi da približno
polovina od ukupno proizvedene
električne energije odlazi na asinhrone
motore koji rade u neregulisanim
elektromotornim pogonima tako da ovi
motori, sa energetskog aspekta i aspekta
uštede električne energije, zaslužuju
izuzetan tretman u okviru industrijskih
proizvodnih procesa.
2. Mere (metode) za u{tedu
elektri~ne energije
Ostvarivanje uštede u potrošnji
električne energije moguće je obaviti na
nekoliko polja:
energija
1. ušteda (smanjenje) vršne snage,
2. ušteda potrošnje aktivne energije,
3. ušteda potrošnje reaktivne
energije,
4. uštede usled suzbijanja štetnih
posledica viših harmonika
i ostalih oblika degradacije
kvaliteta električne energije.
Sve mere, metode i postupke moguće je
podeliti u tri kategorije:
1. trenutne (daju trenutne rezultate),
2. kratkoročne (daju rezultate na
vremenskom horizontu 1-3
godine),
3. dugoročne (daju rezultate nakon
više od 3 godine).
2.1. Mogu~nosti u{tede vr{ne
snage
2.1.1. Metode koje daju trenutne
rezultate
1. Objedinjeno merenje električne
energije ukoliko za to postoje
uslovi. Ovde treba imati u vidu
da je objedinjavanje merenja
električne energije dozvoljeno u
okviru onih naponskih nivoa koji
imaju jedinstvene cene električne
energije.
2. Kada su neregulisani pogoni
u pitanju tada je instalacija
optimizatora rada asinhronih
motora sa funkcijama softstarta i soft-stopa svakako jedna
od metoda koja daje trenutne
rezultate jer je uticaj starta
asinhronih motora izuzetno
veliki na angažovanu snagu usled
izrazito velike vrednosti polazne
struje asinhronih motora.
3. Kada su regulisani pogoni u
pitanju tada je svakako značajna
upotreba frekventnih regulatora
koji prilagođavajući brzinu
asinhronih motora zahtevima
procesa indirektno utiču na
smanjenje angažovane snage. Ovi
regulatori imaju i funkcije mekog
starta i stopa tako da umanjuju
i uticaj starta asinhronih motora
na vrednost angažovane snage
u postrojenju. Iz ovoga sledi
zaključak da je preporučljivo
preći na frekventne regulatore i
asinhrone motore gde god je to
moguće u regulisanim pogonima,
a izbaciti jednosmerne motore i
njihove regulatore iz upotrebe.
4. Ako su u slučaju regulisanih
pogona korišćeni jednosmerni
motori, česta situacija u praksi
je da su ovi motori u dobrom
stanju ali su regulatori uglavnom
analogni i najćešće u lošem stanju.
Optimizacija rada ovih pogona se
često može ostvariti zadržavanjem
postojećih jednosmernih motora
i zamenom starih regulatora
digitalnim regulatorima. U slučaju
da su jednosmerni motori u lošem
stanju onda se isti moraju menjati
asinhronim motorima koji treba
da su opremljeni frekventnim
regulatorima.
5. Kontrola uključivanja velikih
potrošača, tj. obezbeđivanje
sukcesivnog uključenja velikih
asinhronih motora na 15minutnom intervalu.
6. Upotreba efikasnijeg sistema
osvetljenja i korišćenje uređaja
koji omogućavaju smanjenje
strujnog vrha pri uključivanju
sistema rasvete.
2.1.2. Kratkoro~ne i dugoro~ne
metode
Sprovođenje detaljnih merenja potrošnje
angažovane snage na vremenskom
horizontu od 1 do 5 godina po svakom
izvodu iz TS (transformatorske
stanice) i donošenje mera u skladu
sa dobijenim rezultatima. Merenja
treba raditi kontinuirano kako bi se
pratili efekti preduzetih mera koje
mogu biti: dislokacija određenih
potrošača, pravljenje plana ukljičivanja
i isključivanja potrošača, promene
u procesu proizvodnje, kaskadna
realizacija pogona sa električnim,
najčešće asinhronim motorima gde je to
moguće (npr. 2 x 45kW ili 55kW+30kW
umesto jednog motora od 90kW) itd.
Za potrebe internog merenja električne
energije na svim bitnim lokacijama
neophodno je realizovati i prateći sistem
komunikacije i centralnog mesta na
kojem će se sva merenja pohranjivati
(SCADA sistem potrošnje električne
energije). Obzirom na svetski trend da
pokazatelji kvaliteta električne energije
postaju sastavni deo savremenih
svetskih tarifnih sistema (veoma
je važno da se ispoštuje i kvalitet
isporučene električne energije a ne
samo kvantitet kao što je to bio slučaj
do sada), i kao takvi obavezujući i za
distributere i za potrošače električne
energije, preporučljivo je za sva merenja
koristiti uređaje koji omogućavaju i
registraciju svih standardnih merljivih
pokazatelja kvaliteta električne energije.
2.2. Mogu}nosti u{tede aktivne
energije
2.2.1. Metode koje daju trenutne
rezultate
1. Kod neregulisanih pogona
moguće je koristiti odgovarajuće
optimizatore rada asinhronih
[017]
motora koji na osnovu zahtevanog
opterećenja na vratilu vrše
prilagođavanje preuzete aktivne
energije iz mreže.
2. Kod regulisanih pogona svakako
je ponovo značajno naglasiti
upotrebu frekventnih regulatora
(za asinhrone motore) i digitalnih
regulatora (za postojeće pogone
jednosmerne struje u kojima su
motori u dobrom stanju) koji
obezbeđuju maksimalnu uštedu
aktivne energije.
3. Kod sistema rasvete neophodno
je koristiti uređaje za optimizaciju
rada ovih sistema, u smislu
smanjenja aktivne energije koju
ovi sistemi troše.
2.2.2. Kratkoro~ne i dugoro~ne
metode
Sprovođenje detaljnih merenja potrošnje
aktivne energije na vremenskom
horizontu od 1 do 5 godina po svakom
izvodu iz TS (transformatorske
stanice) i donošenje mera u skladu sa
dobijenim rezultatima. Merenja treba
raditi kontinuirano kako bi se pratili
efekti preduzetih mera koje mogu biti:
racionalnije, tj. ravnomernije planiranje
procesa proizvodnje koje uzima u
obzir broj i vreme rada pojedinih
mašina, tj. delova proizvodnog procesa,
mogućnost uvođenja treće smene,
razvoj optimizacionih algoritama za
upravljanje proizvodnjom itd. Takođe,
treba voditi računa da se u sistemima
rasvete prelazi na one svetiljke koje
imaju veći stepen korisnog dejstva,
odnosno koje obezbeđuju isti stepen
osvetljenosti uz manji utrošak aktivne
energije.
2.3. Mogu~nosti u{tede reaktivne
energije
2.3.1. Metode koje daju trenutne
rezultate
1. Kod neregulisanih pogona
moguće je korisiti odgovarajuće
optimizatore rada asinhronih
motora koji popravljaju faktor
snage pogona kod podopterećenih
i predimenzionisanih motora,
a samim tim prave i uštedu u
potrošnji reaktivne energije.
2. Kod regulisanih pogona svakako
je ponovo značajno naglasiti
upotrebu frekventnih regulatora
koji obezbeđuju minimiziranje
potreba za reaktivnom energijom.
3. Upotreba baterija za
kompenzaciju reaktivne energije
sa automatskom regulacijom,
tako da se iskompenzuje ono
što preostane nakon primene
energija
optimizatora rada neregulisanih
asinhronih motora i frekventnih
regulatora (treba imati u vidu
da novi tarifni sistem uvodi
plaćanje celokupno preuzete
reaktivne energije bez obzira na
vrednost faktora snage, tačnije,
za cos ϕ<0.95 jedinična cena je
dvostruko veća).
4. Kod sistema rasvete neophodno
je koristiti uređaje za optimizaciju
rada ovih sistema, u smislu
smanjenja reaktivne energije koju
ovi sistemi troše.
2.3.2. Kratkoro~ne i dugoro~ne
metode
U principu, ovde se preporučuje
procedura koja je definisana i za uštede
u aktivnoj energiji, posmatrano sa
aspekta kratkoročnih i dugoročnih mera.
2.4. Preporuke
1. Nabavka i ugradnja baterija za
kompenzaciju reaktivne energije
na svim lokacijama koje se
pokažu optimalnim u studiji
razmatranja različitih varijanti
rešenja za eliminaciju preuzete
reaktivne energije.
2. Nabavka i ugradnja optimizatora
rada asinhronih motora u
neregulisanim pogonima na
unapred definisanim velikim
potrošačima ili onim potrošačima
koji imaju najveći broj radnih sati
u toku godine. Ovi optimizatori
moraju da imaju mogućnost
popravke faktora snage, uštede
u potrošnji aktivne i reaktivne
energije kao i funkcije soft-starta i
soft-stopa.
3. Nabavka i ugradnja kvalimetarauređaja koji osim registracije
vršnog opterećenja i merenja
utroška aktivne i reaktivne
energije imaju i mogućnost
merenja svih pokazatelja kvaliteta
električne energije, na svakom
izvodu transformatorskih stanica
iz kojih se industrijski potrošač
napaja električnom energijom,
sa mogućnošću merenja
svih neophodnih električnih
parametara: struje, naponi,
aktivne/reaktivne energije,
faktora snage, harmonika
(naponskih i strujnih), propada
i preskoka napona, flikera.
Ovi sistemi treba da imaju
mogućnost on-line merenja sa
odgovarajućom rezolucijom kao
i mogućnost beleženja podataka
na PC računaru i njihovo grafičko
prikazivanje (na PC i lokalni
SCADA sistem ovi uređaji treba
da se povezuju posredstvom
adekvatnih komunikacionih
jedinica). Na ovaj način
pravi se baza za kontinualno
praćenje potrošnje i kvaliteta
električne energije u kompaniji
kao i uvid u elektroenergetski
bilans kompanije ali i praćenje
efekata primenjenih trenutnih,
kratkoročnih i dugoročnih mera
u cilju smanjenja potrošnje
električne energije.
4. Prelazak na merenje potrošnje
električne energije sa strane višeg
napona i njegovo objedinjavanje.
5. Prelazak na frekventne regulatore
sa posebnom funkcijom Save
energy gde god je to moguće u
regulisanim pogonima.
6. Izgradnja jedinstvenog SCADA
tehničko-poslovnog sistema na
nivou kompanije u okviru kojeg
će biti objedinjene sve bitne
funkcije: tehnološki procesi,
nadzor nad potrošnjom električne
energije i drugih energenata,
sistem menadžmenta.
Bitne pretpostavke predmetne analize su:
• Da predloženi projekti uštede
električne energije neće biti
realizovani pre aprila 2008. godine
kada se planira rast cena električne
energije i početak primene novog
Tarifnog sistema.
• Da će cena električne energije i
u skorijoj budućnosti imati trend
rasta do dostizanja ekonomske
vrednosti koja se ima u okviru
zapadnoevropske interkonekcije
UCTE.
• Da će u narednih 5 godina svi
predmetni električni, prevashodno
asinhroni motori morati barem
jednom da budu servisirani.
Dosadašnje iskustvo sa ugradnjom
i korišćenjem napred predloženih
mera jeste da se vreme između
dva servisa asinhronih motora
produžava za oko (60-70)%.
• Da će u narednih 5 godina 50%
kontaktora u glavnim strujnim
kolima asinhronih motora morati
barem jednom da se zamene.
Dosadašnje iskustvo sa primenom
napred izloženih postupaka jeste
da se vreme između dva servisa/
zamene kontaktora produžava za
oko 100%.
3. Primeri
3.1. Primer 1: Analiza efekata primene
optimizatora rada asinhronih motorau
neregulisanim elektromotornim
pogonima, uređaja tipa Powerboss, na
jednoj od proizvodnih linija kompanije
Sintelon opremljene sa 22 asinhrona
motora pojedinačnih snaga 11kW koji
pokreću ventilatore
Primer 1 demonstrira jedan deo
proizvodnog procesa kojeg čini sistem
za sušenje čiji je esencijalni deo, u
smislu potrošnje električne energije,
pogon od 22 identična asinhrona motora
koji pogone ventilatore, instalisanih
snaga po 11kW. Svi ovi motori su sa
konstantnom brzinom obrtanja. U tabeli
1 su dati osnovni podaci o predmetnim
asinhronim motorima, kao i njihovim
opterećenjima i vremenima trajanja više
i niže tarife.
Obzirom na definisane karakteristike
predmetnog pogona mera koja se
preporučuje za uštedu električne
energije u konkretnom slučaju je
primena optimizatora rada asinhronog
motora sa konstantnom brzinom
obrtanja, odnosno uređaja tipa
Powerboss.
U tabeli 2 date su okvirne,
Tabela 1 Osnovni podaci o asinhronim motorima i njihovim opterećenjima, 11kW, koji pretpostavljene ali za ovakvu
pokreću ventilatore, kao i o vremenima trajanja višeg i nižeg tarifnog stava
vrstu pogona uobičajene
shodno važećem Tarifnom sistemu Republike Srbije
karakteristične veličine o
očekivanim uštedama u
aktivnoj snazi, reaktivnoj
snazi, angažovanoj snazi
koje bi se postigle ugradnjom
uređaja Powerboss na
ventilatorskim asinhronim
motorima 11kW.
U tabeli 3 je dat prikaz
očekivanih finansijskih
efekata koji bi bili posledica
ostvarenih ušteda u električnoj
[018]
energija
pozitivnih efekata uređaja
Powerboss sredstva uložena
u njihovu ugradnju se vraćaju
u vremenskom periodu koji
je sigurno kraći od onoga koji
je procenjen samo na bazi
električnih efekata.
3.2. Primer 2: Analiza
postojećeg stanja i mere
predložene za realizaciju
u prvoj fazi Programa za
uštedu električne energije u
kompaniji Centroproizvod
Detaljnim uvidom u postojeće
stanje potrošača električne
energije ustanovljeno je
sledeće: industrijski potrošač preuzima
(zavisno od kvaliteta kontaktora, i
energiji, a koji su procenjeni na bazi
električnu energiju na tri fizički
zavisno od proizvođača) tada se može
pretpostavke o ugradnji uređaja
odvojena merna mesta, glavna potrošnja
očekivati ušteda i oko 250eura/godišnje
Powerboss na liniji sa 22 ventilatorska
električne energije je skoncentrisana u
i po ovom osnovu.
asinhrona motora, pojedinačne snage
asinhronim motorima većih snaga sa
svakog asinhronog motora od 11kW.
Na osnovu sprovedene analize može
konstantnom brzinom obrtanja koji su
Procene iznete u ovoj tabeli su izvedene se, na kraju, zaključiti da se ugradnjom
uz to starije konstrukcije, i koji imaju
pod pretpostavkom prethodno važećih
pomenutih uređaja tipa Powerboss
izuzetno nizak faktor snage. Prema
cena aktivne i reaktivne energije i
koji su optimizatori rada neregulisanih
postojećim podacima o zastupljenosti
angažovane snage u Tarifnom sistemu
asinhronih motora, u slučaju pogona
motora u neregulisanim pogonima
Republike Srbije.
od 22 ventilatorska motora snage
prema pojedinim mernim mestima
11kW, očekuje približna ušteda u
predlažena je sledeću dinamika i
Rezultati predmetne analize su dobijeni
električnoj energiji od oko 5200eura do
prioritet u nabavci i instalaciji ovih
polazeći od sledećih, realno važećih
5900eura na godišnjem nivou. Odnosno, optimizatora rada asinhronih motora
pretpostavki:
očekivani period povraćaja sredstava
u pogonima sa konstantnom brzinom
Da će u narednih 5 godina svi predmetni uloženih u uređaje tipa Powerboss
obrtanja-uređaja tipa Powerboss:
asinhroni motori morati barem jednom
procenjuje se na oko (20-25) meseci
Merno mesto broj 3 (75-80% potrošača
da budu servisirani. Dosadašnje
(to je period u kome bi se ovakva
su
asinhroni motori sa konstantnom
iskustvo sa ugradnjom i korišćenjem
investicija finansijski gledano ostvarila). brzinom obrtanja) – neophodno je
uređaja tipa Powerboss jeste da se
Treba imati u vidu da je ovde
izvršiti nabavku i instalaciju pomenutih
vreme između dva servisa asinhronih
sprovedena analiza samo po pitanju
uređaja na najvećim asinhronim
motora produžava za oko (60-70)%.
elektroenergetskog dela instalacija i
motorima (1x125kW,1x90kW, 1x55kW,
Ako se ima u vidu da je vrednost
cena električne energije. Zasigurno
1x45kW, 1x37kW i 2x22kW)
servisa elektromotora nominalne snage
je da uređaji Powerboss svakako
Merno mesto broj 1 (60% potrošača
11kW približno oko 250eura tada se
produžavaju životni vek mehaničkog
su asinhroni motori sa konstantnom
ugradnjom uređaja Powerboss može
podsistema kojeg asinhroni motori
brzinom obrtanja) – nakon definisanja
očekivati ušteda od oko približno
pogone i da samim tim doprinose
najvećih potrošača sledećim
1000eura/godišnje po ovom osnovu.
uštedama i u ovom podistemu (ležajevi
investicionim planom predvideti
Da će u narednih 5 godina 50%
na primer, kaišnici, zupčanici, remenice
nabavku uređaja za ovu grupu
kontaktora morati barem jednom da
i slično). Ove pozitivne efekte nije
potrošača.
se zamene. Dosadašnje iskustvo sa
tako lako vrednovati u jednoj analizi
Merno mesto broj 2 (35% potrošača
ugradnjom uređaja Powerboss jeste da
ovog tipa kao što nije lako sagledati
su asinhroni motori sa konstantnom
se vreme između dva servisa/zamene
pozitivne finansijske efekte po pogone
brzinom obrtanja) – nakon definisanja
u celini koji se imaju zbog smanjene
kontaktora produžava za oko 100%.
temperature asinhronih motora kada isti najvećih potrošača objediniti ovu
Ako se dalje ima u vidu da je vrednost
rade preko uređaja Powerboss. No jedno nabavku sa nabavkom uređaja za merno
jednog kontaktora za asinhroni motor
mesto broj 1.
je sasvim sigurno, a to je da i zbog ovih
snage 11kW približno oko 50eura
Zbog izuzetno lošeg faktora
snage predložena je i ugradnja
Tabela 3 Očekivani finansijski efekti koji bi bili posledica ostvarenih ušteda u električnoj
baterija kondenzatora sa
energiji, a koji su procenjeni na bazi pretpostavke o ugradnji uređaja Powerboss
automatskom regulacijom za
na liniji sa 22 ventilatorska asinhrona motora, pojedinačne snage svakog
popravku faktora snage do
asinhronog motora od 11kW
0.95 i više. Prema postojećim
podacima o potrošnji
reaktivne energije, a prema
pojedinačnom mernom mestu,
predlažena je sledeća dinamika
i prioritet u instalaciji baterija
kondenzatora:
Merno mesto broj 3 – izuzetno
loš faktor snage prosečne
vrednosti 0.585. Predlog je
Tabela 2 Okvirne, pretpostavljene ali za ovakvu vrstu pogona uobičajene karakteristične
veličine o očekivanim uštedama u aktivnoj snazi, reaktivnoj snazi, angažovanoj
snazi koje bi se postigle ugradnjom uređaja Powerboss na ventilatorskim
asinhronim motorima 11kW
[019]
energija
da se odmah izvrši nabavka baterija
kondenzatora za popravku faktora
snage do 0.95. Pošto je potrebno
izkompenzovati oko 500kW snage
orijentaciona vrednost ukupnog
kapaciteta baterija kondenzatora za
merno mesto broj 3 je:
Qkap = P*(tan ϕ1 - tan ϕ2) = 500kW*
(tan(cos-1 0.585)- tan(cos-1 0.95)) =
530kvar.
Merno mesto broj 2 – postojeći faktor
snage je 0.90. Predlog je da se zajedno
sa nabavkom baterija kondenzatora
za merno mesto broj 3 izvrši i
nabavka potrebnog kapaciteta baterija
kondenzatora za popravku faktora snage
do 0.95 i na ovom mernom mestu. Pošto
je i ovde potrebno izkompenzovati
oko 500kW snage tada je orijentaciona
vrednost ukupnog kapaciteta baterija
kondenzatora za merno mesto broj 1:
Qkap = P*(tan ϕ1 - tan ϕ2) = 500kW*
(tan(cos-1 0,90)- tan(cos-1 0,95)) =
80kvar.
Merno mesto broj 1 – nema potrebe
za dodatnom instalacijom baterija
kondenzatora u prvoj fazi jer je faktor
snage veći od 0.95.
U prvom koraku neophodno je
realizovati i objedinjeno merenje
električne energije sva tri postojeća
merna mesta.
Nakon realizacije opisane prve faze u
realizaciji programa uštede električne
energije, u drugoj fazi preporučuje
se ugradnja adekvatnih kvalimetara
na svakom izvodu transformatorske
stanice sa mogućnošću merenja svih
neophodnih električnih parametara:
struja, napon, aktivna/reaktivna energija,
faktor snage, harmonici naponski i
strujni, propadi i preskoci napona,
flikeri. Ovaj sistem treba da ima on-line
merenje sa odgovarajućom rezolucijom
kao i mogućnost beleženja podataka
na PC računaru i njihovo grafičko
prikazivanje posredstvom adekvatne
komunikacione jedinice. Na ovaj
način pravila bi se baza za kontinualno
praćenje potrošnje i kvaliteta električne
energije u postrojenju i uvid u
energetski bilans fabrike kao i praćenje
efekata primenjenih mera u okviru
prve faze a u cilju uštede u potrošnji
električne energije. U ovoj, narednoj
fazi predviđa se i prelazak na frekventne
regulatore sa posebnom funkcijom
Save energy gde god je to moguće u
regulisanim pogonima uz postepeno
napuštanje regulisanih DC pogona.
Postepeno napuštanje DC pogona
znači sledeće: tamo gde su ovi motori
u lošem stanju potrebno je zameniti
ih adekvatnim asinhronim motorima
opremljenim frekventnim regulatorima
sa Save energy funkcijom; u drugim
situacijama gde su ovi motori u dobrom
stanju a postojeći analogni regulatori
u lošem stanju i nefunkcionalni (što i
jeste najčešći slučaj) predlaže se zamena
postojećih regulatora novim digitalnim
regulatorima koji takođe poseduju Save
energy funkciju.
Zaklju~ak
U radu su taksativno i precizno
definisane i grupisane moguće mere
za uštedu električne energije velikih
industrijskih potrošača kao i podela
svih raspoloživih mera na one koje daju
trenutne rezultate, zatim na one čiji su
rezultati vidljivi nakon 12-36 meseci
i na kraju one čiji su rezultati vidljivi
nakon više od tri godine. Klasifikacija
svih mera za uštedu električne energije
je koncipirana prema osnovnim
elementima za naplatu električne
energije: vršnoj snazi, aktivnoj i
reaktivnoj energiji kao elementima
koje trenutno važeći Tarifni sistem u
našim uslovima tretira a naglasak je
dodatno stavljen i na kvalitet električne
energije kao stavku koju će Tarifni
sistem u budućnosti morati uvažavati i
kod nas (kao što je to slučaj već danas
u razvijenim industrijskim zemljama u
svetu). Rad ilustruje i dva jednostavna,
ali u praksi često pristupna, primera u
kontekstu analiziranih mera za uštedu
električne energije velikih industrijskih
potrošača.
Literatura
1. G.Đukić, P.Živković, B.Dimitrijević,
Ušteda električne energije u
industrijskim pogonima sa
neregulisanim asinhronim
motorima, Electra III, Međunarodna
naučnoistraživačka konferencija o
energetskoj efikasnosti u energetici i
upravljanju zaštitom okoline, str. 167174, Herceg Novi, 01-11. jun 2004.
2. G.Đukić, N.Rajaković, P.Živković,
Aspekti potencijalnih mogućnosti za
uštedu električne energije u industriji,
Energetika 2005, Zlatibor, 19-22. jun
2005.
3. G.Đukić, P.Živković, G.Ivanović,
Analiza uštede električne energije u
objektu MAXI diskontakorišćenjem
uređaja Powerboss-Tehnički aspekti,
Energetika 2006, Zlatibor, 28-31.
mart 2006.
4. G.Đukić, P.Živković, G.Ivanović,
Analiza uštede električne energije u
objektu MAXI diskontakorišćenjem
uređaja Powerboss-Ekonomski
aspekti, Energetika 2006, Zlatibor,
28-31. mart 2006.
5. G.Đukić, Energetska efikasnost u
kompaniji Sintelon-aspekti uštede
električne energije, septembar 2004.
[020]
energija
Nenad Markovi}
Visoka tehnička škola strukovnih studija iz Uroševca, Zvečan
dr Mom~ilo Vuji~i}
Fakultet tehničkih nauka, Čačak
dr Damnjan Radosavljevi}
Visoka poslovno-tehnička škola strukovnih studija, Užice
UDC:621.331.1.001.4
Analiza elektrifikacije
gradskog područja sa
različitim grupama
potrošača
1. Uvod
Rezime
Parametri prijemnika koje treba
poznavati su aktivna snaga i faktor
snage. Analiziraćemo pojedinačne
grupe od „n” istih stambenih jedinica
za različite tipove elektrifikacije u
domaćinstvu.
Posmatraćemo kolektivna ili
individualna stambena naselja sa
daljinskim grejanjem; stambena naselja
sa grejanjem TA pećima i električnim
kotlovima.
U proračunima niskonaponske
mreže prijemnici se uvek modeluju
s koeficijentom jednovremenosti,
koji definiše vršno opterećenje grupe
prijemnika u odnosu na zbir vršnih
opterećenja pojedinačnih prijemnika.
Prijemnici mogu biti jednofazni i
trofazni.
Еlektrifikacija је izvršena prema nivoima i tipovima potrošača. Analizom su
obuhvaćene sledeće kategorije elektrifikacije domaćinstva: delimična, puna i
totalna. Udeo potrošnje električne energije u domaćinstvima Srbije raste iz godine
u godinu. U najvećoj meri zavisi od standarda stanovništva i načina zagrevanja
stambenih prostorija. Analiziraju se pojedinačne grupe od “n” istih stambenih
jedinica za različite tipove elektrifikacije u domaćinstvu. Kategorija domaćinstvo
iskazuje se vršnom snagom P vr domaćinstva i koeficijentom jednovremenosti
opterećenja “n” domaćinstava ja.
2. Elektrifikacija doma}instva
Elektrifikacija domaćinstva, prema
načinu grejanja na električnu energiju,
obuhvata sledeće grupe:
Domaćinstvo sa termoakumulacionim
(TA) pećima kojima se greju sve
prostorije u stanu, vršna snaga po
domaćinstvu (stanu) Pvrc1[kW / dom].
1) u godini prognoznog perioda tprog.
2) Domaćinstvo sa električnim kotlom
za etažno grejanje, vršna snaga po
domaćinstvu (stanu) Pvrc2[kW / dom]
u godini prognoznog perioda tprog.
3) Domaćinstvo sa daljinskim
grejanjem i akumulacionim
bojlerom snage do 3kW za
pripremu tople vode, vršna snaga
po domaćinstvu (stanu)
Pvrb1[kW / dom] u godini
prognoznog perioda tprog.
4) Domaćinstvu na raspolaganju
električna energija, topla voda i gas.
Grejanje stana i priprema sanitarne
Ključne reči: Elektrifikacija, vršna snaga, električna energija, koeficijent
jednovremenosti
Analysis of Urban Area Electrification with Differently Group of
Consumer
Electrification was conducted according to levels and types of consumers. Analysis
comprised following categories of household electrification: partial, full and
total. Portion of electric energy consumption in households in Serbia has been
increasing year and year out. It mostly depends on population’s standards and the
way residential premises are heated. Analysis is performed on individual groups
of “n” same residential units for different types of electrification in the household.
Household category is expressed by peak power P vr of household and simultaneous
loading coefficient “n” of household ja.
Key words: Electrification, peak power, electric energy, simultaneous coefficient.
tople vode su iz sistema daljinskog
grejanja.
Za elektrifikovano domaćinstvo
vršna snaga po domaćinstvu (stanu)
u godini prognoznog perioda tprog se
proračunava pomoću sledećih obrazaca:
a) Za delimično elektrifikovano
domaćinstvo vršna snaga po
domaćinstvu (stanu) Pvra u godini
prognoznog perioda tprog se
proračunava pomoću izraza:
[021]
gde je:
Pvra [kW] - vršna snaga domaćinstva
kategorije “a”;
tprog - godina za koju se proračunava
(prognozira) vršna snaga: tprog > 2000;
Δp(%) - procenat prosečnog godišnjeg
porasta vršne snage – deo koji ne zavisi
od načina zagrevanja prostorija, i za
naše uslove se usvaja: Δp = 1% do 2%,
obično se usvaja srednja vrednost:
Δp = 1,5%;
P el.op - instalisana snaga trošila u
Σ
domaćinstvu, za naše uslove je obično:
P el.op = 14,75W.
Σ
b) “Puna” elektrifikacija domaćinstva,
prema pripremi tople vode, obuhvata
dve grupe:
energija
b.1) Za domaćinstvo sa daljinskim
grejanjem i akumulacionim
bojlerom snage do 3 kW za
pripremu tople vode, vršna snaga
po domaćinstvu (stanu) Pvrb1 [kW /
dom.] u godini prognoznog perioda
tprog se proračunava pomoću izraza:
b.2) Za domaćinstvo sa daljinskim
grejanjem i protočnim bojlerom
(ima) za pripremu tople vode, vršna
snaga po domaćinstvu (stanu) Pvrb2
[kW / dom.] u godini prognoznog
perioda tprog se proračunava pomoću
izraza:
gde je:
PvrTA - deo vršne snage koji se koristi za
zagrevanje stana (TA) pećima;
Pvrb1 - deo vršne snage koji se koristi
za ostale potrebe domaćinstva, osim za
zagrevanje stana;
PTA - instalisana snaga TA peći u stanu,
ako se greju sve prostorije se računa:
PTA = 9 kW;
P el.op - instalisana snaga trošila u
Σ
domaćinstvu:
P el.op = 14,75W.
Σ
c.2) Za domaćinstvo sa električnim
kotlom za etažno grejanje, vršna snaga
po domaćinstvu (stanu) Pvrc2 [kW / dom.]
u godini prognoznog perioda tprog se
proračunava pomoću izraza:
jednovremenog vršnog opterećenja),
unutar svake grupe od ni potrošača, po
tipu (i):
a) Za (n) domaćinstava sa daljinskim
grejanjem, tj. za delimičnu (na) i za
punu elektrifikaciju sa pripremom
tople vode u akumulacionim (nb1 ) ili
protočnim bojlerima (nb 2 ):
b) Za totalno elektrifikovana “nc1”
domaćinstava sa TA pećima:
c) Za totalno elektrifikovana “
nc2” domaćinstva sa električnim
kotlovima:
Maksimalno jednovremeno opterećenje
grupa potrošača različitih tipova, u
nekom delu konzuma:
gde je:
Ppr.boj - instalisana snaga protočnog
bojlera:
Ppr.boj = 18 kW do
Ppr.boj = 36 kW;
P el.op - instalisana snaga trošila u
Σ
domaćinstvu:
P el.op = 14,75 kW .
Σ
c) “Totalna” elektrifikacija, prema
načinu grejanja na električnu
energiju, obuhvata dve grupe:
c.1) Za domaćinstvo sa
termoakumulacionim (TA) pećima
kojima se greju sve prostorije u
stanu, vršna snaga po domaćinstvu
(stanu) Pvrb1 [kW / dom.] u godini
prognoznog perioda tprog se
proračunava pomoću izraza:
gde je:
Pvrkot - deo vršne snage koji se koristi za
zagrevanje stana električnim kotlom;
Pvrb1 - deo vršne snage koji se koristi
za ostale potrebe domaćinstva, osim za
zagrevanje stana;
Pel.ko.t - instalisana snaga električnog
kotla u stanu, gde je najčešće: Pel.ko.t =
18 kW, 24 kW ili 30 kW ;
PΣel.op - instalisana snaga trošila u
domaćinstvu: PΣel.op = 14,75 kW.
Primenom modifikovanog Ruscovog
obrasca, određuju se koeficijenti
jednovremenosti jn (koeficijenti
gde je:
jg - koeficijent jednovremenosti između
grupa potrošača.
Koeficijent jednovremenosti za grupu
potrošača različitih snaga i različitih
kategorija, može da se iskaže pomoću
izraza:
gde je:
Pvr [kW] - vršna snaga svakog
pojedinačnog potrošača "i”,
m - ukupan broj potrošača u kategoriji
široka potrošnja i potrošnja na niskom
naponu, izuzev domaćinstva.
Slika 1 Vršno opterećenje grupe domaćinstva
[022]
energija
Slika 2 Opterećenje grupe potrošača različitih tipova, od 6A do 25A, od 25A do 6A, uporedni dijagram za 2005.
3. Krive vršnog optere~enja
• standarda,
Metodologija izračunavanja vrednosti
maksimalnog jednovremenog
opterećenja, može dosta varirati od
jednog do drugog domaćinstva, a
prvenstveno zavisi od:
• lokacije,
• posedovanja limitatora, itd.
Pošto vršno opterećenje grupe
domaćinstva ne nastupa istovremeno,
ono se ne računa kao aritmetički zbir
svih vršnih opterećenja (slika 1).
Odgovarajuće krive vršnog opterećenja
grupe domaćinstva u zavisnosti od broja
domaćinstva prikazane su na slikama 2,
3 i 4.
Slika 3 Opterećenje grupe potrošača različitih tipova, od 6A do 25A, od 25A do 6A, uporedni dijagram za 2010.
[023]
energija
Slika 4 Opterećenje grupe potrošača različitih tipova, od 6A do 25A, od 25A do 6A, uporedni dijagram za 2015.
4. Zaklju~ak
Analiza pokazuje da postoji više
faktora od uticaja. Na vršnu snagu
najviše utiče: instalisana snaga
prijemnika u domaćinstvu, koeficijent
jednovremenog vršnog opterećenja,
vrsta i tip zagrevanja domaćinstva, kao
i broj domaćinstava. Poslednjih godina
u letnjem periodu vršna snaga dostiže
vrednosti vršne snage zimskog perioda
radi korišćenja raznih rashladnih
uređaja, klima uređaja itd. Analiza je
uređena na prvom dijagramu za snagu
od 3.61 kW do 28.83 kW, na drugom
dijagramu od 28.83 do 3.61, a na trećem
dijagramu je urađena uporedna analiza.
[4] M. Tanasković, T. Bojković,
D. Perić, V. Šiljkut: “Zbornik
rešenih problema iz distribucije
i prodaje električne energije”,
Međunarodni akademski klub,
Beograd, 2006. godine.
5. Literatura
[1] M. Tanasković, T. Bojković, D.
Perić: “Distribucija električne
energije”, Akademska misao,
Beograd, 2007.
