ekonomskofinansijskim tehničkoorganizacionim

energija• Kakav bi model energetskog sistemau budućnosti trebao biti ?• Kako države iz okruženja JI Evropemogu izvući benefite iz jednogtakvog modela?Teško je sa sigurnošću tvrditi kako ćeizgledati model energetskog sistemau budućnosti, ali prema trenutnimtendencijama u energetici u Evropii Svetu daju se naslutiti izvesnekonture jednog takvog modela.Prema njima takav model će biti sveviše decentralizovan sa razvojemdiverzifikacionih izvora, za razlikuod starog modela čiji proizvodnikapaciteti su bili centralizovani najednom mestu.Pored toga, model energetskog sistemau budućnosti će biti sve više usmerenkupcima energije, gdje će primarnizahtev biti interes kupca. Nadalje,model će favorizovati primenu čistihtehnologija, koji će osigurati pozitivanodnos prema okolini. Osim toga,model će naglašavati intenzivnuprimenu obnovljivih izvora energije,kombinaciju različitih vrsta energetskihizvora sa što većim stepenomenergetske efikasnosti i ekološkičistim tehnologijama. Ovo će doprinetismanjenju emisije stakleničkih plinova(posebno CO 2), stabilizaciji klimatskihpromena, povećanju energetskeefikasnosti i diverzifikaciji energetskihizvora. Mikro i mali energetskiizvori obično će biti konektovani nadistributivnu mrežu. Dakle, javljaćese jedan novi oblik proizvodnje kojise zove distribuirana proizvodnja,a navedene izvore nazivamodistribuirani izvori. Ovo će dakakosmanjiti troškove prenosa i prenosnegubitke, pojednostaviti izgradnju novihenergetskih objekata, jer se radi omanjim troškovima, a i lakše je pronaćilokaciju. Tržište energije će bitiliberizovano i apsolutno konkurentsko,što znači da će biti omogućeno svimada trguju sa energijom kao i sa svakomdrugom robom. U takvim uslovimaće biti izražen interes proizvođačaza smanjenje proizvodnih troškova,ali i kupaca za smanjenje cena. Sveovo će na neki način optimizirati radenergetskog sistema.U Evropi i Svetu već dugi niz godinase pokušava pronaći alternativni izvorenergije za naftu, među koje spadajui obnovljivi izvori energije. BiH jekao i neke zemlje njenog okruženjana samom početku u iznalaženjualternativnih izvora energije.2. Energetska strategija EUZašto je važno analizirati energetskustrategiju EU?energijaPitanje energije u EU je jedno odnajbolje regulisanih pitanja u EU.Države EU zauzimaju lidersku pozicijuu primeni obnovljivih izvora energije,a njena energetska strategija jasnopokazuje da će tu poziciju nastojatizadržati i u budućnosti.Osnovni moto energetske strategije EUje ¨Energija je od strateškog značaja zaEvropu¨. Ciljevi energetske strategijeEU su održivost, konkurentnost isigurnost snabdevanja energijom.Navedene ciljeve EU nameravapostići povećanjem stepena korištenjaobnovljivih izvora energije ipovećanjem energetske efikasnosti.Dakle, energetska politika treba dastvori uslove sigurnog i racionalnogsnabdevanja i potrošnje energije, otvoridržavno tržište i omogući pristupmeđunarodnom tržištu energije, zaštitikupce i aktivira obnovljive izvoreenergije uz ispunjenje najviših zahtevaprema zaštiti okoline. Ciljevi se moguprovesti političkim, ekonomskofinansijskim,zakonskim i tehničkoorganizacionimmerama.Energetska strategija EU formalnoi pravno zasnovana je na nekolikoključnih strateških dokumenata, te nizadirektiva i odluka. Neki od njih, kojizauzimaju ključnu ulogu, su ¨ZelenaKnjiga¨, ¨Bela Knjiga¨, ¨Energetskapolitika za Evropu¨, ¨Mapa obnovljiveenergije¨, Sporazum o energetskojlisti, Protokol o energetskoj listi oenergetskoj efikasnosti itd.Svi navedeni dokumenti upozoravajuna činjenicu da su uprkos značajnompotencijalu, obnovljivi izvorienergije nedovoljno iskorišteni i daje neophodno pronaći najdelotvornijemere kako bi njihov trenutni udeo uukupnoj potrošnji energije od cca 6% porastao na 12 % do 2010. Godine(L11). Pored navedenog cilja u Mapiputa primene obnovljivih izvoraenergije zacrtan je i cilj 20 % učešćaobnovljivih izvora energije u ukupnojpotrošnji energije do 2020. Godine(L11). Svaka država članica, u tomsmislu donosi odluku o izboru i vrstiobnovljivih izvora energije shodnoraspoloživim resursima, unutar čegapredlaže svoj doprinos ukupnom cilju,te navodi planirane podsticajne mere.Dok jedni pridaju veći značaj biomasi,drugi se fokusiraju na biodizel ilidobijanju energije iz drvenih ostataka,itd.¨Zelena reforma¨ obuhvata stimulacijukako proizvođača, tako i kupaca, acilj je preraspodela tereta izdvajanja(uvođenja novih ekoloških davanjakroz preraspodelu postojećih).[006]Implementacija evopske politikepodrazumeva veliki broj mehanizama(propisi, porezi, grantovi, isubvencije), pri čemu se politika,strategija i projekti moraju planiratine samo na evropskom, nego i nadržavnom i regionalnom nivou.Za realizaciju energetske politikepotrebna su finansijska sredstva kojase prevashodno moraju bazirati nazakonima tržišta.Među mehanizme za podsticajefikasnom korištenju energije iobnovljivih izvora energije mogu sesvrstati:- Pristup korisnika energiji povlastitom izboru,- Subvencije,- Olakšice na davanja i oslobađanje odtaksi,- Fiksne otkupne cene i premijeza otkup energije proizvedeneiz obnovljivih izvora energije ilikogeneracije,- Zeleni certifikati na tržišnomprincipu, itd.U nekim državama uvedene su tzv.¨zelene etikete¨ prema kojima se kupcudaje mogućnost izbora nabavke, aproizvođač je obavezan proizvestiodređenu količinu energije izobnovljivih izvora energije.Postoje ekološki porezi (porezi naenergiju i porezi na CO 2, SO 2, NO x),kojima se želi osigurati konkurentnostobnovljivih izvora energije, posebnobiomase.Podsticaji mogu dolaziti od tržišta,banaka ili privatnih investicionihfondova. Mogu se uglavnom podelitiu dvije grupe: vladine podsticajei podsticaje iz ostalih finansijskihresursa. U nekim zemljama najvećidio realizacije programa vezan je zaparlament i vladu, dok se kod drugih,programi i odluke donose od straneministarstava, obrazovnih agencija,posredničkih struktura, menadžmenta inaučnih organizacija.Mapa puta predstavlja način postizanjapostavljenih ciljeva u primeniobnovljivih izvora energije i dajeprocenu koliko će koštati relizacijazacrtanih ciljeva.Ceni se da će se u ukupnuinfrastrukturu uložiti više od 2 trilionadolara do 2030. godine (L11). Diood ovoga iznosa bit će finansiran odprofita, dio od poreza, a nešto će čistomorati doći od kupaca.Ostvarenjem cilja sačuvat će se okolinaod destrukcije stakleničkih plinova,te smanjiti godišnji troškovi fosilnihgoriva sa preko 250 Mtoe do 2020.

energijagodine, od kojih približno 200 Mtoe 1bi bilo uvezeno i stimulisati novetehnologije i evropske industrije. Ovimbi se umanjili troškovi između 10 i 18biliona $ po godini, u periodu između2005. i 2020. godine, zavisno od ceneenergije (L11).Postizanjem cilja 20 % takođe bi sesmanjile godišnje emisije CO 2.Dakle, navedeni dodatniaproksimativni troškovi upoređujući sakonvencionalnim izvorima će ovisitiod stope inovacija u budućnosti i ceneenergije iz konvencionalnih izvora.Niko ne može sa sigurnošću predvideticenu nafte ili gasa za period od 20godina.3. Aspekti primeneobnovljivih izvora energijePrimena obnovljivih izvora energije uregiji JI Evrope je nedovoljno istraženaoblast. Istina postoje određena, alinedovoljna istraživanja za utvrđivanjepreciznih potencijala i primenuobnovljivih izvora energije. Stogasu rezultati istraživanja priličnodivergentni.Primena obnovljivih izvora predstavljakompleksnu oblast koja zahtevamultidisciplinarno istraživanje. Zautvrđivanje potencijala i primenuobnovljivih izvora potrebno jeangažovanje elektro, mašinske,tehnološke, hidrometeorološke,agronomske, i drugih struka.Kao uslov primene obnovljivihizvora energije neophodno je utvrditipotencijale za primenu istih. Dakle,osnovno pitanje koje se postavljana početku primene obnovljivihizvora energije je, kako, koliko i kojeobnovljive izvore energije je mogućekoristiti.3.1. BiodizelBiodizel je pored svih prednostikarakterističnih za obnovljiveizvore energije i jedan novi oslonacpoljoprivredi. U nekim zemljama cenabiodizela je niža od cene mineralnogdizela. Sve su ovo razlozi zbog čega sedanas sve veća prednost daje biodizeluu odnosu na mineralni dizel.Bosna i Hercegovina i Albanijasu jedine države u Evropi u kojojbiodizel nije zaživio niti u jednojvarijanti (prodaja, proizvodnja,potrošnja).Prilikom razmatranja mogućnostiprimene biodizela od ključne jevažnosti sagledati ukupni potencijal1Mtoe – milion tona ekvivalentne nafte.energijaobradivog neiskorištenog zemljištakoji bi se mogao koristiti za ovunamenu. Pre toga potrebno je sagledatistanje zasijanih površina.Pored žitarica kao sirovinu uproizvodnji biodizela koriste seotpadna jestiva ulja i masti. Kada sesagleda situacija u velikim urbanimcentrima, možemo reći da se radi oveoma značajnim količinama otpadnogulja iz ovih izvora, koje se relativnojednostavno može prikupiti. Tu sui domaćinstva koja troše najvećekoličine ulja i masti. Prikupljanjemovih otpadnih ulja i masti mogla bi seobezbediti značajna sirovinska osnovaza proizvodnju biodizela.Ukoliko se ne popravi trenutnološa slika u poljoprivredi neće bitimoguće učiniti značajniji iskorakniti u oblasti biogoriva, od kojih se,uz hidroenergiju, i najviše očekuje.Obzirom da se radi o ogromnomneiskorištenom potencijalu prioritetnobi trebalo stimulisati poljoprivrednuproizvodnju.3.2. BiomasaIako biomasa obuhvata različitevrste organskih materija, energetskihsorti koje sadrže ulja i šećere, drvo,poljoprivredni i otpad u urbanimnaseljima, ipak se pod biomasomprvenstveno podrazumeva drvo kaodominantni energent.Biomasa zauzima vodeće mesto upronalaženju novih oblika energije,kako u Evropi, tako i u regiji JIEvrope. Biomasa može biti korištenaza zagrevanje, proizvodnju električneenergije i za pogonsko gorivosredstava transporta.Korištenje biomase značajno smanjujestakleničke plinove. Različite vrstebiomase koriste različite tehnologije iprocese za proizvodnju bioenergije.Bioplin može biti proizveden odorganskog otpada kroz anaerobnufermentaciju i sadrži zemni plin. Isti semože koristiti u vozilima prilagođen zapogon na prirodni plin.Uklanjanjem otpada iz šuma pomažese obnavljanje šume. Danas se sve višekoriste brzorastuće šume za energetskepotrebe. Ovaj energent je mogućekoristiti u kombinaciji sa ugljem uelektranama za proizvodnju električnei toplotne energije.Za procenu ukupnog potencijalabiomase važno je sagledati ukupnupovršinu šuma i šumskog zemljišta(podaci iz katastra) ili procenat učešćašuma u ukupnoj površini regije.Glavni izvori šumske biomase suredovne seče, ostaci seča, prorede isanitarne seče.[007]3.3. Kruti otpadKorištenje otpada u svrhu dobijanjatoplotne ili električne energije imadvostruke benefite. Ne samo da naovaj način dobijamo energiju negopravilnim upravljanjem otpada štedimoenergiju i vodimo računa o pravilnomodnosu prema okolini.Osnovni zahtev koji se namećeprilikom projektovanja ovakvogprojekta jeste obezbeđenje održivostii u ekonomskom i ekološkom smislu.Zbog toga bi ovakav projekat trebaloposmatrati sa regionalnog aspekta.Postoje, nažalost, malobrojni primeriuspešnih projekata u ovoj oblasti. Oviprimeri pokazuju da je činjenjemnapora i malim ulaganjem mogućeostvariti značajne rezultate na poljuupravljanja otpada, korištenja istog zadobijanje električne i toplotne energijei zaštite okoline.Instalirano postrojenje za proizvodnjuelektrične i toplotne energijepodrazumeva celovit sistem koga činesonde za otplinjavanje, plinovodi ipostrojenje sa turbinom i kontrolnomtablom.Naglašavajući i ekološki efekat,potencijali za realizaciju projekataselektivnog prikupljanja otpada(takođe štedimo energiju) i korištenjaotpada kao sirovine za dobijanjeelektrične i toplotne energije svakakopostoje u većim centrima.3.4. Energija vetraSvedoci smo rapidnog rasta instaliranihkW vetroturbina u Evropi i Svetu. Ovajrast se u pojedinim državama poredi sastepenom rasta mobilne telefonije.Cena proizvodnje električne energijeiz vetroelektrana na lokacijama sapovoljnim vetropotencijalom jeveć konkurentna konvencionalnimizvorima energije.Za utvrđivanje potencijala vetrakoriste se parametri frekvencijepojedinih pravaca vetra i srednjebrzine pojedinih pravaca vetra koji sepredstavljaju dijagramom ruže vetrova.Iste su snimljene na lokacijamahidrometeoroloških stanica.Slika 3.4.1 Snimljena ruža vetrova nalokaciji hidrometeorološkestanice

energijaSa slike 3.4.1 vidljivo je da trenutnatehnologija vjetrogeneratora ne bi bilaekonomski isplativa za instaliranje nalokaciji na kojoj je snimljena data ružavetrova. To ne znači da u budućnostisa unapređenjem tehnologijevjetrogeneratora ova i slične lokacijene bi mogle biti ekonomski isplative zaproizvodnju električne energije.3.5. Solarna energijaProcene su da je potencijal solarneenergije 10.000 puta veći nego što supotrebe planete (L1). Solarna energijase najčešće koristi kod pretvaranje utoplotnu energiju za pripremu potrošnetople vode i grejanja, te u solarnimelektranama, dok se kod pretvaranjau električnu energiju koristefotonaponski sistemi. Dakle, solarnuenergiju je moguće koristiti aktivnoi pasivno. Aktivno podrazumjevakorištenje solarnih kolektora ifotonaponskih ćelija, dok pasivnopodrazumeva urbanističko planiranje,primenu materijala, raspored prostorijai ostakljenih ploha.Iako su veliki potencijali solarneenergije mala su očekivanja. Razlozinajpre leže u skupoj tehnologiji, alii potrebi obezbeđenja alternativnogizvora zbog nestalnosti sunčevogzračenja i ovisnosti o vremenu.U tom smislu kombinacija malihhidroelektrana i solarne energijepojačava pouzdanost i neovisnost uradu od drugih izvora energije.Za razliku od aktivnog korištenjasolarne energije primenom pasivnogkorištenja solarne energije moguće jemnogo povećati energetsku efikasnost iuštedeti energije uz adekvatnu primenuizolacionih materijala u stambenojgradnji, adekvatnim urbanističkimplaniranjem (raspored zgrada, ulica,drveća) i primenom solarnih kolektoraza pripremu potrošne tople vode igrejanje.Za veću primenu pasivnog korištenjasolarne energije potrebno je upotpunosti promeniti kulturu stambenegradnje (slika 3.5.1), a postojećezakonske regulative prilagoditi istoj.Danas se nažalost malo govori oSlika 3.5.1 Pasivno korištenje solarne energije[008]energijatakozvanim samogrejnim ekološkimkućama koje štede i do 85 % toplotneenergije i oko 30 % svetlosne energije.U cilju procene potencijala solarneenergije neophodno je izvršiti merenjeinsolacije u pojedinim gradovima.Navedeni podaci predstavljaju osnovuza izradu karte osunčanja i instaliranjesolarnih kolektora ili fotonaponskihsistema.3.6. Geotermalna energijaU EU i Svetu mnogo se ulaže uistraživanje primene geotermalneenergije. U švedskom gradu Malmeu,koji je proglašen ekološkim gradom,instalirano je cca. dve hiljadegeotermalnih pumpi. Procenjenisvetski potencijal je 35 milijardi putaveći nego što su potrebe planete alise koristi samo dio do 5000 metaradubine (L1).U regiji JI Evrope je istraženostpotencijala geotermalne energije vrlomala. Postoje različiti, ali i ohrabrujućipodaci, koje je potrebno proveritiistražnim bušotinama. Trenutno seu regiji JI Evrope ova vrsta energijeuglavnom koristi za rekreativne ibalneološke potrebe.3.7. HidroenergijaHidroenergija je najznačajnijienergetski izvor i jedini kojije ekonomski konkurentankonvencionalnim izvorima (fosilnimgorivima). Zbog svog, manje štetnoguticaja na okolinu pod terminhidroenergije, kao obnovljivogizvora, tretiraju se isključivo malehidroelektrane.Multifunkcionalnost, kao karakteristikasavremene tehnologije, znatnopojeftinjuje cenu izvedbe projekta, alii povećava efikasnost rada objekta,npr. mHE kao elektrane, ali i kaoribnjaci, mlinovi, za sport i rekreaciju,za vodoprivredu.... Stoga, odlukuza gradnju pojedinih objekata, pa ionih čija je isplativost upitna, moguopredeliti neki drugi sadržaji ilifunkcije. Vode koje nepovratno ističuiz ribnjaka mogli bi se npr. koristiti zapogon hidroturbina.4. Preduslovi za primenuobnovljivih izvora energijeKako bi izgradile energetski sistemu skladu sa principima energetskestrategije EU države JI Evrope bimorale:- Prilagoditi zakonsku regulativu kojaće promovisati obnovljive izvore izaštitu čovekove okoline.- Formirati energetski sistem koji ćeobezbediti održivu, konkurentnu isigurnu energiju.- Definisati ili eventualno prilagoditipostojeće energetske strategije.Energetske strategije pojedinihdržava morale bi se uklopiti uregionalne, evropske i svetskeenergetske trendove i tržišta.- Naći šansu da kroz instaliranje novihenergetskih sistema (povećanjeenergetskih kapaciteta, instaliranjenovih elektrana) poveća zaposlenost(znatno smanji nezaposlenost).- Razvijati istraživački rad u oblastienergetike, posebno u korištenjuobnovljivih izvora energije.- Otpočeti sa značajnijomproizvodnjom energije iz obnovljivihizvora a u skladu sa startegijom EU(20 % energije iz obnovljivih izvorado 2020. godine) (L11). Potrebno jemaksimalno iskoristiti potencijale izobnovljivih izvora poput energije izbiomase, energije voda, energije vetrai solarne energije.- Sve kratkoročne mere moraju seuklopiti u dugoročnu viziju razvojaenergetskog sektora.- U koncept održivosti privrednograzvoja moraju se uključiti sve mereenergetske politike, posebno vodećiračuna o okolini.- Treba projektovati i podsticatidiverzifikaciju izvora i tehnologijeproizvodnje energije.- Strateški podržavati efikasnokorištenje energije (pa i edukativno).- Strateški podržavati korištenjeobnovljivih izvora energije.- Strateški podržavati istraživanje irazvoj čistih i efikasnih tehnologija.- Uključiti se u evropskedemonstracijske projekte na područjunovih tehnologija (vodikovetehnologije, i dr.).- Strategija treba u prvi plan stavitiinteres društva - građana (kupaca).- Razviti projekte edukacijestanovništva posebno dečijeg uzrasta.Pozicije dece i njihovo ponašanjeoblikuje se od mladog uzrasta isamim tim je značajno i presudnosa edukacijom početi upravo u tomperiodu. Inicijative obrazovanja

energijamladih ljudi efektima korištenjaenergije i idejama za smanjenjepotrošnje ima i trenutne i dugotrajnebenefite.- Formirati ključne državne institucijeMinistarstvo za energetiku, Agencijuza energiju, Institut za energiju iCentar za energetsku efikasnost.Od ključnog značaja za primenuobnovljivih izvora jesu podsticajnemere, jer cilj svakog investitora jestešto brži povrat uloženih sredstava.Jedan od načina, jeste uvođenjecarinskih pogodnosti i poreza nakorištenje konvencionalnih tehnologijakoje zagađuju okolinu.Drugi način osiguranja potrebnihsredstava je formiranje Fonda zaštiteokoline i energetske efikasnosti.Na kraju, ključnu ulogu u realizacijinavedenih mera i akcija treba da imaju:- Javnost, građani i mediji- Permanentni pristisak na državne iostale nivoe vlasti- Kreatori lokalne energetskeinicijative i politike o energiji ienergetskoj efikasnosti (upravljanjeenergijom-organizacija, kadrovi idr., budžet za energiju i energetskuefikasnost) i aspektima okoliša5. Rezultati istra`ivanja ismernice za primenuTrenutne tendencije u istraživanjui razvoju u energetici pokazujuda Evropa i Svet čine napore upronalaženju rešenja za obezbeđenjedeficita energije, ali i pronalaženjurešenja problema globalnogzagrijavanja planete Zemlje.Ključno je pitanje, kako se državeJI Evrope mogu prilagoditi novimtendencijama u energetici i kreiratimodel energetskog sistema budućnosti,koji će im omogućiti da iskoriste svebenefite takvog modela.Ono što je evidentno, jeste da sunedovoljno istraženi potencijali zaprimenu obnovljivih izvora energije.Navedi samo primer primeneproizvodnje biogoriva u Bosni iHercegovini. Podatak, da je skoropola (45,76 %) oranica u ovoj državineobrađeno pokazuje da državanema niti ideju niti instrumentarijda razvije proizvodnju jestivih, akamoli energetskih kultura (L17).Bosna i Hercegovina nema niti jednoinstalirano postrojenje za proizvodnjubiogoriva.Primena solarne energije u državamaJI Evrope je praktično zanemarljivai uglavnom se svodi na primenusolarnih kolektora u domaćinstvimai ugostiteljskim objektima za potrebe[009]energijazagrevanja i dobijanja tople vode.Praktično, ne postoji planiranjestanogradnje u smislu primenepasivnog zračenja sunčeve energije.Takođe, u praksi ne postoji primenafotonaponskih ćelija za proizvodnjuelektrične energije.U oblasti hidroenergije postojepionirski koraci u izgradnji protočnihhidroelektrana za proizvodnjuelektrične energije. U tom smislupostoji vrlo mala iskorištenosthidroenergetskih potencijala.U regiji JI Evrope se skoro uopštene daje značaj dobijanju energije izotpada i selektivnom prikupljanjuotpada. Ovaj segment je važan ne samozbog mogućnosti dobijanja električnei toplotne energije nego i štednjeenergije, te propisnog zbrinjavanjaotpada i zaštite okoline.Ne postoji dovoljna promocija iedukacija građana, učenika i studenata(društva uopšte) o primeni obnovljivihizvora energije, energetskoj efikasnostii štednji energije.Dakle u cilju popravljanja energetskeslike u regiji JI Evrope i stvaranjauslova za brži ulazak u EU morajuse učiniti veliki napori u razvojuenergetskog sektora.Ključno je uspostaviti institucionalnii zakonodavni okvir po uzoru EU izemalja u regiji. Ovo je važno kakobi se brže implementirali ciljevi idirektive EU u energetskom sektoru.Vrlo je važno stvarati uslove zaliberalizaciju tržišta energije.Države moraju stimulisati upotrebuobnovljivih izvora kroz formiranjevlastitog fonda te apliciranje projekatau internacionalnim fondovima zapodsticanje upotrebe obnovljivihizvora. Jačanje energetskog sektorastimuliše ekonomiju, omogućujeinostrana ulaganja, otvara nova radnamjesta, razvija industriju i privreduopćenito, te time poboljšava standardživljenja građana.Svoju šansu u upotrebi obnovljivihizvora regija JI Evrope treba naćiprvenstveno u proizvodnji biogoriva ihidroenergije, ali ne treba zanemaritini ostale vidove obnovljive energijekao što je vetroenergija, energijaSunca, geotermalna energija i energijaiz krutog otpada. Ovo je i logično,obzirom da ovi energenti imaju većupouzdanost ili stepen raspoloživosti.U nastojanju da se osiguraelektroenergetski sistem iz višerazličitih izvora energije potrebnoje uskladiti potrebe i ekonomskemogućnosti.Rezultati istraživanja pokazuju da seprimenom tehnologija obnovljivihizvora npr. samo u Bosni i Hercegovinimože otvoriti oko 500.000 novihradnih mjesta (18).Paralelno s tim, efekti korištenjaobnovljivih izvora energije ogledajuse u novčanom benefitu, te uštedifosilnih rezervi i smanjenju emisijestakleničkih plinova.Rezultati pojedinih provedenihistraživanja o potencijalimaobnovljivih izvora u regiji su priličnopotcenjeni.Na kraju krajeva, neovisno sa kolikopotencijala obnovljivih izvorase raspolaže, cilj bi trebao bitimaksimalno iskoristiti raspoloživepotencijale. Jer zapravo, nije bogatadržava ili regija koja raspolaže sabogatim resursima, nego ona koja je ustanju da iste koristi optimalno.6. Zakljlu~ak• JI Evropi bi trebao biti imperativpovećanje stepena primeneobnovljivih izvora energije u ciljusmanjenja energetske ovisnosti onafti i plinu.• Uzmu li se u obzir svi benefiti kaošto su čuvanje ionako ograničenihzaliha fosilnih goriva, smanjenjeovisnosti o uvozu energije,stimulisanje zapošljavanja i razvojaprivrede, pozitivan odnos premaokolini, povećanje stepena korištenjaobnovljivih izvora energije ne samoda je obaveza nego solucija kojinema alternativu.• Ispunjenje uslova, propisa i direktivaEU u oblasti primene obnovljivihizvora energije je važno ne samozbog ulaska država JI Evrope u EU,nego pre svega zbog benefita kojiproizlaze iz jedne takve politike.• Osigurati uslove za promovisanjei razvoj obnovljivih izvora krozvladine podsticaje, ali i korištenjemmeđunarodnih fondova. Onima kojižele da grade obnovljive izvoremoraju se omogućiti povoljni krediti,te osigurati obavezan otkup poodređenim premijama.• Za primenu i veću afirmacijuobnovljivih izvora od presudne jevažnosti uspostaviti zakonodavnopravniokvir, te izvršiti studijeizvodljivosti primene obnovljivihizvora energije, neophodne zaprovođenje reforme energetskogsektora i popravljanje energetskeslike.• Trenutna nekonkurentnostobnovljivih izvora i konvencionalnihizvora energije može se rešitiodgovarajućim podsticajima zaone koji uvode obnovljive izvoreenergije, te taksama za one kojikoriste fosilna goriva.

Literatura[1] Prof. Dr. sc. Mirsad Đonlagić,Energija i okolina, Univerzitet uTuzli, 2005.god.[2] G.Boyle, Bob Everet andJanet Ramage, Energy systemsand Sustainability, (OxfordUniversity press., 2003. god)[3] Godfrey Boyle, RenewableEnergy, (Oxford University press.,2004. god)[4] Faruk Muštović, Vjetroelektrane uBosni i Hercegovini[5] Branimir Jovanović, Šumskabiomasa potencijalni izvorobnovljivih izvora energije[6] Donald Class, Biomass forRenewable Energy, (Academicpress., 2005. godine)[7] Strateški plan razvoja energetskogsektora Federacije BiH, (Sarajevo2005. godine)[8] Analize energetskog sektora u BiH,VTK BiH, Sarajevo 2007. godine[9] Manifesto of the Green HydrogenCoalition for energy agenda for theEuropean Union in the 21st century[10] Action Plan :¨Realising thepotential¨ (Communication fromthe Commision 19 October 2006)[11] Green Paper of the EuropeanCommision: ” A Europeanstrategy for the sustainable,competitive and secure energy ” (8 March 2006)[12] Biomass Action plan (7 December2005)[13] Decision on guidelines for trans-European energy networks (26June 2003)[14] Directive on the energyperformance on buildings (16December 2002)[15] Kyoto protocol (11 Dcember2007)[16] Contribution of the Unioncamereon the Green paper of the CEon the European strategy forthe energy trannsmitted toEurochambres[17] Zbornik radova međunarodnognaučnog skupa Obnovljiveenergije i čista tehnologija(International Tuzla SummerUniversity 02.-12.07.2007.godine)[18] Transkript sa konferencije i izboriz diskusije Energetska efikasnosti obnovljivi izvori energije,Sarajevo 2007. godinenergijaD. @. Djurdjevi}, M. Jevti}Fakultet tehničkih nauka, Kosovska MitrovicaUDC:621.311.243 : 621.35Fotonaponski uređajii sistemi – prošlost,savremena tehnologija ibudući pravci razvojaRezimeU radu je dat pregled važnih smernica ukupnog stanja u oblasti solarne energije,fotonaponskih ćelija i sistema za proizvodnju električne energije koji se sve višekoriste u svetu za proizvodnju čiste, obnovljive energije. S posebnom pažnjomrazmotren je uticaj tehnološkog napretka u oblasti proizvodnje fotonaponskihćelija i sistema, a sagledani su i budući pravci razvoja. Skoro 50 godinaintenzivnog istraživanja i usavršavanja u oblasti tehnologije fotonaponskihćelija, u najnovije vreme nagovestilo je mogućnost proizvodnje ovih uređaja saisplativom cenom. Tržište fotonaponskih uređaja i sistema u svetu stalno je raslou toku protekle decenije, da bi premašilo godišnju stopu rasta od 50%. Iako jejasno da ima puno tehnoloških prepreka koje treba savladati, došlo se do zaključkada su sniženje cena na osnovu tehnoloških poboljšanja, subvencije i ulaganja uizgradnju fotonaponskih elektrana odlučujući faktori koji bi mogli da dobiju trkusa drugim izvorima tradicionalne i obnovljive energije. Sagledane su prednosti, alii slabosti trenutnog stanja tehnologije i tržišta fotonaponskih uređaja. Korišćenjesunčeve energije i fotonaponski sistemi su, u suštini, obrazovni problem,od osnovnih škola do univerzitetskog nivoa, od politike upravljanja praviminformacijama do profesionalne obuke. Cilj ovog rada je da se srpska energetskai profesionalna javnost podstakne na dalja istraživanja u oblasti solarne energije ida ukaže na potrebu obrazovanja i opšte informisanosti u ovoj oblasti.Ključne reči: fotonaponski uređaji, obnovljiva energija, solarne ćelije i moduli,nanotehnologija.Photovoltaic Devices and System – Past, State of the Art and theFuture TrendsThe purpose of this paper is to review some important guidelines related to thephotovoltaic solar cells and systems which are gaining world-wide acceptancefor producing clean, renewable electricity. The attention is given on the impactof the recent technology progress and recently announced future trends in thedevelopment of solar power systems and engineering. Nearly 50 years of researchin the semiconductor material photovoltaic science have resulted in promisinglow-cost fabrication of photovoltaic cells in the very near future. During the lastdecade, the growth of the world photovoltaic market have accelerated and overruna annual rate of 50%, approaching to the conclusion that signifi cant progresscan only be expected by investments in grid-connected systems. The strengths andweaknesses of the current state of technological and commercial activities arereviewed. The future expectations and projections are commented as well, leadingto the conclusion that, amongst variety of current obstacles, only price reductionsdue to technology improvements and expanding of grid connected photovoltaicpower stations could win the race with the traditional and particularly otherrenewable sources of energy. Solar energy and photovoltaic are educational issues,from general schools to university levels, from the true information policy to theprofessional training. Thus, the objective of this paper is the contribution to theSerbian professional and energy-producing community, with appeal for moreserious educational and informational treatment of solar photovoltaic power fi eld.Key words: photovoltaics, renewable energy, solar cells, solar modules,nanotechnology.[010]

energija1. UvodSvi oblici energije koji su posledicauticaja energije sunčevog zračenja(solarne energije) spadaju u grupuobnovljivih izvora energije, [1].Evidentni nedostatak energije urastućoj svetskoj ekonomiji, kaoi sve češće i ozbiljnije energetskekrize, s kojima se čovečanstvosuočava zadnjih deceniju-dve, nagloje povećao interes za dobijanjemelektrične energije direktnimpretvaranjem (konverzijom) izenergije sunčevog elektromagnetskogzračenja. Do pre nekoliko godinadirektan način konverzije iz solarneu električnu energiju bio je skoro naeksperimentalnom, ili probnom, ilifenomenološkom nivou, u senci drugihmogućnosti koje poznaje i primenjujeenergetika. Zato ne čudi podatak daje danas udeo ovog vida konverzije uukupnoj svetskoj proizvodnji energijesvega oko 0.1%. Svedoci smo naglogporasta industrije solarnih uređaja uzadnjih nekoliko godina, značajnogpada cena na tržištu solarne energetsketehnologije, briljantnih naučnihotkrića u oblasti solarne tehnologije inanotehnologije, značajnih investicija,kako u istraživačke projekte, takoi u proizvodnju solarnih uređaja ielektrana velike snage, donošenjakonvencija, direktiva i energetskihpolitika na globalnom i na nivoimadržava, koje preporučuju i stimulišuulaganja u razvoj i realizacijuobnovljivih izvora, a posebno solarneenergije. Sve je to za kraći period odjedne decenije potpuno promenilone samo viziju buduće globalneenergetske stvarnosti, nego i tokrealnih aktivnosti, istraživanja, tržišta ifinansijskih ulaganja okrenutih sektoruenergetike, [2].Energija koju nam, putemelektromagnetskog zračenja, predajeSunce ogromna je i neiscrpna,bezopasna, čista, dostupna svakojnaciji i svakoj državi na svetu.Ilustracije radi, navešćemo dvaprimera, koji se često navode uliteraturi. Prvi, solarna elektrana(sa solarnim uređajima današnjetehnologije) postavljena na prostorupustinje Sahare podmirila bi upotpunosti potrebe čovečanstva za(električnom) energijom. I drugi, [3],količina energije koju Sunce nedeljno(za 7 dana) predaje teritoriji Rusijeveća je od energetske vrednosti svihpoznatih zaliha nafte, prirodnoggasa, uglja i uranijuma kojima Rusijaraspolaže.U principu, postoje dva osnovnanačina da se solarna energija pretvori u[011]energijaelektričnu. Jedan je da se solarna prvopretvori u toplotnu energiju, koja sedalje konvertuje u mehaničku energijuturbine koja proizvodi električnuenergiju. Drugi način, koji je i temaovog rada, je direktna - fotonaponskakonverzija solarne u električnuenergiju. Postoje i tzv. hibridni sistemikoji koriste i kombinuju fotonaponski itoplotni efekat solarnog zračenja.Tehnologija poluprovodnika, kojase razvija tek nešto više od 50godina, izazvala je pravu revolucijuu elektronici, informatici, optičkimtehnologijama, a najverovatnije ćeimati najvažniju ulogu u oblastiproizvodnje električne energije izsunčevog zračenja korišćenjemfotonaponskih solarnih sistema.Nanonauka i nanotehnologija, kojesu u zadnjoj deceniji postale glavnanaučna i inženjerska disciplina kojevode tehnološkom i ekonomskomnapretku, takođe mogu imati velikiimpakt na razvoj solarne energetike.Ipak, i pored veoma obećavajućihmogućnosti novih tehnologija,potrebno je još puno istraživanja,ulaganja i rada da bi se Sunce”pokorilo“. Doduše, tako je bilo u svimsituacijama kada je trebalo zasnovatii osvojiti novu energetsku bazu.Kao primer mogu poslužiti enormnaulaganja u tzv. nuklearnu energiju. Paipak, i pored velikih ulaganja i truda,danas se nema utisak da je nuklearnaenergija rešenje. Iako je baš ovihgodina medijska ofanziva oko nastavkaulaganja u nuklearnu energetiku,pitanje je da li treba puno ulagatiu nešto što je skuplje u budućnostiodbaciti i ukinuti, nego danas uvesti ueksploataciju.Iako je istorija istraživanja i upotrebesolarnih fotonaponskih pretvaračaenergije veoma kratka, već se mogurazlikovati tri tehnološke generacije unjihovom razvoju. Prva je zasnovanana bazi poluprovodnog kristalnogsilicijuma i još uvek je u dominantnojupotrebi. Druga generacija je posledicakorišćenja naprednijih i složenijihtehnika izrade solarnih uređajai predstavlja tehnologiju tankihpoluprovodnih slojeva (filmova) legurasilicijuma i lakih (lako-topljivih)metala. Treću generaciju fotonaponskihuređaja uvodi nanotehnologija, nudećičitav spektar novih materijala kojise mogu koristiti kao fotonaponskipretvarači, npr. polimeri, organski iplastični materijali, itd.Industrija i tržište fotonaponskeenergetike pratili su brzi razvoj naukei tehnologije u ovoj oblasti. Svetskotržište fotonaponskih uređaja ubrzanoraste iz godine u godinu. S drugestrane, cena fotonaponskihih uređaja jepadala po godišnjoj stopi od oko 5%,u toku protekle decenije. Predviđa se,[2], da će se i pre kraja 2020. godine,cena 1kWh-a energije proizvedenogiz konvencionalnih izvora izjednačitisa cenom 1kWh-a energije dobijenedirektno iz sunčeve energije.Pored dominantne tehnološkedimenzije, solarna i fotonaponskaenergetika, kao i celokupna energetikaobnovljivih izvora (u svetu, a i kodnas), imaju i političku, obrazovnu,dakle širu sociološku dimenziju.Razvoj i primena nove tehnologijezahtevaju ulaganja ne samo u naučnotehnološkaistraživanja i projekte, veći sveobuhvatnu akciju podizanja nivoaznanja i obrazovanja u društvu. Ovajrad je i pisan s ciljem da se domaćojenergetskoj i profesionalnoj javnostiukaže na potrebu obrazovanja i opšteinformisanosti u ovoj oblasti i da sepodstakne na istraživanja i ulaganja uoblasti solarne energije i energetike.2. Termalne i fotonaponskesolarne elektraneKod termalnih solarnih elektrana(thermal solar power-plants) solarnaenergija se prvo pretvora u toplotnu(koncentratorima ili sistemom ogledalakoja prate položaj Sunca), dobijenatoplotna energija dalje se koristi(slično kao u termo- ili nuklearnimelektranama) za stvaranje vodene pare,ili nekog drugog radnog fluida, kojipokreće sistem turbina za stvaranjeelektrične energije. Radni fluid semože zagrevati u žižama sistema npr.paraboličnih ogledala, slika 1 desno,ili u prijemnoj tački npr. na vrhuposebnog tornja, slika 1 levo. Termalnesolarne elektrane su isplative samona geografskim lokacijama sa većimintenzitetom sunčevog zračenja, npr. upustinjama. Još 90-tih godina prošlogveka napravljene su u Kaliforniji,USA, slika 1 desno, prve elektranesa lokalnim koncentratorima, ukupnesnage 354 MW, [2]. Države tropskog isubtropskog pojasa i danas investitajuu izgradnju ovog tipa elektrana, npr.u Španiji je 2009. godine počelasa radom najveća solarna termalnaelektrana s tornjem na svetu, snage 20MW, slika 1 levo.Za razliku od termalnih solarnihelektrana, tzv. fotonaponske solarneelektrane (photovoltaic solar powerplants)koriste fotonaponski efekatstvaranja potencijalne razlike izmeđudva sloja, tj. dva kontakta, solarnećelije (solar cell) koje se, najčešće,izrađuju u tehnici poluprovodnika,

energijaenergijaSlika 1 Termalne solarne elektrane. Levo: s tornjem, Sevilja, Španija. Desno:SEGS sistem s koncentratorima (prikazano je samo jedno paraboličnihogledalo u sistemu), Kalifornija, USA.mesto u svetu zauzima Evropa (više od1500 elektrana velike snage do kraja2008.), dok u Aziji primat ima JužnaKoreja, u kojoj se nalazi trenutnonajveća (po snazi) fotonaponskaelektrana u Aziji, slika 3d. Kinaplanira veliki prodor u oblast solarneenergetike i trenutno ulaže 1 milijarduUS$ u fotonaponsku elektranu u graduOrdosu, na površini od preko 60 km 2 , ublizini granice sa Mongolijom, koja će,kad budu završene sve 4 planirane faze2019. godine, imati snagu od 2 GW,slika 3e.a daju jednosmerni (DC) napon odoko 1V na izlazu. Solarne ćelijese redno i/ili paralelno grupišu usolarne module, moduli u panele,a paneli u tzv. solarna polja, Slika2; na taj način postiže se povećanjeDC napona po modulu, odnosnosolarnom polju. Za uključivanjefotonaponske solarne elektraneu mrežu potrebno je DC energijupretvoriti u naizmeničnu (AC), aza to se koriste (danas elektronski)uređaji - inverteri. Razumljivo, samojedan deo incidentnog sunčevogzračenja (svetlost je samo manji deocelokupnog spektra sunčevog zračenja)pretvori se direktno u DC energiju,preostali deo se ili reflektuje ili pretvoriu toplotu. Postoje i tzv. hibridni sistemikoji kombinuju fotonaponski i toplotniefekat solarnog zračenja. Fotonaponskesolarne elektrane (sistemi), za razlikuod termalnih solarnih elektrana(sistema), potpuno su bešumne, neiziskuju potrebu za masivnim i skupimturbinama, termičkim elementima,modularne su koncepcije (mogu seproširivati uvek i po želji), ne traženikakav remont, uklapaju se estetski uambijenat, i skoro potpuno su ekološkičiste.Prema [4], do kraja 2008. godineu svetu je bilo izgrađeno više od1900 fotonaponskih elektrana sainstalisanom snagom većom od 200kWp (large-scale photovoltaic powerplants), što je ukupno više od 3.6GWp. Indeks ”p“ uz jedinicu za snaguoznačava vršnu snagu (peak-power) prinominalnim uslovima rada (sunčevogzračenja) i uglavnom se odnosi nairadijansu (površinsku gustinu snagesunčevog zračenja) od 1000 W/m 2 .Više od 750 ovih elektrana je u Španiji,više od 500 u Nemačkoj, a više od 370u USA. Samo u toku 2008. godine, usvetu je projektovano i pušteno u radviše od 1000 fotonaponskih elektranavelike snage. Osim u već pomenutimzemljama, veći broj fotonaponskihelektrana velike snage pušten je urad u Belgiji (elektrane montiranena krovovima) i Češkoj (elektranemontirane na zemlji, slika 3c). Vodeće3. Faze razvoja fotonaponskihure|ajaFotonaponski efekat (efekatpretvaranja - konverzijeelektromagnetske energije sunčevogzračenja u električnu energiju)prvi je uočio i opisao Bekerel(Edmond Becquerel)1839. godine,eksperimentišući s baterijamapunjenim tečnim elektrolitom. Prveeksperimente s fotoćelijama odčvrstog materijala, izrađenog nabazi selena (Se), izveli su Adams(W.G. Adams) i Dej (R.E. Day) uLondonu 1876. godine. Međutim,sve do pojave poluprovodničkih,silicijumskih fotonaponskih konvertora(solarnih ili foto-ćelija, u literaturi naengleskom jeziku odomaćen je izraz”photovoltaic“ ili ”photovoltaics“ –PV - ”solar cells“) 50-tih godina 20.veka, efikasnost konverzije sunčeveu električnu energiju (nadalje:efikasnost) jedva da je prelazila 1%.3.1. Prva generacija fotonaponskihure|ajaStvarni razvoj PV-ćelija i sistema,kakvim ih danas znamo, tj. razvoj tzv.Slika 2 Fotonaponski (solarni) uređaji. Levo: Solarne ćelije, moduli, paneli i polja. Desno: Solarni HIT modul korporacijeSanyo, nominalne snage 220-230 W; dimenzije modula: 861 x 1610 x 35 mm, težina modula: 16.5 kg; efikasnostkonverzije ćelije: 19.2%, modula: 16.6%[012]

energijaenergijaSlika 3 Fotonaponske solarne elektrane u svetu. (a) Lucainena de las Torres, Andalusia, Španija, 23.2 MWp; (b) SolarparkWaldpolenz, Brandis, najveća PV-elektrana u Nemačkoj, 40 MWp; (c) Ostrožská Lhota, Češka, 2.25 MWp; (d) Sinan,Južna Koreja, 10 MWp; (e) Ordos, Kina, planirana snaga 2 GWp; (f) Casas de los Pinos, Cuenca, Španija, 28 MWp.(a)(b)(c)(d)(e)(f)prve generacije PV-ćelija, započeo jetek pre nešto više od 50 godina. Radećieksperimente sa poluprovodnicimau Belovim Laboratorijama, USA,Čapin (D.M. Chapin) i saradnicusu 1954. godine, [5], proizveli prvifotonaponski pretvarač na bazisilicijuma, koji je sadržao p-n spoj iimao efikasnost od oko 6%. Ubrzoje efikasnost povećana na oko 10% iveć 1958. godine PV-ćelije prvi put supraktično i upotrebljene za napajanjesatelita lansiranih u Zemljinu orbitu:sovjetskog Sputnika-3 i američkogVanguard-1, [3]. Početkom 60-tihgodina proizvedene su prve PV-ćelijena bazi galijum-arsenida (GaAs),koje su imale nižu efikasnost odsilicijumskih, ali su, za razlikuod njih, radile dobro i na većimradnim temperaturama, a uskoro supraktično i upotrebljene u projektimaispitivanja sunčevog sistema (Venere1965. i Meseca 1970., Lunohod-1 iLunohod-2). Teorijska efikasnost Si,Ge i GaAs fotoćelija kreće se oko[013]43%. Inače, teorijski termodinamičkilimit efikasnosti PV-pretvarača je oko93% (Carnot-cycle effi ciency), [3].Silicijum nije idealan materijal zaPV-konverziju zbog relativno maleabsorpcije sunčevog zračenja (zatosu izrađuju deblje Si-PV-ćelije),tehnologija proizvodnje i obradečistog kristalnog Si je složena iskupa, ipak i dan-danas je višeod 90% proizvodnje PV-uređajabazirano na mono- i polikristalnimSi-PV-ćelijama, efikasnost modula

energijaje oko 15-16%. Treba istaći da jeefikasnost modula (grupe solarnihćelija) uvek manja od efikasnosti samećelije, zbog džulovih gubitaka pripovezivanju ćelija (pogledati podatkeu zaglavlju slike 2). U zadnje vremekristalni Si se zamenjuje amorfnimsilicijumom (a-Si), koji je jeftiniji ijednostavniji za proizvodnju, ali sabitno manjom efikasnošću ćelija odoko 13% i modula od oko 8%. S drugestrane, prednosti Si leže u njegovimneograničenim količinama u prirodi(doduše sjedinjenog kao SiO 2i sl.),inertnosti i dugotrajnosti.3.2. Druga generacija fotonaponskihure|ajaProblemi vezani za proizvodnju,obradu, ali i nestašicu kristalnogSi, inicirali su istraživanja drugihmaterijala i legura pogodnih zaprimenu u PV-tehnologiji, uzkorišćenje već ispitanih struktura itehnika u fotonici, optoelektronicii tehnologiji lasera. Sve do sredine80-tih godina prošlog veka, PVćelijena bazi germanijuma (Ge), Sii GaAs izrađivane su jednostavnimtehnologijama obrade i mehaničkogspajanja p i n poluprovodničkihslojeva. Uporedo sa istraživanjemosobina novih materijala i složenijitehnološki procesi ulaze i sferu izradePV-ćelija, a najviše oni koji su sepokazali efikasnim u tehnologiji izradelasera. Kristalni Si i Ge zamenjujuse amorfnim Si, legurama Ga, Se,indijuma (In), kadmijuma (Cd),telura (Te), antimona (Sb), i td., kojispadaju u grupu lako topljivih, ali iretkih metala, debljina Si-PV-ćelijase smanjuje, i tako je, pre 20-takgodina stvorena tzv. druga generacijaPV-ćelija u koju spadaju tankoslojnePV-ćelije (”thin-fi lm solar cells“) iPV-ćelije izrađene spajanjem više p-nspojeva od poluprovodnika različitihprovodnih karakteristika, debljina odenergijasvega nekoliko mikrometara (”heterojunctionsolar cells“, ”tandem solarcells“). Današnji PV-uređaji iz drugetehnološke generacije su složeneslojevite poluprovodne strukture,kombinuju se i thin-fi lm i heterojunctionprincipi izrade, sve u ciljupovećanja efikasnosti, robusnosti,inertnosti (dužeg veka trajanja), asmanjenja cene na tržištu. Inače, zaPV-ćelije kaskadne strukture s puno(nekoliko desetina poluprovodnihslojeva) proračunata je teorijskaefikasnost je skoro 87%. U praksi jeto teško izvesti, proizvode se samo2-kaskadne i 3-kaskadne strukture,a dostignuta efikasnost 3-kaskadnihćelija od oko 41%, ali za sada one sekoriste samo za napajanje satelita.PV-uređaji druge generacije su bitnojeftiniji, otporniji su na povišenimradnim temperaturama, mogu bititransparentni, estetski i arhitektonskisu atraktivni.Svega nekoliko novih materijala,legura i struktura pokazalo je dobreosobine za realnu PV-proizvodnju,kao npr. CIS-tehnologija (CopperIndium Diselenide), CIGS-tehnologija(ternarna legura metala Cu(In,Ga)(S,Se) 2), kadmijum-telurid (CdTe),aluminijum galijum arsenid (AlGaAs-GaAs) za izradu kaskadnih iliheteroslojnih PV-ćelija, [2,6,7], itd.Značajniji prodor na tržište PV-uređajai sistema, zasada je imala samo CdTetehnologija,sa efikasnošću ćelijaod skoro 16.5%, a modula od oko11%. U CdTe-tehnologiji urađena jei najveća PV-elektrana u NemačkojSolarpark Waldpolenz, Slika 3b, acena investicije je bila svega neštoviše od 3 Eur/W, što je najniža cenaPV-elektrane. Osim ove, u Nemaškojradi još nekoliko CdTe-PV-elektrana,kao npr. Köthen, snage 14.75 MWp,Helmeringen 10 MWp, Eckolstädti Trier po 8.5 MWp, itd., u USABoulder city snage 12 MWp. NajvećaPV-elektrana u Kini, Ordos, takođese radi u CdTe-tehnologiji. Američkakompanija First Solar je krajem2009. godine potpisala ugovor saKinom za realizaciju ovog projekta,uz obavezu recikliranja upotrebljenihCdTe-modula u budućnosti. Naime,slaba strana CdTe-PV-tehnologije je,uz nedostatak retkog metala telura, itoksičnost kadmijuma (svaki solarnipanel sadrži 7-9 grama kadmijuma),mada je legura kadmijuma i telurastabilna i inertna.3.3. Tre}a generacija fotonaponskihure|ajaNanonauka i nanotehnologija uvodetzv. treću generaciju PV-ćelija iuređaja, [6]. Određeni nano-materijalipokazuju poluprovodne karakteristikei mogu apsorbovati sunčevo zračenje,iako nisu izrađeni ni od Si, ni odlakih metala. To su polimeri, organskii plastični materijali, razni nanorastvorii elektroliti, itd. Efikasnostkonverzije PV-uređaja treće generacijeje za sada mala (oko 5% za organskesolarne ćelije i oko 11% za tzv.dye-sensitized ili Gratzel solarnećelije). Ali zato, tehnologija njihoveproizvodnje je puno jednostavnijaod proizvodnje čistog kristalnog Si,bez upotrebe visokih temperatura iskupih vakuum-aparata i alata. To imaza posledicu da im je cena na tržištunekoliko puta manja od PV-uređaja1. i 2. generacije. Iako se do danasrealizovani PV-uređaji 3. generacijekoriste samo za manje snage i lokalnepotrošače, ozbiljna predviđanja kažuda je samo pitanje vremena kada ćeorganski, plastični, fleksibilni PVuređaji(nanotehnološki opremljeniquantum-dot i quantum-nanowires isl. receptorima svetlosti) u potpunostipostati konkurentni standardnimPV-uređajima 1. i 2. generacije.Nanotehnologija gotovo svakodnevnoSlika 4 Treća generacija fotonaponskih uređaja. Levo: Uvećani blok solarne ćelije sa 3D poluprovodnim ”nano-antenicama“za absorpciju svetlosti; Desno: Fleksibilni solarni modul[014]