[2] S. Maksimović, M. Tanasković:
Proračun vršne snage grupe
potrošača primenom koeficijenta
jednovremenosti, Drugo
jugoslovensko savetovanje o
elektrodistributivnim mrežama,
Herceg Novi, 2000.
[3] J. Nahman: “Metode analize
pouzdanosti elektroenergetskih
sistema”, Naučna knjiga, Beograd
1992. godine.
[024]
energija
dr Mom~ilo Vuji~i}
Fakultet tehničkih nauka, Čačak
Nenad Markovi}
Visoka tehnička škola strukovnih studija iz Uroševca, Zvečan
dr Damnjan Radosavljevi}
Visoka poslovno-tehnička škola strukovnih studija, Užice
UDC:621.316.1 : 697.27.001.4
Analiza totalne
elektrifikacije gradskog
područja
1. Uvod
Osnovni parametri prijemnika koje
treba poznavati su aktivna snaga i faktor
snage. U proračunima niskonaponske
mreže prijemnici se uvek modeluju
s koeficijentom jednovremenosti,
koji definiše vršno opterećenje grupe
prijemnika u odnosu na zbir vršnih
opterećenja pojedinačnih prijemnika.
Prijemnici mogu biti jednofazni i
trofazni.
Proračun vršne snage konzumnog
područja za totalnu elektrifikaciju
podrazumeva da su u domaćinstvu
na raspolaganju termoakumlacione
peći kojima se greju sve prostorije ili
domaćinstva sa elktričnim kotlom za
etažno grejanje.
2. Totalna elektrifikacija
doma}instva
Totalna elektrifikacija, prema načinu
grejanja na električnu energiju,
obuhvata dve grupe:
1) za domaćinstvo sa
termoakumulacionim (TA) pećima
kojima se greju sve prostorije u
stanu, vršna snaga po domaćinstvu
(stanu) Pvrc1[kW / dom.] u godini
prognoznog perioda tprog.
2) Za domaćinstvo sa električnim
kotlom za etažno grejanje, vršna
snaga po domaćinstvu (stanu)
Pvrc2 [kW / dom.] u godini
prognoznog perioda tprog..
Za totalno elektrifikovano domaćinstvo
vršna snaga po domaćinstvu (stanu)
u godini prognoznog perioda t prog se
proračunava pomoću sledećih obrazaca:
1)
gde je:
U[V] − nazivni napon mreže na koji su
priključeni prijemnici – domaćinstva,
400 [V ];
Rezime
Totalna elektrifikacija podrazumeva da su u domaćinstvu na raspolaganju termoakumulacione peći kojima se greju sve prostorije ili domaćinstva sa električnim kotlom za etažno grejanje. Udeo potrošnje električne energije u domaćinstvima Srbije
je iznad ukupne potrošnje električne energije. U najvećoj meri zavisi od standarda
stanovništva i načina zagrevanja stambenih prostorija. Kategorija domaćinstvo
iskazuje se vršnom snagom Pvr domaćinstva i koeficijentom jednovremenosti
opterećenja " n" domaćinstava ja.
Ključne reči: Elektrifikacija, vršna snaga, električna energija, koeficijent jednovremenosti.
Analysis of Urban Area Total Electrification
Summary: Total electrification implies that in households are present thermo accumulating heaters, which heat all rooms or households with electric kettle for
storey heating. Proportion of electric energy consumption in households in Serbia
is above 60% of total consumption of electric energy. In most cases, it depends on
population’s standards and the way the residential premises are heated. Household
category is expressed by peak power Pvr of household and simultaneous loading
coefficient " n" of household ja.
Key words: Electrification, peak power, electric energy, simultaneous coefficient.
I[A] − struja opterećenja domaćinstva,
od 6 A do 25 A;
n − broj domaćinstva, od 25 do 300.
2)
gde je:
Pvr[kW] - vršna snaga domaćinstva;
PTA[kW] - snaga termoakumulacione
peći;
tprog - godina za koju se proračunava
(prognozira) vršna snaga: tprog > 2000;
Δp(%) - procenat prosečnog godišnjeg
porasta vršne snage – deo koji ne zavisi
od načina zagrevanja prostorija, i za
naše uslove se usvaja:
[025]
Δp = 1% do 2 % , obično se usvaja
srednja vrednost:
Δp = 1,5%;
PΣel.op - instalisana snaga prijemnika
u domaćinstvu, od 4,16[kW] do
17,32[kW];
ja - koeficijent jednovremenog vršnog
opterećenja;
3)
gde je:
PΣel.op - instalisana snaga prijemnika u
domaćinstvu, PΣel.op = 14,75[W].
energija
4)
Slika 1 Vršno opterećenje grupe domaćinstva
5)
gde je:
PΣel.op - instalisana snaga prijemnika u
domaćinstvu, od 4,16 [kW] kW do 17,32
[kW];
ja - koeficijent jednovremenog vršnog
opterećenja, ja = 0,17 (računat na
osnovu Ruscove formule).
3. Krive vršnog optere~enja
Različita metodologija izračunavanja
vrednosti maksimalnog jednovremenog
opterećenja, može dosta varirati od
jednog do drugog domaćinstva, a
prvenstveno zavisi od:
•
standarda,
•
lokacije,
•
posedovanja limitatora, itd.
Pošto vršno opterećenje grupe
domaćinstva ne nastupa istovremeno,
ono se ne računa kao aritmetički zbir
svih vršnih opterećenja (slika 1).
Odgovarajuće krive vršnog opterećenja
grupe domaćinstva u zavisnosti od broja
domaćinstva prikazane su na slikama 2
do 13.
od 10 godina. Poslednjih godina u
letnjem periodu vršna snaga dostiže
vrednosti vršne snage zimskog perioda
radi korišćenja raznih rashladnih
uređaja, klima uređaja itd.
4. Zaklju~ak
Promena vršne snage zavisi od
više faktora. Analiza je pokazala
da postoji više faktora od uticaja.
Pretpostavljeno je da svi faktori na
vršnu snagu utiču linearno. Na vršnu
snagu utiče najviše: instalisana snaga
prijemnika u domaćinstvu, koeficijent
jednovremenog vršnog opterećenja,
vrsta i tip zagrevanja domaćinstva,
kao i broj domaćinstava. Regresionom
analizom utvrđeni su parametri faktora
uticaja, na osnovu podataka iz perioda
5. Literatura
1. M. Tanasković, T. Bojković, D. Perić,
“Distribucija električne energije”,
Akademska misao, Beograd, 2007.
2. S. Maksimović, M. Tanasković,
Proračun vršne snage grupe
potrošača primenom koeficijenta
jednovremenosti, Drugo
jugoslovensko savetovanje o
elektrodistributivnim mrežama,
Herceg Novi, 2000.
Slika 2 Vršno opterećenje (min, max) totalne elektrifikacije za 2005. godinu grejanje el. kotlom, bojler 2 [kW],
kotao 18 [kW]
Slika 3 Vršno opterećenje (min, max) totalne elektrifikacije za 2010. godinu grejanje el. kotlom, bojler 2 [kW],
kotao 18 [kW]
[026]
energija
Slika 4 Vršno opterećenje (min, max) totalne elektrifikacije za 2015. godinu grejanje el. kotlom, bojler 2 [kW],
kotao 18 [kW]
Slika 5 Vršno opterećenje (min, max) totalne elektrifikacije za 2005. godinu grejanje el. kotlom, bojler 3 [kW],
kotao 30 [kW]
Slika 6 Vršno opterećenje (min, max) totalne elektrifikacije za 2010. godinu grejanje el. kotlom, bojler 3 [kW],
kotao 30 [kW]
Slika 7 Vršno opterećenje (min, max) totalne elektrifikacije za 2015. godinu grejanje el. kotlom, bojler 3 [kW],
kotao 30 [kW]
[027]
energija
Slika 8 Vršno opterećenje (min, max) totalne elektrifikacije za 2005. godinu grejanje TA pećima, bojler 2 [kW],
kotao 3 [kW]
Slika 9 Vršno opterećenje (min, max) totalne elektrifikacije za 2010. godinu grejanje TA pećima, bojler 2 [kW],
kotao 3 [kW]
Slika 10 Vršno opterećenje (min, max) totalne elektrifikacije za 2015. godinu grejanje TA pećima, bojler 2 [kW],
kotao 3 [kW]
Slika 11 Vršno opterećenje (min, max) totalne elektrifikacije za 2005. godinu grejanje TA pećima, bojler 3 [kW],
kotao 9 [kW]
[028]
energija
Slika 12 Vršno opterećenje (min, max) totalne elektrifikacije za 2010. godinu grejanje TA pećima, bojler 3 [kW],
kotao 9 [kW]
Slika 13 Vršno opterećenje (min, max) totalne elektrifikacije za 2015. godinu grejanje TA pećima, bojler 3 [kW],
kotao 9 [kW]
3. J. Nahman, “Metode analize
pouzdanosti elektroenergetskih
sistema”, Naučna knjiga, Beograd
1992. godine.
4. M. Tanasković, T. Bojković, D. Perić,
V. Šiljkut, “Zbornik rešenih problema
iz distribucije i prodaje električne
energije”, Međunarodni akademski
klub, Beograd, 2006. godine
[029]
energija
D. Strebkov
Sveruski Institut Elektrifikacije Poljoprivrede, Moskva
Z. Stevi}
IHIS Istraživačko razvojni centar, Beograd
P. Rakin
IHIS Naučno Tehnološki Park Zemun, Beograd
UDC:621.315 : 621.314 (470)
Realizacija Teslinih ideja o
jednoprovodnom prenosu
električne energije
Uvod
Rezime
Problemi elektromagnetne bezbednosti
i pouzdanosti elektrosnabdevanja mogu
biti u potpunosti rešeni prelaskom sa
vazdušnih dalekovoda na kablovske
visokonaponske linije, ali kablovski
sistemi prenosa električne energije
na velika rastojanja danas su mogući
samo sa jednosmernom strujom. U
konkurenciju između sistema prenosa
električne energije sa naizmeničnom
i jednosmernom strujom može se
umešati treća metoda – rezonantna
talasovodna metoda prenosa električne
energije na povišenim učestanostima,
koju je prvi predložio Nikola Tesla
1897. godine. Devedesetih godina 20.
veka u institutu VIESH (SSSR) uz
pomoć uređaja S.V. Avramenka snage
100 W ispitana je jednoprovodna linija
napravljena od ribolovačke strune
prečnika 1 mm, na koju je u vakuumu
bila nanesena prevlaka aluminijuma
debljine 0,4 μm. Zatim je u svojstvu
jednoprovodne linije bilo ispitano
kvarcno optičko vlakno prečnika 1
mm sa zaštitnim slojem aluminijuma
na površini. Posle toga D.S. Strebkov
je predložio korišćenje vode, zemlje i
oksidnih provodnih filmova na osnovi
oksida indijuma i kalaja na površini
stakla kao materijale za jednoprovodne
linije. Izvedeni su uspešni ogledi i
dobijeni patenti Ruske federacije.
Dvehiljadite godine D.S. Strebkov je
predložio korišćenje laserskog zraka u
atmosferi kao i jonosferu za formiranje
provodnog kanala u rezonantnom
sistemu elektrosnabdevanja letelica i
zemaljskih objekata. Kasnije je dobijen
patent za korišćenje elektronskog
snopa za prenos električne energije u
kosmičkom prostoru i razmenu energije
između kosmičkih objekata i Zemlje uz
pomoć lasersko-elektronskih snopova
koji idu u susret jedan drugom. 2001.
Primenom savremenih tehničkih rešenja i opreme moguća je realizacija Teslinih
ideja o jednoprovodnom sistemu prenosa električne energije. Projektovano je,
izvedeno i ispitano više protipskih postrojenja snage 1kW i jedno postrojenje snage
20kW. Pretvarač učestanosti i modifikovani Teslin transformator upotrebljeni su
kao generator reaktivne kapacitivne struje visoke frekvencije. Reversni Teslin
transformator i standardni pojačavač i invertor korišćeni su na strani potrošača
radi reaktivne visokofrekventne električne struje u standardni oblik od 5060Hz. U rezonantnom jednoprovodnom sistemu prenosa (RJES) se nisu pojavili
nikakvi Džulovi gubici pri ispitivanju provodnika od sledećih materijala: bakar,
aluminijum, volfram, ugljenik, voda, vlažno zemljište. Analiza teoretskih proračuna
i eksperimantalnih podataka pokazuje da RJES može biti primenjen i za prenos
energije sa mesta koje predstavlja obnovljiv izvor energije do velikog energetskog
sistema, kao i za provodne linije koje povezuju različite delove obnovljivih
energetskih sistema.
Abstract
Three different SWEPS has been constructed and tested: 230V, 10kV and 100kV
each is of 1kW capacity, and one more of 20kW. Frequency converter and modified
Tesla transformer were applied at the generator site to generate high frequency
reactive capacitive current. Reversal Tesla transformer and standard rectifier and
inverter were used at the consumer end to convert the reactive high frequency
electric power to standard 50-60Hz electricity. It has been experimentally proved
that SWEPS has quasi-superconductivity properties for reactive capacitive current
flow along the line even at high operation temperature of the electric conductor.
SWEPS has no resistance losses for following tested conductor materials of the
line: copper, aluminum, steel, tungsten, carbon, water, damp soil. Analysis of
theoretical calculations and experimental study shows that SWEPS can be applied
both for energy transmission from renewable powerful generation site to a large
energy system and for transmission lines connecting different parts of renewable
energy system.
godine u VIESH je započet razvoj
prototipa rezonantnog jednoprovodnog
električnog sistema (RJES) snage
20 kW. Trebalo je razraditi elemente
rezonantnih kola i metode njihovog
podešavanja. Za dobijanje trofazne
mreže 50 Hz na izlazu iz sistema
dorađena je konstrukcija pretvarača
učestanosti R-22 i urađene su tri
jednofazne prigušnice za njegov rad
sa sijalicama sa užarenim vlaknom
kao opterećenjem. RJES snage 20 kW
[030]
uspešno je prošao ispitivanja u VIESH.
Razrađena konstruktivna rešenja bila su
osnova za realizaciju RJES snage 100 1000 kW.
Realizacija sistema
Rezonantna metoda prenosa električne
energije jednim provodnikom ili
kanalom ostvaruje se kapacitivnim
strujama povišene učestanosti u
režimu naponske rezonancije. Za
energija
prenos električne energije jednim
provodnikom ili bilo kojim drugim
provodnim medijumom od izvora
energije ka prijemniku koristi se
četvrt-talasni Teslin transformator,
kod koga je, zahvaljujući parametrima
namotaja i oscilatornog kola, izvod
sekundarnog namotaja, koji je bliži
primarnom namotaju, na nultom
potencijalu, a drugi izvod je na visokom
potencijalu koji u svakoj poluperiodi
menja znak. Kod izvoda sa visokim
potencijalom kondukciona električna
struja i magnetno polje su jednaki nuli,
a električno polje ima najveću vrednost.
U tom slučaju električna energija se ne
prenosi pomoću kondukcionih struja,
već pomoću kapacitivne reaktivne
struje u provodniku i struje pomeraja
u prostoru oko provodnika, pri
minimalnim gubicima.
Prenos energije od generatora ka
prijemniku u rezonantnom režimu,
zahvaljujući podešenosti generatorlinija-prijemnik sistema, daje
mogućnost realizacije napajanja
elektroopreme bez zatvorenog
električnog kola. Za rad elektroopreme
u jednoprovodnom režimu koriste
se pretvarači učestanosti i prilagodni
prijemni blok, koji se postavljaju na
početku i na kraju jednoprovodne
linije omogućavajući korišćenje obične
elektroopreme za naizmeničnu ili
jednosmernu struju, kako sa jedne, tako
i sa druge strane voda.
Napajanje električnog uređaja
ostvaruje se priključenjem jednog od
njegovih ulaznih priključaka na jedan
od izvoda visokonaponske sekcije
visokofrekventnog transformatora
pretvarača koji je priključen na
izvor naizmeničnog napona. Pri
tom se podešavanjem učestanosti
izvora naizmeničnog napona
postiže rezonancija u formiranom
električnom kolu [1,2]. Sistem se
sastoji od generatora naizmeničnog
napona sa podesivom frekvencijom,
visokofrekventnog transformatora, čiji
je jedan izvod visokonaponske sekcije
izolovan, a drugi predviđen za predaju
energije potrošaču.
Na slici 1 prikazana je opšta šema
sistema za realizaciju predloženog
načina napajanja elektrotehničkih
uređaja, a na slici 2 šema napajanja
prijemnih uređaja za jednosmernu
struju. Prema slici 1, na generator,
1, naizmeničnog napona sa
podesivom frekvencijom priključen
je niskonaponski namotaj, 2,
visokofrekventnog transformatorskog
pretvarača, 3. Jedan od izvoda, 4,
njegovog visokonaponskog namotaja je
izolovan, a drugi izvod, 5, je snabdeven
sredstvom, 6, za spajanje sa jednim
od ulaznih priključaka, 7, potrošača,
Slika 1 Električna šema napajanja predajnog (a) i prijemnog (b) uređaja
inženjera S.V. Avramenka za rezonantni prenos električne energije [1]
(objašnjenja oznaka na crtežu data su u tekstu)
Slika 2 Viljuška S.V. Avramenka za ispravljanje struje u jednoprovodnoj
liniji [1]
8, elektromagnetne energije. Drugi
priključak, 9, potrošača je ili uzemljen,
ili spojen sa kapacitivnošću, 10.
U slučaju napajanja elektrotehničkih
uređaja jednosmernom strujom (slika 2),
na izvod, 5, priključuju se dve diode, 11,
12, koje obezbeđuju jedan smer struje
u zatvorenoj konturi sa potrošačem.
Paralelno diodama može biti priključen
kondenzator, 13. Prema slici 1b, izvod,
5, spojen je sa primarnim namotajem
transformatorskog pretvarača, 14,
čiji je sekundarni namotaj spojen sa
potrošačem ili neposredno, ili preko
ispravljača, 15. Visokofrekventni
transformatorski pretvarač čine
koaksijalno namotani niskonaponski
(spoljašnji) i visokonaponski
(unutrašnji) namotaji na zajedničkom
telu; u tom slučaju može biti korišćeno
otvoreno magnetno jezgro.
Način napajanja elektrotehničkih
uređaja po šemi na slici 1
realizuje se na sledeći način [1].
Na generator, 1, naizmeničnog
[031]
napona sa podesivom učestanošću,
priključuje se niskonaponski namotaj
transformatorskog pretvarača, 3. Na
jedan od izvoda visokonaponskog
namotaja priključuje se jedan od
ulaznih priključaka, 7, potrošača,
8, elektroenergije. Drugi izvod
visokonaponskog namotaja je izolovan.
Podešavanjem frekvencije obično se
u opsegu od 0,5 do 100 kHz postignu
rezonantne oscilacije, što se odmah
primeti na primer paljenjem sijalice
– potrošača električne energije, ili
pokretanjem elektromotora jednosmerne
struje povezanog prema slici 1. Pojava
električnih oscilacija svedoči o prenosu
električne energije. Napajanje potrošača
elektroenergijom ostvaruje se bez
zatvorenog električnog kola.
Karakteristika opisane metode je to što
prenos energije generatora, 1, u režimu
rezonantnih oscilacija nije praćen
gubicima elektroenergije za zagrevanje
provodnika, 5, što omogućava
korišćenje provodnika malog poprečnog
preseka [3,4,5,6].
energija
Slika 3
Blok-šema načina prenosa električne energije sa uzemljenjem
izvoda visokonaponskih namotaja
Jedna od metoda razvijenih u VIESH
i odgovarajuća elektrooprema prenosa
električne energije korišćenjem
rezonantnog režima otvorene
visokonaponske linije prikazana je na
slici 3.
Na slici 3 prikazana je blok šema
načina prenosa električne energije
gde je 1 – generator povišene
učestanosti; 2 – rezonantno kolo
transformatora za povišenje napona; 3
– jednoprovodna linija; 4 – rezonantno
kolo visokonaponskog transformatora
za sniženje napona; 5 – ispravljač;
6 – invertor koji pretvara jednosmernu
struju u naizmeničnu; 7 – opterećenje;
8 – prirodna kapacitivnost zemlje
priključena na visokonaponski
namotaj, 9, transformatora, 10,
i visokonaponski namotaj, 11,
transformatora, 12. Sledeće rezonantno
kolo, 2, transformatora za povišenje
napona, 9, sastoji se od kondenzatora,
13, i niskonaponskog namotaja, 14,
spojenih paralelno sa visokofrekventnim
generatorom, 1. Rezonantno kolo, 4,
transformatora za sniženje napona,
12, sastoji se od niskonaponskog
namotaja, 15, spojenog redno sa veznim
kondenzatorom, 16. Prenos električne
energije realizuje se na sledeći način.
Električna energija iz visokofrekventnog
generatora, 1, dolazi u rezonantno kolo,
2, transformatora za povišenje napona,
10, koji je podešen na učestanost f0
generatora, 1, (0,5 kHz <f0 <500kHz).
Dužina električne mreže, LAB, koja
se sastoji od dužine jednoprovodne
linije, 3, i dužina dva visokonaponska
namotaja, 9 i 11, transformatora, 10 i
12, povezana je sa talasnom dužinom,
λ, i rezonantnom frekvencijom, f0, na
sledeći način:
λ = 2LAB/n; f0 = cn/2LAB (1.1)
gde je n – prirodni broj; c – brzina
svetlosti.
Kao generator, 1, koristi se
elektromašinski generator ili statički
pretvarač visoke učestanosti.
Rezonantno kolo i transformator
za povišenje napona transformišu
električnu energiju generatora, 1, po
frekvenciji i naponu. Potencijal se diže
do 10 do 1000 kV. Električna energija
prenosi se jednoprovodnom linijom
dužine LAB u rezonantnom režimu do
konture, 4, transformatora za sniženje
napona, 12, podešenog na učestanost f0.
U rezonantnom kolu transformatora za
sniženje napona, 4, električna energija
predstavlja vektorski zbir aktivne i
reaktivne energije. Odnos aktivne
i reaktivne komponente određen je
prirodom opterećenja, 7. Električna
struja učestanosti f0 dolazi u ispravljač,
5, a posle ispravljanja u invertor, 6, gde
se pretvara u trofaznu struju industrijske
učestanosti, na primer 50 Hz. Posle
invertora, 6, električna energija dolazi
do potrošača, 7, koji može imati aktivnu
i reaktivnu komponentu.
Kada je potrošaču potrebna
jednosmerna struja, on se priključuje
neposredno na ispravljač, 5. Ako
opterećenju odgovara rezonantna
učestanost f0*, ono se može priključiti
direktno na izvode rezonantnog kola,
4. Uzemljenje, 8, visokonaponakih
namotaja, 9 i 11, povećava električnu
snagu koja se prenosi linjom, 3, u
slučaju postojanja harmonika napona
i struje čija je učestanost različita od
f0, a takođe u slučaju kada je talasna
dužina visokonaponskih namotaja, 9 i
11, manja ili veća od četvrtine talasne
dužine oscilacija elektromagnetnih
talasa u liniji, 3. Uzemljenje, 8, takođe
povećava električnu bezbednost
ovakvog sistema prenosa električne
energije.
Zaklju~ak
Za prenos energije nisu neophodne
vazdušne linije prenosa, koje su osnovni
uzrok prekida u elektrosnabdevanju
zbog leda, uragana, zemljotresa i
požara. Za prenos električne energije
mogu se koristiti pouzdane i bezopasne
podzemne i podvodne jednoprovodne
kablovske linije, a takođe morska voda
[032]
i zemlja kao jednoprovodna rezonantna
linija.
Literatura
1. Патент РФ № 2108649. Способ
питания электротехнических
устройств и устройство для его
осуществления / Авраменко С.В. //
БИ. 1998. №41.
2. D.S. Strebkov, A.J. Njekrasov,
Rezonantne metode prenosa
električne energije, IHIS Beograd,
2007
3. Tesla N. Lectures. Patents. Articles.
Published by N. Tesla Museum. Beograd, 1956, 715 pp.
4. Nikola Tesla, Colorado Springs Notes
1899–1900. Published by Nolit.
Beograd, 1978, 437 pp.
5. Katalog Teslinih patenata, Muzej
Nikole Tesle, Beograd, 1987
6. Radovi u oblasti elektroenergetike,
Muzej Nikole Tesle, „Naučna
knjiga“; Beograd, 1988.
energija
Академик РАСХН Стребков Д.С.
Всероссийский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ)
UDC:621.311.243.001.76 (470)
Инновационные
энергетические
технологии
Введение
Человечество ищет ответы на
глобальные вопросы
- Что делать в связи с изменением
климата и глобальным
потеплением.
- Что делать в связи с
энергоресурсами, которые
распределены крайне
неравномерно и истощаются.
- Как сохранить стабильность в
мире и обеспечить устойчивое
развитие при наличии рисков,
связанных с изменением климата и
недостатком энергоресурсов.
- Как обеспечить энергетическую
безопасность каждой страны и
глобальную безопасность.
Владение ресурсами свободной
энергии позволяет ликвидировать
нищету, голод и войны, дать
возможность получить образование и
обеспечить достойные условия жизни
гражданам России и 2 миллиардам
жителей развивающихся стран,
которые не имеют сегодня доступа к
электроэнергии.
Ответы на эти глобальные вызовы
могут быть получены в результате
реализации новой энергетической
стратегии. Основные направления
будущего развития энергетики:
• Переход от энергетики, основанной
на ископаемом топливе, к
бестопливной энергетике с
использованием возобновляемых
источников энергии;
• Переход на распределенное
производство энергии, совмещенное
с локальными потребителями
энергии;
• Создание глобальной солнечной
энергетической системы;
• Замена нефтепродуктов и
природного газа на жидкое и
газообразное биотопливо, а
ископаемого твердого топлива на
использование энергетических
плантаций биомассы;
• Замена автомобильных двигателей
внутреннего сгорания на
бесконтактный высокочастотный
резонансный электрический
транспорт.
По всем направлениям проведены
исследования, разработаны
технологии и экспериментальные
образцы, защищенные российскими
патентами.
Новой тенденцией развития
российской и мировой энергетики
является увеличение доли
децентрализованного производства
электрической и тепловой
энергии экологически чистыми
электростанциями. Число
крупных экологически опасных
электростанций будет сокращаться.
Эта тенденция объясняется, с одной
стороны, изменением климата
и необходимостью выполнения
Киотского протокола по снижению
выбросов парниковых газов, с другой
стороны, децентрализация поставок
топлива и энергии увеличивает
энергетическую безопасность
регионов и страны в целом [1-2].
Кроме того, распределенное
и бестопливное производство
энергии с использованием местных
энергоресурсов снижает затраты и
риски стран-импортеров нефти и
увеличивает экспортный потенциал
стран-экспортеров топливноэнергетических ресурсов.
Либерализация рынка электроэнергии
приведет к подключению к
энергосистеме миллионов малых
независимых производителей энергии.
Управление потоками энергии при
наличии миллионов производителей
и потребителей возможно только
с помощью инфокоммукационных
технологий и средств электронной
коммерции. Нанотехнологии
позволяют значительно увеличить
эффективность использования
бестопливной энергетики. Поэтому
проблемы развития информационных
Таблица 1 Мировой солнечный энергетический рынок
[033]
energija
технологий, нанотехнологий и
технологий бестопливной энергетики
тесно связаны и прогресс в каждой
из этих двух областей техники будет
способствовать развитию другой.
Солнечная энергетика
Самая быстрорастущая отрасль
энергетики в мире с темпами роста
53% в год и объемом производства в
2008 году 6,1 ГВт на 43 миллиардов
долларов (табл. 1).
Солнечные электростанции с
концентраторами в Калифорнии
мощностью 354 МВт работают с 1980
г. и замещают ежегодно 2 миллиона
баррелей нефти (1 баррель – 159 л).
Для того чтобы конкурировать
с топливной энергетикой,
возобновляемой энергетике
необходимо выйти на следующие
критерии:
- КПД солнечных электростанций
25 %
- Срок службы солнечной
электростанции должен составлять
50 лет.
- Производство полупроводникового
материала для СЭС должно
превышать один млн. тонн в год
при цене не более 25 долл. США/кг.
- Стоимость установленного
киловатта пиковой мощности
солнечной электростанции не
должна превышать 1000 долл.
США
- Материалы и технологии
производства солнечных
элементов и модулей должны
быть экологически чистыми и
безопасными.
- Объем производства 100 ГВт в год
- Годовое число часов использования
мощности солнечной
энергосистемы должно быть равно
8 760 часов. Это означает, что
Солнечная энергетическая система
(СЭС) должна генерировать
электроэнергию 24 часа в сутки 12
месяцев в году.
Повышение эффективности
преобразования солнечной энергии.
Максимальный достигнутый в
лаборатории КПД солнечных
элементов (СЭ) на основе каскадных
гетероструктур составляет 42 %, для
СЭ из кремния 24%. Практически
все заводы в России и за рубежом
выпускают солнечные элементы
с КПД 14 -17%. Sun Power Согр.
США начала в 2003 г. производство
солнечных элементов из кремния
размером 125 х 125 мм с КПД 20%.
В России и за рубежом
разрабатывается новое поколение
СЭ с предельным КПД до 93%,
использующее новые физические
принципы, материалы и структуры.
Основные усилия направлены на
более полное использование всего
спектра солнечного излучения
и полной энергии фотонов по
принципу: каждый фотон должен
поглощаться в варизонном или
каскадном полупроводнике с
запрещенной зоной*, ширина
которой соответствует энергии
этого фотона. Это позволит на 47%
снизить потери в СЭ. Для этого
разрабатываются [3]:
- каскадные СЭ из полупроводников
с различной шириной запрещенной
зоны
- солнечные элементы с переменной
шириной запрещенной зоны
- солнечные элементы с примесными
энергетическими уровнями1 в
запрещенной зоне.
Другие подходы к повышению
КПД СЭ связаны с использованием
концентрированного солнечного
излучения, созданием полимерных
СЭ, а также наноструктур на основе
кремния и фуллеренов.
Новое направление в технологии
наносистем, использующее
гетерогенные оптические материалы
с металлическими наночастицами,
имеющими плазмонные
резонансы, получило название
«наноплазмоника». Наноплазмоника
находит практическое применение
для повышения эффективности
солнечных элементов, изготовления
нанолинз, обработки нанообъектов,
высокочувствительных биосенсоров.
В ВИЭСХе разрабатываются новые
конструкции солнечных элементов,
в фоточувствительный слой
которых дополнительно внедрены
металлические наночастицы
размером 10-30 нм при концентрации
указанных наночастиц в указанном
слое (1-10)•10-2 объемных долей.
Металлические наночастицы
выбраны так, что частота их
плазменного резонанса находится
вблизи максимума спектра
поглощения нанокристаллов, и
диэлектрическая проницаемость
среды фоточувствительного слоя
*
Запрещенная энергетическая зона
в полупроводнике находится между
валентной зоной и зоной проводимости.
Она определяет длинноволновую границу
фотоэффекта.
1
Примесные энергетические уровни в
запрещенной зоне позволяют увеличивать
длинноволновую границу фотоэффекта за
счет многофотонного поглощения
[034]
наносолнечного элемента на
частоте солнечного излучения
существенно возрастает, что в свою
очередь приводит к существенному
возрастанию эффективности
генерации электронно–
дырочных пар. На конструкцию
нанокристаллического солнечного
элемента и способ его изготовления
ВИЭСХом получено решение о
выдаче патента РФ.
Новые технологии и материалы
позволят в ближайшие пять лет
увеличить КПД СЭ на основе
каскадных гетероструктур в
лаборатории до 45%, в производстве
до 26 – 30%, КПД СЭ из
кремния в лаборатории до 30%, в
промышленности до 25%.
Увеличение срока службы СЭС до
50 лет
Для увеличения срока службы
модулей необходимо исключить из
конструкции модуля полимерные
материалы. В новой конструкции
солнечного модуля, разработанной
в ВИЭСХе, СЭ помещены в
стеклопакет их двух листов
стекла, соединенных по торцам
пайкой или сваркой. Технология
герметизации торцев гарантирует
герметичность модуля в течении 50
лет. Для снижения температуры СЭ
и оптических потерь внутренняя
полость модуля заполнена
кремнийорганической жидкостью
(рис. 1, 2).
Солнечный кремний
При современном объеме
производства СЭС 8,1 ГВт/
год солнечные модули из
кремния составляют более
85% объема производства. По
нашим прогнозам, солнечный
кремний и в дальнейшем будет
доминировать в фотоэлектрической
промышленности, исходя из
принципа: структура потребления
ресурсов в долговременной
перспективе стремится к структуре
их имеющихся запасов на Земле.
Земная кора состоит на 29,5 % из
кремния, который занимает второе
место по запасам после кислорода.
Мировое производство солнечного
кремния выросло с 50000т в 2007г.
до 65000т. В 2008г. и в 2011г.
составит 150000т, что позволит
увеличить долю солнечной
энергетики в объеме вводимых в
эксплуатацию электростанций в
2011г до 10% (20,5 ГВт)
При объеме производства 100 ГВт в
год и расходе солнечного кремния
10 000 т/ГВт мировое потребление
energija
Рис. 1 Солнечный фотоэлектрический модуль,
изготовленный в ВИЭСХе по технологии
бесполимерной герметизации. Размеры 450 х 970 мм
Электрическая мощность 50 Вт, напряжение 12
Рис.2 Солнечный фотоэлектрический модуль
Ожидаемый срок службы 40 лет.
Разработано в ВИЭСХ
Рис. 3. Оптическая схема симметричного стационарного солнечного
концентратора с концентрацией 3 (а) и концентрацией 10 (б)
новые технологии получения кремния
в виде тонких листов, лент, пленок с
лазерным раскроем и автоматизацией
процесса изготовления СЭ.
Методы снижения расхода
кремния включают увеличение
объема и размеров выращиваемых
кристаллических слитков кремния
и снижение толщины солнечных
элементов. В 2010 г. масса слитка
кремния, получаемого методом
направленной кристаллизации,
достигнет 1000 кг, а объем 0,4 м3.
Толщина СЭ снизится с 400 мкм в
2000 г до 200 мкм в 2008 г., до 100
мкм в 2010 и до 2-20 мкм в 2015 г.
Снижение стоимости СЭС
кремния составит 1 млн. тонн в
год. Кроме экологически опасной
бесхлорной химической технологии
получения кремния разрабатываются
электрофизические методы
восстановления солнечного кремния
из особо чистых кварцитов с
помощью плазматронов. Развиваются
Наиболее быстрый путь снижения
стоимости и достижения
гегаватного уроня произ-водства
СЭС заключается в использовании
концентраторов солнечного
излучения. Стоимость 1
Рис. 4 Солнечный фасад с вертикальным асимметричным солнечным модулем с
м2 площади стеклянного
углом раскрытия 360
зеркального концентратора
в 10 раз меньше стои-мости
1 м2 площади СМ. В
ВИЭСХе разработаны
стационарные
концентраторы с коэффициентом концентрации
3.5 – 10 с угловой апертурой
480, позволяющие в
пределах апертурного угла
концентрировать прямую
и рассеянную компоненту
солнечной радиа-ции (рис.