M. Soljačić, ”Wireless powertransfer via strongly coupledmagnetic resonances“, Science,Vol. 317, pp. 83-86, July 2007.[11] A. Karalis, J.D. Joannopoulos andM. Soljačić, ”Efficient wirelessnon-radiative mid-range energytransfer“, Annals of Physics, Vol.323, pp. 34-48, 2008.[12] Memorandum for theEstablishment of an InternationalRenewable Energy Agency(IRENA), http://www.irena.org/irena.htm, 2009.[13] UREDBA o merama podsticajaza proizvodnju električneenergije korišćenjem obnovljivihizvora energije i kombinovanomproizvodnjom električne i toplotneenergije, Vlada Republike Srbije,http://www. energetika.gov.rs/,December 2009.energijaMiloje \edovi}, dipl.el.in`.ABS MINEL InženjeringIva Aleksi}, student ETFMr @eljko \uri{i}, dipl.el.in`. asistent ETFUDC:620.92 : 621.311.243.001/.004Analiza iskorišćenja mrežnopovezanih fotonaponskihsistema u SrbijiRezimeU radu su dati osnovni elementi projektovanja mrežno povezanih fotonaponskihsistema i prikazan matematički model za procenu njihovog godišnjeg faktoraiskorišćenja kapaciteta. Na osnovu namenskih jednogodišnjih merenja solarneiradijacije izvršena je analiza energetskog učinka jednog solarnog sistemainstalisane snage 1 MW pna lokaciji u blizini Negotina. Izvršen je proračunukupne očekivane proizvodnje električne energije test sistema uz uvažavanjetemperaturnih korekcija efi kasnosti modula, kao i dodatnih gubitaka.Analizirane su tipične dnevne i sezonske varijacije solarnog potencijala injihova kompatibilnost sa dnevnim i sezonskim dijagramima potrošnje električneenergije.Ključne reči: obnovljivi izvori energije, solarni resursi, fotonaponski modul.AbstractIn this paper, main elements of design of network connected photovoltaic systemsare given. Also, the mathematical model for estimation of their annual effi ciencyis shown. Based upon the measurements of solar irradiation during the period ofone year, an analysis of performance of a solar system with 1 MW pof installedpower located in Negotin, is made. The total expected electric energy productionof a test system is calculated, with respect to temperature corrections of module’seffi ciency, as well as additional losses. Typical daily and seasonal variation ofsolar potential and their compatibility with daily and seasonal consumptiondiagrams has been analysed.Key words: Renewable energy sources, photovoltaic module.1. UvodNarastajuće potrebe za energijomsve brojnije ljudske populacije i sveintenzivnija eksploatacija oskudnihrezervi fosilnih goriva, kao i upotrebanuklearne energije, dovele su do togada se čovečanstvo danas suočavasa veoma ozbiljnim problemimazagađenja životne sredine i globalnihklimatskih promena, što ugrožavaopstanak celokupnog zivog svetana Zemlji. Način da se izbegneovakav scenario jeste široka primenaobnovljivih izvora energije.[017]1.1 Princip fotonaponske konverzijeEnergija Sunca se može direktnopretvarati u električnu pomoćusolarnih (fotonaponskih) ćelija,odnosno modula i panela. Ovaj principdobijanja električne energije se nazivafotonaponska konverzija. Materijalkoji ima sposobnost da energiju fotonasvetlosti petvori u električni naponi struju naziva se fotovoltaik. Kadafoton dovoljno velike energije padnena povšinu fotovoltaika, on je možepredati valentnom elektronu (Valentnielektroni se nalaze na poslednjem

energijaenergetskom nivou atoma elementa,najudaljeniji su od jezgra atoma ipotrebno im je dovesti najmanjeenergije da napuste atom i pređu uslobodnu provodnu zonu), nakon čegaon prelazi u provodnu zonu i poduticajem električnog polja se možekretati, pa se tako formira električnastruja.Kao fotovoltaici se koristepoluprovodnički materijali. Kodpoluprovodnika pored elektrona,kao nosioca naelektrisanja, javljajuse i pozitivno naelektrisanešupljine koje ustvari predstavljajuupražnjena elektronska mesta, kadaelektron napusti atom. Kod čistihpoluprovodnika koji imaju četirivalentna elektrona, postoji problem,jer se slobodan elektron vrlo lakomože rekombinovati sa šupljinom,što dovodi do nestanka nosiocanaelektrisanja. Potrebno je nekoelektrično polje koje će izazvatiSlika 1 Princip fotonaponske konverzije[018]energijaSlika 2 Primer mrežno povezanog fotonaponskog sistemausmereno kretanje nosioca. Ovo poljestvaramo tako sto četvorovalentnipoluprovodnik dopiramo sa jednestrane trovalentnim atomima(akceptorima), koji prihvatajujedan elektron valentne zone,ostavljajući za sobom pozitivnonaelektrisanu šupljinu, pa su u ovomdelu poluprovodnika glavni nosiocišupljie i to je poluprovodnik P-tipa.Sa suprotne strane poluprovodnikdopiramo petovalentnim atomima(donorima), koji predaju jedanelektron atomima poluprovodnikai stvaraju višak elektrona, pa su uovom delu poluprovodnika glavninosioci naelektrisanja elektroni ito je poluprovodnik N-tipa. Stoga,fotonaponska ćelija, koja predstavljaosnovnu jedinicu konverzije energijeSunca u električnu, nije ništadrugo nego poluprovodnička diodaposebne konstukcije. Ona se sastojiod tankog sloja poluprovodnikaN-tipa i debljeg sloja poluprovodnikaP-tipa koji obrazuju PNspoj.Na spoju dolazi dorekombinacije elektronai šupljina i do stvaranjaoblasti prostornog tovara,u kojoj vlada unutrašnjeelektrično polje kojesprečava njihovu daljurekombinaciju. Upravo ovopolje dovodi do proticanjastruje pri fotonaponskojkonverziji. PoluprovodnikN tipa je jako tanak iprovidan, tako da svetlosnizraci prodiru kroz njega ipadaju na kontaktni spojsa poluprovodnikom Ptipa, pri čemu energijafotona formira nosiocenaelektrisanja,koji se gonjenielektričnim poljemoblasti prostornogtovara, krećuprema metalnimkontaktima nakrajevima ćelije.Kroz spoljašnjekolo se mogukretati samoelektroni, kojise rekombinujusa šupljinamapri dolasku na Pstranu.Snaga kojuproizvodijedna ćelija jerelativno mala,pa se u praksi onepovezuju u grupučime se formirafotonaponski modul. Radi dobijanjajoš većih snaga više fotonaponskihmodula se povezuju međusobno. Takose formiraju fotonaponski paneli.1.2 Fotonaponski sistemiFotonaponski sistemi mogu raditi kaosamostalni ili kao mrežno povezani.Samostalni fotonaponski sistemi suodvojeni od elektrodistributivne mrežei sva energija se generiše lokalnou solarnim modulima. Mogu bitiili autonomni ili hibridni. Hibridnisistemi kombinuju fotonaponskesisteme sa jednim ili više izvoraelektrične energije kao što su turbinena vetar ili mali hidrogeneratori kojisluže kao rezervni izvor energije. Ovisistemi se uglavnom primenjuju uudaljenim sredinama što omogućavapouzdano snabdevanje električnomenergijom. Ovakvo distribuiranogenerisanje energije štedi prenosnekapacitete mreže i omogućava njenudecentralizaciju.Fotonaponski sistemi povezani saelektrodistributivnom mrežom radeparalelno sa njom i isporučuju višakelektrične energije i napajaju potrošačena lokaciji samog sistema. Takođekoriste distributivnu mrežu kaorezervni izvor energije.Fotonaponski moduli se postavljaju naspecijalne potporne strukture, mada sesve veći broj fotonaponskih sistemapostavlja na zgrade na kojima sekrov, fasada i ostali delovi građevinekoriste kao instalacione površine, pane zahtevaju dodatno zemljište i moguse koristiti u gusto naseljenim urbanimsredinama. Pored ovoga, fotonaponskisistemi ne zagađuju okolinu i ne pravebuku a izvor energije je besplatani praktično neiscrpan. Obezbeđujustruju u toku najveće potražnje i nataj način smanjuju opterećenje mreže(u zgradama sa mnogo klima uređajadnevni maksimum potrošnje poklapase sa maksimalnom snagom zračenjaSunca tako da fotonaponski sistemgeneriše maksimalnu snagu baš kada jeto najpotrebnije i obara vrh potrošnjeu distributivnoj mreži). Pored svegaovoga fotonaposki sistemi su i veomadugovečni. Njihov radni vek, naime,iznosi trideset i više godina uz veomamalu verovatnoću otkazivanja što ihčini veoma pouzdanim.Glavni nedostaci fotonaponskihsistema su zavisnost od Sunca (utoku noći nemamo proizvodnju, pripovećanoj oblačnosti ona je smanjena),kao i visoka cena električne energijeu odnosu na cenu električne energijedobijene iz fosilnih goriva. Ovajproblem je sve manje izražen zbog

energijaposebnih povlašćenih cena za ekološkičistu proizvodnju električne energijekoje države propisuju, kao podsticaj zakorišćenje Obnovljivih izvora energije,ali ne zaboravimo i sve brži razvojtehnologije za proizvodnju komponentifotonaponskih sistema.2. Metode prora~unaiskori{}enja fotonaponskihsistemaJedan od osnovih pokazateljaiskorišćenja sistema je faktoriskorišćenja kapaciteta:Gde je broj sati zenita sunca brojnojednak dnevnoj insolaciji u kWh.On govori koliko bi sati trebalo daimamo intenzitet zračenja od jednogsunca (1sunce=1kW/m 2 ), pa da ukupnadnevna insolacija (energija sunčevogzračenja) bude jednaka vrednosti kojuimamo pri realnim uslovima.Energija predata panelu od stranesunčevih zraka u fotonaponskojkonverziji zavisi od ugla incidencije.To je ugao između pravca sunčevihzraka i normale na površinu panela(slika 3).Za ugao incidencije važi sledeći izraz:gde je:Slika 3 Ugao incidencijeSlika 4 Orijentacija panela[019]energijaβ – ugao elevacije sunca na horizontuφ s- ugao azimuta sunca na horizontuφ c- ugao azimuta panelaΣ – ugao nagiba panelaZa uglove elevacije i azimuta Suncamožemo napisati:gde je:n – redni broj dana u godiniugao deklinacije (ugao između pravekoja povezuje centre Sunca i Zemlje injene projekcije na ravan ekvatora)satni ugao, tj. ugao za koji Zemljatreba još da rotira da bi dostiglasolarno podne na posmatranoj lokaciji,imajući u vidu da rotira brzinom od365/24=15° po satuL – latitudni ugao (geografska širinalokacije)Pošto se za ugao azimuta Sunca,primenom izraza (1), ne može dobitivrednost veća od 90° ni manja od -90°,a takve vrednosti se u praksi javljaju,potrebno je izvršiti proveru:U cilju maksimalnog iskorišćenjaenergije sunčevog zračenja možemoprimeniti različite metode zaorijentaciju panela u odnosu na položajSunca na horizontu. Jedan od načinaza to bio bi pravljenje mehanizma zapraćenje sunca koji bi panel postavljaotako da ugao incidencije bude 0(praćenje po dve ose), ili najmanjimogući (kod praćenja po jednoj osi).Iako bi ovaj metod obezbedio najboljeiskorišćenje, njegova primena znatnousložnjava proces projektovanja,konstrukcije i održavanja sistema, anaravno, i njegovu cenu.Umesto implementacije sistemaza praćenje može se, na osnovureprezentativnih rezultata merenja,izvršiti proračun optimalnih uglovanagiba i azimuta panela, za koje se imamaksimalno iskorišćenje sistema.U ovom radu će biti izvršen jedantakav proračun za konkretnu lokacijui odgovarajuće podatke. Proračunoptimalnih uglova će se izvesti u dvakoraka.Prvi je određivanje optimalnog uglanagiba i izvršiće se tako što će sepaneli orijentisati prema jugu, a zatimkao parametar proračuna variratinjihov nagib za po jedan stepen ugranicama od 0 do 90. Za svaki odovih položaja će se izvršiti proračunkoeficijenta iskorišćenja kapacitetasistema i zatim uporediti rezultati radiutvrđivanja ugla za koji se ima najvećeiskorišćenje.Drugi korak je određivanje optimalnogugla azimuta. Nagib panela se sadapostavi na optimalnu vrednostutvrđenu u prvom koraku, a zatimse varira ugao azimuta u granicamaod -90 do +90, za po jedan stepen.Na isti način kao i u prvom koraku,za svaki od ovih uglova se izračunaCF i poređenjem dođe do optimalnevrednosti ugla.Nakon utvrđivanja optimalneorijentacije panela, proračunaće sei proizvodnja za konkretan primerpanela.3. Analiza potencijala suncana mikrolokacijiDa bi se izvršila analiza potencijalasunca potrebno je obaviti merenja utrajanju od najmanje godinu dana. Naovaj način se obuhvataju sve dnevne isezonske varijacije sunčevog zračenjana datoj lokaciji.Merene veličine su temperaturaambijenta i horizontalna iradijacija(snaga sunčevog zračenja), tj.njihove srednje vrednosti u tokudesetominutnih intervala. Da bismonajbolje ilustrovali potencijal suncaizračunaćemo srednje vrednostiiradijacije za svaki sat, a zatim tevrednosti za odgovarajuće saterazličitih dana usrednjiti na mesečnomnivou.Sa slike 5 se može jasno uočiti dnevnaperiodičnost intenziteta sunčevog

energijaenergijaSlika 5 Srednje vrednosti horizontalne iradijacije za prosečan dan svakog mesecazračenja koja je uvek približno istogoblika, a amplituda i trajanje joj semenjaju u zavisnosti od doba godine.Na osnovu izmerenih vrednostihorizontalne iradijacije i sledećihizraza može se doći do vrednostiiradijacije na površini panela.gde je:Ī 0– prosečno dnevno ekstraterestričkozračenje [kWh/m 2 /dan]SC = 1,37kW/m 2 – solarna konstantan– redni broj dana u godiniH SR= cos ˉ1 (– tan L · tan δ) – satniugao izlazećeg suncaK T– faktor vedrineĪ H– dnevna horizontalna insolacijaĪ DH– difuziona komponentahorizontalne insolacijeĪ BH= Ī H– Ī DHĪ BH– direktna komponentahorizontalne insolacijeρ – koeficijent refleksijeĪ BC- direktna komponenta insolacije napovršini panelaĪ DC- difuziona komponenta insolacijena površini panelaĪ RC- reflektovana komponentainsolacije na površini panelaĪ C- ukupna insolacija na površinipanelaU zavisnosti od orijentacije panela, tj.njegovog nagiba i azimuta imaćemorazličitu insolaciju na površini panela,a samim tim, i različito iskorišćenjekapaciteta.4. Analiza faktora iskori{}enjaNa osnovu prethodno navedenihizraza, u programskom paketu[020]MATLAB napravljen je matematičkimodel koji kao ulazne podatke koristirezultate jednogodišnjih merenjana lokaciji u Negotinu. Vršena sumerenja temperature ambijenta ihorizontalne insolacije, i to kao srednjedesetominutne vrednosti.Kao rezultat proračuna u prvom korakudobija se optimalni nagibni ugao od 37stepeni, (slika 6).Kao rezultat proračuna u drugomkoraku dobija se optimalni ugaoazimuta od -16 stepeni, tj. 16 stepeniprema zapadu, (slika 7).Koeficijent iskorišćenja kapacitetasistema za ovaj ugao iznosi 17,77%Radi ilustracije izračunaćemoproizvodnju koju bi dao fotonaponskisistem snage 1MWp sastavljen odmodula Kyocera KC158G čije sukarakteristike date u tabeli 1.Sve gore navedene veličine sudeklarisane za standardne uslovetestiranja (Standard test Conditions)koji podrazumevaju I=1000W/m 2 ,AM=1,5, T cell=25°C, modul je čist(bez prašine i drugih nečistoća koje sejavljaju u realnim uslovima.Pošto pri realnoj eksploataciji modula,ovi uslovi nisu zadovoljeni, moramovrednosti iz tabele korigovati.Uticaj promene temperature modula,uvažićemo na sledeći način:

energijaenergijaSlika 6 Koeficijent iskorišćenja kapaciteta sistema u zavisnosti od ugla nagibapanelašto je korektno, jer na taj načinostajemo na strani sigurnosti.Možemo smatrati da svaki stepenporasta temperature ćelije u odnosuna standardnu temperaturu dovodi dosmanjenja snage od 0,5%.Snaga sistema na naizmeničnoj stranise dobija nakon uvažavanja gubitakausled neuparenosti karakteristikamodula, zaprljanosti aktivne površinei gubitaka energije u invertoru. Za ovegubitke ćemo usvojiti tipične vrednostiod 3%, 4% i 10%, respektivno.Slika 7 Koeficijent iskorišćenja kapaciteta sistema u zavisnosti od ugla azimutapanela za fiksiran, prethodno utvrđen, optimalni ugao nagibaDobijena vrednost važi pri standardnojiradijaciji od jednog sunca, pa ju jeprema tome potrebno korigovati,imajući u vidu da je snaga ćelijedirektno proporcionalna iradijaciji, nasledeći način:gde je:I C– ukupna iradijacija na površinipanelaProizvedenu energiju računamosumiranjem snaga i odgovarajućihvremenskih intervala:Tabela 1 Karakteristikefotonaponskog modulagde su:T cell- temperatura solarnih ćelijamodula [°C]T amb- temperatura ambijenta [°C]S - Solarna iradijacija na površinimodula [kW/m 2 ]NOCT- temperatura solarnih ćelijamodula pri normalnim uslovima [°C]Na temperaturu modula utiče ibrzina vetra, ali je ta zavisnost dostakompleksna, pa se ne uzima u obzir,[021]gde je:T i– interval u kome imamo snagu P aci(u konkretnom slučaju 10min=1/6h)Na ovaj način dobija se da je ukupnagodišnja proizvodnja ovog sistema1,199 GWh.Na slici 8 prikazana je raspodela teproizvodnje po mesecima.5. Zaklju~akNa osnovu namenskih jednogodišnjihmerenja horizontalne insolacije namikrolokaciji u blizini Negotinaizvršena je analiza mogućeg faktoraiskorišćenja mrežno povezanihfotonaponskih panela. Za jedantest fotonaponski sistem instalisanesnage 1MWp sastavljen od modulaKyocera KC158G izvršena je analizaoptimalnog pozicioniranja sistema.Za definisani optimalni nagibni ugao iugao azimuta proračunata je očekivanagodišnja proizvodnja električneenergije od 1,199 GWh. Pri proračunu

energijaenergijaSlika 8 Proizvedena električna energija fotonaponskog sistema po mesecimaje uvažen uticaj temperature panelana njegovu efikasnost, a takođe suuvaženi i gubici usled neuparenostimodula, zaprljanja i gubici u invertoru.Za definisanu cenu kWh od 23 Ecentaovaj test sistem bi u toku godineostvario bruto dobit od 276000 E.Literatura[1] Gilbert Master, Renewable andEfficient Electric Power Systems,Stanford University, John Wiley &Sons, New Jersey, 2004.[2] Photovoltaic Power Systemsand The National ElectricalCode: Suggested Practices,The Photovoltaic SystemsAssistance Center, Sandia NationalLaboratories, USA, 1996.[3] Landolt-Börnstein, EnergyTechnologies, Subvolume C:Renewable Energy, Editor: K.Heinloth, Springer-Verlag BerlinHeidelberg, Germany, 2006.[4] Ž. Đurišić, N. Rajaković,Perspektivne tehnologijedistribuirane proizvodnjeelektrične energije, Zbornikradova Međunarodne konferencijaEnergetika, Zlatibor, 18 - 22, Jun2005.[022]

energijaMilenko B. Jevtić 1)Nedeljko Stojnić 2)Originalna pionirska istraživanja elektrohidrodinamike 3UDC:621.311.21 : 621.313.001.6RezimeShodno savremenim tendencijama i razvoju novih metoda i tehnologija istražena je i koncipirananova i originalna tehnologija na bazi nekonvencijalnog procesa električnog impulsnog pražnjenja ukomori sa vodom, koju smo nazvali ''ELHIM tehnologija". Posle sprovedenog teorijskog ieksperimentalnih istraživanja dobijeni su izuzetno pozitivni i ohrabrujući rezultati koji preporučujuELHIM tehnologiju za dalji nastavak radova na njenom usavršavanju i primenu u praksi. Ovo jesaglasno sa tvrdnjama vodećih svetskih tehničkih futurologa koji predviđaju da će za narednihdvadeset godina preko 50 % raspoložive tehničko tehnološke opreme biti potpuno nove premaprincipu rada, formi, tehnologiji i prema radnim karakteristikama.Ključne reči: ELHIM tehnologija, električno pražnjenjeOriginal pionir investigation of electrohydrodynamics 3According to the new tendency in methods and technologies development, the new originaltechnology, based on unconventional process of electrical pulse discharging inside the waterchamber, is investigated and designed. It is named "ELHIM technology". After theoretical andexperimental investigations had been carried out, very positive and encourage results wereobtained which recommended ELHIM technology for farther development and application inpractice. Development of the technology is in agreement with prediction of the leading worldtechnical futurologists who have predicted that in 20 years, more then 50 % of the availabletechnical-technology equipment is going to be completely new according to the principles of work,design, technology and working characteristics.Key words: The ELHIM technology, electrical discharge1 UvodSuština ELHIM tehnologije je utemeljena na korišćenju visokovoltne električne instalacije satransformatorom, ispravljačem, baterijom specijalnih kondenzatora za impulsna električnapražnjenja, kompletom sklopki i komutatora i komorom sa vodom koja ispunjava radnu zonumašinskog podsistema. Impulsna električna pražnjenja, sa efektom kontrolisane električneeksplozije, se realizuju pomoću komutatora i bakarnih elektroda postavljenih u vodi i manifestuju seformiranjem snažnih električnih lukova i gasno-varničnim trenutnim (proces traje od 40 do 80 μs)udarnim talasima između električnih polova. Navedeni udarni talasi se prema Paskalovom zakonuprenose na sve strane podjednako, a tehničkim rešenjima je moguće usmeriti ih na željene zone ipravce gde izvode potreban koristan rad prema projektovanoj nameni. Zavisno od geometrijskograstojanja između električnih polova u komori sa vodom se ostvaruje udarni pritisak do 10 4 bara sabrzinom udarnog talasa od 100 m s i ubrzanjem nestišljivog fluida kao nosioca udarnih talasa od10 7 m s24, kao i frekvencija udarnog talasa od 10 Hz . Ove vrednosti su verifikovane sprovedeniminicijalnim eksperimentalnim istraživanjima.________________________________________________________________123Dr Milenko Jevtić, dip. inž. maš., Institut “Jaroslav Černi”, 11226 BeogradDr Nedeljko Stojnić, dip. inž. geol. Institut “Jaroslav Černi”, 11226 BeogradIstraživanja realizovana u Institutu “Jaroslav Černi”, Beograd u okviru projekta TRS 16002[023]

energijaenergija2 Teorijska istraživanjaNova tehnologija elektrohidrauličkog impulsnog pražnjenja, ELHIM, predstavlja aplikacijuteorijskih postavki relevantnih naučnih disciplina i njenu osnovu čine relevantne teorijske postavkematematičke fizike i teorije elektromagnetike. Suština fizikalnosti procesa ELHIM je zasnovana nakorišćenju visokovoltne električne instalacije sa visokovoltnim transformatorom i električnimpražnjenjima koja se odvijaju u tečnom fluidu. Kao tečni fluid koristi se voda sa kojom seispunjava radna zona u kućištu eksperimentalnog uređaja. Sa druge strane radne zone nalazi se zonasa objektom primene. Visokovoltna električna instalacija je povezana sa elektrodama, koje se nalazeu tečnom fluidu. Impulsno električno pražnjenje u formi električne eksplozije se izvodi prekonavedenih elektroda u tečnom fluidu pri čemu se stvara snažan električni luk. Fizička posledicapomenutog impulsnog električnog pražnjenja se manifestuje nastankom strujnih odnosno varničnihgasnih mehurova i kanala između električnih polova u tečnom fluidu. Shodno postojećemPaskalovom zakonu nastali varnični kanali i gasni mehurovi se trenutno šire u radnoj zoni tečnogfluida prenoseći pritisak u formi udarnog talasa.Navedeni prikaz na slici 1. predstavlja mogućnost dobijanja korisne energije sa usmeravanjemdejstva udara talasa shodno formi šupljine 7 suda 6, u koji je stavljen tečni fluid 7 sa uronjenomelektrodom 9. Držač elektrode 9 je sačinjen od izolatora 8. Pritiskivač 5 obradka 2 koristi dejstvoudarnog talasa za ostvarivanje sile držanja. Matrica 3 postavljena u telo 1 i pod dejstvom udarnogtalasa oblikuje pripremak 2. Prsten 4 služi kao vezni element između pritiskivača 5 i matrice 3.Elektroda se napaja impulsom električne struje iz instalacije koju sačinjavaju: izvor struje sanaponom U, kondenzatorska baterija 10 i prekidač 11. Električnim vodom 12 je povezan sud 6, kojisluži kao drugi električni pol (negativni pol).Energija E koja se oslobađa pri električnom pražnjenju u radnoj zoni na osnovu teorijskih postavkise definiše prema izrazu(1) kao zavisnost napona električnog pražnjenja U i kapacitivnostikondenzatorskih baterija C.2CUE = (1)2Analitička zavisnost električnih parametara elektro podsistema se definiše izrazom (2) u komeoznake imaju sledeća značenja: d, l - prečnik i dužina elektrode potopljene u tehničku vodu, C -kapacitivnost kondenzatora, U - početna vrednost električnog napona pri pražnjenju kondenzatorak,α,β - oeficijenti koji predstavljaju konstante koje zavise od vrste materijala elektrode i f -sopstvenafrekvencija instalacije za električno pražnjenje, koja se definiše izrazom (3).Slika 1. Uprošćen prikaz ELHIM tehnologijeSlika 2. Dijagramski prikaz zavisnostip = f E,a za U = 18kVi C = 30F[024]

energijaenergijad 4Ul22 βl = KCU f ( )(2)1 00. 5Lf = C2U izrazu (3) Lo predstavlja ukupnu početnu induktivnost celog sistema za električno pražnjenjeELHIM sistema.Vrsta materijala elektrode i njen poprečni presek utiču na efekte procesa električnogpražnjenja i na vremenski interval t od početka proticanja struje iz kondenzatora do početkaeksplozivnog pražnjenja u radnoj zoni. Ova zavisnost je predstavljena izrazom (4) u kome kpredstavlja konstantu materijala elektrode, a ostale veličine imaju ista značenja kao i u izrazima (2)i (3).2d Uo 0,666t = k ( )(4)4 L(3)Empirijska zavisnost optimalne vrednosti prečnika elektrode d se predstavlja izrazom (5) u komeopse uvrštava kapacitivnost C u F, električni napon U u V i induktivnost instalacije za električnopražnjenje L u H.50,333 0.5 0,166d op= 1,6 10 C U L(5)Analizom energetskog bilansa u radnoj zoni u okviru ELHIM može se doći do izraza (6) kojipredstavlja nivo energije E dobijene električnim pražnjenjem u zavisnosti od dimenzije i vrstematerijala komponenata sistema. U izrazu (6) veličina D predstavlja prečnik otvora matrice u komese dobija korisna energija, a h predstavlja debljinu nepoželjnog sloja , veličine k i α predstavljajukoeficijente naponskih stanja materijala obradka i za martenzitni čelik imaju vrednost: k=190 iα=0,16 dok za materijal od aluminijuma navedeni koeficijenti imaju vrednost k=32,7 i α=0,24.Pored toga u izrazu (6) parametar φ predstavlja veličinu ugla sa temenom na vrhu elektrode ikracima koje sačinjavaju osa simetrije u radnoj zoni i poteg koji spaja vrh elektrode i tačke naotvoru matrice, tako da ugao φ zavisi od prečnika otvora matrice i rastojanja između matrice i vrhaelektrode. U izrazu (6) veličina f predstavlja veličinu deformacije nepoželjnog sloja.⎡2Dhk 1E =2ln(1,5e(1 cos)(1) f2(1 4⎣DSledeća empirijska zavisnost (7) definiše veličinu energije E kao funkciju parametara sarelevantnim značenjima.22⎤) )⎦ 1(6)E = 0,129kRv1,415( Adef M )( kd So0,795)1,59. (7)U izrazu (7) veličina M predstavlja masu nepoželjnog sloja i vode u radnoj zoni, k v-koeficijentbrzine deformisanja nepoželjnog sloja, k d- koeficijent udarnog talasa i njegovog širenja, -koeficijent sferičnosti udarnog talasa koji zavisi od rastojanja R vrha elektrode od matrice, S o-poprečni presek matrice, a parametar A predstavlja potreban koristan rad.defU okviru aktivnosti istraživanja teorijskih postavki i faza teorijskih istraživanja kompletno jeistražena i proučena teorija matematičke fizike, teorija elektromagnetike i teorija elektrotehnike, pri[025]

energijaenergijačemu je posebna pažnja posvećena fenomenima i efektima impulsnog električnog pražnjenja u vodisa pojavama električnih lukova i nastalih hidrodinamičkih udarnih talasa koji se po Paskalovomzakonu i zbog nestišljivosti fluida prenose na sve strane i moguće ih je usmeravati na željena mestashodno zadatim ciljevima. Ovde je izvršena teorijska analiza analitičkih modela i zavisnosti ukupnekoličine energije koja se oslobađa ovim efektima od relevantnih parametara elektropodsistemaELHIM i to od kapacitivnosti baterije paralelno vezanih kondenzatora sa otporničkim modulom iod napona električne struje. Druga istražena i analizirana teorijska zavisnost je problematikadefinisanja veličine dužine elektrode u zavisnosti od prečnika elektrode, kapacitivnostikondenzatora, napona električne struje, frekvencije pražnjenja i pratećih konstanti i koeficijenatamaterijala. Posebno je istražena problematika definisanja frekvencije pražnjenja u zavisnosti odkapacitivnosti kondenzatora i induktivnosti instalacije elektropodsistema sa električnim vodovima.Naredni korak u teorijskim istraživanjima je bio istraživanje i definisanje optimalne vrednostiprečnika elektrode u zavisnosti od kapacitivnosti kondenzatora, električnog napona pražnjenja iinduktivnosti elektro instalacije.Ovo istraživanje je veoma važno za određivanje prečnika elektrode eksperimentalnog ELHIMsistema. Sledeći konkretan rezultat u ovom teorijskom istraživanju je izvedena energetska analizapri električnom impulsnom pražnjenju u radnoj zoni mašinskog podsistema pri čemu je izvedenaanalitička zavisnost nivoa raspoložive količine energije u funkciji parametara, dimenzija sistema ivrste ugrađenih materijala, a pre svega u zavisnosti od prečnika komore sa vodom, prečnika idužine elektrode, koeficijenata naponskog stanja materijala, rastojanja između polova električnogpražnjenja i frekvencije pražnjenja. Sa ovim rezultatom teorijskog istraživanja možemo proračunatipotrebnu količinu energije u ELHIM sistemu. U narednom koraku teorijskog istraživanjaenergestka analiza je proširena i sa uticajima masa ugrađenih materijala, mase očekivanihporemećaja koje trebamo otkloniti sa ELHIM sistemom, zatim u analizu su uključeni koeficijentibrzine uklanjanja poremećaja, koeficijenti širenja udarnog hidrodinamičkog talasa i njegovogprostornog širenja koji zavise od rastojanja između električnih polova.Na kraju aktivnosti teorijskih istraživanja kao konkretan rezultat, a na osnovu ranije dobijenihrezultata teorijskih zavisnosti sačinjena je konkretna teorijska zavisnost pritiska hidrodinamičkogudarnog talasa u funkciji raspoložive energije pražnjenja i rastojanja između električnih polova i toza a = 100 mm , a = 150 mm , a = 200 mm , a = 250 mm , a = 300 mm . Ova zavisnost jedobijena proračunom, originalnog je karaktera i prvi put je publikovana.Ona je predstavljena u dijagramskoj formi i konkretno nam govori o teorijskim mogućnostimaELHIM tehnologije. Tako na primer samo za prvi slučaj rastojanja između električnih polovaa = 100 mm za E = 5 kwh proračunom se dobija p = 700 ata , za E = 10 kwh dobija sep = 1350 ata , za E = 15 kwh dobija se p = 1720 ata , za E = 20 kwh dobija se p = 2010 ata ,za E = 25 kwh dobija se p = 2240 ata , za E = 30 kwh dobija se p = 2430 ata , za E = 35 kwhdobija se p = 2680 ata , za E = 40 kwh dobija se p = 2860 ata , za E = 45 kwh dobija sep = 2980 ata i za E = 50 kwh proračunom se na osnovu dobijenih teorijskih rezultata dobijap = 3120 ata .Proračunom dobijene zavisnosti su paraboličnog karaktera i sa povećanjem rastojanja a vrednostostvarenog pritiska udarnih talasa opada za iste vrednosti E . Tako za a = 150 mm i E = 50 kwhproračunom dobijamo vrednost p = 2120 ata , za a = 200 mm i E = 50 kwh dobijamop = 1180 ata , za a = 250 mm i E = 50 kwh dobijamo p = 1380 ata za a = 300 mm iE = 50 kwh dobijamo p = 1095 ata .Za vrednosti E ispod 5 kwh sa različitim vrednostima a dobijamo vrednost p do 700 ata . Ovajrezultat teorijskih istraživanja je kasnije korišćen kod razvoja realnog sistema ELHIM za traženeprimene pri eksperimentalnim ispitivanjima. Proračunom dobijene vrednosti zavisnosti p = f E,aza slučaj U = 18kVi C = 30Fsu date na na slikama 2 i 3.[026]

energijaenergijaTakođe je izvršena analiza energetskih parametara na osnovu teorijskih jednačina elektrotehnike ina skici 4, je dat prikaz dijagramske zavisnosti raspoložive količine energije električnog pražnjenjau zavisnosti od zadatog napona u kondenzatorima ELHIM sistema.Dijagram zavisnosti energije od naponaEnergija E[kJ]10090807060504030201000 5 10 15 20Napon U[kV]Kriva zavisnosti energije od napona Poly. (Kriva zavisnosti energije od napona )Slika 3. Prostorni prikaz proračunomdobijenih zavisnostiSlika 4. Dijagramski prikaz zavisnosti količineenergije od napona pražnjenja.3 Eksperimentalni ELHIM sistemRealna i originalna varijanta idejnog rešenja u oblasti primene u vodoprivredi koju su autori sačiniliu cilju izvođenja eksperimentalnih istraživanja i verifikacije fizikalnosti procesa i koja je načinjenau okviru rada na ELHIM istraživanju je prikazana na slici 5. Ova varijanta predstavlja realnijerešenje i bliži pristup konkretnoj verziji eksperimentalne instalacije za ELHIM i služi za dobijanjekonačne verzije rešenja.Rešenje sa slike 5. se sastoji iz dva podsistema i to iz elektropodsistema i tehnološko-mašinskogpodsistema.Elektropodsistem se sastoji iz modula za punjenje, instalacije koji sačinjavaju visokovoltnitransformator i ispravljač električne struje. Instalacija-modul za punjenje se napaja iz standardneelektrične mreže. Instalacija-modul za punjenje preko preklopnika puni i napaja kondenzatore C1 iC2 sa električnom strujom modulisanih parametara. Sa druge strane modul za punjenje je prekoupravljačke jedinice povezan sa komutatorima K1 i K2 koji obezbeđuju trenutno pražnjenjenavedenih kondenzatora C1 i C2.Impuls električne struje iz kondenzatora C1 i C2 preko komutatora K1 i K2 odlazi u radnu zonusistema ELHIM u kojoj nastaje električno pražnjenje sa formiranjem električnog varničnoeksplozivnogluka sa udarnim talasima. Radnu zonu u tehnološko-mašinskom podsistemusačinjavaju tečni fluid (tehnička voda), kućište sistema i elektroda. Relevantni elementi tehnološkomašinskogpodsistema su vijčanim vezama povezani u tehnološku celinu. Na slici 5. je prikazanakonačna i usvojena verzija varijante idejnog rešenja eksperimentalnog sistema za potrebevodoprivrede.[027]

energijaenergijaSlika 5. ELHIM Eksperimentalna instalacija za potrebe vodoprivredeTehnološko-mašinski podsistem sačinjavaju: kućište sistema sa simulacionom cevi prečnika 200mm dužine 5000 mm sa prirubnicama. Na simulacionu cev se postavlja komora sa elektrodom najednom kraju, a na drugom kraju se cev zatvara poklopcem. Na krajevima simulacione cevi supostavljeni ventilski priključci za dovod vode i za ispuštanje vazduha.Elektro podsistem sačinjavaju sledeći elementi i komponente: modul za punjenje, (punjač),sastavljen od visokovoltnog transformatora i ispravljača električne struje, prekidači za punjenjekondenzatora, upravljačkog modula, komutatora, i električnih provodnika od bakra (traka preseka1×10mm), kao i samih kondenzatora. Shodno opisu i prikazu sa slike 5. je koncipirana,projektovana i napravljena realna varijanta mašinskog podsistema (slika 6). Na slici 7 je prikazansnimak komore sa elektrodom, na slici 8 je dat izgled kondenzatora sa otporničkim modsulom, a naslici 9 je prikazana baterija komutatora za pražnjenje kondenzatora.Globalni izgled mašinskog podsistema ELHIM u montiranom stanju je prikazan fotografskimsnimkom na slici 6, na kome se jasno vidi celina podsistema sa svim svojim osnovnim delovima iveznim elementima, koji ostvaruju veznu funkciju povezujući ih u odgovarajuću tehnološku celinu.Kako je veoma značajna činjenica za funkciju elemenata podsistema ELHIM električno pražnjenjeimpulsa električne struje visokog napona u komori sa hidro fluidom, to je posebna pažnjaposvećena kvalitetnoj električnoj izolaciji elektrode sistema od mase mašinskog podsistema kaoelektričnog pola. Ovo je ostvareno pomoću elemenata čaura elektrode od kvalitetnih izolacionihmaterijala. Osnovne komponente elektro i mašinskog podsistema, su pomoću električnih kablovavodova i sabirnica, prema elektro projektu, povezane u planiranu i željenu celinu sa tačnodefinisanim karaktristikama. Sa ovako povezanom i realizovanom eksperimentalnom instaalcijomELHIM su kasnije izvedena planirana eksperimentalna ispitivanja i eksperimentalna verifikacijafizikalnosti procesa impulsnog električnog prađnjenja u hidro fluidu, koja predsatvlja osnovnizadatak ovog naučno-istraživačkog projekta.[028]

energijaenergijaSlika 6. Izgled mašinskogpodsistemaSlika 7. Fotografski snimak komore savodom i elektrodomSlika 8. KondenzatoriSlika 9. Baterija komutatoraza pražnjenje kondenzatora[029]

energijaenergijaUređaj za punjenje baterije (slika 9), kondenzatora (slika 8), je priključen na standardnu električnumrežu sa naizmeničnom strujom. On je provodnicima povezan sa prekidačkim modulom zapunjenje kondenzatora. Prekidački modul je povezan sa baterijom kondenaztora (slika 9).Ovako sačinjena projektovana eksperimentalna instalacija ELHIM je podvrgnuta funkcionalnojproveri rada i ispravnosti svake komponente i svakog modula ponaosob, kao i eksperimentalneinstalacije u celini. Funkcionalna provera sistema ELHIM i svih njenih komponenata i modula jepotvrdila njihove parametre i projektovane karakteristike. Ovde je značajno napomenuti da jeproverena funkcionalna izolovanost elektrode sistema od mase kao drugog pola.Pomoću ovako sačinjene, realizovane i povezane eksperimentalne instalacije ELHIM pristupilo seizvođenju eksperimentalnih ispitivanja verifikacije fizikalnosti procesa ELHIM u oblastivodoprivrede koji se manifestuje impulsnim električnim pražnjenjima u hidro fluidu.Eksperimentalna ispitivanja su izvedena u laboratorijskim uslovima prema sačinjenom protokoluispitivanja.Na osnovu do sada sprovedenih elektrohidrodinamičkih (ELHIM) istraživanja autori ovoga rada surazvili i koncipirali konkretno tehničko rešenje za revitalizaciju mostičavih filtera drenova urealnom slučaju postojećeg Ranny bunara koje je prikazano na slikama 10. i 11. Na slici 10. urealnom slučaju ugradnog drena uvučena je glava ELDH sistema sa vođenim i ukrućenimelektričnim polovima između kojih nastaje impulsno električno pražnjenje i formiranjeelektrohidrodinamičkog udarnog taslasa. Električni provodnici su ukrućeni i vođeni pomoćuzglobno vezanih segmenata koji omogućavaju uvlačenje i vođenje glave ELDIH sistema odpovršine Ranny bunara do kraja mostičavog drena. Navedeni zglobno povezani segmenti posedujuelemente sa točkićima na bočnim stranama, tako da se sa trenjem kotrljanja mogu lakše uvlačiti iizvlačiti iz drenova Ranny bunara. Zglobnim elementima nosača električnih provodnika omogućenoje spuštanje i vađenje ELHIM glave navedenog sistema za revitalizaciju drenova od površine Rannybunara i njegovo uvlačenje u horizonzalne drenove, a što je pokazano na slici 11, na kojoj jepredstavljen i sitem za fiksiranje, ukrućivanje i prihvatanje povratnog dejstva elektrohidrauličkihudarnih talasa kao i sistem za zaptivanje sa gumenim zaptivačima.Slika 10.Izgled tehničkog rešenja glave ELHIM sistema za revitalizaciju drenovaRanny bunara u realnim uslovima[030]

energijaenergijaSlika 11. Prikaz detaljnog rešenja ELHIM sistema za revitalizaciju drenova Rannybunara zgled tehničkog rešenja glave ELHIM sistema u realnim uslovima4. Eksperimentalni rezultati istraživanjaU novoosnovanoj laboratoriji za elektrohidrodinamiku izrađena je, montirana i sa elektrosistemompovezana ELHIM instalacija na kojoj su izvedena eksperimentalna ispitivanja simulacijeotpušivanja zapušenih kanalizacionih sistema, sabijanja zemljišta i revitalizacije zapušenih ikolmiranih drenova Ranny bunara. Na slici 12. je prikazan eksperimentalni sistem za otpušavanjekanalizacionih cevi pri čemu je na cevi sa komorom i elektrodom pridodat nastavak cevi prečnika200 i dužine 1000mm na kome je izvršena simulacija začepljenja u vidu formiranog veštačkog čepaod zemlje, gline, žilica i plastičnih kesa. Izgled formiranog čepa prikazan je na slici 13.Slika 12. Izgled eksperimentalnogsistema za otpušavanjekanalizacionih cevi.Slika 13. Izgled formiranog čepazapušenja kanalizacione cevi.[031]

energijaenergijaSlika 13. Izgled formiranog čepa zapušenja kanalizacione cevi.Tako formirani čepovi (slika 13) je probijen nastalim snažnim elektrohidrodinamičkim udarnimtalasima sa naponima pražnjenja kondenzatora U=3kV, U=5kV i kapacitetom C=440 μF, pri čemuje voda iz instalacije odlazila u poseban sud, a na izlazu nastavka cevi su ostali delovi čepa iplastične kese. Fotografski snimci izlaska vode iz nastavka cevi posle probijanja čepa i ostatakazemlje i plastične kese su prikazani na slikama 14 i 15.Slika 14. Prikaz oticanja vode posleprobijanja simulacionog čepa.Slika 15. Izgled ostataka zemlje iplastične kese u nastavku cevi posleprobijanaj čepa.Za izvođenje eksperimentalnih ispitivanja kao vrlo značajan deo elektropodsistema izvedeno jetehničko rešenje uzemljenja celokupne električne instalacije pomoću tri sonde od pocinkovanogčelika dužine 2.0m koje su postavljene u obliku trougla i povezana sa električnom insatlacijomELHIM, a prikaz uzemljenja je dat na slici 16.Slika 16. Izgled sondi za uzemljenjepovezanih sa čeličnom trakom.Na eksperimentalnom ELHIM postrojenju pomoću osciloskopa sa memorijom izvedena suispitivanja električnog pražnjenja kondenzatora u zatvorenoj cevi Φ 200x5000 sa naponimapražnjenja od 3kV, 4kV i 5kV. Na kraju cevi, na otvorenom ventilu za ispuštanje vazduha (otvor Φ15), pri naponu pražnjenja od 3kV dobili smo visinu impulsnog mlaza vode iz cevi od 1,5m, a prinaponu pražnjenja od 4kV visina mlaza je iznosila oko 8m.[032]

energijaenergija4 Zaključak1. U okviru ovog istraživanja izvršena su teorijska, razvojna, aplikativna i eksperimentalnaistraživanja nove i originalne ELHIM tehnologije u oblasti mašinstva i vodoprivrede.2. Takođe u radu je predstavljena idejna verzija ELHIM tehnologije, kao i razvijene iprojektovane varijante ELHIM sistema za izvođenje laboratorijsko-eksperimentalnih ispitivanja zarevitalizaciju i otpušavanje zapušenih perforacija drenova Ranny bunara.3. Kao osnova za istraživanje i razvoj ove nove visoko-brzinsko-produktivne metode služikorišćenje efekta impulsivnog visokovoltnog električnog pražnjenja u tečnom fluidu. Istraživanjemje ustanovljeno da se navedeno električno pražnjenje manifestuje nastankom strujno-varničnihmehurova i kanala između električnih polova, čije trenutno širenje u formi eksplozije kao udarnitalas deluje u celokupnoj zapremini fluida i na usmerenom segmentu izvodi koristan rad.4. U okviru ovih radova utvrđen je i identifikovan čitav niz prednosti i preimućstva u odnosu naklasične metode. Istraživanjem se došlo do osnovnih uticajnih parametara. Moguće je ostvaritipritiske u radnom fluidu na nivou od 10 3 do 10 4 bar , brzinu od 100 m s , ubrzanje prideformisanju strukture obradka od 10 6 do 10 7 m s2 , kao i mogućnosti dobijanja visokofrekventnihudarnih talasa sa frekvencijom od 10 3 do 10 4 Hz .5. U radu je dat opis dela istraživanja u matematičkoj fizici i teoriji elektrotehnike, efektaimpulsnog električnog pražnjenja u vodi (ELHIM) i mogućnosti primene tako razvijene tehnologijeza revitalizaciju i čišćenje zapušenih perforacija mostičavih drenova Ranny bunara. Istražen irazvijen ELHIM sistem se sastoji od elektro podsistema i mašinskog podsistema. Elektro podsistemsačinjavaju: visokovoltni transformatori sa ispravljačem, baterija kondenzatora sa paralelnomvezom, baterija komutatora, upravljačka jedinica, sistem preklopnika i kablovska instalacija saelektrodom koja je potopljena u vodu. Mašinski podsistem sačinjavaju: komora sa vodom ielektrodom, izolatori, nosač ELHIM postrojenja, mostičavi perforirani dren Ranny bunara, sistemprirubnica i elemenata za vezu, komora u koju se postavlja dren Ranny bunara oko koga sepostavlja 300 mm debeli sloj peska granulacije 2-4 mm , zaštitni element i druge mašinskekomponente. Proces impulsnog električnog pražnjenja traje 40-80 s i manifestuje se nastankomtrenutnih električnih lukova sa mehurovima koji proizvode snažne hidrodinamičke udarne talase.Ovako dobijeni udarni talasi se trenutno šire i usmeravaju ka zonama gde izvode koristan rad, a uovom slučaju je to revitalizacija zapušenih perforacija mostičavog drena Ranny bunara. Ovatehnologija i ELHIM metoda je potpuno nova i originalna i predstavlja prve korake nove naučnediscipline koja se može nazvati elektrohidrodinamika. Količina energije ovako nastalih udarnihtalasa zavisi od veličine električnog napona, veličine kapacitivnosti baterije kondenaztora,rastojanja između električnih polova i od drugih električnih i mašinskih parametara. Veličinaostvarenog pritiska udarnih hidrodinamičkih talasa opada sa porastom rastojanja između električnihpolova i zavisi od drugih električnih i mašinskih parametara, .a sa druge strane može se kontinualnopodešavati pomoću potenciometra na upravljačkoj jedinici od 0 do maksimalne vrednosti jer se takoi dozira oslobađanje energije iz kondenzatora. Ilustracije radi navešćemo podatke da premateorijskom proračunu sa parametrima od 30 F , 18 kV i rastojanjem između polova od 100 mmmožemo sa 50 kWh ostvariti pritisak udarnog hidrodinamičkog talasa od 3120 bar . Dobijenirezultati ohrabruju, atraktivni su i daju puno opravdanje za dalja istražiavnja i dalju koncentracijuistraživačkih napora usmerenih ka daljem usavrašavnju ove nove tehnologije prema njenojkonkretizaciji u cilju uvođenja u široku industrijsku primenu.[033]

energijaenergijaLiteratura1. Jevtić, M. B., Miljanić, P., Investigation of electro-dynamicand electromagnetic puls unconventionaltechnology,Proc., 27th Con. on Productive Mechanical Engineering of Yugoslavia, Niska Banja, CD-SPMJ, 2000.2. Jevtić, M. B., Investigation of modeling and simulation of subsystem for pulse electrical discharge in water and inthe special inductor, Proc., on 25th JUPITER Con., Belgrade, 1999, pp. 3223.3. Jevtić, M. B., Investigation of a high velocity unconventional procedure and technology, Proc., on 21st JUPITERCon., Faculty of Mechanical Engineering of Belgrade, Belgrade, 1996, pp. 3217.4. Jevtić, M. B., Miljanić, P., Investigation and development of the hihg velocities technologies, Proc., Con. onProductive Mechanical Engineering of Yugoslavia, Budva, 1996, pp. 339.5. Jevtić, M. B., Metal forming by electrohydraulic technology, Proc., on 1st Inter. Sym. of Industrial Engineering-SIE-96, Faculty of Mechanical Engineering of Belgrade, Belgrade, 1996, pp. 325.6. Jevtić, M. B., Electrohydraulic method, Proc., on 1st Inter. Sym. of the Heavy Machine Building Industry, Facultyof Mechanical Engineering of Kraljevo, Vrnjacka Banja, 1993, pp. 382.7. Jevtić, M. B., Miljanić, P., Results of investigation and development of the puls technology, Proc., Con. onProductive Mechanical Engineering of Yugoslavia, Beograd, 1994, pp. 113.8. Jevtić, M. B., , Miljanić, P., Investigation and development of electomagnetic technology, Proc., on 25st Con. onProductive Mechanical Engineering of Yugoslavia, Beograd, 1994, pp. 120.9. Jevtić, M. B., Investigations, development and application of new theory of vibrations caused by temperature forturbogenerators, Proc., on XL Int. Sym. on Electrical Machines-SME 2004, Polish Academy of Science andWarszawa University, Electrotechnical Faculty, Hajnovka, Poland, 2004, pp. 123.10. Jevtić, M. B., Thermal influence on turbogenerator dynamic behavior, Proc., on XLII Int. Sym. on ElectricalMachines-SME , Polish Academy of Science and AGH University of Science and Technology, Cracow, Poland,2006, pp. 195.11. Jevtić, M. B., Research development and application of new theory of vibration, Int. Jour. of Engineering andAutomation Problems, ISSN 0234–6206, Moscow, 2004, Vol. 2, pp. 44.12. Jevtić, M. B., Thermal influence on turbogenerator dynamic behavior, Int. Jour. IEEE, Electrotechnics andElectronics Electronics, Vol. 25, ZESZYT2, Cracow, Poland, 2006, pp. 157.[034]

energijaDu{an Nikoli}Institut Goša, BeogradZoran Nikoli}Hydro Tasmania Consulting, Hobart, AustralijaMilan Jankovi}Inovacioni centar Elektrotehničkog fakulteta, BeogradUDC:621.352 : 621.383.002/.004Efikasan regulator naponafotonaponskog napajanjaI. UvodFotonaponske ćelije konvertujuSunčevu svetlost u električnu energiju.Pod uticajem sunčevog osvetljenja upoluprovodničkom materijalu formirase napon tako da se u spoljnom koluse može dobiti srazmerna jačina struje,bez buke i zagađenja vazduha, izčistog i obnovljivog izvora energije.Dosadašnja iskustva u našoj zemljipokazala su da su to pouzdani iekološki prihvaljivi obnovljivi izvori.Posle korišćenja za napajanje malihostrvskih sistema[01-03], napravljenisu projekti većih, mrežom povezanihsistema[04].Fotonaponski sistemi vezani na mrežuobično koriste samo invertore dabi energiju iz fotonaponskih panelaprilagodili distribuciji. Sistemiu ostrvskom režimu rada koristeregulatore napona u cilju pravilnogdopunjavanja baterija, odnosnoskladišta električne energije.Osnovna funkcija regulatora punjenjaje da:• održi bateriju na najvišemdozvoljenom naponu dopunjavanjabaterije,• obezbedi potrošače sa potrebnomkoličinom električne energije,• zaštiti bateriju od dubokogpražnjenja (od opterećenja) ili• zaštiti bateriju od preopterećenja.II. Klasi~an regulator naponafotonaponskih panelaVećina regulatora punjenja rade naprincipu proizvodno predefinisanevrednosti napona baterije.Međutim pošto napon nije jedinaverodostojna veličina za procenu stanjaRezimeU ovom radu je opisan regulator napona solarnih fotonaponskih panela kojivrši dopunjavanje akumulatorskih baterija u tački maksimalne snage solarnihpanela MPPT. Na ovaj način postiže se efi kasnija konverzija solarne u električnuenergiju nego kod postojećih regulatora punjenje baterija. U radu je objašnjenprincip rada ovog regulatora napona. Prikazani su neki rezultati snimanjaeksperimentalne instalacije i poređenja efi kasnosti rada obe vrste regulatorapunjenja solarnih fotonaponskih panela. Takođe je istaknut i potencijalkorišćenja efi kasnih regulatora napona u malim sistemima na našim prostorima.Ključne reči: Tačka maksimalne snage fotonaponskih panela, efikasno punjenjebaterija fotonaponskim panelima.Efficient Solar Battery ChargerThis paper describes solar photovoltaic battery charger with the ability to supplythe current to the batteries by maintaining photovoltaic module in the point ofmaximum power. The process of maximum power point tracking (MPPT) raisesthe effi ciency of solar to electric energy conversion. A prototype of this solarbattery charger has been developed, and some measurements were shown.Finally, potential of using effi cient solar battery chargers in small systems inSerbia was described.Key words: Maximum power point tracking, efficient solar battery charging.baterije, razvijeni su novi algoritmina osnovu kombinacije količineelektriciteta ili praćenja bilansaprihvaćene i odate energije. Dodatnefunkcije kao što su temperaturabaterije ili pad napona mogu poboljšatikarakteristike regulatora punjenjakao bi zadovoljili zahtevi potrošača iprodužio vek trajanja baterije.Na slici 1, prikazan je UI dijagram, kaoi dijagram snage fotonaponskih modulau funkciji struje opterećenja[05].Uočava se da je koleno UI krive kojesadrži tačku maksimalne snage običnopri većem naponu od napona baterije.To ima za posledicu da se fotonaponskipaneli primoravaju na rad u manjeefikasnim tačkama, odnosno pri nižem[035]naponu (naponu baterije).Jedna od osnovnih karakteristikafotonaponskih modula je njihovamaksimalna snaga. To je snagakoju fotonaponski modul mođe daproizvede pod standardnim uslovimaispitivanja a to znači pri radnojtemperature modula od 25 o C i pripunoj Sunčevoj iradijaciji od 1.000W/m 2 . Ovakvi uslovi se obično dešavajuu letnjem periodu pri maksimalnimSunčevim zračenjem.Pri projektovanju fotonaponskihsistema je takođe potrebno znati jošdve karakteristike fotonaponskihmodula:• Napon otvorenog kola (V oc) jenapon na krajevima osunčanog

energijaSlika 1 UI karakteristika solarnih panela –Photowatt, tip PW6-100fotonaponskog modula u praznomhodu. Naziva se i maksimalnimmogućim naponom.• Struja kratkog spoja (I sc) jestruja koja se uspostavlja krozfotonaponski modul kada su mukrajevi kratko spojeni tako da nepostoji otpor u spoljnom kolu. Ovoje istovremeno i maksimalna mogućastruja fotonaponskog modula.Kao što je napomenuto, proizvođačregulatora napona određujemaksimalan napon pri kome jemoguće puniti bateriju. Naponpraznog hoda fotonaponskih modulaje obično viši od tog maksimalnognapona punjenja akumulatora zaoko 50%. Maksimalna snaga koja semože dobiti iz fotonaponskih modulaje obično pri naponima koji su zaoko 20 - 30% viši od maksimalnognapona punjenja akumulatora. I poredtoga, prave se jednostavni regulatoripunjenja akumulatorskih baterija kojibateruje dopunjavaju sa maksimalnimnaponom punjenja akumulatora. Naovaj način se fotonaponski modulistandardno koriste u oblasti gde im jestepen iskorišćenja niži nego u tačkimaksimalne snage i do 20%.Regulatori dopunjavanjaakumulatorskih baterija izfotonaponskih modula pojavili suse istovremeno sa fotonaponskimmodulima. Iako je napravljeno iprodavano više varijanti ovakvihregulatora napona, osnovni zakonregulacije nije se promenio tako da sefotonaponski moduli i danas koristeenergijau oblasti smanjenog stepenaiskorišćenja.II. Princip radaefikasnogregulatora naponafotonaponskognapajanjaU laboratorijskim uslovimaje napravljen fotonaponskiregulator napona baterije izfotonaponskih modula samaksimalnom snagom kojumože u određenom trenutkufotonaponski modul dageneriše.Ideja je da se u jednomopsegu napona, oko tačkemaksimalne snage, vršidopunjavanje akumulatorskebaterije talasastomstrujom[06] dobijenom prekočopera.Odnosno, izvrši se odabirtačke maksimalne snagesolarnog modula i opseg sa malimpromenama napona oko te tačkepri čemu se ceo opseg zadržava uoblasti maksimalne efikasnosti. Kadanapon dostigne vrednost U MP- ΔUfotonaponski moduli dopunjavajusamo kondenzator i napon na njemupolako raste.Faza I: Kada napon na kondenzatorudostigne vrednost U MP+ ΔU, uključujese prekidač (tranzistor snage) tako dase fotonaponski modul i kondenzatorSlika 2 UI dijagram i dijagramsnage fotonaponskih modulau funkciji struje opterećenjaistovremeno prazne i dopunjavajubateriju strujom koja je veća odstruje fotonaponskog panela. U ciljuredukcije velikih pikova struje, usekundarnom kolu postoji induktivnostkoja ograničava brzinu rasta struje.Faza II: Kada napon kondenzatorapadne na vrednost U MP- ΔU isključujese prekidač (tranzistor), prekidase njegovo provođenje i nastavljase punjenje kondenzatora strujomfotonaponskog modula modula, kojaodgovara struji maksimalne snage.Struja dopunjavanja baterije se zatvarapreko zamajne diode i induktivnosti, ipolako opada.Princip rada je prikazan na slikama 3 i 4.Pretpostavimo da je napon nakondenzatoru C jednak naponufotonaponskih modula SP iobeležićemo ga sa e. Tokom vremenadok je prekidač (tranzistor) P zatvoren(provodan), napon na rednoj veziinduktivnosti L i akumulatorskebaterije AB jednak je ovom naponu,a kada je prekidač P otvoren(neprovodan), napon na rednoj veziinduktivnosti L i akumulatorskebaterije AB i zamajne diode D jednaknuli. Tokom vremena provođenjatranzistora P, dolazi do porasta strujekroz opterećenje pri čemu induktivnostL ograničava brzinu porasta ovestruje i u njoj se akumulira određenaelektromagnetska energija. U drugomperiodu, kada je tranzistor P otvoren ilineprovodan, zamajna dioda D postajeprovodna, tako da se struja opterećenjazatvara kroz nju. Induktivnost L naosnovu nagomilane elektromagnetskeenergije u prethodnom periodupodržava ovu struju koja polako opada.Ako se posmatraju talasni oblicinapona na opterećenju i prineprovodnom tranzistoru T r, za interval0 < t < t ukse može napisati naponskajednačina:(1)gde su:• e - napon fotonaponskih modulaili napon na kondenzatoru kojise menja u uskim granicama okotačke maksimalne snageSlika 3 Princip rada regulatora kada se kondenzator dopunjuje (Faza I)[036]