3 – 6) [4]. Использование
солнечного поликремния
низкой стоимости и стационарных концентраторов
позволяет сократить сроки
достижения стоимости 1000
долл. США/кВт с 2020 до
2015 гг.
Комбинированные
1-стеклянное покрытие; 2- отражатель; 3-апертурный угол; 4- двухсторонний приемник;
солнечные электростанции
5 – южный фасад здания), а также фотография экспериментального модуля
могут обеспечить
[035]
energija
Рис. 5 Солнечные модули со стационарными концентраторами
Электрическая мощность 40 Вт,
Ø = 0,83 м, m ≈ 4 кг
производственные и жилые
объекты электрической энергией,
горячей водой и теплом.
Коэффициент использования
энергии Солнца составляет 50-60%
при электрическом кпд 10-15%.
Использование стационарных
концентраторов позволяет увеличить
температуру теплоносителя до
90° и снизить стоимость СЭС до
1000 долл. США/кВт. На основе
концентраторных модулей в
ВИЭСХе ведутся проработки
соединенных с энергосистемой
солнечных микро-ТЭЦ для
многоквартирных и односемейных
домов и промышленных
зданий, а также центральные
Электрическая мощность 200 Вт,
размеры 2×2 м, m ≈ 70 кг
стационарные солнечные
электростанции для городов,
поселков, сельскохозяйственных
и промышленных предприятий.
Микро-ТЭЦ для автономного
энергоснабжения имеет резервный
дизельный электрогенератор с
утилизацией теплоты от системы
охлаждения и выхлопных газов.
Повышение эффективности СЭС
приводит к снижению затрат энергии
и материалов на производство
единицы мощности СЭС, размеров
и стоимости земельного участка
под строительство СЭС. На рис.
6 представлена зависимость
стоимости изготовления киловатта
установленной мощности солнечных
Рис 6. Стоимость стационарного параболоцилиндрического концентрирующего
модуля мощностью 1 кВт, с апертурным углом 36° для северных широт.
[036]
модулей со стационарными
концентраторами от КПД. При
КПД 20% стоимость производства
становится значительно меньше 1000
долл. США/кВт.
При использовании СЭС органически
сочетаются природные ландшафты
и среда обитания с энергетическими
установками. СЭС образуют
пространственно-архитектурные
композиции, которые являются
солнечными фасадами или
солнечными крышами зданий, ферм,
торговых центров, складов, крытых
автостоянок.
Обеспечение экологических
характеристик производства СЭС
Человечеству не грозит
энергетический кризис, связанный
с истощением запасов нефти, газа,
угля, если оно освоит технологии
использования возобновляемой
энергии. В этом случае будут также
решены проблемы загрязнения
среды обитания выбросами
электростанций и транспорта,
обеспечения качественными
продуктами питания, получения
образования, медицинской помощи,
увеличения продолжительности и
качества жизни. СЭС создают новые
рабочие места, улучшают качество
жизни и повышают энергетическую
безопасность и независимость
владельцев СЭС за счет
бестопливного и распределенного
производства энергии.
Разрабатываются технологические
процессы производства компонентов
СЭС, в которых экологически
неприемлемые химические процессы
травления и переработки заменяются
на вакуумные, плазмохимические,
электронно-лучевые и лазерные
процессы. Серьезное внимание
уделяется утилизации отходов
производства, а также переработки
energija
компонентов СЭС после окончания
срока службы [5].
Базовые солнечные электростанции
блочно-модульного типа будут
ежегодно увеличивать свою
мощность на 100 – 300 ГВт. Начало
функционирования глобальной
солнечной энергосистемы 2025
г. Выход на полную мощность
2075-2090 г. В результате
реализации проекта доля солнечной
энергетики в мировом потреблении
электроэнергии составит 75-90%,
а выбросы парниковых газов
от тепловых электростанций и
автомобильного транспорта будут
снижены более, чем в 10 раз
Рис. 7 Глобальная солнечная энергетическая система из трех солнечных
электростанций
Повышение числа часов
использования установленной
мощности СЭС.
Число часов использования
установленной мощности в
год составляет для тепловых
электростанций в среднем 5200 ч, для
ГЭС 1000 – 4800 ч. для ВЭС 2000 –
3000 ч., для СЭС 1000 – 2500 ч. [6].
Стационарная солнечная
электростанция с КПД 20 %пиковой
мощностью 1 кВт вырабатывает
за год в центральной России и в
Германии 2000 кВт·ч, в пустыне
Сахара до 3500 кВт·ч. При
слежении за Солнцем производство
электроэнергии при тех же условиях
возрастет в России до 2800 кВт·ч/
кВт, в Сахаре до 5000 кВт·ч/кВт.
Зависимость вырабатываемой
энергии СЭС от времени суток
и погодных условий является
ахиллесовой пятой СЭС в
конкуренции с электростанциями
на ископаемом топливе. Поэтому
до настоящего времени в
крупномасштабных проектах и
прогнозах развития солнечной
энергетики предусматривалось
аккумулирование солнечной энергии
путем электролиза воды и накопления
водорода.
В ВИЭСХе проведено
компьютерное моделирование
параметров глобальной солнечной
энергетической системы, состоящей
из трех СЭС, установленных в
Австралии, Африке и Латинской
Америке, соединенных линией
электропередач с малыми потерями
(рис. 7). При моделировании
использовались данные по солнечной
радиации за весь период наблюдений.
КПД СЭС принимался равным
25%. На рис. 8 представлен график
производства электроэнергии в
глобальной солнечной энергосистеме.
СЭС генерирует электроэнергию
круглосуточно и равномерно в
течении года. Размеры каждой из
Рис. 8 Производство электроэнергии глобальной солнечной энергосистемой
трех СЭС составляют 190 х 190 км,
электрическая мощность 2,5 ТВт [7].
В связи с развитием объединенных
энергосистем в Европе, Северной и
Южной Америке и предложениями
по созданию глобальной солнечной
энергосистемы появились задачи по
созданию устройств для передачи
тераваттных трансконтинентальных
потоков электрической энергии.
В конкуренцию между системами
передачи на переменном и постоянном
токе может вступить третий метод:
резонансный волноводный метод
передачи электрической энергии
на повышенной частоте, впервые
предложенной Н.Тесла в 1897 г [8].
Н. Тесла рассматривал свою
резонансную однопроводниковую
систему передачи электрической
энергии как альтернативу системе
передачи энергии на постоянном
токе, предложенной Т.Эдисоном.
[037
Конкуренция между системами
передачи электрической энергии
на постоянном и переменном токе
продолжается до настоящего времени,
однако всё это происходит в рамках
классических двух-трёхпроводных
замкнутых линий электропередач.
Мы показали экспериментально,
что однопроводниковая линия с
высокочастотным резонансным
трансформатором Тесла в
начале линии может передавать
электрическую энергию на
любой, в том числе и на нулевой
частоте, т.е. на выпрямленном
токе. Однопроводниковые
резонансные системы (рис. 9)
открывают возможности для
создания сверхдальних кабельных
линий электропередач и, в
перспективе, замены существующих
воздушных линий на кабельные
однопроводниковые линии [9].
energija
Рис. 9
Резонансная система передачи электрической энергии состоит
из преобразователя 1, двух резонансных высокочастотных
трансформаторов Тесла 2 и 4, соединенных однопроводниковой
высоковольтной линией 3 и инвертора 5.
Рис.10 Стоячие волны а – напряжения; б – тока в разомкнутой линии
Рис. 11. Электрическая схема (а) и распределение токов и напряжений (б) в
четвертьволновой однопроводниковой резонансной линии, разомкнутой со
стороны нагрузки (или с нагрузкой в виде ёмкости)
Г- генератор, С – ёмкость резонансного контура, D1 и D2 – диодный блок, СH - ёмкость
нагрузки, К- электронный ключ, RH – сопротивление нагрузки.
Тем самым будет решена одна из
важнейших проблем энергетики
- повышение надежности
электроснабжения.
Разомкнутая линия на рис. 1 длиной
l = (2n + 1) . λ / 4, n = 0, 1, 2, 3… имеет
у зажимов генератора пучность тока и
узел напряжения, а при длине
[038]
l = n . λ / 2 пучность напряжения
и узел тока. В обоих случаях
линия эквивалентна резонансному
колебательному контуру.
Стоячие волны в разомкнутой
однопроводниковой линии (рис. 10)
получаются в результате сложения
падающей и отраженной волн,
имеющих одинаковую амплитуду. Фаза
напряжения и тока во всех сечениях
линии одинакова, а между током и
напряжением существует сдвиг по фазе
на 90° во времени и в пространстве.
Это означает, что во всей линии
напряжение равно нулю или достигает
максимума в один и тот же момент
времени, но эти максимумы для разных
сечений различны, когда во всей линии
напряжение максимально, ток равен
нулю и наоборот. В сечениях линии с
пучностями напряжения наблюдаются
узлы тока, а при узлах напряжения
наблюдаются пучности тока. Средняя
мощность, отдаваемая генератором в
однопроводниковую линию без потерь
или в линию, замкнутую на реактивное
сопротивление, равна нулю [10].
Если линия работает в режиме стоячих
волн, то ее входное сопротивление
имеет реактивный характер. Если в
линии имеются потери, то некоторая
бегущая волна от генератора
компенсирует эти потери. При наличии
бегущих и стоячих волн в линии ее
входное сопротивление содержит
активную и реактивную составляющие.
На рис. 11 показана электрическая
схема и распределение токов и
напряжений в однопроводниковой
резонансной линии, разомкнутой со
стороны нагрузки или с нагрузкой в
виде ёмкости [10].
На рис. 12 представлены
распределение волн тока и
напряжения в однопроводникой
линии, замкнутой на землю с
обоих концов [10]. Классический
инженер-электрик, о котором
мы говорили в начале статьи,
посмотрев на электрическую схему
на рис. 5 (а, б), скажет, что это
замкнутая двухпроводная линия
электропередачи с использованием
земли в качестве второго провода
и активного тока проводимости
в замкнутой цепи. Правильное
объяснение даст радиоинженер:
это обычная волноводная линия
со сдвигом фаз между током и
напряжением 90°, установленная на
заземленных металлических опорах,
присоединенных к линии в точках
с узлами напряжения. Заземление
линии в точках с узлами напряжения
не изменяет параметры волноводной
линии и не сказывается на величине
передаваемой мощности.
energija
Рис. 12 Распределение токов и напряжений в однопроводниковой линии, замкнутой
с двух сторон на землю
а) электрическая схема (Г- высокочастотный генератор, RH - сопротивление нагрузки,
С – ёмкость резонансного контура)
б) распределение стоячих волн тока и напряжения вдоль однопроводниковой линии
в) распределение токов и напряжений в полуволновой однопроводниковой линии
Рис. 13. Направление вектора Умова-Пойнтинга S в случае работы
однопроводниковой линии в режиме стоячих волн.
I, H – волны тока и напряженности магнитного поля;
V, E – волны напряжения и напряженности электрического поля
[039]
При работе в режиме стоячих волн,
вектор Умова-Пойнтинга S через
каждые четверть периода изменяет
свое направление на обратное: от
генератора к нагрузке и наоборот
(рис.13). Это объясняется тем, что в
линии имеется сдвиг по фазе между
напряжением и током, соответственно
между напряженностями
электрического и магнитного полей
на 90°, вследствие чего через каждые
четверть периода один из векторов
Е или Н изменяет свое направление
на обратное. Таким образом,
подтверждается, что на создание
чисто стоячих волн генератор не
затрачивает энергии [10].
На рис. 14 – 16 показаны компоненты
резонансной однопроводниковой
кабельной системы передачи энергии
электрической мощностью 20 кВт с
длиной кабеля 1,2 км, работающей на
частоте 1 кГц в ВИЭСХе, а в табл. 2
показаны результаты испытаний [9]..
Использование проводящих
сред в резонансном методе
передачи электрической энергии
иллюстрируется на рис. 17-18,
где модель электрического катера
получает электрическую энергию
для движения из бассейна с
водопроводной водой и живыми
рыбками.
В качестве источника электрической
энергии в резонансной электрической
системе может быть использована
ветровая электростанция, солнечная
батарея и т.д. (рис. 19).
Другое глобальное применение
резонасных однопроводниковых
систем передач электроэнергии
заключается в возможности
создания бесконтактного
высокочастотного электрического
транспорта. Бестроллейный
метод передачи электрической
энергии на электротранспортное
средство с использованием метода
электромагнитной индукции через
воздушный трансформатор и обычных
двухпроводных линий передачи
энергии имеет принципиальные
ограничения по величине
передаваемой мощности, КПД
передачи и длине линии и поэтому в
настоящее время не используется [11].
Разработанная нами
экспериментальная модель
небольшого электромобиля получает
энергию от однопроводниковой
изолированной кабельной линии,
проложенной в дорожном покрытии
(рис. 20-22). Сейчас ведутся
работы по увеличению мощности
бесконтактного привода и разработке
коммерческого проекта резонансной
электротранспортной системы. В
energija
Таблица 2 Результаты испытаний резонансной системы передачи
электрической мощностью 20 кВт
• Потери электроэнергии в
однопроводной линии малы и
электроэнергию можно передавать
на большие расстояния
• В однопроводном кабеле
невозможны короткие замыкания
и однопроводный кабель не может
быть причиной пожара
Энергосбережение в зданиях
крупных автострадах
между городами, в том
числе с использованием
автоматических
электротранспортных
средств, управляемых
роботами и компьютерами.
Использование
электрического
бесконтактного привода в
сельской электрификации
открывает перспективы
большой экономии топлива
и создания беспилотных,
управляемых компьютером
со спутниковой навигацией
Рис. 15. Резонансный контур понижающего
высокочастотного трансформатора
роботов-автоматов
для обработки земли,
выращивания и уборки
сельскохозяйственной
продукции. В этом случае
сельскохозяйственное
производство
превратится в фабрики
на полях, организованное
на принципах
автоматизированных
промышленных
предприятий. Таким
образом, могут быть
решены еще три
современные проблемы
электрификации –
энергосбережение,
снижение вредных
выбросов и автоматизация
сельскохозяйственного
производства
Преимущества
резонансного
метода передачи
перспективе можно представить
электрической энергии
большой цветущий зеленый город без
выхлопных газов и смога, в котором
• Электрическая энергия передается
под каждым рядом движения на
с помощью реактивного
главных магистралях установлена
емкостного тока в резонансном
кабельная линия, и каждый
режиме. Несанкционированное
автомобиль в дополнение к двигателю
использование энергии затруднено;
внутреннего сгорания имеет
электрический мотор и бесконтактный • Содержание алюминия и меди в
проводах может быть снижено в
троллей. Таким же образом может
5-10 раз;
быть организованно движение на
Рис. 14. Преобразователь частоты и
резонансный контур передающего
высокочастотного трансформатора
[040]
1. Новые технологии активной
теплозащиты зданий с
использованием вакуумной
теплоизоляции позволяют
увеличить поступление тепловой
энергии в зданиях на
500 кВт×ч/м2 год и снизить потери
энергии в зданиях на 25 - 30%.
2. Пожаробезопасная резонансная
система с высокоэффективными
источниками света позволяет
снизить затраты на освещение в
помещениях на 25 %
Новая бесполимерная технология
сборки солнечного модуля была
использована для создания
эффективной вакуумной прозрачной
теплоизоляции (ВПТИ). ВПТИ
состоит из двух сваренных по
торцам пластин стекла с вакуумным
зазором 50 мкм. [12]. В таблице 3
представлены теплоизолирующие
характеристики ВПТИ. При наличии
инфракрасного (ИК) покрытия на
внутренней поверхности стекол
сопротивление теплопередачи
может быть увеличено в 10 раз по
сравнению с одинарным остеклением
зданий. Солнечные коллекторы
с вакуумным остеклением будут
нагревать воду не до 60° , а до
90°С, т.е. из установок для горячего
водоснабжения переходят в новый
тип установок для отопления зданий.
В теплицах и зимних садах потери
энергии уменьшаются на 50 %.
Облицовка южных фасадов зданий
плитами вакуумной прозрачной
теплоизоляцией с селективным
покрытием превращает здание в
гигантский солнечный коллектор
производительностью 500 кВт ч/м2
в год, и эквивалентно увеличению
толщины стен на 1 метр кирпичной
кладки при толщине ВПТИ 12 мм.
Особенно эффективно использование
ВПТИ в южных районах РФ и в
республиках Бурятия, Якутия, где
в условиях зимнего антициклона
при температуре воздуха - 30°С
температура селективного покрытия
при толщине ВПТИ 10 мм
составляет + 30° С. Использование
ВПТИ в летние месяцы позволит
на 50% снизить затраты на
кондиционирование зданий.
energija
Рис. 16. Испытания резонансной энергетической системы 20 кВт
с однопроводниковой кабельной линией 1,2 км в лаборатории ВИЭСХ..
Рис. 17. Электрическая схема передачи
электрической энергии на водный
транспорт с использованием водной
проводящей среды.
Рис. 18. Испытания макета электрического
речного судна в лаборатории ВИЭСХ
с использованием водопроводной
воды в качестве проводящей
среды. Передающий блок имеет
электрическую мощность 100 Вт,
напряжение 1 кВ
[041]
Резонансная
электрическая система
питания уличного
освещения
Для освещения сельских
населённых пунктов,
проезжей части дорог
и проездов, территорий
различных сельхозобъектов,
а также общего
внутреннего освещения
производственных
помещений и дворов
сельских жителей
применяют в основном
различные светильники
типа РКУ или ЖКУ с ртутными или натриевыми
лампами высокого
давления, а также обычные
лампы накаливания.
В последнее время
освещение сельских мест
заметно ухудшилось
в связи с увеличением
тарифов на электроэнергию и снижением
уровня обслуживания
уличного освещения.
Схемы и способы
включения светильников
с газоразрядными
лампами требуют
применения специальных
пускорегулирующих
устройств, сопровождаются
большими потерями
энергии и замыканиями в
проводах осветительной
сети.
Разработано новое
электрооборудование с
резонансной системой
питания светильников
электрической энергии
высокой частоты по
однопроводниковой
волноводной линии [9].
Разработанная резонансная
система электрического освещения
(РСЭО) предназначена для
демонстрации возможности
питания светильников уличного
освещения по однопроводниковой
линии. Экспериментальный образец
установки РСЭО содержит источник
питания, преобразователь частоты,
высоковольтный резонансный
трансформатор, соединенный
однопроводниковой линией со
светильниками с газоразрядными
лампами низкого давления, рис 24.
Установка РСЭО работает
следующим образом. Напряжение
220 В источника электрической
энергии 1, подводимое к
преобразователю частоты 2,
преобразуется в напряжение высокой
частоты, и через конденсатор
3 подается на резонансный
трансформатор 4, с высоковольтного
вывода которого снимается
высоковольтное, высокочастотное
напряжение и подается на одно про
водную линию 6. К высоковольтной
линии светильники 8 подсоединены
параллельно, одним выводом,
второй вьюод каждого светильника
соединен с естественной емкостью 7
в виде изолированного проводящего
тела или с землёй, второй вывод
трансформатора через конденсатор 5
соединяется с землей.
Электромагнитная энергия в виде
потока волн тока и напряжения
перемещается от вывода с высоким
потенциалом через светильники
к естественной емкости с более
низким потенциалом за счет разности
потенциалов происходит ионизация
газа внутри ламп низкого давления
и пробой промежутка между
электродами. Через лампу протекает
электрический ток, вызывающий
полную ионизацию газа и свечение
люминофора.
При проведении испытаний
обнаружилась сильная зависимость
зажигания ламп от температуры
окружающей среды особенно при
температуре ниже +10 С. Так,
например, при температуре +7
С количество работающих ламп
составляло только 50%. Поэтому
было решено использовать в
уличных фонарях компактные
люминесцентные лампы мощностью
15 Вт с встроенными пускорегулирующими устройствами. У
таких ламп расширенный диапазон
температуры зажигания до -12 С.
Для питания таких ламп была
разработана модернизированная
схема питания. Такая схема потребляет реактивный ток в 4.5 раза
меньше, чем с газоразрядными
energija
Рис. 19
Резонансная система передачи электрической
энергии по однопроводниковому волноводу от
солнечной электростанции мощностью 100 Вт
Рис. 21 Бесконтактная система питания от
кабел ьной линии расположенной под
автомобилем в дорожном покрытии
Рис. 22
Рис. 20 Трактор на электрической тяге с бесконтактной
системой питания для сельскохозяйственных работ
Технические
характеристики РСЭО
Светильники
Источники света люминесцентные лампы
КЛЛ-15,
Габаритные размеры
светильника – Ф 30 х 15см,
высота подвеса 4м.
Напряжение питания 950 - 1200 В. Количество
светильников - 15 шт.
Преобразователь частоты
Потребляемая
мощность
- 290 Вт.
КПД
- 75-88%
Рабочая частота 3,5 - 5,0 кГц. Вес с
трансформатором - 2 кг
воздушной или кабельной линии в
резонансном режиме (рис. 25-26)
Обеспечивает:
- снижение капитальных затрат на
электроснабжение на 30%;
- уменьшение потерь в линии при
передаче электроэнергии;
- повышение энергетической
безопасности передачи;
- высвобождение земель от
воздушных линий;
- исключение аварий на линии,
связанных с погодными явлениями;
- получение 50% экономии цветных
металлов;
Резонансная электрическая
система освещения зданий
Предназначена для освещения
жилых и бытовых помещений с
электропитанием по одному проводу
Железнодорожный транспорт с бесконтактной системой питания расположенной в междурельсовом
пространстве
лампами низкого давления, что позволяет уменьшить естественную
емкость в несколько раз.
Результаты измерения электрических
параметров оборудования
резонансной системы электрического
освещения при работе с различным
количеством ламп представлены в
таблице 4.
Однопроводная линия
Длина линии - 140 м.
Высота опоры -5 м.
Напряжение 1000 -1200 В
Предназначена для питания
удаленных от системы стационарного
электроснабжения уличных фонарей,
прожекторов, светофоров, рекламных
щитов по однопроводниковой
[042]
в резонансном режиме (рис. 27)
Применяется для:
• освещения больших помещений,
интерьеров подземных и наземных
сооружений, вокзалов, выставочных
павильонов, вагонов.
• освещения жилых, спортивных,
промышленных, железнодорожных
и сельскохозяйственных объектов.
energija
Рис. 23 Вакуумированный стеклопакет для
прозрачных ограждений зданий,
теплиц и солнечных установок
типа ЛСП 03 с
компактными
люминисцетными
лампами (рис.
28, табл. 5) или
компактные лампы
на светодиодах
(рис. 29)
В таблице 6
представлены
технические
характеристики
солнечной
энергетической
установки
мощностью 900
Вт разработанный
в ВИЭСХе и
предназначенной для
Таблица 3 Сопротивление теплопередачи прозрачных ограждений зданий
теплиц и солнечных установок
Рис. 24 Блок-схема системы освещения
Для сельскохозяй-ственных
помещений используется
энергосберегающий светильник
освещения зданий.
Дальнейшее развитие СЭУ-900
заключается в замене солнечного
Таблица 4
[043]
фотоэлектрического модуля на
солнечный фотоэлектрический
модуль с концентратором мощностью
900 Вт с уменьшением площади
солнечных элементов в 2 раза,
замене АБ на суперконденсаторы
такой же ёмкости с удвоенным
ресурсом и замене двухпроводной
линии на пожаробезопасную
однопроводную резонансную линию
электроснабжения.
Все компоненты СЭУ900, за исключением АБ и
суперконденсаторов, разработаны и
производятся на экспериментальном
производстве ГНУ ВИЭСХ
Кавитационная нанотехнология
получения биогидротоплива
17 марта 2008 года на Чикагской
бирже зарегистрирована рекордная
цена на пшеницу 442 долл/т, а на
Нью-йоркской бирже рекордная
цена на нефть – 111 долл/баррель,
700долл/т. Цена на пшеницу
приближается к цене на нефть,
хотя еще совсем недавно за 1 кг.
дизельного топлива необходимо было
отдать 5 кг. зерна.
Рост цен на зерно и масленичные
растения в определенной степени
обусловлен растущим спросом на
использование продовольственных
культур для получения биотоплива:
биоэтанола и биодизельного
топлива. Поэтому будущие
технологии получения биотоплива
должны использовать древесные и
сельскохозяйственные отходы, а не
продовольственные культуры.
Разрабатывается технология
получения смесевого дизельного
биогидротоплива с целью увеличения
количества легких углеводородов,
понижения температуры
кристаллизации и снижения
количества вредных выбросов
продуктов сгорания дизельных
двигателей за счет разрыва длинных
полимерных цепочек ароматических
углеводородов и парафинов
(рис. 30, 31) .
Применение модифицированного
смесевого топлива в дизельных
двигателях или энергетических
установках приводит к значительной
экономии топлива.
По данным лабораторных
исследований, после обработки
летнего дизельного топлива
происходит не только изменение
его фракционного состава, но и
снижение температуры застывания и
вязкости, что значительно повышает
экономичность эксплуатации дизелей
в зимнее время и их моторесурс
Кроме того, обработка дизельного
energija
Рис. 25 Система уличного освещения на озере
Селигер 2007
Рис. 26
Работа резонансной системы уличного
освещения в ночное время
дизельного
биогидротоплива его
объем увеличивается
на 20 %, что
позволяет в год
получить в сельском
хозяйстве РФ
экономию 1 млн. т.
дизельного топлива.
Все описанные
выше процессы
можно проводить
одновременно,
что существенно
повышает техникоэкономические
характеристики
их применения.
Смесевое дизельное
биогидротопливо
может
использоваться в
энергетических
установках
кораблей, дизельных
электрогенераторов,
автомобилей
и тракторов
с дизельным
двигателем. На
способ и устройство
для получения
смесевого дизельного
биогидротоплива
поданы три заявки
на изобретения. С
использованием
биодизельного топлива при
комнатной температуре с
длительностью процесса от
нескольких секунд до нескольких
минут вместо существующих
многочасовых процессов
этерификации при высокой
температуре.
Выводы
На рис. 32 показано изменение
доли возобновляемой энергетики в
мировом энергопотреблении. До 17
века солнечная энергия и энергия
сжигания древесины, в которой
солнечная энергия аккумулируется
благодаря фотосинтезу, были
единственными источниками энергии
для человека. И сейчас 20% мирового
производства энергии основывается
на сжигании древесины, энергии
рек и ветровой энергии, основой
которых является солнечная энергия.
Новые энергетические технологии,
новые принципы преобразования
возобновляемой энергии, новые
технологии солнечного кремния,
производства солнечных элементов,
герметизации солнечных модулей,
использование стационарных
солнечных концентраторов и новых
методов передачи электрической
энергии для глобальной солнечной
энергосистемы обеспечат к
концу столетия 60 -90% долю
возобновляемой энергии в мировом
производстве энергии.
Рис. 27 Резонансная электрическая система освещения зданий
Список литературы
топлива позволяет провести
эффективное обессеривание топлива.
При производстве смесевого
Рис. 28 Светильник с компактными
люминисцентными лампами
нанотехнологии по контракту с
Минобрнаукой в ГНУ ВИЭСХ и
ГНУ ВИТИН разрабатываются
новые технологии этерификации
1. Д.С. Стребков. Основные
направления повышения
энергетической безопасности.
Глобальная безопасность, 2006 г.,
№ 1, с. 108-109.
2. Bezrukikh P.P., Strebkov D.S. et al.
2001 G8 Renewable Energy Task
Force Chairmen ‘s Report 61pp.
Chaimen Report Annexes 75 pp.
Printed by the Italian Ministry of
Environment, 2001.
Рис. 29. Компактные лампы на 19 и 76 светодиодах
[044]
energija
Таблица 5 Технические характеристики светильника ЛСП 03
Таблица 6 Техническое предложение на поставку солнечной энергетической
установки СЭУ-900 для освещения зданий
Рис. 30 Установка для получения смесевого
биогидротоплива производительностью 2 т/час
Рис. 32 Доля возобновляемой энергии в мировом
производстве энергии
[045]
3. Арбузов Ю.Д., Евдокимов В.М.
Основы фотоэлектричества, М.,
2007, изд. ВИЭСХ, 289 стр.
4. Стребков Д.С., Тверьянович Э.В.
Солнечные концентраторы, М.,
2007, изд. ВИЭСХ, 315 стр.
5. Tsuo Y.S. Touyryan K., Gee J.M.,
Strebkov D.S, Pinov A.B., Zadde
V.V. Environmentally Benign Silicon
Solar Cell Manufacturing. 2-nd
World Conference and Exhibition
on Photovoltaic Solar Energy
Conversion. 6 – 10 July 1998,
Hofburg Kongresszentrum , Vienna,
Austria, p. 1199-1204
6. Безруких П.П., Стребков
Д.С. Возобновляемая
энергетика:Стратегия, ресурсы,
технологии. М., 2005, изд. ВИЭСХ,
263 стр.
7. Strebkov D.S. , Irodionov A.E.
Global solar power system. Eurosun
– 2004, Freiburg, Germany. 14 Intern.
Sonnenforum 2004, Vol. 2 p.
336 – 343
8. N. Tecla . Electrical Transformer. US
Pat. # 593138, 02.11.1897
9. Стребков Д.С., Некрасов А.И.
Резонансные методы передачи и
применения электрической энергии.
М.: ГНУ ВИЭСХ, 2008. – 351 с.
10. Белоцерковский Г.Б. Антенны.
Оборонгиз, М. 1962,с 34-41, 101
Рис. 31 Установка для получения смесевого
биодизельного топлива производительностью
2 тонны в час. Изготовитель ОНО ОМЗ
«Александровский».
energija
11. Розенфельд В.Е., Староскольский
Н.А. Высокочастотный
бесконтактный электрический
транспорт. М.: Транспорт, 1975,
200 с.
12. Стребков Д.С., Заддэ В.В.,
Шеповалова О.В. Вакуумные
стеклопакеты для окон и
солнечных коллекторов.
Возобновляемая энергетика, март
2004 г., с. 12
D. Strebkov
VIESH
P. Rakin
IHIS
UDC:621.311.243 : 621.383.5.001.6 (470)
Photovoltaic Technologies
for PV Industry
Rezime
Namena rada je da definiše suštinske činjenice i prikaže tehnološke pravce i
perspektive razvoja fotonaponske industrije i ulogu solarne energije u budućoj
proizvodnji električne energije. Rusija ima savremene tehnologije i visoko
kvalifikovan kadar naučnika i inženjera i u stanju je da učestvuje u razvoju
novih tehnologija i novih nišea svetskog fotonaponskog tržišta. Realizacija
novih tehnologija će povećati ulogu solarne fotonaponske proizvodnje u budućoj
proizvodnji električne energije do 80-90% do kraja 21. stoleća.
Sa strane merodavnih instanci Srbije bilo bi poželjno da se stimuliše saradnja naše
zemlje sa Rusijom na ovom polju.
Ključne reči: fotonapon, silicijum kvaliteta za PV-ćelije, solarne ćelije, solarni
moduli, solarni koncentratori
Abstract
The purpose of work is definition of essential factors and presentation of the
technologies determining directions and prospects of development of photovoltaic
industry and the role of solar energy in the future electric power generation.
Russia has modern technologies, the highly skilled staff of scientists and engineers
and is capable to participate in the development of new technologies and new
niches of the world PV market. Realization of new technologies will result in
increase of a role of a solar PV in future electric power generation to 80 - 90 % at
the end of 21-th century .
Key words: рhotovoltaics, solar grade silicon, solar cell, solar module, solar
concentrator.
Roadmap for photovoltaic
industry
We have proposed the following criteria
of competitiveness of solar PV and fuel
power engineering industry [1,2]:
- efficiency of solar PV power system
(SPS) is not less than 25 %.
- The annual number of hours of use
of capacity of the solar power system
should be equal 8 760 hours. It means,
that the solar power system should
generate the electric power 24 hours
per day of 12 months in one year.
- Service life of a solar PV module
should make 50 years.
- Cost of the installed kilowatt of peak
power of a solar PV module should not
exceed 1000 US $.
[046]
- Manufacture of a raw semiconductor
material for PV industry should
exceed one million tons per one year at
the price no more than 15 US $/kg.
- Materials and technology of solar cells
(SC) and solar modules (SM) should
be non-polluting and safe.
25% efficiency of solar power
system
Practically all factories in Russia and
abroad are manufacturing SC of 15-25
% efficiency.
New technologies and materials will
allow to increase next five years
efficiency SC on the basis of cascade
geterostructures in laboratory up to 40
%, in production 26 - 30 %, efficiency
energija
of silicon SC in laboratory up to 28 %,
in the industry up to 25 %.
New generation SC with efficiency
93 %, using new physical principles,
materials and structures is under
development. The basic efforts
are directed on more full use of all
spectrum of a sunlight and a whole
energy of photons by a principle: each
photon should be absorbed in the
semiconductor with gap which energy
corresponds to energy of this photon.
It will allow to lower on 47 % losses in
SC.
The basic direction of research is Nan
technique using plasma resonance of
nan clasters, consisting of 10-20 atoms
of metals spacing in the silicon thin
film structure. The other approaches
include bifacial solar cells, transparent
for infrared radiation and matrix
monocrystalline silicon solar cells with
voltage density 10-100 V/cm2 and
electric power output 1-3,0 kW/cm2 at
the concentrated radiation.
Solar electricity 24 hours a day
of 1,7 kms. Joule losses in single-wire
waveguide line is insignificant. We
developed RS using 100 W solar PV
array as an energy source, with use of
spring water as a single-wire waveguide
line for electric power supply of a small
electric vessel. Advanced solar power
network is developed for delivering
green electricity to solar electric car,
using high frequency trolley – free
technique.
50 years service life of a solar PV
module
Solar modules have service life of 20
years in a tropical climate and 25 years
in a temperate climate because of ageing
polymeric materials, which are used for
SC hermetic sealing in the module. For
increase of service life of modules we
proposed to exclude polymeric materials
from a design of the module. In a
new structure of solar module SC are
placed between two sheets of a glass
connected on edges by the soldering or
welding. The new technology of glass
hermetic sealing guarantees tightness
of the module during 50 years. For
decrease of SC temperature and optical
losses the internal cavity of the module
is filled by silicon oil [1].
One kilowatt 25 % efficiency PV
module generates annually in Russia
2000 kW·h, in desert Sahara up to 4300
kW·h. Dependence of solar electricity
1000 US $/kWp cost of solar PV
on time of the day and weather
module
conditions is achilles’ heel of SPS
Cost of SM makes now 3000 - 4000 US
in a competition to fossil fuel power
$/kW at volume of manufacture 1 GW/
stations.
We have carried out computer modeling year.
The basic ways of lowering the cost:
parameters of the global solar power
Increase of efficiency, the sizes of SM
system consisting from three SPS,
and production volume, decrease the
installed in Australia, Africa and Latin
cost of solar grade silicon, reduction
America, connected by an electric grid
of the charge of solar grade silicon on
with small losses. The data on solar
power unit, the combined generation of
radiation for all period of supervision
the electric power and heat.
were used. 25% efficiency SPS
generates the electric power for all
1 M t/year silicon production for
electrical consumers of the Globe round
PV industry
the clock and uniformly during the year.
Under our forecasts, solar grade silicon
The sizes of each of three SPS make
will dominate in the photovoltaic
190 × 190 kms, an electrical output of a
industry in future.
each SPS 2,5 TW [3].
For local renewable
– based electric grid
Table 1 Solar Power sector in 2005-2011
and global solar power
system we proposed
new electric power
transmission technology
using resonant waveguide
method at the increased
frequency for the first
time offered by N. Tesla
[4].
Using modified Tesla
transformers we have
developed resonant
system (RS) of electrical
energy transmission
with electrical capacity
20 kW on the distance
[047]
At volume of manufacture 100 GW per
year and the charge of solar silicon 10
000 ton/GW consumption of silicon will
make 1 million tons per year.
New chlorine-free chemical and
electrophysical methods of solar
grade polysilicon technologies using
plasmatrons are under development with
cost 15 US $/kg [5,6] .
In new technology raw materials
ethanol and metallurgical silicon, are
used instead of a hydrochloric acid.
Cost reduction occurs due to decrease of
temperature of process and expenses of
energy. Thus ecological characteristics
of manufacture are considerably
improved and quality of silicon is
so increased, that it can be used in
electronic industry.
Stationary PV concentrator
module
The fastest way of achievement GW
level of SM production is to use solar
concentrators. Cost of the area of
the glass mirror concentrator is 10
times less than the cost of the same
area of sM. We developed stationary
concentrators with ratio concentration
3.5-12 capable within an aperture to
concentrate direct and diffused solar
radiation [7, 8]. Solar power stations
may provide industrial and inhabited
buildings with electric energy, hot water
and a heat. The total efficiency is 5060 % at an electrical efficiency of 25
%. Stationary concentrators increase
temperature of the heat-carrier up to
90°. Use of low cost solar polysilicon
of and stationary concentrators allows
to reduce PV module cost bellow 1000
US $/kW.
Global Solar PV Market
Rapidly growing solar photovoltaic
power sector will produce 4 GW in
2007, compared to global installed
electricity capacity of over 4000 GW
Table 1 [9].
energija
Market capitalization exceeds $ 140
billion in 2007, and annual production is
estimated to grow up to 20 GW by 2011
and up to 100 GW by 2020.
Rapidly increasing high purity silicon
production will expand from 50000 tons
in 2007 to 150,000 tons in 2011 and to 1
million tons in 2020.
The leading solar companies include
China’s emerging solar players (JA,
Trina, E-ton), Conenergy, First Solar,
Hemlock, LDK, M.Setek, Dow
Corning, Orcla, Tim-Minco, Motech,
Q-Cells, REC, Solar World, Sun Edison,
Sun Power, Sun Tech, Wacker.
Mass-producing Photovoltaic
Technique
Manufacturing cost of mass-producing
photovoltaic is determined by several
factors: raw material, product design
and process engineering. Personal costs
are negligible for highly automated
plants.
Turnkey contracts for PV production
facilities contain certain guarantees for
efficiency, yield and throughput.
Monocrystalline silicon solar cells have
target efficiency of 16-18%, initial yield
of 96,5% and throughput of more than
30 MWp per year.
The world’s largest 250 MWp
production line is currently constructing
for the Conenergy factory in Frankfurt
(Germany). Dutch company and the
Chemicals unit of Germany’s Evonik
Industrial AG will invest $ 571 million
in a silicon factory in Chemelot
(Netherlands) to produce 3750 tons a
year.
This size factory requires consistency
in size and quality of silicon wafers and
solar cells.
The world’s largest fully verticallyintergraded PV company REC with
factories located in Sweden, Norway
and US is planning to build wafer-tomodule factory in Singapore with a
capacity of 1,5 GWp. The investment
could exceed $3,9 billion ($2,6 billion
per 1 GWp).
General Characteristics of 1
GWp Solar Factory
Proposed capacity of the PV factory
is one GWp. The factory annual
production includes silicon – 3900 t.,
wafers – 330 MWp, solar cells – 330
MWp, stationary concentrators – 1
GWp, and solar stationary concentrator
modules – 1 GWp.
Total cost of the 1 GWp factory is $1,6
billion, including $0,6 billion for silicon
production and $1,0 billion for wafers,
solar cells, and stationary concentrator
PV modules production.
The advantages of the proposed 1 GWp
PV factory:
The guaranteed supply of silicon wafers
using new patented plasma technology
for solar grade silicon production.
New patented multilayer bifacial solar
cells structure and technology.
New patented stationary concentrator
PV module design.
New patented technology for solar cells
encapsulation with increased service life
from 20 to 40 years.
Annual savings of 7800 tons of silicon,
660 MWp of wafers and 660 MWp of
solar cells with total expenses $990
million due to implementation of new
type of solar stationary concentrator PV
module with concentration ratio 3.
Saving $1 billion investments for 1
GWp factory comparing with REC’S
PV factory project.
The integration of silicon production
in factory has several advantages. The
key advantage would be the guaranteed
supply of wafers and the opportunity to
determine the silicon production growth
rate in this way. With the constant
silicon quality and optimal adaptation
to the processes, higher degree of
reproducibility and automation can be
reached.
The 1 GWp factory will have a
throughput of approximately 13000
wafers per hour. The large scale
allows the consumption of various
media to be further minimized. With
better-standardized processes, scalereproducibility will be increased to a
higher level, which leads to minimized
waste and breakage rates. Finally, the
investor will have better returns on
investments and further reduce the price
per kWp of generated solar electricity.
Economic parameters of 1 GWp factory
operation:
Production – 1 GWp/year;
Global average wholesale module
price – 3,3 $/Wp;
Global average installation price –
6,0$/Wp;
Revenue pool – $6 billion;
Industry average pre-tax margin –
41%;
Pre-tax profit pool – $ 2,5 billion.
The factory will start operating at a
capacity level of 330MWp per year in
36 months using wafers purchased from
existing silicon factories.
The factory will increase production
up to 660MWp on the fourth year of
the project. The 1 GWp capacity will
be realized in 5 years after starting the
project.
[048]
Conclusion
1. The paper is focusing on new
patented PV technologies:
1.1. Chlorine-free technology for
solar-grade and semiconductor
quality polysilicon production, at
the production cost 15 US $/kg
using ethanol and metallurgical
silicon as starting materials.
1.2. Bifacial solar cells, including
matrix structures with operating
voltage 10-100 V/cm2 and
electric power output 1-3 kW/
cm2 at concentrated radiation.
1.3. Polymer-free structure of solar
modules and encapsulation
technology, which increases
service life of solar modules up to
50 years.
1.4. Stationary PV concentrator
modules with concentration ratio
3.5-10 has the size from 100 mm
to 1 km with production cost
1000 US $/kW.
1.5. Solar global power system with
capacity 2,5 TW generates green
electricity 24 hours a day round
the year.
1.6. Resonant waveguide method of
electric power transmittion is
developed for local renewablebased electric grid and for solar
global power system.
2. Realization of new technologies
will result in increase of a role of
a solar PV in future electric power
generation to 80 - 90 % at the end of
21-th century.
References
[1] D.S. Strebkov, I.I. Tyukhov,
“Russian section of the International
Solar Energy society”. The FiftyYear History of the International
Solar Energy Society and its
National sections Published by
American Solar Energy Society, Inc.
Boulder, Colorado, 1, 2005, chapter
17, p. 351-383.
[2] P.P. Bezrukikh, D.S. Strebkov,
I.I. Tyukhov, “Renewable energy
for Russian Economy”. Advances
in Solar Energy, American Solar
Energy Society, Boulder, Colorado.
16, 2005, p. 423-463.
[3] Strebkov D.S., Irodionov A.E.
“Global solar power system”,
Eurosun - 2004, Freiburg, Germany.
14 Intern. Sonnenforum 2004, 2, p.
336 – 343.
[4] D.S. Strebkov, A.I. Nekrasov
“Resonant methods for electric
energija
rower transmission and application”,
VIESH, M., 2006, 300 p.p.
[5] D.S. Strebkov, V.V. Zadde, A.B.
Pinov, K. Touyryan, L. Murphy,
“Crystalline Silicon Technology
in CIS countries”, 11-th Workshop
on Crystalline Silicon Solar Cell
Materials and Process. Colorado,
August 19-22, 2001, Extended
abstracts and papers, NREL, 2001,
p. 199-207.
[6] Y.S. Tsuo, K. Touyryan, J.M. Gee,
D.S. Strebkov, A.B. Pinov, V.V.
Zadde, “Environmentally Benign
Silicon Solar Cell Manufacturing”,
2-nd World Conference and
Exhibition on Photovoltaic Solar
Energy Conversion. 6 – 10 July
1998, Hofburg Kongresszentrum ,
Vienna, Austria, p. 1199-1204.
[7] P.P. Bezrukikh, D.S. Strebkov,
“Renewable energy: strategy,
resources, technologies”, VIESH,
M., 2005, 263 p.p.
[8] D.S. Strebkov, E.V. Tverjanovich
“Solar Energy Concentrators”
VIESH, M., 2007 315 pp.
[9] Photon consulting Solar Annual
2007. www.photon-consulting.com.
[10] Sun and Wind Energy, 3, 2007, p.
128-136
[11] Photon International, November
2007, p. 15, 28-29.
Drago ]osi}
Inovator, Doboj, Republika Srpska
Petar Rakin
IHIS Naučno Tehnološki Park Zemun, Beograd
UDC:621.311.22 Č 662.769.2
Vodonično gorivo kao
ekološki doprinos
funkcionisanju postojećih
termoelektrana na ugalj
Rezime
Razmatra se primena novog goriva na bazi vodonika kao ekološki doprinos
funkcionisanju postojećih termoelektrana na ugalj. Činjenica da se one inače
tretiraju kao najveći zagađivači životne sredine u svetu, inicirao je ideju da se ovo
novo gorivo na bazi vodonika, HIDROGEN EKOTERM, upotrebi kao gorivo u
kotlovima termoelektrana zamenjujući 10 – 30% lignita od ukupne količine koja se
koristi. Pozitivni uticaj primene ovog goriva daleko nadmašuje zamenjenu količinu
lignita.
Saopštenje ima za cilj da se animiraju potencijalni investitori u stvaranju uslova za
industrijske probe upotrebe novog goriva, ali i za investiranje u veliko-industrijske
proizvodnje ovog goriva.
Abstract
It has been analyzed application of a new alternative fuel on base of hydrogen as
ecological contribution of functioning of coal thermal power plants. The fact that
coal thermal power plants are treated as the highest producers, not only CO2, but
all others dangerous content of gases, initiated the idea to use the new alternative
fuel as additive to the coal causing much better behavior of the coal power plants
from ecological point of view. It is possible of such a fuel to use in relation of 1030% of former used coal. Positive influence of such an application is much bigger
than relative used quantity.
This lecture has a goal to animate potential investors in creating conditions to
make industrial testing of use of new fuel. It will be very interesting to animate
investors for large-scale production of new fuel, too.
Uvod
Jedan od najvećih izazova savremene
nauke u rešavanju globalno energetskih
problema su pokušaji da se voda
iskoristi i kao gorivo. Ovih dana smo
bili informisani o rezulatima razvoja u
Ruskoj Federaciji na tretmanu smeše
vode i ugljovodonika kojim se dobija
ekološko gorivo [1]. Ako se saopšteni
rezultati stvarno mogu reprodukovati,
to će predstavljati pravu revoluciju sa
globalno energetskog stanovišta.
Naši autori [2] od kojih je jedan drugi
autor sa ovog saopštenja patentirali
su uređaj kojim se od vode proizvodi
(elektrohemijski) samo vodonik, što
je nov doprinos u stvaranju uslova
[049]
za akumulaciju električne energije
proizvedene fotonaponskim panelima.
Rad prvog autora ovog saopštenja
u Republici Srpskoj [3] se takođe
svodio na korišćenje vode za dobijanje
vodonika iz smeše vode i određenih
materijala, gde se vodonik oslobađa
a kiseonik ostaje u smeši reaktanata.
Komponenete su takve da pri
sagorevanju predstavljaju doprinos
ravnomernom sagorevanju vodonika,
a svojim odlaskom sa dimnim
gasovima, izuzetno doprinose njihovom
prečišćavanju. Proizvod je nazvan
HIDROGEN EKOTERM. Gorivo pod
ovim nazivom se proizvodi iz vlažne
smeše „upakovane“ u granule obložene
PVC folijom koja je hermetički
energija
zavarena sa dodatnim „izolatorom“
(slika 1). Izolator je posebni sloj
omotača granule koji sprečava
prevremeni izlazak oslobođenog
vodonika koji se iz vlažne smeše počne
izdvajati već posle 4 minuta od njene
pripreme. Pri temperaturama većim
od 300°C plastični omotač sagoreva
i omogućuje ravnomerno izdvajanje
vodonika iz reakcione smeše i njegovo
sagorevanje, dok se kiseonik iz vode
vezuje za komponente reakcione smeše,
onemogućavajući nastanak „praskavog
gasa“.
Vodonik je zapaljivi gas koji sadrži
veliku količinu „principa zapaljivosti“,
gori bezbojnim plamenom i oslobađa
vrlo mnogo toplotne energije (1 gram
vodonika oslobađa 143,146 kJ/kg):
• Jedan kilogram vodonika pri
sagorevanju oslobađa 143.146 kJ/kg,
dok novo gorivo hidrogen-ekoterm u
obliku granula „vodonika“ oslobađa
prilikom sagorevanja vodonika 95.690
kJ/kg, tj. 67% energije sagorevanja
čistog vodonika.
• Novo gorivo je konkurentno svim
čvrstim gorivima, jer su troškovi
dobijanja jednog kilograma novog
goriva oko 0.18 €, a tržišna vrednost
novog goriva je 0,5 € po kilogramu.
Pripreme se vrše da se industrijske
probe vrše na termoelektrani GACKO,
za šta je potrebno izgraditi pilot pogon
za proizvodnju hidrogen- ekoterma u
dnevnoj količini od 45 tona.
• Godišnja projektovana dobit u radu
pilot pogona je oko 2,5 M€, pri
proizvodnji od 45 tona tokom 24
sata, a zamenjuje 615 tona lignita
u termoelektrani ili 8,65%. Na
godišnjem nivou zamenjuje 224.475
tona lignita, odnosno umanjuje
količinu pepela kao nus-produkta za
56.118 tona.
• Ovo novo gorivo već punu efikasnost
postiže pri mešanju sa ugljem u
razmeri 10% u termoelektranama i
prečišćava izlazne gasove na dimnjaku
za više od 50%. Analize pokazuju da
u mešavinama sa lignitom hidrogeekoterm može maksimalno zameniti
30% lignita.
• U odnosu na vodonik, lignit daje
samo 6% energije, tako da je novo
gorivo 13,67 puta jače od lignita, ili
4,44 puta od koksa. 100 kg granula
vodonika zamenjuje 1367 kg lignita
ili 8-časovnu proizvodnju (15 tona)
predviđenog pilot postrojenja,
zamenjuje 205 tona uglja za pogon
termoelektrane gde se predviđa
industrijska proba funkcionisanja.
• Sagorevanje hidrogen-ekotrma se
odvija u 4 faze:
a) Košuljica granule je od specijalne
plastične folije sa izolatorom i
ima ulogu da prikupi vodonik iz
odnosu na bilo koji drugi vid energije.
smeše (koja je prethodno stavljena
Rezerve su praktično neograničene,
u granulu). Paljenje vodonika u
zbog toga što ova smeša izdvaja
svom spremištu vrši se opet pomoću
vodonik iz vode na veoma jeftin,
košuljice i izolatora jer su to goreće
ekonomičan, efikasan, ekološki
materije.
prihvatljiv i moderan način.
b) Izgaranje čistog vodonika u
Sa punim kapacitetom od 45 tona
neposrednoj blizini smeše, iz koje
dnevno, naše gorivo u termoelektrani
se izdvojio vodonik, zbog visoke
Gacko bi učestvovalo sa 8,65 %
temperature prouzrokuje ubrzano
proizvodnje predviđenog pilot
izdvajanje vodonika iz vode, koja je u postrojenja, dok su priželjkivane potrebe
smesi kalcijumovih i aluminatnih soli, termoelektrane od 156 tona našeg
kao i ostalih jedinjenja u smeši, koji
goriva dnevno, kako bi dostigli procenat
pri tim uslovima visoke temperature
od 30%. Dakle, plasman i proizvodnja u
(oko 1000 stepeni) izdvajaju još
većem kapacitetu su gotovo izvesni.
ubrzano sav raspoloživi (prema
Kontakti prvog autora ovog saopštenja
hemizmu) vodonik koji odmah
sa termoelektranom Stanari, koja je
sagoreva.
u izgradnji (3 miliona tona godišnje),
c) Po prestanku izdvajanja vodonika
su gotovo svakodnevni i nalazimo
iz smeše, nastaje samozapaljenje
se u dobroj poziciji da to bude naša
aluminatnih soli i
ostalih silikatnih
Slika 1 Šema proizvodnje granula vodonika
gorivih delova u
smeši.
d) Bez obzira na
način korišćenja
hidrogen ekoterma
u procesu gorenja
(95% granule su
gorivi delovi)
nesagorivi deo
smeše, kalcijum
oksid ili živi kreč,
putujući kroz
izlazne gasove
u dimnjaku
termoelektrane
ili drugim
postrojenjima,
dodatno prečišćava
štetne gasove, jer ih
veže za sebe. Na taj
način je oko 75%
izlaznih gasova
potpuno ekološki
pročišćeno bez
upotrebe filtera, što
proizilazi iz prirode
samog novog
goriva.
1. Uvođenje folije 1 pod valjke; 2. Uvođenje folije 2 pod valjke; 3, 4.
Novo gorivo će se
Valjci; 5. Dozator supstance za proizvodnju vodonika; 6. Proizvedene
granule vodonika; 7. Sekač žica koji seče i vari foliju
lakše skladištiti u
Slika 2 Poprečni presek proizvedene granule
1. Folija 1; 2. Folija 2; 3. Sadržaj gram mol supstance za proiyvodnju vodonika; 4. Proizvedeni gas
vodonik
[050]
energija
sledeća termoelektrana koja će koristiti
hidrogen-ekoterm.
Autorski tim je dokazao u ispitivanju
granula „vodonika“ kao novog
goriva niz tehničko-tehnoloških i
termodinamičkih prednosti u odnosu
na sva čvrsta fosilna goriva kao što su
koks, ugalj, drvo,itd.
Autorski tim raspolaže sa tehnologijom
proizvodnje granula „vodonika“
odnosno hidrogen ekoterma i spreman
je da uđe u proizvodnju sa kapacitetom
od 15 tona u jednoj smeni, a predviđa
se proizvodnja u 3 smene ili 45 tona
za 24 sata. Ovo je potrebno iz razloga
da se startuje sa mašinama koje nisu
prevelikog kapaciteta zbog mogućih
malih promena na samim mašinama.
Sa druge strane, kao što je već rečeno
kapacitet od 45 tona po jednom
kalendarskom danu omogućiće 8,65%
učešća novog goriva u termoelektrani
Gacko kao minimalna dnevna
količina. Željeni procenat je da u toj
termoelektrani zauzmemo procenat od
30%, da bi na taj način smanjili dnevnu
količinu uglja za 50%.
Danas ova termoelektrana troši 7111
tona lignita za 24 sata i na godišnjem
nivou imaju količinu pepela od milion
tona. Zbrinjavanje samog otpadnog
pepela je veoma skupa i svakodnevno
osetljiva tehnologija, a mi ovim
potezom sa novom vrstom goriva
smanjujemo pepeo za više od pola
miliona tona na godinu, a emisiju
štetnih gasova na izlaznom dimnjaku
u atmosferu smanjuje se za više od 75%.
Ovim se doprinosi zajednici u kojoj
živimo i postavljaju se novi standardi
u oblasti spaljivanja fosilnih goriva u
termoelektranama. Omogućuje nam se
da idemo u korak sa svetskim ekološkim
trendom, jer nudimo efikasnije
tehnologije u odnosu na postojeće.
Novo gorivo ne ostavlja prilikom
spaljivanja nikakve štetne posledice pa
čak ni pepeo, dok su to glavni nedostatci
klasičnog fosilnog goriva lignita, ono je
izuzetan aditiv lignitu, jer ga osnažuje i
povećava vrednosti sagorivih materija,
smanjuje količinski njegovu potrošnju,
pa je samim tim smanjena i emisija
štetnih gasova u atmosferi.
Inovativni i kreativni rad autorskog
tima su osnovne snage u patentnom
zaštićenom proizvodu koji je
ekološki potpuno čist i ima ogromnu
budućnost kod nas i u svetu. Dostupni
repromaterijali za proizvodnju su
90% sa domaćeg tržišta, dok je
gotov proizvod veoma lagan za
transport do stabilnih kupaca kao
što su termoelektrane, u budućnosti
i drugi veliki potrošači, kao što su
čeličane. Humaniji procesi ovih
velikih zagađivača su budućnost koja
će se postići primenom ovog novog
proizvoda.
Autorski tim će maksimalno razvijati
i podržavati stvaranje novih proizvoda
na bazi patenta broj BAP 072521 jer
je to vid alternativne energije koja
maksimalan rezultat daje udružena sa
spaljivanjem fosilnih goriva tipa ugalj,
koks, drvo, itd.
Pilot pogon će biti preduzeće, članica
NT Parka IHIS-a, koja će očekivanom
podrškom merodavnih instanci u Srbiji
(što je već postignuto u Republici
Srpskoj) ostvariti uslove za industrijske
primene ne samo u republici Srpskoj i
Srbiji nego i drugim termoelektranama i
čeličanama u svetu. Ovim će se pokazati
da rešavanje ekoloških problema ne
mora uvek biti samo trošak, nego i
profitabilni biznis.
Literatura
1. Юрий Иванович Краснов, Вода в
качестве топлива, РАО No. 12233,
25.07.2007; POСПАТЕНТ (заявка)
No.96122264/06, 25.11.1996.
2. Marinković Miodrag, Goran
Kostić, Miloš Simičić, Petar Rakin,
Aleksandar Marinković, Generator
vodonika – elektrolizer sa inertnom
elektrodom i aktivnom elektrodom
iz grupe anoda sekundarnih
elektrohemijskih izvora električne
energije sa alkalnim elektrolitom.
3. Drago Ćosić, Proizvodnja granula
vodonika kao alternativnog goriva,
BAP 072521 KIB: UP-00494/07,
07.01.2007.
[051]
energija
Radosavljevi} Damnjan
Visoka poslovno – tehnička škola, Užice
UDC:621.57.001/.003
Proračun toplotne pumpe
Uvod
Rezime
Racionalno korišćenje energije−a pruža
toplotna pumpa - TP.
1938 u Evropi montirano je prva
toplotna pumpa Q = 150kW.
Primena je u Americi, Japanu i Evropi i
u svim zemljama gde postoji nedostatak
primarne energije. Mogućnosti primene
toplotnih pumpi, tendencije njihovog
razvoja su i tehničko−energetske i
tehničko ekonomske−prirode.
Na svom razvoju toplotne pumpe su
imale više protivnika nego pristalica
zbog jeftinog tečnog goriva, visine
investicionih pumpi i pogonske osobine
koje se razlikuju od konvencionalnih
sistema grejanja.
U radu su dati kriterijumi za izbor i primenu toplotnih pumpi za grejanje prostorija.
Ključne reči: Grejanje, toplotna pumpa, energija, konverzija.
Abstract
Criteria for choice and application of heat pumps for heating of premises are given
in this work.
Key words: Heating, heat pump, energy, conversion.
Strmim porastom cene tečnog goriva
i razvojem tehnologije proizvodnje,
toplotne pumpe postaju sve
zastupljenije. Vek trajanja je od 20−25
godina. Oni se mogu ispitati za 8−13
godina.
Slika 1
Faktor konverzije energije kod
toplotnih pumpi
Princip rada je identičan sa principom
rada RM, s tim što je količina
toplote koja se predaje okolini preko
kondenzatora važnija od primljene
količine toplote preko isparivača (slika 1).
Za procenu stepena valjanosti sistema
toplotne pumpe koristi se koeficijent
grejanja koji predstavlja odnos dobijene
toplote prema uloženom radu:
(Karnotov koeficijent grejanja)
Stvarni koeficijent grejanja je niži
od Karnotovog kružnog ciklusa i on
se dobija ako se Karnotov koficijent
grejanja pomnoži sa faktorom od
04 ÷ 06:
Slika 2
Da bismo dobili realne podatke o
proceni sistema, treba posmatrati
Karnotove koeficijente primarnog
energetskog izvora (slika 2).
TK − temperatura kondenzacije,
T0 − temperatura isparavanja,
TUK − temperatura nosioca toplote na
ulazu u kondenzator,
[052]
energija
TIK − temperatura nosioca toplote na
izlazu iz kondenzatora,
∆Ti − minimalna temperaturna razlika
razmene toplote u isparivaču (∆Ti = 5K)
Tui − temperatura toplotnog izvora na
ulazu u ISP.
Tii − temperatura toplotnog izvora na
izlazu iz ISP,
∆TIS − minimalna temperaturna razlika
razmene toplote u kondenzatoru
(∆TIS = 5K)
nC − korekcioni faktor za
izračunavanje koeficijenta grejanja
stvarnog procesa (04 ÷ 06)
Stvarni koeficijent grejanja toplotnih
pumpi jednak je izrazu:
Koeficijent iskoričćenja sistema grejanja
je odnos između količine toplote na
izlazu iz sistema i količine toplote
koja je uzeta kroz primarnu energiju −
gorivo:
(a) ηa = Q / Qa (za tečno gorivo=0.85)
Kada se za pogon toplotne pumpe
koristi električna energija koja je
zavisna od stepena iskorištenja goriva
ηe , tada je količina goriva za dobijanje
električne energije:
(b)
ηe − označava energetski stepen
iskorišćenja primarne energije
(ugalj, mazut, gas) pri dobijanju
električne energije od ulaza goriva
u termoelektranu, preko prenosa i
distribucije do potrošača ηe = 31.
Iz jednačina (a), (b) dobija se količina
ušteđene energije izražene gorivom pri
korišćenju sistema toplotne pumpe.
ηG = 0,85 ηe = 0,31 μSTP = 0,5 μC
∆G = Q(1,176 – 6,45 /μC ) (c)
Granica primene toplotne pumpe,
tj. kada je ušteđena količina goriva
jednaka nuli, dobije se ako se izraz u
maloj zagradi jednačine (c) izjednači sa
nulom:
Za vrednost μC 〉 5,48 opravdano je
primeniti toplotnu pumpu.
Ovaj podatak je
veoma značajan
i daje mogućnost
da pravilno
izaberemo
toplotni izvor
pri definisanom
sistemu grejanja.
Slika 3
Primer:
1) Toplotni izvor je
termička voda
temperature
Tui = 250C,
2) Temperatura
na izlazu iz
isparivača
Tii = 150C,
3) Temperatura u
izlaznom vodu
grejanja Tik = 450C,
4) Temperatura u ulaznom vodu grejanja
TUK = 35%,
TK = 500C, R= 12.
5) T0 = 100C,
(a) Iz tabela za R = 12 očito je
koeficijent Karnotovog kružnog
ciklusa μC = 6,7.
(b) Ušteda energije izražena gorivom,
ako je umesto kotla sa uljnim
ležajem primenjena pumpa,
jedanka je:
f) Kompresor mora da bude zaštićen od
preopterećenja i da radi što više pod
punim opterećenjem.
g) Regulacija mora da bude jeftina i da
omogući uštedu energije.
h) Treba koristiti sisteme toplotnih
pumpi za ugradnju u konvencionalne
sisteme grejanja pri čemu postojeći
konvencionalni sistem treba
upotrebiti za dodatno grejanje.
Literatura
Iz ovoga se vidi da je energetski
opravdana primena toplotne pumpe.
Mogu}nost primene toplotne
pumpe
Toplotna pumpa može naći široku
primenu ako su njene granice poznate i
ako su njene mogućnosti primene tačne.
Prilikom izbora TP treba imati u vidu
sledeće:
a) Temperaturno područje u kome
toplotna pumpa može ekonomično da
radi relativno je malo, pa je potrebno
brižljivo utvrditi temperaturu
isparenja i kondenzacije.
b) Temperatura kondenzatora treba
da bude što manja da bi se spoljni
vazduh realno koristio kao toplotni
izvor (za ovo je potrebno izabrati
niske temperature sistema grejanja).
c) Temperatura toplotnog izvora mora
da bude dovoljna da bi se obezbedilo
grejanje do donje granice (oko 0oC);
na taj način je toplotna pumpa u
mogućnosti da pokrije oko 85%
godišnje potrebe za energijom.
d) Uređaj mora da bude siguran u
pogonu.
e) Treba primeniti rashladno sredstvo
koje ne izaziva problem u radu.
[053]
1. Todorović, B.: Klimatizaciona
postrojenja, SMEITS, Beograd,1977.
2. Harris, N., C. Miller, I.Tomas: Solar
energy systems Design, John Wiley &
Soi New York, 1985.
3. IHVE Guide, Vol. A, The Chartered
Institution of Bulding Servise
Enginers, London, 1970.
4. Todorović, B.: Distribution of Solar
Energy Foloving its Transmital
Through Wudow Panes, ASHRAE
Transactions, Atlanta, SAD, 1984.
5. ASHRAE Fundamentals, ASHRAE,
Atlanta, SAD, 1993. i 1997.
6. Mrdalj, D.: Izračunavanje toplotnog
opterećenja klimatizovane
prostorije putem metode prenosnih
funkcija, diplomatski rad (mentor
B. Todorovic), Mašinski fakultet,
Beograd, 1996.
7. Todorović, B.: Računski podaci
za određivanje potrebne količine
toplotne za grejanje, časopis “KGH”,
3/1975. SMEITS, Beograd.
8. Todorovic, B.; Sunčevo zračenje kroz
prozore, časopis “KGH”, 3/1975,
SMEITS, Beograd.
9. Todorović, B.: Projektovanje
postrojenja za centralno grejanje,
Mašinski fakultet, Beograd, 1996.
energija
10. Jones, W.P.: Air Conditioning
Engineering, E. Arnold, London,
1973.
11. Todorović, B.: Heat Storage in
Building Struczure and its Effekt
on Cooling Load Hemisphere
publishing, Corp, SAD,1990.
12. Todorović, B.: Actual Cooling
Load from Solar Radition thorugh
Windows of An Conditioned rooms,
obj.u Heat Transfer and current
Application, IIR. Paris, 1969.
13. Recknagel, Sprenger, Henmann:
Tashehbuch fur Heizung +
Klimatechnik, 62 izd. Olderbung
Verlag, Munchen, 1994.
14. Maksimov, G. A.: Otoplenie i
ventiljacija, Gosudarstvennoe
izdatel’stvo, Vissaja škola, Moskva,
1963. i 1968.
15. Hall, W. M.: Bildungs Werk die
Luftfuhning in belufteten Raumen,
VDI, Düsseldorf, Nemačka.
16. Kozić, Đ., B. Vasiljevic, V. Bekavac:
Priručnik za termodinamiku,
Mašinski fakultet, Beograd, 1990.
17. Vujić, S.: Rashladni uređaji,
Mašinski fakultet, Beograd, 1990.
18. Kreider, J., A. Rabl: Heating and
Cooling of Buildings, McGraw-Hill,
New York, 1994.
19. Ihle, C.: Klimatechnik mit
Kältetechnik, Werner Verlag,
Düsseldorf, Nemačka, 1996.
20. Nikolić, Z.: Istraživanja osobina
filtera za vazduh i utvrđivanje
kriterijuma za njihovu klasifikaciju,
magistarski rad (mentor B.
Todorović), Mašinski fakultet,
Beograd, 1994.
21. ASHRAE Systems and Equipment
Handbook, ASHRAE, Atlanta, SAD,
1996.
22. McQustion, S.: Cooling and Heating
Load Calculation Manual, II izd.,
ASHRAE, Atlanta, SAD, 1992.
Mr Bogdan Petkovi}, dipl.in`.
Slavi{a Stefanovi}, dipl.in`.
Boban Todorovi}, dipl.in`.
Vođenje procesa
konvertorovanja bakarnih
kamenaca u cilju
korišćenja maksimalnih
energetskih mogućnosti
Rezime
Pirometalurgija bakra podrazumeva, pored ostalog, i konvertorovanje bakarnih
kamenaca (u daljem tekstu bakrenac) do blister bakra. Sam proces konvertorovanja
bakrenca je autogen proces koji je zasnovan na egzotermnosti reakcija oksidacije
sulfida metala kojih ima u bakrencu.
Konvertorovanje bakrenca se izvodi u dva perioda. Prvi period ili rad na šljaku i
drugi period ili rad na bakar.
U radu je izučavan proces konvertorovanja bakrenca sa posebnim osvrtom na drugi
period rada, konvertorovanja sulfida bakra do blister bakra.
Cilj je bio definisanje optimalnih energetskih mogućnosti i korišćenje ekvivalentnih
viškova toplotne energije, koje su rezultat egzotermnosti procesa konvertorovanja.
U radu je primenjen analitički pristup u uslovima pogonskih istraživanja i obrade
rezultata postignutih na odeljenju konvertora Topionice bakra u Boru.
Ključne reči: konvertorovanje, autogen proces, drugi period, višak toplotne
energije.
Conducting the process of copper scales converting for the purpose
of utilizing the maximum energy possibilities
Pyrometallurgy of copper signifies, besides other things, also the converting of
copper scales (hereafter matt) till the blister copper. The process of matt converting
itself is autogeneous process based on the exothermic characteristic of oxidation
reactions of metal sulphides contained in matt.
Matt converting is conducted in two periods. First period or slag operation and the
second period or copper operation.
In the elaborate was studied the matt converting process with special view on to the
second period of converting operation of copper sulphides till the blister copper.
The target was to define the optimum energy possibilities and utilization of
equivalent surplus heat energy, which are the result of exothermic characteristic of
the converting process.
In the elaborate was applied the analytic approach in the conditions of plant
investigations and processing of the results achieved in the converter aisle in the
Copper Smelter in Bor.
Key words: converting, autogeneous process, second period, surplus heat energy.
1. Uvod
Pirometalurgija bakra podrazumeva,
pored ostalog, i konvertorovanje
bakarnih kamenaca (u daljem tekstu
bakrenac) do blister bakra. Sam
proces konvertorovanja bakrenca je
autogen proces koji je zasnovan na
egzotermnosti reakcija oksidacije
sulfida metala kojih ima u bakrencu.
Konvertorovanje bakrenca se izvodi u
[054]
dva perioda. Prvi period ili rad na šljaku
i drugi period ili rad na bakar.
U radu je izučavan proces
konvertorovanja bakrenca sa posebnim
osvrtom na drugi period rada
konvertorovanja sulfida bakra do blister
bakra.