energija• ΔU T- pad napona na tranzistoru ustanju provođenja• L - dodatna induktivnost• R - otpornost prigušnice i kablova• i - struja akumulatorske baterije• U B- napon akumulatorske baterijeU ovoj jednačini moguće je zanemaritiomski otpor a time i pad napona nanjemu. Za slučaj ustaljenog režimarada, kada se procesi u potpunostiponavljaju, i kada se struja menjaizmeđu graničnih vrednosti I 1i I 2,moguće je dobiti da je(2)Odnosno, struja praktično linearnoraste od vrednosti I 1do vrednosti I 2.Za vremenski interval t uk≤ t ≤ T ukome je tranzistor T rotvoren, naponskajednačina glasi:(3)Ako se izvrši integracija ove jednačineza slučaj ustaljenog stanja, kada sestruja menja od vrednosti I 2do I 1, uzzanemarivanje omskog otpora, dobijase:Odnosno, u periodu kada je tranzistorT risključen, ili otvoren, struja krozopterećenje linearno opada od(4)[037]energijavrednosti I 2na I 1.Ukoliko je struja neprekidna (kada jeL dovoljno veliko), moguće je smenitistruju I 1iz (04) u (02), i na taj načindobiti izraz za srednju vrednost naponana izlazu iz čopera spuštača napona.Očigledno je da je srednja vrednostnapona na bateriji niža od napona naizlazu iz fotonaponskog modula ilikondenzatoru. Uzimajući da su snagena ulazu i izlazu približno jednake,može se napisati da jeodakle se može dobiti da je izlaznastruja veća od ulazne,(5)(6)(7)U realnom slučaju postoje određenigubici u prekidačkom kolu koje trebasmanjiti na najmanju meru. U svakomslučaju u sekundarnom kolu se dobijaveća struja a time i veća struja punjenjanego u režimima klasičnih regulatorapunjenja.Slika 4 Princip rada regulatora kada se kondenzator prazni (Faza II)Slika 5 Fotonaponski paneli tokom ispitivanjaIV. Merenja pri radu klasi~nogi efikasnog regulatora naponafotonaponskog napajanjaIspitivanja efikasnosti radaklasičnog i efikasnog regulatoranapona fotonaponskog napajanja suobavljena u laboratorijskim uslovima.Postavljena su dva fotonaponskapanela istog proizvođača i podistim uslovima. Jedan je napajaoakumulatorsku bateriju prekostandardnog regulatora fotonaponskognapajanja renomiranog proizvođačaa drugi preko prototipa efikasnogregulatora napona. Korišćena jesledeća oprema:1. Fotonaponski paneli – PhotowattPW6-100, nominalne snage100W, I sc= 6,5A,2. Regulator napona fotonaponskognapajanja Steca Solarix Sigma, zanapone baterija 12/24V, maksimalnestruje punjenja 20A3. Prototip efikasnog regulatora naponafotonaponskog napajanja4. Akumulatorske baterije – PowerPRC 12150C VRLA, 2 akumulatorasu vezana paralelno tako da jeukupan napon 12V, a kapacitet 2 x140Ah, 20hTokom poredbenog merenja, dokazanoje da je efikasni regulator napona ustanju da održava fotonaponski panelu tački maksimalne snage, konstantnopuneći bateriju većom jačinom strujeod običnog regulatora napona.Takođe su vršena i laboratorijskaispitivanja, pri kojima su dobijenitalasni oblici struje punjenja baterijapri korišćenju efikasnog regulatoranapona.Jedan od rezultata ispitivanja efikasnogregulatora je prikazan na slici 6.Isprekidanom linijom je naznačenakonstantna optimalna strujafotonaponskog panela. Punom linijomje prikazana struja punjenja baterije,koja je u trenutku neprovodnostitranzistora – prekidača jednakanuli, da bi pri njegovom provođenjunaglo porasla. Prvi, uzlazni deo ovekrive je naravno ograničen izlaznominduktivnošću efikasnog regulatoranapona, dok drugi odgovara krivipražnjenja kondenzatora.V. Zaklju~akPokazano da postoji teoretskaopravdanost konstruisanja i korišćenjaEfikasnog regulatora naponafotonaponskog napajanja. Izvršena suispitivanja sa dva fotonaponska panelaistog proizvođača i pod istim uslovima.Prvi je napajao akumulatorsku

energijaenergijaSlika 6 Talasni oblik struje punjenja baterijebateriju preko standardnog regulatorafotonaponskog napajanja dok jedrugi koristio prototip efikasnogregulatora napona fotonaponskognapajanja. Prvi rezultati ispitivanjapokazali su da se efikasni regulatornapona može koristiti umestopostojećih regulatora fotonaponskognapajanja. Rezultati uporednogispitivanja dva fotonaponska panelasnage 100W pokazala su da je prijednakim uslovima stepen iskorišćenjafotonaponskog panela sa efikasnimregulatorom napona za oko 20% boljiod klasičnog regulatora napona.Uređaj je jednostavne konstrukcije,u odnosu na postojeće regulatorenapona poseduje kondenzator iinduktivnost što ga čini malo skupljimza proizvodnju, ali obezbeđuje zaoko 20% više energije od klasičnogregulatora pri istovetnim uslovima,tako da se povećanje cene regulatorabrzo isplati. Uređaj se može lakonapraviti i serijski primenjivati ukolima sa fotonaponskim izvorimaenergije jednostavnom zamenompostojećih regulatora naponafotonaponskog napajanja.Mada se korišćenjem efikasnogregulatora napona solarnog napajanjadobija povećanje dobijene energijeza oko 20% kod individualnognapajanja, značaj mu znatno rastekod mrežom vođenih sistema velikihstruja i snaga[07] gde ovaj procenat uapsoultnom iznosu znatno brže utičena isplativost investicije.Literatura[1] Nikolić Z.,Pucar M., Dakić P.,Obnovljivi izvori energije naSvetoj Gori, Zbornik radova saskupa ”Alternativni izvori energijei budućnost njihove primjene”,Podgorica, CANU vol. 77,Odjeljenje prirodnih nauka vol.10,(2006), 109 - 116.[2] Nikolić Z., Novine u životuSvetogoraca kao posledica novihtehnika na Atonu, sa posebnimosvrtom na manastir Hilandar, Petakazivanja o Svetoj Gori, Prosveta,Beograd, (2007), 257 – 302.[3] Stevović S., Nikolić D.,„Eksperimentalna instalacijadopunskog snabdevanja izolovanogsistema sunčevom energijom“, VIIsimpozijum industrijska elektronikaIndel 2008, Banja Luka, 06- 08.novembar 2008.[4] Rajaković N. i drugi, „Solarnaelektrana“, Projekat u okviruprograma NacionalnogInvesticionog Plana Srbije podšifrom 10400636, Beograd 2008.[5] Photowatt technologies, Prospektnimaterijal, Photowatt PW6-100 Wp- 12V, France, March 2007, www.photowatt.com[6] Nikolić D., Nikolić Z., Efikasanregulator napona fotonaponskognapajanja, Patentna prijava2010/0044 od 29. 01.2010. godine[7] Kazuyoshi Ueda, Ichiro Takano,and Yoshio Sawada, MaximumPower Point Tracking Control ofPlural Array PV System UnderNon-uniform Insolation Conditions,World Renewable Energy CongressVIII (WREC 2004).J. F. Fuller,E. F. Fuchs, and K. J. Roesler,“Influence of harmonics on powerdistribution system protection,”IEEE Trans. Power Delivery, vol.3, pp. 549-557, Apr. 1988.[038]

energijaDr Slavi{a \ukanovi}Visoka poslovna škola strukovnih studija Novi SadUDC:621.311.243/.245 : 621.316.003 (430 + 450 + 460)Ekonomski ishodi primenepodsticajnih mera za solarnećelije i vetrogeneratore uNemačkoj, Španiji i Italiji1. Podsticajne mere zaprimenu obnovljivih izvoraenergije u Evropskoj UnijiPočetkom 2007. godine, Savet Evropeobelodanio je svoj cilj dostizanja 20%učešća obnovljivih izvora u strukturiukupne proizvodnje energije u 2020.godini (European Council, 2007.).Međutim, još znatno ranije, upojedinim zemljama su osmišljavanei primenjivane različite podsticajnemere. Kako je vreme proticalo, astepen primene obnovljivih izvoraenergije u tim zemljama se povećavao,tako su razrađivani novi oblicistimulativnih ekonomskih mera.Poslednjih godina, širom sveta,koriste se različiti oblici podsticanjaprimene obnovljivih izvora energije:državne subsidije, smanjenja porezana dodatu vrednost, poreski krediti,neto-razmena, zeleno označavanje,naknada troškova. U ovom radu bićerazmotreno značenje onih mera koje suse u praksi pokazale najdelotvornijim:naknade troškova, zelene oznake ineto-razmena.1.1. Neto-razmenaReč je o sezonskoj razmeni električneenergije između individualnihproizvođača (domaćinstava) inadležnih distributivnih preduzeća.Neto razmena podrazumeva daelektrična energija, proizvedena usolarnim ćelijama ili vetrogeneratorimai isporučena u prenosnu elektromrežu,ima jednaku ili većuekonomsku vrednost struji kupljenojod elektrodistribucije. To značida domaćinstva plaćaju samoonu razliku između proizvedene ipotrošene energije, što je naročitovažno za razdoblja dužih oblačnostiRezimeRad je posvećen objašnjenju i uporednoj analizi primenjenih podsticajnih merai ostvarenih rezultata korišćenja solarnih ćelija i vetrogeneratora električneenergije u tri reprezentativne zemlje: Nemačkoj, Španiji i Italiji. Analizirane sutri najčešće primenjene podsticajne mere: Neto razmena (Net-metering), Zeleneoznake (Green tags) i Ekonomske naknade (Feed-in tarifs). Samo poređenje jeizvršeno upotrebom standardnih ekonomskih pokazatelja: Roka nadoknadeuloženog kapitala, Neto sadašnje vrednosti i Interne stope prinosa, za različitesnage sistema solarnih ćelija (od 3 do 500 KWp) i vetrogeneratora (od 20KW do 50 MW). Zaključeno je da ostvarenje očekivanog razvoja primeneposmatranih obnovljivih izvora, osim prirodnih odlika (intenziteta osunčanostii vetrovitosti) dominantno zavisi od visine i strukture podsticajnih naknada,isplaćenih nezavisnim proizvođačima struje, kao i od visine tržišnih cena naelektroenergetskom tržištu. Na primer, usled relativno najviše fi nalne ceneelektrične energije od čak 0,21 evro/kWh, u Italiji su zabeležena kraća vremenanadoknade uloženog kapitala, odnosno više interne stope prinosa u odnosu naŠpaniju i Nemačku.Ključne reči: solarne ćelije, vetrogeneratori, podsticajne mere, cene električneenergijeThe Economic Results of Supportring Mesures Useing for PVand Wind Systems in Germany, Spain and ItalyThe paper has presented a comparative analysis of the main supportingstrategies for promoting PV and Wind systems in Europe. For the analysishave been taken into consideration three representative European countries:Germany, Spain and Italy. This countries have been choosen, that in the lastyears have reached the best results in the promotion of the two ecologicaltechnologies, for their different and original way of implementing the samesupporting strategies. A comparaison based on the calculation of the pay-backperiod (PBP), the internal rate of return (IRR), and the net present value (NPV),for different sized PV and Wind systems, shows that the differences between theway of implementation of the same support policy in different countries can giveplace to signifi cantly different results. It is concluded that relisation of expecteddevelopment depends mainly on level and structure of Feed in tariffs, receivedby independent producers of electric energy by renewable energy sources, andalso from level of electric energz market prices. For exemple, in the Italian case,PBP is shorter and the IRR and the NPV are higher, than the other two countries.This is essentially due to two factors: the particular implementation of the FITmechanism, and the very high electicity costs.Key words: PV systems, wind systems, supporting measures, the prices ofelectricity[039]

energija(kod solarnih ćelija) ili smanjenevetrovitosti (kod vetrogeneratora).Prenosna lektro mreža u tom slučajusluži kao virtuelno skladište električneenergije dobijene iz kućnih sistemaza primenu obnovljivih enegetskihizvora. Istovremeno, elektrodistribucijana taj način povećava stabilnost svojeponude tokom vršnih letnjih (sunce) ilizimskih (vetar) opterećenja.Neto-razmena (Net-metering), kaomera za podsticanje primene solarnihćelija, nastala je u Kaliforniji,početkom novog milenijuma.Ilustracije radi, navešćemo visinetarifa korišćenih u toj naprednojdržavi SAD. Nezavisni proizvođačielektrične energije iz solarnih ćelija sutokom leta prodavali struju nadležnimelektrodistribucijama po ceni od 31 UScenti / kWh, dok su, tokom zime, tuistu struju kupovali po ceni od 9 UScenti za jedan kilovat sat. Tri i po putaviša prodajna cena i te kako podstičedomaćinstva da investiraju u sistemesolarnih ćelija, budući da elektromrežaigra ulogu velike akumulatorskebaterije, efikasnosti preko 300%(Black, A. 2004.).Od zemalja Evropske Unije, netorazmena,kao podsticajna mera zaprimenu sistema solarnih ćelija,primenjuje se u Belgiji, Češkoj,Danskoj i Italiji.1.2. Zelene oznakeZelene oznake predstavljaju svojinskaprava proizvođača električne energijeiz obnovljivih izvora nad određenimekološkim koristima. Zeleni znaci(Green tags – GT), mogu biti predmettrgovine između različitih proizvođačaelektrične energije. U tom slučaju,nosioci, odnosno vlasnici zelenihznakova mogu da naplate pravo,stečeno proizvodnjom energije izobnovljivih izvora (Đukić, P. 1999.).Na primer u Italiji, već deset godinasvi veliki proizvođači električneenergije iz fosilnih goriva (godišnjaproizvodnja preko 100 GWh) imajuzakonsku obavezu da proizveduodređenu količinu struje iz obnovljivihizvora (sunca, vetra, biomase zemljinetoplote). Alternativno, ukoliko nemajusopstvenih elektro-postrojenja kojakoriste obnovljive izvore, velikaenergetska preduzeća imaju mogućnostda na tržištu električne energije kupepotrebnu količinu struje od drugihproizvođača. Na taj način dobijajuodređen broj zelenih oznaka i stičuprava po tom osnovu. Jedna zelenaoznaka se zaslužuje proizvodnjom(ili kupovinom) 50 MWh električneenergije iz obnovljivih izvora.[040]energijaOvlašćena agencija striktno nadgledaovaj proces i određuje koliko ćepojedini proizvođači (odnosno kupci)«obnovljive» struje dobiti zelenihoznaka. Svaki dodeljeni zeleni znakima jedinstveni identifikacioni broj,čime se izbegava dvostruki obračun.(Campoccia, A. et. al. 2009.).Osnovne prednosti zelenogoznačavanja jesu sniženje ukupnihtroškova proizvodnje struje izobnovljivih izvora energije, kao ipovećanje broja «zelenih» korisnika ioživljavanje prometa na energetskomtržištu. Nasuprot tome, glavninedostatak zelenog označavanja oličenje postojanjem izvesnih razlika u visinipojedinačnih troškova proizvodnje«zelene» električne energije izmeđusamih proizvođača, zavisno odlokacije, osunčanosti i vetrovitosti.Od zemalja Evropske Unije, zeleneoznake u cilju podsticanja korišćenjasolarnih ćelija primenjuju se u Austriji,Belgiji, Češkoj, Danskoj, Mađarskoj,Irskoj, Holandiji i Švedskoj. Kadaje reč o energiji vetra, zelene oznakese koriste u Belgiji, Italiji, Poljskoj,Rumuniji i Švedskoj.1.3. Ekonomske naknadeMehanizam ekonomskih naknada(Feed-in tariffs – FIT) najšire jekorišćena mera za podsticanje primeneobnovljivih izvora energije. Na snazi jeu preko 20 zemalja Evropske Unije.Suština ekonomskih naknada sastojise u obavezi elektrodistribucijeda na svojoj teritoriji otkupljujesvu električnu struju dobijenu izobnovljivih izvora energije, uzisplatu tačno određenih iznosa tokompreciziranog budućeg razdoblja.Naknada se isplaćuje svakomproizvođaču električne energije kojikoristi sisteme za proizvodnju izobnovljivih izvora, u fiksiranom iznosuza svaki isporučeni kolovat sat.Visina naknade je unapred određenaoblikom korišćenog obnovljivogizvora energije i razlikuje se od zemljedo zemlje, usled različitih korisničkihtehnologija, različite osunčanosti,vetrovitosti, različitih tržišnih prilikaili socijalno-političkih okolnosti. Utrećem delu ovog rada, detaljno će bitiprokomentarisane visine ekonomskihnaknada za podsticanje primenesolarnih ćelija i vetrogeneratora uNemačkoj, Španiji i Italiji.Pritom je važno naglasiti da primenaekonomskih naknada ne opterećujeporeske obveznike niti državnibudžet, već samo potrošače električneenergije, putem različitih tarifnihstavova i posredstvom nadležnihElektrodistribucija.2. Ekonomska analizaEkonomska analiza podsticajnihstrategija, izvršena je upoređenjemstandardnih međunarodnih ekonomskihpokazatelja: novčanog toka (cashfl ow), roka nadoknade uloženogkapitala (PBP – Pay Back Period),neto sadašnje vrednosti (NPV – NetPresent Value) i interne stope prinosa(IRR – Internal Rate of Return), koji suizračunati za testirane sisteme solarnihćelija i vetrogeneratora u posmatranimzemljama.2.1. Metodolo{ka podlogaNovčani tokovi (prilivi i odlivigotovine) kod ovih investicija zaviseod nekoliko činioca. Polazi se odostvarenih broja sati rada analiziranogsistema za proizvodnju električneenergije (dakle od osunčanosti,odnosno vetrovitosti). Potom se uzimau obzir visina ekonomskih naknada(Feed in tariffs - FIT), odnosnovrednost zelenih znakova (Greentags - GT) i određuje njihov uticaj naiznos ostvarenih gotovinskih priliva.Naposletku, u računicu se dodajukoličina ušteđene konvencionalneenergije, a oduzimaju troškoviodržavanja i upravljanja, osiguranje,amortizacija i kamate.Navedeni činioci se pretvaraju unovčane tokove (cash fl ows – CF),putem sledeće jednačine koja obuhvatasve troškove (Ci) i sve zarade (Pi),ostvarene u godini t:CF =−= (F x Et) + (P kWhx Et) − (1)(u x C 0) − C addgde su: F- vrednosti ekonomskihnaknada ili zelenih znakova, Et –godišnja proizvodnja električneenergije, P kWh– cena električneenergije, u – koeficijent troškovaodržavanja i upravljanja (običnojednak 0,01 za PV sisteme i 0,03 zavetrosisteme), C 0je vrednost početneinvesticije, a C addsu zbirni godišnjitroškovi osiguranja, amortizacije ikamate.Tako izračunati novčani tokovi ugodini t, svode se na sadašnju vrednost(present value) deljenjem sa izrazom(1+ i) t :PV CF= (2)gde i označava prosečnu ponderisanucenu kapitala (weighted average costof capital – WACC), finansijski indekskoji predstavlja prosečan očekivaniprinos od sopstvenog i pozajmljenogkapitala, uz uvažavanje uticaja poreza(Đukanović, S. 2010.).

energijaJednačina (2) omogućuje određenjeekvivalentne sadašnje vrednostinovčanog toka u godini t, ako jeunapred poznata njegova očekivananominalna vrednost u toj godini. 1Sada ćemo odrediti važne ekonomskeindikatore: Neto sadašnju vrednost(Net present value – NPV) i Internustopu prinosa (Internal rate of return– IRR) Ovi pokazatelji, definisani susledećim izrazima:Na primer, ako je i = 4%, ondanovčani tok od CF = 1.000 evra,predviđen da se ostvari u sedmojgodini (t = 7), ekvivalentan jedanašnjem novčanom toku od PV CF== 760 evraNPV = − C 0(3)C 0− = 0 (4)u kojima N predstavlja životni(odnosno radni) vek investicije.2.2 Radne pretpostavkeKad je reč o solarnim ćelijama,posmatrana su tri različita PV sistema:• 3 kWp, integralno uklopljenih uzgrade (BIPV – Building integratedphotovoltaic)• 20 kWp, takođe BIPV• 500 kWp, postavljenih izvanzgrada (NIPV – Not integratedphotovoltaic)energijaRačunica je izvršena uz uvažavanjesledećih pretpostavki:- Celokupna električna energija,koja je proizvedena u PVsistemima, isporučena je i prodataElektrodistribuciji.- Prosečna efikasnost PV sistema,jednaka je 80%.- Prosečna ponderisana cena kapitala(WACC) je 3%.- Prosečan rast cena električne energijeu posmatranim zemljama je 3%- Prosečne godišnje količineproizvedene električne energije u PVsistemima (u kilovat satima po kWpinstalisane snage) date su u Tabeli 1.- Ukupni troškovi PV sistema u odnosuna instalisanu snagu, dati su u tabeli 2.- Prosečne cene električne energijei stope inflacije, u posmatranimzemljama date su u tabeli 3.- Troškovi održavanja i upravljanja,procenjeni su na 1% od ukupnihtroškova instalisanja.Kad je reč o vetrogeneratorskimsistemima, razmatrana su takođe trirazličita slučaja:• 20 kW mikro vetrogeneratori• 20 MW farme vetrenjača na kopnu(on-shore)• 50 MW farme vetrenjača na moru(off-shore)Računice su izvršene uz uvažavanjesledećih radnih pretpostavki:- Električna energija, proizvedenau mikro vetrogeneratorima,Tabela 1 Prosečna godišnja proizvodnja električne energije po kWp instalisanesnage PV sistemaIzvor: Retscreen International Database, 2008.Tabela 2 Prosečni troškovi instalisanja PV sistema (bez PDV-a)Izvor: International Energy Agency, 2005Tabela 3 Prosečne finalne cene struje i stope inflacijeIzvor: Eurostat, 2006a, 2006bTabela 4 Troškovi instalisanja vetroenergetskih sistema, po kW snage (bez PDV-a)Izvor: International Energy Agency, Wind 2008[041]delimično je potrošena (70%), aostatak (30%) je isporučen i prodatElektrodistibuciji.- Kod farmi vetrenjača na kopnu imoru, sva proizvedena električnaenergija isporučena je nadležnimdistributivnim preduzećima.- Prosečan rast finalnih cena električnestruje u sve tri zemlje iznosi 3%- Visine podsticajnih naknada nisuindeksirane (ne prate inflaciju).- Troškovi instalisanja zavise od snagevetrogeneratora (tabela 4).- rosečno vreme rada farmi vetrenjačana kopnu iznosi 1.600 sati godišnje uNemačkoj i Italiji, odnosno 2.000 satigodišnje u Španiji.- Prosečno vreme rada vetroelektranana moru je za sve tri posmatranezemlje podjednako i iznosi 3.000 satigodišnje.- Prosečne cene električne energije iprosečna ponderisana cena kapitalasu iste kao i za PV sisteme.- Troškovi održavanja i upravljanja,procenjeni su na 3% od ukupnihtroškova instalisanja vetroenergetskihsistema.3. Rezultati ekonomskeanalize po zemljama idiskusijaPoređenje različitih podsticajnihekonomskih mera za primenu sistemasolarnih ćelija i vetrogeneratora uNemačkoj, Španiji i Italiji, ishodovaloje zanimljivim pojedinostima, od kojihće neke biti sada navedene.Najpre valja istaći da vremenanadoknade uloženog kapitala u sve triposmatrane zemlje, za male i srednjesisteme solarnih ćelija integralnouklopljenih u postojeće zgrade (BIPV),nisu prelazila 19 godina. U okvirutoga, najkraće vreme nadoknadepočetne investicije, od svega 9godina (za PV sisteme srednje snage),zabeleženo je u Italiji (tabela 7).Potom, analizirajući velike PV sisteme,postavljene izvan postojećih zgrada(NIPV), treba naglasiti da su najboljirezultati ostvareni u Nemačkoj (vremenadoknade uloženog kapitala od 14,5),a potom u Italiji (18 godina). (tabele5 i 7). Slično je i sa visinom internestopa prinosa (IRR), koja za Nemačkuiznosi 2,84% a za Italiju 0,69%. (tabele5 i 7). To je sasvim logično, s obziromda u Nemačkoj postoji višedecenijskoiskustvo, stečeno postavkom i radombrojnih NIPV sistema snažnijih od 500kWp.Konačno, visoka isplativost PVsistema srednje snage, integralnouklopljenih u postojeće zgrade(BIPV), ostvarena u Nemačkoj, poredprilagodljive visine ekonomskihnaknada (FIT), duguje se relativnovišom efikasnošću pretvaranja

energijasunčeve energije u električnu, usledpodudarnosti vertikalnijih uglovapostavke panela solarnih ćelija salokacijama severnijih geografskihširina. (Stamenic, L. et al. 2004).Kada je reč o podsticanju primeneenergije vetra, najpre valja skrenutipažnju na delotvornost primene zelenihoznaka (GT) u Italiji, koja se pokazalakao efikasnija od ekonomskih naknadau Nemačkoj i Španiji. Naime, vremenanadoknade uloženog kapitala u Italijisu kraća, dok su Interna stopa prinosai Neto sadašnja vrednost više odistovrsnih vrednosti u konkurentskimzemljama. (tabele 5, 6 i 7).Takođe, ako upoređujemo isplativostvetrenjača na kopnu (on-shore),možemo konstatovati da su Italija (IRR= 23,92%) i Španija (IRR = 6,86%) uprednosti u odnosu na Nemačku (IRR= 3.19%). Španija, pritom ima dodatnopreimućstvo usled dužeg prosečnoggodišnjeg rada svojih vetrenjača uodnosu na Italiju i Nemačku. (tabele5, 6 i 7). Naposletku, od sve triposmatrane zemlje, razvoj i primenamikro-vetroenergetskih sistema,najveći potencijal trenutno postoji uItaliji, usled najviših cena električneenergije. A sada, nešto više o svakojposmatranoj zemlji ponaosob.3.1. Nema~kaNemačka je, uz Japan, Kinu iSjedinjene Američke Države, jednaod vodećih zemalja sveta na poljuproizvodnje električne energije izobnovljivih izvora. U tekstu koji sledidat je kratak prikaz nemačke Odlukeo prioritetnom subvencionisanjuobnovljivih izvora energije (Act ongranting priority to renewable energysources). Ovaj dekret, poznatijikao Odluka o obnovljivim izvorimaenergije, Nemačka, 2000 (RenewableEnergy Sources Act, Germany, 2000),predstavlja neku vrstu vodiča, kojeg supotom sledila zakonodavstvstva drugihevropskih zemalja.Pomenuta nemačka Odluka, odnosilase na obavezu nabavke i po tomosnovu isplate naknade proizvođačimaelektrične energije iz malihTabela 5 PBP, IRR i NPV za primer NemačkeIzvor: Campoccia, A. et. al. (2009), p. 295[042]energijahidroelektrana, energije vetra, energijesunčevog zračenja, geotermalneenergije, prirodnog gasa, postrojenjaza preradu otpada ili biomase, nanemačkoj teritoriji, od strane javnihelektrodistributivnih preduzeća.«Elektroprivredna preduzeća seobavezuju da povežu svoje razvodnemreže sa postrojenjima za proizvodnjuelektrične struje iz obnovljivih izvoraenergije, da nabavljaju struju iztih postrojenja kao prioritet i daobeštećuju te proizvođače struje usaglasnosti sa naknadama čiju visinuodređuje ova Odluka. Obaveza seodnosi na elektroprivredna preduzećačije su razvodne mreže najbližepostrojenjima za proizvodnjuelektrične energije iz obnovljvivihizvora.» (Act of Granting Piority...,2001.)Suština ove pionirske nemačkeOdluke, bila je sadržana u podsticanjuproizvodnje električne struje iz malihpostrojenja obnovljivih izvora (nesnažnijih od 5 MW, odnosno 20 MWza biomasu), koje bi sa druge stranetrebalo da budu minimum 75% uprivatnom vlasništvu. Visine naknadasu tada iznosile od 6 evro centi pokWh za vetrogeneratore na vetrovitijimlokacijama, pa sve do 50 evro centi zapojedinačne sisteme solarnih ćelija,uz odgovarajuće dinamičke klauzulepostepenog smanjenja naknada saprotekom vremena. (Đukanović, S.2006).Krajem 2008. godine, vetroenergetskisektor u Nemačkoj dobio je novipodsticaj, donošenjem amandmanana Odluku o obnovljivim izvorimaenergije. Novim cenovnikom, kojije stupio na snagu 1. januara 2009.godine, visina naknada vlasnicimavetrenjača postavljenih na kopnu,povećava se na 9,2 evro-centa po kWhproizvedene električne struje. Sličnotome, visina naknada za vetrenjačepostavljene na morskoj pučini sadaiznosi 13 evro-centi po kWh. Takođe,vlasnicima onih vetrenjača, čijaizgradnja započne pre kraja 2015.godine, biće isplaćeno dodatnih 2 evrocentapo kWh proizvedene struje.Nasuprot ovom povećanju naknadaza primenu energije vetra, dosadašnjivisoki podsticaji za električnu struju izsolarih ćelija u Nemačkoj su smanjenisa 0,5 na 0,4 evra po kWh. Razlogtom smanjenju predstavlja činjenicada solarne ćelije doprinose ukupnojproizvodnji struje u Nemačkoj samanje od 0,5%, dok se na njih izdvajaoko 20% ukupnih podsticajnihrashoda. (RE focus, 2008).Na tabeli 5, prikazane su vrednostiizračunatih ekonomskih pokazatelja:roka nadoknade uloženog kapitala(PBP – Pay Back Period), internestope prinosa (IRR – Internal Rateof Return) i neto sadašnje vrednosti(NPV -Net Present Value), za primerNemačke.Posmatrajući tabelu 5, možemozaključiti, da u nemačkimuslovima, pod prethodno usvojenimpretpostavkama, najisplativiji susistemi solarnih ćelija srednje snage od20 kWp, kao i veliki vetroenergetskisistemi na moru, snage 50 MW, budućida su im najkraća vremena nadoknadeuloženog kapitala (PBP = 13, odnosno13,5 godina) i najviše interne stopeprinosa (IRR = 3,86, odnosno 3,89%)respektivno.3.2. ŠpanijaZakonski osnov za podsticanjeprimene obnovljivih izvora energijeu Španiji – Kraljevska Odluka (RealDecreto) – donet je 2004. godine.Ovom odlukom, utvrđena je tzv.prosečna referentna cena električneenergije (reference average tariff –RAT). Ekonomske naknade koje seisplaćuju proizvođačima električneenergije iz obnovljivih izvora uŠpaniji, određuju se procentualno uodnosu na RAT.Na primer, visina naknada za sistemesolarnih ćelija varira od 240% RAT(za postrojenja snažnija od 100 kWp)do 575 % RAT (za postrojenja vršneelektrične snage ispod 100 kWp).Slično tome, za vetroenergetskesisteme, visina ekonomskih naknadase kreće od 85% RAT (za farmevetrenjača snage preko 5 MW), do90% RAT (za farme vetrenjača snageispod 5 MW).Navedene ekonomske naknade,raspoložive su proizvođačimaelektrične energije iz obnovljivihizvora u Španiji na neodređeno budućerazdoblje, uz predviđena smanjenja poisteku 25 godina od dana uvođenja.Polazeći od prosečne cene električneenergije u Španiji od 0,11 evra /kWh, zatim prosečne stope inflacijeod 4% i prosečne ponderisane cenekapitala (WACC) od 3%, izračunatisu osnovni ekonomski pokazhatelji(PBP, IRR, NPV) za različite snage

energijaTabela 6 PBP, IRR i NPV za primer ŠpanijeIzvor: Campoccia, A. et. al. (2009), p. 296Tabela 7 PBP, IRR i NPV za primer ItalijeIzvor: Campoccia, A. et. al. (2009), p. 296solarno-energetskih i vetroenergetskihpostrojenja.Kao što možemo videti iz tabele6, u španskim uslovima, od svihposmatranih sistema, najisplativijesu farme vetrenjača na kopnu, snage20 MW, budući da imaju najkraćivek nadoknade uloženog kapitala(12 godina) i najvišu internu stopuprinosa (6,86%). Dodamo li tomeosnovne prednosti primene energijevetra (odsustvo bilo kakvog zagađenjaživotne sredine, kao i zadovoljenjepovećane potrošnje struje tokomzimskog perioda) dobićemo odgovorna pitanje zašto je Španija trenutnodruga zemlja u Evropi i treća u svetupo instalisanoj snazi vetrogeneratora.3.3. ItalijaZakonski osnov za podsticanje primenesolarne i energije vetra – OdlukuMinistarstva ekonomskog razvoja– Italijani su izglasali 2007. godine.Dakle, kasnilo se sedam godina uodnosu na Nemce i tri godine u odnosuna Špance. Iz tog razloga, strukturavisine naknada i ukupnih podsticajnihmera u Italiji jeste i najsloženija.Govoreći o podsticanju primenesistema solarnih ćelija, možemoprimetiti da je visina naknadaizdiferencirana u zavisnosti od mestapostavke i od instalisane električnesnage. Vlasnici sistema solarnih ćelijapostavljenih izvan postojećih zgrada(NIPV - Not Integrated PV), snagemanje od 3 kWp, imaju pravo na 40evro centi po kilovat satu proizvedene[043]energijaelektrične struje. Slično tome,investitori u srednje jake NIPV sisteme(3-20 kWp) dobijaju 38 evro centi /kWh, dok snažniji NIPV sistemi (preko20 kWp) u Italiji zaslužuju naknadeod 36 evro centa / kWh proizvedene iisporučene električne struje.Sledeća kategorija su delimičnointegrisani sistemi solarnih ćelija ustrukturu zgrada (PIPV – PartiallyIntegrated PV).Visina njihovihnadoknada varira od 44 evro-centapo kilovat satu proizvedene struje (zanajslabije) do 40 evro-centa / kWh /zarelativno jače PIPV sisteme).Najviše naknade u Italiji dobijajuvlasnici sistema solarnih ćelijapotpuno uklopljenih u strukturuzgrada (BIPV – Building IntegratedPV). Visina ovih naknada za slabijeBIPV sisteme dostiže 49 evro-centiza isporučeni kilovat sat struje. Sličnotome, srednji (3-20 kWp) i snažniji(preko 20 kWp) BIPV sistemi u Italijizaslužuju naknade u visini od 40,odnosno 38 evro-centa / kWh struje,respektivno.Pored ekonomskih naknada, kaoglavne mere, za podsticanje primenePV sistema male i srednje snage, uItaliji se primenjuje i mehanizamneto-razmene. To znači da individualnikorisnici sistema solarnih ćelijaplaćaju samo razliku izmeđuukupno potrošene i proizvedeneelektrične struje isporučene nadležnojelektrodistribuciji, i to po ceni kojuodređuje merodavna državna ustanovaAEEG (Authority for Electric Energyand Gas).Prelazeći na podsticanje primeneenergije vetra u Italiji, podsećamoda ova zemlja primenjuje tzv. zelenooznačavanje (GT – Green Tags).Prema pomenutoj Odluci iz 2007.godine, vrednost jedne zelene oznakeiznosila je 125 evra po megavatsatu proizvedene električne struje uvetrogeneratorima.Zahvaljujući primeni navedenihpodsticajnih mera, Italija, tokomposlednje dve godine, beleži ubrzanrazvoj primene obnovljivih izvoraenergije, poboljšavajući svoje mestona globanoj energetskoj pijaci ihvatajući korak sa vodećim zemljama– Španijom i Nemačkom.Na kraju, prikazaćemo vrednostiekonomskih pokazatelja za Italiju.Polazeći od visine domaćih cenaelektrčne energije od 0,21evra /kWh,godišnje stope inflacije od 2,3% iprosečne ponderisane cene kapitalaod 3%, dobijeni su sledeći rezultati(tabela 7)Iz tabele 7 jasno možemo videti da suu Italiji najkraća vremena nadoknadeuloženog kapitala (PBP), kao i najvišeinterne stope prinosa (IRR) i netosadašnje vrednosti (NPV) u odnosuna sve tri posmatrane zemlje. Takavishod, prvenstveno se duguje dvemanepobitnim činjenicama:• najrazuđenijoj podsticajnoj šemi;• najvišoj ceni električne struje.Zaklju~akRad je posvećen prikazu ishodakomparativne ekonomske analizedosadašnje primene podsticajnihmera za korišćenje solarnih ćelija ivetrogeneratora u Nemačkoj, Španijii Italiji. Ove zemlje su odabrane, nesamo zbog očiglednih uspeha na poljuprimene obnovljivih izvora energije,već i zbog različitih klimatskih,privrednih i kulturoloških okolnosti.Ekonomska analiza je urađenametodom diskontovanog novčanogtoka, uz uvažavanje brojnihpretpostavki u pogledu visine cenaelektrične energije, stopa inflacije,prosečne ponderisane cene kapitalai sl. Samo poređenje, izvršeno jeupotrebom standardnih pokazateljaRoka nadoknade uloženog kapitala(PBP), Interne stope prinosa (IRR) iNeto sadašnje vrednosti (NPV).Osnovni zaključak ovog rada jesteda isplativost primene solarnih ćelijai vetrogeneratora ne zavise samood osunčanosti i vetrovitosti, već iod znanja i iskustava u dosadašnjojprimeni, zatim od prilagođenostipodsticajnih naknada, a naročito odvisine tržišnih cena električne energije.Sve to može biti od koristi za Srbiju,koja upravo kreće sličnim stazama.

Literatura1. Act of Granting Priority toRenewable Energy Sources 2001,Solar Energy, Vol. 70, No. 6, pp.489−5042. Black, A. (2004) Financial paybackon California residential solarelectric systems, Solar Energy, Vol.77, No.4, pp. 381−3883. Campoccia, A. Dusonchet, L.Telaretti, E. Zizzo, G. (2009)Comparative analaysis od differentsupporting measures for theproduction of electrical energy bysolar PV and Wind systems: Fourrepresentative European cases,Solar Energy, Vol. 83, No. 3, pp.287−297.4. Đukanović, S. (2006) Ekonomskenaknade za primenu obnovljivihizvora energije, zakonski osnov– primer Nemačke, Energetsketehnologije, Br. 4, novembar 2006,str. 35−375. Đukanović, S. (2010) Uvod ufi nansijsko poslovanje, Visokaposlovna škola strukovnih studija,Novi Sad, str. 134−148.6. Đukić, P. Pavlovski, M. (1999.)Ekologija i društvo, Ekocentar,Beograd, str. 111−1137. European Council Act 7224/1/107,Rv.1.Eurostat, 2006a. Electricalprices for EU households andindustrial consumers on 1 July 2006.Environment and Energy 18.8. Eurostat, 2006b. Harmonizedindices of consumer prices –September 2006. Economy andFinance 24.9. International Energy Agency, 2005.Projected Costs of GeneratingElectricity.10. International Energy Agency, 2008.IEA Implementing Agreementfor Co-operation in the Research,Development and Deploymentof Wind energy Systems, www.ieawind.org.11. RE Focus, 2008. German windpiks up as solar FIT reduced,Renewable energy focus, July/August, 2008, p. 1612. Retscreen International Database,2008.www.retscreen.net.13. Stamenic, L. Smiley, E. Karim,K. 2004. Low light conditionsmodelling for building integratedphotovoltaic (BIPV) systems, SolarEnergy, Vol. 77, No. 1, pp. 37−46.energijamr Dragan Komarov, dr Slobodan Stupar, dr AleksandarSimonovi}, Sr|an Trivkovi}, Marija Stanojevi}Mašinski fakultet u Beogradu, BeogradUDC:621.245.001.6 (497.11 + 100)Trendovi u industrijivetroturbina u svetu imogući pravci razvojadomaće vetroenergetikeRezimePrema procenama Svetske vetroenergetske asocijacije do kraja 2009. godine ukupnasnaga vetroelektrana u svetu dostići će 150 hiljada megavata što predstavlja gotovočetvorostruko povećanje u odnosu na kapacitete iz 2003. godine. Predviđa se daće do 2020. godine u Evropi ukupna snaga izgrađenih vetroelektrana iznositi 230hiljada megavata. Kroz primenjena istraživanja vezana za procenu spoljašnjihuticaja, razvijanje naprednih aerodinamičkih i aeroelastičnih modela, novematerijale velike čvrstoće i dobrog unutrašnjeg prigušenja, tehnologiju proizvodnje,metode smanjenja troškova eksploatacije i održavanja ostvaruje se dalji napredak upovećanju snaga vetroturbina, njihovoj pouzdanosti, raspoloživosti i efi kasnosti. Sobzirom na dinamično svetsko tržište u radu su, pored činjenica vezanih za trendoveprivrednog i naučno-istraživačkog razvoja u svetu, razmotrene mogućnosti i načinipokretanja domaćih kapaciteta u cilju razvoja vetroenergetike u Srbiji. Poredizgradnje vetroelektrana i eksploatacije energije vetra na teritoriji Srbije, aktivnostivezane za procenu vetroenergetskih resursa, izradu studija opravdanosti i idejnihprojekata, proizvodnju delova, sklopova i pratećeg softvera, montažu i instalacijuvetroturbina predstavljaju nove mogućnosti za razvoj domaće privrede.Trends in Global Development and Possible Directions ofDomestic Wind Energy IndustryAccording to estimates of the World Wind Energy Association (WWEA), by the endof 2009. the total installed wind turbine power in the world will reach 150 000megawatts, which represents almost fourfold increase compared to the capacity fromyear 2003. It is anticipated that by 2020. the total wind turbine power in Europe willamount to 230 000 megawatts. Through applied research in assessment of externalimpacts, development of improved aeroelastic and aerodynamic models, usage ofnew materials with high strength and good internal damping, production technology,methods of reducing the cost of operation and maintenance further progress inincreasing the maximum power of wind turbines, their reliability, availabilityand effi ciency are being achieved. This paper presents trends of economic andscientifi c-research development of wind energy industry in the world and considersthe possibilities and ways of running the domestic capacity to develop wind energyindustry in Serbia. In addition to wind power plant construction and operation inSerbia, the activities related to assessment of wind resources, feasibility studies,preliminary design, production of parts, components and supporting software,installation and commissioning of wind turbines represent new opportunities fordomestic enterprise development.1. Izgra|eni vetroenergetskikapaciteti u svetuVetroelektrane predstavljajunajrasprostranjeniji način dobijanjaelektrične energije iz obnovljivihizvora, ukoliko se u ovu vrstuenergetskih izvora ne računaju velike[044]hidroelektrane. Veliki energetskipotencijal vetra, relativno kratak periodrealizacije investicija i jednostavnoodržavanje su neki od činioca koji sudoprineli stalnom rastu vetroenergetikeu svetu tokom poslednje dve decenije.Ukupna instalisana snaga vetroturbina

energijaenergijaSlika 1 Ukupna instalisana snaga vetroturbina u Evropskoj uniji – period 1998. –2009.[2]Slika 2 Trend rasta ukupne instalisane snage vetroelektrana[3]Slika 3 Udeo u novoizrađenim vetroenergetskim kapacitetima u državama EU itrend rasta ukupne instalisane snage vetroelektrana [2]čega najveći deo kapaciteta pripadaNemačkoj i Španiji. U toku 2009.godine, i pored finansijske krize ismanjenih ulaganja, u EU je izgrađenopreko 10000 MW novih kapaciteta [2].Na slici 1 je prikazan trend povećanjaelektroenergetskih kapaciteta u EU.Tržišta na Dalekom istoku i u SADsu u usponu, tako da je tokom 2008.godine nešto više od 50% vetroturbinaprodato u SAD i Kini. Iste godine suSjedinjene američke države zamenileNemačku na prvom mestu pokapacitetima izgrađenim u toku jednegodine i ukupnoj snazi koja je krajem2009. godine iznosila 25777MW.Ukoliko se postojeći petogodišnji trendnastavi može se očekivati da 2015.godine ukupna snaga vetroturbina usvetu bude blizu 450000 MW, od čegaće preko 140000 MW biti u Evropi(slika 2). Ovakav trend izgradnje jeoptimističan, a veliki broj faktora(tehnološki, ekonomski, sociološki)koji utiču na razvoj regionalnihi globalnog tržišta čine ovakvapredviđanja nezahvalnim.Tokom 2009. u Evropi je izgrađeno10526MW novih vetroelektrana, štoje 23% više u odnosu na 2008. godinu(slika 3). U ovaj sektor je uloženotrinaest milijardi evra i pored svetskeekonomske krize i pada tražnje natržištu usled izostanka finansijskepodrške u vidu kredita za kapitalneinvesticije. Drugi put zaredomvetroenergetski kapaciteti su instaliraniviše od bilo kog drugog izvora energijeu Evropi. Učešće novih vetroelektranau EU u 2009. godini u novoizgrađenimenergetskim kapacitetima (ukupno25963MW, od čega 61% iz obnovljivihizvora) iznosi 39%, ispred elektranana gas (26%) i solarnih elektrana(16%). Ukupni udeo energije vetra uproizvodnji električne energije u EU jeporastao sa 2.2% na 9.1% u periodu od2000. do 2009. godine.u svetu do kraja 2008. godine jeiznosila 121188 MW, sa procenomda će do kraja 2009. ukupna snagadostiguti 150000MW. Ukupnaproizvodnja energije se kreće nanivou od preko 250TWh godišnje, štopredstavlja više od 1.5% potrošnjeelektrične energije u svetu.Evropska unija je tokom prve decenijebila tehnološki i finansijski pokretačindustrije što je uslovljeno preuzetimobavezama od strane država članica daobnovljivi izvori energije imaju 20%udela u proizvodnji energije do 2020.godine [1].U periodu od 2005. do 2008. godineu EU je instalirano nešto više od8000 MW vetroturbina godišnje, od[045]2. Konstrukcija savremenevetroturbineSavremene vetroturbine su složenemašine koje mogu imati više od8000 delova. Osnovne funkcionalnegrupe su: rotor, sistem prenosasnage, elektrosistem, gondola i stub.U prateće sisteme se mogu ubrojatisistem za zakretanje lopatica, sistemza podmazivanje, sistem za hlađenje,sistem za regulaciju i bezbedan radvetroturbine, sistem za zakretanjegondole itd. Rotor sa horizontalnopostavljenom osom obrtanja čine trilopatice, koje su razdvojivom vezomvezane za glavu rotora. Ovakvakonstrukcija je pokazala najbolji odnos

energijacene, efikasnosti i aerodinamičkihi dinamičkih karakteristikavetroturbine. Veza glavnog vratila ielektrogeneratora može biti direktnai indirektna. Izborom ovog parametrau velikoj meri su određeni masa idimenzije sklopova u gondoli. Kodmašine sa indirektnim pogonomglavno vratilo je sa jedne stranepovezano sa glavom rotora, a sa drugesa multiplikatorom čije je izlaznovratilo vezano za elektrogenerator(slika 4). Na ovaj način se možeuštedeti na masi elektrogeneratora.S druge strane, promenljivi momentiuvijanja i savijanja koji se sa rotoraprenose na glavno vratilo utiču napojavu otkaza i smanjen radni vekelemenata multiplikatorab. Glavnouležištenje se nalazi blizu centra maserotora i prima najveća opterećenja.Drugo uležištenje be nalazi neposrednopre multiplikatora. Multiplikatori elektrogenerator su zajedno saosloncima za vratila vezani za nosećukonstrukciju gondole. Fluktuacije ubrzini obrtanja brzohodog vratila sekompenzuju u pratećoj elektronici kojaje povezana na elektrogenerator, a čijaje funkcija da stabilizuje frekvenciju inapon.[046]energijaSlika 4 Vetroturbina sa horizontalnom osom obrtanja i indirektnim pogonomelektrogeneratora [4]Slika 5 Vetroturbina sa horizontalnomosom obrtanja i direktnimpogonom elektrogeneratora [5]Kod vetroturbina sa direktnimpogonom vratilo elektrogeneratoraje direktno spojeno sa glavnimsporohodimvratilom (slika 5).Usled nepostojanja multiplikatoravetroturbine sa direktnim pogonomzahtevaju znatno veće gabariteelektrogeneratora, koji mogu bitiklasični sa elektromagnetima na rotorui statoru ili stalnim magnetima narotoru ili statoru.3. Trendovi razvojavetroturbinaSa energetskom krizom sedamdesetihgodina 20. veka dolazi do povećanoginteresovanja za razvijanjevetroturbina. Briga o zaštiti životnesredine i smanjenje efekta staklenebašte, kao i potreba za energetskomnezavisnošću, uslovili su istraživanjau oblasti obnovljivih izvora energijeu industrijski razvijenim državama.Vodeće zemlje sveta osnovale sulaboratorije i institute za razvojobnovljivih izvora energije. Takoje već krajem sedamdesetih godinaprošlog veka došlo do pojave prvihvetroturbina koje su doprinosileproizvodnji energije u SAD, Danskoji Nemačkoj. Izgradnja prvih parkovavetroturbina - vetroelektrana počela jekrajem sedamdesetih godina u SAD.Pored subvencionisanja od stranefederalnih državnih organa, državaKalifornija je u tom periodu davaladodatna sredstva za iskorišćenjepotencijala obnovljivih izvora energije.Pozitivna zakonska regulativa u ovojdržavi je rezultirala izgradnjom prvefarme vetroturbina 1979. godine, kojaje bazirana na mašinama male snagedo 100kW, a čije su komponente bilerelativno brzo i jednostavno izrađivaneu pogonima američkih fabrika. Poslerealizacije prvih vetroelektranausledile su znatno veće investicije iveć 1981. godine došlo je do masovneizgradnje vetroelektrana u Kaliforniji iuvoza delova iz Danske. U Kalifornijije do 1987. godine izgrađeno 15000vetroturbina sa ukupnom snagom odoko 1400MW. Krajem devedesetihgodina 20. veka države Evropskeunije ulažu velika finansijskasredstva u izgradnju vetroturbina,što je predstavljalo podstrek za daljaistraživanja i tehnološki razvoj.Ulaganja u obnovljive izvoreenergije značajno su porasla krajemosamdesetih godina. Konceptirazvijeni pedesetih i šezdesetih godina,kao i stečena iskustva na razvojuvetroturbina do 200 kW su bili osnovaza dalji razvoj vetroturbina, što je uzvelike budžete za istraživanja bilodovoljno za potpunu komercijalizacijuvetroturbina.Osamdesetih godina razvijene državeulažu značajna sredstva u razvojvetroturbina velikih snaga. Pojavljujuse eksperimentalne konstrukcije sarotorima prečnika preko 40m i snagapreko 1MW. Razvijene su mašinesa rotorima prečnika preko 100m isnaga preko 3MW. Najveći prototip jetrebalo da izgradi kompanija GeneralElectric 1990. godine, snage 7.3MWi prečnika 122m, međutim projekatje otkazan 1993. godine zbog visokecene i postojećih modela vetroturbinačijim je daljim usavršavanjempostignuta veća snaga uz znatnoniža ulaganja. Krajem osamdesetihosnovni cilj je postao efikasnoiskorišćenje energije vetra i smanjenjeeksploatacionih troškova i ceneizgradnje vetroenergetskih postrojenja.Generacija prvih eksperimentalnihvetroturbina velikih snaga predstavljaosnov za razvoj današnjih vetroturbina.Savremene komercijalne vetroturbinekoje imaju najbolji odnos cena iukupnih performansi su najčešće urasponu snaga od 0.85 MW do 2 MWsa tendencijom povećanja na 3 MW.Deset najuspešnijih kompanija je imalopreko 80% udela na tržištu u 2008.godini (slika 6), dok je u periodu od2000. do 2007. godine njihov udeodostizao 90%. Najveći proizvođačisu Vestas, General Electric, Gamesa,Enercon i Suzlon. Ove kompanijesu izgradile proizvodne kapaciteteu oblastima velike tražnje. Tako jeGeneral Electric 2008. godine počeo saserijskom proizvodnjom vetroturbinesnage 2.5MW u Nemačkoj i Španiji.Siemens je prvobitno proizvodiokomponente svojih vetroturbina uDanskoj, da bi proširio proizvodnekapaciteta gradnjom fabrika zaproizvodnju lopatica u SAD i Kini.