Cilj je bio definisanje optimalnih
energetskih mogućnosti i korišćenje
ekvivalentnih viškova toplotne energije,
energija
koje su rezultat
Tabela 1
egzotermnosti procesa
konvertorovanja.
U radu je primenjen
analitički pristup u
uslovima pogonskih
istraživanja i obrade
rezultata postignutih na
odeljenju konvertora
Topionice bakra u
Boru.
Postupak je u primeni
od 1994 god., a
nastao je kao rezultat
istraživanja mr.
Bogdana Petkovića i
njegovih saradnika sa
odeljenja konvertora.
Pretopljene količine hladnog bakra u konvertorskim operacijama, Topionice u Boru
2. Definicija
problema
Drugi period ili rad
konvertora na bakar;
u konvertoru se odvija
proces tako što se vrši
oksidacija rastopa
sulfida bakra, Cu2S sa
vazduhom. Za hlađenje
kupke konvertora i
regulaciju temperature Slika 1 Dijagram pretopljenih količina hladnog bakra u II periodu
precesa koristi se samo
hladan bakarni uložak
visoke čistoće i to
u količinama od 30
do 35 t, po operaciji.
Problem nedostatka
povratnog hladnog
bakra za odeljenje
konvertora Topionice
bakra u Boru, do punog
izražaja došao je u
1993.god.
Da bi smo to pojasnili
navešćemo u tabeli 1
podatke o količinama
primljenih na preradu
i pretopljenih količina
hladnog bakra na
odeljenju konvertora
Topionice bakra u
Boru, za niz godina
proizvodnje.
Na slici 1 prikazano
je kretanje količina
hladnog bakra koje
su primljene za
- kriva 1. potrebne količine hladnog bakra po jednoj konvertorskoj operaciji
topljenje na odeljenju - kriva 2. raspoložive količine povratnog bakra za potrebe drugog perioda
konvertora za period
od 1985 do 1999.god.
problem nemogućnosti ublažavanja
Naglo smanjena proizvodnost
Jasno se može uočiti da se problem
ogromnog viška toplote, što je izazvalo
konvertora u kampanjama je sa svoje
nedostatka povratnog hladnog bakra
izraženo visoko-temperaturni režim
strane izazvala učestalu reparaciju
pojavio početkom devedesetih godina.
rada
u
toku
drugog
perioda.
To
je
za
konvertora, što je prouzrokovalo
Hronično je bio izražen a akutno je
posledicu
pak,
imalo
rapidno
skraćenje
enormno visoku potrošnju bazne
kulminirao u 1993.god (tačka A na slici 1).
dužine kampanje konvertora odnosno
opeke, a saglasno sa tim i povećanje
Tu je i nastao čitav problem. U uslovima smanjenje proizvodnosti konvertora u
proizvodne cene koštanja po toni
nedostatka hladnog bakra, pojavio se
kampanjama.
proizvedenog bakra.
[055]
energija
Zabeležena potrošnja bazne opeke za
reparaciju konvertora u 1993 god. iznosi
čak 8,39 kg/t. proizvedenog bakra.
Česta su bila i havarijska probijanja
rastopa, naročito pred kraj i onako
kratkih kampanja i to upravo u toku
rada konvertora na drugi period/14/. To
znači da su reparacije konvertora morale
vremenski duže da traju, jer su plaštovi
konvertora zahtevali obimnije sanacije,
koje su po pravilu sada morale duže da
traju.
Tehnološko rešenje za nedostatak
hladnog bakra, uspešnu regulaciju
temperature procesa, produženje
kampanje konvertora, dovođenje
potrošnje bazne opeke u granice
normalnih veličina, osvojeno je i u
proizvodnju topioničkog bakra uvedeno
početkom 1994 god. od strane autora i
njegovih saradnika.
3. Izvori nastajanja hladnih
bakronosnih materijala
Količina i sastav hladnih bakronosnih
materijala, koji se stvaraju za nivo
proizvodnje od 100.000 t, bakra iz
svežih sirovina topionice bakra u
Boru
Na osnovu iskustvenih podataka,
napravljena je struktura hladnih
materijala, koji se stvaraju u normalnim
uslovima proizvodnje:
- hladna konvertorska šljaka iz lonaca za
transport šljake
- hladan bakrenac iz lonaca za transport
bakrenca
- hladan bakrenac iz kanala plamene
peći
- materijal ispod konvertora i ostalog
dela konvertorske hale
- hladan bakar iz lonaca za transport
blistera
- materijal iz lonaca za transport šljake
anodnih peći
Za uslove proizvodnje 100.000 t, bakra
iz svežih sirovina, uz izradu kalaja na
konvertorima, može se dati pregled
količina svih hladnih materijala, tabela 2.
Prema tome ukupna količina hladnog
materijala koja se stvara u normalnim
uslovima proizvodnje za 24 h, za nivo
od 100.000 t, iznosi 240 t/24h.
Kako je napred navedeno mogućnosti
konvertora Topionice u Boru za ovaj
nivo proizvodnje i sa bakrencem koji
sadrži 40% Cu jesu da se energijom
konvertorovanja prvog perioda dnevno
može preraditi oko 170 t, hladnog
materijala. Razlika od 60-65 t/24h
se mora preraditi nekim od poznatih
postupaka.
Tabela 2 Količine hladnih materijala koje se stvaraju na relaciji topljenjekonvertori za 24 sata
ostali sastavni deo tehnološkog lanca
proizvodnje. Od momenta kada je
patentiran, 1909 Baltimor-USA,
od W.H.Pierce i E.A.S.Smith-a,
PS konvertor je doživeo mnoga
unapređenja, ali je model horizontalnog
konvertora ostao isti. Poslužio je
za izgradnju modernih tehnologija
topljenja bakra u rastopu kao što su
Noranda proces, EL TENIENTE
konvertori itd. U oko 150 topionica,
danas su u radu oko 300 konvertora tipa
PS/2/. To dovoljno govori o njihovom
učešću u savremenoj pirometalurškoj
proizvodnji bakra.
4.1. Magma
Pod naslovom najveća svetska
Topionica (WORLD,S LARGEST
FLASH SMELTER) - COPPER
USA, ova Topionica objavljuje, uspeh
u izboru, razradi flash tehnologije
topljenja bakarnih koncentrata.
U delu konvertorovanja Magma
objavljuje da je pri radu sa bogatim
bakrencima, bilo velikih problema sa
stvaranjem viška hladnih materijala
“delimično zbog radikalne promene u
toplotnom bilansu procesa,,/8/.
Drugi razlozi naglog stvaranja viška
hladnih materijala su bili kolebanja
u sadržaju bakra u bakrencu, loše
šljakovanje, “penušanje konvertora zbog
prevođenja željeza u bakarnu šaržu”,
ili stvaranje debelog sloja šljake kod
završnog duvanja na bakar itd.
Kada se u Magmi pojavila velika
količina hladnih materijala ”utvrđene su
metode za rešavanje ovog problema”.
U toku proteklih godina su razrešeni
veliki problemi na odelenju
konvertora/8/. Sadržaj bakra u šljaci je
na projektovanoj vrednosti od 8% Cu,
hladni materijali su rešeni, kampanja
duvnica je produžena na 39.000
st.bakra. Postoje indicije da upravo
Magma, na svom odelenju konvertora
topi hladan materijal (klasificiran)
u toku drugog perioda procesa
konvertorovanja.
4.2. Saganoseki Smelter &
Rafinery
Interesantan je primer Saganoseki
topionice u Japanu. Ova topionica je
modernizovana sedamdesetih godina,
poseduje dve Flash peći za proizvodnju
bakrenca, koji sadrži oko 58% Cu.
Saganoseki prerađuje bakrenac u
standardnim P.S. konvertorima čije su
osnovne karakteristike:
- dimenzije
4,2x10.00 m
- duvnice
48 kom, prečnika 50 mm
- kapacitet
130 t, blistera/operaciji
- količina
duvanja 600 do 630 Nm3/min; 1,05 at.
Prema podacima ove topionice, na
njihovom odeljenju konvertora se vrši
uspešna klasifikacija hladnih materijala.
Lonci kojima se transportuje tečni
bakrenac i konvertorska šljaka se
zamenjuju istresanjem njihovih korki na
za to posebno određenoj lokaciji u hali
konvertora. Lonci kojima se transportuje
blister bakar se zamenjuju tako što se
njihove korke istresaju u prazne lonce,
radi kasnijeg topljenja u konvertorima
za vreme rada na drugi period.
Slika 2 Izgled standardnog Pirs-Smit konvertora
4. Iskustva u svetu
Klasični PS konvertori su i u novim
pirometalurskim tehnologijama
[056]
energija
Tabela 3 Materijalni bilans drugog perioda konvertora u Saganosekiju /9/
Materijalni bilans drugog perioda jedne
konvertorske operacije u Saganosekiju
je prikazan u tabeli 3.
Kao što se vidi iz prethodne tabele, u
toku rada na drugi period se dodaju i
hladni materijali(sa visokim sadržajem
bakra), što govori u prilog činjenici
da se vrši klasifikacija hladnih
materijala koji se tope u toku procesa
konvertorovanja, tako da se siromašniji
hladni materijali pretapaju u toku rada
konvertora na prvi period, a bogati na
bakru u toku drugog perioda rada.
Treba napomenuti, da je u svetu vrlo
malo ili gotovo nikako objavljenih
podataka o pretapanju hladnih
materijala pri radu konvertora na bakar.
Ukoliko se u nekoj topionici i tope
hladni materijali u toku drugog perioda
procesa konvertorovanja, nema
službeno objavljenih podataka, tako
da je gotovo nemoguće videti i tuđa
iskustva.
Odeljenje konvertora Topionice bakra u
Boru, je bilo prinuđeno da za problem
hroničnog nedostatka hladnog bakarnog
uloška za potrebe drugog perioda
procesa konvertorovanja, traži rešenje.
Ono je pronađeno i osvojeno u februaru
1994/14/ i danas čini sastavni deo
vremenskog ciklusa odeljenja.
5. Rešavanje problema
Sa stanovišta dobijanja toplote,
najvaznije reakcije prvog perioda
jesu reakcije oksidacije FeS i reakcije
stvaranja konvertorske šljake.
Ove se reakcije mogu predstaviti kao:
- 3/5 FeS+ 02 = 1/5 Fe3O4+ 3/5 SO2 +
1.720. 989 kJ
(5.1)
a reakcija stvaranja konvertorske šljake:
- 3Fe3O4 + FeS + 5SiO2 = 5(2FeO.SiO2)
(5.2)
+ SO2 + 90.054 kJ
Jasno se vidi da ključno mesto u
energetskom bilansu prvog perioda ima
reakcija stvaranja magnetita.
Reakcija 5.1 zapravo predstavlja
bazu autogenosti prvog perioda
konvertorovanja. Prema toj reakciji
Slika 3 Model konvertorske operacije
1.1 Energetske mogu}nosti
prvog perioda konvertorovanja
[057]
stvara se skoro 20 puta
veća količina toplote u
odnosu na reakciju 5.2.
Ne samo da je proces
konvertorovanja autogen,
već se ogromni višak
toplote koji se nužno
proizvodi odvijanjem
procesa, mora
utrošiti pretapanjem
odgovarajućih količina
hladnih bakronosnih
materijala i to iz dva
razloga:
energija
- da bi se izbeglo povišenje temperature
konvertorskog kupatila iznad
optimalnih vrednosti, koje može imati
niz negativnih posledica i
- da bi se jedan deo bakronosnih
materijala, koji se inače nužno mora
proizvoditi u normalnom tehnološkom
postupku na potezu jedinica za
topljenje – konvertori, energijom
konvertorovanja “vratio” u proces.
Pretapanje hladnih materijala na
konvertorima je promenljiva kategorija,
zavisna od više faktora, od kojih su
najbitniji:
- sadržaj Cu u bakrencu,
- količine hladnih materijala koje su
namenjene preradi preko konvertora,
- sadržaj Si02 u konvertorskoj šljaci,
- sadržaj 02 u vazduhu za oksidaciju,
- tehnološka organizacija rada u celini
i t.d.
Polazeci od osnovne jednačine prvog
perioda produvavanja /1/
4FeS + 37/6(O2+3,76N2+0,0476H2O).λ
= 3FeO + 1/3Fe3O4 + 4SO2 + 37/6(3,76
N2 + 0,0476 H2O)λ + (λ-1) 37/6 O2
i reakcije stvaranja silikata
2FeO + SiO2 = 2FeO.SiO2
može se izračunati da je za, recimo
sadržaj bakra u bakrencu od 40%, višak
toplote prvog perioda:
182.358 kJ/t, prerađenog bakrenca
To je količina toplote koja se može
upotrebiti za pretapanje hladnog
bakronosnog materijala i na taj način
povećati kapacitet topionice u celini.
Na slici 3 prikazan je tip konvertorske
operacije za sadržaj bakra u bakrencu
od 38%.
5.2 Energetske mogu}nosti
drugog perioda procesa
konvertorovanja
Po izlivanju zadnje količine šljake iz
konvertora, na kraju prvog perioda rada,
u konvertoru ostaje samo čist sulfid
bakra, Cu2S. Tada počinje drugi period
konvertorske operacije. Produvavanjem
rastopa Cu2S vazduhom u konvertoru se
vrši odgorevanje sumpora. Kao finalni
proizvod se dobija blister bakar visoke
čistoće, do 99,3% Cu.
Osnovne reakcije drugog perioda su:
(5.3)
Cu2S + 1,5 O2 = Cu2O + SO2
(5.4)
2Cu2O + Cu2S = 6Cu + SO2
Egzotermnost ovih reakcija obezbeđuje
autogenost procesa, a viškom toplotne
energije se pretapa čist hladni bakarni
uložak (povratni retur iz elektrolitičke
rafinacije, blisterni kalupi itd.).
U momentu kada sav sumpor iz rastopa
izgori, proces se prekida, a kao rezultat
navedenih reakcija, u konvertoru se
dobija tečni blister bakar sa 99 do
99,3% Cu.
Drugi period, rad konvertora na bakar,
izvodi se praktično u kontinuitetu.
Prekida se samo kod šaržiranja hladnog
bakronosnog uloška a sadržaj bakra
i sumpora se menja po pravoj liniji,
brzinom koja je proporcionalna količini
uduvanog vazduha u jedinici vremena.
Na slici 4 prikazan je tok drugog
perioda, rada konvertora na bakar.
- Zadati sastav šljake na kraju procesa:
- 50,0% Cu
- 18,18% Fe
- 0,07% S
- Količina belog mata 106.t.
- Količina vazduha za oksidaciju 600
Nm3/min
Kao što se vidi iz tabele 4, za uslove
proizvodnje 80 t, bakra iz svežih
sirovina, bez pretapanja povratnog
hladnog bakra, koji je inače potreban
za regulaciju
temperature
Slika 4 Rad konvertora na bakar
procesa, višak
toplotne energije
iznosi preko
40.000 103 kJ.
To znači da je
za održavanje
temperature
procesa, u drugom
periodu, potrebno
od 30 do 35 t,
gde je :
hladnog bakra. Naravno ta količina
je promenljiva i zavisi pre svega od
x - korpa hladnog bakra
količine i sastava belog mata sa kojim
1 - šljaka od bakra
konvertor startuje na drugi period.
2 - blister bakar
U tabeli 5 su prikazani rezultati
Proračun toplotnog bilansa u
proračuna toplotnog bilansa za uslove
industrijskim uslovima, pri radu
topljenja 16 t, hladnog materijala
konvertora na bakar, prikazan je
specificiranog u poglavlju 3.
u tabeli 4. Proračun je urađen za
Vidi se da je sada višak toplote znatno
uslove u kojima se ne topi hladan
manji i iznosi svega 5. 832.008 103 kJ.
bakar, sa ciljem da se utvrdi koji je to
Za energetske proračune u industrijskim
višak toplotne energije, koji se treba
uslovima, za drugi period procesa
ublažiti, topljenjem povratnog hladnog
konvertorovanja, sumarno hemizmu
bakra kako bi mogla da se reguliše
procesa mogu biti izraženi kao: Cu2S +
temperatura procesa i u toku drugog
(O2 + 3,76 H2 + 0,0476 H2O).λ = 2Cu +
perioda.
SiO2 + (3,76 H2 + 0,0476 H2O) λ + (λ Polazni podaci:
1) 37/6 O2 .
- Zadati sastav blister bakra:
gde je λ - koeficijent iskorišćenja
vazduha/17/.
- 99,2 % Cu
Za uslove Topionice bakra u Boru,
- 0,03% Fe
koeficijent iskorišćenja tehnološkog
- 0,023% S
vazduha drugog
Tabela 4 Toplotni bilans II perioda procesa
perioda procesa
konvertorovanja kod produvavanja belog mata konvertorovanja
vazduhom
iznosi 95%/17/.
6. Rezultati
Očuvanje ozida
konvertora u
zoni duvanca
i smanjenje
potrošnje
bazne opeke za
reparaciju
Nakon uvođenja
tehnologije
topljenja hladnog
materijala,
po sastavu
specificiranom
u poglavlju 3.
ponašanje ozida,
na kraju svake
[058]
energija
Količine hladnih materijala,
U tabeli 6
pretopljenih u drugom periodu na
prikazani su
odeljenju konvertora topionice bakra
podaci o broju
u Boru
operacija po
kampanjama
Došli smo do zaključka da su
konvertora u
mogućnosti drugog perioda u našim
1994. i 1995.
uslovima odista velike. Navešćemo
godini nakon
podatke, koji, po našem mišljenju,
uvođenja
govore u prilog ove tvrdnje.
tehnologije
U tabeli 8 prikazane su količine hladnih
topljenja hladnih
materijala, specificiranih u poglavlju
materijala u toku
3, pretopljene samo za vreme rada
rada konvertora
konvertora na drugi period, od početka
na bakar.
pretapanja, 1994.godine.
Kampanje su na
Vidi se da je samo u toku rada
konvertorima
konvertora u drugom periodu, za period
dostizale
1994 do 2000. god pretopljeno 81.889,4
200 pa i više
t, hladnog materijala. Na taj način je
operacija, takođe,
ekvivalentnim viškom toplote drugog
u uslovima
perioda, mobilisano preko 20.000 t,
nedostatka
bakra. Očigledno je da su u pitanju
hladnog bakra za
velike mogućnosti odeljenja konvertora.
potrebe drugog
Ako za primer uzmemo godinu
perioda procesa
maksimalne proizvodnje 1990, u kojoj
konvertorovanja,
je proizvedeno 174.484 t, anodnog
ali u uslovima
topljenja 16 t, hladnog materijala u toku bakra, može se doneti sledeći zaključak.
rada na bakar (tabela 7).
U 1990 godini urađeno je 1591
konvertorskih operacija. Izveženo
Na slici 5 je prikazan opšti trend
je sa odeljenja konvertora 34.230 t,
kretanja broja konvertorskih operacija
hladnog materijala, na preradu u WJ
po kampanjama konvertora nakon
pećima. Za slučaj da je i tada topljen
uvođenja tehnologije topljenja
hladan materijal u toku drugog perioda
klasiranih hladnih materijala u drugom
izvežene količine bile bi znatno
periodu rada konvertora Topionice
manje,
jer se sa 1591 konvertorskom
bakra u Boru.
operacijom može pretopiti:
Prikazani rezultati nedvosmisleno
govore, da
Slika 5 Kretanje broja operacija po konvertorima nakon
je osnovni
uvođenja tehnologije topljenja hladnih materijala u
cilj topljenja
drugom periodu rada
hladnog
materijala i u
toku drugog
perioda rada
konvertora,
koji je bio
očuvanje
ozida
konvertora,
ispunjen.
Tabela 5 Toplotni bilans II perioda procesa
konvertorovanja sa topljenjem hladnog
materijala u količini od 16 t, specificiranih u
poglavlju 3
konvertorske operacije se izmenilo.
Na ozidu konvertora više nisu bile
izražene tamne fuge između opeka i
nisu se mogli uočiti kanali na samim
duvničkim opekama. Konvertori u zoni
duvnica, po završetku operacija, više
nisu imali drastično manje vrednosti.
Debljina ozida u zoni duvnica je
pokazivala vrednosti slične vrednostima
prethodnih operacija.
Vizuelno, konvertori su po završetku
operacija, imali ravan ozid u zoni
duvnica. Sprečeno je razaranje duvničke
opeke.
Potrošnja baznih vatrostalnih opeka
za reparaciju konvertora je naglo
opala i svedena je u normalne okvire.
Konvertori su mogli da uđu u reparaciju
ozida planiranom dinamikom remonata.
Kampanje konvertora su značajno
produžene. Od kampanja koje su
se kretale od 60 do 90 operacija po
kampanji,broj operacija je stabilizovan
u rasponu od 150 do 170 operacija.
Tabela 6 Broj operacija u kampanjama konvertora
za 1994. i 1995.
Tabela 7 Broj operacija konvertora po kampanjama
za 1996 i 1997.
[059]
energija
Tabela 8 Količine hladnih materijala prerađenih za vreme rada konvertora
na bakar
Tabela 9 Broj urađenih kalaja sa pretopljenim količinama hladnog
materijala iz poglavlja 3
korpa hladnog materijala = 8 t.
Tabela 10 Količine proizvedenog blister bakra po jednoj konvertorskoj
operaciji
1591 x 16 = 25.456 t, hladnog
materijala.
To znači da bi količina izveženog
hladnog materijala bila znatno manja.
Mišljenja smo da je upravo ovaj
postupak, topljenja hladnih materijala u
toku rada konvertora na bakar, doprineo
u mnogome smanjenju izvoza hladnog
materijala sa odeljenja konvertora na
odeljenje WJ peći. Sada te količine nisu
pedeset pa i više hiljada tona hladnog
materijala godišnje.
U cilju zaokruživanja ciklusa prerade
hladnih materijala u avgustu 1994.
počelo se sa eksperimentalnim
topljenjem i tokom rada konvertora na
kalaj. U tabeli 9 prikazane su količine
pretopljenog bakronosnog materijala
tokom rada konvertora na kalaj.
U tabeli 10 prikazane su količine
proizvedenog blister bakra po jednoj
konvertorskoj operaciji za dva
perioda. Prvi (1990 do 1992) kada je
na odeljenju konvertora bilo dovoljno
hladnog bakra i drugi (1993 do 1997)
kada je prisutan problem akutnog
nedostatka hladnog bakra za hlađenje
konvertora u toku drugog perioda.
Vidi se da je prisutan problem
nedostatka hladnog bakra, ali da
proizvodnost konvertora po operaciji
nije ugrožena, bez obzira na vrlo male
količine raspoloživog hladnog bakra.
7. Ekonomska analiza
Ekonomska analiza postupka
topljenja hladnih materijala u toku
rada konvertora na drugi period
Ekonomska analiza topljenja hladnih
klasiranih bakronosnih materijala u
toku drugog perioda rada, na odeljenju
[060]
konvertora Topionice bakra u Boru,
može se prezentovati na osnovu
izloženih rezultata u prethodnim
poglavljima.
Kao sto je receno nedostatak povratnog
hladnog bakra za potrebe hlađenja
konvertora tokom drugog perioda rada,
je u 1993 god. kao prvu posledicu
imao enormno povećanje potrošnje
bazne opeke i vezivnih materijala, za
reparaciju konvertora, koja je dostigla
enormnu vrednost od čak 8,9 kg/ po toni
proizvedenog anodnog bakra.
To je značilo odgovarajuće povećanje
cene koštanja proizvedenog bakra,
obzirom da je bazni materijal jedan od
ključnih normativnih troškova zbog
svoje visoke cene koštanja.
Nakon uvođenja tehnologije topljenja
hladnih materijala i tokom drugog
perioda rada, takođe u uslovima
hroničnog nedostatka povratnog bakra,
potrošnja bazne opeke se svodi u
normalne okvire.
Na taj način ostvarena je značajna dobit
a rezultati su prikazani u tabeli 11.
Smanjenje potrošnje bazne opeke u
periodu topljenja hladnih materijala
zapravo predstavlja razliku između
baznih materijala utrošenih za reparaciju
konvertora u 1993 god. kada nije topljen
hladan materijal u drugom periodu
rada i utrošenih količina za reparaciju
konvertora u periodu sa topljenjem
hladnih materijala.
Ostali troškovi (ugovorne
obaveze,potrošnja elektroenergije
i drugi režijski troškovi) su isti u
oba slučaja i zbog toga i neće biti
razmatrani.
Prema podacima ekonomske službe
TIR-a, prosečna cena koštanja bazne
opeke, po toni, iznosi 600 €.
Podaci o ekonomskom efektu po ovom
osnovu prikazani su u tabeli 11.
Kao što se može videti samo u 1994
god., prosečno godišnje smanjenje
troškova na osnovu manje ugrađenih
količina baznih opeka ima gotovo istu
vrednost kao i ugrađena opeka za 1993.
Smanjenje potrošnje bazne opeke za
tekuće remontovanje konvertora ima
svoju ekonomsku “snagu” koja za
period 1994-2000 god. iznosi preko
3.000.000 DEM.
Drugu značajnu ekonomsku dobit
kompanija ostvaruje kroz sam postupak
topljenja hladnih materijala. Viškom
toplotne energije drugog perioda tope
se hladni bakronosni materijali ‘’a ne
ozid konvertora”, pri čemu se bakar koji
je “zarobljen” u hladnim materijalima
topljenjem prevodi u finalni topionički
bakar.
Marketing RTB-a, cenu blister bakra
formira tako što od cene katodnog
energija
Tabela 11 Ekonomska dobit po osnovu manje utrošenog baznog materijala za
ozidavanje konvertora
nedvosmisleno govore da
sa tehnologijom topljenja
hladnih materijala u toku
drugog perioda rada, svakako
treba nastaviti i u budućnosti.
8. Zaklju~ak
U radu je izučavan proces
konvertorovanja bakrenca sa
posebnim osvrtom na drugi
period rada, konvertorovanje
belog mata (Cu2S), do blister
bakra.
Tabela 12 Količine bakra preoizvedene topljenjem hladnih materijala u toku rada
Cilj je bio definisanje
konvertora na bakar, za period 1994. – 2000. god.
optimalnih energetskih
mogućnosti i korišćenje
ekvivalentnih viškova
toplotne energije, koje
su rezultat egzotermnosti
procesa konvertorovanja, u
svim periodima rada.
Analitički pristup primenjen
u ovom radu, u uslovima
pogonskih istraživanja
i obrade rezultata,
postignutih na odeljenju konvertora
Topionice bakra u Boru, omogućuje
Tabela 13 Proizvedene količine zlata i srebra za period 1994-2000 god.
potpuniji uvid u načine korišćenja
energetskih mogućnosti drugog perioda
konvertorovanja bakrenca.
Korišćenje viška toplotne energije
prvog perioda, u literaturi je detaljno
diskutovano i izučavano, te se i u
pogonskim uslovima i primenjuje za
topljenje hladnih povratnih materijala.
Do sada poznata rešenja za drugi
period, podrazumevala su korišćenje
viška toplotne energije ovog perioda,
isključivo za topljenje čistog bakarnog
bakra na svetskom tržištu oduzima cenu Obzirom da se radi o pretopljenim
uloška.
količinama hladnih materijala samo
prerade blister bakra. Na bazi podataka
u drugom periodu rada, usvojićemo
ove službe prosečna cena blister
Rezultati ovog rada dokazuju da je
iskorišćenje od, takođe 85%.
bakra za period 1994-2000.god iznosi
visoko-temperaturni režim drugog
Proizvedene količine ovih plemenitih
1.959,692 USD po toni. Pregled ove
perioda, svakako veoma nepovoljan za
ekonokske dobiti prikazan je u tabeli 12. metala, prikazane su u tabeli 13, a
rad konvertora, što je prouzrokovano
ekonomski efekat je izračunat na
neiskorišćenim viškom toplote, u
Usvojeno tehnološko iskorišćenje na
osnovu podataka dobijenih od službe
uslovima kada se ne raspolaže sa čistim
bakru je 85%. Sadržaj bakra u hladnim
marketinga RTB-a, tabela 13.
bakarnim uloškom..
materijalima je 25%( kao u neklasiranim
Obzirom
da
se
radi
o
značajni
hladnim materijalima).
Suština istraživanja u ovom radu je
finansijskim efektima, više je nego
tehnologija topljenja raspoloživih
Hladni bakronosni materijali koji
očigledna činjenica da je, u uslovima
bakronosnih materijala, a ne samo čistog
se stvaraju na potezu jedinica za
hroničnog nedostatka povratnog
bakra,
u cilju korišćenja viška toplote i
topljenje-konvertori, sadrže i određene
hladnog bakra, viškom toplotne energije dovođenja procesa konvertorovanja na
količine plemenitih metala. Autori/3/,
drugog perioda ekonomski daleko
jedan niži temperaturni nivo, koji je sa
objašnjavaju koeficijente distribucije
isplativije topiti hladan materijal i na taj aspekta procesa prihvatljiviji, a ne utiče
različitih metala, navodeći rezultate
način proizvoditi bakar, nego “topiti”
značajno na hemizam procesa.
Nagamorija dobijene za Noranda
ozid konvertora uz povećanje troškova
Elementi o kojima je predhodno bilo
reaktor. Ovi koeficijenti distribucije se
za reparaciju konvertora.
reči, našli su svoje mesto u ovom
analogno mogu primeniti i na proces
Ovako ostvarene ekonomske dobiti
radu, a rezultati teorijskih i praktičnih
konvertorovanja bakarnih kamenaca/3/.
kompanije svakako nisu konačne.
istraživanja
mogu poslužiti za donošenje
Prema podacima službe tehničke obrade Postupak topljenja hladnih materijala
sledećih
zaključaka:
podataka, Topionice bakra u Boru, za
u toku drugog perioda rada je sastavni
1. Drugi period procesa konvertorovanja
period 1994-2000 god., prosečni sadržaj segment vremenskog ciklusa odeljenja
je takođe autogen, a ekvivalentni
konvertora, i kao takav će svakako
zlata i srebra u hladnim materijalima,
višak toplotne energije koji se može
i nadalje imati svoje pozitivne
najniži je na mestu gde se vrši “zamena
upotrebiti za topljenje hladnih
ekonomske efekte.
lonaca” i iznosi:
bakronosnih sirovina, iznosi
Vrednosti ekonomskih efekata
Au=4,27gr/t i Ag=32,6gr/t
[061]
energija
416,94x103 kJ/t. Cu2S sa sadržajem
76%Cu.
2. Termodinamička analiza pokazuje
mogućnost topljenja klasiranih
hladnih materijala, sa sadržajem
bakra, ne manjim od 55%. Uglavnom
su to najbogatiji hladni bakronosni
materijali (bakrenac, šljake sa
anodne rafinacije, završne šljake
procesa konvertorovanja, beli mat
i.t.d) koji se formiraju u Topionici.
Temperaturni režim rada tokom
drugog perioda moguće je voditi na
umerenijim temperaturama, ne većim
od 1200 0C. Ovo značajno utiče na
produženje veka trajanja vatrostalne
obloge konvertora.
3. Topljenjem hladnih materijala
i u drugom periodu procesa
konvertorovanja, povećava se
kapacitet topljenja, čime se ostvaruju
značajni efekti zbog manjeg
angažovanja agregata za topljenje.
4. Rezultati proizvodne i ekonomske
analize, ukazuju da realno postoje
mogućnosti za korišćenje viška
toplote u oba perioda rada, i da
se samo u drugom periodu mogu
preraditi značajne količine hladnih
materijala (16 t, hl. mat/konvertorskoj
operaciji), koje imaju važno mesto
u ukupnom bilansiranju stvorenih i
pretopljenih hladnih materijala.
5. Obzirom na aktuelan trenutak
zamene postojeće tehnologije,
novom jedinicom za topljenje,
i najavom proizvodnje znatno
bogatijih bakrenaca, topljenje hladnih
materijala za vreme rada konvertora
na bakar, svakako dobija još više na
značaju. Posebno u uslovima primene
vazduha obogaćenog tehničkim
kiseonikom.
Na kraju, na bazi postignutih
rezultata u ovom radu i u praktičnoj
primeni, možemo konstantovati da su
iskorišćene sve energetske mogućnosti
konvertorovanja, u svim periodima rada,
kao i kod rada konvertora na “kalaj”.
Rezultati istraživanja se već primenjuju
u industrijskoj praksi Topionice u Boru,
i pre svega omogućili su zatvaranje
tehnološkog procesa topljenja,
konvertorovanja i plamene rafinacije
blister bakra, bez rastura hladnih
materijala, i bez angažovanja dodatnih
jedinica za topljenje.
Svakako, valja naglasiti da zatvaranje
ciklusa prerade hladnih materijala koji
se normalno stvaraju u toku procesa
proizvodnje, veoma značajno utiče na
povećanje tehnološkog iskorišćenja
bakra, i smanjenje aerozagađenosti,
odnosno poboljšanja ekološlih uslova.
9. Literatura
1. Savović, V., Korišćenje otpadne
šljake iz metalurgije gvožđa kao
topitelja u Topionici u Boru,
konvertori, Bor, 1985.,
2. Vučurović,D., Knežević, č., Savović,
V., Živković, M., Metalurgija bakra
u svetu krajem XX veka, Bor, 1-3
oktobar, 1996.
3. Živković, D.Ž., Savović, V., Fizičkohemijske osnove procesa topljenja i
konvertorovanja u metalurgiji bakra,
Bor, 1996.
4. Petković B., Vodjenje procesa
konvertorovanja bakarnih kamenaca
u cilju korišćenja maksimalnih
energetskih mogućnosti, Magistarski
rad 2001. Tehnički fakultet Bor.
[062]
energija
M. Sre}kovi}
Elektrotehnički fakultet, Beograd
A. Milosavljevi}, I. Ne{i}
Mašinski fakultet, Beograd
S. Mili}
Institut Nikola Tesla, Beograd
Z. Karastojkovi}
Viša tehnička škola, Novi Beograd
UDC:621.317 : 621.375.826
Primena laserskih metoda
merenja i obrade u
energetici
Uvod
Rezime
Prvobitan prilaz merenjima i obradi,
predpostavljao je da postoji “dubok
procep” između energija, koje se
razmenjuju u merenjima (da ne bi
remetili proces ili rad komponente,
sistema) i tehnološkog procesa,
kojima se menja stanje materijala: po
kvantitetu, hemijskom sadržaju, obliku
i sl. [1-21].
Savremene primene snopnih tehnika,
u kojima se vidi posebno mesto
koherentnog zračenja, kao da je
pomerilo granice i pored mnogo
metoda, koje se ponašaju prema ovom
“receptu“ nedestruktvne kontrole,
kontrole bez razaranja. Postoji i grupa
metoda, koja zbog mikroskopskih,
lokalnih delovanja , iako u suštini
vrši mikroskopska razaranja, pripada
metodama nedestruktivne kontrole.
Može se naći dosta zajedničkih crta,
koje tehniku interakcije laserskog snopa
sa materijalom, mogu da svrstaju ili u
merno-kontrolni lanac (senzorski) ili u
tehnološku operaciju, koja se već dugo
godina profesionalno obavlja. Misli
se na kontrole korozionih i drugih
promena površinskih stanja materijala,
hrapavost, taloga, koje počivaju na
razvijenim instrumentima ili na bazi
instrumentarijuma, koji predstavljaju
simbiozu spektroskopa sa vremenom
preleta i interakcije sa materijalom.
To su tehnike laserskih mikroskopskih
analiza, koje se sreću kao LAMS
tehnike.
U radu će se dati prilaz tehnikama
kontrole, merenja nadzora, nekim
tehnološkim operacijama i LAMS
tehnikama , koje imaju u osnovi lasere.
Razmotriće se nekoliko pravaca
primena lasera u problemima, od
interesa u energetici, sa gledišta
Savremena kretanja i izbor energetskih resursa i industrijska rešenja se već dugo
prikazuju kao aktuelna tematika na mnogo različitih svetskih manifestsacija. Iako
se kod nas prate poimanjem „savremene tendencije“, ekonomska situacija ne
dozvoljava da se prate svetski trendovi željenom brzinom.
U ovom radu su izabrana neka pitanja, koja po našem izboru objašnjavaju ulogu
lasera u određenim mer
nim i procesnim zadacima. Detaljna analiza bi morala da sadrži gledišta
optimalnosti u poređenju sa dru
gim tehnologijama ili tehnikama merenja. Analiziraće se neke od primena u analizi
vibracija, korozije , trimovanja i daljinske kontrole. Posebno su interesantne
LAMMA i slične kontrole, koje u sebi sadrže zadatak merenja i mikroskopske
„destrukcije“.
Abstract
A global movements and the choise of energetic resources or industrial
achivements for a long time have shown as an actual problematic in a lot of world
wide manifestations. Although these movements are considered as contemporary
movements, our economic situation does not allows to follow them by desired
speed. In this paper are summarized some questions which, according to our
choise, can explain the role of laser in particular controling or processing tasks.
The detailed analyes should contain an aspect of optimisation in comparison
with other technologies or measuring techniques. Here will be analysed some
examples of application of vibrational analyses, coorosion monitoring, trimming
and remote control. Of the special interest are techniques of LAMMA and similar
control techniques, which already contain the aim of controlling and microscopic
destructions.
a) merno/kontrolnih tehnika, b)
tehnoloških procesa odvajanja i spajanja
materijala (bušenje, sečenje, lemljenje,
zavarivanje) , površinskih obrada [4-7]
i c) oblast , koja u suštini pokriva
interakciju , ali zbog mikroskopskih
veličina, pripada merno-kontrolnoj
tehnici.
LAMS tehnike
Tehnike, koje koriste interakciju i posle
toga spektrometar sa vremenom proleta,
služe u mnogo oblasti. Nalaze se pod
imenima LIMS , LAMMA i već postoji
nekoliko generacija ovih instrumenata.
[063]
Na slici 1 je data jedna varijanta
LAMMA (Laserska mikrospektralna
analiza)
Primena ovih tehnika pokazuje nekoliko
ppm Al u željezu, ili rezultate sa kopova
uglja slika 2. Organske strukturalne
informacije za ležišta uglja mogu da
se odnose na procese važne za procese
ugljenisanja . LAMMS se koristi da
se razdvoji razne asocirane formacije
u skali 20 μm i manje. Poređenja sa
LAMMS i DCAS i INAA pokazuju da
je tačnost informacije o elementima
porediva sa SIMSOM. Osnovni problem
energija
Slika 1a LAMMA .Skanirana površina 100x100 μm ; minimalni korak
0,35μm. Maseni spektrometar sa vremenom preleta (time of flight)
TOF svaki pixel ocenjuje sa nekoliko signala jona i predstavlja u 2D
distribucije. Sistem radi sa konfokalnim laserskim mikroskopom
uređaja, programa detekcije govori se o
ppb ili ppm.
Korozija i laser
Tematika vezana za koroziju i laser se
pojavljuje u dva glavna pravca. Kod
prvog se vrši merenje, ocenji
vanje stepena korozije meračem
korozije, koji su razvijani već
dvadesetakak godina u gotove
instrumente [14,15]. Ovde su u
prednosti nad ostalim tehnikama, jer
rade na sličan način kao LAMMS
(slika 3)
Laserske tehnike u ispitivanju
materijala i ~isto}e atmosfere
Slika 1b Šematska predstava (komora) laserske i jonske optike za LAMMA
1000
kod kvantitativne LAMMA je teškoća
da se razdvoji i ocene svi izvori
(tabela 1).
Rezonansna laserska ablacija RLA
je tehnika, povezana sa LAMMA
uređajima, jer se koristi interakcija
sa laserima, mikroskopske izbačene
mase, i šalju TOF spektrometrima.
Često se koriste pored Nd3+: Yag i
podesivi dye laseri na površinu uzorka,
tako da neutralni atomi, prvi trpe
ablaciju i rezonantno se dalje jonizuju
istim impulsom. Važne karakteristike
se pokazuju za kratko vreme.
Mnogobrojna literatura, potvrđuje
metodu ,ali zavisno od generacije
[064]
Često korišćeni pojmovi u mernoj
tehnici su daljinsko merenje, daljinska
detekcija, daljinsko praćenje, daljinska
kontrola i daljinsko upravljanje. Ovi
pojmovi se u literaturi na srpskom
jeziku koriste u različitim kontekstima
ne definišući, u potpunosti, ni oblast
primene, ni korišćene merne metode,
ni mernu instrumentaciju. Nešto je
bolja situacija u svetskoj literaturi, ali i
tamo se mogu sresti različita tumačenja
za iste ili slične pojmove, kao što su
remote measurement, remote sensing,
remote monitoring, remote tracking ili
remote control.
U svetlu savremenih ekoloških
kontrola oko energetskih postrojenja,
lidarske tehnike bi mogle da odigraju
veliku ulogu u kontroli ispuštanja
štetnih sastojaka u vazduh, vodenim
površinama i u tlu. Zato će se analizirati
neki teoretski prilazi. Mogu se
posmatrati sa više strana: za kontrolu
hemijskog sadržaja, veličine čestica
prašine, poreklo ,vrste naftnih mrlja,
zelenog pokrivača, pepela, ali i brzine
vetra, itd.
U svetlu višedimenzionalnih,
rezonansno pojačanih višefotonskih
masenih spektrometrija sa vremenom
proleta za karakterisanje atmosfere
i bioloških uzoraka pojavljuje se
potreba da se razvijaju aparati na bazi:
hromatografije, laserske spektroskopije,
masene i fluorescentne spektrometrije
(slika 4a) Spektrometrije, istog tipa
vezane su za Lidare i ocenu profila
pritisaka i temperaturet.
Postoji mnogo aspekata u istraživanjima
osobina materijala, karakterizacija
površina, ispitivanje oblika, kvaliteta
obrade sa primenom raznih tipova
lasera. Razni uglovi gledanja, uključuju
sve oblasti optike i elektromagnetike,
koje posmatraju svetlost kao talas,
korpuskulu i zrak u kategorijama
geometrijske optike, spektroskopije,
korelacionih tehnika. [8] Postoje čitave
nove oblasti razvoja pojedine metode
u mnogo varijanti , tako da bi mnogo
tehnika zasluživalo analize.
energija
Slika 1c LAMMS sistem mapiranja jona,sekvence merenja i blok dijagram
hardwera za LAMMA -1000 [13]
Slika 2 Mapa jona Fe+ pri odnosu m/z ~56. b) Mapa Fe2+ S+jona pri odnosu
m/z ~144 [13]
Tabela 1 Skraćenice danas poznatih tehnika za analizu materijala
Izbor metoda pogodnih za istraživanje
bez razaranja, od poznatih kakve su
fotoelastičnost, holografije, IC tehnika,
Moire tehnika, do manje poznatih
Zeemana, novih magneto-optičkih,
Ramana u oceni stanja mehaničkih
napona materijala traže poznavanje
više disciplina. Detaljna analiza bi
prvo tražila da se obrade vrste lasera,
potencijalno pogodnih, komponente za
manipulisanje snopovima, prijemni deo,
tip fotodetektora, tehnike modulacije
[065]
i elektronske aparature i sl. Posebno
bi bilo interesantno pokazati veze sa
postojećim tehnikama infracrvene
spektroskopije i njenih delova bliske,
daleke i srednje oblasti i njene paralele
sa Ramanovom spektroskopijom.
I druge vrste spektroskopija, koje
uključuju druge mikročestice, nuklearna
magnetna rezonanca, elektrons
ka paramagnetna rezonanca i
poklapanje, odnosno komplementarnost
sa Ramanovom spektroskopijom,
Rayleighevim ili Mőssbauerovom su od
posebnog značaja. Nauka o materijalima
ima u svemu ovome mnogo novih oruđa
, koja daju niz praktičnih odgovora.
Poseban prilaz bi bio kategorizacija
prema tipu efekta rasejanja, apsorpcija,
fluorescencija, koje se koriste pri analizi
i vezivanje sa paralelnim tehnikama,
kao što je elektronska mikroskopija ili
savremene mikroskopske LAMMA
tehnike, koje kako smo “prebrojali”,
uključuju tehnike vremena proleta (time
of flight spektrometara ) i elektronske
mikroskopije.
Intenziteti laserskih snopova, koji
spadaju danas u najintenzivnije izvore
i približavaju snopove elektromag
netnog zračenja idealnim, pojmovima
monohromatičnosti,koherencije,
polarizacije, upravljenosti i sl., uveli su
linearne i nelinearne prilaze i jedno i
više fotonske procene.
Posebno bi samo kategorija laserske
spektroskopije zauzela mnogo mesta,
tako da bi samo brojanje laserskih
spektroskopija i druge paralelne
tehnike uključila spektroskopije
od akustičke do redom magnetne,
a postoje i kombinacije, magnetolaserska akustičko optička i sl. Sve vrste
spektroskopije atomska ,molekularna,
masene spektroskopija, hromatografija,
uključile bi laserske izvore.
Posebno bi bile interesantne tehnike
distancionih ispitivanja, a već odavno
su se laserski snopovi uključili u
istraživanja Kosmosa. Radilo se o
mogućoj kontroli i samih radnih
predmeta i okoline, uključujući
atmosferu (i više slojeve), vodene
površine, okeanosferu u hidrosferu.
Ozonske rupe su se naročito
aktuelizirale razmatranja sa razvojem
lidarskih metoda.
Pristup kontrole tečne sredine događanja
određenih hemijskih procesa ili
ispitivanja korozije, stepena habanja
praćeni su razvijenim laserskim
metodama. Sledeća kategorija primena
bi uključila područja nauka posebne
primene u svakodnevnom životu i
mass media primenama. I metode
optimizacije, automatski pristup,
robotizacija, ukorporirane u laserske
primene bi bile od interesa.
energija
Slika 3 Šema merenja stepena korozije
Slika 4a HRC-REMOPI-TOF-MS-LIF
dijagram (PAC-policiklični
aromatska jedinjanja, CGS kapilarna
gasna hromatografija, HRChromatografija visoke rezolucije,
REMPI resonance enhancement
multiphoton ionisation (rezonansna
jonizacija podržana višefotonskim
jonizacijama, TECD time fo flight
spectrometar , total electron
current detection, spektrometar
sa vremenom proleta i detekcijom
totalne elektronske struje, LIF( laser
indukovana fluorescencija) [13]
mnogo oblasti je već zauzela
svoje mesto, a put od
interferencije ka holografiji i
tomografiji je uspostavljen.
Optičke metode selekcije
izotopa odigrale su svoju
ulogu u nuklearnoj tehnici,
i u kontroli i primenama
lasera za ekološke aspekte, a
i dalje nadamo se. U sprezi
sa vlaknastom optikom,
introskopijom dobijeni su
kvantitivno novi pristupi u
smislu finoće posmatranja i u
smislu rezolucije.
Kvantitativno daljinska
merenja za nauku i
primene
a) detekcija bez kvantifikacije
Osnove optičkih pribora traže
poznavanje kakvoće optike, uticaj
aberacija, procenu grešaka, i definicione
pojmove, gde postoji dosta velika
šarolikost. Kategorija obrade slike, u
Činjenice o pouzdanim
mogućim izmenama
atmosfere, koje mogu da
imaju uticaj na klimu Zemlje
u globalnoj skali su relativno
malobrojne?!. Potrebne su
sistematske analize značajnih
indikatora (povećanje
gustine atmosferskog
CO2 i drugih gasova iz
efekata staklene bašte,
porast srednje temperature i
osiromašenje atmosferskog
ozona.) Predviđena
klimatska evolucija bi
mogla da pokaže izmene
distribucije u prostoru i
vremenu temperature i
vlažnosti, karakteristike
padavina, fotosinteze i
primarnih proizvoda okeana
i vegetacije, kao i za porast
na nivou mora. Procesi
vode do pogoršanja uslova
života naše planete sa svim
socijalnim i ekonomskim
aspektima. Zato je važno da
se ustanovi i dijagnosicira
šta će biti “sutra” ?
Dve grupe poslova predstoje:
ovladavanje i razvojem pogodnih
tehnika za praćenje promenljivih
(varijabli ) okoline i ocena budućeg
[066]
stanja Zemlje na osnovu procene i
sadašnjih vrednosti kritičkih varijabli.
Poseban akcent je aktivnost čoveka.
Identifikovanje sadašnjeg stanja
i evolucionih trendova, sistema
Zemlje i predviđanja budućnosti, sa
zahtevanom pouzdanošću, su uslovljene
pogodnošću kvantitativnih podataka
na relevantnoj biofizičkoj skali i
geofizičkim promenljivima, sakupljenim
sa aparaturama sa potrebnim prostornim
i temperaturnim skalama i rezolucijom.
Sadašnja tehnologija iz Kosmosa
zadovoljava (slika 5-7) i pojavljuje
se od značaja za površinu i okolinu
Zemlje, sa predviđanjem globalnih
bioklimatskih izmena.
Kvantitativno pra}enje atmosfere
LIDARSKI podaci su vezani za kritičke
biofizičke i geofizičke varijable. I
aktivna i pasivna daljinska praćenja
i merenja operišu sa merenjem
elektromagnetnih veličina: spektralna
reflektansa, koeficijenti rasejanja
unazad, sjajnost- temperature, pošto se
koristi interakcija elektromagnetnim
EM zračenjem sa prirodnim
materijalom. Konstante zemlje su
u mnogobrojnoj literaturi .Zato se
merene EM veličine ,moraju prethodno
invertovati, transformisati u vrednosti
varijabli lokalne okoline od interesa za
krajnje potrošače.
Dobijanje parametara okoline
Niz inverzionih tehnika se razvijaju da
bi se nadoknadile potrebne kvantitativne
informacije iz kalibrisanih merenja
EM veličina, dobijanjem informacije
iz mehanizama interakcije (emisija/
absorpcija) i pasivne tehnike, refleksija /
rasejanje za kritične veličine.U principu
relacije između parametara medijuma i
merenih veličina se izvode rešavanjem
direktnih Maxwellovih jednačina. Za to
postoje znatne analitičke i računarske
teškoće, analitičke i numeričke
kompleksnost pa i aproksimacije,
koje limitiraju primene i pouzdanost.
Ubacuju se empririjske aproksimacije
koje bira put i izlaz i obrada. Traže se
prostorne raspodele, profili. Simultana
merenja sa različitim parametrima
senzora, frekvencija, polarizacija, ugao
posmatranja su neophodne da bi se
dobio deo informacija. U spektralnim
opsezima (vidljivom, IC i daleka IC,
mikrotalasi, važno je dobiti jasne
varijable okoline.
Elektromagnetni metodi merenja i
kontrole
Modeli fizičke interakcije su
realizovali, em i detaljnim predstavama
prirodnog mehanizma na suprot
kompleksnosti. Pogodnost teoretskih
energija
Tabela 2 CGC-REMPI-TECD-TOF.Granice detekcije (LOD) [13]
Slika 4c Spektri fluorescencija morske vode i četiri
različite vrste nafte. Radi se o distancionim
sondiranjimam naftnih mrlja iz devedesetih
godina prošlog veka [19]
[067]
modela omogućuje
potpunije razumevanje
mehanizma interakcije
elektromagnetnih talasa
i prirodnih medijuma u
različitim situacijama.
Ovi modeli omogućavaju
da se izvrši analiza
osetljivosti, koja je od
primarne važnosti pri
definisanju karakteristika
senzora i pri optimizaciji
procedure njihovog
rada. Na osnovu
simulacija dobijaju se
smernice za razvijanje
pouzdanih procedura
inverzije i algoritama
široke primene. Pošto
su sakupljeni teoretski
modeli, nove tehnike
istraživanja se predlažu
i razvijaju, bazirane
na Kalman filtrima i
neuralnim mrežama.
Relevantnost neuralnih
mreža za invertovanju
podataka je da daju
efikasni okvir da
implementiraju nelinearno mapiranje iz
ulaznih podataka dobijenih na nekoliko
Slika 4d Šeme spektroskopija raznih tipova sa fotonima
i česticama (joni, elektroni) i opsezi dimenzija
čestica , koje se fizički i hemijski identifikuju
. Auger/Augerova mikroanaliza elektronima,
EELS/spektroskopija na bazi gubitaka
energije elektrona, SEM-skaning elektronska
mikroskopija, AEM/ analitička elektronska
mikroskopija,SIMS/masena spektroskopija na
bazi sekundarnih jona, mikroanaliza jonima (,
MRS/MikroRamanova spektroskopija,ERMA/
mikroanaliza na bazi elektronske sonde,
LAMMA/laserska masena analiza mikrouzoraka,
XRF/X/fluorescentna spektroskopija
energija
Slika 5.a) Površinsko “zaprljanje” okeana rodaminom WT a)Zavisnost od
vremena intenziteta fluorescentnih zračenja sa talasnom dužinom
590nm duž trajektorije aviona nad površinom okeana b)Konturna
karta kocentracije boje . Izolinije su vezane za nivo signala
fluorimetra. Podaci su dobijeni primenom lasera [19]
izlaznih karakteristika-vektora, sa
i višestrukim varijablama okoline.
Uloga teoretskog modelovanja je važna
jer je forma mapiranja i performansa
algoritma određena sa realnošću
modela, pogodnošću i predstavljajnju
relevantne elektromagnetne interakcije
(rasejanja unazad, reflektanse, emisije).
Takva kombinacija elektromagnetnog
modelovanja i neuralnih mreža
olakšava zahtev za često nedostupne
eksperimentalne podatke, potrebne
za algoritme empirijske, inverzione,
treniranja mreža sa ulazno-izlaznim
podacima, parovima karakteristika, koji
simuliraju šarolikost biogeofizičkih
uslova. Sve ovo povećava
generalizovanu sposobnost procedure
istraživanja, na račun niže osetljivosti.
Elaboracija modela konzistentno se
prostire na niz parametara senzora
( mikrotalasnu i optičku/ic zonu ) i
obe aktivne i pasivne tehnike daju
kompletniju eksploataciju sinergije.
Kvantitativno daljinska
pra}enja - merenja sa
komercijalnim primenama
Slika 6a Mapa temperaturene sjajnosti Zemlje merena na 19,4GHz
vertikalne polarizacije sa SSM/1c senzorom 1992 [1]
daljinskih merenja do izlaznih vektora,
sa višestrukim varijablima okoline.
Uloga teoretskog modelovanja je važna
jer je forma mapiranja i performansa
algoritma određena sa istinitošću,
pogodnošću modela i predstavljanju
relevatne elektromagnetne interakcije
(rasejanja unazad, reflektanse, emisija) .
Takva kombinacija elektromagnetnog
modelovanja i neuralnih mreža
olakšava zahtev za često nedostupne
eksperimentalne podatke, potrebne
za algoritme empirijske inverzione,
treniranje mreža sa ulazno-izlaznim
podacima, parovima.
Pošto su sakupljeni teoretski modeli,
nove tehnike istraživanja se predlažu i
razvijaju, bazirane na Kalman filtrima
i neuralnim mrežama. Relevantnost
neuralnih mreža za invertovanje
podataka je da daju efikasni okvir da
implementiraju nelinearno mapiranje
iz ulaznih podataka dobijenih na
nekoliko daljinskih merenja do
[068]
Uloga daljinskog praćenja u
nadgledanju okoline Zemlje u odnosu
na predviđene izmene je nagoveštena
u prethodnim sekcijama. Tehnologija
daljinskog praćenja-nadgledanja, koristi
i sredstva za druge vrste primena u
okolini. Dopunjena je sa povećanim
razvojem novih i poboljšanih senzora,
baza za niz primena za okolinu je već
rađena u prošlosti. To je važno za
:predviđanje vremena, i unekoliko se
odnosi na resurse iupravljanje. Ovde
se uključuju dalji razvoji postrojenja,
nadgledanje flore u šumarstvu za popis
zaliha, praćenje- nadgledanje proizvoda
agrokultura i dr.
RST se često pokazuje, kao inovativna
tehnologija i efikasno oruđe spremno
da rešava razne probleme, od koje se
mnogo očekuje. Pored metrologije,
mnogo informacija, koje krajnji
korisnici dobijaju se ne pojavljuju
proporcionalno njihovim potrebama.
Nekoliko je razloga za parcijalne
uspehe daljinskih merenja u
praktičnim zadacima -primenama:
velika kompleksnost okoline, problemi
sadašnjice, potencijal za adresiranje
sa daljinskih tehnika praćenja. Možda
nije problem jasno definisan,nisu
sagledane važne varijable ili ne postoji
adekvatna sposobnost da se selektuje i
obradi daljinsko praćenje iz podataka
.Dodatno objašnjenje pre fundamentalne
prirode može biti postavljeno dalje.
Korisnici zahtevaju proizvode, koji
se lako koriste, u pogodnoj formi.
Često se dobijaju samo slike, mape
izmerenih prikaza elektromagnetnih
ili njima bliskih veličina. Odluka u
energija
Slika 6b Mapa temperaturene sjajnosti Zemlje merena na 22,2GHz
vertikalne polarizacije sa SSM/1c senzorom 1992.Mapa je dobijena
usrednjavanjem podataka po periodu 3 meseca mart-do maja gore
levo, levo:jun - avgust, gore desno sept-novembar, dole levo: januar,
februar i decembar [1]
Slika 7 Termovizijska slika energetskog blok-transformatora 360MVA
komercijalne korisnike sa spremnim
korisnim i pouzdanim kvantitativnim
proizvodima. Spremnost i pouzdanost
informacije su uključeni i kasnije u
ekonomske strane konstrukcije uređaja
na bazi lidara. i njihovih svemirskih
misija.
Suštinska teškoća, koja potiče od prave
prirode RS je vezana za nesmetan
protok informacija od senzora do
korisnika. Primene zahtevaju vrednosti
relevantnih varijabli okoline dok se
mereni daljinski akvizioni sistem
podataka sastoje od em veličina. Stoga
kvantitativna informacija o okolini mora
da bude izvučena iz elektromagnetnih
podataka. Ovo može da predstavlja
teškoće potencijalnim korisnicima
raznih profila.Razumevanje EM
interakcije mehanizama, iz kojih potiču
podaci i utiču na njihovo propagiranje
kroz medijum je potrebno da se
razume njihova sadržaj informacija i
uređaji pogodni za procedure inverzije.
Poznavanje biofizičkih ili geofizičkih
osobina posmatranih prirodnih medija
je bitno za razumevanje osnovnih
karakteristika i treba da se inkorporira
u a priori informaciju. I podcenjivanje
kompleksnosti procesa, koje je svakako
implicitno prisutno u primeni RS i
nedovoljni stepen edukacije traži timski
rad, za dalje korišćenje primućstva i
širenja proizvoda daljinske kontrole.
Primena lasera u obradi
pravo vreme, korisnici treba da koriste
sa primenljivim veličinama, dobijenim
unapred iz mernih podataka.
Klasi~na i kvantna metrologija sa
laserom
Primena lasera u metrologiji sa osvrtom
na neke specifična praktična ostvarenja
počinju sa odnosima kla
sične i kvantne metrologije sa laserom.
To je široko i multidisciplinarno
polje rada [12,16]. Razne vrste lasera
po dinamici rada, dužini impulsa,
polarizaciji, monohromatričnosti (rad na
više frekvencija) i na široki dijapazon
spektra, koji se ukrstio sa mikrotalasnim
podrućjem ( sa maserima) predstavljao
je i široku podlogu za rad u mnogo
metroloških oblasti. Mada je pripremana
i predlagana u dosta oblasti, od početka
razvitka lasera i masera (1968), ipak
se danas bez obzira na potencijalne
mogućnosti u nekim oblastima ovaj
rad završio sa primenom jedinica
dužina, promenom etalona (primenom
sekundarnih) dobijena je sekundarnih
etalona i merila, zaustavio samo na
praktičnom instrumentu, gde je klasični
svetlosni izvor zame njen savremenim,
razvijena nova metoda merenja
(nemoguća sa klasičnim izvorom) i
najzad zadržalona predlogu i predložilo
još rada [12].
RMS tehnologija ima potencijal
u pružanju vitalnih doprinosa
čovečanstvu, ako je uspešno donela
podatke za rano i pouzdano upozorenje
mogućih globalnih izmena. Paralelno
razvoj vrednosti, koje se daju industriji,
daljinska merenja naći će finalne
[069]
Primena lasera u obradi materijala
je prisutna od sečenja i bušenja
teškoobradivih materijala, do
nuklearnog goriva i uopšte delovanja
na daljinu i u agresivnim uslovima.
Standardi opsluživanja traže obuku
ljudstva. Ako se sprovodu mere zaštite,
principijelno mnogo je manje opasan
laserski impuls od mehaničkog sečiva
i testere. Primena u mikroelektronici,
poluprovodničkoj tehnologiji paralelna
je sa drugim materijalima, ali je
promenjena kategorija “teškoobradivi
materijali” ( u odnosu na mehaničke ili
druge obrade.) [9,-11,13,14].
Termovizijska merenja u
elektroprivredi
Daljinska detekcija i daljinsko
merenje, još uvek nisu dobile jasne
definicije, koje bi postavile jasnu
podelu među njima. U svakom slučaju,
ovo i jesu i biće metrološke oblasti sa
praktičnom upotrebom u daljinskom
nadzoru i kontroli, pa bilo da se radi
o avionskom ili satelitskom merenju i
snimanju, bilo da se radi o lidarskom
ispitivanju atmosfere, ili pak da je reč
o kontroli i nadzoru tj. monitoringu
razuđenih delova većih industrijskih ili
saobraćajnih sistema. Elektroprivreda
energija
Slika 8 Laserska površinska bušenja (“povrede” transformatorskih limova)
a) E=3,9J,T=150μs; b) E=3,9J T=150 μs; c) E=4,5J T=30nsQ
switch); d) E= 3,9J T=30ns
Slika 9 Fempto i nanosekunde povrede
je industrijska grana koja je nesumnjivo
u ekspanziji i koja ima nepresušne
potrebe za nadzorom i merenjem u cilju
podizanja pouzanosti i produktivnosti,
kako u svom proizvodnom delu tako i u
svom prenosnom delu.
Savremene metode merenja i detekcije
su u svakom smislu i dobrodošle i
potrebne u elektroprivredi. U skorije
vreme, razvoj tehnologije je omogućio
komercijalizaciju u upotrebi, do skoro
vrlo skupih mernih uređaja i sistema.
Termovizijske kamere su postale
dostupne, zbog relativno niskih cena i
nove tehnologije koja je dosta uprostila
njihovu upotrebu. Njihova upotreba u
toku rada energetskih sistema pomaže
pre svega u merenju, nadzoru i proveri
ispravnosti pojedinih delova sistema
kojima nije moguće prići u rad, pre
svega sa aspekta bezbednosti (npr.
visoki napon). Tako da već u redovnu
kontrolu, bez zaustavlajnja isključenja
ili prekida neke druge vrste, ulaze
(do skoro nezamislivo) provere rada
visokonaponskih izolatora, rastavljača,
prekidača, blok transformatora,
generatora, rashladnih sistema itd.
Jedan od primera primene termovizije
je u proveri rada rashladnog sistema
blok transformatora velike snage u
termoelektrani gde se sumnja da postoje
problemi konstrukcione prirode:
Transformatorski limovi i
laserska obrada
Široka primena transformatorskih
limova u elektrotehnici i mašinstvu
zahteva specijalne režime
termomehaničke obrade i tehnologiju
sečenja i zavarivanja, lemlenja u
smislu očuvanja magnetnih osobina.
Laserska obrada se zbog malog
[070]
LAZ,(laser affercted zone), ZUT smatra
najmanje “invazivnom”(lokalnom ).
To je potvrđeno i sa EDX kod ferita.
Ispitivanja su raširena na atmosferskom
pritisku i u laboratoriskim uslovima.
Izlaganje visokim gradijentima
uslovima hlađenja i grejanja i kasnije
laserso bušenje.
U eksperimentu su korišćeni profilisani
oblici i izloženi rubinskom laseru, 5ms
i 30ns u dva režima rada. Posmanjane
je sa optičkim mikroskopom i SEM.
Na slikama 8, 9 su dati primeri
mikrostrukture.
Transformatorski limovi i dinamo
limovi su u primeni u elektromašinskim
konstrukcijama, koje svakodnev
no služe čoveku. Proizvodnja ovih
limova se zasniva na niskougljeničnim
čelicima (<0,05%) sa povišenim
sadržajem silicijuma, sadržajem
silicijuma (do oko 4%). Sa aspekta
elektrotehničke namene, da bi se
smanjili gubici usled pojave vihornih
struja, sadržaj slicijuma može da bude
još veći. Proizvodnja takvih limova nije
problematična sa aspekta valjanja, ali
se kasnije javljaju problemi prilikom
dalje obrade. Misli se na savijanje i
sečenje, a prsline, koje nastaju obično su
interkristalnog tipa. Silicijim u čelicima,
koji se kasnije obrađuju rezanjem
povećava tvrdoću i izrazito povećava
habanje reznog alata. Zato je obrada
dinamo i transformatorskih limova uvek
problematična i postaje skupa (cena
oštećenih i uništenih alata za probijanje
ili procesecanje je velika ).Primena
lasera za sečenje i bušenje dinamo ili
transformatorskih limova pokazala se
kao uspešna, brza i jeftina.
Od posebne važnosti za primenu
laserskog r snopa je u vrlo maloj širini
zone dejstva toplote (kod zavarivanja
je dobro poznata zona toplote ZUT.
Kod lasera je definisam LAZ u kome se
suprotno potrebama, menjaju osobine
osnovnog materijala. Posle delovanja
laserskog snopa (u cilju bušenja ili
sečenja) skoro da ne dolazii do
promene histerezisa, tj. do promene
elektromagnetnih osobina u okolina
izvršenih operacija kod dinamo,
odnosno transformatorskog lima.
Mikrostruktura nekih slučajeva bušenja
je na slici 8 a-d.
U pogledu odnosa mikro prema ns je
i femptosekundna prema ns. (slika 8,
9) [18,10] Kada se fs laserski impuls
fokusira na materijal u zapreminu
kvarca (slika 9), generacija plazme
se javlja u maloj zapremini. Ova
izuzetna konfinovana interakcija vodi
do ekplozivne ekspanzije i generiše
se submikrometarski prostor d= 200300nm. Zavisnost dimenzija od energije
lasera ili trajanja impulsa je ispitivana
energija
Slika 10 a, b Al-staklo grejano laserskim zračenjem.
Raspodele temperature
i ovaj mehanizam
je asociran
predominantno
sa višefotonskom
jonizacijom.
Femto i attosekundni
sistemi traže nove
modele prilaza, iako
ima mnogo posla i
za druge dinamičke
modele interakcije
laserskog zračenja sa
materijalom. Jedna
numeričkaa simulacija
aluminijum na staklumaterijal grejan
određenom laserskom
dinamikom je na slika
10 (a i b) [21]. Ova
kombinacija materijala
je krajem veka bila
veoma važna.
Lasersko se~enje
nuklearnog goriva
Slika 11a Šest specifičnih mesta za merenje vibracija
ležišta. (Schenk Trebel Corporation)
Slika 11b Podela vibracija
Mnogo je patenata i
eksperimentalnog i
profesionalnog rada
na pitanjima laserskog
sečenja, bušenja
i drugih obrada
nuklearnog goriva ili
instrumentarijuma .
Principi su kao i kod
ostalih vrsta obrade,
jedino, mora se voditi
računa o produktima
nuklearnog materijala,
o atmosferi u kojoj se
vrše operacije.
U nuklearnoj
energetici laser je
našao nekoliko mesta:
da seče, buši, zavaruje,
obogaćuje gorivo, vrši
separaciju izotopa,
čisti od kontaminacije.
Kontaminacija ima
podlogu u laserskoj
obradi. Površina
se skanira jačim
laserskim snopom,
koji skida, ablativno
sloj radioaktivnih
atoma zaprljanja.
Balansiranje
rotora. Trimovanja
u elektrotehnici i
ma{instvu
Primena lasera, kao
retko koja tehnologija,
omogućuje pruimenu
u dve potpuno
različite oblasti, za
merenje vibracija
(disbalansa) rotora i
[071]
potom za udaljavanje viška materijala
u cilju korekcije disbalansa mase. U
današnje vreme, laserske tehnike se kod
balansiranja rotora za razne potrebe, a
to znači kod vrlo odgovornih i skupih
delova više koriste za uklanjanje viška
materijala. Laserskim snopom se može
ukloniti topljenjem i isparavanjem višak
materijala, a uklonjena masa može da
iznosi od svega desetak ng što odgovara
zaprmini 10-3mm3 , a to je teško i
složeno uraditi uobičajenim metodama.
Kako je izuzetno velika preciznost
rotora važnost za uklanjanja disbalansa,
ne mogu se upotrebiti velike sile jer
bi one izazvale nepoželjno krivljenje
obrađivanog materijala. Za primenu
laserske tehnike u cilju uklanjanja
registrovanog viška materijala, nije
bitno stanje materijala, odnosno da je
pobošljan krt ili žilav i sl. Preciznost
izrade se još bolje razume, ako se ima
na umu brzina na periferiji rotora,
koda dostiže i 10-50m/s. Udaljavanjem
isparenog materijala u opisanim
okolnostima se mora postupitui sa
velikom pažnjom.
Ispitivanje vibracija
Posebno važna oblast u energetici,
mašinstvu, ekologiji, itd je za ispitivanje
vibracija.Ovo je rešavano putem
holografskih i drugih tehnika koje
uključuju lasere. Na slikama 11, 12 je
dat primer jednog sistema za merenje
vibracija.
Mehaničke vibracije su merljive
vibracije na površinama mašina,
konstrukcionim elementima i temeljima,
osnovama, kučištima.One su i izvor
zvuka na letilicama. pogodnim
filtriranjem i održavanjem signala zvuka
može se čuti i /ili pokazati na displeju
analogna ili digitalna frekvencija
analizatora. Oštećenja na ležištima,
osloncima mogu da proizvedu zvuk pri
specijalnim pobudama u poređenju sa
zvukom, koji je stalno istog intenziteta.