energija[047]energijaSlika 6 Udeli vodećih deset kompanija na tržištu vetroturbinau svetu u 2008.U drugoj polovini 2008. Siemensje izgradio 3.6 MW vetroturbinu sadirektnim pogonom, kao i vetroturbinuprečnika 101m snage 2.3MW,namenjenu za vetrove slabog i srednjegintenziteta, s obzirom da su očekivanjada će 1/3 tržišta u budućnosti činitiupravo ovakve vetroturbine.U okviru vodećih kompanija nalazese razvojno – istraživački centrikoji rade na inovacijama u ciljupoboljšanja vetroturbina vezanimza povećanje snage, smanjenjemase ključnih podsklopova,integrisana rešenja multiplikatora,elektrogeneratore, prateću elektronikuitd. Španska kompanija Gamesa je2008. godine instalirala prototipsnage 4.5MW, sa segmentnimlopaticama, jednim uležištenjemglavnog vratila, multiplikatoromsa dva stepena prenosa i sinhronimelektrogeneratorom sa stalnimmagnetima. Kineska kompanijaSinovel je proizvodila 1.5MWvetroturbine po licenci AmericanSuperconductor Corporation, sa kojomje 2007. godine potpisala ugovor zarazvoj vetroturbina snage 3 i 5 MW.Takođe kineska kompanija, Goldwindje 2008. godine kupila 70% nemačkekompanije Vensys Energy AG, koji jerazvio seriju vetroturbina velikih snagasa direktnim pogonom. Goldwindplanira da u Nemačkoj izgradi fabrikuvetroturbina čija je investicionavrednost procenjena na oko 5 milionaeura. Četiri godine nakon razvoja 1.5MW vetroturbine Acciona je razvilavetroturbinu snage 3MW i počelaserijsku proizvodnju tokom 2008.godine. Nemačka kompanija Nordexproizvodi 1.5MW vetroturbine u Kini,kao i 2.5MW vetroturbine u Roštoku uNemačkoj.Trend povećanja prečnika rotorazapočet osamdesetih godina nastavljenje krajem dvadesetog veka, što je uzkorišćenje novih materijala relativnovisoke čvrstoće i dobrih prigušnihkarakteristika,kao i usavršenetehnologijeizraderezultovaloprojektovanjemi izradomvetroturbinasnaga preko 5MW. Nekolikokompanijaje uspeloda razvijevetroturbinesnage preko6 MW zaprimenu na moru i klasu vetra 1Aprema IEC standardu [6]. Prečnicirotora se kreću u intervalu između 120m i 130 m.U Belgiji je u toku izgradnjavetroelektrane sa vetroturbinamatrenutno najveće snage koje sunamenjene izgradnji na kopnu.Vetroturbine E-126 kompanijeEnerkon sa direktnim pogonomelektrogeneratora imaju nominalnusnagu 6MW, a očekivana godišnjaproizvodnja jedanaest vetroturbinaiznosi 187 GWh godišnje. Napredanelektrosistem ovih vetroturbina će bitikorišćen za stabilizaciju napona javnemreže regiona u kome se elektrananalazi. Stubovi su visoki 131 metar,a gondola je duga 22 metra. Brojradnika potreban za izgradnju ovevetroturbine je skoro dva puta većiod broja potrebnog za izgradnjuprosečne vetroturbine snage 2MW.Ovaj projekat je dobio materijalnupodršku u okviru FP7 programa EUza istraživanje, razvoj i demonstracijuprojekata iz oblasti obnovljivih izvoraenergije, a realizuje ga konzorcijumdevet partnera koga predvodi WIP,kompanija iz Minhena specijalizovanau upravljanju međunarodnih projekatavezanih za obnovljive izvore energije.Projekat je koncentrisan na serijskuproizvodnju vetroturbina E-126,optimizovanje transporta i logistike zaizgradnju, optimizovanje integracijeu javnu mrežu i napredno predviđanjeproizvodnje. I pored značajne razlike uceni transporta i izgradnje u odnosu namašine snaga između 1 MW i 3 MW,kao i probleme koji se javljaju u radusa konstrukcijama pomenutih gabarita,povećanjem snage vetroturbine sepostiže bolja iskorišćenost po jedinicipovršine zemljišta. U odnosu nadvomegavatne mašine koeficijentiskorišćenja zemljišta je 2.3 puta veći.Međunarodna agencija za energiju(International Energy Agency)je dala podršku kontinualnomistraživanju i razvoju vetroenergetikeu cilju daljeg smanjenja cenetehnologije i proširivanja postojećihvetroenergetskih kapaciteta [7].Istraživanja se obavljaju premasledećim postavljenim zadacima[8]: razmena informacija i saradnjaistraživačkih institucija u ciljuuspostavljanja preporuka za testiranjei procenu vetroturbina i zajedničkaistraživanja u oblasti aerodinamike,zamora i tehnika predviđanjaresursa, performansi i opterećenja;ispitivanje ponašanja vetroturbina priniskim temperaturama, sakupljanjeraspoloživih informacija, formiranjeklasa područja prema meteorološkimuslovima i lokalnim potrebama ipraćenje pouzdanosti i raspoloživostistandardnih i prilagođenih tehnologija;istraživanje aerodinamike vetroturbinasa horizontalnom osom obrtanja,testiranje u aerotunelima i merenjana terenu na modelima u ciljuskupljanja visokokvalitetnih podatakao aerodinamičkim i strukturnimopterećenjima koja bi mogla dadaju relevantne rezultate kadase primene na glavna izvođenjavetroturbina; istraživanje dinamičkihmodela vetroelektrana i uticaja naelektromrežu; razvoj tehnologijavetroturbina za primenu na morima ucilju smanjenja troškova proizvodnje,izgradnje i održavanja; integracijavetroelektrana i hidroelektrana,identifikovanje izvodljivih rešenja,mogućnosti i ograničenja uključujućianalizu integracije vetroelektranau sisteme sa velikim udelomhidroelektrana i mogućnostimaakumulacije energije u reverzibilnimhidroelektranama; projektovanjeenergetskih sistema za proizvodnjuelektrične energije sa visokimprocentom udela vetroenergije.Ostvaren tehnološki napredak jerezultat velikog broja istraživanjakoji su podržani od strane vladanajrazvijenijih država u oblastivetroenergetike, kao i privatneinicijative. Evropska unija finansiraistraživanja kroz svoje Frameworkprograme, koji pored finansiranjaimaju za cilj da približe razvojnecentre i kompanije iz različitihdelova Evrope. Evropska komisija je2006. godine formirala tehnološkuplatformu TPWind [9] za podrškurazvoju vetroenergetskih tehnologija.Između ostalog, ciljevi organizacijesu identifikacija oblasti za prodorinovacija, davanje podrške postojećimi novim istraživanjima, povezivanjeistraživačkih i privrednih razvojnihcentara na teritoriji EU, proizvođačavetroturbina i vetroelektrana,finansijskih organizacija, kupaca i

energijadržavnih institucija što za posledicutreba da ima nižu cenu vetroturbinai proizvedene energije. U rad suuključeni svi vodeći evropski razvojno– istraživački centri univerziteta iinstituta (Risoe/DTU, CENER, ECN,Delft TU) , kao i vodeće kompanije(Siemens, Alstom, Vestas, Nordex,Gamesa, RePower Systems, LMGlasfiber, Suzlon, ABB, GermanischerLLoyd).Istraživanja podržana u okvirutehnološke platforme TP Wind seodnose na istraživanje i procenuvetroenergetskog potencijala, inovacijeu tehničkim rešenjima sklopova ipodsklopova vetroturbina, integracijuvetroturbina u javnu evropskuelektričnu mrežu, razvoj vetroturbinaza korišćenje energije vetra na moru,razvoj tržišta, obezbeđenje finansijskepodrške, donošenje odgovarajućihpropisa i procene uticaj na životnuokolinu.Savremena istraživanja u oblastiprocene energetskog potencijala vetrase odnose na unapređenje postojećihstatističkih modela, pravljenje detaljnihmapa vetrova, metoda predviđanjai razvoj mernih uređaja i tehnikamerenja. Razvijaju se numeričkimodeli bazirani na proračunskojmehanici fluida u kombinaciji sastatističkim modelima za formiranjenumeričkih mapa potencijala vetra, kaoi primeni satelita i telekomunikacijaza obradu i prenos podataka.Istraživanja vezana za konstrukcijuvetroturbina su vezana za razvojmaterijala, velikogabaritnih lopatica,sistema prenosa snage, poboljšanjeefikasnosti, dijagnostiku otkaza iodržavanje. S obzirom na nestabilnucenu čelika, betona i bakra jedan odzadataka istraživanja su identifikacija iispitivanja materijala supstituenata.Sistemi prenosa snage velikihvetroturbina izloženi su složenimopterećenjima visokog intenziteta.Konstrukcija sa multiplikatorom ielektrogeneratorom visoke brzineobrtanja se zamenjuje sporijimelektrogeneratorima direktno vezanimna glavno vratilo što za posledicu imapovećanje mase delova. Javljaju sedva pravca istraživanja: optimizacijasistema korišćenjem multiplikatorasa manjim prenosnim odnosom iodgovarajućeg generatora, i razvijanjenovih kompaktnijih konstrukcija,uz primenu lakših materijala,ekstremno jakih magnetnih polja naelektrogeneratoru i odgovarajućeprateće elektronike za kompenzacijuopterećenja. Spoljašnja i unutrašnjaopterećenja multiplikatora, deformacijeenergijai naponi u pojedinim komponentamasu takođe predmet savremenihistraživanja. Kroz aerodinamička,aeroelastična, aeroakustična istrukturalna istraživanja kakopodsistema tako i vetroturbine u celiniočekuje se povećanje efikasnostipostojećih mašina, pouzdanosti ismanjenja uticaja na okolinu. Potrebnoje integrisanje aerodinamičkih modelasa modelima koji opisuju ponašanjestrukture i elektrokomponenti. Posebnagrana istraživanja se odnosi na razvojmultidisciplinarnih višekriterijumskihmetoda optimizacije koji će bitiintegrisani u CAD razvojna okruženja.Istraživanja u oblasti vetroenergetskihtehnologija su i u Sjedinjenimameričkim državama podržana odstrane države. SANDIA obavljaprimenjena vetroenergetskaistraživanja u nekoliko oblasti u ciljupoboljšanja performansi i smanjenjacene vetroturbina. Program je podeljenu tri glavne oblasti: tehnologijevetroturbina za male brzine vetra,prateća istraživanja i tehnologijei primena razvijenih tehnologija.Osnovni cilj istraživanja je dostizanjecene energije od 3 centa po kilovatuza male brzine vetra do 2012. godine.Istraživanja se vrše u oblasti inoviranjapostojećih aeroprofila za lopaticevetroturbina kako bi se povećalaefikasnost ili smanjila opterećenja uzavisnosti od specifičnosti lokacija idrugih zahteva. U toku su istraživanjanelinearnih modela za proračunčvrstoće u cilju povećanja tačnostipredviđanja radnog veka lopatica poddatim spektrom opterećenja. U saradnjisa privredom vrše se poboljšanjatehnologije izrade lopatica. Aktuelnaistraživanja se odnose na naprednekompozitne materijale sa ugljeničnimvlaknima i procese izrade. AmeričkaNacionalna laboratorija za obnovljiveizvore energije (NREL) ostvarujesaradnju sa SANDIA laboratorijom ibavi se sličnim istraživanjima.4. Pravci razvoja tr`i{tai mogu}nosti razvojavetroenergetike u SrbijiProsečna cena vetroturbina serelativno ravnomerno povećavala uperiodu od 2004. do 2007. godinesa 1000 evra/kW na 1380 evra/kW. Predviđanja za 2009. godinu supokazivala da će se cena ustaliti natom nivou [10]. Uzroci povećanja surast cena materijala, povećani troškoviproizvodnje i veliko povećanje tražnjeuz nedostatak proizvodnih kapacitetakoji bi tu tražnju podmirili. Visok nivosubvencija u nekim državama dovodi[048]do rasta cena u ostatku sveta s obziromda su proizvođači u mogućnosti dabiraju države gde će dobiti najvećucenu za svoj proizvod. Očekuje se dacena vetroturbina 2020. godine iznosi826 evra/kW, da bi do 2050. pala na762 evra/kW [11].Pretpostavlja se da će godišnji rastkapaciteta vetroelektrana iznositiizmeđu 15% i 20% tokom narednedecenije. Faktori koji uslovljavajurast su: stalna tehnološka poboljšanjakoja utiču na pad cene proizvodnje,izgradnje i održavanja, podrškavećine razvijenih država krozoslobađanje od poreza, subvencijei pozitivnu pravnu regulativu, kaoi pojačane kontrole emisije štetnihgasova. Najbitniji faktor koji možebiti ograničavajući u pogledu daljegrasta tržišta je proizvodni kapacitetindustrije i nemogućnost održivograsta. Dobavljači nisu u mogućnostida isporuče tražene količine štoje rezultiralo povećanjem cene ismanjenjem kvaliteta isporučenihdelova. U isto vreme, nagli razvojindustrije na globalnom nivou jeuticao na ulazak na tržište većeg brojanespecijalizovanih kompanija.Nagli rast tržišta predstavlja velikiizazov za lanac dobavljača u pogleduisporuke kvalitetnih komponenata,materijala i usluga u kratkim rokovima.S obzirom na veliku tražnju, rokisporuke je često duži od dve godine.Lanac dobavljača je vrlo kompleksani podložan velikom broju rizika sobzirom da vetroturbine velike snage uproseku imaju više od 8000 delova. Naslici 7 prikazani su procentualni udelicena komponenti u ceni vetroturbinevelike snage. Rizici su znatno povećaniulaskom novih dobavljača na tržište.Do svetske ekonomske krize glavniproblemi u dobavljačkom lancu su bilivezani za multiplikatore, velike ležajei lopatice rotora koji se oslanjaju nafinansijski zahtevna postrojenja zaproizvodnju za koje treba duže vremeda se izgrade. Takođe, materijali kojiulaze u proces proizvodnje, kao štosu čelik, liveno gvožđe i dr. su visokotraženi u teškoj industriji. Prelazak navišemegavatne mašine sa delovimavećih dimenzija je dodatno opteretioveć opterećen lanac dobavljača, što seposebno odnosi na proizvođače velikihležajeva za multiplikatore i glavnavratila. Na primer, ležaji za velikemultiplikatore i uležištenje glavnogvratila su slabo dostupni. Premastudijama rok isporuke iznosi od 16 do18 meseci, kada se ne radi o isporucistrateškom dugoročnom partneru.Stabilizacija ponude i potražnje se ne

energijaočekuje pre 2012. godine.Jedan od najbitnijih činilacakoji određuje rokove izgradnjevetroelektrane je logistička podrškai transport komponenata. Isporukasklopova i podsklopova je često vezanaza različite fabrike iz celog sveta štoznatno usporava proces izgradnje.Usled toga, javlja se tendencijaizgradnje proizvodnih kapaciteta bližepotencijalnim tržištima, što predstavljanove izazove za vodeće kompanijes obzirom na pojavu novih tržišta usevernoj Americi i Aziji, kao i stalnompovećanju zahteva od postojećegevropskog tržišta.Sa sazrevanjem vetroenergetskeindustrije velike kompanije stiču uvidu važnost pouzdanosti dobavljačakao izvora mogućih gubitaka iliprofita. U narednim godinama seočekuje povećanje kvaliteta uslugai pouzdanosti samih vetroturbinakako bi se izgradila prepoznatljivaimena kompanija u ovoj oblasti.S obzirom na velike tehnološkepromene, subvencije i poreskeolakšice u svetu, kao i povoljnekredite pre svetske ekonomskekrize, pojavio se veliki broj malihi srednjih preduzeća. Preživljavajukompanije koje nude najviše sanajefikasnijom strukturom troškova,najpouzdanijim dobavljačima robai usluga i odgovarajućim modelomposlovanja. Velike kompanije kojenisu imale dugogodišnju tradicijuu proizvodnji vetroelektrana ulazena tržište tako što kupuju postojećapreduzeća ili kupovinom licenci zaproizvodnju i tehnologije. Kompanijesa dobrom strukturom troškova će bitiu prednosti. Uz izgradnju fabrika naenergijaSlika 7 Procentualni udeli komponenti u fiksnim investicionim troškovima zavetroturbinu velike snage (5MW REpower) [11]teritorijama koje su bliže potencijalnimtržištima i manju cenu transportavelike kompanije mogu da računajuna povećanu konkurentnost. Velikakonkurencija utiče na specijalizacijukompanija, što može uticati navelike kompanije da se orijentišuka strategijama racionalizacije ipreuzimanja malih specijalizovanihkompanija. Iz razloga sigurnostinabavke, vodeće kompanije seodlučuju da imaju bar dva dobavljačaza sve ključne komponente.Kompanije koje se bavevetroturbinama su 2008. godinezapošljavale 104350 ljudi u Evropi.U izveštaju [12] od 2003. godineEWEA je iznela podatke premakojima je bilo 47625 zaposlenih.Prema tom istraživanju 89% ljudi jebilo zaposleno u Nemačkoj, Španiji iDanskoj koje su tada imale blizu 70%ukupne instalisane snage vetroturbinau Evropi. Koncentracija radnih mestau ove tri zemlje je opala ispod 70% do2009. godine, usled otvaranja novihproizvodnih pogona i tržišta u ostalimevropskim državama. U istočnojEvropi broj radnih mesta koji direktnoima veze sa vetroturbinama je vrlonizak, ali se očekuje značajan rast unarednih tri do pet godina.Angažovanje domaće radne snageje moguće ostvariti kako krozkonsultantske usluge i usluge vođenjaprojekata izgradnje vetroelektranau Srbiji i regionu, tako i krozpokretanje razvojno – istraživačkihi proizvodnih delatnosti. Zemljeu okruženju su započele ovajproces. U Grčkoj je izgrađenoblizu 1100 MW vetroenergetskihkapaciteta, a kompanije koje se[049]bave vetroenergetikom imajupreko 1500 zaposlenih, pretežnou sektoru izgradnje, održavanjai istraživanja. Pored povećanjainstalisane snage vetroelektranau poslednjih nekoliko godina,nakon donošenja odgovarajućihpropisa, Bugarska je na putu dazapočne proizvodnju komponenti.Nekoliko velikih kompanija jezainteresovano za investiranje upostrojenja za proizvodnju u ovojdržavi. Rumunija planira izgradnju200MW do 2010. godine i imavisok vetroenergetski potencijal. UMađarskoj vetroenergetika je u povojusa 201 MW instalisane snage. Većinanovootvorenih radnih mesta se nalazeu sektoru konsultantskih i pravnihusluga, kao i u sektoru izgradnje.S obzirom na nedostatak sirovinaza kompozitne materijale grupakompanija iz Mađarske koje se baveproizvodnjom ugljeničnih vlakana jeznačajan deo proizvodnje orijentisalaka vetroenergetskom tržištu. Nekiproizvođači imaju planove da unarednih nekoliko godina započnuproizvodnju vetroturbina i delova udržavama istočne Evrope [13].Protekle dve godine kompanije izoblasti vetroenergetike imaju manjakradne snage posebno u oblastimaproizvodnje i razvoja na radnimmestima koji zahtevaju visok stepenodgovornosti. Postoji manjak inženjerau proizvodnji i osoblja za održavanjevetroturbina, kao i menadžera zaupravljanje projektima u zemljamagde bi trebalo proširiti vetroenergetskekapacitete. Određene kompanijepokušavaju da pronađu obučenu radnusnagu na području istočne Evrope, štomože predstavljati razvojnu mogućnostza Srbiju.Imajući u vidu da je tokom 2008.i 2009. godine Ministarstvorudarstva i energetike RS izdaloenergetske dozvole za izgradnjuvetroelektrana ukupne snage preko1100 MW [14] vetroelektrane uSrbiji imaju perspektivu. U perioduposle 2005. otvoreno je više malihi srednjih preduzeća koja se bavevetroenergetikom. Njihove aktivnostisu u velikim delom vezane zakonsalting u oblasti vetroenergetike,procenu energetskih potencijala,pronalaženje lokacija i obezbeđenjepotrebne dokumentacije za izgradnju.Potrebno je pojačano angažovanjekako privatnog sektora, tako i državnihinstitucija u cilju obezbeđenjamaterijalnih resursa i radne snage urealizaciji odobrenih projekata, a ucilju transfera tehnologija i sticanje

energijaneophodnog iskustva u izgradnji,eksploataciji i održavanju vetroturbinai vetroelektrana. S obzirom na velikeplanirane kapacitete i investicijepotrebno je razmotriti načineprivlačenja investicija od stranevodećih proizvođača u proizvodnekapacitete.Transfer tehnologija u ovoj oblastije vrlo značajan za sve zemlje ukojima je vetroenergetika nedovoljnorazvijena ili na samim počecima.Razvijanjem vetroturbina i delova,kao visokotehnoloških proizvoda,može se uticati na revitalizacijudela mašinske industrije. Specifičnatehnologija proizvodnje kompozitnihdelova, koja zahteva kvalifikovanu ikvalitetnu radnu snagu, omogućavarazvoj proizvodnje uz relativnoniske investicione troškove. Mogućeje otvaranje novih radnih mesta naposlovima razvoja, proizvodnje,ispitivanja, izgradnje i održavanjavetroenergetskih sistema za koje uSrbiji postoje kvalifikovani stručnikadrovi u sličnim i komplementarnimoblastima. Dalje obrazovanje i obukaradne snage su potrebni kako bise odgovorilo zahtevima tržišta ubudućnosti. Tehnologija proizvodnjeodređenih delova vetroturbina jeprihvatljiva i za relativno malekompanije s obzirom da se radio proizvodima koji se izrađuju urelativno malim serijama, čiji jeopstanak na tržištu vezan za korišćenjesavremenih tehnologija projektovanja,savremenih kompozitnih i drugihmaterijala i visokokvalifikovane radnesnage.5. Zaklju~akVetroenergetika predstavlja jednuod grana industrije sa najvećomstopom rasta. Ukupni instalisanikapaciteti u svetu će dostići 150000MW do kraja 2009. godine. Trendovirazvoja vetroturbina su orijentisanika povećanju snage mašina, kao ipovećanju efikasnosti, pouzdanosti iraspoloživosti.U toku su brojna istraživanja kakou naučnim institucijama tako iu razvojnim centrima vodećihvetroenergetskih kompanija kojase sprovode s ciljem povećanjaefikasnosti, raspoloživosti ipouzdanosti vetroturbina, kao ismanjenja njihove cene. Raznovrsnostrazvojnih oblasti ukazuje namultidisciplinarnost istraživanja ipotrebu za integracijom specifičnihznanja. Evropska unija finansijskipodržava naučno – istraživačkusaradnju i implementaciju rezultataenergijaistraživanja u privredu kroz FP6 i FP7projekte. Kroz saradnju se postižuinovativna tehnička rešenja koja su ufunkciji smanjenja cene proizvodnjevetroturbina i proizvedene električneenergije.Razvoj vetroenergetike u Srbijise može odvijati kroz izgradnjuvetroelektrana na pogodnimlokacijama i razvoj sopstvenihnaučno – istraživačkih i proizvođačkihkapaciteta za šta je potrebnododatno angažovanje na transferuvetroenergetskih tehnologija.S obzirom na veliku tražnju zavetroturbinama i manjak radne snageu istraživanju i proizvodnji, velikaulaganja i finansijsku podršku odstrane Evropske unije, kompanijeiz evropskih država koje nemajurazvijene proizvodne kapacitete imajumogućnosti za učešće u međunarodnimprojektima i u lancima dobavljačavelikih kompanija. Izgradnjavetroelektrana u Srbiji dodatno ćepoboljšati mogućnosti za razvojproizvodne i prateće industrije uoblasti vetroenergetike.Literatura1. Directive 2009/28/EC of theEuropean Parliament and of theCouncil, Official Journal of theEuropean Union, 20092. Wilkes J., Moccia J., Wind in power,2009 European statistics, EWEA,20103. World Wind Energy Report 2008,World Wind Energy Association,20094. Tehničke specifikacije vetroturbineSiemens SWT-2.3-101, dostupnona www.siemens.com/energy/productfinder/en/wind, sajt posećenfebruara 2010.5. Tehničke specifikacije vetroturbineEnerkon E-70, dostupno na www.enercon.de, sajt posećen februara2010.6. IEC 61400-1 Wind turbinegenerator systems - Part 1: safetyrequirements, IEC 20057. International Energy Agency, Longtermresearch and developmentneeds for wind energy for the timeframe 2000 to 2020, IEA R&DWind, PWT Communications, 2001[050]8. International Energy Agency, Endof-TermReport 2003-2008 andStrategic Plan for 2009-2013, IEAWind, 20089. www.windplatform.eu, sajtposećen februara 2010.10. Engels W. Obdam T. Savenije F.Current developments in wind –2009, ECN-E-09-9611. Blanco M. I., The economicsof wind energy, Renewable andSustainable Energy Reviews 13(2009), str. 1372-138212. Wind Energy – The facts, EuropeanWind Energy Association, 200313. Blanco M. I., Rodrigues G., Directemployment in the wind energysector: An EU study, Energy Policy37 (2009), str. 2847-285714. Ministarstvo rudarstva i energetikeRepublike Srbije, Registarenergetskih dozvola, 2010.

energijamr Aleksandar Savi}, Mr @eljko \uri{i},prof. dr Nikola Rajakovi}Elektrotehnički fakultet Beograd, SrbijaUDC:621.245.001.6/.003Optimalno pozicioniranjevetrogeneratora u okvirufarme vetrogeneratora uzuvažavanje “WAKE” efekata1. UvodVetroenergetika je oblast energetike sanajvećim trendom razvoja poslednjihgodina, sa godišnjim trendom porastainstalisanih kapaciteta od preko 35 %.Perspektive vetroenergetike su veomadobre jer resursi tehnički iskoristivogvetra višestruko prevazilaze trenutneglobalne potrebe za električnomenergijom. Imajući u vidu sve većiznačaj vetroenergetike, prilikomformiranja farmi vetrogeneratoraposebno je važno njihovo formiranjena optimalan način pri čemu bise raspoloživi vetar maksimalnoiskoristio. Problem optimalne lokacijevetrogeneratora bio je tema mnogihradova [1,2]. Kao kriterijumi izboralokacije poslužili su maksimizacijaprofita i produktivnosti proizvodnjeelektrične energije.U ovom radu prikazan je jedanpristup rešavanju problema optimalnelokacije vetrogeneratora u okvirufarme, uvažavajući pri tome efekatsenke (“Wake” efekat) koji se javljakod farmi vetrogeneratora. Nakonuvodne sekcije u sekciji 2 dat je prikazupotrebljenih modela. Opisan je modelfarme vetrogeneratora, zatim načinna koji su modelovani podaci o vetru.Opisan je i model “Wake” efekta, kao imodel investicionih troškova. U sekciji3 opisan je optimizacioni postupak.Sekcija 4 daje rezultate proračuna.Konačno u sekciji 5 dati su zaključci.2. ModeliKao što je ranije rečeno u ovom raduizložem je jedan pristup rešavanjuproblema optimalnog formiranja farmegeneratora. U ovoj sekciji dat je prikazmodela koji su korišćeni kod rešavanjaovog problema.RezimePerspektive energije vetra danas su veoma dobre.Resursi energje vetra značajnoprevazilaze globalne potrebe za energijom. Uzimajući u vidu neke prognoze u do2020. godine proizvodnja energije iz vetra dostićiće 12 % ukupne proizvodnje.Upotreba energije vetra u mnogim zemljama je postala veoma važna tema.Samim tim, veoma je važno koristiti energiju vetra na ekonomičan način. Uovom radu predložen je optimizacioni metod za pozicioniranje vetrogeneratorau okviru farme vetrogeneratora uvažavajući efekat senke. Predloženi metodbaziran je na genetičkom algoritmu. Optimizacioni metod je testiran koristećirealne podatke o vetru.Ključne reči: Energija vetra, optimalna lokacija, genetički algoritam.AbstractPerspectives of wind power applications today are very good. Wind resourcesare signifi cantly bigger then global needs for electrical energy. Based on somepredictions, the world wind energy production in 2020. will reach 12 % of totalelectrical energy production. Wind power today is advanced technology in manycountries. Hence, it’s very important to use wind energy in economical way. Thispaper proposes an optimization method for optimal positions of wind turbinesinside wind farm considering wake effect. This optimization method is based ongenetic algorithm. The optimization method is tested using real wind data.Key words: Wind farm, wake effect, genetic algorithm.2.1. Model farme vetrogeneratoraFarma vetrogeneratora modelovana jeu obliku mreže koju čine kolone i vrsteu čijim presecima se nalaze pojedinivetrogeneratori koji čine farmuvetrogeneratora. Ilustracija modeladata je na slici 1.Veličine na prethodnoj slici imajusledeća značenja. Ugao β predstavljanagib ose farme vetrogeneratora (osemreže vetrogeneratora) u odnosuna usvojenu referentnu osu. Zareferentnu osu može se usvojiti pravacprema severu. Uglom γ modelovanje “nagib”, odnosno odstupanje odpravougaonog oblika mreže. Veličinad predstavlja međusobno rastojanjeizmeđu vrsta i kolona koje formiraju[051]mrežu sa vetrogeneratorima. Porednavedenih veličina, koje definišugeometriju farme vetrogeneratora,farma je modelovana i ukupnimbrojem vetrogeneratora koji jeformiraju, tipom vetrogeneratorai rasporedom vetrogeneratoraunutar farme. Pod rasporedom sepodrazumeva način formiranja farmeza dati broj vetrogeneratora koji jeformiraju. Na slici 2, ilustracije radi,dati su razmatrani rasporedi za farmuod 20 vetrogeneratora.2.2. Model rapolo`ive lokacije zafarmu vetrogeneratoraRaspoloživa lokacija za farmuvetrogeneratora modelovana je

energijaenergijaSlika 1 Model farme vetrogeneratoraSlika 2 Razmatrani rasporedi za farmu vetrogeneratorarelativnim vremenskim trajanjem vetrau datom pravcu u odnosu na vremenskiperiod koji se posmatra. Pošto supodaci o vetru, dobijeni merenjem,na nekom području veoma obimni(merenja se često vrše na svakih10 minuta) moguće je postupkomgrupisanja i ekvivalentiranja velikiset podataka svesti na znatno manjiset podataka ali dovoljno tačani reprezentativan. Na primer sviizmereni podaci za jedan pravac vetrau vremenskom periodu u kojem jevršeno merenje mogu se ekvivalentiratisamo jednim setom podataka (pravac,brzina, vremensko trajanje), vodećiračuna o tome da energija koja se možedobiti od vetra datog pravca ostaneista.Slika 3 Model raspoložive lokacijepravougaonom površinom dimenzijapoznatih dimenzija, sa nagibom uodnosu na referentnu osu pod uglomSlika 4 Modelovanje “Wake” efektaδ. Na slici 3ilustrovan jeopisani model.2.3. Modelovanjepodataka oenergiji vetraPodaci o energijivetra na područjuna kojemrazmatramoizgradnju farmevetrogeneratoramodelovani susetom podataka koji sadrže podatke opravcu vetra u odnosu na referentnuosu, brzinom vetra u datom pravcu i[052]2.4. Modelovanje ”Wake” efektaEfekat senke ili ”Wake” efekatpredstavlja efekat ometanja jednogvetrogeneratora od strane drugogvetrogeneratora. Drugim rečima akose između jednog vetrogeneratora ipravca vetra nađe drugi vetrogenerator,prvi vetrogenerator proizvodićemanju snagu jer dolazi do slabljenjabrzine vetra usled prisustva drugogvetrogeneratora. Modelovanje ovogefekta ilustrovana je na slika 4.Oznake na slikama imaju sledećaznačenja:x – rastojanje između vetrogeneratoraVG1 i VG2,r rot– poluprečnik rotoravetrogeneratora VG1 i VG2,r(x) – poluprečnik kruga “senke”koju stvara vetrogenerator VG1vetrogeneratoru VG2. Ova veličina seračuna prema obrascu: r(x) = r rot+ x ·tgε,tgε - predstavlja koeficijent širenja“senke”u zavisnosti od rastojanja x.Za ovaj faktor se u literaturi usvajavrednost od 0,04 do 0,08.v o– brzina vetra,v x– umanjena (redukovana) brzinavetra usled postojanja vetrogeneratoraVG1,A rot– površina rotora, vetrogeneratoraVG1 i VG2,A(x) – površina “senke” koju stvaravetrogenerator VG1A sh– površina rotora vetrogeneratoraVG2 koja se nalazi u sencivetrogeneratora VG1.Usled postojanja “wake” efekta brzinavetra iza vetrogeneratora VG1 sesmanjuje tako da na deo rotora VG2koji se nalazi u senci vetrogeneratoraVG1 (površina A sh) dolazi vetarumanjene brzine v x. Deficit brzine

energijausled “wake” efekta računa se premaformuli [3]:. (1)U prethodnoj formuli veličine C i npredstavljaju empirijske koeficijentekoji zavise od karakteristikavetrogeneratora. Ove konstante senalaze u opsezima: 1 ≤ C ≤ 3 i 0,77 ≤n ≤ ,25.Redukovana brzina vetra koja dolazina deo vetrogeneratora VG2 koji je usenci računa se prema formuli:. (2)Pošto na jedan deo rotoravetrogeneratora VG2 dolazi vetarjedne, a na drugi deo druge brzine to sesnaga koju ovaj vetrogenerator možeproizvesti može izračunati kao nekausrednjena snaga na sledeći način:(3)gde je:P(v o) – snaga koju vetrogenaratormože proizvesti za vetar brzine v o,P(v x) – snaga koju vetrogenarator možeproizvesti za vetar brzine v x.2.5 Model investicionih tro{kova ufarmu vetrogeneratoraInvesticioni troškovi u farmugeneratora modelovani su na takavnačin da zavise samo od brojavetrogeneratora koji čine farmu [2]:gde je:N – broj vetrogeneratora u okvirufarme,C 1– investicioni troškovi za jedanvetrogenerator,C uk– ukupni investicioni troškovi ufarmu vetrogeneratora(4)3. Optimizacioni postupakProblem nalaženja optimalnekonfiguracije farme vetrogeneratora,u ovom radu, formulisan je krozdva različita pristupa. Prvi pristupje nalaženje optimalne konfiguracijeza konkretan, unapred dat, brojvetrogeneratora unutar farme. Tu seradi o jednokriterijumskoj optimizacijigde je cilj određivanje takvekonfiguracije farme vetrogeneratora zakoju će se na najbolji način iskoristitiraspoloživa energija vetra.[053]energijaKod drugog pristupa, za razliku odprvog, radi se o višekriterijumskojoptimizaciji. Konkretno radi seo minimizaciji dve kriterijumskefunkcije:1. Specifične cene proizvodnje jednogkwh za farmu vetrogeneratora i2. Ukupne instalisane snage.Sprecifična cena proizvodnje jednogkWh može se definisati kao količnikukupnih investicionih troškova u farmuvetrogeneratora i ukupne električneenergije koju farma vetrogeneratoraproizvede za posmatrani vremenskiperiod.(5)Optimizacioni problem postavljen krozminimizaciju ove dve kriterijumskefunkcije daće set optimalnih rešenjaza farme sa različitim brojemvetrogeneratora. Ujedno dobijeni setrešenja daće zavisnost specifične cenejednog kWh od instalisane snage.Kao matematički aparat za rešavanjeoptimizacionog problema, kod obapristupa, upotrebljen je genetičkialgoritam. Kod jednokriterijumskeoptimizacije korišten jeklasični genetički algoritam sastandardnim operatorima (selekcija,ukrštanje i mutacija) za slučajcelobrojnih promenljivih [4]. Kodvišekriterijumske optimizacijekorišten je evolutivni metod uliteraturi poznat kao NSGA-IIalgoritam (Nondominated SortedGenetic Algorithm) [5] i to za slučajcelobrojnih promenljivih. Primena ovemetode kao rešenje daje set optimalnihrešenja koji minimizuje dve napreddefinisane funkcije. Set rešenja uliteraturi je poznat i kao Pareto front zazadati optimizacioni problem opisan sadve ili više kriterijmskih funkcija.Kod oba pristupa jedan članpopulacije, koji inače predstavljajednu potencijalnu konfiguraciju farmevetrogeneratora, kodiran je na načindat narednom formulom:(6)gde je:BrojVG – broj vetrogeneratora uokviru farme,TipVG – tip vetrogeneratora od kojih jeformirana farma,RaspVG – raspored vetrogeneratora uokviru farme,β, γ, d – veličine koje definiču oblikfarme vetrogeneratora (date su na sl. 1).Ovakvim načinom kodiranja upotpunosti je definisana jedna mogućakonfiguracija farme vetrogeneratora.4. Rezultati prora~unaProračuni su izvršeni za konkretnepodatke o vetru koji su mereni nalokaciji predviđenoj za izgradnjufarme vetrogeneratora. Na slici 5 datisu podaci, pripremljeni za proračun,a koji su dobijeni na osnovu merenihvrednosti. Na prvom grafiku date subrzine vetra u m/s u funkciji ugla, ana drugom relativno trajanje vetra ufunkciji ugla. Ugao je meren u odnosuna pravac severa.Kod prvog pristupa posmatrana jefarma sa 24 vetrogeneratora. Ciljproračuna je nalaženje optimalnekonfiguracije, takve da se dobijemaksimalno iskorištenje energije vetraza posmatrani period. Ograničenjaza promenljive kojima je kodiranajedna konfiguracija su tipa gornjai donja granica i data su narednimjednačinama:,. (7)U proračunima su razmatrana trirazličita tipa vetrogeneratora različitihsnaga pa otuda je gornje ograničenjeza promenljivu TipVG jednako 3.Karakteristike ovih generatora date suu tabeli 1.Za poslednji podatak iz prethodnedve formule potrebno je dodatnoobjašnjenje. U suštini donja i gornjagranica od 50 i 70, respektivno,predstavljaju ograničenje od 5 i 7dijametara rotora vetrogeneratora.Razlog za 10 puta veće vrednostije taj da sve promenljive buducelobrojne i da se na taj način lakšeprimeni genetički algoritam, a da sepri proračunu dobije zadovoljavajućatačnost kod ove promenljive.Proračun je izvršen za dva slučaja.U prvom slučaju nije razmatranoograničenje vezano za lokaciju. Udrugom slučaju ovo ograničenje jeuzeto u obzir pri čemu je raspoloživalokacija definisana veličinamaDuz=2880 m, Sir=2160 m i δ=0°.Vrednosti za dužinu i širinu lokacijeodgovaraju vrednostima od 40 i 30dijametara vetrogeneratora najvećesnage iz tabele 1, respektivno.U tabeli 2 dati su rezultati proračunaza oba slučaja. Dati su podaci kojidefinišu farmu vetrogeneratorakao i podaci o ukupnoj električnojenergiji koju može proizvestifarma vetrogeneratora na osnovuraspoloživog vetra. Podatak

energijaTabela 1 Podaci o vetrogeneratorimaenergijaSlika 6 Izgled farme vetrogeneratoraza 2. slučajSlika 5 Podaci o vetru dobijeni na osnovu merenih podatakaSlika 7 Prikaz rešenja u prostorukriterijumskih funkcijaTabela 2 Rezultati proračunaTabela 3 Prikaz seta optimalnih rešenjao električnoj energiji dat je urelativnim jedinicama u odnosu namaksimalnu električnu energiju kojase može proizvesti na datoj farmivetrogeneratora. Ovaj podatak na nekinačin predstavlja efikasnost farme[054]vetrogeneratora. Na slici 6, ilustacijeradi, dat je izled farme vetrogeneratoraza drugi slučaj. Pravougaona površinapredstavlja raspoloživu lokaciju,dok crne tačke predstavljaju položajvetrogeneratora u okviru farme.Kod drugog pristupa, odnosnokod višekriterijumske optimizacijeproračun je izvršen bez uvažavanjaograničenja po pitanju lokacije.Kod ovog proračuna ograničenjaza promenljive kojima je kodiranajedna konfiguracija data su narednimjednačinama:,. (8)Potrebno je reći da broj mogućihrasporeda RaspVG zavisi od brojavetrogeneratora u okviru farme.Cilj ovog proračuna bio jedobijanje seta optimalnih rešenjaza širi dijapozon po pitanju brojavetrogeneratora u okviru farme (20-50), a takođe i dobijanje zavisnostispecifične cene od instalisane snage.Proračun je urađen sa populacijomod 40 članova. Na slici 7 u prostorukriterijumskih funkcija dati su svičlanovi populacije odnosno setoptimalnih rešenja. Slika 7 predstavljaujedno i zavisnost specifične ceneod instalisane snage. U tabeli 3data su sva rešenja sa slike 7. Poredpodataka o veličinama koje definišufarmu vetrogeneratora dati su podacio instalisanoj snazi, speifičnoj cenii mogućoj proizvodnji električneenergije. Iz dobijenih rezultata može sereći da je specifična cena niža što je jebroj instaliranih vetrogenratora veći.

5. Zaklju~akU radu je predstavljen jedan prilazrešavanju problema optimalnekonfiguracije farme vetrogeneratora.Predstavljena su dva pristupa.Jednokriterijumska optimizaija ivišekriterijumska optimizacija. Kodoba pristupa, kao matematički aparatza rešavanje optimizacionih problemaupootrebljeni su genetički algoritmi.Moguća primena ovog prilazarešavanju problema optimalnekonfiguracije vetrogeneratora je kodformiranja farmi u ravničarskimpredelima, kao i na morskimpovršinama.Literatura[1] U.A.Ozturk, B.A.Norman,Heuristic methods for wind energyconversion system positioning,Electric Power Szstems Research70 (2004), pp.179-185.[2] S.A.Grady, M.Y.Hussaini,M.M.Abdullah, Placement of windturbines using genetic algorithms,Renewable Energy 30 (2005),pp.259-270.[3] F. Koch, M. Gresch, F. Shewarega,I. Erlich, U. Bachmann,“Consideration of Wind FarmWake Effect in Power SystemDynamic Simulation”, Power Tech,2005, IEEE Russia.[4] K. Deb, Genetic Algorithms forOptimization, KanGAL Report,Indian Institute of Technology,Kanpur, India.[5] K. Deb, Single and Multi-objectiveOptimization Using EvolutionaryComputation Genetic Algorithms:NSGA-II, KanGAL Report Number2004002, Indian Institute ofTechnology, Kanpur, India.energija\or|e Romani}, Maja Banjali}South East Europe Consultants Ltd.UDC:551.508.5 : 551.524.55Metodi modelovanjaanemometra na krovumeteorološke stanice priodređivanju potencijala vetraRezimeDonošenjem konkretnih mera fi nansijskih podsticaja proizvodnje električne energijekorišćenjem obnovljivih izvora, broj potencijalnih investitora u razvoj vetroelektranase povećao. Imajući u vidu značaj tačnosti određivanja potencijala vetra, u okviruovog rada, biće predstavljen jedan aspekt koji može biti zanemaren pri njegovomizračunavanju.Naime, tačnost izmerenih podataka o vetru je jedna od najvažnijih stavki u projektimaenergetskog iskorišćenja vetra. Anemometri se često nalaze na krovu meteorološkihstanica što predstavlja izvor nesigurnosti izmerenih podataka. Usled uticaja zgradena strujanje, izmereni podaci ne daju realne vrednosti brzine vetra, već vrednostikoje odstupaju usled turbulencije prouzrokovane objektom. S obzirom da je kinetičkaenergija srazmerna trećem stepenu brzine, sledi da male greške u izmerenoj brzinivetra dovode do velikih grešaka u izračunatoj proizvodnji vetrogeneratora. Ovaj radće predstaviti razlike u proizvodnji električne energije jednog vetrogeneratora, uzavisnosti od metoda modelovanja anemometra koji se nalazi na krovu meteorološkestanice. Modelovanje potencijala vetra i proizvodnja vetrogeneratora je računataWA s P modelom. U prvom slučaju je zenemaren uticaj meteoroločke stance, dok jeu drugom slučaju meteoroločka stanica predstavljena kao objekat koji je preprekastrujanju vazduha. Treći i najefi kasniji metod je tretirao meteorološku stanicu kaoveštačko brdo sa nagibom 20%. Metod je predložen od strane danskog instituta RisoNational Laboratory iz Roskildea.Ključne reči: Potencijal vetra, Meteorološka stanica, Anemometar, Proizvodnjavetrogeneratora, WA s PMethods for modeling of anemometer positioned on a roof ofmeteorological station in determining of wind potentialBy adopting concrete measures of fi nancial incentives for electricity production usingrenewable energy sources, the number of potential investors in wind power projectshas been increased. Having in mind the importance of accurate determining of windpotential, in this paper, we will present one issue that can be overlooked throughoutthe calculation process.Namely, a reliability of measured wind data is one of the most important aspectsof any wind power project. Anemometers are oftenly located on the roofs ofmeteorological stations, which cause the uncertainty of measured data. Due to theimpact of building on the fl ow, measured data do not give the real values of windspeed, but the values contaminated due to the turbulence caused by the object. Sincea kinetic energy is proportional to the velocity of power three, it follows that thosesmall errors in measured wind speed lead to a large errors of calculated electricityproduction. This paper will present the difference in electricity production of the windturbine, depending on the method of modeling an anemometer positioned on the roofof meteorological station. Both wind potential and energy production was calculatedusing WA s P model. In the fi rst case, the presence of meteorological station have notbeen taken into consideration, while in the second case, meteorological station havebeen presented as an obstacle to the free wind fl ow. The third and most effectivemethod was treated meteorological station as an artifi cial hill with a slope 20%. TheDanish institute “Riso National Laboratory” from Roskilde proposed this method.Key words: Wind potential, Meteorological station, Anemometer, Wind turbineproduction, WA s P[055]

energijaUvodU mnogim oblastima širom svetaanemometri se postavljaju nakrovovima meteoroloških stanica.Ovo se čini prvenstveno kako bi seeliminisao uticaj blokiranja vetra izodređenog smera, što dalje dovodi donovog problema. Naime, meteorloškastanica sama po sebi utiče na strujanjevazduha, što ima za posledicu davetar koji dolazi do anemografa 1 nepredstavlja stvarnu brzinu vetra, većporemećenu brzinu vetra izazvanumeteorološkom stanicom. Unutar ovograda će pokazati da li je korišćenjemWA s P modela moguće eliminisatiuticaj meteorološke stanice naizmerene podatke o vetru.Opis eksperimentaModelovanje potencijala vetra, kaoi računanje proizvodnje električneenergije, je vršeno koristeći WA s P9 model koji je razvijen od straneinstituta Riso National Labaratory izRoskiledea, Danska. U eksperimentuje korišćen četrnaestogodišnji nizpodataka o vetra sa meteorološkestanice Banatski Karlovci. Digitalnamapa terena, koordinate anemometra(tj. položaj meteorološke stanice)i dimenzije meteorološke stanicesu proizvoljno izabrani. Da bi seeksperiment uprostio, uzeto je dacela oblast ima jedinstvenu visinuhrapavosti z 0=0,03 m. Anemometarse nalazi na visini 10 m od tla i5 m od vrha krova meteorološkestanice; drugim rečima, visina krovameteorološke stanice je 5 m od tla.Dimenzije meteorološke stanice supredstavljene na slici 1.Pretpostavljeno je da gustina vazduhaiznosi 1,225 kg/m 3 , a proizvodnjaelektrične energije je računata zavetrogenerator nominalne snage 3 MW(Vestas V-90). Radi jednostavnostigubici 2 nisu uzeti u obzir, a imajućiu vidu da je eksperiment sprovedensamo za jedan vetrogenerator efekatzaklanjanja ne postoji. Visinahorizontalne ose V-90 vetrogeneratoraje 80 m od tla, a dijametar rotora je 90 m.ModelovanjeU nastavku će biti prikazana tri načinamodelovanja anemometra na krovumeteorološke stanice, a potom ćerezultati biti poređeni.1Anemograf je instrument koji kontinuiranomeri brzinu, pravac i smer vetra.2Električni gubici, raspoloživost vetrogeneratora,gubici izazvani gubitkom aerodinamičnostielisa usled naslaga prašine i leda, histerezis, itd.[056]energijaSlika 1 Dimenzije meteorološke stanice; anemometar je obeležen crvenimkrugomSlika 2 Digitalna mapa terena u slučaju kada meteorološka stanica nije uzeta uobzirSlika 3 Digitalna mapa terena u slučaju kada je meteorološka stanicapredstavljena kao preprekaU prvom slučaju ćemo pretpostavitida zgrada meteorološke stanicenema uticaja na brzinu vetra. Ovo jeverovatno metod koji većina modelarakoristi jer je visina anemometra uvekdata kao visina u odnosu na zemljinupovršinu, dok informacija o tome dali je anemometar postavljen na krovuzgrade ili pored nije dostupna ili jemodelari previde. U ovom slučaju,digitalna mapa terena izgleda kao naslici 2.U drugom slučaju meteorološkastanica se posmatra kao prepreka kojadovodi do poremećenja vetra. Dakle,visina anemometra je opet data uodnosu na zemljinu površinu. Izgleddigitalne mape, za ovaj slučaj, je dat naslici 3.U ovom slučaju meteoroločkastanica se unosi kao prepreka, što jepredstavljeno na slici 4.Na slici 4 pozicija anemometra jeindikativno predstavljena crvenimkrugom.U trećem slučaju meteorološka stanicaje predstavljena kao veštačko brdo sanagibom 20% na sve strane. Dakle,visina anemometra je data u odnosuna krov zgrade. Izgled digitalne mape,koja odgovara ovom slučaju, je dat naslici 5.

energijaSlika 4 Meteorološka stanica modelirana kaopreprekaSlučaj ITretirajući anemometar na način kakosmo to opisali dobijaju se sledećirezultati.Brzina vetra na visini horizontalneose rotora vetrogeneratora iznosiV^=6,47 m/s, što odgovara gustinisnage od P^=339 W/m 2 . U ovomslučaju godišnja proizvodnja električneenergije koju proizvede jedanvetrogenerator V-90 iznosi E^=6,253GWh/god.Slučaj IIUkoliko se meteorološka stanicamodelira kao prepreka tada se dobijajurezultati slični rezultatima u slučaju I.Naime, brzina vetra na visinihorizontalne ose rotora vetrogeneratoraiznosi V2=6,47 m/s, što odgovaragustini snage od P2=339 W/m 2 . Saovom gustinom snage, izračunatagodišnja proizvodnja električneenergije iznosi E2=6,253 GWh/god.Slučaj IIIU trećem slučaju kada je meteorološkastanica predstavljena kao veštačkobrdo sa nagibom 20% na sve stranesrednja brzina vetra na visinihorizontalne ose rotora vetrogeneratoraV-90 iznosi V3=6,02 m/s. Gustinasnage vetra, po jedinici površine,iznosi P3=265 W/m 2 , te je godišnjaproizvodnja električne energije jednakaE3=5,259 GWh/god.Obrazlo`enjeU prvom i drugom slučaju rezultati suvrlo slični ili gotovi identični. Iako, na[057]energijameteorološku stanicu predstavimokao prepreku, tada bi anemometartrebao da se nalazi na samoj prepreci.S obzirom da ovako nešto nijemoguće uneti u WA s P model u tomslučaju anemometar se postavlja utačku (sa određenom koordinatom), ameteorološka stanica se modelira takoda bude na minimalnom rastojanju oddate koordinate anemometra. UnutarWA s P modela uticaj prepreka nastrujanje vazduha se računa pomoćuempirijske formule dobijene uvazdušnim tunelima od strane Perere(Perera, 1981.) koja ima sledeći oblik:pri čemu jeprvi pogled, ovako nešto nijelogično, uvidom u jednačineWA s P modela dolazi se dorazjašnjenja. Naime, u prvomslučaju modelar smatra dameteorološka stanica nemauticaja na strujanje vazduha,dok u drugom slučaju modelaruzima u obzir meteorološkustanicu, ali na pogrešannačin -kao prepreku. UkolikoSlika 5 Digitalna mapa terena u slučaju kada je meteorološka stanicapredstavljena kaoveštačko brdox- rastojanje od anemometra,U h- neporemećena brzina vetra navisini prepreke h,n - koeficijent vertikalnog smicanjavetra (n=0,14)P o- poroznost preprekez - visna za koju se poremećenjeračunaK- konstanta koja zavisi od visineprepreke i visine hrapavosti terenaNaime, imajući u vidu da seanemometar nalazi na najmanjem,mogućem rastojanju od prepreke, tj. x0 i analizirajući gornji izraz za slučajkada x 0, dobija se da Pe 0, za bilokoju visinu z. Odnosno, dobijaju serezultati analogni rezultatima u slučajukada nema prepreke strujanju vazduha.U trećem slučaju meteorološkastanica je predstavljena sa dveizohipse. Prva izohipsa ima oblik idimenzije meteorološke stanice, avrednost izohipse je visina terena plusvisina krova meteorološke stanice.Druga izohipsa treba da ima oblikmeteorološke stanica, a nalazi sena takvom rastojanju da sa prvomizohipsom pravi nagib od 20%, daklerastojanje će zavisiti od visine krovameteorološke stanice. U ovom slučajuvisina anemometra je data u odnosu nakrov meteorološke stanice. Ovaj metodje eksperimentalno dokazan u danskominstitutu Riso National Laboratory izRoskildea, iz koga je potekao i samWA s P model.Naime, ukoliko uporedimo rezultateu prvom i trećem slučaju, uočava sesledeće:• U prvom slučaju WA s P će precenitisrednju brzinu vetra za 7%-9%,• Ovo će dovesti do greške uproizvodnji eletrkične energije zaoko 15%-20%,• S obzirom da će proizvodnja bitiprecenjena, ovo će dovesti dopogrešnih procena isplativostiprojekta-isplativost bi bila većanego što zaista jeste.Zaklju~akUnutar ovog dokumenta smo pokazalikako je upotrebom WA s P modelamoguće odstraniti grešku u izmerenimpodacima o brzini vetra koja nastajeusled uticaja meteorološke stanice nastrujanje. Pored toga, pokazali smo ikoliko je odstupanje izmerene brzinevetra od stvarne brzine vetra (oko 7%)i koliki uticaj ima na krajnju procenuproizvodnje električne energije(do 20%).• Da bi anemometar bio propisnomodeliran, potrebno je da seispoštuje sledeća procedura:• Napraviti veštačko brdo sa nagibom1:5, na sve strane od meteorološkestanice,• Zatim ga uneti u postojeću digitalnumapu terena,• Uneti koordinate anemometra, avisinu anemometra dati u odnosu nakrov zgrade• Na ovaj način WA s P će izračunatikoliko je poremećenje brzine vetra iodstraniti ga.