Mehaničke vibracije iznad ozbiljnih
nivoa su podeljene u 7 grupa
(tabela 3).
DAWN (Data Acquisition With
a Newwork ) je razvila sistem za
akviziciju podataka u vozilima sa
tipičnim primenama:je:
• Praćenje za rotacione konstrukcije
mašine
• Modalnu analizu da se identifikuju
rezonantne frekvencije
• Funkcije frekventnog odziva-transfer
funkcije
• Gustina spektra snage i spektar snage
• Predaktivna dijaagnostika i održavanje
• Produkciona linija/pass/fail ispitivanje
• Razvoj proizvoda
energija
Tabela 3
Slika 12a 3D Vibro/ ESPI sistem
Slika 12b 3DESPI sistem
(Ettomeyer Corpor.)
• Identifikacija izvora šumova i
apsorpcionih akustičkih karakteristika
materijala
• Testiranje vozila
Laserski metodi u ispitivanju vibracija
imaju istoriju dugu više desetina
goduina na raznim principima, ali
najviše od njih se zasniva na efektima
interferencije , difrakcije odnosno
razvijenim holografskim metodama,
specle tehnikama, slika 12.
Q -500 sistem
je laserski
sistem optički
spregnut sa
test objektom
fleksibilnim
optičkim
fiberom na bazi
stakla. Moguće
je skaniranje
1m2 pomoću integrisanog optičkog
svetlosnom modulatora i triger sistem
koji proizvodi stroboskopske osvetljaje
sinhronizovano sa vibracionom
frekvencijom test-objekta. Sistem
može da pokaže konverziju u različite
amplitude i frekvencije i bezkontaktno
radi.Koristi kamere i dvoimpulsni
rubinski laserski sistem.
Postoji analizatorski model slika 13,
kao digitalni sistem. Meri i analizira
akustički šum i probleme rotacije i
rotacije. AVCES grafički displej .
Radi se o Q switch ns režimu i
posmatranja tri mesta. Merni rezultati
predstavljaju polje deformacija u tri
pravca. Optičke distorzije se pred
kamerama automatski ispravljaju
kompenzuju za dobijanje 3D vektora
deformacija, koji se izračunava u svakoj
tački, utimajući u obzir kašnjenje
drugog imulsa lasera. ESPI sistem.
Sistem je razvijen za ispitivanje
stanja deformacija naponi i vibracija
za modele u mašinstvu, elektronici,
katalitičke, detonacione testove,
eksplozione [3].
U pomorstvu i okeniji, održavanje
flore i faune širokopojasno sa mnogo
specifičnih vrsta riba, koje su ređe
ili gušće naseljene u okeanima
i morima. Merenje koeficijenta
refleksije, fluorescencije, specifičnih
Ramanovih frekvencija, višefotonski
efekti pripadaju procesima, koji imaju
široku upotrebnu vrednost za daljinske
detekcije i praćenja. Optička merenja
ove vrste su u širokoj upotrebi i u
drugim oblastima.
Zaklju~ak
Primena lasera u energetici,
elektrotehnici, mašinstvu i drugim
[072]
Slika 13 Analizator ACES Plus
model 1 1700
tehničkim disciplinama je sve veća
iz godine u godinu. Ovo je vezano
za trend prelaska na optičke metode,
utoliko pre što je koherentna optika
razvila i metode koje nisu moguće
sa nekoherentnom. Posebno mesto
pripada nedestruktivnim rešenjima sa
primenom kvantnih generatora, gde se
može raditi na kontroli veoma malih
količina u tragovima bez praktično
potrošnje materijala, do kontrole
vibracija i rezonantih frekvencija
konstrukcija. Postepeno udaljavanje
materijala, pomaže procesima
podešavanjima, procesima trimovanja
otpornosti, mikrorotora i sl. Čak se i
proces uklanjanja površinskih slojeva
radioaktivnih zagađenja materijala ,
sečenje i obrada nuklearnog goriva i
drugog materijala, vrši već dugo godina
laserom.Važne su i oblasti obogaćivanja
nuklearnih izotopa.
Tu su i očuvanja magnetnih osobina kod
raznih vrsta obrade i brzine procesa.
Posebno mesto pripada daljinskoj
analizi koja kontroiliše aero, hidro
sferu, poreklo zagađivača, ozonskih
rupa.Ovom prilikom se ne uključujemo
u diskusiju o analizama poređenja
energija (nuklearna, termalna, vode,
solarna), ali podsećamo na misao iz
literature, da je najviši oblik energije
koherentna energija. “Pozitivan” pravac
dejstva je iz nuklearne u koherentnu, a
“negativan” iz koherentne u termalnu.
Laserski se mere i termalne osobine
(metodama izlaganja i merenjem
temporatura slojeva,sa dva senzora).
Posebno bi bilo interesantno pratiti
kvantitativno razlike u primeni lidarskih
tehnika, termovizije ili „klasičnijih
metoda“ za merenje profila temperature
atmosfere, pritiska, brzine vetrova i
njenih slojeva sa postojećim probanim
meteorološkim instrumentarijomom.
U pogledu nuklearnih detektora i
solarnih ćelija, poboljšavaju se osobine
kada se dozirano ozračuju laserskim
snopovima. Optičko napajanje senzora
drugih tipova, odnosno transformacija
zračenja jedne talasne dužine u drugu na
neki način su objedinili elektromagnetni
spektar.
energija
Primene uključuju industriju nafte, u
rudarstvu, a sve je veća i uloga fiber
lasera, čija snaga neprekidno raste.
Holografija, ispitivanje lopatica,
merenje hrapavosti i veza sa drugim
konstantama materijala, merenja
koeficijenta refleksije, skidanje izolacije,
pripada velikoj grupaciji nepomenutih
primena.
Literatura
1. S.Solimini, Quantitative remote
sensing for science and applications,
Atti della Fondazione Ronchi, Anno
LII, No.4, 1997, pp .462-472,
2. J. Eloranta, An Explosion in Mining,
61 Annual Mining Symposium,13.
april 2000,
3. V.Virembski, Vojna laserska tehnika,
Vojnoizdavački i novinski centar,
Beograd, 1986
4. Lazernie metodi polučeniya
poluprovodnikovih struktur i ih
issledovanie, Ed.S. L. Piškin, Kišinev,
1988
5. N.N.Rykalin, A.A.Uglov,
I.V.Zuev, A.N.Kokora, Lazernaya
i elektronnolučevaya obrabotka
materialov, Mašinostroenie,
Moskva,1985
6. M. Srećković, A.Milosavljević,
N.Ivanović, V. Rajković, Podzemni
radovi, 1993, pp.103-109
7. G.Baranov et al., Sovjet CO2 Laser
Separate Carbon Isotopes, Laser
Focus, World, April, 1991, p.127
8. Novie metodi spektroskopii, ed.
S.G.Routian, Nauka, Novosibirsk,
1982
9. Moryakov S., Elionaya obrabotka,
Visšaya škola, Moskva, 1991
10. Novicki M., Lazeri v elektronnoj
tehnologii i obrabotki materiallov,
Mašinostroenie, Moskva, 1981
11. M. Srećković, N.Ivanović,
Elektrotehnika ,XXXXVIII,pp.3087315, 1989.
12. Laseri i aplikacije, ed. M.Srećković,
SITJ, Beograd ,1990
13. Lasers and Mass Spectrometry Ed.
D.M.Lubman, Oxford university
Press. New York, 1990
14. M.Srećković, S.Polić
Radovanović, B.Timotijević,
M.Timotijević, A.Kovačević,
A.Milosavljević, V.Arsoski, Journ
Metal.,Vol.10(3),pp.275-282, 2004.
15. M.Srećković, M Petrović, TehnikaOpšti deo Vol.46, 1991 1-2, 5-9,
TO5-9,
16. J. Ready Industrial Laser
Applications, Moskva, Mir 1981 i
nove elektronske verzije 2000g.
17. Ž.Tomić Doktorska teza, ETF,
Beograd, 2007
18. http:www.sciencedirect.com/
cache/MaimiImage URL/B6THY4NYM8B-G-9/?wchp=
19. R. Measures, Laser Remote Sensing,
Mir,Moskva,1990 i elektronska
verzija na engl.
20. A. Milosavljević, M.Srećković,
R.Prokić-Cvetković, S.Ristić,
L.Vereb and M.Dinulović, Phys.
Low dim. structur. 4/5, 95-106. 1996
21. M.Srećković ,R.Gospavić,M.
Dinulović,S.Bojanić, B.Nedić,
N.Mijatović, Modelling in the Area
on Laser Interaction and Crater
Description ,Proceedings of Lasers
2000, pp.744-751,Mc Lean, 2001
[073]
energija
Prof.dr. Sne`ana Komatina-Petrovi}
Geofizički institut, NIS-Naftagas
Geološko skladištenje CO2
– nezaobilazni element
nacionalne strategije
razvoja energetike i
strategije održivog razvoja
Uvod
Rezime
Po pitanju energetike i ekologije, pored
energetske efikasnosti i biogoriva, kao
rešenje za smanjenje emisije CO2 (a
time i ublažavanje klimatskih promena),
svakako se mora uvesti i zahvatanje i
geološko skladištenje CO2 (Carbon
Capture and Storage - CCS). Postupak
zahvatanja, transporta i skladištenja
CO2 u određene podzemne geološke
formacije (duboki akviferi, iscrpljena
ležišta nafte i gasa, kao i slojevi uglja na
dubinama preko 1000 m), nastalog pri
proizvodnji energije iz fosilnih goriva,
prepoznat je od strane EU kao ključna
komponenta za smanjenje emisije
štetnih gasova.
U oblasti proizvodnje nafte i gasa, sadržaj CO2 predstavlja veliki problem. Ovom
gasu nije pridavana naročita pažnja sve dok nije ustanovljeno da je emisija CO2
jedan od glavnih uzročnika klimatskih promena (Kjoto protokol). Zato je predmet
rada geološko skladištenje CO2, kao najpogodnijeg načina ublažavanja klimatskih
promena. Prikazani su osnovni tipovi sistema za geološko skladištenje, geofizičke
metode kojima se vrši monitoring migracije gasa kroz geološke formacije, kao i
R&D projekti EU koji se bave održivim razvojem. Takođe se analiziraju razlozi
zbog kojih ovaj tip ublažavanja klimatskih promena mora postati obavezan deo
Strategije razvoja energetike i Strategije održivog razvoja Srbije.
Geološko deponovanje CO2
Gas CO2 se skladišti u dubokim
geološkim formacijama, koje se
definišu na osnovu brojnih kriterijuma
(pritisak i temperatura na odredjenoj
dubini, struktura i sastav formacije,
mehanizmi migracije, itd.). Iz Tabele
1 može se zaključiti da će odlagalište
CO2 u podzemlju trajati vrlo dugo, čak
i u poredjenju sa drugim geološkim
procesima, koji se odvijaju milionima
godina. Takodje, kriterijumi koji
potvrdjuju održivost geološkog
skladištenja CO2 su: čistoća, sigurnost,
dugoročna perspektiva, energetska
bezbednost, fleksibilnost, ekonomičnost,
efikasnost i prihvatljivost javnog
mnjenja [1].
Geološko deponovanje se preporučuje u
cilju ublažavanja klimatskih promena iz
nekoliko razloga:
• Treća na listi opcija za rešavanje
smanjenja emisije CO2;
• Omogućava kontinuiranu upotrebu
fosilnih goriva;
Ključne reči: Energetika, globalne promene, Kjoto protokol, održivi razvoj, CO2,
geološko skladištenje, Strategija energetike Srbije, Strategija održivog razvoja
Srbije.
CO2 Geological Storage – Obligatory Part of National Strategies for
Energy and Sustainable Development
In oil and gas production, CO2 content becomes very important problem. Attention
has not been so directed to this gas until it was defined that CO2 emission is one
of the main carriers of climate changes (Kyoto protocol). Because of this reason,
subject of the paper is geological storage of this gas, as the most suitable way
for climate changes mitigation. In the paper, types of geological storage systems,
geophysical methods which are applied for monitoring of gas migration through
geological formations, as well as EU R&D projects supporting sustainable energy
systems are presented. Finaly, reasons for obligatory involvement of this way of
climate changes mitigation into the National Strategies for Energy and Sustainable
Development are discussed.
Key words: Energy, global changes, Kyoto protocol, sustainable development,
CO2, geological storage.
• Tehnologija je dostupna;
• Troškovi skladištenja su značajni, ali
se mogu smanjiti;
• Uticaj na životnu sredinu
Tabela 1 Period trajanja nekih geoloških procesa
se može značajno
ograničiti.
Poznato je pet tipova
geoloških formacija
pouzdanih za deponovanje
CO2:
• Slatkovodni akviferi,
• Slani akviferi,
• Ležišta nafte,
• Veliki potencijalni kapacitet za
odlaganje CO2 u različitim geološkim
formacijama (slika 1);
[074]
energija
Slika 1 Tipovi ležišta za deponovanje CO2: 1. ispražnjena ležišta nafte i gasa;
2. primena gasa u efikasnijoj proizvodnji nafte i gasa; 3. duboki
akviferi (stene zasićene vodom povišenog saliniteta); duboki slojevi
uglja; 5. primena gasa u proizvodnji metana u ležištima uglja; ostale
opcije (bazalti, naftni škriljci, pukotine).
lokacije za
dugotrajno
i bezbedno
odlaganje
CO2, zbog
njihove
povoljne
geološke
stabilnosti
i gradje. U
tabeli 2 dati
su kriterijumi za odredjivanje lokacija –
potencijalnih odlagališta štetnih gasova.
Mora se imati u vidu da je kapacitet
potencijalnih geoloških skladišta
na Planeti dovoljan da se uskladište
ukupne svetske emisije CO2 u idućih
nekoliko stotina godina!
Tabela 2 Kriterijumi za odredjivanje odlagališta
• Ležišta prirodnog gasa i
• Ležišta uglja.
Baseni nastali u centralnim delovima
okeana (npr. Atlantik, Arktik, Indijski
okean), ili u blizini oboda stabilnih
kontinentalnih ploča su idealne
Slika 2 Skica načina upumpavanja CO2 u akvifer Sleipner
Najpoznatija geološka odlagališta CO2
u svetu su:
1. Sleipner (Severno more) - slani
rezervoar
2. In-Salah (Alžir) i K12B (Severno
more) – ležišta gasa
3. Weyburn (Kanada) – ležište nafte
4. Alisson (New Mexico) i Recopol
(Poljska) – ležišta uglja.
1. Ležište Sleipner (Severno more).
Od 1996. godine, norveška naftna
kompanija Statoil započela je sa
ekstrakcijom ugljen-dioksida iz gasa
dobijenog iz ležišta Sleipner (u ovom
gasu je registrovan sadržaj CO2 oko
9.5%) i njegovim upumpavanjem u
slabo konsolidovanu miocensko pliocensku peščanu formaciju Utsira,
izuzetne poroznosti i permeabiliteta,
tj. veliki akvifer sa registrovanim
povišenim salinitetom ispod centralnog
i severnog dela Severnog mora, na
približno 1000 m dubine. Sam akvifer
(pre početka deponovanja gasa) bio
je debljine 200 m i izolovan debelim
slojevima glinenog škriljca. Injektiranje
je izvedeno u iznosu od milion tona
godišnje, pri čemu je ukupna količina
ovog gasa uneta u akvifer u toku
sedmogodišnjeg perioda 6.1 miliona
tona (slika 2). Čim se CO2 unese u
akvifer, počinje njegova migracija ka
površini. U trenutku dostizanja skoro
nepropusnog sloja glinenog škriljca,
usmerava se ka drugim formacijama.
Ovaj proces se ponavlja u toku
kontinuiranog upumpavanja gasa do
potpunog zasićenja akvifera. Procenjuje
se da je kapacitet ležišta: 20 Mt CO2.
2. Ležište In-Salah (Alžir). Nalazi se
u centralnom delu Alžira i predstavlja
prvo veliko odlagalište CO2 u ležištu
gasa (slika 3). Od aprila 2004. godine,
u formaciji peščara Krechba, godišnje
se uskladišti 1 Mt CO2. Koriste se četiri
proizvodne i tri injekcione bušotine,
kao i duge horizontalne bušotine. Sloj
glinaca velike debljine u potpunosti
sprečava gubljenje gasa iz odlagališta.
Ukupni kapacitet ležišta procenjuje se
na 17 Mt CO2.
3. Ležište Weyburn (Kanada). Ležište
nafte se nalazi u sedimentnom basenu
Williston, za čiju se veću produktivnost
ubrizgava CO2 od 2000. godine.
Izolovano je anhidritima i glincima,
a procenjuje se da je ukupni kapacitet
odlagališta gasa 20 Mt CO2.
4. Ležište Recopol (Poljska).
Skladištenje CO2 u ovom ležištu uglja
sprovodi se od 2004. godine, u okviru
velikog projekta ECBM, finansiranog
od strane EU. Gas se upumpava u
sloj uglja na dubini od oko 1000 m i
istovremeno proizvodi metan.
[075]
energija
Slika 3 Poprečni presek ležišta In-Salah
Slika 4 Poprečni presek ležišta Recopol
Tabela 3 Ukupni kapacitet odlagališta CO2 u svetu (a ove vrednosti treba
uvećati za 25% ukoliko se uzmu u obzir i “neotkrivena” ležišta
nafte i gasa)
Slika 5 Rezultati seizmičkih ispitivanja izvedenih u toku 1994., 1999. i 2001.
godine, uključujući i razlike između podataka za period 1999-1994. i
2001-1994. Nivoi CO2 za 1999. (žuto) i 2001. godinu (zeleno) uočavaju
se na obe sekcije
Posledice oslobadjanja CO2 iz skladišta:
1. Lokalne:
• Uticaj na zdravlje stanovništva u
slučaju povišenih koncentracija CO2;
• Smanjenje pH zemljišta i vode, što
može izazvati: rastvaranje kalcijuma,
povećanje tvrdoće vode i oslobadjanje
metala u tragovima.
2. Globalne – oslobadjanje gasa
smanjuje mogućnost emisije CO2
u atmosferu, a time i ublažavanja
klimatskih promena.
Cilj monitoringa je da se:
• Spreči štetan uticaj na zdravlje
stanovništva i životnu sredinu;
• Prati količina uskladištenog CO2;
• Prati migracija uskladištenog CO2
(simulacioni modeli);
• Utvrdi iznenadni poremećaj u sistemu
skladištenja i hitno alarmira javnost.
Za ilustraciju monitoringa, može
poslužiti ležište Sleipner u Severnom
moru. Radi stalnog praćenja rasporeda
i migracije CO2, u okviru velikog
istraživačkog projekta SACS (Saline
Aquifer CO2 Storage), primenjene su
geofizičke - seizmičke metode [2].
Seizmika (time-lapse seismics) je prvi
put na ovom lokalitetu primenjena u
oktobru 1999. godine (do kada je već
bilo upumpano u teren 2.35 miliona
tona CO2), a drugi put – u oktobru 2001.
godine (kada je količina ubrizganog
gasa iznosila 4.26 miliona tona).
Rezultati seizmike potvrdili su
pretpostavku da će u okviru akvifera
doći do dramatičnih promena u pogledu
karaktera reflektovanja talasa. Izrazite
negativne refleksije su registrovane na
devet stratigrafskih nivoa, u obe faze
istraživanja (slika 5). Nivoi ugljendioksida su prikazani žutom (za 1999.
godinu) i zelenom bojom (za 2001.
godinu).
Na osnovu dosadašnjih rezultata
projekta, može se zaključiti da je
seizmika korisna za monitoring
distribucije ugljen-dioksida u
odlagalištima ispod morskog dna.
Ovom metodom postiže se fantastična
preciznost detekcije gasa, reda
veličine jedan metar i manje. Mora
se skrenuti pažnja na činjenicu da
seizmički podaci iz 1994. godine nisu
bili korisni za definisanje topografije
glinovitih škriljaca. Međutim, kasnijim
seizmičkim istraživanjima, uspešno je
okonturena peščana formacija Utsira,
duž koje CO2 migrira.
Teku}i me|unarodni projekti
U okviru koncepta zahvatanja i
geološkog skladištenja CO2, izvode
se brojni medjunarodni projekti, koje
finansira EU u okviru programa FP6 i
[076]
energija
FP7. Ovi projekti se bave istraživanjima
mogućnosti kaptiranja štetnih gasova
(CASTOR, ENCAP, CACHET,
DYNAMIS), ali i istraživanjima
mogućnosti njihovog skladištenja
(CO2SINK, RECOPOL). Najpoznatiji
projekti su:
• EU GeoCapacity (Assessing European
Capacity for Geological Storage of
Carbon Dioxide);
• CASTOR (CO2 from Capture to
Storage);
• GESTCO (Assessing European
Potential for Geological Storage of
CO2 from Fossil Fuel Combustion);
• CO2GeoNet (European Network of
Excellence on Geological Storage of
CO2);
• CO2SINK (In-situ laboratory for
capture and storage of CO2);
• IEA GHG website focused on CO2
Capture and Storage [3].
Vidi se da se mora obratiti pažnja na
ovaj aspekt skladištenja CO2, zbog
donatorskih programa Svetske Banke i
Evropske Komisije.
Pravni aspekti geološkog
skladištenja CO2 i javno mnenje
I pored toga što je geološko skladištenje
CO2 uredjeno raznim multilateralnim
ekološkim sporazumima (Londonska
konvencija – 1972, Londonski
protokol – 1996, OSPAR – 1992), kao
i nacionalnim zakonima u oblasti vode
za piće, rudarstva, naftovoda i odlaganja
otpada, neka važna pitanja još uvek nisu
rešena – ko poseduje uskladišteni gas,
ko plaća monitoring, ko je odgovoran
za dugotrajno oslobadjanje CO2 iz
skladišta, itd.
Osnovni rezultati nekoliko sprovedenih
ispitivanja u raznim državama pokazuju
da je neznatan deo populacije (4-30%)
uopšte čuo o mogućnosti geološkog
skladištenja CO2 u cilju ublažavanja
klimatskih promena. Pritom, ispitanici
koji su nešto znali o tome, smatrali su
ga prihvatljivim rešenjem.
Što se tiče nevladinih organizacija,
one podržavaju ovaj način ublažavanja
klimatskih promena, uz nekoliko uslova:
• Uravnotežena energetska politika za
sve opcije;
• Sprečiti oslobadjanje CO2 iz
odlagališta (>100 000 godina);
• Sprovodjenje nezavisnog monitoringa
i procene;
• Sporazum o standardima u cilju
obezbedjenja potpunog integriteta;
• ”NE” odlaganju gasa u okeanima (na
velikim dubinama).
Zaklju~ak
Pri eksploataciji nafte i gasa, sve veći
problem predstavlja sadržaj CO2.
Do sada se ovom gasu nije pridavala
nikakva pažnja, dok nije ustanovljeno
da njegovo ispuštanje u atmosferu
upravo predstavlja jedan od glavnih
uzročnika ubrzanih klimatskih promena
(Kjoto protokol). Zato je predmet
ovog rada odlaganje CO2, kao trenutno
najpovoljnijeg načina za ublažavanje
klimatskih promena. Analizirani su
tipovi geoloških odlagališta, geofizičke
metode kojima se izvodi monitoring
migracije ovog gasa kroz geološke
formacije, kao i R&D projekti EU koji
podržavaju tzv. Sustainable energy
systems. Može se zaključiti da postoje
ogromni kapaciteti za potencijalno
skladištenje ovog gasa, i to u okviru
različitih geoloških sredina. U njima,
može se očekivati da se CO2 skladišti
u jako dugom vremenskom periodu – i
preko 100 000 godina. Podrazumeva se
neophodnost kontinuiranog monitoringa
migracije fluida.
Kada posmatramo vezu energetike,
ekonomije i ekologije, pored energetske
efikasnosti i biogoriva, kao rešenje
za smanjenje emisije CO2, a time
i ublažavanje klimatskih promena,
svakako se mora uvesti i zahvatanje i
geološko skladištenje CO2 (Carbon
Capture and Storage - CCS). Postupak
zahvatanja, transporta i skladištenja
CO2 u određene podzemne geološke
formacije (duboki akviferi, iscrpljena
ležišta nafte i gasa, kao i slojevi uglja
na dubinama preko 1000 m), nastalog
pri proizvodnji energije iz fosilnih
goriva, prepoznat je od strane EU kao
ključna komponenta za smanjenje
emisije štetnih gasova. Tu se mora imati
na umu da je kapacitet potencijalnih
geoloških skladišta na Planeti dovoljan
da se uskladište ukupne svetske emisije
CO2 u idućih nekoliko stotina godina. U
svetu se već sprovodi nekoliko projekata
geološkog skladištenja. Zbog toga je
neophodno da se i Srbija, kao budući
član Evropske Unije, što pre uključi
u ove projekte. Takođe, zakonska
regulativa Srbije svakako mora obratiti
pažnju na ovaj aspekt, zbog donatorskih
programa WB i EC.
Literatura
[1] UNEP, WMO, 2006. Carbon
Dioxide Capture and Storage.
Intergovernmental Panel on Climate
Change, Special report, 443 str.
[2] Komatina-Petrović S., 2005.
EKOGEOFIZIKA. Geofizika i zaštita
životne sredine. DIT NIS-Naftagas,
Novi Sad, 350 str.
[077
[3] Komatina-Petrovic S., 2007.
ENERGY, GLOBAL CHANGES
AND SUSTAINABLE
DEVELOPMENT. European
Geologist, No 23, EFG, Bruxelles,
36-38.
[4] European Commission, 2006.
European CO2 Capture and Storage
Projects. 6FP, Brussels, 24 str.
energija
Dr Ozren Oci}, dipl. in`. tehn.
Naftna industrija Srbije
UDC:665.61 : 339.13 (100)
19. svetski naftni kongres –
kuda ide naftni biznis
P
očetkom jula u Madridu održan
je 19. Svetski naftni kongres,
manifestacija koja se organizuje
svake treće godine i koja predstavlja
najznačajniji događaj u svetu naftnog
biznisa. Kongresu je prisustvovalo
oko 4 500 delegata, 35 ministara
(energetike, ekonomije, industrije), 500
izvršnih direktora naftnih kompanija,
550 novinara i oko 15 000 učesnika
i posetilaca izložbeno-sajamske
manifestacije.
Najznačajnije teme koje su obeležile
kongres, i koje bi mogle da daju
odgovor na pitanje kuda ide naftni
biznis, su: 1. geopolitika i cene nafte,
2. istraživanja i proizvodnja nafte, 3.
rafinerijska prerada, 4. optimizacije u
primeni prirodnog gasa, 5. alternativna
goriva, 6. ekologija i 7. edukacija.
Ad 1. Najveće rasprave i
razmimoilaženja u mišljenjima bile
su na temu uzroka i posledica naglog
rasta cena nafte. Predstavnici OPEK
(organizacija zemalja, izvoznika nafte)
negirali su tvrdnje Međunarodne
agencije za energetiku da su cene nafte
dovele do „trećeg naftnog šoka“. Oni
kažu da ne postoji energetska kriza
već kriza cena. Predsednik OPEK
odbacio je optužbe da su članice ove
organizacije, koje snabdevaju 40%
svetskog tržišta, krive za veliki rast
cena nafte. On je optužio SAD da
monetarnom i spoljnom politikom
uzrokuju ovaj rast, uz pesimističku
prognozu da će se on nastaviti, uz
povremene oscilacije. Takođe, rekao je
da SAD moraju da stabilizuju dolar jer,
na primer, pad dolara od 1% u odnosu
na evro uzrokuje povećanje cene
nafte za 4 dolara po barelu (1 barel =
159 litara). Po njegovom mišljenju,
smanjenje kamata i spekulacije
finansijskih investitora glavni su
faktori povećanja cena. Takođe,
značajni uzroci povećanja cena su,
pored ratnih sukoba, i političke krize.
Rat u Iraku doprineo je poremećaju
u snabdevanju naftom što je dovelo i
do povećanja cena. Naime, danas Irak
proizvodi 2,2 miliona barela dnevno
a pre rata proizvodio je 6 miliona
barela. Takođe, politička situacija u
Iranu (razrešenje problema iranskog
nuklearnog programa) utiče na cene
nafte. Eventualno pogoršanje situacije
u odnosima Irana i SAD dovelo bi
u pitanje njihovu proizvodnju od
4,2 miliona barela na dan, a ne treba
zanemariti ni mogućnost blokiranja
naftovoda kojim se transportuje
40% od ukupne proizvodnje nafte sa
Srednjeg Istoka.
Predsednik OPEK je, takođe, negirao
mišljenje nekih analitičara da porast
cena nafte dovodi do recesije,
navodeći primer Kine i Indije a i
nekih drugih zemalja Srednjeg Istoka,
velikih uvoznika i potrošača nafte,
koje, i pored rasta cena nafte, imaju
veliki i brz ekonomski rast.
Ad 2. Značajna tema, o kojoj se
mnogo razgovaralo, bila je oblast
istraživanja i proizvodnje nafte.
Mnoge zemlje, u srednjoročnom
periodu, planiraju velika investiciona
ulaganja u ovaj segment naftne
industrije. Na primer, Saudijska
Arabija planira da, do 2012, investira
14 milijardi dolara da bi povećala
proizvodnju nafte za 30% (sadašnja
proizvodnja iznosi oko 10 miliona
barela na dan). Naftne kompanije
nekih zemalja planiraju da, u ovom
periodu, dupliraju svoju proizvodnju
(Nigerija sa 2 na 4, Angola sa jednog
na 2, Kolumbija sa 0,5 na jedan milion
barela dnevno). Lukoil planira da, do
2012, investira više od dve milijarde
[078]
dolara u istraživanje nafte u Severnom
kaspijskom regionu. Takođe,
ulaganja su planirana i u Centralni
kaspijski region, čime bi se kapaciteti
proizvodnje iz Kaspijskog regiona
povećali na više od 7 milijardi barela
nafte i 800 milijardi kubnih metara
prirodnog gasa.
Države članice OPEK planiraju da,
u ovom periodu, investiraju više od
160 milijardi dolara u istraživanja i
proizvodnju nafte. Planirano povećanje
proizvodnje nafte moglo bi da prati
predviđeni porast potrošnje nafte
odnosno naftnih derivata od 1,6%
godišnje. Međutim, članice OPEK
postavljaju pitanje da li će velika
investiciona ulaganja u povećanje
proizvodnje nafte biti opravdana, bez
obzira na planirani rast potrošnje,
uzimajući u obzir nepredviđena
svetska, geopolitička, dešavanja. Ovo
pitanje, bez odgovora, usmereno je pre
svega na SAD.
U projektima istraživanja i proizvodnje
nafte, najčešće, učestvuju zajedno
domaće i strane naftne kompanije.
Iako domaće kompanije drže oko 80%
globalnih rezervi nafte, saradnja sa
stranim kompanijama je neophodna
jer one, pored značajnih investicionih
sredstava ( na primer, u offshore
istraživanja i proizvodnju nafte
kapaciteta 200 000 barela na dan treba
investirati 7-10 milijardi dolara) još
uvek drže tehnološka znanja i procesna
iskustva.
Irak je, upravo, pozvao strane naftne
kompanije da učestvuju na tenderu za
dobijanje koncesija za istraživanje i
proizvodnju nafte na više naftnih polja.
Očekuje se da će proizvodnja na ovim
poljima, do 2013, dostići 4,5 miliona
barela dnevno. U svakom ugovoru,
planirano je da najmanje 25% učešća
zadrži iračka kompanija. Kina planira
energija
da, do 2020, investira 50 milijardi
dolara u offshore istraživanja nafte, sa
učešćem domaćih i stranih kompanija.
Domaće kompanije će u ovim
projektima imati vlasnički udeo od
najmanje 51%. Od stranih kompanija
interes su pokazali Shell, British
Petroleum, Chevron i ConocoPhillips.
Vlada Brazila planira da formira
posebnu državnu kompaniju koja će
voditi sve aktivnosti (izdavanje licenci
i drugo) oko istraživanja i proizvodnje
nafte na nedavno otkrivenim naftnim
poljima, a čije očekivane rezerve
se procenjuju na preko 30 milijardi
barela. Na ovom projektu, pored
domaće naftne kompanije Petrobras,
očekuje se učešće i najvećih svetskih
kompanija. Takođe, Kolumbija,
Nigerija, Angola i još neke zemlje
planiraju da povećanje proizvodnje
nafte realizuju kroz zajedničke
projekte sa stranim kompanijama.
Značajna tema u izlaganjima iz
oblasti istraživanja i proizvodnje nafte
odnosila se na razne oblike plaćanja
(licence, takse, tarife i drugo) koje
strane a i domaće naftne kompanije
plaćaju državama u kojima vrše
istraživanja i proizvodnju nafte.
Naftne kompanije smatraju da su
ove nadoknade, najčešće, previsoke.
U nekim državama one iznose i
do 80% od ukupnog profita koji
kompanija ostvaruje na tom projektu.
Međutim, izneti su i suprotni primeri.
Kolumbijska Nacionalna agencija za
naftu dala je, prošle godine, naftnim
kompanijama 54 besplatne licence
za istraživanje nafte a ove godine
planira još 50. Ove mere su omogućile
da strane direktne investicije u
ovoj zemlji prošle godine budu
3,4 milijarde dolara a ove godine
se očekuju između 4 i 5 milijardi.
Takođe, ruska vlada predložila je da
se naftne kompanije, koje učestvuju u
istraživanju nafte na naftnim poljima
Timan-Pechora i Yamal Peninsula,
oslobode plaćanja taksi u narednih
sedam godina.
U cilju prevazilaženja problema
oko velikih ulaganja u, veoma često
neizvesne, projekte istraživanja i
proizvodnje nafte menadžeri velikih
kompanija (BP, Shell, Total) predložili
su promenu klasičnih ugovora u novi
tip ugovora između domaćih i stranih
naftnih kompanija. Ovim tipom
ugovora domaće i strane kompanije
imale bi veće, zajedničko, učešće u
podeli rizika ali i u podeli profita.
Kao primer ovog tipa ugovora dat je
ugovor Totala i Gazproma na projektu
polja Shtokman u Barentovom moru.
Ad 3. Značajna oblast, kojoj je
posvećena velika pažnja, bila je i
rafinerijska prerada nafte. Prema
nekim analizama, do 2013, očekuje se
rast potrošnje naftnih derivata od 1,6%
godišnje. Za predviđenu povećanu
potrošnju potrebni su novi rafinerijski
kapaciteti od oko devet miliona barela
na dan. Dakle, generalno, potrebne su
značajne investicije u izgradnju novih
rafinerija.
Članice OPEK planiraju da, u
srednjoročnom periodu, investiraju
više od 60 milijardi dolara u izgradnju
novih rafinerija. Projekat proširenja
rafinerijskih kapaciteta u Iranu, koji
je već započeo, obuhvata izgradnju
deset novih rafinerija. Kina, s obzirom
na veliki rast potrošnje transportnih
goriva od 16% godišnje, planira
da udvostruči svoje rafinerijske
kapacitete, sa potrebom prerade od
12 miliona barela na dan. Kineska
kompanija Sinopec, zajedno sa sa
kompanijama ExxonMobil i Saudi
Aramco, započela je realizaciju prvog
projekta nove rafinerije, sa planiranom
investicijom od pet milijardi dolara.