Na ovaj način smo odstranili greškuu proizvodnji električne energijevetroelektrane koja, ako se ne koristiodgovarajuća metodologija, može dabude od 15%-20%.energijaAdriana Sida Manea, Laurentiu Mircea, Du{ica Pavlov“Politehnica” University of TimisoaraUDC:621.311.001/.008 (498Literatura1. Toren I., Petersen E. L., EuropeanWindAtlas. Ris0 NationalLabaratory: Roskilde, 1989.2. Landberg L., Mortensen N.G.,Rathmann O., Mylleryp L. WindAtlas Analysis and ApplicationProgram: WA s P 9.1 Help Facility.Ris0 National Labaratory: Roskilde,2009.3. Landberg L., The mast on the house.Ris0 National Labaratory: Roskilde,2000.Documentation on thecurrent state of harnessingwind energy, wind potentialin RomaniaAbstractRomania has the greatest potential for wind power in Central and EasternEurope and could attract investment in renewable energy from 18.2 billion Eurosby 2020, of which 4 billion in farm windmills. Wind potential of the countryexceeds the current installed capacity of 2,000 MW Romanian and emblem.Realizing the potential of wind requires much higher investment, because ofit’s conditional ability of transportation and balancing. On the other hand, wecan not store energy and therefore we need an alternative source of coverage insituations where wind is strong enough.Moldova and Dobrogea regions are considered best for the development of windfarms. In particular the south-eastern Dobrogea which was called, in morespecialized studies, the second region as a potential in EuropeThe national network has an energy potential of 12,000 MW installed inconditions in which they were granted permits for a further 2200 MW technical.Key words:wind potential, wind farm, electrical energy.1 IntroductionA new study of the European WindEnergy Association shows that by2020, European Union wind energyindustry will double. And that theEuropean wind energy industry willreach 330,000 jobs. Because of theneed for states to foster economicgrowth, more companies will invest inthis area.Wind energy has the capacity tosustainably meet the growing demandfor electricity. However, this segmentproves to be an undeniable stimulus forthe economies of states.Today, on the other hand, in thecontext of the new energy andeconomic situation of mankind’sattention is directed toward new energysources, renewable energy: solar,geothermal, wave and wind power.Reasons which led to the search fornew sources energies are not those ofthe ancient time. Today energy offeredby nuclear plants and coal-fired todayTab. 1[058]

energijaFig. 1Wind potential in RomaniaFig. 2 Wind potential in Dobrogeaprovides 2/3 of world electricity, butare still responsible for adverse effectson environment (greenhouse effect,acid rain, etc.).2. Romania’s nationalrecovery program of windenergyIn particular, a more extensive andwidespread use of solar and windenergy presents many advantages tothe nature of technique (safe energysource compared to natural ecosystemsFig. 3 Cumulative curve[059]energijacreating very lowenvironmentalimpacts, with apossible high overallefficiency, simplicityof constructionand during plant)and economic (lowfinancial investment,operation andmaintenance costsrelatively low).The Directive2001/77/EC, ofSeptember 27, 2001, on promotion ofelectricity produced from renewableenergy in the single market, hasestablished a strategic objective onthe contribution of renewables in totalprimary energy consumption, whichmight reach 11% in 2010. White Bookestimates that by 2010, this will createbetween 500,000 and 900,000 newjobs by implementing the SRE. TheWhite Book also predicts an estimatedreduction of CO 2emissions, accordingto the scenario to be achieved by 2010for EU countries, such as:In terms of installed power growth,Europe strengthens its position inwind energy, which caused a grouthof 39% per year between 1998 to2003. Moreover, wind energy worldmarket could be worth over 27billion annually by 2010. Based onthe evaluation and interpretation ofthe data recorded, in Romania, windenergy potential is most favorable tothe Black Sea, in mountain areas andhighlands in Moldova and Dobrogea.Also, favorable locations have beenidentified in regions with relativelygood wind potential, if they are to theeffect of energy exploitation flow overhilly peaks, and drainage of draft.Despite the successes achieved indeveloping technology for energyproduction from renewable energysources, cost of electricity from theseresources is still higher than the cost ofelectricity generated by burning fossilfuels.The cost of electricity generated fromrenewable resources would be lessthan the energy of the network ifindirect costs (such as environmentalremediation, medical costs, costs ofsecurity of energy) generated in theproduction of electricity by burningfossil fuels should be included inunit cost of electricity. Utilization ofrenewable energy has improved inrecent years, benefiting many countriesdirect support from their governments.Although it is risky to make scientificpredictions, leading institutionsbelieve that renewable energy willplay an important role in the world oftomorrow, since the decade of the thirdmillennium. In a scenario developedby a European company specializedin conventional energy, the intakewill flatten from the years 2020-2030,Instead the contribution of renewablewill continue to grow and thereforecover the years 2040-2050 over 30 to50% of the world energy.3. Using wind energy inRomania. Wind regime inRomaniaIn Romania, the wind regime isdetermined by both the atmosphericgeneral circulation features (differentsystems Baric which crosses) and theactive surface features. It emphasizesthe role of the orographic barrier of theCarpathians, which determines certainregional peculiarities of wind. Theaverage speed is directly influencedby the orographic and thermalstratification of air; in Dobrogea theaverage speed (4 to 5 m/s) direction is:

energijaenergijaFig. 4 Frequency curve was constructed to heights of 10, 30, 40 m.Fig. 5 The cumulative curve kinetic energy unitand the meridian of longitude 29 0 east.Including areas surrounding the placeswhere its sides, Delta covers an areaof 5640 km 2 of which 4470 km 2 is ourcountry’s territory.The entire delta is presented as analmost flat plain, sloping gently towardthe east, having an extremely low slopeof only 0.006%, vegetation consistingmainly of rush forming brush andwillows.Monthly averages of air temperatureranges as follows: June 22 0 C, 24.4 0C in July, August, 25 0 C, and wateras follows: June 20.2 0 C in July andAugust 22.4 0 C, 21.8 0 C.An important factor it’s the climateand wind. At the Black Sea, the windis moving in counter-clockwise, as ithappens around any other depressionsin the northern hemisphere. Frommeteorological data collected theSulina site height h = 10 m above theground have built a Cumulative curvealso being the first graphic correction:The frequency curve was constructedto heights of 10, 30, 40m, high,velocities that were calculated by therelationship:(1)Fig. 6 The curve of frequency of kinetic energy per unit E cu ρ1V 10= velocity measured at h = 10mh 10= reference height at whichMeteorological measurementswere madeh = any type of heightV h= speed at height hOn the relationship:(2)N, NV, NE 43.8 %S, SE 30.4%Areas of interest for the territory ofRomania are: Zone Dobrogea, ZoneBanat and Moldova Plateau. Thispaper is the analyzed Dobrogea region.The establishment of these areas wasinitially based on the fact that allare located in sub-favorable, windpotential appropriate forms of relief:the hills and plateaus, mountainouscoastline, along with great plains(with wind speeds exceeding 6.7 m/s),according to data contained in the windmap of Romania:The Danube Delta is located parallel tothe maintenance of 450 North latitude[060]This equation was needed to build thecumulative curve per kinetic energyunit, fi g.5.These charts are a result of thecalculations for the air densityρ 1= 1.151 kg/m3 at t = 30 o C.We constructed the curve of frequencyof kinetic energy per unit E cuwithρ = ρ 1and the curve of frequency ofelectrical energy per unit E euwithρ = ρ 1, for h = 10, 30 and 40 m.To the properly ρ 2= 1.342 kg/m 3and temperature T =-10 0 C using therelationship:(3)On which we built the frequency curveof kinetic energy per unit Ecu forρ = ρ 2and the frequency curve of

energijaenergijaFig. 7 The curve of frequency of electrical energy per unit E cu ρ1On these grounds it can be concludedthat the maximum energy you can getcomes to heights of 40 m.Because air density ρ = 1.151kg/m 3 appropriate warm periodis predominant, all subsequentcalculations will be conducted forρ = 1.151 kg/m 3 and h = 40 m withoutstudy compared the heights of 10 and30 m.5. AcknowledgementThis paper was possible trough theCNCSIS Grant IDEI cod 929/2008nr. 679/2009 director dr. ing.Adriana Sida MANEA and CNMP21047/1467/2007, contract manager dr.ing. Ilare BORDEASU.Fig. 8 The curve of frequency of kinetic energy per unit E cu ρ2Fig. 9 The curve of frequency of electrical energy per unit E cu ρ28. Bibliography1. A. Bej, Turbine de vant, Ed.Politehnica, Timisoara, 20032. *** Wind Directions, Magazineof the European Wind EnergyAssociation, London, UK, 20093. I. Vlad, Energia vantului, Ed.Tehnica, Bucuresti, 1982.4. ***Studiu privind evaluareapotenţialului energetic actualal Surselor regenerabile deenergie în romania (solar, vânt,biomasă, microhidro, geotermie),identificarea celor mai bune locaţiipentru dezvoltarea investiţiilor înproducerea de energie electricăneconvenţională***, Sinteză5. A.S. Bugarschi, C.D. Galeriu, Lasimulation des sillages des agregatseoliens sur des modeles statiquesdes simulation, Buletinul stiintificsi tehnic al Universitatii Politehnicadin Timisoara, Tom 41(55),Mecanica, Timisoara, 1996.electrical energy per unit E cuforρ = ρ 2, for h = 10, 30, 40 m.4. Conclusions:It is noted that for h=40 m recorded thehighest frequency for speeds of 10 to12 m/s and a good frequency for v =13 to 20 m/s.Also, for a constant speed, Ecu andEeu increases with increasing airdensity and decreases with decreasingheight above the ground.[061]

energijaspec. sci Martin ]alasan, prof. dr Milutin Ostoji}Elektrotehnički fakultet, PodgoricaUDC:621.224 : 621.313.12.004Ispitivanje limitera pobudnestruje statičkog pobudnogsistema sinhronih generatoraiz HE “Perućica”1. UvodOdržavanje stalne vrijednosti naponana izvodima generatora predstavljajedan od osnovnih uslova zaobezbjeđenje optimalnog režima radaEES-a. Obezbjeđenje ovog uslovase ostvaruje preko sistema pobude,odnosno automatskog regulatoranapona, promjenom pobudne strujesinhronih generatora. Iz tih razlogase za pobudne sisteme često kaže dapredstavljaju „srce EES-a“ [1].Regulacija pobude u normalnimradnim uslovima ima zadatak daodržava napon i reaktivnu snagu naželjenim vrijednostima i da realizujeraspodjelu reaktivnog opterećenjaizmeđu sinhronih generatora koji radeparalelno u EES-ma. U poremećenimrežimima rada, funkcija regulatorapobude jeste da vrši održavanjestabilnosti, odnosno da povećavasigurnost rada generatora.Pobudni sistem uključuje mašinei aparate potrebne za proizvodnjustruje pobude (pobudnica), uređaje zaregulaciju pobude (regulator pobude) ielemente ručnog upravljanja, mjerenja,zaštite i automatike [2].U zavisnosti od toga na koji način seobezbjeđuje jednosmjerna pobudnastruja sinhronih mašina, razlikuju se 3tipa pobudnih sistema [2-4]:‣ Jednosmjerni (DC) sistemi‣ Nezavisni naizmjenični (AC)sistemi pobude‣ Statički naizmjenični (ST) sistemipobudeKod jednosmjernih (DC) sistemapobude, kao izvor struje pobudesinhronog generatora koriste segeneratori za jednosmjernu struju. Kodnezavisnih naizmjeničnih (AC) sistemaRezimeU ovom radu je prikazano ispitivanje limitera pobudne struje statičkog pobudnogsistema sinhronih generatora iz HE “Perućica”. U tu svrhu je, u programskompaketu Matlab-Simulink, razvijen model ovog pobudnog sistema. Međutim, dabi se moglo vršiti ispitivanje bilo kog limitera, ovaj pobudni sistem je potrebnoimplementirati u jedan dio EES Crne Gore. Zbog toga je razvijen i modeljednog generatora iz ove elektrane sa blok transformatorom i dalekovodomdo Podgorice. Nakon objašnjenja rada limitera pobudne struje, izvršeno jepoređenje odziva koji se dobijaju, pri ispitivanju ovoga limitera, upotrebomrealizovanog modela, sa odzivima koje je dobio VOITH Siemens mjerenjemprilikom ugradnje ovoga pobudnog sistema u HE “Perućica”.Ključne riječi: Statički pobudni sistem – Simulink model – Limiter pobudnestruje.Testing of the Field Overcurrent Limiter of Static Excitationsystem Synchronous Generator in HPP “Peru}ica”This paper presents testing of the Field OverCurrent limiter of the staticexcitation system synchronous generator in HPP Perućica. For this purpose,Simulink model of this excitation system was developed. However, for testingany limiter it is necessary to implement this excitation system as a part of theelectric power system of Montenegro. For this purpose the model of a generatorin HPP “Perućica“, including block transformer and transmission lines toPodgorica was developed. After the explanation of Field OverCurrent limiter ofthis excitation system, a comparison of the responses obtained using this modeland the measured responses obtained by Voith Siemens during installation ofthis excitation system has been done. Very good agreement of computed andmeasured results was obtained.Keywords: Static Excitation system – Simulink model – Field OverCurrentlimiter.pobude, pobudna struja se dobijakorišćenjem pobudnog sinhronoggeneratora i ispravljača. Ispravljačimogu biti nekontrolisani (upotrebomdioda) ili kontrolisani (upotrebomtiristora). Statički naizmjenični sistemipobude uzimaju energiju za pobudusa krajeva samog generatora kojegpobuđuju. Osim transformatora, kojimože biti ili obični energetski ilikompaudni (sekundarni napon takvogtransformatora zavisi ne samo od[062]primarnog napona već i od primarnestruje) u ovom slučaju koriste se iispravljači, kako kontrolisani tako inekontrolisani [2].Svaki pobudni sistem ima brojnelimitere, koji imaju zadatak da spriječenedozvoljena radna stanja mašine.Odnosno, postoje: limiter potpobude(UEXc limiter – Under Excitationlimiter), limiter struje generatora(GOC limiter – Generator OverCurrent

energijalimiter), limiter struje pobude (FOClimiter – Field OverCurrent limiter),brzi limiter struje pobude (FCL limiter– Fast Current Limiter) i limiter fluksau mašini (VHz – Volt Hertz limiter).U HE „Perućica“, u tokumodernizacije, na prva četirigeneratora, ugrađen je novi statičkipobudni sistem, tiristorskog tipa,proizvod firme VOITH Siemens[5-7]. Ovaj pobudni sistem, nazvanThyricon, danas predstavlja jedanod najmodernijih pobudnih sistema iugrađen je u elektranama širom svijeta.U EES Crne Gore, on je ugrađen i kodgeneratora u HE „Piva“.Zadatak ovog rada jeste da seispita dejstvo limitera pobudnestruje kod statičkog pobudnogsistema sinhronih generatora iz HE„Perućica“. Da bi se to ostvarilo,potrebno je napraviti model jednoggeneratora iz HE „Perućica“ 1 (sa ovimpobudnim sistemom), zajedno sa bloktransformatorom i dalekovodom dotrafostanice Podgorica 1. Takođe,zadatak je da se dobijeni odziviprilikom ispitivanja ovog limiterauporede sa odzivima koje je dobioVOITH Siemens, mjerenjem prilikomugradnje ovoga pobudnog sistema uHE „Perućica“. Programski paket kojiće biti korišćen je Matlab-Simulnk.Postoje brojni radovi koji opisujulimitere pobudnih sistema [8-12].U svim ovim radovima opisujuse njihove karakteristike, navodeopsezi njihovih parametara i logikadejstva. Modeli limitera pobudnihsistema koji se danas najviše koristepredstavljeni su u radu [9], dok seu radu [10] potvrđuju performanselimitera modernih pobudnih sistema.Dinamičke performanse digitalnihpobudnih sistema se objašnjavaju ipotvrđuju u radu [11], a u radu [12]govori se o mogućnostima primjenesimulacionih modela limitera pobudnihsistema. Radovi [13-15] detaljnijeopisuju limiter pobudne struje.2. Stati~ki pobudni sistemThyriconThyricon spada među najmodernijepobudne sisteme sinhronih generatora,koji su našli veliku primjenu u brojnimelektranama širom svijeta. Upravo izte činjenice slijedi jedna njihova bitnaprednost u odnosu na druge pobudnesisteme: napravljeni su od standardnihproizvoda, pa je njihovo održavanje,remont i upravljanje olakšano.1Generator: Un=10,5 kV, Sn=40MVA,In=2200A,cosφ=0.95, fn=50Hz, n=375ob/min,Ufn=180V, Ifn=550A[063]energijaSlika 2.1 Glavne komponente Thyricon-aSlika 3.1 Opšta podjela upravljačkih modova Thyricon-aPobudni sistem Thyricon podijeljen jena dva dijela: komandni i energetski,a njegove glavne komponenteprikazane su na slici 2.1. Komandnidio čine elektronski moduli, kao štosu: programabilni logički kontroleri(PLC), interfejs čovjek-mašina(operacioni panel), komandnetable, pretvarači (konvertori), releji,komunikacione table i slično. Thyriconkoristi standardni konvertor SiemensAG (Simoreg 6RA70), koji radi naprincipu integrisanog komandnogsistema, što znači da se komandavrši u panelima T400 (odgovoranje za kontrolu komandne petljeupravljanja), CUD1 (vrši paljenjetiristora u ispravljačkim mostovima),CUD2 (dodatak kartice CUD1),koje su smještene u konvertorskojjedinici. U energetski dio spadajukola i komponente koje su robusnijeod komandnog dijela, kao što sumostovi ispravljača, kola za detekcijuprenapona, kolo field fleshing (kolokoje obezbjeđuje početnu energijupobudnom namotaju), kolo zapražnjenje prenapona i slično [5-7].3. Upravlja~ki modoviThyricon-aThyricon je dizajniran tako danudi kompletan set automatske iručne regulacije napona sinhronemašine. Slika 3.1 prikazuje podjeluupravljačkih modova.Svrha automatskih modova jesteautomatsko regulisanje naponageneratora, reaktivne snage i faktorasnage generatora. Regulator reaktivnesnage i faktora snage koristi AVRkao podređenu strukturu, mijenjajućipodešenu vrijednost napona radidobijanja željene vrijednosti reaktivnesnage ili samog faktora snage.Kod ručnog moda Thyricon-a vršise ručna kontrola izlaznog napona

energijaSlika 3.2 Automatski regulator napona Thyricon-ageneratora, na taj način što se djelujena struju pobude. Podešavajućipobudnu struju, vrši se indirektnakontrola izlaznog napona. Ručni modregulatora napona radi kao podrškaautomatskom modu, a najčešće seupotrebljava kod ispitivanja u praznomhodu i u kratkom spoju generatora.Postoji FCR – regulator struje pobudei EFCR – pomoćni regulator strujepobude.Slika 3.2 predstavlja automatskiregulator napona Thyricon-a sa svimlimiterima. U gsppredstavlja podešenuvrijednost napona (setpoint napona),koja može biti podešen na vrijednostizmeđu 90% i 110% nominalnognapona. Setpoint napona može bitipodešen ili lokalno, sa HMI-a, ilidaljinskim putem, ili iz komandneprostorije. Sljedeća tri ulaza u sumatorsu: FOC (limiter struje pobude), GOC(limiter struje generatora) i UExc(limiter potpobude), a potom se vršiupoređivanje tog signala sa vrijednošćuizlaza iz limitera VHz (limiter fluksaSlika 4.1. Simulink model Thyricon-aenergijau mašini). Zatim se vrši dodavanjeuticaja stabilizatora EES-a (PSS).Sa druge strane, vrijednost stvarnognapona se propušta kroz pretvaračkuvremensku konstantu (blok PTi) injemu se dodaje uticaj signala izAVRdroop_a (kompenzator reaktivne iaktivne snage). Dobijeni signal greškepredstavlja ulaz u PI regulator AVR-a.Na kraju se izlaz iz PI regulatoraAVR-a limitira pomoću FCL (brzihlimitera struje pobude). Obrađenisignal se uvodi dalje u tiristorski most(njega čini pretvarač napona u ugaonuvrijednost i kosinusna funkcija odtog ugla) i na izlazu se dobija naponpobude V f. Diferencijalni član ovogregulatora nije aktivan kod pobudnogsistema sinhronih generatora iz HE„Perućica“.4. Simulink model Thyricon-aNa slici 4.1 prikazan je realizovaniSimulink model Thyricon-a.Pobudni sistem Thyricon spada umultivarijabilne pobudne sisteme, jeruzima veliki broj podataka da bi seregulisao pobudni napon. Ulazi u ovajpobudni sistem su: setpoint napona(podešena vrijednost napona), stvarnavrijednost napona, struja generatora,reaktivna komponenta strujegeneratora, pobudna struja, aktivnasnaga, reaktivna snaga i frekvencija.Sa iste slike se vidi da su u posebnimblokovima realizovani svi limiteri,zatim stabilizator EES-a i kompenzatorreaktivne i aktivne snage, čiji su ulazisvi predhodno nabrojani podaci. Izlaziiz ovih blokova se uvode u blok AVR -automatski regulator napona, na čijemizlazu se dobija signal za paljenjetiristora u ispravljačkom mostu. Naovoj slici, u bloku AVR nalazi se iblok za konverziju signala za paljenjetiristora u napon pobude.Da bi se mogla ispitati dinamikaovakvog pobudnog sistema, potrebnoga je implementirati u neki dioelektroenergetskog sistema. U tu svrhurealizovan je model jednog generatoraod 40 MVA iz HE „Perućica“, sablok-transformatorom i dalekovodom110kV do Podgorice.5. Simulink model jednoggeneratora od 40 MVAiz HE „Peru}ica“ sablok-transformatorom idalekovodom do PodgoriceHE „Perućica“ ima sedam sinhronihgeneratora. Na slici 5.1 prikazanje jedan generator od 40MVA, sadalekovodom 110kV do TS Podgorica1. U referenci [6], navedeni su pobudnisistemi sinhronih generatora kojipostoje u HE „Perućica“ i njihoveodlike. Na ovoj slici Generatorski blokčine generator, sopstvena potrošnjaelektrane, transformator, pobudnisistem, turbinski regulator i blokovi zamjerenja. Za regulaciju protoka fluidaiskorišćen je turbinski regulator kojipostoji u biblioteci SimPowerSystemu Simulinku, dok pobudni sistemodgovara stvarnom statičkompobudnom sistemu Thyricon, čijeje model prikazan na slici 4.1. BlokMjerenja obavlja upravo istoimenufunkciju, dok Blok Upravljanje služiza podešavanje iznosa aktivne snagekoju generator daje mreži.6. Limiteri pobudne strujeKod statičkog pobudnog sistemasinhronih generatora iz HE „Perućica“postoje dva limitera pobudene struje –FOC i FCL limiter.[064]6.1 FOC - limiter pobudne strujeLimiter pobudne struje (FieldOverCurrent - FOC) ima zadatak

energijaenergijaSlika 5.1 Simulink model jednog generatora iz HE „Perućica“Slika 6.1 Prikaz AVR, sa posebnim osvrtom na limiter pobudne strujeSlika 6.2 Limiter pobudne strujeda spriječi pretjerano zagrijavanjepobudnog namotaja, odnosno, ovajlimiter vrši termičku zaštitu pobudnognamotaja. Jedna od njegovih najbitnijihkarakteristika jeste i ta da on djelujes vremenskimkašnjenjem.Prilikom rada u EES-uveoma često se možedesiti da pobudnastruja dostignevrijednost veću odnominalne. Jediniuslov da mašina toizdrži, jeste da topreopterećenje kratkotraje i da se pobudni namotaj nepregrije (poznato je da ograničenjepobudne struje zavisi prije svega odkarakteristika pobudnog namotaja,odnosno od njegove otpornosti -Slika 6.3 Poređenje dejstva starih i novih limitera pobudne struje, respektivnootpornost se može promiijeniti preko20%, ako se temperatura promijeni sa25°C na 75°C ).Suština rada limitera pobudnestruje je sljedeća: vrši se detekcijapreopterećenja, zatim se dozvoljavada to preopterećenje traje određenovrijeme i na kraju se djeluje u smjerusmanjenja pobudne struje [13-15].Moderni limiteri pobudne strujeuglavnom se baziraju na dvije tehnikeupravljanja, kao što je prikazano naslici 6.1 isprekidanim linijama: U prvom slučaju, signal izlimitera pobudne struje seuvodi u fukciju min, koja nasvom izlazu daje minimalni,od dva ulaza. Na ovaj način seobezbjeđuje stabilnost pobudnogsistema u toku poremećaja, a sadruge strane pobudni namotaj jeu potpunosti zaštićen. Prema drugoj tehnici, limiterpobudne struje formira signalkoji se dodaje u glavni sumator,ali sa negativnim predznakom.Vrijednost ovoga signala unormalnim uslovima rada je nula,dok u slučaju forsiranja pobude,on vrši promjenu referentnevrijednosti napona generatora. Uovom slučaju, limiter pobudnestruje ne pruža direktnu zaštitnufunkciju pobudnom namotaju,već to obavlja čitav AVR.Slika 6.2 predstavlja opšti slučajlimitera pobudne struje. Na osnovu oveslike može se napisati sljedeća relacija:(6.1)gdje je:- maksimalno dopuštena vrijednostpobudne strujeI fd- stvarna vrijednost pobudne strujeSve dok je pobudna struja, manja oddopuštene vrijednosti, limiter će imatiizlaznu vrijednost nula.Ako se sa t ooznači trenutak kadastruja pobude postane veća oddopuštene vrijednosti, a sa t swtrenutakkada počinje da djeluje FOC limiter(trenutak kada na izlazu limiterapostoji vrijednost različita od nule),može se napisati:(6.2)[065]gdje je A – konstantaRelacija 6.2 predstavlja činjenicu daje preopterećenje pobudnog namotajaobrnuto srazmjerno vremenu.Stari sistemi za zaštitu odpreopterećnja pobudnog namotaja,

energijaenergijaSlika 6.4 Blok dijagram limitera pobudne struje kod pobudnog sistema Thyricon1, pri čemu je u normalnom pogonuvrijednost izlaznog signala FCLmax=1, dok je vrijednost FCL min=-1.Ako struja pobude predje vrijednostmaksimalno dozvoljene vrijednostiIf fclmax=1.4I fn, tada izlazni signal FCLmax snižava izlaznu vrijednost (onapostaje manja od 1) i na taj način sesmanjuje vrijednost signala koji vršipaljenje tiristorskih mostova (smanjujese pobudni napon pa se i struja pobudesmanjuje). Isto tako, ako vrijednostpobudne struje padne ispod minimalnodozvoljene vrijednosti If fcl min=0.3I fn,tada će se vrijednost signala FCL minpovećati i na taj način će se povećatiSlika 6.5 Brzi limiter struje pobudeimali su fiksno dejstvo, odnosno, zabilo koju vrijednost preopterećenjedavali su istu vrijednost izlaznogsignal [15]. Današnji sistemi uzimajuu obzir vrijednost preopterećenja iako je to preopterećenje veće, oni ćebrže odreagovati (slika 6.3). Kao nekistandard, maksimalno dopuštena strujapobude u normalnom režimu je 110%nominalne pobudne struje [10].Blok dijagram limitera pobude kodpobudnog sistema Thyricon, prikazanje na slici 6.4. Vrijednost pobudnestruje se poredi sa vrijednošćuI fmax=1.1I fni dobijeni signal seuvodi u integralni član. Integralničlan ima odloženo djelovanja, štoje adekvatno i ovom limiteru, kojineće odmah odreagovati ako strujapobude pređe vrijednost od 10%iznad nominalne vrijednosti. Da bi sespriječilo zasićenje samog integratora,on je realizovan preko Anti-WindUplimitera.U zavisnosti od toga da li je izlaziz integralnog člana negativan ilipozitivan, propuštaće se signal saulaza pomnožen konstantom K.Izlazna vrijednost ovoga limiteraje ograničena na vrijednost izmeđuFOC max=0 i FOC min= -0.1, odakle sevidi da je vrijednost izlaza ovogalimitera negativna. Odnosno, ovajlimiter ima tako dejstvo da vršismanjivanje referentne vrijednostinapona generatora, pa samim timutiče na smanjenje pobudnog napona,i u krajnjem slučaju pobudne struje.Posmatrajući donju granicu izlaznoglimitera uočava se da ovaj limiter možeizvršiti smanjenje referentnog naponaza maksimalno 10%.6.2 FCL - brzi limiter struje pobudePostoje dva brza limitera pobudnestruje: FCLmax - maksimalni brzilimiter pobudne struje i FCLmin -minimalni brzi limiter pobudne struje(FCL – Fast Current Limiter).Ovaj limiter nema vremenskokašnjenje za razliku od FOC-a(limitera pobudne struje). Ako seposmatra njegov blok dijagram (slika6.5), to je sasvim i logično jer jenjegov AntiWindup limiter realizovanpreko PI regulatora, a poznato jeda, zbog proporcionalnog člana, PIregulator nema vremensko kašnjenje.Najčešće dopuštene vrijednostipobudne struje kod FCLmax limiterasu od 1.4 do 2 puta veće od nominalnepobudne struje. Kod Thyricon-a, tavrijednost je 140% I fn(If fclmax=1.4I fn).Sa druge strane, kod FCLminlimitera minimalna dozvoljenavrijednost pobudne struje je 30% Ifn(If fclmin=0.3I fn).U Poglavlju 3 objašnjen je AVRpobudnog sistema Thyricon. Sa slike3.2, iz tog poglavlja, vidi se da jeizlaz iz PI regulatora AVR-a limitiranvrijednostima signala sa brzih limiterapobudne struje. Opseg izlaznihsignala ova dva limitera je od -1 do[066]vrijednost signala koja vrši paljenjetiristorskih mostova (povećava sepobudni napon pa i se povećava istruja pobude).Ispitivanje rada ovog limitera uvijekse vrši zajedno sa ispitivanjem limiterapobudne struje (FOC).7. Ispitivanje limitera pobudnestrujeDa bi se izvršilo ispitivanje limiterapobudne struje, formira se stepsmetnja na referentnoj vrijednostinapona generatora, koja će dovestido aktivacije ovih limitera. Sa drugestrane, vrši se i spuštanje graniceaktivacije limitera pobudne struje - Ifmax i brzog limitera pobudne struje- If fcl max, ili ako se ispituje limiterminimalne struje pobude, vrši sepodizanje granice aktivacije ovogalimitera – If fcl min (slike 6.4 i 6.5). Uovom slučaju će biti ispitano dejstvoFOC i FCL maxlimitera.Formirana step smetnja direktnoutiče na povećanje vrijednosti greškena ulazu u PI regulator AVR-a. Kaoposljedica toga, napon pobude se naglopovećava, a samim tim i struja pobude.Forsirajući pobudnu struju mašine iiznos reaktivne snage se povećava.Pošto step smetnja ne utiče na snaguturbine koja pokreće rotor mašine,aktivna snaga se nije promijenila,mada pošto postoji koliko-tolika vezaizmeđu aktivne i reaktivne snage, ona

energijaTabela I : Skala “y” ose odziva sa slika 7.1 i 7.2[067]energijaje malo zaoscilovala.Kako se povećaoiznos rektivne snagekoju mašina dajemreži, a aktivna snagaje ostala konstantna,promijenio se i faktorsnage. Osim toga,forsiranjem pobudedolazi i do smanjenjaugla opterećenja.Slika 7.1 Odzivi karakterističnih veličina prilikom ispitivanje limitera pobudnestruje koje je dobio VOITH Siemens mjerenjem u HE „Perućica“Slika 7.2 Odzivi karakterističnih veličina prilikom ispitivanje limitera pobudnestruje koji se dobijaju upotrebom realizovanog GUI modela jednoggeneratora iz HE „Perućica“ sa blok-transformatorom i dalekovodomdo Podgorice2SKALA predstavlja razmjeru „y“ ose zaodzive prikazane na slikama 7.1 i 7.2. Skala zaaktivnu snagu je od 20% do 100% nominalnesnage generatora. To znači, da na grafiku 7.1vrijednosti 70% odgovara 20% nominalnesnage, a vrijednosti 110% odgovara vrijednost100% nominalne snage generatora (u ovomslučaju aktivna snaga u ustaljenom stanju je25% nominalne snage, tj 10 MW ).Na slici 7.1 prikazani su odzivikarakterističnih veličina prilikomispitivanja limitera pobudne struje,koje je dobio VOITH Siemens, ana slici 7.2 prikazani su isti odzividobijeni pomoću realizovanogSimulink modela jednog generatoraiz HE „Perućica“, sa bloktransformatorom i dalekovodomdo Podgorice. Skala „y“ ose zaove odzive prikazana je u TabeliI. Granica limitera pobudne strujepostavljena je na vrijednost 0.6 pu(If max=0.6*550A=330A), a granicabrzog limitera pobudne struje na0.70 pu (If fclmax=0.70*550A=385A).Vrijednost step smetnje je 5%.Sa ovih odziva se uočava da limiterpobudne struje, za ovo opterećenje,počinje da djeluje za oko 14s (slika7.1). Takođe jasno se može uočiti kakoovaj limiter djeluje na sniženje naponageneratora, a samim tim i na sniženjeiznosa reaktivne snage. Za razliku odnjega, FCL limiter djeluje odmah ponastanku poremećaja.Analizom rezultata prikazanih na ovimslikama uočava se dobro poklapanjerezultata, kako po vremenu posle kogaodreaguje limiter, tako i po novimvrijednostima karakterističnih veličinanakon dejstva step smetnje. Osimtoga, uočava se dobro poklapanjedobijenih odziva i po brzini promjenekarakterističnih veličina.Zaklju~akU ovom radu je izvršeno ispitivanjelimitera pobudne struje statičkogpobudnog sistema Thyricon. S’ tim uvezi, upotrebom programskog paketaMatlab-Simulink, realizovan je modelovog ovoga pobudnog sistema sasvim limitera. Osim toga, u ovomradu je prikazan i model jednoggeneratora iz HE „Perućica“ sa bloktransformatoromi dalekovodom doPodgorice.Analizom dobijenih odziva usimulaciji i odziva koje je snimioVOITH SIEMENS u HE „Perućica“uočava se dobro poklapanje rezultata,kako po vrijednostima karakterističnihveličina, tako i po brzini njihovepromjene i po vremenu posle kogalimiteri pobudne struje proreaguju.Zbog toga, realizovani Simulinkmodel pobudnog sistema Thyriconmože biti iskorišćen za ispitivanja idrugih limitera, kao i za razne analize.Osim toga, moguće je ispitivati ikratke spojeve, kako na sabirnicamageneratora, a takođe i bilo gdje i umreži i porediti dobijene podatkesa vrijednostima dimenzionisanihparametara elementa za zaštitu(provjeravati vrijeme isključenjaprekidača, i slično).Literatura[1] M. Ostojić: Sinhrone Mašine,UNIREKS-Nikšić, 1994 godine

[2] M. Ćalović: Regulacijaelektroenergetskih sistema, Tom 2,ETF Beograd, 1997.[3] IEEE Recommended Practice forExcitation System Models forPower System Stability Studies,IEEE Std 421.5-1992, IEEE, New-York, NY, USA, 1992.[4] Excitation system models forpower system stability studies,IEEE Transactions on PowerApparatus and Systems, Vol. PAS-100, No. 2, February 1981[5] M. Ćalasan, M. Ostojić:Ispitivanje dejstva step smetnjena referentnu vrijednost naponageneratora sa pobudnimsistemom Thyricon, ETF Journalof Electrical Engineering,Podgorica, Novembar 2009.[6] M. Ćalasan, R. Vukotić: Pobudnisistemi sinhronih generatora kojisu u funkciji u HE „Perućica“,CIGRE, oktobar 2009.[7] Tehnička dokumentacija statičkogpobudnog sistema sinhronihgeneratora br. 1, 2, 3 i 4 iz HE”Perućica”[8] Recommended Models forOverexcitation Limiting Devices,IEEE Transactions on EnergyConversion, Vol. 10, No. 4,December 1995[9] C. R. Mummert: ExcitationSystem Limiter Models for use inSystem Stability Studies, IEEECutler Hammer Division of EatonCorp. Arden, USA[10] G. K. Girgis, H. D. Vu:Verification of limiterperformance in modernexcitation control systems,IEEE Transactions on EnergyConversion, Vol. 10, No. 3,September 1995[11] M. L. Orozco, H. Vásquez:Dynamic Performance of anExcitation System Built in aDigital Way, Universidad delValle, Colombia[12] G. Roger Bérubé, Les M.Hajagos, R. E. Beaulieu, A UtilityPerspective on Under-ExcitationLimiters, IEEE Transactions onEnergy Conversion,Vol. 10, No. 3,september 1995, pp 532-537.[13] S. Patterson: OverexcitationLimiter Modeling for PowerSystem Studies, Denver, USA[14] T. V. Cutsem, C. Vouras: VoltageStability of Electric PowerSystems, Power Electronics andPower system series[15] G. Erceg, N. Tonković, R.Erceg: Excitation Limiters forSmall Synchronous Generators,Automatika 42(2001) 1-2, 63-69energijaAleksandar Bojkovi}Elektrotehnički institut „Nikola Tesla”, Beograd\or|e Jankovi}, Bo{ko BajalicaEnergoprojekt – Hidroinženjering, BeogradSvetozar Bulatovi}, Dragan Jovovi}Elektroprivreda Crne Gore – Nikšić, HE „Piva” – PlužineUDC:621.311.21.004Revitalizacija hidroelektrana– primer HE „Piva”RezimeU radu su izloženi glavni razlozi zašto je revitalizacija, modernizacija ipovećanje snage hidroelektrana vrlo popularan svetski trend, uključujućizemlje jugoistočne Evrope. To su rentabilnost ulaganja u produženje radnogveka postojećih elektrana umesto izgradnje novih, povećanje raspoloživostii pouzdanosti, smanjenje preliva, troškova održavanja i gubitaka, smanjenjetroškova priozvodnje itd. Revitalizaciji prethode obimne pripreme da bi seodabrala optimalna tehno-ekonomska varijanta (snimanje stanja, ispitivanjavitalnih delova opreme, kao što su dovodni cevovod pod pritiskom, zatvarači,turbina, generator, blok-transformator itd., izrada studija i tenderskedokumentacije itd.), kao što je detaljno prikazano na primeru HE „Piva”. Unjoj su ranijih godina već obavljeni izvesni radovi na modernizaciji, kao što suzamena elektromašinske pobude savremenom tiristorskom pobudom i ugradnjaopreme za električno kočenje. U 2009. godini obavljena su obimna ispitivanjahidromehaničke i električne opreme, na osnovu kojih se privode kraju studije opreostalom radnom veku opreme i mogućnosti povećanja snage.Ključne reči: Hidroelektrana, Revitalizacija, Modernizacija, Povećanje snage,Produženje radnog veka, Snimanje stanja, Ispitivanja, Preostali radni vekRefurbishment of Hydroelectric Power Plants – Case of HPP“Piva”Paper presents main reasons why refurbishment and uprating of hydroelectricpower plants presents very popular trend worldwide, including countries ofsoutheastern Europe. They are economic advantage of life extension of existingpower plants instead of building new ones, increase of availability and reliability,decrease of spilling, maintenance expenditures and losses, reduced productioncost etc. Extensive preparations are needed before start of refurbishment,in order to select the best variant, taking into account both technical andeconomical considerations (screening, tests of main parts of equipment, liketurbine, studies concerned with remaining life and possibility for uprating ),as shown on the example of HPP “Piva”. In that power plant some upgradingworks were already done in previous years, such as replacement of rotatingexciters with static exciters and introduction of electrical braking. In 2009extensive testing of hydromechanical and electrical equipment, which are thebasis for studies about remaining life of equipment and possibility of uprating.Key words: Hydroelectric power plant, Refurbishment, Modernization,1. UvodMada su prve hidroelektrane naBalkanu izgrađene još krajem XIXi početkom XX veka, intenzivnijemkorišćenju hidropotencijala sepristupilo tek posle II svetskog rata,[068]pedesetih godina prošlog veka. Međuprvence savremene hidroenergetikena ovim prostorima spadaju HE“Ovčar Banja”, HE “Međuvršje”, HE“Zvornik” i druge. Navedene elektraneuspešno rade već duže od 50 godina.

energijaMeđutim, vreme čini svoje. Nekidelovi opreme stare i habaju se poddejstvom pogonskih naprezanja, adrugi više ne odgovaraju savremenimtehničkim zahtevima. Navešćemonekoliko primera koji ovo ilustruju, nepretendujući da obuhvatimo sve štetnefaktore koji skraćuju radni vek opreme,niti sve delove opreme koji su posvojim karakteristikama prevaziđeni.Hidromehanički delovi opremesu ugroženi delovanjem korozije(cevovodi, zatvarači, sprovodniaparat, turbina) i kavitacije (turbina),a kod elektromehaničkih (generator)najosetljiviji deo opreme predstavljaizolacija namotaja, koja se sastoji odorganskih materijala i podložna jetermičkom starenju, a pored njega idegradaciji pod dejstvom mehaničkih(vibracije), električnih (parcijalnapražnjenja), hemijskih i ambijentalnihuticaja. Jedna od potencijalnoslabih tačaka električne opreme, npr.energetskih transformatora, je takođenjihova izolacija, koju kod velikihtransformatora tradicionalno čini uljnopapirnaizolacija, dok se kod manjihtransformatora u hidroelektranama(pobudni transformatori, transformatorisopstvene potrošnje) sve češće srećusuvi transformatori, tamo gde suranije zbog zahteva sigurnosti odpožara korišćeni transformatori sapolihlorisanim bifenilima (PCB), a zakoje se iz ekoloških razloga zahtevazamena. Loše stanje opreme dovodi dokvarova, koji smanjuju raspoloživostagregata, zahtevaju opravku kojaponekad može biti dugotrajna i skupa,a kao posledica se može javiti i znatanpreliv.Kada je u pitanju prevaziđenostnekih elemenata postrojenja, kaoprimer se mogu navesti klasičnielektromehanički sistemi pobude (kojedanas zamenjuju tiristorski sistemipobude), merno- regulaciona oprema,elektromehanička relejna zaštita,kočioni sistemi generatora, odvodniciprenapona (zamena klasičnih sa ZnOodvodnicima) itd. Ponekad novarešenja diktira i nemogućnost nabavkerezervnih delova za neke elementeopreme zbog nestanka pojedinihproizvođača ili gašenja proizvodnjestarih tipova opreme u fabrikama kojejoš uvek postoje.Kod starih hidroelektrana monitoringopreme u pogonu je veoma oskudan.Svodi se na praćenje nekolikoosnovnih pogonskih parametara, kaošto su napon, struja, snaga, radnetemperature. Znatno bolji uvid ustanje opreme i otkrivanje problema uzačetku, pre nego što nastupe neželjene[069]energijaposledice, omogućavaju savremenemetode i oprema za monitoring, teje revitalizacija pogodan trenutakda se nešto uradi u tom pravcu. Istovaži za uvođenje daljinskog nadzora iupravljanja.Imajući u vidu napred rečeno,ne iznenađuje da svetski trendrevitalizacije hidroelektrana, kaoekološki čistih i obnovljivih izvoraelektrične energije, nije zaobišao ni našregion. U pojedinim zemljama dodatnipodsticaj da se pristupi revitalizacijihidroelektrana predstavlja okolnostda su već najvećim delom iskoristileraspoloživ hidropotencijal svojihreka, tako da nema mogućnosti zagradnju novih hidroelektrana, negotreba sačuvati u funkciji postojeće,a po mogućstvu i povećati njihovuinstalisanu snagu i proizvodnju.To kod nas još uvek nije slučaj.Postoji, nažalost, još uvek značajanneiskorišćen hidropotencijal.Navedimo kao primer sliv reke Drine.Međutim, opredeljenje za izvođenjerevitalizacije hidroelektrana u našimkrajevima ekonomski opravdavajuneke bitne činjenice.Pre svega, u ceni gradnjehidroelektrana dominantna je cenagrađevinskih radova, kojoj trebapridodati troškove potapanja zemljišta iobjekata zbog formiranja akumulacije,dok su kasniji proizvodni troškovimali u poređenju sa elektranama nafosilna goriva i nuklearkama. Pritomje srećna okolnost da očekivani radnivek građevinskih objekata iznosi 60do 80 godina [2], tako da prevazilaziostale objekte hidroelektrane. Dakle,postojanje brane u dobrom stanju,akumulacionog jezera, infrastrukture,kao i dovodnih tunela i ukopanemašinske hale kod elektrana uplaninskim predelima znatno smanjujeulaganja u odnosu na novi objekat.Dalje, ima nagoveštaja da se, kaodeo globalnih klimatskih promena,javlja promena hidrologije, kojase između ostalog, manifestujeubrzavanjem kruženja vode uhidrosferi. Nekadašnji proračuniprosečnih dotoka, stogodišnjih vodai sličnih hidrololoških pojmova,na osnovu kojih su projektovanepostojeće hidroelektrane verovatnoće se u bliskoj budućnosti pokazatikao pesimistički s tačke gledištaoptimalnog korišćenja vodenihpotencijala uz minimalne prelive,a veoma optimistički kada je rečo zaštiti od poplava. Najzad, zbognedovoljnog iskustva projektanata imanje razvijenih metoda proračuna,vitalni elementi postrojenja (kao što suturbina, generator, blok-transformator)u starim hidroelektranama supredimenzionisani, tako da mogudati veću snagu. S druge strane,zahvaljujući kvalitetnijim materijalimai savršenijim konstrukcijama, moguse zamenom postojećih turbina,generatora i transformatora postići iznatno veća povećanja snage unutarpostojećih građevinskih gabarita (npr.generatorske jame ili trafo-boksa), akoje to opravdano na osnovu hidrološkihproračuna. Nova oprema takođe možeimati bolji stepen iskorišćenja, što uzisti utrošak vode daje veću proizvodnjuelektrične energije.Sve što je napred rečeno objašnjavazašto su u toku radovi na revitalizacijiniza hidroelektrana u Srbiji (HE “Bajina Bašta”, HE “Đerdap I”, HE“Ovčar Banja”, HE “Međuvršje”),a da se planiraju i pripremajurevitalizacije niza drugih (HE“Zvornik”, “Vlasinske hidroelektrane”,“Limske hidroelektrane”). U CrnojGori su takođe obavljene pojedinefaze modernizacije HE “Piva” i HE“Perućica”, a u toku su pripreme zanaredne faze revitalizacije. Prikazdosadašnjih aktivnosti na revitalizacijiHE “Piva” biće predmet ovog rada.2. Ciljevi revitalizacijeRevitalizacija hidroelektrana običnoobuhvata bar dva, a ponekad i trisegmenta:• Produženje radnog veka,• Modernizaciju,• Povećanje snage (eventualno).Glavni ciljevi revitalizacijehidroelektrana mogu se rezimirati nasledeći način:• Produženje radnog veka,• Vraćanje snage na projektovani nivoili povećanje snage i proizvodnje,• Smanjenje troškova eksploatacije,• Smanjenje gubitaka odnosnopovećanje stepena korisnosti,• Povećanje raspoloživosti ipouzdanosti.U sadašnje vreme produženje radnogveka hidroelektrane revitalizacijompraktično podrazumeva usklađivanježivotnog veka hidro i elektroopremesa životnim vekom građevinskihdelova elektrane. Usled pogoršanjastanja opreme vremenom može doćido ograničenja pogonskog dijagramaopreme, odnosno dozvoljenih režimarada, a time i do smanjenja snage.Prva dva od napred navedenih ciljevase često mogu postići uz relativnomala ulaganja, pošto ne zahtevajukompletnu zamenu opreme, nego

energijasamo kritičnih delova koji su usumnjivom ili evidentno lošem stanju.U pojedinim slučajevima time seautomatski postiže i povećanje snagei proizvodnje (npr. zamena dotrajalogstatorskog namotaja generatora saklasom izolacije B novim namotajemsa izolacijom klase F, čija debljinaje manja, omogućava povećanjesnage generatora). Smanjenje brojaotkaza i povećanje raspoloživosti ipouzdanosti takođe stvara uslove zapovećanu proizvodnju, a eliminisanjekvarova u pogonu i potrebe začestim i dugotrajnim remontima iopravkama automatski smanjujetroškove eksploatacije. Isto se takođepostiže smanjenjem gubitaka, odnosnopovećanjem stepena korisnosti. Vidise da su ciljevi revitalizacije i efektikoji se postižu njihovom realizacijommeđusobno povezani i da ispunjenjenekog od njih pomaže realizacijudrugih.3. Redosled aktivnosti napripremi revitalizacijePriprema revitalizacije obuhvatasledeće aktivnosti:1. Ocenu stanja postrojenja i opreme,2. Izradu Idejnog projekta,3. Izradu Studije izvodljivosti,4. Utvrđivanje Plana revitalizacijepostrojenja, uključujući dinamikuradova i potrebna sredstva,5. Izradu Tenderske dokumentacije zanabavku opreme.3.1 Ocena stanja postrojenja iopremeDva su postupka koji se primenjuju priodređivanju potencijalnih kandidataza revitalizaciju – snimanje stanja i/iliispitivanja.Obično je prvi korak snimanjestanja, koje istovremenoomogućava određivanje prioriteta,odnosno redosleda revitalizacijeblokova jedne hidroelektrane ilirangiranje hidroelektrana jednogelektroprivrednog preduzeća upogledu redosleda revitalizacije.Snimanje stanja podrazumevaposetu ekspertskog tima elektrani (ilielektranama) radi neposrednog uvidau stanje, prikupljanje dokumentacije opogonskim časovima, broju puštanja upogon, bitnim pogonskim događajima,kvarovima i opravkama, redovnomodržavanju, prijemnim ispitivanjima,ispitivanjima opreme u okviru njenepreventivne kontrole, prelivimaitd. Ekspertski tim sačinjavaju bartri inženjera – po jedan inženjer[070]energijaelektrotehnike, mašinstva i građevine.Pored dokumentacije, važan izvorinformacija je i razgovor sa osobljemelektrane, pošto je često dokumentacijaneuredno vođena, zagubljena,nedovoljno jasna itd. Naime, u ranijevreme nije u dovoljnoj meri sagledavanznačaj dokumentacije, tako da se kaonužna korekcija nameće razgovorsa osobljem elektrane, ali značajnuteškoću predstavlja okolnost da zbogodlaska u penziju mnogi od onih kojibi mogli da pruže najrelevantnijeinformacije nisu na raspolaganjuza razgovor. Poznavanje pogonskihiskustava u drugim elektranama saistom ili sličnom opremom je takođeveoma korisno. Najzad, u okvirusnimanja stanja pažnja se posvećujestanju zaliha neophodnih rezervnihdelova i mogućnostima njihovenabavke. Ceo postupak snimanjastanja i odgovarajućih analiza kojezatim slede može znatno olakšatipostojanje kvalitetne baze podatakau elektronskoj formi. Prema ugovorusa Elektroprivredom Srbije Institut„Nikola Tesla“ je uradio bazu podatakaza generatore EPS u okviru StudijeProcena stanja i preostalog radnogveka generatora proizvodnih jedinicaEPS-a [3].Pored napred navedenih tehničkihpotrebno je u okviru snimanja stanjaprikupiti i određene ekonomskepokazatelje, pri čemu je za procenupotrebe revitalizacije naročitoindikativan trend sve većeg rastatroškova održavanja, koji dovodi upitanje dalju isplativost rada elektrane.Ukoliko je dobro pripremljena,poseta tima eksperata radi snimanjastanja ne traje duže od nekoliko dana.Elektranu treba blagovremeno izvestitio podacima i dokumentaciji koju trebada pripremi, a ekspertski tim trebada pripremi spisak značajnih pitanjai informacija i formulare za unospodataka. Poželjno je da se posetapoklopi sa terminom remonta, pošto jetada moguće ostvariti najbolji uvid ustanje objekta vizuelnom kontrolom.U nekim slučajevima snimanjestanja je nepotrebno. Npr. jasno je daelektrane koje su u pogonu kraće od 15godina nisu kandidati za revitalizaciju.S druge strane, kritično stanje nekihelektrana može biti očigledno i bezsnimanja stanja.Uobičajena ispitivanja u okvirupreventivne kontrole opremehidroelektrane, čiji rezultatise prikupljaju tokom snimanjastanja, obično nisu dovoljna nipo svom obimu ni po redovnostisprovođenja da se potpuno sagledastanje opreme i njen preostali radnivek, kao ni mogućnost povećanjasnage. Između ostalog, redovnostpreventivne kontrole i održavanjaje ugrožena nedostatkom sredstavai potrebom rigorozne štednje, štokarakteriše period sankcija. Potrebuza dodatnim ispitivanjima namećei skromna oprema za monitoringopreme u pogonu kod starihhidroelektrana. Primera radi, kod starihhidrogeneratora ne postoji ugrađenaoprema za monitoring vibracija, strujavratila, debljine međugvožđa, stanjameđuzavojne izolacije rotorskognamotaja, parcijalnih pražnjenja uizolaciji statorskog namotaja. Osimtoga, neka od ispitivanja imajupraktičnu primenu samo u ciljurazmatranja mogućnosti povećanjasnage, što ne spada u domenpreventivne kontrole.U drugoj fazi se, u zavisnosti odnalaza na osnovu snimanja stanjai veličine, cene i značaja objekta,određuje i realizuje odgovarajućiprogram ispitivanja. Opsežan programispitivanja, kakav je npr. sprovedenu periodu april-maj 2009. godine uHE „Piva“, sasvim razumljivo, zbogsvoje cene nije isplativ za neku maluili mini-elektranu. Jedan od prvihzadataka konsultanta je bio izradaprograma i tendera za ispitivanja,pomoć Investitoru pri evaluacijiprispelih ponuda, izboru Ispitivača izaključenju ugovora.3.2 Izrada Idejnog projektaIdejni projekat daje pregledalternativnih planova revitalizacije, bezulaženja u detalje, koji će bii predmetnarednih aktivnosti. Na osnovuraspoloživih podataka može se suzitiizbor na rešenja koja imaju realnupodlogu, a koja su predmet detaljnetehnoekonomske analize u Studijiizvodljivosti.3.3 Izrada Studije izvodljivostiKroz Studiju izvodljivosti dolazise do izbora optimalne varijanterevitalizacije. Opredeljenjem zakonkretnu varijantu revitalizacijestvaraju se uslovi za sve daljeaktivnosti, u koje spadaju izradaplanova i projekata, tenderskedokumentacije, izbor najpovoljnijegponuđača, sklapanje ugovora irealizacija projekta. Da bi se obezbediokvalitet isporučene opreme i radova,potrebno je u toku realizacije, kao kadaje u pitanju gradnja novih objekata,obezbediti nadzor konsultanta prifabričkim ispitivanjima, montaži iispitivanjima u objektu.

energija4. Osnovni podaci o HE„PIVA“ i glavnim elementimanjene opremeHE „Piva“ je puštena u rad 1976.godine. Ima tri istovetna agregata.Turbine su vertikalne Francisove,nominalne snage 114 MW, nominalnogprotoka 80 m 3 /s, a maksimalnogprotoka 84 m 3 /s. Minimalni padje 100,42 m, nominalni 162 m, amaksimalni 183,39 m. Nominalnabrzina obrtanja je 250 o/min, a brzinapobega 455 o/min. Maksimalni stepenkorisnosti pri nominalnom padu iznosi94,7%.Trofazni sinhroni generatori imajusledeće osnovne podatke:- Nominalna snaga S n(MVA): 120- Nominalni naponU n(kV): 15,75 ± 5%- Nominalna struja I n(A): 4398 ± 5%- Nominalni cosφ: 0,95- Nominalna frekvencija f n(Hz): 50- Nominalni napon pobudeU pn(V): 235- Nominalna struja pobude I pn(A): 1180- Klasa izolacije(statorski/rotorski namotaj): F/F- Stepen korisnosti pri punomopterećenju: 98,5%- Hlađenje: Vazdušno u zatvorenomciklusu, savodenim hladnjacimaTrofazni uljni blok-transformatoriimaju sledeće osnovne podatke:- Nominalna snaga S n(MVA): 120- Odnos transformacije(kV/kV): 15,75/245- Hlađenje: OFWFŠinske veze između generatora i bloktransformatorasu od aluminijuma, nakeramičkim provodnim izolatorima za24 kV.Veza blok-transformatora i razvodnogpostrojenja je ostvarena pomoćujednofaznih kablova punjenih uljem,preseka bakarnog provodnika 150mm 2 , nominalnog napona 245 kV,nominalne struje 315 A pri ambijentnojtemperaturi 35 ºC.5. Podaci o dosada{njempogonu i bitnim pogonskimdoga|ajimaU periodu od puštanja u rad do1.3.2009. godine generatori HE„PIVA“ su imali pogonske podatkekoji su prikazani u tabeli 1.Prema metodologiji EPRI ekvivalentanbroj časova rada se dobija kada se brojstartova pomnoži sa 10 i dobijenimenergijarezultatom uveća broj časova rada.Smatra se da je radni vek izolacionihsistema klase F između 350.000 i500.000 ekvivalentnih časova rada [2].U toku dosadašnjeg pogona generatoradesili su se sledeći značajni događajiovim hronološkim redom:• Generator G-3, 24.5.1996: Probojizolacije stujnih veza od kliznihprstenova ka rotorskom namotajuna mestu gde one ulaze u centralniotvor vratila; neplanirani zastoj radiopravke• Generator G-2, 27.11.1998:Pregorevanje strujne veze za dovodpobudne struje na rotorski namotajna praktično istom mestu kao kodG-3; neplanirani zastoj radi opravke• Generator G-2, 14.01.2001:Praktično ponovljen isti kvar kao1998. godine, ali većeg intenzitetai obima oštećenja (istopljeno 2/3zavrtnja koji drži vezu i pojava 4velike prskotine, uz veći broj manjihoko njih, na vratilu u zoni kvarastrujne veze); neplanirani zastoj radiopravke• Generator G-3, 2003: Havarijageneratora usled kratkog spoja;dugotrajna opravka, tokom koje jezamenjen statorski namotaj.Prva tri navedena događaja pokazujuda na generatorima postoji kritičnomesto na strujnoj vezi između kliznihprstenova i prvog pola rotorskognamotaja, na kojem može nastatipregrevanje usled lošeg kontakta.Ukoliko revitalizacija ne predviđakompletnu zamenu generatora novim,potrebno je ovo slabo mesto otklonitinovim konstruktivnim rešenjem.Na transformatorima je zabeležensamo jedan problem koji je zahtevaointervenciju. Gasnohromatografskomanalizom je otkriveno lokalnopregrevanje sa temperaturom uopsegu od 300 do 700 ºC kod bloktransformatoraagregata 3. Mestokvara je bilo u uvodu kabla 245 kVjedne faze u blok-transformator. Onoje sanirano 1982. godine. Očiglednoje da se radilo o grešci pri montaži,a ne o konstruktivnoj grešci, tako daovaj kvar ne zahteva rekonstrukcijuza slučaj da se pri revitalizaciji zadržepostojeći kablovi i blok-transformatori.Tabela 1 Podaci o pogonu generatora HE „Piva“[071]6. Dosada{nji radovi namodernizaciji HE „Piva“U HE „Piva“ su u ranijim godinamaizvedeni sledeći radovi narevitalizaciji:• Zamena elektromašinske pobudetiristorskom sa digitalnimregulatorom napona na sva triagregata• Zamena pneumatskih prekidača u RP220 kV novim prekidačima sa gasomSF 6• Zamena rastavljača u dalekovodnimpoljima novim na elektromotornipogon• Ugradnja električnog kočenjageneratora.Električno kočenje nije u funkciji zbogvibracija šinskih veza koje nastaju prinjemu, što je potvrđeno merenjimau 2003. godini. Postoji projekat zaotklanjanje ovog problema. Takođeje planirana hitna zamena jednogdela opreme, za koju je urađen Idejniprojekat i tenderska dokumentacija.Menja se:• Oprema u razvodnom postrojenju220 kV,• Zaštita dalekovoda i sabirnica 220kV,• Zaštita generatora i bloktansformatora,• Oprema pomoćnog napajanja 220 VJSS i 220V, 50 Hz besprekidno,• Pomoćna oprema zatvarača naulaznoj građevini.7. IspitivanjaU 2009. godini detaljno je ispitanasledeća oprema sva tri agregata:1. Zatvarač na ulaznoj građevini,2. Cevovod,3. Predturbinski zatvarač,4. Turbina sa ležajem i sprovodnimaparatom,5. Sifonski zatvarač,6. Generator,7. Šinske veze 15,75 kV,8. Blok transformator i9. Kablovi 220 kV.Ispitivanja građevinskih objekata, kojapredstavljaju zasebnu celinu, zbogograničenog prostora neće ovde bitirazmatrana. Ona obuhvataju:

energija• utvrdjivanje stanja gradjevinskihkonstrukcija,• snimanje zapremine akumulacije i• istražne radove u nestabilnimzonama bokova brane i akumulacijei utvrđivanje stanja injekcionihzavesa.7.1 Ispitivanja zatvara~a na ulaznojgra|evinia) Vizuelni pregled,b) Kontrola dimenzija i oblika,d) Merenje procurivanja zatvarača,Pogonska kontrola zatvarača – merenjevremena podizanja i spuštanjazatvarača, provera signalizacijeautomatskih uređaja, proveraunutrašnjeg procurivanja servomotora.7.2 Ispitivanja cevovoda podpritiskoma) Vizuelni pregled,b) Kontrola antikorozione zaštite,c) Merenje debljine zida cevovoda,d) Merenje debljine injekcione masee) Ultrazvučna provera varova.7.3 Ispitivanja leptirastihpredturbinskih zatvara~aa) Funkcionalna ispitivanja,b) Merenje procurivanja,c) Provera by-pass-a,d) Merenje vremena otvaranja izatvaranja,e) Kontrola dimenzija i oblika,f) Vizuelni pregled.7.4 Turbine7.4.1 Merenja performansi turbine ustacionarnom stanju i prelaznimrežimima7.4.2 Ispitivanja dinamičkogponašanja turbinea) Merenje napona i opterećenja naturbinskim sklopovima (vratilo,lopatice sprovodnog aparata,servomotor sprovodnog aparata,radno kolo turbine, turbinskipoklopac, turbinski vodeći ležaj),b) Merenje pulsacije pritisaka uturbinskom dovodu, uključujućispiralno kućušte, turbinskipoklopac i konus sifona,c) Merenje buke u turbinskoj jami,mašinskoj zgradi i kavitacionebuke.7.4.3 Mehanička ispiivanja turbinskihsklopovaa) Radno kolo (uključujući irezervno): vizuelna kontrola,ispitivanja kvaliteta površineultrazvukom, magnetnimenergijačesticama ili radiografskaispitivanja,b) Statorski prsten i spiralnokućište: vizuelna kontrola,merenja hrapavosti površina,detektovanje prskotinapenetrantima i magnetnimčesticama,c) Sprovodni aparat i njegovelopatice: vizuelni pregled,merenje hrapavosti površina,detekcija prslina, merenje zazoraizmeđu lopatica sprovodnogaparata, merenje vremenaotvaranja/zatvaranja sprovodnogaparata u zavisnosti od hodaservomotora,d) Vratilo: vizuelni pregled idetekciju prslina naročito u zoniradijusa prema radnom kolu,merenje hrapavosti površina uzoni turbinskog ležaja,e) Turbinski vodeći ležaj: vizuelnipregled i merenje zazora,f) Turbinski poklopac: vizuelnipregled i detekcija prslina,ultrazvučna ispitivanja i proveraantikorozione zaštite,g) Regulacioni prsten: vizuelnipregled, ultrazvučna ispitivanjapristupačnih varova, proveraantikorozione zaštite.Pored navedenih, na agregatu broj 2su izvršena dodatna ispitivanja u ciljuutvrđivanja preostalog životnog vekaradnog kola i vratila.7.5 Ostala hidroma{inska opremaa) Sifon: vizuelni pregled konusnogdela i čeličnog dela sifona,provera antikorozione zaštite,b) Sistem rashladne vode: vizuelnipregled zavarenih spojeva,pregled antikorozione zaštite,merenje debljine cevovoda,c) Sifonski zatvarači: vizuelnipregled, funkcionalnaispitivanja, kontrola oblika idimenzija, merenje procurivanja7.6 Generatori7.6.1 On-line ispiivanjaPošto su sva 3 generatora istog tipa,merenja označena zvezdicom suizvedena samo na G-1 generatora,a) merenje ugiba generatorskogkrsta kod nosećeg ležaja.merenje gubitaka i određivanjestepena korisnog dejstva*b) merenje ventilacione k-kegeneratorskih lopatica*c) određivanje karakteristike3-polnog kratkog spoja[072]generatora, određivanjekarakteristike praznog hodageneratora,d) ogled zagrevanja generatora,e) merenje parcijalnih pražnjenja„on-line“ metodom,f) provera međuzavojne izolacije nastatoru indukovanim naponom,g) provera stanja kliznih prstenova(vizuelna inspekcija, merenjetemeperatura, izbačaj vratila),h) termo-vizuelna inspekcija (ICkamera) fleksibilnih vezai) merenje elektromagnetnih polja upraznom hodu i pri opterećenju7.6.2 Off-line ispitivanjaObim ispitivanja generatora G-1 jezahvaljujući vađenju rotora zbogremonta bio nešto veći nego kodostalih generatora, a po završenomremontu neka ispitivanja suponovljena. Od ispitivanja dovedenimpovišenim naponom statorskog irotorskog namotaja generatora G-2i G-3 se odustalo zbog bojazni da biproboj izolacije u toku remonta G-1doveo do velikog preliva.a) ispitivanje statorskog namotaja:merenje omskog otpora,merenje otpora izolacije,indeksa polarizacije i strujeodvoda, RAMP test-ispitivanjejednosmernim naponom,merenje ugla dielektričnihgubitaka i kapaciteta izolacije,merenje parcijalnih pražnjenja„off-line“ metodom, vizuelnakontrola korone (samo G-1),naponsko ispitivanje dovedenimnaponom (samo G-1), proverazaklinjenosti (samo G-1);b) ispitivanje paketa statorskihlimova pri indukciji oko1T i snimanje IR kamerom,ispitivanje paketa niskomindukcijom (samo G-1), merenjeotpora izolacije zavrtanjaza pritezanje paketa statora,kontrola izolacije izmeđusegmenata paketa statora;c) ispitivanje rotorskog namotaja:merenje otpora izolacije iindeksa polarizacije, ispitivanjemeđuzavojne izolacije udarnimnaponom, visokonaponskoispitivanje rotorskog namotanaizmeničnim naponom (G-1),merenje ukupnog omskogotpora, merenje omskog otporapo polu i pada napona nameđupolnim vezama (G-1),merenje ukupne impedansei impedanse po polu (G-1),merenje kapaciteta izolacijenamotaja.

energija7.7 Šinske veze 15,75 kVa) vizuelni pregled celokupne trasesabirnica,b) merenje otpora izolacije,c) ispitivanje podnosivimnaizmeničnim naponom,d) snimanje elektromagnetnih poljaduž trase šinskih veza7.8 Blok-transformatoria) električna ispitivanja*: merenjeotpora izolacije, merenjekapaciteta i faktora dielektričnihgubitaka, merenje struje isnage u praznog hodu sasmanjenim naponom, merenjeinnduktivnosti usled rasipanja,merenje preostalog naponauključujući proračun vlage upapirnoj izolaciji korišćenjemRVM metode, merenje omskogotpora namotaja;b) ispitivanje uzorakatransformatorskog ulja iztransformatorskog suda ikablovskih glava na stranivišeg napona**: određivanjestandardnih fizičko-hemijskihi električnih karakteristika,gasnohromatografska analizasadržaja rastvorenih gasova,kvantitativna i kvalitativnaanaliza PCB u ulju, određivanjesadržaja vlage u ulju i merenjedielektrične čvrstoće ulja,određivanje sadržaja 2FALi drugih derivata furana,ispitivanje broja i veličinečestica u ulju te udela metalnihčestica, analiza ulja IRspektoskopijom, određivanjesadržaja inhibitora, ispitivanjeprisutnosti korozivnog sumporau ulju;c) u on-line režimu obavljeno jesnimanje elektromagnetnih poljau trafo boksu.* električna merenja su vršenabez odvajanja uljnih kablova nastrani višeg napona** neka od ispitivanja uzorakaulja vršena su i na licu mesta i ulaboratoriji7.9 Kablovi 245 kVObavljena je vizuelana kontrolakontrola kablova duž njihove trase, kaoi pripadajuće opreme (ekspanzionihsudova, manometara, kablovskihglava na oba kraja). Međutim,veoma značajno ispitivanje uzorakaulja iz kablova nije izvedeno, poštonije postojala specijalna oprema zauzimanje uzoraka ulja iz kablova podpritiskom.energija7.10 Ostala ispitivanjaPored napred navedenih lokacija,snimanje magnetnih polja je obavljenoi u drugim delovima elektrane, gdeje to bilo od interesa s tačke gledištabezbednosti na radu.8. Preliminarni zaklju~ci ostanju i preostalom radnomveku oopreme HE „Piva“Uočene manjkavosti su uglavnommanjeg značaja i njihovo otklanjanjespada u domen redovnog održavanja.Procena preostalog radnog veka,zavisno od posmatrane komponente,kreće se od 15 do 30 godina. Povoljnifaktori koji objašnjavaju očuvanostopreme su kvalitet izrade, dobropogonsko održavanje i mala pogonskanaprezanja opreme. Npr. zagrevanjegeneratora i blok-transformatorau pogonu je nisko, što objašnjavaumereno termičko starenje njihoveizolacije. Istovremeno, niske radnetemperature opreme omogućavaju dase ide na povećanje snage.Na osnovu iskustva sa havarijamageneratora u drugim elektranama,preporučuje se zamena ventilatorskihlopatica i njihovog nosećeg prstenanovim od boljeg materijala.9. Literatura[1] Đ. Janković, Z. Kapuši, B.Bajalica, A. Bojković, M.Gvozdenović, B. Božović, R.Pavićević, D. Manojlović, S.Bulatović, D. Jovović, M. Cicmil:Revitalizacija proizvodnihobjekata u EES Crne GoreUvodno izlaganje na okruglomstolu I Savjetovanja CrnogorskogKomiteta CIGRE, Pržno, 2009[2] EPRI: Hydro Life ExtensionModernization Guides, 1999/2001[3] Procena stanja i preostalog radnogveka generatora proizvodnihjedinica EPS-aElektrotehnički institut „NikolaTesla“, Beograd, 2010[073]

energijaMiroljub Jevti} * , Ljiljana An|elkovi}, Jordan Radosavljevi}Fakultet tehničkih nauka u Kosovskoj MitroviciMiroslav ]iri}Elektrodistribucija Jugoistok, NišUDC:621.22.018 (497.11)Merenje stepena iskorišćenjamikro hidroelektrane iugrađene turbine1. UvodU slivu reke Trgoviški Timok, sagrđenje veći broj mikro hidroelektrana(MHE) koje su priključene nadistributivnu mrežu ED Knjaževac.MHE su sagrađene devedesetihgodina, mnogo pre donošenjaUredbe Vlade Republike Srbijeo obnovljivim izvorima energije,kada cena isporučene energije nijemogla da obezbedi povraćaj uloženihsredstava u ovakvu investiciju.Zbog toga su vlasnici sagrađenihMHE neisplativost ove investicijenadoknađivali sopstvenim uloženimradom i ugradnjom jeftinijih turbinaradioničkog tipa (uglavnom tipaBanki). U Tabeli1 su navedene11 MHE sa svojim parametrima ilokacijama, koje su priključene naistu distributivnu mrežu. Na slici 1je prikazana jednopolna šema ovemreže [1, 2] Cilj ovog rada je da seproveri u kojoj su meri navedeneMHE efikasne tj da se odredi njihovstepen iskorišćenja i proceni stepeniskorišćenja ugrađenih turbina.Rezultati merenja i proračuna se dajuza MHE1 (tabela 1). Na osnovu ovihprocena daće se predlozi za eventualnopovećanje energetske efikasnosti MHE.2. Opis eksperimentaMerenje protoka je vršeno nadovodnoj cevi MHE1 (tabela 1)primenom ultrazvučnog meračaprotoka, tipa SEBA DYNATRONICUDM 100 (slika 2). Merenje brutovisinske razlike između nivoa donje igornje vode izvršeno je geodetskomopremom. Merenje električne snage naizlazu iz generatora vršeno je mrežnimanalizatorom. Merenja protoka i snagevršena su istovremeno za različiteRezimeU radu se daju rezultati merenja parametara i proračun stepena iskorišćenjamikro hidroelektrane instalisane snage 37 kW. Procenjuje se, takođe, stepeniskorišćenja turbine tipa Banki kojа је ugrađenа u ovој mikro hidroelektrani.Proračun je vršen na osnovu merenja protoka u cevovodu i električne snagegeneratora. Dobijeni rezultati se upoređuju sa očekivanim rezultatima na baziproračuna iz literature. Na osnovu dobijenih rezultata preporučuju se mere zapovećanje stepena iskorišćenja i energetske efi kasnosti mikro hidroelektrane.Ključne reči: Mikro hidroelektrana, Banki turbina, stepen iskorišćenja mikrohidroelektrane.Efficiency Measuring of Micro Hydropower Plant and TurbineThe results of testing the parameters and effi ciency calculation of micro hydropower plant of 37 kW power are given. The effi ciency estimation of Banki turbinewhich was mounted in this micro power plant is given too. The calculationwas performed on the base of fl ow measurement in the penstock and powermeasurement on the generator. The results are compared with results of thecalculation from literature. On the base of given results the measures for energyeffi ciency increase of micro hydro power plant is recommended.Key words: micro hydropower plant, Banki turbine, efficiency of microhydropower plant.protoke, tj za različite položajezatvarača dveju mlaznica.Na slici 3 prikazan je agregat MHE1u Mezdreji, gde su izvršena merenja.Tabela 1 Osnovni podaci o MHE sagrađenim na pritokama Trgoviškog Ttimoka[074]Podaci o turbini su: tip Banki; prečnikradnog kola 460 mm, dužina radnogkola (ukupna dužina dve mlaznice)2x470mm, desna polovina je sa

energija28 lopatica a leva sa 24. Podaci ogeneratoru: tip asinhroni motor ugeneratorskom režimu, snaga 37 kW,brzina obrtanja 740 min -1 , cos φ = 0.81.Cevovod je od PVC-a, unutrašnjegprečnika 476 mm i dužine 590 m.Ukupni vodeni pad (visinska razlikanivoa gornje i donje vode) je18 m.3. Rezultati merenjaU tabeli 3 dati su rezultati merenjaprotoka i aktivne električne snagei proračuna: ulazne snage turbine,ulazne snage MHE, neto visinskerazlike gornje i donje vode (netovodenog pada), stepena iskorišćenjadovodnog cevovoda, stepenaiskorišćenja turbine i stepenaiskorišćenja MHE. Snaga na ulazuturbine je izračunavana prema izrazu:P ut= 9,81QH n(1)gde su, P ut– ulazna snaga turbine,kW; Q – protok vode, m 3 /s; H n– netovodeni pad, m.Neto vodeni pad, H n, je izračunavanprema sledećem postupku (tabela 2) [3].Primenom gore navedenog postupka zarazličite izmerene protoke dobijene suvrednosti neto visina, H n, procentualni[075]energijagubici pada ΔH% (iz kojih se dobijajustepeni iskorišćenja cevovoda, η c) azatim, primenom izraza (1), izračunatesu ulazne snage turbine, P ut. VrednostiH n, P uti η cdate su u tabeli 3.Ukupni stepen iskorišćenja MHE, η(tabela 3) izračunavan je iz odnosaaktivne električne snage na izlazu izgeneratora, P g, i ulazne snage MHE, P u:gde je: P u= 9,81QH ukUkupni stepen iskorišćenja MHE,η predstavlja proizvod stepenaiskorišćenja cevovoda, η c, turbine, η t,mehaničkog prenosa, η mi generatora,η g:(2)η = η c·η t·η m·η g(3)Očekivana zavisnost stepenaiskorišćenja Banki turbine od protokadat je na slici 5 [3,4]. Sa slike se vidida je za Banki turbine radioničkeizrade stepen iskorišćenja relativnonizak i kreće se, uglavnom, u opseguod 60% do 70%, za protoke od 0,25Q mdo Q m.Asinhroni motor, koji je u MHE1primenjen u generatorskom režimu,Tabela 2 Postupak izračunavanja neto pada na dovodnom cevovodu mikrohidroelektranel cTabela 3 Rezultati merenja protoka i aktivne električne snage i proračuna netovisine i ulazne snage turbineMHE.l/sima stepen iskorišćenja 94 %, amehanički prenos sa remenicama seprocenjuje[3] na 95%.Približni stepen iskorišćenja ugrađeneturbine η tse dobija iz izraza (3).Na slici 4 nanesene su tačke kojeodgovaraju dobijenim stepenimaiskorišćenja turbine, za izmereneprotoke.4. Provera izabranog pre~nikadovodnog cevovodaU tabeli 3 date su neto visinedovodnog cevovoda za različiteprotoke. Uočava se da su za većeprotoke gubici pada u cevovoduizuzetno veliki. Stepen iskorišćenjacevovoda se kreće od 94% (za oko1/3 raspoloživog protoka) do 67% (zaukupni mogući protok kroz cevovod).Uobičajeno je da se projektovanjecevovoda vrši tako da se gubici unjemu kreću u granicama od 4 % do7 %, tj za stepene iskorišćenja od 93% do 96 % [3]. Prema tome, u MHE1nije odabran odgovarajući prečnikcevovoda za raspoloživi protok, tjprečnik treba da bude veći. Poštoje cevovod prečnika 500 mm većinstaliran, potrebno je dodati još jedancevovod istog prečnika. U tom slučaju,uz manju modifikaciju postojećeturbine, dobila bi se dvostruko većainstalisana pik-snaga (71 kW) za istimaksimalni protok. Ovde treba uočitida je moguće još veće povećanje snageako se bolje iskoristi raspoloživi protoku reci. U tom slučaju potrebna je većarekonstrukcija MHE.5. Provera izabranihparametara primenjeneturbineIz rezultata merenja (tabela 3) uočavase da su izmerene aktivne snage MHErazličite za isti protok ali pri različitimnačinima otvaranja mlaznica. Takoje izmerena aktivna snaga 35,63 kWpri protoku od 340 l/s i pri potpunomotvaranju jedne mlaznice (dok je drugamlaznica zatvorena). Međutim, kadaje dobijen približno isti protok (347l/s) ali sa otvaranjem dve mlaznicena po ½ ukupnog hoda, aktivna snagaje iznosila svega 18,70 kW, tj upolaod prethodne. Ovaj rezultat pokazujeda turbina konstruktivno nije dobroizvedena. I ostali rezultati merenjapokazuju da kada se otvaraju obemlaznice naglo se smanjuje stepeniskorišćenja turbine u odnosu na njenrad sa jednom mlaznicom.Pri proveri parametara (prečnikaradnog kola, dužine i debljine mlaza)primenjene Banki turbine pošlo se odsledećih unapred zadatih podataka:

energijaenergijaSlika 1 Distributivna mreža na Staroj Planini, sa priključenim MHENeto pad H n= 18·0,95 ≈ 17 m;Sinhrona brzina obrtanja generatoran = 750 min -1 ; Protok od 200 do 600l/s; Prenosni odnos remenica turbine igeneratora 1:2 (brzina obrtanja turbinen t= 375 min -1 ).Potreban prečnik radnog kola, D rkturbine za gore navedene podatkedobija se iz izraza [3]:(4)odakle je D rk= 0,451 m.Ukupna širina mlaznica (dužina radnogkola, l rk) određuje se iz izraza [3]:Slika 2 Merenje protoka vode u dovodnoj cevi MHE1 pomoću ultrazvučnogmerača protoka SEBA DYNATRONIC UDM 100gde su: Q – protok; c p– koeficijentsmanjenja protoka (uzima se c p=0,98); g – ubrzanje zemljine teže;H n– neto pad; S m– površina otvoramlaznice; d m– debljina mlaznice(obično se uzima u granicama od0,1D rkdo 0,2D rk[3,5] a u konkretnojturbini je d m= 0,1D rk) ; l rk- dužinamlaznice (dužina radnog kola).Zamenom usvojenih vrednosti za c pid mu izrazu (5), za dužinu radnog kolase dobija:(5)(6)Slika 3 Mašinska hala MHE1, sa asinhronim generatorom, turbinom, dovodnimcevovodom i dve mlaznice[076]odakle se, za Q max= 600 l/s , H n= 17m i D rk= 0,451 m, dobija: l rk= 0,742m.Iz rezultata proračuna D rki l rkvidi seda je potreban prečnik radnog kolapribližno isti postojećem a proračunatapotrebna dužina radnog kola je 20%manja od postojeće. Za relativnovelike padove kao što je pad na MHE1preporučuje se kraća turbina [3] pa jetrebalo usvojiti vrednost za d mblizugornje granice, što bi iz (5) dalo manjuvrednost l rk.6. Zaklju~akMikro hidroelektrane koje susagrađene na Staroj Planini ipriključene na distributivnu mrežu EDKnjaževac imaju pionirski značaj uovoj oblasti u Srbiji. Istovremeno, oneimaju niz nedostataka s obzirom da sugrađene u vreme kada nisu postojalenikakve podsticajne mere za izgradnjuobnovljivih izvora energije, osimentuzijazma lokalnog stanovništva.Ova činjenica je potvrđenasprovedenim merenjima i proračunimana jednoj od MHE koja je sagrađenana Crnovrškoj Reci u selu Mezdrejana Staroj Planini. Utvrđeno je da zbogneodgovarajućeg dovodnog cevovodai neodgovarajuće konstrukcije turbine

energijaenergijaSlika 4 Očekivani stepen iskorišćenja Banki turbine[3,4,5]: 1-fabričkeizrade; 2-radioničke izrade i tačke koje odgovaraju proračunatomstepenu iskorišćenja turbine u MHE1: ● - pri radu turbine sa jednommlaznicom; o – pri radu turbine sa dve mlaznice.hidroelektrana sagrađenih u slivnompodručju Timoka u cilju povećanjanjihove energetske efi kasnosti“,evidencioni broj ТР - 18001А, u okvirukoga je nastao ovaj rad.(radioničkog tipa) snaga MHE je upolamanja od one koja bi se dobila priistim parametrima lokacije (protok,pad, dužina cevovoda) ali sa preciznoodabranim prečnikom cevovoda iturbinom. Predloženo je da se poredugrađenog cevovoda ugradi jošjedan istog prečnika (500 mm) i dase rekonstruiše postojeća turbina(izjednači broj lopatica jedne i drugepolovine turbine i ista podeli na tridela, smanji širina mlaznika turbine iisti podeli, odgovarajuće, na tri dela,provere veličine i uglovi lopatica.Ovakva rekonstrukcija bi dovela dodvostrukog povećanja snage MHE.Postojeći asinhroni generator se ne bimenjao s obzirom da je on nominalnesnage 110 kW, ali je za trenutnunamenu njegov statorski namotajprevezan iz trougla u zvezdu pa radi sa37 kW nominalne snage.Posebna preporuka je da se doda i trećiodgovarajući cevovod sa agregatom,kako bi se iskoristio neiskorišćeni deoprotoka reke.evidencioni broj ТР - 18001А,Ministarstvo za nauku i tehnološkirazvoj Republike Srbije, Beograd,2009.[2] J. Radosavljević, M.Jevtić andD. Klimenta: The Analysis ofa Rural Distribution Networkwith Distributed Generation inCatchment Area of Stara Planina,Facta Universitatis – Ser. Elec.Energ. vol. 22, no. 1, 2009, 71-89.[3] A. Harvey, A. Brown, P.Hettiarachi, and A. Inversin,Micro-Hydro Design Manual.A Guide to Small- Scale WaterPower Schemes, IntermediateTechnology Publications, London,1993, (reprinted 2000).[4] A. T. Sarić i M. Jevtić, Izborturbine i generatora za mikrohidroelektrane, Elektroprivreda,Br. 3, 2005, str. 98-106.[5] *** Zgradimo majhnohidroelektrano, 3.del – Turbinein pomožna oprema, Zvezaorganizacij za tehničko kulturoSlovenije, Ljubljana, 1983.Literatura[1] M.Jevtić: “Istraživanje 16 mikrohidroelektrana sagrađenih uslivnom području Timoka u ciljupovećanja njihove energetskeefikasnosti - godišnji izveštaj“,ZahvalnicaAutori se zahvaljuju Ministarstvu zanauku i tehnološki razvoj RepublikeSrbije na fi nansiranju projekta podnazivom “Istraživanje 16 mikro[077]

energijaIlija Todorovi}, dipl.ma{.in`., Radovan Jovanovi}, dipl.el.in`.,Zoran Kukobat, dipl.el.in`.ABS MINEL Elektroprema, BeogradUDC:621.221 : 621.314.58Izvedba petopolnograstavljača 245 kV uRHE „Bajina Bašta”1.UvodReverzibilna hidroelektrana”BajinaBašta” (RHE Bajina Bašta), snage614 MW, nalazi se na reci Drini,u blizini mesta Perućac, nizvodnood protočne hidroelektrane „BajinaBašta”,snage 4x92MW. Jednostepenapumpa-turbina, tipa Francis, i motorgeneratorsnage 315MVA su direktnospojeni i obrću se sa 428,6 o/min.Gornja akumulacija reverzibilnehidroelektrane je formirana izgradnjomdve nasute brane i nalazi se na planiniTari.Akumulaciono jezero protočnehidroelektrane istovremeno služi ikao donja akumulacija reverzibilnehidroelektrane. Betonski tunel dužine8 km i prečnika 6,3 m i podzemničelični cevovod prečnika 4,2 ÷ 4,8m,koji su zajednički za oba reverzibilnaagregata, povezuju gornju akumulacijui mašinsku zgradu RHE.RHE “Bajina Bašta” je puštena u rad1982. godine. Razvodno postrojenje220 kV nalazi se neposredno uzobjekat RHE i služi za povezivanjeelektrane sa mrežom 220 kV.Postrojenje je klasičnog tipa, smeštenona otvorenom prostoru, sa opremomza spoljašnju montažu. Pored ostaleopreme postrojenje je opremljeno ipetopolnim rastavljačima koji služe zapromenu redosleda faza pri motornomi generatorskom radu agregata.Kada je reč o pouzdanosti bilo kogsistema, pa dakle i elektroenergetskog,jasno je da je njegova pouzdanostmanja od pouzdanosti bilo kognjegovog elementa. To je razlog zbogkoga se od opreme koja se ugrađuje uovako složene sisteme zahteva visokkvalitet. Dostizanje i održavanjevisokog nivoa kvaliteta proizvoda ciljje svake firme koja ima ambicije da seodrži na tržištu.RezimeUdeo u proizvodnji električne energije iz obnovljivih izvora svakoga dana raste urazvijenim zemljama. Problem većine obnovljivih izvora energije je diskontinuiteteksploatacije, a problem električne energije je njeno skladištenje. Oba problemase mogu rešiti pravljenjem akumulacija vode, koje bi s jedne strane bilepunjene energijom proizvedenom iz obnovljivih raspoloživih izvora, a kasnijepretvarane u električnu energiju. Tipičan primer za rešenje ovakvog problema jeReverzibilna hidroelektrana Bajina Bašta.U radu su prikazani rastavljači fabrike ABS Minel Elektrooprema a.d. u Ripnjukoji imaju i dodatnu tehničku funkciju i strukturu, kakve se ređe susreću u praksi.Uobičajene su izvedbe jednopolnih, dvopolnih ili tropolnih rastavljača, dok supetopolni rastavljači retkost.Dva petopolna rastavljača proizvedena u ovoj fabrici, ugrađena su u razvodnopostrojenje 220 kV rezverzibilne hidroelektrane “Bajina Bašta” pre 28 godinai do danas su u eksploataciji. Kompleksni eksploatacioni uslovi i dug životnivek ovih aparata, doprineli su izradi nove generacije ovih prizvoda u koje suugrađena i stečena iskustva iz eksploatacije.Ključne reči:rastavljač,reverzibilna hidroelektrana, obnovljivi izvori.AbstraktShare in electricity production from renewable sources each day grows indeveloped countries. The problem of most renewable energy sources is thediscontinuity of exploitation, and the problem of electricity is its storage. Bothproblems can be solved by creating a reservoir of water, which, on one sidewere fi lled with energy produced from available sources, and later turned intoelectricity. A typical example for the solution of this problem is Reversiblehydroelectric power station “Bajina Bašta”.The paper presents Disconnectors factory ABS Minel Elektrooprema a.d. inRipanj who have additional (interesting) function and structure, what is lessfrequently encounter in practice. Common performance of disconnectors areonepole, twopole or threepole, while fi vepole disconnectors are rare.Two 220kV fi vepole disconnectors were produced in this factory, built-indistribution plant Reversible hydroelectric power station “Bajina Bašta”28 years ago and today are in operation. Complex exploitation conditionsand durability of these devices, were contributed to the development of newgenerations of these produces .Key words: disconnector, reversible hydroelectric power station, renewablesources.Petopolni rastavljač o kome će ovdebiti reči pripada grupi dvostubnihvisokonaponskih rastavljača tipa[078]RS(ZZ) koji se proizvode za naponskenivoe od 72,5 kV do 420 kV i nazivnestruje od 1250 A do 3150 A i sa

energijaenergijaSlika1 Osnovni konstrukcioni delovi dvostubnog rastavljačapodnosivim strujama kratko spoja do50 kA. Kao rasklopni aparat rastavljačse može funkcionalno podeliti na dveceline, a to su glavni kontaktni sistemkoji se kreće u horizontalnoj ravni inoževi za uzemljenje koji se kreću uvertikalnoj ravni. Sa stanovišta strujeglavni kontaktni sistem ima zadatak datrajno provodi naznačenu trajnu struju,da podnese kratkotrajnu podnosivustruju (termička struja kratkog spoja)kao i temenu podnosivu vrednost struje(dinamička struja kratkog spoja), apri otvorenim kontaktima mora daobezbedi rastavni razmak izmeđuotvorenih kontakata.Sa stanovišta struje nož za uzemljenjeima zadatak da podnese kratkotrajnupodnosivu struju (termička strujakratkog spoja) kao i temenu podnosivuvrednost struje (dinamička strujakratkog spoja). Ovi rastavljači sunamenjeni za spoljašnju montažu (zaotvorene prostore, što znači da sutokom eksploatacije izloženi različitim,najčešće agresivnim uticajimaokoline. Osnovni konstrukcioni delovidvostubnog rastavljača (slika 1) su:kontaktni sistem, izolatori, šasija,polužja i pogoni.2.Petopolni rastavlja~Promenu redosleda faza pri radureverzibilnih agregata u pumpnom(motornom) ili turbinskomSlika 2 Izgled petopolnog rastavljača[079]

energija(generatorskom) režimu omogućujepetopolni rastavljač sastavljen od petpolova. Svaki pol se sastoji od po dvaobrtna izolatora sa pokretnim rukamakoje se završavaju kontaktnim delom(slika 1.). Polovi rastavljača povezanisu sistemom poluga na poseban načintako da se pokretanje grupa polovaza određeni režim rada reverzibilnogagregata (pumpni/turbinski) obavljaistovremeno, kao što je detaljnijeobjašnjeno u tekstu koji sledi.Ako su polovi rastavljača kojisačinjavaju petopolni rastavljačoznačeni sa R1, R2, R3, R4 i R5 (slika2.) tada je pol u sredini (R3) zajedničkiza oba režima, dok dva njemu susednapola (R2 i R4) čine grupu koja pripadaturbinskom tj.generatorskom, a grupakrajnjih polova (R1 i R5) pumpnomtj. motornom režimu. Pogoni P1, P2i P3 pokreću noževe za uzemljenjejednopolno.Pogon P4 pokreće rastavljač R3jednopolno. Pogon P5 pokreće prekopolužja polove R2 i R4 zajedno (kaodvopolni). Pogon P6 pokreće, prekopolužja, polove R1 i R5 zajedno (kaodvopolni).Funkcionisanje petopolnog rastavljača,bez obzira u kom režimu treba daradi, počinje iz otvorenog položajakontaktnog sistema i noževa zauzemljenje.Uključivanje na generatorski režimvrši se tako što se istovremeno (prekopogona P4) uključuje pol R3 i (prekoSlika 3 Ciklogram rada petopolnog rastavljača[080]energijapogona P5) polovi R2 i R4. Da biprešli na pumpni (motorni) režimrada moramo dovesti u isključenpoložaj polove R3, R2 i R4 pa zatimuključujemo ponovo (preko pogonaP4) pol R3 i (preko pogona P6) poloveR1 i R5. (Treba uočiti da pol R3 radi uoba režima i ima približno dvostrukoveći broj operacija u odnosu na ostalepolove što ga sa aspekta pouzdanostičini interesantnijim).Pogoni P5 i P6 međusobno sublokirani mehanički i električno injihov rad je uslovljen tako da ako jejedan od njih u uključenom položajudrugi ne može da se uključi.Noževi za uzemljenje mogu bitiuključeni samo kada su poloviza generatorski režim R2, R3 iR4 otvoreni (pri tome trebaju bitiotvoreni i polovi R1 i R5), jer postojemehaničke i električne međublokadekoje to uslovljavaju.Ovde pominjemo mehaničkemeđublokade koje su bitne kodručnog komandovanja, a isto tako jeobezbeđeno i daljinsko komandovanjei upravljanje.Rad petopolnog rastavljača se moželakše pratiti posmatranjem ciklogramapetopolne grupe (slika 3.). Prazan hodoznačen na ciklogramu znači da jeagregat u stanju mirovanja.3.PouzdanostPouzdanost i trajnost rasklopnihaparata, pa dakle i rastavljača, ueksploatacijinajvećim delomzavisi od pouzdanostii trajnosti njihovihmehanizama. Podmehanizmomu ovom smislupodrazumevamone samo pogonskimehanizam negoi mehanizam kojiulazi u strukturusamog rastavljača.Spoljašnja montažai uslovi u kojimarade ti mehanizmiTabela 1 Karakteristični pogonski podaci za jedan od petopolnih rastavljačadoprinose dodatno smanjenjupouzdanosti.Provera graničnih sposobnostirasklopnih aparata vrši se uspecijalizovanim laboratorijama sasloženom i skupom opremom u skladusa propisima. Međutim, ispitivanjau laboratorijskim uslovima se vršeu kratkom vremenskom trajanju(mehanička ispitivanja npr.) u odnosuna eksploatacione uslove tako dasu iskustva iz eksploatacije pravadragocenost za proizvođača.Kada je reč o delovima sklopova krozkoje protiče struja njihova pouzdanostje najviše ugrožena zbog habanja bilomehaničke ili električne prirode. To senaročito odnosi na pokretne kontakte.Sa aspekta pouzdanosti proizvođačimogu imati, uslovno rečeno, dvapristupa ili zadatka u cilju postizanjauslovne optimizacije:1. Dostizanje traženog stepenapouzdanosti uz minimalne troškove(masovna industrija).2. Dostizanje maksimalnog stepenaodređenog pokazatelja pouzdanostiuz troškove u dopuštenimgranicama.Dugoročno, drugi pristup donosiniz prednosti. No bez obzira nasve preduzete mere i dostignuća uteoriji pouzdanosti sistema i različitemetodologije praćenja pouzdanostinikako se ne sme zanemariti tehničkoopsluživanje i rukovanje opremom.Iskustva pokazuju da tamo gde seproizvodi iz iste serije različito pokažuu praksi, te razlike više potiču odrazličitog nivoa tehničkog opsluživanjai/ili različitih uslova ekploatacije,nego od razlike u samim jedinicamaproizvoda.Tamo gde je tehničko opsluživanjena visokom-preporučenom nivou kaošto je to slučaj u RHE „Bajina Bašta”pouzdanost proizvoda je veća. Ovopotvrđuje i primer dugogodišnjeg radaranije ugrađenih petopolnih rastavljačakoji su neprekidno u pogonu već 28godina, koji su za ovaj period imalipribližno isti broj sati rada i brojpogonskih operacija (ciklusa). U tabeli1 su dati karakteristični pogonskipodaci za jedan petopolni rastavljač.Pod tehničkim opsluživanjempodrazumevamo redovno spoljašnjeosmatranje, podmazivanje, proverustanja ležajeva, brisanje, čišćenje,otklanjanje manjih defekata, delimičnoregulisanje naročito posle redovnogremonta i niz drugih aktivnosti.Dobre navike da se sve te aktivnosti,ne samo urade, nego i uredno i stručnoregistruju, uz kvalitet izrade i dobro

energijaSlika 4 Funkcija intenziteta otkaza proizvodaenergijaiz razloganepredvidivostikoji će deootkazati i kada.Kada nastupitreći periodtj.povećan brojotkaza, rešenjeje u zamenirastavljačasa novimodgovarajućim.tehničko rešenje rastavljača, garantujudugogodišnju pouzdanu eksploatraciju.Sve primedbe i sugestije korisnikaozbiljno se razmatraju i uvažavaju,a takva postrojenja za proizvođačapredstavljaju najbolji “ispitnipoligoni”.Kad je reč o petopolnom rastavljaču(ukupno instalisano dva komada tj.dvepetopolne grupe) koji je trenutnou eksploataciji, glavne naznake iznjegove eksploatacije su sledeće:Tokom eksploatacije po jednomgodišnje vršeni su remonti i revizijeod strane stručne ekipe proizvođača istručne ekipe HE.U prvoj polovini navedenogeksploatacionog perioda, poredpočetnih „doterivanja” oprema jeradila normalno i izuzev zameneoštećenih kontakata drugih kvarovanije bilo.Od značajnih zamena bitnihkomponenti rastavljača, evidentiranaje zamena ležajeva na izolatorimaposle dvadeset godina rada i zamenapojedinih obrtnih izolatora zbog loma.U poslednje vreme pojavljuju sekvarovi koji funkcionisanje rastavljačačine manje pouzdanim (kvaroviili oštećenja: pogonskih motora,kontaktora, pretvarača, signalnihkutija, glavnih kontakata, obrtnihizolatora).Pregledom izolatora, utvrđeno je da supojedini delimično oštećeni (pukotineoko prirubnice i porcelana izolatora).U teoriji o pouzdanosti proizvodapoznato je da funkcija intenziteta otkazaproizvoda ima oblik kao na slici 4.Kao što se vidi funkcija u početkuopada, što predstavlja periodrazrađivanja, kada kod novogproizvoda uzrok neispravnosti leži ugreškama proizvodnje, montaže ilikonstrukcije. Posle toga nastupa periodnormalne eksploatacije, kada mogu danastupe slučajni otkazi. Treći periodkada funkcija raste naziva se periodomstarenja, kada nije celishodno daljekorišćenje opreme i tada se nepredviđa nikakva profilaktička zamena4. Zaklju~akPovećanje pouzdanosti sistema uskoje vezano sa povećanjem investicionihulaganja. Sa druge strane cenaproizvoda koji se ugrađuju u sistemmora ostati u prihvatljivim granicama.Osnovno je pitanje do koje granicetreba povećati pouzdanost sistema, ada to bude ekonomski isplativo.Kombinovanim sadejstvomproizvođača koji u svom domenu dajeoptimum i korisnika koji tehničkimopsluživanjem daje maksimum, dolazise do željenog cilja, kao što je slučajsa proizvodom o kome je reč u ovomradu.Razmenom iskustava izmeđuproizvođača i korisnika stvara sepodloga za unapređenje i dostizanjevećeg stepena kvaliteta u sledećojgeneraciji opreme. Ako je životni vekproizvoda dug, kao što je u ovomslučaju, neophodno je uključiti itehnološka dostignuća i saznanja kojasu u međuvremenu uznapredovala.[081]

energijaNikola Mari~i}, Djordje Novkovi}, Djurica Markovi},Ljiljana Andjelkovi}Fakultet tehničkih nauka u Kosovskoj MitroviciUDC:621.311.21 : 621.224. 001.573Opis postupka i razvojsoftvera za proračun bankiturbine1.UvodNa engleskom govornom području,u okviru pretraživača Google, naraspolaganju je softver BANKI.EXE[1] za preliminarno odredjivanjekarakteristika hidropostrojenja saBanki turbinom, na osnovu poznatihulaznih podataka. Namera je autoraovog rada da obrazloži postupak i stavina raspolaganje i slobodno korišćenjesličan softver BANKI_RS.EXE.U prvom delu rada obrazložene su,u postupku proračuna hidraulikecevovoda i Banki turbina, korišćenipojmovi i proračunski izrazi. Udrugom delu dati su rezutati testiranjaprograma BANKI_RS.EXE na baziprimera iz [2] i [7].Predmetni razvoj radjen je u okviruprojekta EE-18011 Ministarstvaza nauku i tehnološki razvoj VladeRepublike Srbije.2. Kori{}eni pojmovi uprora~unu cevovoda malihhidroelektranaAutomatizovan postupak zaodredjivanje glavnih veličinahidropostrojenja-hidroelektrane saBanki turbinom može se podelitiu nekoliko delova. Naprimer:definisanje cevovoda, proračun Bankiturbine, proračun i izbor generatora,povezivanje generatora sa naponskommrežom i veći broj medjukorakaza integraciju ovih celina. Predmetautomatizacije u ovom radu su prvadva koraka, tj. definisanje cevovoda iizbor dimenzija Banki turbine.Polazni podaci u proračunu cevovoda iBanki turbine su:• bruto pad h br[m],• maksimalni protok Q max,RezimeU radu je sistematizovan poznati postupak za proračun male hidroelektrane saBanki turbinom. Na osnovu ovog postupka razvijen je interaktivni softver kojimse, na bazi defi nisanih ulaznih podataka, dobijaju karakteristični podaci zacevovod i odgovarajuću Banki turbinu. Rad treba da bude od koristi širokomspektru potencijalnih korisnika malih hidroelektrana, čije turbine imajuspecifi čni broj obrtaja u domenu korišćenja Banki turbina.Ključne reči: hidroturbine, Banki turbine, Osbergerove turbineBanki Waters’ Turbine Procedure Description and SoftwareDevelopmentWell-known procedure for calculation of small hydro power plant with Bankiturbine has been systemized in this paper. On the basis of this procedureinteractive software was developed which, based on known input data, obtainsthe appropriate characteristic date of penstock and Banki turbine. Paper shouldbe of use to a wider range of potential users of small hydropower plants, whichhave a specifi c speed in the fi eld using Banki turbines.Key words: Banki turbine, cross flow turbine, Ossberger turbine• dužina cevovoda L cev[m],• poznate, recimo iz [3], karakteristikematerijala cevovoda (zatezni naponloma σ cev,lom[bar], moduo elastičnostiE cev[bar]),• Maningov koeficijent trenja n ilisrednja geometrijska apsolutnahrapavost cevovoda δ h,• broj obrtaja turbine N [o/min] – birase na osnovu broja obrtaja generatorai prenosnog odnosa izmedju brojevaobrtaja generatora i turbine (nepreporučuje se da bude veći od 2).Prečnik cevovoda u dostupnoj literaturibira se na osnovu dva kriterijuma:• Iz [2] - da brzina vode u cevovodubude mala, oko v cev= 2 [m/s]:• Ili iz [4] - da gubitak energije vode,izražen preko pada visine, bude do4% bruto pada:Hidraulički gubitak zbog tečenjakroz cevovod, izražen preko gubitkavisine, zbir je linijskih (usputnih) ilokalnih gubitaka. Ako je L /d cev> 750lokalni gubici, su zanemarljivo mali uodnosu na gubitke trenja u cevevodu.Kod najvećeg broja hidroelektranadimenzije cevovoda zadovoljavajuprethodni uslov. Zato je gubitakenergije u cevovodu, izražen prekogubitka visine, funkcija raspoloživostiodgovajajućeg koeficijenta trenja ucevovodu.Ako je dat Maningov koeficijent trenjan, tada je gubitak visine:[082]

energijaAko je poznat Darsijev koeficijenttrenja cevovoda λ, tada je:Darsijev λ i Maningov n koeficijentpovezuje relacija:Ako hidrauličku karakteristikucevovoda treba definisati prekopoznate srednje geometrijskeapsolutne hrapavosti cevovoda δ h,tada se Darsijev koeficijent odredjujeiterativno na osnovu transcedentneimplicitne relacije Colebrook-a ilieksplicitne relacije Swamee-Jain.U domenuprimenom eksplicitne relacijeSwamee-Jain-a:pravi se greška od 1% relativno premakoeficijentu trenja λ odredjenomprema obracu Colebrook-a, odnosnoMudijevom dijagramu. U gornjojrelaciji je:gde je ν vodekinematička viskoznostradnog fluida u cevovodu.Na osnovu odredjenog gubitka visinezbog cevovoda može se odrediti netopad hidropostrojenja:h neto= h br– h LPo Bernulijevoj jednačini maksimalnipritisak u cevovodu je:energijagde je j stepen sigurnosti, koji prema[3] treba da je veći od 3.5.Skok pritiska zbog hidrauličnogudara odredjen je prema [3] i [4].Prvo se proceni brzina širenja malihporemećaja kroz cevovod ispunjenvodom:Zatim se izračuna ekstremni prirastpritiska i porast visine zbog udaraUkupni pritisak u cevovodu sauključenim efektom hidrauličnogudara, izražen preko visine, je:h total= h br+ Δh udaraDebljina cevovoda, sa obuhvaćenimefektom udara, se odredjuje iterativnona osnovu relacije:Iterativni postupak je potreban zbogimplicitne sadržanosti debljine ceviδ cevu gornjem izrazu. Naime, ukupnipritisak cevovoda izražen preko visineh totalje funkcija brzine širenja malihporemećaja c cev, a ova brzina zavisi odδ cev. Kraj iteracija se ostvaruje kadastepen sigurnosti cevi bude veći od 3.5,tj.:j cev≥ 3.5Prema [8] debljina cevovoda, sakonzervativno uključenim efektomhidrauličnog udara, može da sedefiniše na osnovu izraza:3. Kori{}eni pojmovi i izrazi uprora~unu banki turbinaBanki (Ossberger, Mitchell, crossflow)je akcijsko-reakcijska turbina.Radni fluid dva puta prolazi krozradno kolo (videti sliku 1.). Oko 80%snage ove turbine ostvaruje se u prvomprolasku, a ostatak od oko 20% udrugom prolasku fluida kroz radnokolo Izgled turbine dat je na slici 2.Da bi mogao da se izvrši izbordimenzija Banki turbine treba, poredulaznih podataka opisanih u prethodnojtački rada, definisati izvestanbroj veličina karakterističnih zahidropostrojenje:• Brzinski koeficijent mlaza c mlazauticanja u radno kolo Banki turbine.Ovaj koeficijent se odredjujeeksperimentalno. Prema [2] krećeu intervalu 0.95 ÷ 0.99. Manjevrednosti koeficijenta treba primenitina mlaznike kod kojih ulazni mlaz uradno kolo manje gladak.• Eksperimentalno odredjenikoeficijent k 1koji koreliše debljinumlaza sa prečnikom radnog kola.Prema [7] ima vrednost k 1= 0.075÷ 0.10. Ovaj koeficijent direktnoutiče na broj lopatica u radnomkolu turbine. Vrednost k 1= 0.075odredjuje kolo sa 21 lopaticom,vrednost k 1= 0.10 radno kolosa 16 lopatica. Novija ispitivanja[3] pokazuju da se koeficijent k 1može kretati u granicama 0.10 ÷0.20 , recimo kod Banki turbinatipa T-12. Za precizno definisanjeovog koeficijenta treba konsultovatiproizvodjače Banki turbina.• Stepen korisnosti hidropostrojenjaη 0, koji povezuje snagu na vratiluBanki turbine sa raspoloživomhidrauličnom snagom vode. Ovajstepen korisnosti obuhvata gubitkeu cevovodu i sve gubitke u Bankiturbini. Prema raspoloživimpodacima iz literature i sa Internetaovaj stepen korisnosti se kreće uintervalu η 0= 0.55 ÷ 0.85.Oblast korišćenja pojedinih vrsta hidroturbina definiše specifični broj obrtaja:Gornji pritisak ne obuhvata prelaznepojave strujanja medju koje trebauvrstiti i hidraulični udar.Debljina zida cevovoda funkcija jepritiska u cevovodu i udarnih pritisaka.Samo na osnovu pritiska u cevovodudebljina zida cevovoda bi bilaGornji izraz povezan je sa stepenomsigurnosti j=2.5 koji propisuje AWWA(American Water Works Association).Opisani postupak analize cevovodahidroelektrane ugradjen je u programBANKI_RS.EXE. Razvijeni postupakprimenljiv je generalno za cevovod makoje hidroelektrane bez obzira na tiphidroturbine, koja se koristi.[083]U prethodnom izrazu bruto(raspoloživa) snaga P br[kW] radnog3fluida – vode gustine ρ ⎡⎣kg m ⎤⎦jeodredjena relacijom:Iz statistike uspešnih konstrukcija,naprimer u [2] , [3], [4] i [5], za Banki

energijaenergijaSlika 1 Slika 2turbine važi:36 ≤ N sp≤ 146Oblast primene Banki turbina [6]odredjen je i na osnovu domenaupotrebe i u dijagramu protok3Q ⎡⎣m s⎤⎦ – bruto pad. Na Slici 3.dat je Q − h brdijagram.Za definisane ulazne podatke iz tačaka2. i 3. i na osnovu proračuna cevovodaiz tačke 2. ovog rada jednoznačnoslede karakteristične veličine Bankiturbine:• Snaga na vratilu turbine• Brzina mlaza na izlazu iz mlaznika iulasku na lopatice radnog kola:• Prečnik radnog kola Banki turbine• Debljina mlaza• Dimenzije pravougaonog poprečnogpreseka mlaza na ulasku u radnokolob × δ mlazaOstale veličine od interesa zageometriju i struni tok kroz Bankiturbinu mogu se odrediti na osnovu[7] i [9]. Ako se zanemare debljinelopatica, za poznati napadni ugao α 1ulazne apsolutne brzine vode v mlaza= c 1,mogu se izračunati sledeće veličine:• debljina ulaznog mlaza merenanormalno na ulaznu relativnu brzinu,s 1= k 1D 1• korak radnog kola,gde je• broj lopatica radnog kola,• odnos unutrašnjeg i spoljašnjegprečnika radnog kola u uslovimamaksimalnog stepena korisnosti,• radijalna dužina lopatice,• poluprečnik krivine lopatice,• centralni ugao lopatice,• Dužina radnog kola Banki turbineSlika 3• lučna dužinalopatice• Poprečni presek mlaza[084]l lop,lucno= φ lopρ lopUgao α 1može da semenja u intervalu15 0 ÷ 22 0 . Najčešćeje α 1= 16 0 .Lopatice radnogkola, definisane kaodeo kružnog luka,imaju konstantnudebljinu δ lopjednaku debljinilima, od kogasu napravljene.

energijaenergijaSlika 4Tabela 1U prethodno izvedenim izrazimazanemarena je debljina lopatica. Uticajzanemarene debljine lopatica uvodi seu analizu kroz korekciju dužine radnogkola sledećim postupkom:Zbog debljine lopatice smanjuje sedebljina ulaznog strujnog mlaza polopaticis 1,kor= s 1− δ lopKako je presek mlaza konstantan morase promeniti dužina radnog kola, tj.4. Primeri testiranjarazvijenog programaNa osnovu izloženog postupka utačkama 2. i 3. ovog rada razvijen jeprogram BANKI_RS.EXE.Rezultati testiranja ovog programa,na bazi poznatih ulaznih i izlaznihpodataka primera iz [2], dati su na slici4. Deo uporednih rezultata dat je utabeli 1.Na osnovu tabele 1. vidi se dobroslaganje rezultata iz [2] sa rezultatimasa slike 4.Kao drugi primer testiranja razvijenogprograma uzet je Bankijev originalniprimer iz [7], koji je takodje testiran u[2]. U ovom primeru nema podatakaza cevovod. Zato je kao ulaznipodatak u programu BANKI_RS.EXEuneta nulta dužina cevovoda (L cev=0). Dobijeni rezultati, kao izlaz izprograma BANKI_RS.EXE , dati su naslici 5.[085]Komparativni rezutati drugog primeraiz [7] i iz programa BANKI_RS.EXEdati su u tabeli 2.Na osnovu rezultata sa slike 5. i iztabele 2. evidento je dobro slaganjerezultata dobijenih programomBANKI_RS.EXE sa podacima iz [7]i [2].5. Zaklju~akU radu je opisan postupak i datirezultati testiranja razvijenogsoftvera BANKI_RS.EXE zaproračun cevovoda i preliminarnodimenzionisanje Banki turbina. Softverje testiran na većem broju primera izraspoložive literature.Zahtevom preko mail-a nik.maricic@sezampro.rs može se dobiti nakorišćenje ažurirana, izvršna verzijaprograma BANKI_RS.EXE .U program BANKI_RS.EXE, unarednom periodu, treba da sedetaljnije razraditi efekat zaštite odhidrauličnog udara. Prisutna je imogućnost da se u pojednostavljenuanalizu hidrauličnog udara u programuključi i uticaj dužine trajanja vremenazatvaranja ventila, odnosno pasivnazaštita od hidrauličnog udara. Takodje,program treba doraditi u smisluproračuna čvrstoce lopatica radnogkola i dimenzionisanje torzionogvratila radnog kola Banki turbine.

energijaenergijaSlika 5Tabela 26. Literatura[1] Mornhinweg M.: Cross fl owturbine design software, http://ludens.cl/, Mornhinweg M.: Designof Cross Flow runner, http://mewserver.mecheng.strath.ac.uk/group2005/groupg/Files/runner_calcs.pdf[2] Harvey A.: Micro-Hydro DesignManual, Intermediate TechnologyPublications Ltd., Warwichshire,1993.[3] European Small HydropowerAssociation – ESHA: Guideon How to Develop a SmallHydropower Plant – Part 1, 2004.[4] European Small HydropowerAssociation – ESHA: Guideon How to Develop a SmallHydropower Plant – Part 2, 2004.[5] Erdmannsdoerfer H.: Barrages– Small Hydropower Stations,ICOLD Annual meeting 2001.,Dresden, 2001.[6] Mackmore A., Merryfield F.: TheBanki Water Turbine, BulletinSeries No.25, Oregon StateCollage, Corvallis, 1949.[7] Inversin A.: Micro-HydropowerSource Book, SKAT 22-541, 1986.[8] Maričić N. Novković Dj. MarkovićDj., Andjelković Lj.: Istraživanjemogućnosti gradnje minihidroelektrana na vodotocimasevernog Kosova i Metohije idefi nisanje njihovog spregnutograda, Studija po projektu EE–273017, Ministarstvo za naukuRepublike Srbije, Beograd, 2007.[086]

energijaAdriana Sida Manea, Daniel Cătălin Stroiţă“Politehnica” University of TimisoaraUDC:621.22.004 (498)Efficient hydro energy usingin Romania1. IntroductionPresently there are national andinternational studies in order to valuatethe hydro energetic micro potential.Concerning Romania were realizeddifferent studies about the hydroenergetic potential. If we take intoaccount the whole hydro-energeticpotential established through smallhydro electrical power plants (SHP),it is observed that those assimilates toalmost 80 % of the energy produced bythe Iron Gates I, with the distinguishthat the SHP are distributed on thewhole country surface and that theirconstruction would increase thateconomy in all country zones.The micro potential settled at1.01.2005 totalized 380 SHP havingthe installed power of 500 MW andthe medium project energy of 1508GWh/year.From the total of 380 existing SHP,78% are running, 13% are in executionand 9% are worn-out.From the total of the installed powerof 501 MW in the 380 SHP, 73% areinstalled on SHP which are running,25% are installed in SHP which are inconstruction, afresh 2% are installed inSHP which are worn-out.2. The hydro energeticpotential of RomaniaFrom hydro energetic point of view,Romania’s territory was shared in 10hydro energetic basins:• The basin “Tisa – Someş”;• The basin “Crişuri”;• The basin “Mureş”;• The basin “Timiş – Nera – Bârzava”;• The basin “Cerna – Jiu”;AbstractEffi cient hydro energy using in Romania is one of the energeticians main goals.After the analysis of the hydro potential in Romania, was concluded the valuatingof the small rivers energetic potential could produce 1600 MW. This paperpresents the Romania’s micro hydro potential and the small dimension turbinespresently used.Key words: hydro energy, efficient use, turbine.• The basin “Olt”;• The basin “Argeş”;• The basin “Ialomiţa”;• The basin “Siret – Prut”;• The basin “Dunării”.The water resources from insidecountry are characterized througha high variability, in space andtime. Large and important zones asFig. 1 The hydrographic map of Romania[087]Romanian Bent, Moldova’s Rand andDobrogea are poor in water. Alsoappear big flow rate variations in thesame year or from year to year. Inspring months (March-June) flows50% from the year fund achievingmaximum flow rates of hundred timemore than the minimum ones. Allthose impose the conclusion of flowratecompensation through artificialstorages.

energijaTable no. 1Fig. 2 The hydro energetic settlement for high headsFig. 3 The hydro energetic settlement for low headsenergijaIn table no. 1 are indicatedthe values of the hydroenergetic potential ofprecipitations, of flow,theoretical linear consideredat the medium and technicalinstalled flow rate, for someof the important water flowbasins from our country.[088]3. The valuating ofthe hydro energeticpotentialThe efficient valuating ofthe hydro energetic micropotential can be done onlythrough performant microhydro turbines, from thepoint of view of the ratioprice/valuated energy.The hydro energetic settlement ofthe small rivers is simplified besidethe big power plants, but keepingthe same principle. In fi gures 2 and3 are presented the schemes for twosettlements in which the hydraulicmachine used is given by the head.The small power turbines and themicro hydro turbines are realized inbuilding bricks. The number of thebuilding bricks and the flow rates andheads domain differs from constructorto constructor. In these conditionsdoesn’t exist stability, in unitary modethe powers which define the borderbetween the high power turbines, smallpower and micro turbines.4. Small turbines made inRomania. The Banki turbine.In Romania the group UCM Reşiţaproduces small power turbines andmicro turbines, classified after thepower gamma are produced:- Hydro aggregates with the powerbetween 100 and 1.200 (2.500) kW:• with horizontal Francis type turbinefor heads between 15 and 130 m;• with helicoidal turbines, semiKaplan, Kaplan, horizontal, withhydraulic circuit in “S” for headsbetween 3 and 15 m;• with Pelton turbines for headsbetween 100 and 700 m;• with automatic speed governors orwith pozitioner type systems;• with synchronous or nonsynchronous generators;- Micro hydro aggregates with powersuntil 100 kW:• for heads between 4,5...14,5 m andflow rates between 0,11 and 0,33m 3 /s;• for heads between 16...35 m and flowrates between 0,145 and 0,37 m 3 /s;• Hydro aggregates with the unitpower under 5MW; Hydro• Hydro aggregates of small powerstandard type FO (Francis turbine,horizontal shaft) and EOS( Propellerturbine, horizontal shaft, S-shaped);• Micro hydro aggregates of largeusing MLU;- Other types of hydro aggregates ofsmall power in prototype stage:• with Pelton turbine with the unitpower between 8,5 at 37 kW, forheads between 45...60 m and flowrates between 0,024 and 0,08 m 3 /s;• with axial tube turbine with the unitpower between 1,6 at 8 kW, forheads between 3,5...8 m and flowrates between 0,08 and 0,17 m 3 /s;

energijaenergijaFig. 4. The energy distribution from a micro hydro power planttwo hydro aggregates Banki type. Theturbines run at heads H=8…15 m, flowrates Q=2...7 m 3 /s and have the powerof 750 kW.Another settlement with Banki typeturbines is the one from the WaterTreatment Plant for Râmnicu Vâlceatown. Here the turbines are installedon the water adduction penstock andcover the energy used by the plant, thesurplus being delivered to the NationalGrid.Another using of the Banki typeturbine is for the energy supply ofsome isolated cabins, which are settledFig. 5. The hydro electric settlement Zerveşti and the Banki turbines usedFig. 6. Rm. Vâlcea Water treatment Plant settlement• with Banki turbine with the unitpower between 1,9 at 50 kW, forheads between 4...40 m and flowrates between 0,075 and 0,24 m 3 /s.From the small turbines produced inRomania a higher using have the Bankitype turbines, they have the followingadvantages:• The specific speed domain iscompletely covered from 50…150rev/min;• Presents constructive simplicity;• There are no needed complex hydroenergetic settlements;• It has low execution and exploitingcost;• It runs at partial flow rates with highefficiency using the divided wicket gate;• The runner is not susceptible forcavitation.In fi gure 5 is presented the hydroelectric settlement Zerveşti which uses[089]in un electrified and with hard aceszones, the presented case is the Mijacabin from Parâng Mountains.5. Conclusions- The hydro energetic Romania’spotential although it represents anational fortune is not all valuated(only 54%).- The small and medium rivers couldbe used as green energy sources forthe isolated local communities.