Svetske naftne kompanije, vlasnici
rafinerija, takođe, planiraju i velika
ulaganja u izgradnju sekundarnih,
konverzionih postrojenja, koja će
omogućiti proizvodnju derivata
prema budućim standardima (EU i
drugim) kao i bolju valorizaciju nafte.
Završetak ovakve modernizacije
neophodan je, što je pre moguće, i
srbijanskoj rafineriji nafte.
Ad 4. Da bi se dobila kvalitetna
transportna goriva, širom sveta a
naročito na Srednjem Istoku, razvijaju
se veliki projekti optimizacije
prirodnog gasa (GTL – gas to liquids)
u cilju dobijanja tečnih, GTL goriva
iz prirodnog gasa. U Nigeriji započet
je veliki GTL projekat koji zajednički
realizuju SasolChevron i domaća
kompanija. Projekat će biti završen
do 2011. i koštaće oko tri milijarde
dolara. Takođe, u Qataru će Shell i
domaća naftna kompanija, u sledećih
nekoliko godina, završiti veliki GTL
projekat. Još nekoliko planiranih
projekata su u fazi izrade studije
izvodljivosti. Realizacija ovakvih
projekata će povećati mogućnost
obezbeđivanja svetskih potreba za
gorivima odgovarajućeg kvaliteta.
Takođe, u cilju smanjenja rizika
kontinualnog snabdevanja prirodnog
gasa, u svetu se sve više razvijaju
projekti utečnjavanja prirodnog
gasa (LNG – liquified natural gas).
U poslednjih desetak godina rast
realizacije ovih projekata bio je,
prosečno, 7% godišnje. U Angoli
je u toku realizacija jednog LNG
projekta u kome učestvuju Sonangol,
Chevron, BP, Total i Eni. Projekat
će biti završen 2012. i proizvodiće
5,2 miliona tona LNG godišnje.
[079]
Kompanije Shell i Repsol su u
pregovorima sa iranskom naftnom
kompanijom o izgradnji jednog
velikog LNG postrojenja. Inače,
Iran je razvio program realizacije
LNG projekta. Prvo postrojenje,
kapaciteta deset miliona tona godišnje,
trebalo bi da se završi 2011, drugo
postrojenje, istog kapaciteta, u 2012,
a treće postrojenje, kapaciteta 16
miliona tona godišnje, u 2013. Najveći
LNG projekti realizuju se u Qataru.
Trenutno, iz pet postrojenja proizvodi
se oko 30 miliona tona LNG godišnje
a drugih pet postrojenja, koja su u
izgradnji, proizvodiće još 46 miliona
tona godišnje. Kompanije ExxonMobil
i Qatar Petroleum su 2002. započele
izgradnju dva, paralelna, LNG
postrojenja kapaciteta po 7,8 miliona
tona godišnje, za snabdevanje
engleskog tržišta sa LNG. Naknadno,
uključivanjem kompanije Shell,
ConocoPhillips i Total, ovaj projekat je
proširen na šest postrojenja, ukupnog
kapaciteta 47 miliona tona godišnje.
Ukupna investicija iznosiće više
desetina milijardi dolara i, za sada,
ovo je najveći LNG projekat na svetu.
Takođe, Holandija je nedavno donela
odluku o realizaciji velikog projekta,
za snabdevanje Zapadne Evrope sa
LNG.
Tehnoekonomskim analizama,
generalno, utvrđeno je da su offshore
LNG projekti isplativiji od projekata
gasovoda koji su duži od 1 500 km
a onshore projekti isplativiji od
gasovoda dužeg od 1 800 km.
Ad 5. U pogledu obnovljivih izvora
energije potvrđena su svetska
opredeljenja da se proizvođači
energije, što je pre moguće, usmere
na alternativne izvore. Prema nekim
procenama sadašnja proizvodnja
biogoriva, energije vetra i solarne
energije čini manje od 2% od
ukupne, globalne, proizvodnje
energije. Što se tiče proizvodnje
transportnih goriva iz obnovljivih
izvora potrebno je omogućiti uslove
za ostvarivanje predviđenih ciljeva.
Na primer, za Evropsku uniju cilj
je da se, do 2010, iz obnovljivih
izvora proizvodi 5,7% od ukupne
proizvodnje transportnih goriva a
u 2020. najmanje 10%. Međutim,
postoje i drugačija razmišljanja u
pogledu planiranog obima proizvodnje
goriva iz obnovljivih izvora. Neke
svetske institucije procenile su da
je proizvodnja biodizela uticala
na povećanje cene hrane za 30%.
Sa ovim mišljenjem nije se složio
američki sekretar za poljoprivredu koji
smatra da to povećanje iznosi najviše
3%. Inače, prema podacima FAO,
u periodu 2005-2007, proizvodnja
biodizela porasla je za oko 60%. U
energija
svakom slučaju, kada je u pitanju
proizvodnja goriva iz obnovljivih
izvora, potrebno je, uz detaljnu analizu
svakog regiona, uspostaviti optimalan
balans.
Ad 6. Pošto se više od 60% emisija
štetnih gasova u svetu proizvodi u
energetskom sektoru, zaštita životne
sredine bila je, takođe, jedna od
značajnijih tema kongresa. Svi
učesnici, koji su govorili na ovu
temu, podržali su opšti trend koji, za
sada, ne prihvataju SAD i još neke
zemlje, a koji vodi smanjenju emisija
štetnih gasova prema Kjoto protokolu.
Na primer, proizvodnja goriva iz
obnovljivih izvora omogućiće nekim
državama da ispune zahteve iz ovog
protokola. Prema nekim analizama
etanol, proizveden iz šećerne trske
u Brazilu, a koji je zamenio motorni
benzin, smanjio je emisije štetnih
gasova za 80%.
Poslednjih nekoliko godina u svetu
se razvila trgovina dozvoljenim
emisijama štetnih gasova između
pojedinih zemalja. Procenjuje se da je,
u 2007, vrednost ovih transakcija bila
preko 60 milijardi dolara.
Ad 7. Mnogi menadžeri naftnih
kompanija ukazali su na problem
povećanja proseka starosti zaposlenih
u naftnoj industriji kao i problem
nedostatka stručnjaka u ovoj oblasti.
Naime, sve manji broj mladih se
opredeljuje za studiranje na tehničkim
fakultetima, a da bi se postalo vrhunski
stručnjak, posle diplomiranja, potrebno
je najmanje 15 godina iskustva u ovoj
industriji. O tome bi naftne kompanije
trebalo da vode računa a rešenje može
da se nađe u različitim vidovima
saradnje sa fakultetima i naučnim
institucijama.
Predstavnik Naftne industrije Srbije,
autor ovog članka, aktivan učesnik
poslednja četiri svetska naftna
kongresa (Kalgari, Rio, Johanesburg,
Madrid), na ovom kongresu imao
je izlaganje na temu modernizacije
rafinerija u Jugoistočnoj Evropi –
region Zapadnog Balkana. Takođe,
na predlog organizatora (World
Petroleum Council) i koorganizatora i
domaćina kongresa (Repsol i CEPSA),
predstavnik Srbije učestvovao je na
„okruglom stolu“ gde je prezentovana
i njegova poslednja knjiga,
monografija „Oil Industry of South
Eastern Europe“. U ovoj monografiji
data je analiza, sa svih aspekata,
naftne industrije jedanaest zemalja
Jugoistočne Evrope, kao i analiza
naftnih kompanija, ključnih igrača
u ovoj regiji (OMV, MOL, Lukoil,
Hellenic Petroleum).
OIL INDUSTRY OF SOUTH EASTERN
EUROPE
Autor : Dr Ozren Ocić
[email protected]
Izdavač: RPI
Prikaz
Naftna industrija Jugoistočne Evrope, vitalna za dalji uspešan ekonomski
razvoj regiona, nedavno je podvrgnuta značajnim promenama.
Proces obuhvata sektore „upstream“, „midstream“ i „downstream“ i
uključuje:
• razvoj „offshore“ i „onshore“ istraživanja i proizvodnje nafte
• razvoj inftrastrukture transporta nafte i naftnih derivata
• diversifikaciju snabdevanja nafte u regionu
• modernizaciju rafinerija nafte prema standardima Evropske unije,
razvoj tržišta derivata (veleprodaja i maloprodaja).
Monografija/studija OIL INDUSTRY OF SOUTH EASTERN
EUROPE (NAFTNA INDUSTRIJA JUGOISTOČNE EVROPE),
autora dr Ozrena Ocića, pokriva u svojoj analizi sledeće zemlje:
Albanija, Bosna i Hercegovina, Bugarska, Hrvatska, Grčka, Mađarska,
Makedonija, Crna Gora, Rumunija, Srbija i Slovenija.
Kroz prikaz naftne industrije svake zemlje sadržan je njen istorijski
razvoj, sadašnje stanje i razvojne perspektive uključujući:
• strategiju vlade i plan razvoja industrije
• „upstream“ (istraživanje i proizvodnja nafte) aktivnosti i ključni
naftni „igrači“ u regionu
• „midstream“: transportna infrastruktura, sadašnja i projektovana,
prognoza razvoja
• „downstream“: sadašnje stanje i razvojne perspektive za sve lokalne
rafinerije i petrohemijska postrojenja
• tržište naftnih derivata, veleprodaja i maloprodaja: sadašnji i
projektovani razvoj.
Monografija/studija OIL INDUSTRY OF SOUTH EASTERN
EUROPE takođe sadrži detaljne profile glavnih naftnih kompanija
Jugoistočne Evrope (OMV, LUKOIL, MOL, Hellenic Petroleum), kao
što su:
• proizvodnja i finansijski indikatori
• sadašnje aktivnosti i razvojne perspektive
• SWOT analize ključnih naftnih kompanija sa aspekta unapređenja
prisustva u regionu
Monografija/studija je važan izvor informacija za :
• tehničke fakultete i naučne institucije
• kompanije-proizvođače nafte
• kompanije za transport, distribuciju i trgovinu nafte
• kompanije za usluge i proizvodnju opreme
• inženjering kompanije
• banke i finansijske institucije
• konsultantske organizacije.
Sergei Rudnitsky
Zamenik generalnog direktora RPI
[080]
energija
Mirko Pajni}, dipl.ma{ in`.
Milo{ Begovi}, dipl.ma{ in`.
UDC:621.311.22 : 621.634.004
Energetski aksijalno
protočni ventilatori
u termoenergetskim
postrojenjima
U
RUDNAP-GROUP - MINELKOTLOGRADNJI ventilatore
raznih vrsta i namena proizvodimo od
1958. godine. Ovi radom želja nam
je da Vam predstavimo naš program
aksijalnih ventilatora AS ( tipa
“SCHICHT”) čiju smo proizvodnju
započeli 1965. godine u saradnji sa
poznatom zapadnonemačkom firmom
“KKK”, a razvoj nastavili samostalno
krajem sedamdesetih godina.
U tabeli 1 dat je pregled urađenih
ventilatora AS - tipa “SCHICHT” od
strane Minel Kotlogradnje ( samostalno
ili u saradnji sa firmon “KKK”) .
Aksijalni ventilatori ovog tipa pokrivaju
oblast protoka od 4 do 450 m3/s i
pritiske do 100mbar, a na zahtev
investitora radimo i jedinice do 900
m3/s i veće. Pri istim karakteristikama
ovi ventilatori su obično znatno lakše
konstrukcije od centrifugalnih, pa i
drugih aksijalnih ventilatora. Primenjuju
se :
- u energetskim postrojenjima kao
ventilatori svežeg vazduha, dimnih
gasova i primarnog vazduha,
- u sistemima za odsumporavanje
dimnih gasova kao ventilatori za
povećanje pritiska na toploj strani
i kao ventilatori dimnih gasova na
hladnoj strani,
- u svim ostalim postrojenjima u
kojima se transportuju i regulišu
veliki zapreminski protoci vazduha i
otpadnog gasa.
Rezime
U priloženom radu je prikazano konstruktivno rešenje energetskog aksijalnoprotočnog ventilatora AS ( tipa “SCHICHT” ) sa opisom konstrukcije, principom
rada, regulisanjem. Zbog dobrih protočnih i pritisnih karakteristika, ovi ventilatori
zauzimaju manji prostor od centrifugalnih, a pri istim karakteristikama, znatno su
lakši, pa je i cena ugradnje niža.
Ova vrsta aksijalno protočnog ventilatora je našla široku primenu u energetskim
postrojenjima, kao ventilatori svežeg vazduha, dimnih gasova, primarnog vezduha,
u sistemima za odsumporavanje dimnih gasova i u svim ostalim postrojenjima u
kojima se transportuju i regulišu veliki zapreminski protoci vazduha ili otpadnog
gasa.
Prikazano je i upoređenje, što se ekonomskih pokazatelja tiče, ventilatora
AS naše proizvodnje i ruskih energetskih ventilatora “DOD”, ugrađenih u termoenergetska postrojenja u Gackom, Pljevljima, Bitolju, Sisku i Kostolcu –A.
1. Usisna komora (usisno grlo), koja
služi za dovođenje struje u osu
ventilatora,
2. Regulacioni aparat, sa svojim
regulacionim lopaticama, služi za
regulaciju protoka i pritiska na željeni
radni režim,
3. Kućište ventilatora je nedeljivo.
Kao fiksna tačka ventilatora, ono je
čvrsto pričvršćeno na temelj, pomoću
dve noge, koje su zavarene za plašt.
Radijalno poređane usmerivačke
Slika 1
• Energetski aksijalni ventilatori AS
- opis konstrukcije, princip rad, izbor ,
regulacija.
1. Opis konstrukcije:
Gledano u smeru strujanja vazduha,
ventilator sadrži sledeće elemente
(slika1):
[081]
lopatice su sastavni deo kućišta.
Njihova je uloga da omoguće bolje
strujanje i da nose oklop kućišta u
kome je smešten unutrašnji ležaj.
Usmerivačke lopatice kod ventilatora
svežeg vazduha su zavarene za jezgro
i kućište dok su kod ventilatora
dimnog gasa zamenljive i ako je
potrebno zbog pohabanosti mogu
se zameniti pojedinačno čak i bez
demontaže kućišta. Statorski delovi
se oslanjaju u tri tačke, ispod usisne
energija
komore, kućišta i difuzora. Oslonac
ispod obrtnog kola je fiksan, dok su
druga dva oslonca slobodna i mogu
primiti aksijalna pomeranja usled
zagrevanja.
4. Rotorski deo se sastoji od obrtnog
kola i vratila koje se oslanja
na svojim krajevima. Veza
između obrtnog kola i vratila, je
omogućena pomoću prirubnice
i kontraprirubnice povezanih
vijcima. Vratilo se oslanja na dva
kotrljajuća, samopodesiva ležaja.
Unutrašnji ležaj je fiksan, dok je
spoljni (sa strane spojnice) slobodan.
Podmazivanje se vrši spolja, tako
što se spoljni ležaj podmazuje
preko mazalica, a unutrašnji preko
voda za podmazivanje. Oba ležaja
su snabdevena sa uređajima za
regulaciju količine maziva, čime se
omogućava uklanjanje viška masti.
Unutrašnjem ležaju je moguće
prići kroz ulazni otvor na difuzoru.
Hlađenje unutrašnjih ležaja se postiže
strujom spoljašnjeg vazduha koja
se pojavljuje iza obrtnog kola, a
po zaustavljanju ventilatora putem
prirodne promaje kroz dimnjak.
Još jedan način hla|enja je taj, da je
unutrašnji rukavac izrađen sa rupom
u sredini, pa se tako toplota odvodi sa
spoljašnje i unutrašnje strane ležaja.
Vratilo ventilatora je zaštićeno sa
limenom oblogom koja služi kao
zaštita od mehaničkih nečistoća.
Kada ventilator transportuje gasove
visoke temperature i difuzor i kućište
moraju biti izolovani, da bi se izbeglo
neželjeno pregrevanje unutrašnjeg
ležaja.
5. Difuzor je montiran na kraju
ventilatora i on je nedeljiv. Jedan
profilisan oslonac, koji je postavljen
u difuzoru, se upotrebljava za nošenje
jezgra difuzora, kao i za prolaz
vazduha za hlađenje unutrašnjeg
ležaja, voda za podmazivanje i
kontaktnog termometra za merenje
temperature ležaja.
Slika 2
koeficijentom pritiska ψ=0,7, što
odgovara usporenju unutar kola
w2/w1 =0,65. Ako se sada isto kolo
izvede sa meridijanskim ubrzanjem
pri istom skretanju u pravcu obima tj.
pri istim cu komponentama, dobija
se crtkasto izvučen dijagram. Sada je
vrednost w2/w1 =0,755. Uočavamo
da se dobija bitno manje usporenje u
obrtnom kolu tj. i srazmerno manja
opasnost od odlepljivanja gasne struje.
Ako uporedimo kola sa istim
usporenjem (kod normalnih aksilalnih
ventilatora) kod kojih je w1=w1´ i
w2=w2´ i jednakim uglom lopatica
β, tada nastaje prema slici 3, znatno
veće otklanjanje u pravcu obima i
srazmerno viši pritisak. Dok su ulazni
dijagrami indentični, dobijaju se bitne
razlike u cu komponentama brzina.
Kolo sa meridijanskim ubrzanjem
pokazuje skoro dvostruku vrednost cu
komponente brzine.
Ovo znači dvostruko veći pritisak,
odnosno dvostruko veći koeficijent
pritiska ψ. Dalja glavna razlika je u
Slika 3
2. Princip rada:
Ovo je tip aksijalnog ventilatora sa
meridijanskim ubrzanjem, za razliku od
ostalih aksijalnih ventilatora kod kojih
se preseci u meridijanskom pravcu ne
smanjuju već ostaju isti, kod ovog tipa
se ti preseci jako smanjuju u smeru
strujanja.
Kod normalnih aksijalnih ventilatora
je cm= const , u delu obrtnog kola.
Kod ovog tipa ventilatora se pomoću
dijagrama brzina, koji je prikazan na
slici 2, najlakše uočavaju razlike u
odnosu na normalna aksijalna kola.
Puno izvučene linije na dijagramu
važe za normalno aksijalno kolo sa
[082]
veličini apsolutne izlazne brzine. Radi
veće izlazne energije i preobražaj
pritiska (dinamičkog u statički) je veći.
To je razlog što kod ovih ventilatora
difuzor igra veću ulogu nego kod
normalnih aksijalnih ventilatora.
Njegova konstrukcija je odlučujuća
za ovu vrstu ventilatora. Kao prednost
dobija se znatno viši pritisak, a kao
nedostatak javlja se nužnost oblikovanja
osetljivijeg difuzora ( u odnosu na
normalne aksijalne ventilatore).
Na slici 4 dato je poređenje aksijalnih
ventilatora sa meridijanskim ubrzanjem
i normalnih aksijalnih ventilatora.
Odnos ukupnih pritisaka koji se postižu
u jednom i drugom slučaju dat je u
zavisnosti od potrebnog meridijanskog
ubrzanja izraženog odnosom c2m/c1m.
Ucrtane su i razne krive konstantnog
usporenja relativne brzine izraženog
odnosom w2/w1. Sa slike je vidljivo
da se već pri umerenom meridijanskom
ubrzanju, postižu znatna povećanja
ukupnog pritiska. Pri inače jednom,
određenom meridijanskom ubrzanju
energija
Slika 4
razlike su utoliko veće ( ∆p,∆p´)
ukoliko je veći odnos w2/w1. Iz prakse je
potvrđeno da se postiže dvostruko viši
pritisak nego kod normalnih aksijalnih
ventilatora.
Prednosti aksijalnih ventilatora sa
meridijanskim ubrzanjem dolaze do
izražaja u oblasti viših koeficijenata
pritiska ψ. Dok su pri manjim
vrednostima ψ, približno 0,2 do
0,30 , normalni aksijalni ventilatori
nenadmašni i poseduju mnogobrojne
prednosti, njihove osobine postaju sve
lošije ukoliko se više zalazi u oblast
viših vrednosti koeficijenata pritiska.
Dakle, kod ventilatora sa meridijanskim
ubrzanjem može se postići da se u
Slika 5
obrtnom kolu relativna
brzina ne smanjuje tj. da
bude w1 = w2 , što kod
normalnih aksijalnih
ventilatora nije moguće.
Tako se dobijaju bolji
uslovi strujanja kroz
samo obrtno kolo.
Postiže se odlučujuća
prednost, da nije nužno
profilisanje lopatice tj.
da zadovoljavaju obične
lopatice iz lima. U slučaju
kada je kućište cilindrično
i ispunjen uslov da je w1
= w2 , dobija se za spoljne
( duž cilindra ) strujne
linije jednak statički
pritisak (ρ/2)*(w12 – w22 ),
tj. obrtno kolo proizvodi
samo kinetičku energiju.
To znači da su vlakna
bliže glavčini ubrzana,
a na samoj glavčini vrlo
jako ubrzana. Ukupan
statički pritisak se dakle
proizvodi u difuzoru, tako
da je oblikovanje visoko
opteređenog difuzora od
odlučujućeg značaja.
3. Regulacija:
Kada se protok ventilatora reguliše
prigušivanjem, pri stalnoj ugaonoj
brzini ventilatorskog kola, menjaju mu
se radni uslovi. Grafički se ovaj proces
predstavlja kontinualnom radnom
krivom. Na slici 5 prikazana je radna
kriva ventilatora sa prigušnim krivama i
krivom stepena korisnosti.
Ako se kriva koja određuje otpore
sistema i radna kriva ventilatora seku
u tački A, kojoj odgovara maksimalna
vrednost stepena korisnosti, određena
tačkom A’, ventilator će raditi pod
najpovoljnijim uslovima. Dobro je da se
protočni trakt i
ventilator tako
izaberu, da se
pri regulisanju
protoka,
zatvaranjem
prigušnog
organa,
ostvareni radni
režimi nalaze
u području
BC, kome
odgovaraju
visoke vrednosti
stepena
korisnosti
određene
deonicom B´C´
na krivoj η.
Ovi režimi su
tako izabrani
da tačkama B
[083]
i C odgovaraju stepeni korisnosti ηB =
ηC = ξ * ηmax. Koeficijenat ξ se bira
prema širini radnog područja. Što je
ξ manje to je, za isti tip ventilatora,
radno područje šire. Obično se ξ kreće
u granicama od 0,75 do 0,85. Radni
režimi levo od tačke D nisu dozvoljeni,
jer tačka D predstavlja granicu stabilnog
rada, a levo od nje je zona nestabilnosti.
Kada se ispred ventilatorskog kola
, koje se obrće stalnom ugaonom
brzinom, nalazi regulacioni usmerni
aparat sa pomerljivim lopaticama,
ostvaruju se različite radne krive
ventilatora zavisno od nagiba usmernih
lopatica. Obezbe|ivanje željenog radnog
režima ventilatora, slika 6, postiže
se izborom nagiba usmernih lopatica i
otpora protočnog trakta.
Eksploataciono radno područje
ograničeno je na slici 6 linijama ABC,
CDEF i FA. Linija ABC je deo krive
aa koja predstavlja granicu stabilnog
rada, najčešće uzetu sa izvesnom
rezervom. Linija CDEF izabrana
je prema kriterijumu za dozvoljeno
odstupanje od maksimalnog stepena
korisnosti.
To je najčešće linija stalne vrednosti
stepena korisnosti data uslovom
η = ξ * ηmax . ηmax je maksimalna
vrednost stepena korisnosti, a na slici
6 taj stepen korisnosti se ostvaruje
pri režimu definisanom tačkom M.
Linija FA je deo radne krive ventilatora
ostvarene pri maksimalnom otvoru
usmernog aparata.
4. Ure|aj za stabilizaciju
karakteristika US- ure|aj
Aksijalni ventilatori tipa SCHICHT
sa US-uređajem ugrađuju se u ona
industrijska postrojenja u kojima se
javlja potreba da ventilator u nekom
režimu rada mora da radi sa vrlo niskim
vrednostima protoka i pritiska, odnosno
postrojenja u kojima se javlja problem
promene otpora strujanja (takav je vrlo
često slučaj sa ventilatorima svežeg
vazduha u termoelektranama). USuređaj se sastoji iz jednog obilaznog
kanala koji je postavljen neposredno
ispred ulaza u obrtno kolo u vidu jednog
koncentričnog prstena povezanog
sa kućištem ventilatora. Na malim
protocima jedan deo struje iz radnog
kola se vraća unazad obilaznim kanalom
i na taj način se podstiže stabilnost
pritiska.
Ako uporedimo Q -∆p dijagrame
ventilatora sa US-uređajem, slika
7, i bez njega, slika 8, videćemo da
ventilator sa US-uređajem nema
nestabilnog područja rada. On nema
granicu stabilnosti koja ograničava
radno područje ventilatora.
energija
• Ekonomski pokazatelji primene
energetskih ventilatora u uslovima
eksploatacije
Slika 6
Na našim prostorima su pored
ventilatora tipa “SCHICHT” ugrađeni
(u velika energetska postrojenja ) i ruski
ventilatori ( dvostepeni tipa “DOD”)
sa istim meridijanskim presecima
duž smera strujanja . To su objekti
u termoenergetskim postrojenjima
u Gackom, Pljevljima, Kostolcu-A,
Bitolju, Ugljeviku i Sisku .
Izvršićemo analizu ( za iste parametre )
ugrađenog ventilatora u Kostolcu-A ili
Bitolju- DOD 41 sa ventilatorom AS1131 ND :
Parametri ventilatora tipa DOD 41:
Protok Q=300m3/s, pritisak p=31,5mbar,
temperatura t=200 0C .
Na osnovu ovih parametara izabran
je ventilator AS11-31 ND tipa
“SCHICHT”. U tabeli 1 su dati
parametri ova dva tipa ventilatora.
Na osnovu tabele 1 uočava se da je
smeštajni prostor, ukupna masa , masa
rotirajućih delova, masa obrtnog kola,
po nekoliko puta manja kod ventilatora
AS, nego kod ventilatora “DOD”,
što pokazuje da je i nekoliko puta
jeftiniji. Jedno od najvažnijih pitanja za
sposobnost ventilatora u pogonu, jeste
njegov odnos prema dejstvu habanja.
Habanje je utoliko manje ukoliko je
manja obimna brzina i ukoliko su bolji
odnosi strujanja u obrtnom kolu, tj. i
ukoliko su viši stepeni korisnog
dejstva η.
Pošto od svih aksijalnih mašina,
aksijalni ventilatori sa meridijanskim
ubrzanjem tipa “SCHICHT” imaju
najviši koeficijent pritiska, potreban
je , za traženi pritisak, najmanji broj
obrtaja od svih aksijalnih ventilatora
(pri istom prečniku). U pogledu otpora
prema habanju, od važnosti je, da
radne tačke po mogućnosti leže blizu
tačke maksimalnog η karakterističnog
polja, jer tamo vladaju najpovoljniji
odnosi strujanja. Osim toga ovaj
ventilator ima naročitu prednost, da
je zbog ubrzanog strujanja u obrtnom
kolu prema kućištu, malo osetljiv,
tako da se čak i kod znatnog habanja,
ne umanjuje znatno vrednost η i
koeficijent pritiska. Kao potvrda o
veku trajanja može se navesti da obrtno
kolo jednog ovakvog ventilatora sa
srednjim odnosima (loženje ugljenom
prašinom, srednji sadržaj pepela, dobro
otprašivanje), postiže cca 25.000 radnih
sati. Kod veoma dobrih uslova, obrtna
kola su bila već preko 80.000 radnih
sati u eksploataciji. Na osnovu svega
ovoga izloženog, uočava se prednost
ventilatora tipa “SCHICHT”, kao
energetskih ventilatora , u odnosu na
ostale tipove aksijalnih ventilatora.
Slika 7
Slika 8
[084]
energija
Tabela 1
Tabela 2
6. Modularni sistem
konstrukcije:
U istu veličinu kućišta može se ugraditi
više vrsta običnih radnih kola, koja se
razlikuju po obliku lopatica i uglovima
postavljanja lopatica, a istovremeno se
kombinuju I različite veličine statorskih
regulatora, usisnih komora, usisnih
dizni, dužih I kraćih difuzora. Na taj
način dobijeno je više familija aksijalno
protočnih ventilatora, od AS1 do
AS12, različitih pritisnih I protočnih
karakteristika, tako da možemo
zadovoljiti svaki zahtev u okviru oblasti
primene.
Glavne mere (mm) – prema slici 1.
Literatura:
Bruno Eck: Ventilatoren, Entwurf
und Betrieb der Radial,Axial und
Querstromventilatoren, 5 auflage,
Springer-Verlag Berlin -Heidelberg New York 1972
[085]
energija
[086]
energija
Vera Duki}, Marko Tasi}, Siniša Vasi}
UDC:621.311.22 : [622.73 : 621.926]
Neki aspekti funkcionisnja mlina
za mlevenje uglja primenjeni na
mlinskom postrojenju isporučenom
TE Tuzla i primer rešavanja
određenih pitanja kod proizvodnje,
transporta i montaže vrelovodnog
kotla od 116MW koji je urađen za
Beogradske Elektrane
1. Poznato je da preduzeće Rudnap
Group Minel Kotlogtradnja, koje
upravo ovih dana proslavlja 60.
godišnjicu postojanja, se intenzivno
bavi proizvodnjom mlinova za mlevenje
uglja. Ta proizvodnja datira od još
sedamdesetih godina prošlog veka. Do
sada je preduzeće RGMK isporučilo
preko 400 ventilatorskih mlinova i
bezbroj ih remontovala. Danas sa
zadovoljstvom konstatujemo da su
praktično svi i dalje u funkciji.
Nastojanjem da se efikasnost, sigurnost
i trajnost u radu stalno poboljšavaju,
RGMK je za mlinsko postrojenje
isporučeno TE Tuzla uradila određena
poboljšanja (slika 1).
Ventilatorski mlin sa udarnim kolom
se proizvodi u dve familije: tip N i tip
S. Za našu zemlju su mnogo važniji
i interesantniji VM-i tipa N -, koji se
koriste za veoma vlažne mrke ugljeve i
lignite ( vlažnost do 70 % ), a prave se
kapaciteta do 200 t/h.
VM familije S daju dobre rezultate u
mlevenju uglja boljeg kvaliteta - mrkog
i kamenog, a prave se kapaciteta do 75
t/h. VM-i Minel Kotlogradnje postali
su po kvalitetu i pouzdanosti vodeći
mlinovi u svetu za lošije ugljeve.
Od svih isporučenih mlinova najveći
broj je za velike energetske jedinice,
počev od 200MW pa naviše: VM
Slika 1
[087]
N170.50 pa preko N200.45, N220.50,
N270.45, do mlina N400.42 za TENT-B.
Ovaj mlin ima prečnik udarnog kola
4100mm. OK je teško oko 35t. Celo
mlinsko postrojenje ( kućište, međudeo i
separator) su visine oko 15m, težine XX
sa vratima mlina i duplim ležajem.
Naši VM su isporučeni u termoelektane:
TENT A, TENT B, TE Kostolac A i
B , Kolubara A, Kolubara B, Morava,
Gacko, Ugljevik, Šoštanj, Bitolj,
Pljevlja, Belhatov, Bobov Dol,Tuzla....
U istm termoelektranama su stečena i
mnoga korisna iskustva vezana za ovaj
proizvod.
Na izbor VM -a utiču mnogi faktori:
sastav uglja, količina vlage i pepela u
energija
Slika 2
Slika 2
uglju, struktura uglja -posebno sadržaj
ksilita, meljivost uglja, kapacitet kotla,
.......
Mlinovi za ugalj predstavljaju jedan
od najvitalnijih elemenata uređaja za
sagoravanje ugljenog praha.
Tehnički podaci
z tip mlina
VML 280.62 K
z br.kom.
8
z nazivni br. obrtaja
600 o/min.
z maksimalni kapacitet mlna
37 t/h
finoća ugljenog praha:
R 0.09
55 %
R 1.0
2%
z zapreminski protok
aerosmeše
155.000 m3/h
z napor mlina
700 Pa
z temperatura aerosm.
na izlazu iz mlina
180 st. C
z prečnik udarnog kola
2800 mm
z radna širina kola
630 mm
z zamajni moment
udarnog kola (GD2)
41.000kgm2
z
[088]
z
potrebna snaga elektromotora 630 KW
Obrtno kolo
Obrtno kolo ovog mlina je prečnika
2800 mm (slika 2). Prsten i disk su od
legiranog čeličnog liva.
Udarne ploče od materijala koji je
otporan na habanje. Pri izradi diska i
prstena postoje tačno definisani zahtevi
koji moraju biti ispunjeni pri livenju,
odnosno tačno propisani uslovi tehničke
isporuke odlivaka.
energija
U nastavku su ovako razdvojeni
elementi (vidi slike na sledećoj strani)
transportovani na samo gradilište.
Ostali elementi su separatno odveženi
iz fabrike. Na samom gradilištu je
izvršeno spajanje (vidi slike) tako
da je obezbeđen optimalan rezultat
u sistemu proizvodnja – ispitivanje
hidrotestom – transport – montaža.
• Kod kotla od 140 MW ovakva
tehnologija zbog ipak prevelikih
dimenzija nije moguća.Tu su pomenuti
učesnici odlučili da problem prevaziđu
na taj način što će se praktično cela
montaža odvijati na gradilištu. Ovo
rešenje nije racionalno kao prethodno,
kod kotla od 116MW, ali jednostavno
se na drugi način nije moglo.
Slika 4
Slika 5
Naša firma se takođe vrlo uspešno bavi
i reparaturom obrtnih kola koja su već
neko vreme bila u eksploataciji, uz
primenu savremenih tehnologija pri
sanaciji i uz sva zahtevana ispitivanja
posle sanacije, uz preporuku za buduću
eksploataciju istog kola.
2. Prilikom izrade vrelovodnog kotla
116MW za Beogradske Elektrane
pojavio se problem ukrupnjavanja
elemenata od kojih se jedno ovakvo
postrojenje sastoji.
Posebno imajući u vidu problem
sprovođenja hidrotesta koji se radi
kao kruna svih ispitivanja. Posle niza
iskušenja konstruktori i tehnolozi
RGMK uz podršku konzorcijalnog
partnera Kirke Suri i saglasnost
investitora i Republičke inspekcije su
odlučili da se pomenuta operacija uradi
na sledeći način:
• Elementi, kao što su kompletni
panelski zidovi, zajedno sa svojim
kolektorima su spojeni tako da je
formirano samo telo kotla u svoj
svojoj prirodnoj veličini, samo je
postavljeno horizontalno. Zatim je
cela konstrukcija bukvalno presečena
na dva veća i dva manja dela. Pri
tome se u prethodnom postupku
moralo voditi računa da dimenziono
bude predviđen prostor za sečenje.
[089]
Download

prelom energije 4