energijaenergijaFig. 7 The geographic position of Mija cabinFig. 8 Mija Cabin- Although the majority of the bigrivers are relative energetic valuated,the local hydro electric aggregatesproducers are oriented on theproducing of small and micro turbines.- From the small turbines used locally,because of their advantages the Bankitype turbines are the most often met.6. AcknowledgementThis paper was possible trough theCNCSIS Grant IDEI cod 929/2008 nr.679/2009 director dr. ing. Adriana SidaMANEA.7. Bibliography1. M. Bărglăzan, Turbine hidrauliceşi transmisii hidrodinamice, Ed.Politehnica, Timişoara 2001.2. D.C: Stroiţă, Identifi carea dinamicăa turbinelor cu dublu fl ux, Ed.Politehnica, Timişoara, 2009.3. ***Evaluarea micropotenţialuluihidroenergetic românesc, sursăregenerabilă de energie, în vedereaidentifi cării de amplasamentepentru dezvoltarea investiţiilor înacest sector***, Proiect finanţat deMinisterul Economiei şi Comerţului4. ***Studiu privind evaluareapotenţialului energetic actualal Surselor regenerabile deenergie în romania (solar, vânt,biomasă, microhidro, geotermie),identifi carea celor mai bune locaţiipentru dezvoltarea investiţiilor înproducerea de energie electricăneconvenţională***, Sinteză5. A. Kovalev, Gidravliceskie Turbini,Ed. Maşinostroienie, Leningrad1971[090]

energijadr Vanja [u{ter{i~, Vladan Stevanovi}, dipl. ing.,prof. dr Milun Babi}, prof. dr Du{an Gordi}Mašinski fakultet, Univerzitet u Kragujevcu, Regionalni evro centar zaenergetsku efikasnost, Kragujevac, SrbijaUDC: 621.176:553.78].003/.004Tehno – ekonomska analizaprimene geotermalnetoplotne pumpe za grejanjeposlovno – stambenogobjekta1.0 UvodVećina zemalja širom sveta suočavase sa ozbiljnim nedostacimaenergije ili će se sa tim problemomsuočiti u bliskoj budućnosti. Velikapotrošnja i porast broja stanovnikau svetu primoraće stanovnike tihzemalja da se suoče sa problemomkritičnog smanjenja zaliha domaćihfosilnih energetskih izvora. Trenutnaenergetska zavisnost od nafte i njenihderivata zahteva i znatne ekonomskeizdatke a u budućnosti nagoveštavanegativne efekte na nacionalneekonomije, kao i na međunarodnubezbednosnu situaciju.Geotermalna energija je toplotnaenergija koja se stvara u Zemljinoj korilaganim raspadanjem radioaktivnihelemenata, hemijskim reakcijama,kristalizacijom i stvrdnjavanjemrastopljenih materijala ili trenjem prikretanju tektonskih masa. Količinatakve energije je tako velika da semože smatrati skoro neiscrpnom.U prirodi se geotermalna energijanajčešće pojavljuje u formi vulkana,izvora vruće vode i gejzira. U mnogimzemljama se geotermalna energijakoristi već vekovima za potrebebanja odnosno rekreativno – lekovitihcentara. No razvoj nauke nije seograničio samo na područje lekovitogiskorišćenja geotermalne energijeveć je iskorišćavanje geotermalneenergije usmerio i prema procesudobijanja električne energije kao igrejanju domaćinstava i industrijskihpostrojenja. Grejanje zgrada iiskorišćavanje geotermalne energije uprocesu dobijanja električne energije,glavni su ali ne i jedini načini na kojise ta energija može iskoristiti. Takođe,može se iskoristiti i u druge svrhekao što su na primer: u proizvodnjiRezimeZemlja svakodnevno apsorbuje značajan deo sunčeve energije. Upravo ovupostojeću temperaturu Zemlje koriste geotermalni sistemi kao osnovnu energijuza svoje funkcionisanje. Geotermalni sistemi su univerzalni i funkcionišu kaosistemi za grejanje i hlađenje. Oni u režimu grejanja vrše transfer toplote izZemlje u prostor, odnosno objekat koji se greje, a u režimu hlađenja obrnutimprocesom vrše transfer toplote iz hlađenog prostora, odnosno objekta u Zemlju.U radu je analiziran primer poslovno-stambenog objekta ukupne površinekorisnog prostora od 2 000 m 2 u kome je, nasuprot konvencionalnog sistemagrejanja kotlom na gas i hlađenja klima uređajem, instalirana geotermalnatoplotna pumpa (GTP). Predviđeno je da se u poslovno-stambenom objektupostavi sistem podnog grejanja (niskotemperaturno grejanje), ali i sistem prisilnekonvekcije za potrebe hlađenja. Na temelju odabrane opreme, klimatološkihprilika grada Kragujevca i energetskih potreba same zgrade, izvršeno jepoređenje sistema sa geotermalnom toplotnom pumpom i konvencionalnogsistema grejanja, a tehno – ekonomskom analizom dokazana je mogućaisplativost ugradnje.AbstractEarth absorbs a signifi cant part of solar energy every day. Geothermal energysystems use the existing Earth’s temperature as a base for their operation.Geothermal systems are universal and operate as systems for heating andcooling. In the heating mode, they transfer the heat from the Earth into the space,or to the heated object, and in the cooling mode, they reversely transfer the heatfrom the cooled space or object into the Earth.The paper analyzes the example of a business- residential building of the totaluseful area of 2.000 m 2 in which, contrary to conventional heating systems withgas boilers and cooling systems with air conditioners, a geothermal heat pump(GTP) is installed. It is predicted that fl oor heating system (low temperatureheating) and system of forced convection for cooling purposes are to be installedin the business-residential building. The system with geothermal heat pump andconventional heating system are compared based on selected equipment, climateconditions of the city of Kragujevac and energy needs of the building itself.Techno-economic analysis proved the possible cost-effectiveness of installation.papira, pasterizaciji mleka, plivačkimbazenima, u procesu sušenja voća ipovrća, ali i za mnoge druge svrhe.2.0 Primena toplotnih pumpiToplotne pumpe kao toplotni izvormogu da koriste površinske slojeve[091]tla koji su i najdostupniji, a čija jetemperatura konstantna tokom godine.Njihova toplota najvećim delom potičeod Sunčeve energije, a tek manjimdelom od toplotnog toka iz dubinaZemlje. Temperatura tla, a time itemperatura radnog medija unutar

energijacevi razmjenjivača toplote zavise odspoljašnje temperature, ali su u kraćimrazdobljima (tokom dana ili nedelje)gotovo konstantne. Kao radni fluidse pri tome najčešće koristi smesaetilenglikola ili propilenglikola i vodečija temperatura u uslovima punogopterećenja (neprekidan rad tokomviše hladnih zimskih dana) ne bi smelada padne ispod -5°C. Za korišćenjetoplote tla, postavlja se odgovarajućirazmjenjivač toplote kojim se radnifluid dovodi do isparivača toplotnepumpe, a obzirom na način polaganjacevi, takve toplotne pumpe se mogupodeliti u dve osnovne grupe:• s vodoravnim razmenjivačem, kaokolektorsko polje cevi i• s vertikalnim razmenjivačem, kaotoplotne sonde.Vodoravni razmenjivači ilikolektorska polja koriste se kada su naraspolaganju veće površine zemljištaispod kojeg se mogu postaviti cevi i nakojima se mogu izvoditi radovi (npr.u ruralnim područjima). Procenjujese da je na pr. za porodičnu kućupotrebno oko 500 m 2 zemljišta, a važi ipravilo da potrebna površina zemljišta(kolektorskog polja) mora biti veća ilijednaka dvostrukoj površini prostorijakoje treba grejati.Vertikalni razmenjivači ili toplotnesonde su naročito pogodni, pa iSlika 1 Mapa geotermalnih izvora[092]energijaneophodni, u gusto naseljenimpodručjima gde nema ili ima veomamalo raspoloživog zemljišta. Sondese polažu na dubini od 30 do 60m, a najviše do 100 m, pri čemu jenajčešći materijal izrade polietilenkoji garantuje dobru razmenu toplotei jednostavno rukovanje, a otporan jena uslove koji vladaju unutar zemlje(vlaga, pritisak, mikroorganizmi).Što se tiče Srbije, geotermalna energijase simbolično koristi, i to samo sa86 MW ukupno instalisane snage.Od toga je 12 MW za zagrevanjetoplotnim pumpama [3], iako pogeotermalnom potencijalu Srbija spadau bogatije zemlje. Njeno korišćenjei eksploatacija moraju postatiintenzivniji, jer na to primoravajusledeći faktori: tenzije naftnoenergetskeneravnoteže, neminovnatranzicija na tržišnu ekonomiju, stalniporast deficita fosilnih i nuklearnihgoriva, pogoršavanje ekološkesituacije i porast troškova za zaštituokoline. Najveći značaj za Srbijuimaće direktno korišćenje geotermalneenergije za grejanje i toplifikacijururalnih i urbanih naselja i razvojagrara i turizma.Takođe, u Srbiji se koristi samogeotermalna energija iz geotermalnih– mineralnih voda, uglavnom natradicionalan način (slika 1), najviše ubalneološke i sportsko– rekreativne svrhe.Korišćenje geotermalneenergije za grejanjei druge energetskesvrhe je u početnojfazi i veoma skromnou odnosu na potencijalgeotermalnih resursa[2].3.0Termodinami~kiprora~un radatoplotne pumpesa sistemombu{otinskograzmenjiva~atoploteU daljem delu ovog radaanaliziraćemo primerprimene geotermalnetoplotne pumpe zagrejanje poslovnostambenogobjekta kojiima ukupnu površinukorisnog prostora od2.000 m 2 . Nasuprotkonvencionalnomsistemu grejanja kotlomna gas i hlađenjaklima uređajempredviđeno je da se instalira se sistembušotinskih razmjenjivača toplote,odnosno geotermalna toplotna pumpa.Predviđeno je da se zgrada zagrevauz pomoć sistema podnog grejanja(niskotemperaturno grejanje) ali i daposeduje sistem prisilne konvekcije zapotrebe hlađenja. Na temelju odabraneopreme, klimatoloških prilika gradaKragujevca i energetskih potrebasame zgrade, izvršeno je poređenjesistema sa geotermalnom toplotnompumpom i konvencionalnog sistema,a tehno – ekonomskom analizomdokazana moguća isplativost ugradnje.Cene su izražene u evrima radi lakšegpoređenja srpskog i inostranog tržištatoplotnim pumpama. Na temeljutehničko-tehnoloških podatakaproizvođača opreme, za toplotnupumpu sistema zemlja – voda, izvršenje termodinamički proračun u skladusa stvarnim režimom rada [5].Ulazni podaci potrebni zatermodinamički proračun su sledeći:- efektivna površina prostora zgrade zagrejanje i hlađenje: 2.000 m 2 ,- ulazna temperatura vode urazmenjivač toplote toplotne pumpe(izlaz iz bušotinskog razmenjivačatoplote): t gu= 15°C,- temperatura vode na izlazu iztoplotne pumpe: t gi= 5°C,- ulazna temperatura rashladnogsredstva u kompresor : t 1= 10°C,- temperatura nakon kompresije: t 2=70°C,- temperatura kondenzacije: t 3= 40°C,- temperatura isparivača: t 4= 4°C,- temperatura podnog grejanja (ulaz):t ru=35°C,- temperatura podnog grejanja (izlaz):t ri=20°C.U radu su posmatrana tri različitaslučaja pri kome su korišćena trirazličite rashladne tečnosti i to:R-407C, R-134a i R-410A koje, zarazliku od prvobitno korišćenog freona12 (CF2Cl2) ne deluju negativno naozon.Za površinu poslovne zgrade od A z= 2.000 m 2 (tri toplotne pumpe usistemu, jedinične površine 666,6 m 2 )potrebna količina toplote za grejanjeiznosila bi:Q = f og· A zQ [kW t] (1)gde je f og= 62 [W/m 2 ] - potrebnatoplotna snaga.Topota isparivača se računa na sledećinačin:q 0= h 4– h 1[kJ/kg] (2)

energijaRad kompresora se računa kao razlikaentalpija 1 – 2:energijaSlika 2 Ciklus rada toplotne pumpe prikazan na p,i dijagramu za R-407C,R-134a i R-410AW k= h 2– h 1[kJ/kg] (3)Količina toplote u kondenzatoru seračuna kao razlika entalpija 2 – 3:q = h 2– h 3[kJ/kg] (4)Potrebna količina rashladne tečnosti:[kg/h] (5)Potrebna količina vode u sistemupodnog grejanja:[kg/h] (6)Toplota isparavanja, ekvivalentnorashladnom učinku u ciklusu hlađenja:Q o= m rt· q o[MJ/h] (7)Potrebna količina antifriza mešavine/voda (50% voda / 50% etilenglikol):[kg/h] (8)a)Snaga kompresora:[kW e] (9)Koeficijent efikasnosti toplotne pumpe:,, (10).4.0 Tehno-ekonomska analizaprimene geotermalne toplotnepumpe (GTP)Nakon izvršenog termodinamičkogproračuna pristupilo se tehnoekonomskojanalizi grejanja ihlađenja stambeno-poslovnog objektageotermalnom toplotnom pumpom savertikalnim postavljanjem, pri čemuje maksimalna temperatura vode usistemu t max= 35°C.Ukupna potrebna snaga cirkulacionepumpe 9,6 kW.Usvojeno je da su koeficijenti prolazatoplote kroz:- zidove k = 0,39 W/m 2·K,- krov k = 0,21 W/m 2·K,- prozore k = 2,50 W/m 2·K,- pod k = 0,99 W/m 2·K.Najniža dnevna temperatura zimi zagrad Kragujevac iznosi -14°C, dok bipotrebna temperatura u prostorijamatrebalo da iznosi 20 o C i zimi i leti.[093]b)c)

energijaPre ugradnje toplotne pumpeneophodno je prvo izvršiti pribavljanjegeološke mape terena, zatim pristupitiizradi projekta i pribaviti potrebnedozvole, kao i izvršiti bušenje rupadužine 141 m i prečnika 145 mm (15rupa). Što se tiče opreme, neophodnaje reverzibilna toplotna pumpa sistemavoda - voda, namenjena grejanju ihlađenju, sa meračem predate toplotei potrošene struje i elektronskomregulacijom rada i temperature vode.Zatim, bojler za sanitarnu vodu sagrejačem od 2 kW koji služi kaorezerva. Takođe, mora se izvršitimontaža toplotne pumpe i povezivanjesa razdelnicima, kao i ugradnjacirkulacione pumpe i testiranje radatoplotne pumpe.Za pribavljanje dozvola za bušenjeneophodno je oko 2 – 3 meseca, dokje za izvođenje radova potrebno i do20 dana. Početna investicija ovakvogsistema iznosila bi oko 80.100 €(tabela1).Posle procene ukupnih troškovainstalisanja toplotne pumpe pristupilose uporednoj analizi troškova grejanjastambeno-poslovnog objekta kada bise on grejao električnom energijom,prirodnim gasom, lož uljem ilitoplotnom pumpom. Aktuelna cenaelektrične energije za široku potrošnju,po izbalansiranoj dnevnoj i noćnojpotrošnji sa pdv-om iznosi:• za zelenu zonu: 4,06 rsd/kWh,• za plavu zonu: 6,10 rsd/kWh,• za crvenu zonu: 12,19 rsd/kWh,pri čemu se prilikom grejanja naelektričnu energiju izlazi iz okvirazelene i plave zone, pa se stogau daljem proračunu te tarife nerazmatraju.Cena gasa, od oktobra 2008. godineiznosi 34,01 rsd/m 3 bez uračunatogporeza. Sa porezom od 8% na gas/energiju, formirana je cena od 36,72dinara za fizička lica po kubnommetru. Dakle, podatke o kWh elektičneenergije potrebno je podeliti sa3,6 * kako bi ih izrazili u jedinici zaenergiju i rad, sa ciljem da uporedimosa energijom koju obezbeđuje gas.Takođe, toplotna moć gasa se dobijadeljenjem jedinice kubnog metra sakoeficijentom toplotne moći 33,5.Postoji još jedan važan aspekt:stepen efikasnosti uređaja koji koristeelektričnu energiju i koji iznosi98%, dok se sa uređajima na gas ililož ulje (uzimajući u obzir gubitakenergijaTabela 1 Ekonomski pokazateljikroz dimnjak, gasne kotlove i sl.),u najboljim uslovima dostiže 70%.Obzirom na gore navedene parametre,koristeći jedinicu rsd/MJ, dobijamosledeću cenu električne energije zadnevnu i noćnu tarifu:- za plavu zonu: 1,73 rsd,- za crvenu zonu: 3,45 rsd, kao i- za prirodni gas: 1,56 rsd.Kad je reč o toplotnim pumpama,moramo razumeti pojam tzv.koeficijenta efikasnosti COP(Coefficient of performance) kojipredstavlja količnik uložene energijei dobijene energije za grejanje. Ovajparametar pokazuje koliko puta većuenergiju grejanja dobijamo u odnosuna uloženu električnu energiju. Ovajkoeficijent za različite tipove toplotnihpumpi iznosi:- COP za vazdušne toplotne pumpeje: 3,3-4,1;- COP za toplotne pumpe voda/zemlja je: 4,3-6 iTabela 1 Ekonomski pokazatelji- COP za toplotne pumpe voda/vodaje: 5,5-6,1.Poređenjem cene ostalih vrsta grejanjau odnosu na proizvodnju 1 MJ grejneenergije dobijamo:• Grejanje strujom (kombinovanatarifa, crvena): 3,45 rsd;• Lož ulje: 1,86 rsd;• Prirodni gas u zemljama EU: 2,00rsd;• Prirodni gas (DP „Novi Sad Gas“):1,56 rsd;• Vazdušna toplotna pumpa: 0,47 rsd;• Toplotna pumpa voda/zemlja: 0,38rsd;• Toplotna pumpa voda/voda: 0,29 rsd.Na osnovu prethodno dobijenihvrednosti za grejanje prosečnoizolovanog poslovno – stambenogobjekta od 2.000 m 2 potrebno je 150kW energije po kvadratom metru.Ako računamo do 2.000 sati grejanjana godišnjem nivou, za grejanje je*1kWh = 3,6 MJ (1 MJ = 10 6 J)..[094]

energijapotrebno 300.000 kWh, što iznosi1.080.000 MJ energije. Sa navedenimproračunima cena potrošnje energije udinarima na godišnjem nivou iznosi:- Grejanje strujom (kombinovanatarifa, crvena): 3.726.000 rsd,- Lož ulje: 2.008.800 rsd,- Prirodni gas u zemljama EU:2.160.000 rsd,- Prirodni gas (DP „Novi Sad Gas“):1.684.800 rsd,- Vazdušna toplotna pumpa: 507.600rsd,- Toplotna pumpa voda/zemlja:410.400 rsd,- Toplotna pumpa voda/voda:313.200 rsd.Činjenica je da se ugradnja toplotnepumpe isplati i u slučaju da cena gasaostane ne promenjena. Međutim, cenagasa u zemljama Evropske unije jeduplo skuplja i teško je poverovati daza kratko vreme neće i domaće cenegasa postići taj iznos. Poređenjemcena grejanja odnosno rashlađivanjaprostorija dobijamo da bi, uz:• ukupnu početnu investiciju:80.100 €,• troškove grejanja na godišnjemnivou (gas): 17.925 €,• troškove grejanja na godišnjemnivou (toplotna pumpa): 4.365 €,• troškove hlađenja na godišnjemnivou (klima uređaj): 2.720 €,• troškove hlađenja na godišnjemnivou (toplotna pumpa): 1.145 €,• rok otplate jednog ovakvogsistema bio od 5 – 6 godina.Slika 3. 3D model poslovnostambenogobjekta sa geotermalnomtoplotnom pumpomenergijapotrošnje. To su realni ciljevi premaiskustvima zemalja koje su imale iliimaju pravilan geotermalni razvoj.6.0 Literatura[1.] J. Hanova: „Environmental andtechno-economic analysis ofground source heat systems“,Master thesis, The University ofBritish Columbia, 2008[2.] V.Šušteršič, M. Babić:„Geotermalna energija-enegijaprirodnih i veštačkih izvora toplevode“, monografija, Mašinskifakultet u Kragujevcu, 2009[3.] Milivojević M., Martinović M.:“Geothermal energy possibilities,exploration and future prospectsin Serbia”, Proceedings WorldGeothermal Congress 2000,Kyushu - Tohoku, Japan, 2000[4.] J. Hanova, H. Downlatabadi:„Strategic GHG reduction throughthe use of ground source heatpump technology“, EnvironmentalResearch Letter. 2 (2007) 044001(8pp)[5.] R. Rawlings: „Ground Source HeatPumps“, Technology review,19995.0 Zaklju~akKorišćenje geotermalne energije injenih resursa u Srbiji veoma je malou odnosu na geotermalni potencijal.Na prvi pogled razlozi takvog stanja sunerazumljivi, pogotovo kada se uzmeu obzir da su pojedini geotermalnilokaliteti među najboljim u Evropi ida je razvoj geotermalne tehnologijeu Srbiji, počeo u isto vreme kaoi u zemljama u kojima je danasgeotermalna tehnologija na najvišemstepenu razvoja. Sa relativno maliminvesticionim ulaganjima, u odnosuna ulaganja u klasične ekološkinepovoljne uvozne i domaće energente(nafta, gas, ugalj), čija eksploatacijai korišćenje stvara ogromne skrivenetroškove, geotermalna energija možeza nekoliko godina, tj. do 2015-te godine da pokrije 10% toplotne[095]

energijaGordana Dra`i}, Svetlana Sekuli}, Jelena Milovanovi},Jordan Aleksi}Fakultet za primenjenu ekologiju “Futura”, Univerzitet Singidunum, BeogradUDC: 662.756.3 : 620.9.001.6Master plan plantažeenergetskog usevaMiscanthus giganteusRezimeMiscanthus giganteus, (slonovska trava, kineski šaš) visokoproduktivna biljna vrsta poreklom iz jugoistočne Azije, u Evropi se više od 20godina gaji kao energetski usev. Biomasa miskantusa poseduje gornju toplotnu moć preko 16 MJ/kg. Prinosi tehnološki suve biomase sekreću 15-20 t/ha/god.. Biomasa se karakteriše niskim sadržajem azota i hlora i visokim udelom holoceluloze što je čini veoma pogodnomza sagorevanje i briketiranje.Interes za razvoj tehnologije gajenja i korišćenja biomase poreklom iz poljoprivrede i šumarstva, prepoznat kroz Strategiju razvojaenergetike Republike srbije kao i Directive 2001/77/EC on the promotion of electricity produced from renewable energy sources in theinternal electricity market bio je podsticaj za izradu master plana plantaže miscantusa.Planirano je zasnivanje plantaže miscantusa na delimično degradiranom zemljištu i prerada biomase do paleta (briketa). Najvećaulaganja u podizanje plantaže su u prvoj godini, dok kasnije održavanje zasada iziskuje minimalna sretstva. Planira se eksploatacijaod najmanje 20 god. a svaake godine se sa iste površine žanje nadzemni deo koji se ili balira ili secka, transportuje, skladišti i sabija ubrikete kao fi nalni proizvod. Predračun je izvršen za plantaže od 1, 10 i 100 ha.Rezultati ekonomske analize (T = 4 god; A = 0,61; E = 6,53; stepen sigurnosti 81%) ukazuju da je ukupna ocena projekta jezadovoljavajućaPoseban osvrt je dat na ekološke aspekte (smanjenje rizika od klimatskih promena , očuvanje plodnosti zemljišta i zaštite voda odzagadjenja, zaštita biodiverziteta) proizvodnje i korišćenja biomase miscantusa. Visoka enegetska i vodna efi kasnost same biljke dajuproizvodnji ove biomase značajne predbnosti u odnosu na žetvene ostatke drugih kultura.Ključne reči: biomasa, bioracionalno korišćenje zemljišta, ekoremedijacije,energetski usevi.AbstractMiscanthus giganteus (Giant Chinese Silver Grass), highly productive plant which originates from South East Asia, has been cultivatedin Europe for more than 20 years as energy crops. Miscanthus biomass has upper caloric value of more than 16 MJ/kg. Yields oftechnologically dry biomass range between 15 and 20 t/ha per annum. Biomass is characterized with low nitrogen and chlorine contentand high share of holocelulose, which makes it very suitable for combustion and briquettes.Researches related to technology of miscanthus biomass production in the Republic of Serbia started in 2006, and were continuedthrough the project “Biorational Use and Ecoremediation of Soil through Cultivation of Plants for Industrial Processing” implementedby Ministry of Science and Technological Development. In small experimental lots basic agro-ecological parameters needed for thedevelopment of this allochtnous plant have been examined. The results indicate that production of miscanthus in Serbia is possible attechnological level, respecting ecosystem restrictions and applying appropriate agro-technical measures.Interest for development of technology for cultivation and use of biomass which originates from agriculture and forestry, recognizedthrough Energy Development Strategy of the Republic of Serbia, as well as through the Directive 2001/77/EC on the promotion ofelectricity produced from renewable energy sources in the internal electricity market was incentive for development of the Master Planfor Plantation of Miscanthus.It has been planned to establish a plantation of miscanthus at partially degraded soil and to process biomass to pellets (briquettes).Calculations were made on the basis of realistic prices for repro-material and services, realistically expected yield of technologically drybiomass of miscanthus (10 to 30 t/ha per annum) and current process for conventional and alternative energy sources, as well as processof electricity defi ned in the Regulation on incentives in production of electricity through utilization of renewable energy sources. Highestinvestments into the establishment of such plantation are in the fi rst year, while later maintenance of crops requires minimal investments.It has been planned that exploitation lasts at least for 10 years, whereat there are no yields in the fi rst year, and stable biomass yieldsand incomes are expected after third year. This is consequence of biological characteristics of the plant itself. The above ground part ofthe plant is harvested every year at the same area, which is cut or baled, transported, stored and pressed into briquettes as final product.Estimated bill of quantities has been developed for plantations of 1, 10 and 100 ha.The results of economic analysis:• Recovery of total investments of the project is T = 4 years• Accumulation in full year is A = 0.61• Cost-effectiveness of the project is E = 6.53• Degree of project safety is 81%• From the above stated, total estimation of the project is satisfactorySpecial attention is given to ecological aspects of production and use of miscanthus biomass. From the aspect lowered climatechange risk: net carbon balance in production and combustion of miscanthus biomass is 0, sulphur emission is negligible, as well asnitrogen oxides emission. From the aspect of conservation of soil fertility and protection of water against pollution, characteristic ofnitrogen recycling and high energy and water efficiency of the plant itself, enable cultivation with minimal water and mineral fertilizerconsumption, as well as consumption of pesticides and herbicides. On the other hand, developed plantations become habitats for someimportant animal species, therefore contributing to biodiversity conservation.Key words: biomass, bio-rationale use of soil, eco-remediation, energetic crops.[096]

energijaUvodStrategija razvoja energetikeRepublike Srbije, do 2015 godine,promoviše selektivno korišćenjenovih i obnovljivih izvora energije,sa ciljem usporavanja stope rastauvoza energenata, smanjivanjenegativnog uticaja na okolinu iotvaranja jedne dodatne aktivnostiza domaću industriju i zapošljavanjelokalnog stanovništava, uključujućii prilagođavanje praksi i regulativiEU u ovoj oblasti, stimulisanjenaučno-istraživačkog rada, usmerenogobrazovanja i usavršavanja kadrovai. zasnivanje tehnološko-razvojnihprograma za potrebe energetskeprivrede. Ove aktivnosti su obuhvaćenedelatnošću Fakulteta za primenjenuekologiju „Futura“ kroz projektefinansirane od strane Ministarstva zanauku i tehnološki razvoj, projekteRepubličkog Fonda za zaštitu životnesredine, medjunarodne projekte irazvojne projekte u okviru saradnjeIstraživačko Razvojnog Centra„Futura“ sa javnim preduzećima idruge. Kao najznačajnija aktivnostu ovoj oblasti je prilagodjavanjetehnologije gajenja energetskih usevalokalnim agroekološkim uslovima iprocena integralnog uticaja na životnusredinu aplikacije gajenja ovih usevana tehnološki značajnom nivou.Generalni cilj je da se dobije što višeenergije sa jedinice površine zemljištauz minimalnu potrošnju (energije imaterijala) uz što je moguće manjinegativni uticaj na životnu sredinu.Iz ovog cilja proističe niz specifičnihciljeva, vezanih za odredjenelokalitete, odredjene biljne vrste iintegraciju znanja i veština vezanih zaprodukciju, preradu i plasman biomaseenergetskih useva. Da bi se postiglinavedeni ciljevi neophodna je saradnjaeksperata iz oblasti biologije, hemije,poljoprivrede, šumarstva, energetike,mašinstava, ekonomije, sociologije idrugih. U ovom radu će biti prikazanirezultati ispitivanja rentabilnostiplantaže miskantusa na tehnološkiznačanim pvršinama.Energetsi usev miscantusBiomasa koja se proizvodi zaenergetske potrebe mora ispunjavatikriterijume vezane za produktivnosti kvalitet kako bi se sa jediničnepovršine zemljišta dobio maksimumenergije uz minimalnu produkcijuzagađenja prilikom korišćenja. UEvropi se gaje visokoproduktivnebiljne vrste među kojima je iMiscanthus giganteus. Biološki ciklusove višegodišnje trave počinje sadnjom[097]energijarizoma u aprilu (kada prestaneopasnost od kasnih mrazeva), u tokuproleća i leta se razvijaju izdanci kojimaksimalnu biomasu dostižu ujesenkada počinje žućenje i opadanje lišćakoje se uz sušenje odvija i tokomzime. U rano proleće (kraj februaraili početak marta) se vrši žetvaosušenih izdanaka sa ostacima lišćakoja se može koristiti za proizvodnjuenergije, građevinsih materijala ili uindustriji papira. Ciklus se na istojparceli ponavlja do 20 godina uzmaksimalne prinose treće do petnaestevegetacije. Ranoprolećna žetvaomogućava optimalan kvalitet sirovineza pomenute industrije. Biomasamiskantusa se odlikuje visokimenergetskim sadržajem (16 GJ/t štoje dvostruko više od lignita) i niskomprodukcijom pepela i azotnih oksidaprilikom sagorevanja. Objavljeni suprinosi do 40 tona tehnološki suvemase po hektaru godišnje u funkcijiklimatskih i agroekoloških uslova,pa se čine napori da se postojećatehnologija gajenja prilagodi lokalnimuslovima. Aktuelnost ovih istraživanjase ogleda i u naučnoj produkciji (brojnaučnih radova 2006: 43; 2007: 63;2008: 93) u oblasti agronomije, zaštiteživotne sredine i energetike. Ogledsa miskantusom postavljen je prviput u Srbiji 2007. god na oglednompolju INEP-a a 2008. godine na još6 lokacija. U cilju bioracionalnogkorišćenja zemljišta treba nastavitiispitivanja razvoja biomase miskanusasa aspekta kavliteta i kvantiteta ikomparacije sa ekološkim, energetskimi ekonomskim karakteristikama uodnosu na biomasu žetvenih ostatakakonvencionalnih useva.Literaturni podaci ukazuju da jeenergetski najefikasnije gajenjemiskantusa u odnosu na drugeproducente biomse kao osnovebiogoriva (Lewandowsi et.al. 2008).U gajenju ove biljke za industrijskupreradu treba slediti strategiju da sepoveća udeo stabljike u odnosu nalisnu masu na kraju vegetacije jertakva biomasa poseduje povoljnijekarakteristike sagorevanja, većutoplotnu moć i manji sadržaj pepela(Monti et al. 2008.). Pokazano jetakođe da ova biljka ima izuzetnoznačajan potencijal skladištenja,isključivanja iz biogeohemijskogciklusa ugljenika, što je čini značajnomu borbi protiv globalnog zagrevanja(Cliftom-Brown et al 2007.). Ucentralnoj Grčkoj su saopšteni prinosido 28 t/suve mase/godišnje u funkcijigustine sadnje useva i đubrenja azotom(Danalotos et.al., 2007.). Miskantus,sterilni hibrid pored produktivnostiima i specifičnosti u odnosu na teškemetale i druge stresore, verovatnozahvaljujući Miscanhtus sinensisroditelju koji je značajno otpornijiod M. sachariferus (nosilac visokeproduktivnosti) što mu omogućavarazvoj i na zemljištu lošijeg kvaliteta(Ezaki et al 2008. i Scebba et al.2006.).Poslovna ideja:Plantažiranje Miscanthus giganteusa-ai proizvodnja peleta i/ili briketa odMiscanthus Giganteus-aInvestitor: IRC Fakulteta zaprimenjenu ekologiju “Futura”sa strateškim partnerima: 1. JPza podzemnu eksploataciju ugljaRESAVICA , Despotovac, 2. JKP “2.Oktobar”, Vršac , 3. JP “Srbijašume” ,Beograd , 4. Perunn doo, PetrovaradinLokacija: Surčin, Vršac, Despotovac(degradirano zemljište)Investicije: april 2010 do april 2011Projektovana proizvodnja: 200tbriketa/godišnjeEkonomski vek projekta: 20 godinaFinansijski pokazatelji - likvidnost:Posao je likvidan u svom veku.- ekonomičnost: E= 6,53- akumulativnost: A = 0,23- vreme povrata investicije: T = 4,4Racionalne mogu}nosti:Povećanje cene struje i dr. energenatau narednoj godini, osvešćenje gradjanau smislu energetske efikasnostisvakako će uticati na menjanjenavika i preorjentaciju i investiranjeu instalacije čiji su pogon obnovljiviizvori energije, kako na mikro tako i namakro planu.Praktično velika, jer se još niko uVojvodini ne bavi plantažiranjemMiscanthus Giganteus-a. A poljaprimene ove biljke zaista su vrlo širokei to: Gradjevinska industrija (-Lakibeton i spoljne i unutrašnje oblogeizolacionimaterial-zidovi, spoljnii unutrašnji-pokrivanje krovovaestrich-zaštitaod vetra) Automobilskaindustrija-(Daimler-Crysler in Stuttgart, Fabrika C4-Navaro, Wittenberge)Industija celuloze -(materijal zapakovanje-Papir i karton) Uredjenjevrtova-zamena za treset-saksije zacveće, Energija-(sagorevanje-dobijanjegasa (staklenici,...)-termoelektranetoplanena biomasu, kogeneracija).11.12.2009. donošenjem Uredbe omerama podsticaja za proizvodnjuelektrične energije korišćenjemobnovljivih izvora energije ikombinovanom proizvodnjom

energijaelektrične i toplotne energije,odredjenim rezultatima istraživanjagore navedenih Institucija, podrške isaglasnost strateških partnera stvorenisu uslovi da se zasade veće površineovom biljno vrstom i da se praktičnootpočne proizvodnja.Proizvod :Biomasa miscantusa:- godišnja obnovljivost istog zasada,otporna na bolesti i parazite- mali troškovi održavanja- razvoj tehnologije korišćenja kaoalternativnog goriva.- max prinosi preko 30 t/ha u starostiod 6-8 god- emisija CO2 do 90 % niža u odnosuna ugalj- biomasa Miscanthus Giganteus-a prisagorevanju karakteriše:• količina toplote: 17- 19 GJ/t• energetska vrednost: 16 GJ/t• gustina prilikom žetve:70-100kg/m³• gustina bala: 130-300 kg /m³• sadržaj pepela 1,5 -4,5 %• sadržaj sumpora 0,1 %Palete I briketi• Oblik briketa i peleta može da budevaljkast i ciglast.Tabela 1 Plan ukupnog prihodaTabela 2 Proizvodna cena Miscanthusa[098]energija• Dimenzije valjkastih briketa moguda budu prečnika od Φ = 20 do110mm i• dužine l = 30 do 300 mm. Pelete sumanjeg prečnika.• Dimenzije ciglastih briketa su:poprečni presek 20 do 100 mm x 20do 100 mm i dužine od 30 do 300 m.• Zapreminska masa (gustina) briketaiznosi 1.100 do 1.400 kg/m3.Gustina se smanjuje za 7 do 12 putau odnosu na rinfuzni materijal.• Nasipna gustina gomile briketa ipeleta iznosi 600 do 750 kg/m3.• Toplotna vrednost briketa i peletaiznosi od 13 do 18 MJ/kg.• Sadržaj pepela posle sagorevanjaiznosi 0,5 do 7%.• U pepelu nema sumpora ili ga ima utragovima.• Brikete na povećavaju sadržaj CO2 uatmosfer.• Brikete i pelete podležu evropskomstandardu CEN ako se izvoze.Prihod je formiran na bazi cene briketaod Miscanthus G. u Austriji od 130Eur/t (tabela 1).Proizvodna cena Miscantusa samo uprvoj godini (pošto se rizomi morajunabaviti iz inostranstva) iznosi ca.2.980 eur/ha i ona podrazumeva(tabela 2).U narednim godinama genetskoreproduktivni Centar će samobezbedjivati rizome i proširivatizasade i proizvodnju, čime će se sticatidodatan profit namenjen razvojnimciljevima.Direktni troškovi po jedinici mere, tonibriketaPlan bilansa uspeha:Ekonomski pokazatelji investicija(stati~ka ocena):Za period veka trajanja zasada od 20godina• Return on Capital Employed–ROCE u EUROperating profit---------------------- x 100 =Capital Employed435.000= ---------------- x 100 = 447,07 %97.300Ukupno uloženi kapital vlasnika će 4,4puta doneti veći prosečan profi t.ROCE = 447.07 % do kraja 2030.• Working capital turnoverUkupan Prihod 505.050------------------- = ------------ = 9,82Uloženi capital 51.400WCT = 9,82Start up capital će biti obrnut skoro 10puta do kraja poslovanja 2030. god.• EkonomičnostProsečni prihodi 42.087E =-------------- = -------------= 6,53 >1Prosečni rashodi 6.442Prihodi su značajno veći od rashoda,čime nije ugroženo poslovanje.• AkumulativnostA = dobit u godini punog kapaciteta/predračunska vrednost investicija =Neto dobit 36.500A =----------------- = ------------- = 0,61Vredn. Investicije 59.400A = 0,61 što znači da je prilikompune eksploatacije projekta pokrivenacena izvora finansiranja i preko togaostvarena dobit.DiskusijaInteres za razvoj tehnologije gajenjai korišćenja biomase poreklom izpoljoprivrede i šumarstva, prepoznatkroz Strategiju razvoja energetikeRepublike srbije kao i Directive2001/77/EC on the promotion ofelectricity produced from renewable

energijaenergy sources in the internalelectricity market bio je podsticajza izradu predloga plana plantažeenergetskih useva na području opštineKikinda..Razvoj tehnologija bioracionalnogkorišćenja zemljišta suštiski obuhvataistraživanja relacija zemljište-biljkasa aspekata biologije, geologije,agronomije i agrohemije praćenjem,konstruisanjem i održavanjemantropogenih ekosistema u ciljumaksimalnog iskorišćenja potencijalarodnosti i samoprečišćavanja.Biomasa koja se proizvodi zaenergetske potrebe mora ispunjavatikriterijume vezane za produktivnosti kvalitet kako bi se sa jediničnepovršine zemljišta dobio maksimumenergije uz minimalnu produkcijuzagađenja prilikom korišćenja. UEvropi se gaje visokoproduktivnebiljne vrste među kojima sunajzastupljenije vrbe Salix (oddrvenastih) i kineski šaš ili slonovskatrava Miscanthus giganteus (odvišegodišnjih trava). Biološki ciklusslonovske trave počinje sadnjomrizoma u aprilu (kada prestaneopasnost od kasnih mrazeva), u tokuproleća i leta se razvijaju izdanci kojimaksimalnu biomasu dostižu ujesenkada počinje žućenje i opadanje lišćakoje se uz sušenje odvija i tokomzime. U rano proleće (kraj februara ilipočetak marta) se vrši žetva osušenihizdanaka sa ostacima lišća koja semože koristiti za proizvodnju energije,građevinsih materijala ili u industrijipapira. Ciklus se na istoj parceliponavlja do 20 godina uz maksimalneprinose treće do petnaeste vegetacije.Sve navedene vrste se karakterišuvisokom energetskom vrednošću(preko 18 GJ/t) i prinosima koji sekreću preko 20 tona tehnološki suvebiomase godišnje (osim trske) što ihčini energetski veoma efikasnim..Najznačajnija prednost ovakoproizvedene biomase u odnosu nabiomasu poreklom od žetvenihostataka je što se prilikom gajenjakoriste minimum djubriva, hemijskihpreparata za fitopatološku zaštitu iminimum agrotehničkih mera. Toje moguće zahvaljujući njihovimbiološkim karakteristikama darecikliraju hranljive materije i voduiz zemljišta i visokoj tolerantnosti naorganska i neorganska zagadjenja uzemljištu.Treba naglasiti i ekoremedijacionekarakteristike energetskog usevaMisacanthus giganteus:Gajenjem predloženih biljaka nazagadjenom ili degradiranomenergijazemljišti se postiže prečišćavanjezemljišta i voda (podzemnih inadzemnih), produkcija biomase kaogodišnjeobnovljivog izvora energije,ublažavanje klimatskih promena iočuvanje i unapredjenje staništa kojepogoduje očuvanju biodiverziteta.Predložene plantaže zahvaljujući ovimkarakteristikama biljaka pokazujuizuzetnu ekološku efikasnost.Da bi se postigli očekivani rezultatineophodno je ispitati komparativneprednosti gajenja energetskih usevana konkretnim parcelama koje sene koriste za proizvodnju hrane ipredložiti minimalne agrotehničkeuslove za postizanje prinosa koji biovu proizvodnju učinio ekonomskiefikasnom.ZahvalnostOvaj rad je uredjen u okviru projektaMinistarstva za nauku i tehnološkirazvoj Republike Srbije Ev. Br. TR20208 (Bioracionalno korišćenje iekoremedijacija zemljišta gajenjembiljaka za industrijsku preradu). Autorise zahvaljuju ministarstvu na podršci.Literatura1. Boehmel, C. , Lewandowski, I. ,Claupein, W. Comparing annualand perennial energy croppingsystems with different managementintensities. Agricultural SystemsVolume 96, Issue 1-3, March 2008,Pages 224-2362. J. C . C L I F TON-BROWN, J.O¨ERN BREUER and M.B. JONESCarbon mitigation by the energycrop, Miscanthus. Global ChangeBiology (2007) 13, 2296–23073. Danalatos, N.G. , Archontoulis,S.V., Mitsios, I. Potential growthand biomass productivity ofMiscanthus×giganteus as affectedby plant density and N-fertilizationin central Greece, Biomass andBioenergy 31, 2007, 145-1524. Ezaki, B., Nagao, E., Yamamoto, Y.,Nakashima, S., Enomoto, T. Wildplants, Andropogon virginicus L.and Miscanthus sinensis Anders,are tolerant to multiple stressesincluding aluminum, heavy metalsand oxidative stresses, Plant CellReports: 2008, in press5. Monti, A., Di Virgilio, N., Venturi,G. Mineral composition and ashcontent of six major energy crops.Biomass and Bioenergy 32 (3),2008. pp. 216-223[099]6. F. Scebba, I. Arduini, L. Ercoli andL. Sebastiani. Cadmium effects ongrowth and antioxidant enzymesactivities in Miscanthus sinensis,BIOLOGIA PLANTARUM 50 (2):688-692, 20067. Dražić G., Mihailović N.,Dželetović Ž., Šinžar J. iStevanović B. (2008): Annualwater and nitrogen dynamics inthe whole plant od Miscanthusgiganteus. III Internationalsymposium of ekologists of theRepublic of Montenegro (ISEM3).Herceg Novi 8-12.10. 2008. TheBook of abstracts and programme,pp 171.8. Dražić G., Dželetović Ž.,Stojiljković D. i Mihailović N.(2008): Neki uticaji proizvodnjei korišćenja biomase miskantusana životnu sredinu. Regionalnakonferencija «Industrijskaenergetika i zaštita životne sredineu zemljama jugoistočne Evrope»,24. – 28. juni 2008., Zlatibor,Srbija, Knjiga apstrakta , strana 60-61. COBISS Sr-ID 149511948; CD9. Dželetović, Ž., Mihailović,N., Glamočlija, Đ., Dražić, G.,(2009): Odložena žetva Miscanthus× giganteus – uticaj na kvaliteti količinu obrazovane biomase.PTEP – časopis za procesnutehniku i energetiku u poljoprivredi(Novi Sad), Vol. 13, No. 2: 170-173.10. Dželetović, Ž., Mihailović,N., Glamočlija, Đ., Dražić, G.:Odložena žetva Miscanthus ×giganteus – uticaj na kvalitet ikoličinu obrazovane biomase.XXI Nacionalna konferencija„Procesna tehnika i energetikau poljoprivredi – PTEP 2009“,Divčibare, 21-26. april 2009.,Zbornik rezimea, str. 103.

energijaP. Had`i}, Lj. Janju{evi}, M. Radosavljevi}Institut Goša, Beograd, SrbijaD. Stojiljkovi}, V. Jovanovi}, N. Mani}Mašinski fakultet Univerziteta u Beogradu, Beograd, SrbijaUDC: 662.756.3 : 62-843.6 : 006Biodizel iz malih šaržnihreaktora - eksperimentalnipodaci usaglašenosti kvalitetasa zahtevima standarda SRPSEN14214:20051. UvodPojam biodizel označava gorivo zadizel motore dobijeno iz biljnih uljai životinjskih masti. Po hemijskomsastavu biodizel predstavlja smešumetil ili etil estara viših masnihkiselina iz biljnih ulja i životinjskihmasti dobijenu preesterifikacijomnativnih triglicerida sa nižimalkoholima metanolom i etanololom [1] .Tehnologija za proizvodnju biodizelaje jednostavna sa stanovišta potrebnihtehnološkihoperacija, kao i u smislu tehnološkihzahteva (opreme).Dostupnost literaturnih podataka onačinu i postupcima transesterifikacijebiljnih ulja i životinjskih masti, bilou originalnim naučnim časopisima,bilo na Internet mreži, već pomenutajednostavnost postupka dobijanjabiodizela, dostupnost podataka otipovima i načinu konstruisanja malihreaktora (50 – 250 dm 3 ) za procesindividualne proizvodnje biodizela,kao i postojanje video tutorijala kojiu skoro realnom vremenu prikazujuproces, čini mogućnost proizvodnjebiodizela veoma privlačnom i zapojedince koji se u kućnim uslovimabave proizvodnjom biodizela za svojesopstvene potrebe.Veliki doprinos popularnostiproizvodnje biodizela u malimreaktorima je mogućnost proizvodnjebiodizela od otpadnih (korišćenih)biljnih ulja i životinjskih masti.Teorijski radovi snažno podržavajumogućnost korišćenja otpadnih (wasteOvaj rad je podržan od strane Ministarstvanauke i tehnološkog razvoja Republike Srbijeugovorom br. TP – 18009 18009AbstractBiodiesel refers to a vegetable oil, or animal fat based fuel for CI enginesconsisting of fatty acid alkyl esters. It is made by chemically reacting lipids withan alcohol (presumably methanol) in the presence of catalyst. Used vegetable oilis also adequate source for biodiesel production.Evident and encouraging simplicity of chemical reaction with massive rangeof feedstock, availability of information on process equipment and tutorials onreaction practical implementation, makes small batch production attractive forindividual producers.In this paper, the quality of biodiesel produced from waste vegetable oil in smallbatch reactor is discussed. Pilot plant for small batch production of biodieselwas constructed and the production was performed according to experimentalconditions most frequently suggested in literature. The quality of obtainedbiodiesel is analyzed and discussed regarding its compliance with SRPSEN14214:2005 and is based on data obtained by laboratory analysis.Some suggestions concerning the necessary steps toward improvement of qualityof biodiesel obtained from waste vegetable oil in small batch reactors are alsodiscussed.Key words: Biodiesel, waste vegetable oil, transesterification, biodiesel reactor.Ključne reči: Biodizel, otpadno biljno ulje, transesterifikacija, biodizel reaktor.vegetable oil, WVO) biljnih ulja iživotinjskih masti u individualnojproizvodnji biodizela, a subjektivniutisci individualnih proizvođača okvalitetu biodizela proizvedenog ukućnim uslovima daju širok zamahpokretu koji ima za cilj energetskusamodovoljnost malih korisnika.Međutim, individualni proizvođačibiodizela često gube iz vida da supostupci opisani uoriginalnim radovima zapravolaboratorijski postupci - zaključciizvedeni iz laboratorijskiheksperimenata ne moraju nužnoodslikavati uslove sinteze u pilotpostrojenjima. U relevantnoj literaturinedostaju podaci o kvalitetu biodizeladobijenog od izrađenog biljnog ulja umalim šaržnim reaktorima.[100]U ovom istraživanju je ispitivankvalitet biodizela dobijenog odkorišćenog biljnog ulja u šaržnomreaktoru sopstvene konstrukcijeu pogledu zadovoljenja zahtevaodređenih standardom SRPS EN14214:2005.2. Konstrukcija reaktoraŠaržni reaktori za proizvodnjubiodizela mogu biti različitih veličina ikonstrukcija.Najjednostavniji reaktor predstavljareakcioni sud za rad na atmosferskompritisku sa mogućnošću šaržiranjareaktanata cirkulacionom pumpom,kao i instalisanim sistemom za mešanjereaktanata i regulaciju temperature.Prečišćavanje sirovog biodizela se vršiispiranjem vodom. Uobičajeno je da se

energijaSlika 1 Postrojenje za proizvodnju biodizelaispiranje vrši u posebnom sudu, a ne usamom reaktoru zbog potrebe očuvanjaanhidrovanih uslova tokom reakcije.Postrojenje koje je projektovanoi izvedeno i na kojem su vršenaispitivanja sastoji se od reaktorazapremine 200 dm 3 , sistema zamešanje i transport sirovine tokomreakcije, sistema termoregulacije iočitavanja temperature reakcije, kao isuda za prečišćavanje sirovog biodizelazapremine 160 dm 3 . Shematski prikazpostrojenja je dat na slici 1.Sistem za prečišćavanje sirovogbiodizela je poseban sud u kojemse vrši višekratno ispiranje vodomi gravitaciono taloženje vode odispiranja pri odvajanju od gotovogproizvoda (biodizela).3. Faktori koji uti~u na procesdobijanja biodizela u malim{ar`nim reaktorimaProces dobijanja transesterifikovanihproizvoda (biodizel, metil estri višihmasnih kiselina, FAME) od korišćenihbiljnih ulja i životinjskihmasti zavisi od više činilaca: kvalitetasirovina, molskog odnosa rekatanata,tipa katalizatora, trajanja i temperaturereakcije, itd.3.1. Kvalitet sirovinaKvalitet sirovina je jedan ododlučujućih faktora od kojeg zavisiprinos u reakciji transesterifikacije, kaoi kvalitet proizvoda. Pod kvalitetomsirovine se u prvom redu podrazumevasadržaj slobodnih masnih kiselina(SMK) u biljnim uljima i životinjskimmastima, kao i sadržaj vlage.Sadržaj slobodnih masnih kiselinau korišćenom biljnom ulju zavisiod dužine upotrebe ulja, kao i odprocesa kojima je ulje podvrgnutotokom korišćenja. Postoji direktnazavisnost od temperature kojima je ulje[101]energijaizlagano i sadržajaslobodnih masnihkiselina. Ulje koje jekorišćeno na višimtemperaturama,s druge strane,najčešće ne sadrživlagu.Sadržaj slobodnihmasnih kiselinau sirovini seodređuje titracijom.Sadržaj SMK jeodlučujući faktorda li se u procesudobijanja FAMEmože primenitijednostavni postupaktransesterifikacije u alkalnojsredini, ili se ulje mora podvrgnutitransesterifikaciji u kiseloj srediniradi esterifikacije SMK i kasnijojtransesterifikaciji di- i monogliceridau alkalnoj sredini. Opšte je prihvaćenoda korišćena ulja sa manje od 1-2 %SMK mogu biti transesterifikovana ualkalnoj [2] sredini.3.2. Molski odnos reaktanata, tipkatalizatoraReakcija esterifikacije masnih kiselinaili transesterifikacije trigliceridaje povratna reakcija i ravnotežnostanje zavisi od polaznog odnosareaktanata (ulja i alkohola). Teorijskije za transesterifikaciju jednog molatriglicerida potrebno tri mola alkohola.Međutim, u praksi se u reakciji koristivišak alkohola [3] u odnosima od 1:3 do1:15.S druge strane veliki višak alkoholaotežava izdvajanje glicerina pozavršetku reakcije time što povećavarastvorljivost glicerina u biodizelu.Takođe, višak alkohola povećavai rastvorljivost sapuna nastalih izslobodnih masnih kiselina i timeotežava izdvajanje kvalitetnogproizvoda.Najčešće se u praksi koristi molskiodnos ulje/alkohol 1:6.Kao katalizator za reakcijutransesterifikacije se najčešće koristinatrijum hidroksid. Brzina reakcije,ali ne i ravnotežni odnos reaktanatai proizvoda, zavisi od količinekatalizatora. Katalizator natrijumhidroksid se tokom reakcije delomtroši za neutralisanje SMK u sirovini.To je razlog zbog kojeg se uvek prezapočinjanja reakcije transesterifikacijemora odrediti sadržaj SMK u polaznojsirovini. Za upotrebljena biljna ulja kojasadrže 1-2 % SMK u polaznom ulju sepreporučuje korišćenje 1% po težinikatalizatora prema polaznoj masi ulja [4] .3.3. Trajanje reakcije i temperaturareakcijeReakcija transesterifikacije je brzareakcija. Ispitivanje brzine alkalnetransesterifikacije pokazuje da 80 %količine polaznih triglicerida izreagujeza prvih deset minuta od početkareakcije [5] Reakcija transesterifikacijedi- i monoglicerida zahteva duževreme. Uobičajeno je da u praksiciklus proizvodnje biodizela u šaržnimreaktorima traje od tridesetak minutado dva časa [6] .Reakciju transesterifikacije u sudovimapod atmosferskim pritiskom radena najvišoj mogućoj temperaturivodeći računa o mogućem izdvajanjumetanola zbog isparavanja. Kadaje to moguće (kada postoji povratnihladnjak na reaktoru) reakcija se radina temperaturi ključanja metanola.3.4 Ostali faktoriMeđu ostalim faktorima koji utičuna kvalitet dobijenog biodizela sunačin i intenzitet mešanja reakcionesmeše, kao i metoda ispiranja sirovogbiodizela.Ulje se na sobnoj temperaturi ne mešasa alkoholom. Mehaničko mešanjereakcione smeše je tokom reakcijeod velike važnosti. Bez mešanja sereakcija transesterifikacije ne odvija,ali brzina mešanja nije presudna.Brzina mešanja utiče na brzinu reakcijetransesterifikacije samo pri veomamalom mešanju zbog nemešljivostireaktanata (ulja i alkoholnog rastvorakatalizatora).Pri proizvodnji biodizela odkorišćenog biljnog ulja u malimreaktorima ispiranje sirovog biodizelaje od izuzetne važnosti. Ispiranje jegotovo jedini ekonomsko prihvatljivnačin da se uklone zaostali reaktanti(metanol), katalizator i reakcijomoslobođeni glicerin. Karaosmanoglu isaradnici [7] su detaljno ipitivali procesispiranja biodizela i predložili da sebiodizel ispira vodom temperature50-70 °C. Preporučeni broj ispiranjakojim se postiže poboljšanje kvalitetabiodizela je prema istom autorima dosedam.4. Rezultati ispitivanjaIspitivano je više parametra kvalitetabiodizela dobijenog iz izrađenogbiljnog ulja kao polazne sirovine umalom šaržnom reaktoru prema SRPSEN14214:2005 standardu, i to:1. sadržaj metil estara (% m/m)2. metil estar linolenske kiseline(% m/m)3. polinezasićeni metilestri (% m/m)

energija4. sadržaj vlage i isparljivih materija(mg/kg)Analiziran je kvalitet biodizela iz četirišarže korišćenog biljnog ulja koje suobrađene prema istovetnoj proceduri.Polazne sirovine u svim šaržamasu pre reakcije ispitane na sadržajSMK i vlažnost: u svim korišćenimsirovinama je sadržaj SMK bio ugranicama 0,9-1,1 %, a sirovine nisusadržale vlagu.Postupak: Izrađeno biljno ulje (80 kg,96.5 M) je zagrejano i prebačeno ureaktor. U reaktor je zatim odjednomdodat metanol ( 18.5 kg, 580 M) ukojem je prethodno rastvoren natrijumhidroksid p.a. (0.8 kg). Po dodavanjualkohola započeto je mešanjecirkulacionom pumpom, a temperaturareakcione smeše tokom reakcije jeodržavana na 50±5 °C u toku dva sata.Po završetku reakcije isključenoje mešanje i reakciona smeša jeostavljena tokom sat vremena da seizdvoji glicerin koji je odbačen.Sirovi biodizel je prebačen u sud zaispiranje, ispran vodom (30 dm 3 )temperature oko 50 °C i ostavljen dase razdvoje slojevi. Voda od ispiranjaje odbačena i ispiranje je ponovljenoukupno sedam puta. Gotov proizvodje ostavljen nedelju dana radigravitacionog izdvajanja vode i uzorcidobijenog biodizela su analizirani.Rezultati analize navedenihkarakteristika biodizela u pogleduusaglašenosti sa SRPS EN14214:2005su prikazani u tabeli 1.Tabela 1 Vrednosti karakteristikarazličitih uzoraka biodizela *Rezultati analize kvaliteta uzoraka1 – 4 pokazuju da je sadržaj metilestra linolenske kiseline, kao i sadržajpolinezasićenih metilestara uvek ugranicama propisanim standardom.Ipak, prisutnost linolenske kiselinei polinezasićenih estara je unapredodređena osobina ulja zavisno odSlika 1 Postrojenje za proizvodnju biodizela[102]energijabiljne vrste iz koje je ulje dobijenoi neznatno se može promenitikorišćenjem ulja u prehrambene svrhe,odnosno procesom preesterifikacije pridobijanju biodizela.Sadržaj metil estara je konstantno iznačajno ispod standardom propisanegranice. Prema dobijenim rezultatima,biodizel dobijen iz otpadnog ulja umalim šaržnim reaktorimajednofaznim postupkomtransesterifikacije uz korišćenjenatrijum hidroksida kao katalizatorapo pravilu ne može da zadovoljivažeće standarde. U prilog takvomzaključku govore i ispitivanja reakcijepreesterifikacije smeše otpadnog ulja iživotinjskih masti [8] .Rezultati tog istraživanja su pokazalida u jednofaznom postupku nijemoguće dobiti biodizel sa sadržajemFAME koji propisuje EN14214,čak i kada se radi u laboratorijskimuslovima.Nizak sadržaj FAME u uzorcimabiodizela dobijenih u našemistraživanju reakcije u šaržnomreaktoru je razumljiviji ako seproces pripreme hrane posmatra kaodelimična ekstrakcija životinjskihmasti biljnim uljem na visokimtemperaturama. Drugim rečima,polazna sirovina (korišćeno biljnoulje) za dobijanje biodizela je uveku uslovima opisanog postupkaproizvodnje bila smeša biljnog ulja iživotinjskih masti.U pogledu sadržaja vlage, ispitivaniuzorci 1 – 4 takođe nisu zadovoljilizahteve standarda. Sadržaj vlage varirau pojedinim uzorcima, ali je ovajnedostatak moguće otkloniti dužimtrajanjem gravitacione separacije preanalize uzoraka.Na osnovu dobijenih rezultata, mališaržni reaktori mogu biti korišćeni zaproizvodnju biodizela jednofaznimpostupkom iz otpadnog ulja ako sekao tehnološka operacija u sklopuproizvodnje koristivakuum destilacija.Uzorak 4D (tabela1) predstavljabiodizel prečišćendestilacijompolaznog uzorka4. Dobijenirezultati ispitivanihparametarau potpunostizadovoljavajuzahteve SRPSEN14214.Uvođenjedestilacije uopisani proces proizvodnje biodizelapodiže cenu tako dobijenog proizvodašto ga u ekonomskom smislu čininekonkurentim dizel gorivu dobijenomiz nafte.*Analize izvršila SP Laboratorija AD,Bečej. Br. izveštaja R10-240 i R10-875Zaklju~akMali šaržni reaktori za proizvodnjubiodizela korišćenjem otpadnogbiljnog ulja su jednostavnekonstrukcije. Međutim, pojedinekarakteristike biodizela proizvedenogod korišćenog biljnog ulja umalim reaktorima reakcijomtransesterifikacije prema najšešćekorišćenim postupcima, uglavnom nezadovoljavaju zahteve standarda SRPSEN14214:2005.Uvođenje destilacije kao popstupkadorade biodizela je način zaispunjavanje svih zahteva navedenogstandarda.Literatura[1]. L. C. Meher, D. Vidya Sagar,S. N. Naik. “Technical aspectsof biodiesel production Bytransesterification-a review”,Renew.Sustain. Energ. Rew., Vol.10, No. 3, pp.248-268 (2006) J.Van Gerpen, “Biodiesel processingand production”, Fuel Process.Technol., Vol. 86, No. 10. pp 1097-1107 (2005)[2]. A. V. Tomasevic, S. S. Siler-Marinkovic, Methanolysis ofused frying oil, Fuel processingtechnology, 81, pp 1-6 (2003)[3]. B. Freedman, E. H. Pryde, T.L. Mounts, Variables Affectingthe Yields of Fatty Esters fromTriesterified Vegetable Oils, J. Am.Oil Chem. Soc.,61, pp 1638/1643(1984)[4]. J. Van Gerpen, B. Schranks, R.Puszko, D. Clements, G. Knothe,Biodiesel Production Technology,str. 34, National RenewableEnergy Laboratory, Battelle, USA(2004)[5]. E. Ahn., M. Koncar, M.Mittelbach, R. Marr, A Low-Waste Process for the Productionof Biodiesel, Sep. Sci. Technol.,No.30, pp 2021-2033 (1995)[6]. D. Danoko, M. Cheryan, Kineticsof Palm Oil Transesterificationin Batch Reactor, J. Am. OilChem. Soc., 77(12), pp 1263-1267(2000)

[7]. M. Cetinkaya, F. Karaosmanoglu,Optimization of baze CatalyzedTransesterification of UsedCooking Oil, Energy&Fuels,18(6),pp. 1888-1895 (2004)[8] J. M. Dias, M. C. M. A. Ferraz, M.F. Almeida, Mixture of VegetableOils and Animal Fat for BiodieselProduction: Influence on ProductComposition and Quality, EnergyFuels, 22(6), pp 3889-3893 (2008).energijaRadivoje Penjin, dip.ing.tehUDC: 662.767.2 : 628.4.042].003Produkcija biogasa izbiološkog otpada- Ekonomska opravdanost -RezimeŽivimo u veku kada našoj prelepoj planeti preti ekološka katastrofa jer sekonstantno zagreva zbog efekta staklene bašte. Ovaj rad se posle uvoda i kratkogopisa najpovoljnijeg rešenja za investitore bavi i iznalaženjem ekonomskiopravdanih rešenja koje fi nansijski daju posticaj investitorima da ulažu upostrojenja za proizvodnju biogasa iz obnovivih izvora energije. Kroz rad jeobrađeno postrojenje koje ostvaruje dobit svojim radom.Isplativost ovakvih postrojenja je oko 4,5 godina, a vek minimalno 15 godina.Pored ekonomske isplativosti za izgradnju ovakvih pogona tu je i ekološkaopravdanost jer se smanjuje emisija gasova koji izazivaju efekat staklene bašte.Ključne reči: ekonomska opravdanost, ekonomska isplativost, biogaspostrojenje, elektrana na biogas (tj na biomasu), uredba Vlade, obnovivi izvorienergije, emisija gasova, dobit – profit, efekat staklene bašte.AbstractWe live in a time when our beautiful planet threatens ecological disaster becauseit is constantly heated due to greenhouse effect. After the introduction and abrief description of the best solutions for investors this work deals with fi ndingeconomically feasible solutions that would encourage investments in facilitiesfor the production of biogas from renewable energy sources. Furthermore, thereis a description of feasible biogas installation. Payback period is approximately4.5 years with minimum life-cycle of 15 years. Beside the economic reasons,important motive for investor should be ecology because these installation helplowering greenhouse gases emission.Key words: economic justification / economic reasons, economic feasibility,biogas installation, biomass/biogas power plant, government regulation,renewable energy sources, gas emission, gain, greenhouse effect.Obnovljivi vid energijeŽivimo u XXI veku gde postoji sveveća potreba za energijom, predviđa seu dogledno vreme nestašica energenata(fosilna goriva). Nedostatak fosilnihgoriva primorava nas da počnemo dakoristimo obnovive vidove energije isamim tim razvijamo nove tehnološkepostupke za dobijanje takve energije.Najefikasniji energent je biogas, kojise može dobiti iz zelenog rastinja[103]i organskih otpadaka. Biogas jepozitivan u bilansu za životnu okolinujer iz njega nastaje manje CO 2gasa,

energijanego što biljka utroši za fotosintezubiomase iz koje smo dobili biogas.Osnova dobijanja biogasaTokom samog procesa fermentacijeanajrobnih bakterija dolazi dorazgradnje organskih materija uviše faza do konačnih produkata,u najvećem udelu su CO 2(ugljendioksid) i CH 4(metan). Sam procesfermentacije možemo podeliti u trifaze odnosno tri različita procesa, dokonačnih produkata metana (65 – 75%CH 4) i ugljen dioksida (30 – 35%CO 2). Proces metanskog vrenja jeveoma složen jer u njemu učestvujeveliki broj bakterijskih vrsta, a svakaod njih je zavisna od vrste supstrata.Procesi se odvijaju uz veliki brojanajrobnih bakterija i fakultativnoajrobnih, koje su akteri u sledećimfazama:• hidroliza – razgradnja složenihmolekula, u vodi nerastvornihmaterija prevode se u rastvorni oblik(poli saharidi, belančevine, lipidi ….)• kiselinsko vrenje – organskizagadjiivači se prevode u jednostavneorganske kiseline i alkohole• metansko vrenje (sinteza biogasa)– dešava se pod dejstvom bakterijametanskog vrenja, nastaje metan iugljen dioksid iz nastalih organskihkiselina.Mulj (talog) koji nastaje prifermentaciji, izbacuje se iz sistema,bogat je mineralnim materijama i oligoelementima. Energija koja se dobijesagorevanjem ugljenih hidrata teoretskije jednaka energiji koja nastanesagorevanjem biogasa. Dobijenaenergija jednaka je onoj energiji kojase utroši za fotosintezu.Biogas poseduje velike prednostikao energent, jer ga kogeneracijom(Combined Heat and Power – CHP)Slika 1Tabela 1[104]energijalako i jednostavno možemo prevestiu električnu energiju i toplotnuenergiju. Biogas sagoreva u plinskommotoru (ili gasnoj turbini) koji gonielektrogenerator. Tokom ovog procesasagorevanja stvara se veća količinatoplotne energije, koja se lako koristiza zagrevanje industrijskih postrojenjai zgrada.Izvorne sirovine za dobijanjebiogasaU principu se može upotrebiti svakaorganska supstanca. Za dobijanjebiogasa upotrebljavaju se ugljenihidrati, masti,belančevine, celuloza..,dok se lignin veoma sporo ražlaže ipraktično ostaje u mulju pa ga kaosirovinu ne koristiti.Na osnovu onoga što smo rekli moguse koristiti sledeće organske supstance:• tekući i čvrsti stočni izmet izintenzivne stočarske proizvodnje,• ostaci sa poljoprivrednih njiva,• otpadni materijal iz prehrambeneindustrije i• organski otpad iz domaćinstva.Optimalni usloviNa proces anaerobne fermentacije– dobijanje biogasa utiče veliki brojfaktora a poseban značaj imaju:temperatura, pH – vrednost, vrsta ikoncentracija zagadjenja, koncentracijanutrijenata i toksina, vreme boravkau biološkom reaktoru, mešanje,koncentracija kiseonika itd. Količinaproizvedeneg biogasa je direknozavisna od organske osnove koja ulaziu proces, pH – vrednosti, temperature ivremena zadržavanja u digestoru.Tok procesaKod sistema koji preradjuju isključivootpad iz prehrambene industrije i otpadiz domaćinstva, često ga je potrebnopre tretmana sterilisati – da bi procesmogao da se odvija. Kod ovakvihpostrojenja mulj (blato) koji izlazi izpostrojenja mora se dodatno tretiratina temperaturama od 55 – 75 o C (jerse najbolje razlaganje postiže rastomtermofilnih bakterija) da bi moglo dase koristi kao djubrivo (slika 1).Postrojenje biogasa snage500 kWZa ovakav proces možemo dati bilansprodukcije biogasa iz kog dobijamoadekvatne količine električne i toplotneenergije (tabela 1).Godišnja produkija biogasaje 1.308.840 m 3 kojim se ukogeneracijskom postrojenju proizvede4.200 MWh električne energije i 2.700MWh toplotne energije snage oko 700MW a po potrebi veće. Kogeracijskopostrojenje (plinski motor + elektrogenerator ili sa gasnom turbinom) imainsalisan elektro generator snage 500kW.Postrojene biogasa snage 1MWPostrojenje gde se preradjujuživotinjski otpaci (izmet - stajnjak)i zeleno rastinje (trava i korov) sanjiva možemo nazvati ‘’zelenimmetanolskim postrojenjem,, jer iznjega pored biogasa izlazi i mulj(blato) koji je dobro djubrivo bezpotrebe da se dodatno tretira.Godišnja produkcija biogasaje 2.417.760 m 3 kojim se ukogeneracijskom postrojenju proizvede8.300 MWh električne energije i4.580 MWh toplotne energije, snageoko 1.000 MW a po potrebi veće.Kogeneracijsko postrojenje (plinskimotor + elektro generator ili sa gasnomturbinom) ima insalisan elektrogenerator snage 1 MW (tabela 2,slika 3).Oprema koja je sastavni deoovakvog postrojenjaOvakva jedna stanica mora se opremitisledećom opremom: fermentorom,pofermentorom, skladištembiogasa, boksom za silažu – zeleniš,dekanterom, pumpnim stanicama,boksovima za stočni izmet, potrebnimcevovodima, izmenjivačima toplote,kogeneracijskim postrojenjem,trafoom sa uklopnicom i potrebnomautomatikom za upravljanje procesom.Moguća varijanta je da postrojenjebude opremljeno kompresorom zabiogas sa odgovarajućim skladištem,da bi se gas koristio za pogon motornih

energijaTabela 2Slika 2Slika 3vozila – teško da će moći da zaživi kodnas dok se ne razvije tržište prometabiogasa, slika 3.Slika 4Slika 5energija,,Primer’’Primer je farma koja ima 200 kravamuzara i 1000 svinja (od čega 150krmača) pored toga farma proizvodihranu i ima godišnje 1.500 tona trave,lisnate mase i slama od žitarica.Sirovine (kravlji i svinjski stajnjak)dopuniće se lisnatom masom i slamomžitarica što će nam omogućiti daproizvedemo 500.000 m 3 biogasa nagodišnjem nivou.Postrojenje je opremljenokogeneracijom koja proizvodi 123[105]kWh/h električne energije i 166 kWh/htoplotne energije. Višak električneenergije biće prodat elektroprivredipo povlašćenim cenama od 16 cEura.Količina električne energije dobijeneza godinu dana je 984.000 kWh – za8.000 h rada kogeneraciskog agregatajer je neophodno utrošiti oko 10 %vremena na održavanje motora.Toplotna energija koja se dobije jeekvivalentna količinama gasa (138.700Nm 3 ) potrebnih da se dobije ovakoličina toplotne energije. Zimi sekoristi sva količina toplotne energijeza grejanje a leti je moguće prekotoplotnih pumpi za hladjenje.Na sledećem dijagramu su materijalnii energetski bilansi našeg postrojenja,gde su prikazane unete količinesirovine , dobijene količine elektro itoplotne energije i dobijene količinetečnog i kompast djubriva u tokugodine (slika 4).Tehnolo{ka specifikacijaBiomasa se sastoji od slame žitarica,lisnate mase, kravljeg i svinjskogtečnog stajnjaka, pa smatram da jepogodna termofilna fermentacijasa vremenom zadržavanja u prvomfermentoru (digestoru) od oko 17 do20 dana, radna zapremina primarnogdigestora mora biti oko 600 m 3 . Drugifermentor (digestor) sa nešto većimvremenom zadržavanja. Institucijeevropske unije za obnovljivu energijupredlažu da se fermentori (digestori)izrade od kiselo otpornog betonasa krovom od dvoslojnih gumenihmembrane. Fermentori se izrađujui od čelika zaštićeni epoksidnimpremazima. Digestori su opremljenisa parom mešalica odgovarajućekonstrukcije, zatim ispod membranaje sistem za apsorbovanje vodoniksulfida.U sledećem blok diagramu se možesagledati kompletno postrojenje(slika 5).Celovito postrojenje se sastoji odpripremne jedinice (prijemne i sabirnejame), od pre – tretmana (ako jepotrebno izbvršiti pripremu otpada –sitnjenje, sterilizacija, pasterizacija...),od fermentora (digestora) u ovompostrojenju dva iste zapremine.Fermetisana tečnost odlazi nadekantaciju gde se odvaja đubrivo(kompast) i tečna faza koja može dase koristi kao tečno đubrivo ili ide nadalji tretman voda da bi se vratila vodau vodotokove. Danas se postrojenjaopremaju centrifugalnim dekanterimakoji efikasno izdvajaju čvrstu fazu.Ovakvo postrojenje ima i energetskujedinicu koja se sastoji od

energijaenergijaSlika 6kogeneracionog agregata, trafoa,merne opreme za isporučenu električnuenergiju EPS –u, upravljačkonadzorne jedinice. U sastav ulazeizmenjivači toplote i pumpe toplevode za distribuciju toplotne energije(grejanje potrošača).Kao što se sa šeme vidi ovakopostrojenje je opremljeno i bakljomza hitne slučajeve (kvar motorakogeneratora, preterana produkcijabiogasa ....)Na šemi je prikazano ovo postrojenje(slika 6).Slika 7Na sledećoj šemi (slika 7) možemopogledati principijalni dijagramfunkcionalnosti kogeneraciskog– CHP agregata koji umestomotora za pogon generatora imaugrađenu gasnu mikroturbinu (mikroturbokompresor). Agregati sa mikroturbinama su mnogo efikasniji jerimaju samo jedan pokretni deo, aodržavanje je jednostavnije sa manjimtroškovima (turbogeneratorski setovikoji trenutno rade imaju pouzdanost:21.841.520 je ukupan fond operativnihsati – prosečno vreme između dvazastoja je 15.300 sati) Kod izradenovih projekatatreba razmotritii mogućnostugradnje agregatasa gasnom mikroturbinom.Slika 8Automatsko upravljanje inadzorCelo postrojenje se upravljaautomatski, jer je neophodnoodržavati zadate tehnološke parametrei pratiti funkcionalnost sistema krozdug vremenski period. Upravljase crpnim pumpama iz prijemnihjama, svim mešalicama, grejanjemfermentora (digestora), isporukomtoplotne energije ka potrošačima,upravljanje biogasom, kogeneratoromi isporukom električne energije kaEPS-u. Za operativnu kontroludovoljna je jedna osoba, koja jeobučena da preko računara prati imenja parametre ako je neophodno.Program sa odgovarajućom skadomprati, evidentira i koriguje relevantneparametre gde spada i količinaisporučene električne energije.Postrojenje je pretstavljeno vizualnona monitoru računara ( tač panelu na[106]

energijaupravljačkom ormanu) u kontrolnojsobi gde je moguć automatski rad zalokalnu ili daljinsku kontrolu (slika 8).Kontejner,,ADV-CS`` je dizajnirao sistemkoji omogućava brzu, laku, na licumesta instalaciju i puštanje u rad– kontejner sistem, za kompaktnobiogas postrojenje, obuhvata jedinicukogeneracije (CHP – CombinedHead and Power) kao i sve tehničkekomponente neophodne za rad biogaspostrojenja u rasponu snage od 80 do500 kW.Kontejner je podeljen u tri odvojenesobe, u kojima su integrisani procesniuređaji. Inovacije i efikasnost su glavneprednosti ovog sistemskog rešenje.Sistem kontejneri su u potpunostiproizvedeni u protiveksplozivnojzaštiti. Završni test funkcija, da bi seobezbedilo pravilno funkcionisanje,vrši se u našoj Fabrici u uslovima“stanje-na-objekatu-sigurnosnotestiranje”.ADV-CS sistem kontejner jekompatibilan sa većinom fermentatora,Tabela 3energijanudi visok stepen fleksibilnosti, brz iuspešan početak proizvodnje električnei toplotne energije.Soba upravljanja: PLC, server irazvodni ormani.Mašinska soba sadrži kogeneraciskopostrojenje (CHP) – snabdevanjeproizvedenim biogasom,uključujući: biogas, sistem za hlađenje,regulator gasa, pritisak gasa, toplotnikalorimetar, uređaje za izuzimanjeelektrične energije ka EPS-u.Distribuciona soba za snabdevanjesupstratom i distribuciju toplote:supstrat – pumpa, merenje količinepodloge, temperature podloge, brojačkoličine toplote i distributivne cevi.Ekonomska opravdanostNa osnovu tehnoloških rešenja,dobijenih informacionih ponudaza projektovanu opremu koja bi seugradila, kreditne linije EvropskeInvesticione Banke (EIB) i korišćenjanačina izračunavanja investicionihi tekućih troškova kao i dobiti poprotokolima evropske agencije Biogasfor Eastern Europe (BiG > East).Pri izradi ekonomskeopravdanosti obuhvaćenaje i uredba Vlade Srbijeo merama podsticaja zaproizvodnju električneTabela 4 Procene isplativosti energetskog postrojenja za biogas ,,Postrojenje“[107]energije korišćenjem obnovljivihizvora energije i kombinovanomproizvodnjom električne i toplotneenergije – ona nam definiše cenuproizvedene i isporučene električneenergije proizvedene u elektranamana biogas do 0,2 MW od 16 cEura(tabela 3).Isplativost ,,Postrojenja ’’ se bobijakada se ukupne investicije podelesa dobijenom dobiti na godišnjemnivou 451.290/100.065 = 4,5 godine,ovaj projekat je isplativ. Životni vekovakvog postrojenja je minimalno15 godina, iskustvo iz ZapadneEvrope kažu da neka postrojenja radeveč dvadesetak godina bez većihinvesticionih troškovaNisu obrađene ni uštede na transportui lagerovanju svežeg stajskog đubrivai korišćenje velikih obradivih površinaza lagune gde se odlaže tečno stajskođubre (oseka).Iz tabele 4 se vidi da je ekonomskiopravdano investirati u ovaj tipobjekta – zatim se izgradnjom ovakvogpostrojenja smanjuje emisija gasova(metana i ugljen dioksida) koji dovodedo stvaranja efekta staklene bašte.Literatura1. Slobodan Šušić, Sava Petrov,Gojko Kukić, Vesna Sinobad, PantoPerunović, Borivoje Kornosovac,Đuro Bašić Osnovi tehnologiješećera, Druga knjiga strana 423 –497, Izdavač ,,Jugošećer’’ Beograd1995 god.2. Grupa autora (Dejan Bajič, JosipBaras, Bojan Đoršević, LukaKnežević, ......) Priručnik zaindustriju šećera, Prva knjiga strana639 – 703, Izdavač Savez hemičara itehničara Jugoslavije, Beograd 1980god.3. Radosavljević, M.: Korišćenjebiogasa za kombinovanuproizvodnju toplotne i električneenergije, Procesna tehnika, Beograd,XII, br. 3Ù4/1996, str. 286-289.4. M. Kuburović, M. Stanojević,“Biotehnologija: procesi i oprema”,Smeits, Beograd, 1997.5. Stefanović, G., Heckmann, S.,Ćojbašić, Lj.: Dobijanje biogasa izorganskog otpada, Procesna tehnika,Beograd, XII, br. 3-4/1996, str. 281-285.6. Gerard Kiely, Environmentalengineering, Chapter thirteen,Anaerobic digestion and sludgetreatment, McGraw-Hill, 1998.

7. Arbi-Probag, 1993; Vergärungbiogener Abfälle aus Haushalt,Industrie und Landschaftspflege.In.: Schriftenreihe desBundesamtes für EnergiewirtschaftSchweiz 47,5.8. Baserga, U. 1998:Landwirtschaftliche Co-Vergärungs-Biogasanlagen -Biogas aus organischen Reststoffenund Energiegras. EidgenössischeForschungsanstalt fürAgrarwirtschaft und Landtechnik(FAT), FATBericht Nr. 215, CH-8356 Tänikon.9. Bundesumweltministerium 2007;Entwicklung der erneuerbarenEnergien im Jahr 2006 inDeutschand;10. Eder, B.; Schulz H.; 2006;Biogas Praxis; GrundlagenPlanung Anlagenbau BeispieleWirtschaftlichkeit; ÖkobuchVerlag, Staufen ei Freiburg.11. Fachverband Biogas e.V. ; http://www.fachverband-biogas.de/12. Krieg, A. 1993; Verwertungorganischer Reststoffe inlandwirtschaftlichen Biogasanlagen-Rahmenbedingungen undPotentiale-; Fachverband Biogase.V.13. Wellinger et al. 1998;Untersuchungen zur anaerobenAufbereitung von Schlachtabfällen;Grieder AG; Schlussberichtenergijadr Du{an Gordi}, dr Milun Babi}, dr Vanja [u{ter{i~,Davor Kon~alovi}, student doktorskih studija,Dubravka Jeli}, student doktorskih studijaMašinski fakultet u Kragujevcu, 34000 KragujevacUDC:621.317.38 : 674.23Mogućnosti uštede energijeu industriji drvenognameštajaRezimeIndustrija nameštaja spada u grupu relativno malih energetskih potrošača. Zato sečesto na troškove energije u ovim preduzećima gleda kao fiksan režijski trošak,mada je zapravo jedan od troškova kojima se najlakše upravlja (gazduje). I zaista,u velikom broju zemalja EU i posebno SAD, iskustvo je pokazalo da mnogefabrike ove industrije mogu smanjiti troškove za energiju (pre svega prirodnigas i električnu energiju) i do 20% sa relativno malim ulaganjima i brzim rokompovraćaja sredstava i da je često lakše povećati profit preduzeća smanjenjemtroškova za energiju nego povećanjem obima prodaje. U radu su identifikovanei sitematizovane preporuke u vezi smanjenja potrošnje energije u industrijiproizvodnje nameštaja, uključujući očekivane uštede i period otplate, kao imogućnost primena ovih mera i našim preduzećima ove industrije.Ključne reči: ušteda energije, energetska efikasnost, industrija nameštaja.Possibilities of Energy Conservation in Wood-FurnitureIndustryThe furniture industry belongs to the group of relatively small energy consumers.Therefore, energy costs are often treated as the fi xed overhead costs, although itis actually one of the costs which are easiest to manage. In many EU countriesand especially the United States, experience has shown that many plants of thisindustry can reduce energy costs (primarily natural gas and electricity) up to20% with a relatively small payback time. It is often easier to increase companyprofi t by reducing energy costs than increasing sales volume. Recommendationsregarding reduction of energy consumption in the furniture industry are identifi edand systematised in the paper, including the expected savings and the paybacktime, and the possibility of applying these measures at domestic enterprises of theindustry.Key words: energy conservation, energy efficiency, furniture industry.1. Uvod 1Industrija nameštaja uključujeizradu delova nameštaja i njihovosklapanje sa odgovarajućom završnomobradom. Osnovni materijal u ovoj1Rad nastao kao deo istraživanja na projektuMinistarstva za nauku i tehnološki razvoj ev.br. TR-18202 A pod nazivom: “Uspostavljanjesistema energo-eko menadžmenta u demopreduzeću industrije nameštaja”[108]industriji je drvo i pločasti materijalibazirani na drvetu (iverica, univer,MDF, HDF, OSB, lesonit, itd).Uz to koriste se prateći materijali,kao što su: metal, sunđer, tkanina,plastika i sl. Prema klasifikacijamaDOE (USA Departmant of Energy)i IEA (International Energy Agency)industrija nameštaja spada u grupurelativno malih energetskih potrošača.Prema sistematizovanim podacima zarazličite industrijske grane (Odyssee

energijaEnergy Efficiency Indicators in EuropeDatabase), srednja specifična potrošnjaprimarne energije u industrijskimpreduzećima industrije proizvodnjenameštaja u EU iznosi relativno malih0,386 MWh/t gotovog proizvoda [1].Često se na troškove energije u ovimpreduzećima gleda kao fiksan režijskitrošak, mada je zapravo to jedan odtroškova kojim se najlakše upravlja(gazduje) i čijim se smanjenjem možebitno povećati njihova produktivnost.I zaista, u velikom broju zemalja EU iposebno SAD (izvor: IAC - MissisipiState University), iskustvo je pokazaloda mnoge fabrike ove industrije mogusmanjiti troškove za energiju i do 20%sa relativno malim ulaganjima i brzimrokom povraćaja sredstava i da ječesto lakše povećati profit preduzećasmanjenjem troškova za energiju negopovećanjem obima prodaje.Prema podacima Republičkog zavodaza statistiku, industrija nameštajau Srbiji, trenutno zapošljava višeod 15.000 radnika u preko 2.000kompanija i 3.000 radionica, koje supretežno u privatnom vlasništvu [2].Najveći broj privatnih kompanija jekategorisan kao „male kompanije”(91,7%). Kompanije srednje veličinečine 7,1%, i velike kompanijepokrivaju preostalih 1,3%. Velikei srednje kompanije su u značajnojmeri orijentisane ka izvozu svojihproizvoda. Srpski izvoz nameštaja seskoro utrostručio do 2004. do 2008.godine, pa je porasto sa 81 milionana 223 miliona $ [2]. Preduzećaove industrijske grane, kao i ostalamala i srednja preduzeća iz Srbije,na putu uključivanja u ekonomijuEU zasnovanu na znanju, susreću sesa brojnim izazovima, koji dodatnonaglašavaju važnost istraživanja zanjihovu konkurentnost.Cilj ovog rada je da se analizirajuprimeri najbolje prakse za povećanje[109]energijaSlika 1 Prosečna potrošnja električne energije krajnjihpotrošača industrije nameštaja [3]energetske efikasnosti u industrijinameštaja tj. dostupna relevantnaiskustva renomiranih svetskihproizvođača nameštaja, koja trebada posluže kao osnov za rešenjakonkretnih problema u preduzećimadomaće industrije.2. Energenti koji se koriste uindustriji name{tajaRelevantna svetska iskustva pokazujuda su osnovni energenti u ovimpostrojenjima (uz vodu) električnaenergija i prirodni gas, pri čemu jeelektrična energija sa troškovnogstanovišta dominantna [3]. Uodređenom broju preduzeća, umestoprirodnog gasa, kao energent, koristise otpadni drveni materijal kojinastaje u procesu obrade materijalana bazi drveta, što značajno umanjujetroškove energenata, ali i troškoveodlaganja otpadnog materijala. Premasistematizovanim podacima u više od30 preduzeća ove industrije, najvećideo godišnje potrošnje električneenergije (43%) odlazi na obavljanjeprocesa (za pokretanje procesnihelektromotora). Na osvetljenjese godišnje troši 23% električneenergije, dok se za grejanje i hlađenjeprostora, uglavnom kancelarija, koristi18% električne energije. Tipično,proizvodne hale se ne klimatizuju,zbog visokih troškova. Sistemi zaprikupljanje prašine koja nastajeobradom drvnih materijala, koristeprocentualno najmanje količineelektrične energije. Sve veći brojpreduzeća proizvodnje nameštajadobija drvene podsklopove ili drvenekomponente spremne za sastavljanjei finu obradu. Uz to, sve manje sekoriste i peći za sušenje jer fabrikekupuju već isušenu drvenu građu ilipločaste materijale. Godišnja potrošnjaelektrične energije potrebne za radkompresora je 12%.Najveći deotoplotne energijeu preduzećimaindustrijenameštaja koristise za zagrevanjeproizvodnihpogona. Procesnaoprema koja sekoristi u industrijiproizvodnjedrvenog nameštajane obezbeđujedovoljno toploteza klimatizacijuproizvodnihprostorija. Ostatakgodišnje potrošnjeenergenata odnosise na korišćenje prirodnog gasa unekim procesima, kao što su sušenjeboje i montaža [4].Preduzeća industrije nameštaja popravilu nisu veliki potrošači vode, jerse voda ne koristi u velikim količinamaza obavljanje osnovnih proizvodnihoperacija.3. Mogu}nosti u{tede energijeu industriji name{tajaMogućnosti za smanjenje troškovaenegije u jednom preduzećuproizvodnje nameštaja sumnogobrojne. U radu će biti pomenutesamo one koje obezbeđuju preduzećukoje ih implementira period povraćajauloženih finansijskih sredstava odmaksimalno 2 godine, što su i običnozahtevi menadžmenta preduzeća oveindustrije.3.1. Mogu}nosti u{tede elektri~neenergijeNajveći deo troškova električneenergije potiče iz samog procesa izradenameštaja. Mogućnosti za smanjenjetroškova električne energije generalnose odnose na: poboljšanje/smanjenje/kontrolu rasvete, poboljšanje KGHsistema, poboljšanje efikasnostisistema za prikupljanje prašine ipiljevine, poboljšanje efikasnostisistema komprimovanog vazduha ipoboljšanje faktora snage.Osnovna preporuka za poboljšanjaefikasnosti procesnih elektromotoraje zamena standardnih klinastihkaišnih (remenih) prenosnikasinhronim kaišnim prenosnicima radiefikasnijeg prenošenja snage (slika1). Sinhroni kaiševi nemaju klizanje,što obezbeđuje bolji prenos snage,dok standardni klinasti kaiševi usledtrenja klizanja zahtevaju dodatnujačinu struju iz elektromotora, tako dasinhroni kaiš obezbeđuje u proseku 2%veću efikasnost u odnosu na klinastiremen. Ugradnja sinhronih kaišnikana elektromotorima snage preko 15kW, obezbediće period otplate od dvegodine ili kraće kod rada u višesmena [5].Zamena dotrajalih elektromotora,novim visokoučinskim, često je boljiizbor od naše uobičajene prakseponovnog namotavanja motora.Ovi elektromotori smanjuju gubitkeenergije kroz poboljšanu konstrukciju,bolje materijale, uže tolerancije ipoboljšane tehnike izrade. Uz pravilnuinstalaciju, energetski efikasni motorirade na nižoj temperaturi i zato selakše održavaju, imaju duži radnivek ležajeva i izolacije i smanjenevibracije. Prema podacima CDA

energija(Copper Development Association)zamena starog, prema EPAkriterijumima energetski neefikasnog,elektromotora snage 37 kW, će seisplatiti kroz uštedu energije za 15meseci.U slučajevima gde se vršnaopterećenja mogu smanjiti, ugradnjomelektromotora manje snage potrošnjaelektrične energije se može smanjiti za1,2 %, dok je za elektromotore manjihsnaga taj procenat i viši. Više studijapokazuju da je prosečan rok povraćajaovakve investicije oko 1,5 god.(Industrial Assessment Center (IAC) -http://oipea-www.rutgers.edu/database/db_f.html).Instalacija programabilnih termostatana manjim unitarnim sistemima,adekvatno podešavanje temperaturai odvajanje klimatizacije magacinaod klimatizacije proizvodnih hala suosnovne preporuke za poboljšanjeefikasnosti klimatizacijskih sistema.Ukoliko postrojenje posedujeviše termostata, pogodno je uvesticentralizovani računarski sistemnadgledanja kontrole čime se moguobezbediti uštede i do 20% [3].Godišnji broj radnih sati (brojdnevnih smena) u preduzeću kojeproizvodi drveni nameštaj je kritičanfaktor koji određuje finansijskuatraktivnost primene mera koje seodnose na rasvetu. Zamenom T-12fluorescentnih lampi sa magnetnim[110]energijaSlika 2 Različiti tipovi kaiševa (remenja): a) pljosnati kaiš; b) klinasti;c) nazubljeni klinasti; d) sinhroni kaišbalastima T-8 fluorescentnim lampamasa elektronskim balastima, zamenominkadescentnih svetiljki fluorescentnimi zamenom živinim sijalicamavisoko-pritisnim natrijumovim, kaoi kontrolom rasvete (foto-senzorima)i korišćenjem aktivnog dnevnogosvetljenja, može se uštedeti i do 25%električne energije koja se troši narasvetu [6]. U Tabeli 1 su prikazaniperiodi otplate zasnovani na tipuzamene osvetljenja i broju smena ukojima postrojenje radi [3].Smanjenje i kontrola osvetljenjaće takođe uštedeti energiju. Načiniza smanjenje troškova osvetljenjasu: korišćenje osvetljenja premapotrebama radnog mesta, smanjenjeosvetljenja u oblastima minimalnogsaobraćaja, upotreba svetlarnika(posebno u oblastima magacinskogprostora), bojenje zidova i podovasvetlim reflektujućim bojama, upotrebadnevnog svetla, isključivanje svetlatokom neradnih sati i u oblastimagde se ne radi i isključivanje balastasa lampi bez sijalica. Preporučuje seinstaliranje foto-senzora za korišćenjednevnog svetla i senzora pokreta umagacinskim prostorima radi kontroleosvetljenja [6].Mogućnosti smanjenja utroška energijeu sistemima sa komprimovanimvazduhom mogu se kategorisati nasledeći način (zajednički za većinuindustrija):Tabela 1 Period finansijske isplativosti ugradnje efikasnijih svetlosnih izvora(1) generisanje komprimovanogvazduha,(2) priprema komprimovanog vazduha,(3) razvod sistema komprimovanogvazduha,(4) upotreba komprimovanogvazduha [4].Kada se procenjuje korišćenje energijeu sistemima sa komprimovanimvazduhom, ovi sistemi se morajuanalizirati kao celina, a ne kao sumasastavnih delova. Izvođenje izmena ujednom delu sistema, bez uzimanja uobzir njegovog uzajamnog dejstva saostalim delom sistema, može dovestido značajne redukcije u korišćenjuvazduha – ali sa minimalnomredukcijom zahteva za energijom.Najrasprostranjeniji metodkomprimovanja vazduha u industrijidrvenog i pločastog nameštaja jeupotreba jednostepenog uljnogrotacionog zavojnog (vijčanog)kompresora. Malo sistema sakomprimovanim vazduhom radipod punim opterećenjem sve vreme.Delimično opterećeni sistemi su,prema tome, kritični, i njihoveperformanse na prvom mestu zaviseod tipa kompresora i strategijeupravljanja. Za sistem koji ima jedankompresor sa veoma ravnomernompotražnjom, prikladno rešenje jejednostavan upravljački sistem. Sadruge strane, kompleksan sistem sanekoliko kompresora, potražnjom kojavarira i sa mnogo krajnjih korisnikazahteva puno sofisticiraniju strategijuupravljanja.U smislu energetske efikasnosti,standardno modularno upravljanje(upravljanje prigušenjem – najčešćeotvaranjem/zatvaranjem ulaznogventila) je najmanje efikasno, a zatimslede razni modifikovani modularnisistemi, pa upravljanje tipa optereti/rastereti, kao efikasnije (u većinislučajeva neopterećeni rotacionizavojni kompresor koristi 15 – 30% snage od one koju bi koristiopotpuno opterećen), do najefikasnijegupravljanja regulisanjem broja obrtajapri čemu se neprekidno prilagođavaugaona brzina elektromotora da bi sena taj način prilagodila promenjivatražnja sistema komprimovanogvazduha. Kada se koristi višekompresora, treba koristi centralniupravljački sistem koji raspoređujekompresore na principu sistemaprioriteta i zahtevanih pritisaka udistributivnom sistemu.Druge preporuke u vezi smanjenjaenergije potrebne za rad kompresorauključuju korišćenje spoljašnjegvazduha za hlađenje i na ulazu u

energijaenergijaSlika 3 Godišnji troškovi zbog curenja vazduha kroz otvore u funkciji ceneelektrične energije i prečnika otvora kružnog poprečnog presekakompresor i korišćenje sintetičkihsredstava za podmazivanje.Priprema komprimovanog vazduhaobuhvata sušenje komprimovanogvazduha, njegovo početno filtriranje istabilizaciju pritiska u sistemu. Sušačitreba da budu određeni i izabranina osnovu performansi i potrošnjeenergije u sistemu. Važno je pripremitistvarne tehničke specifikacije količineulaznog vazduha koju treba sušiti,kao i njegovu temperaturu i pritisak.Ako je ulazna temperatura veća odprojektovane temperature sušača,sušač će morati da otkloni više vlageod one za koju je projektovan, štozahteva više energije za regeneracijusredstva za sušenje. Ostale preporukese odnose na adekvatno održavanjefilterskih elemenata u cilju održavanjapredviđenog pada pritiska vazduhakroz njih.Mere koje se odnose na razvod sistemakomprimovanog vazduha uključuju:kontrolu i sprečavanje isticanjavazduha u sistemu i obezbeđenjeadekvatnog kapaciteta skladištenja(rezervoara) komprimovanog vazduhau sistemu. Najčešća preporuka usistemima komprimovanog vazduhaje da se redovno proveravaju cevi zavazduh radi otkrivanja i popravkepukotina. Samo na jednom otvoruprečnika 3 mm godišnje se gubi oko2000 € zbog curenja komprimovanogvazduha (za cenu električne energijeod 0,05 €c/kWh – slika 3). Iskustvou drvnoj industriji je pokazalo da jeupravljanje curenjem bitan problemkoji odnosi od 10% do 50% kapacitetasistema kompresora u ekstremnimslučajevima [3].Dimenzionisanje vodova je bitnoza smanjenje pada pritiska. Ciljnavrednost za pad pritiska u sistemune bi trebalo da bude veća od 15-20 kPa u razvodnom sistemu [7].Visok pad pritiska zahteva dodatnuenergiju i često se manifestujekao jasan nedostatak količinevazduha ili negovog pritiska.Nivo komprimovanog vazduhauskladištenog u razvodnom sistemumože uticati na rad sistema.Neadekvatan kapacitet rezervoara,uslovljava potrebu korišćenjaSlika 4 Rezultat merenja faktora snage u domaćem preduzeću industrijenameštajakompresora većeg kapaciteta, kakobi se obezbedila količina vazduhaza kratkotrajnu vršnu potražnju. Usuprotnom slučaju, postojaće primetnosmanjenje pritiska kod krajnjegkorisnika (čime se ne obezbeđujepotrebna snaga kod potrošača) ilise može javiti nedovoljna količinavazduha koja značajno usporava radizvršnih organa.Zahtevi potrošača za korišćenjemkomprimovanog vazduha diktirajuizbor i dimenzionisanje svihkomponenata sistema komprimovanogvazduha. Smanjenje zahteva potrošačaza komprimovanim vazduhom,zahvaljujući efikasnijim i efektnijimalternativnim metodama, utiče naproizvodnju vazduha i sisteme zapripremu. U nekim slučajevima, tomože da uslovi da kompresor(i) mogubiti isključeni sa vodova i da redukujeopterećenje sušača vazduha – štorezultuje smanjenjem energetskihzahteva.Sistem pneumatskog transporta seveoma često koristi u fabrikamaza preradu drveta za izdvajanjestrugotine, prašine i drugih ostataka saproizvodnih mašina (kao što su testere,rendisaljke, glačalice, itd.) i transportovih ostataka do filterskih sistema.Mere se odnose na izbor centrifugalnihventilatora velike efikasnosti,smanjenje protoka vazduha u cevimatj. kontrolu optimalne brzine na usisucevovoda (usaglašavanje sa potrebamamašina do nivoa koji nije mnogoveći od brzine taloženja materijala- smanjenje protoka u sistemusakupljanja prašine za 10% dovodi dosmanjenja potrošnje energije od skoro30%) i saniranje curenja [3, 8].Zbog prisustva relativno velikogbroja elektromotornih pogona uproizvodnim postrojenjima oveindustrije, faktor snage često odstupaod dozvoljene vrednosti (slika 4). Zakorekciju problema vezanih za faktorsnage (slika 4), koristite se najčešćekondenzatorske baterije za grupnukompenzaciju. Popravkom faktorasnage ugradnjom kondenzatorskihbaterija mogu se smanjiti troškovienergije za oko 4 % sa periodomotplate do jedne godine ili manje, dokse upravljanjem aktiviranja energetskihpotrošača može redukovati angažovanasnaga postrojenja [3].3.2. Mogu}nosti u{tede toplotneenergijeKotlovi su „srce“ sistema zagenerisanje toplotne energije i nanjima su moguća značajna poboljšanjaefikasnosti. Glavne mere za povećanje[111]

energijaefikasnosti se fokusiraju na poboljšanukontrolu procesa, smanjene gubitketoplote i poboljšanu regeneracijutoplote. Osim ovih mera, važno jezapaziti da novi kotlovi treba dagotovo uvek budu konstruisani poželji/potrebama korisnika. Troškovienergenta za rad kotla se moguznačajno redukovati ukoliko seotpadna piljevina iz procesa koristi kaoenergent.Još jedna preporuka u u vezi smanjenjakorišćenja energenta za grejanje(najčešće prirodnog gasa) je da da sekoristi otpadna toplota kompresoraza grejanje prostorija u objektima.U posmatranim fabrikama u SAD,ponovna upotreba otpadne toplotekompresora ima potencijal smanjenjaupotrebe prirodnog gasa za grejanje od12% [3,4].energija[5] Beals, C., Ghislian, J., Kemp,H. et. al, Improving Fan SystemPreformance, U.S. Department ofEnergy, Industrial TechnologiesProgram, Washington D.C., 2004.[6] Wood, D., Lighting Upgrades, AGuide for Facility Managers, TheFairmont Press, New York andBasel, 2004.[7] Yeaple, F., Fluid Power DesignHandbook, Marcel Deckker inc.,New York, 1996.[8] David Mills, Pneumatic ConveyingDesign Guide, Sec. Ed., ElsevierButterworth-Heinemann, GreatBritain, 2004.4. Zaklju~akSvi pobrojani podaci o energetskimefektima primenjenih mera dobijenisu na osnovu relevantnih svetskihiskustava.Predložene mere obezbeđujuuštedu od oko 10-15% ukupne uštedeenergije u prosečnom domaćempreduzeću industrije nameštaja.Izuzetno je važna činjenica da seove mere mogu vrlo jednostavnoimplementirati i u drugim domaćimmalim i srednjim preduzećima.U jednom prosečnom preduzećuindustrije nameštaja srednje veličine,godišnje se može ostvariti uštedaod nekoliko hiljada €. S obziromna relativno veliki broj kompanijai radionica (oko 5.000) koje se unašoj zemlji bave ovom delatnošću,finansijski efekti uštede energije mogubiti znatni.Literatura[1] Morvay, Z., Gvozdenac, D.,Applied Industrial Energy andEnvironmental Management,JohnWiley & Sons Ltd, 2008[2] Republički zavod zastatistiku,htpp://webrzs.stat.gov.rs[3] Emplaincourt, M., Kristoffer F.,Hodge, B. Energy Conservationin the Wood-Furniture Industry,Proceedings of the 2003 ACEEESummer Study on EnergyEfficiency in Industry, Rye, NY,July 2003., pp 2,29-2,37[4] Council of Forest Industriesand CIPEC, Energy EfficiencyOpportunities in the Solid WoodIndustry, Cat. No. M27-01-828E,Canada, 1996[112]

energijaMarko Jovanovi} 1 , Simo Mileti} 1 , Nikola [aranovi} 1 ,Milan Filipovi} 1 , Nemanja Jankovi} 1 , Milun Babi} 2UDC:662.76.034 : 66.05.001.6Razvoj apsorpcionog sudaza prečišćavanje biogasa1. UvodCilj ovog saopštenja je da upoznastručnu i naučnu javnost sa rezultatimaakademskog projekta koji smorealizovali u okviru predmetaProcesni aparati i postrojenja, podrukovodstvom prof. dr inž. Miluna J.Babića, o našem rešenju apsorpcionogsuda za proizvodnju biogasa koji seproizvodi u Centru za prečišćavanjeotpadnih voda „Cvetojevac“ (u daljemtekstu: CPOV Cvetojevac). Ovopostrojenje pušteno je u pogon 1990.godine. Ono prečišćava komunalnevode koje se generišu u graduKragujevcu i izgrađeno po nemačkojtehnologiji, a jedino je takve vrstena Balkanu. Gas generatori koji susastavni deo CPOV Cvetojevac, punesu tri godine proizvodili struju zasopstvene potrebe, a onda se desilahavarija. U toku trajanja havarije gas jespaljivan, a deo korišćen za zagrevanjeprostora i opreme. Zahvaljujućidonaciji Južnomoravske regije ČeškeRepublike i grada Kragujevca, odpostojeća dva, jedan gas generator jevraćen u funkciju, čime se nastavljaenergetsko korišćenje dobrog delabiogasa koji se trenutno proizvodi.Njegova instalisana snaga je 250kilovata i dnevno će biti u funkcijiod 8 do 12 časova, što će omogućitigodišnju proizvodnju do 3.000.000,00kWh električne energije. Na ovaj načinće se pokrivati godišnja potreba zaelektričnom energijom koju za svojefunkcionisanje troši ovo postrojenje,čime se prave znatne energetske iekonomske uštede i bitno povećava1Studenti Smera za energetiku i procesnu tehnikuMašinskog fakulteta u Kragujevcu2Profesor Mašinskog fakulteta u KragujevcuRezimeCilj ovoga saopštenja je da prikaže interesantne rezultate akademskog projektakoji smo uradili pod rukovodstvom prof. dr inž. Miluna J. Babića, a čiji je ciljbio da se iz biogasa, koji se proizvodi u Centru za prečišćavanje otpadnih voda„Cvetojevac“, omogući uklanjanje H 2S i CO 2, radi povećanja proizvodnjeelektrične energije i smanjenja zagađenja životne sredine. Posebno nam jebilo važno da stvorimo uslove za dalju komercijalizaciju viškova proizvedenogbiogasa njegovim uvođenjem u distributivnu gradsku gasnu mrežu i za uspešnomešanje sa prirodnim gasom koji struji kroz nju.Ključne reči: Otpadne vode, biogas, postrojenje, metan, prečišćavanje,apsorpcija, razlaganje, aeracija, kalorična moć, zvonasti podovi, energetskaefikasnost.Development of Absorption Container for Biogas PurificationThe aim of this announcement is to show interesting results academic projectthat we did under the leadership of prof. Dr. Eng. Milun J. Babic, whose goalwas to be from biogas, which is produced Center for wastewater treatment“Cvetojevac“, allow the removal of H 2S and CO 2, to increase power productionand reduce environmental pollution. Especially for us was important tocreate conditions for further commercialization of the excess biogas producedhis introduction of city gas distribution network and successfully mixingwith natural gas streaming through it.Key words: Waste water, biogas, plant, methane, purification, absorption,decomposition, aeration, calorie power, bell floors, energy efficency.energetska i ekološka efikasnostCPOV Cvetojevac i JKP Vodovod ikanalizacija Kragujevac, koje upravljaradom postrojenja.Dalji razvoj i unapređivanjefunkcionisanja CPOV Cvetojevac,kao i želja da se omogući da sevišak proizvedenog biogasa meša saprirodnim gasom i putem distributivnegasne mreže isporučuje klijentima,nameću potrebu za prečišćavanjembiogasa radi uklanjanja štetnihkomponenti kao što su H 2S, CO 2,odnosno za povećanjem udelaCH 4, a samim tim i kalorične moćiproizvedenog biogasa. Za ovu svrhuneophodan je mali redizajn postrojenja,projektovanje, izgradnja i stavljanjeu pogon tzv. apsorpcionih sudova zaprečišćavanje proizvedenog biogasa saciljem da se iz njega eliminiše jedna,ili više štetnih komponenti vezivanjemza tečni kalcijum hidroksid Ca(OH) 2ineka druga jedinjenja. U razumevanjuhemizama koji se u ovom procesuodvijaju veoma nam je pomogao prof.dr Slobodan Sukodlak sa Prirodnomatematičkog Fakulteta u Kragujevcu,na čemu mu se najlepše zahvaljujemo.Razvoj odgovarajućih apsorpcionihsudova zahtevao je razne vrsteproračuna, radi optimizacije tehničkotehnološkihparametara, smanjivanjaenergetskih gubitaka i povećanja[113]

energijaSlika 1 Digestoriekološke efikasnosti. Kao rezultat,naših matematičkih modeliranjadobili smo i sve neophodne parametrekoji definišu stepen prečišćavanjaapsorpcionih sudova, kalorične moćiprečišćenog biogasa, kao i optimalnedimenzije nekoliko varijantnih rešenjaSlika 2 RezervoarSlika 4 Kotao za sagorevanje biogasa[114]energijakoja smo na početku bili zamislili.Nakon dodatnih tehno-ekonomskihanaliza optimizovanih varijantnihrešenja, izabrali smo ono koje obećavanajmanji rok povraćaja investicionihsredstava koja će se uložiti u redizajnCPOV Cvetojevac.Slika 3 GorionikSlika 5 Motor sa generatoromNa osnovu optimalnog idejnogrešenja smo, u daljem toku realizacijenašeg akademskog projekta, izvršilireprojektovanje CPOV Cvetojevacu 3D virtualnoj formi uz pomoćsoftverskog paketa CATIA V5R17.Reprojektovanje CPOV Cvetojevac iprojektovanje dodatnih apsorpcionihsudova urađeno je po dimenzijamakoje su uzete iz postojećeggrađevinskog projekta, čime smoomogućili da se bitno skrati postupakpripreme izrade izvođačkog projektaza ovu svrhu.2. Kratak opis sada{njegstanja CPOV CvetojevacKao što je u uvodu rečeno, mi smoprojektni zadatak postavili na osnovusadašnjih i razvojnih potreba CPOVCvetojevac.Biogas se u CPOV Cvetojevac dobijaanaerobnom digestijom mulja izkomunalnog i industrijskog otpada udigestoru zapremine 2000 m 3 (slika1.) pri temperaturi od 36ºC. Postojedva digestora, s tim što je jedan ufunkciji, a drugi predstavlja rezervuu slučaju povećanja kapaciteta,ili tehničkog otkaza primarnog.Proces digestije traje 21 dan nakončega se eksploatisani mulj presuje idobija kvalitetno đubrivo. Međutim,komunalni otpad, u ovom slučaju,sadrži teške metale pa se tako dobijenođubrivo ne može koristiti.Biogas se skladišti u rezervoaru (slika2.) maksimalne zapremine 800 m 3 ,što ne zadovoljava potrebe dnevneproizvodnje biogasa koja se kreće uproseku oko 2000 m 3 . Iz tog razlogaspaljuje se oko 175 m 3 gasa dnevnopreko gorionika prikazanog na slici 3.Proizvedeni biogas koristi se zazagrevanje supstrata u digestoru prekokotla (slika 4.), kao i za proizvodnjuelektrične energije. Sagorevanjebiogasa vrši se u motorima(rekonstruisani dizel motori, slika 5.)koji pokreću generatore za proizvodnjuelektrične energije.Sastav proizvedenog biogasaProcentualna koncentracija biogasazavisi prvenstveno od sastava supstrata(masti, proteini i ugljeni hidrati) kojije indirektno povezan sa godišnjimdobom. Ova koncentracija je daklepromenjiva i ne meri se u okvirupostrojenja. Iz tog razloga uzetesu srednje uobičajene vrednostiprocentualne koncentracije biogasa,koje su date u tabeli 1.Tabela 1.Ovako dobijen, neprečišćen, biogas

energijaenergijaTabela 1Slika 6 Uticaj H 2S na koroziju kotlaSlika 7 Dispozicija zvonastog podane može se komercijalizovati, anjegova upotreba u okviru postrojenjaizaziva česte tehničke otkaze (slika6.). Prisustvo vodoniksulfida izazivakoroziju instalacione opreme i kotlova,dok ugljendioksid smanjuje kaloričnumoć biogasa.4. Prora~un zapremineCa(OH) 2neophodne zauklanjanje apsorpcijom H 2Si CO 2iz biogasaU ovom odeljku ćemo, kaonajkarakterističniji, izneti deoproračuna koji se odnosi naodređivanje neophodne zapremineCa(OH) 2koja učestvuje u procesuprečišćavanja biogasa i koja je odvelike važnosti za dalji postupakodređivanja dimenzija apsorpcionogsuda. Polazni podatak za ovajproračun nam je bio da zapreminabiogasa koji se proizvodi u toku24 h iznosi V=2044 m 3 i da njegovsastav odgovara onom datom u tabeli2. Molekulske mase komponentibiogasa su, takođe, date u istoj tabeli,Tabela 2u kojoj su izloženi zapreminski udelikomponenti u dnevnoj proizvodnjibiogasa, koji su računati se na sledećinačin: , ,, i .Molska masa Ca(OH) 2,koja nijekomponenta biogasa, već se koristiza njegovo prečišćavanje iznosiM[Ca(OH) 2] = 74 g/mol.Postupak uklanjanja H 2S i CO 2iz proizvedenog biogasa obavljase stupanjem u hemijsku reakcijunavedenih komponenti biogasa saCa(OH) 2i aparatu za apsorpciju.Dakle, u toku sledeće hemijske rekcije:Ca(OH) 2+ H 2S → CaS + H 2O, (1)iz biogasa se uklanja H 2S, a u toku:Ca(OH) 2+ CO 2→ CaCO 3+ H 2O, (2)uklanja se CO 2.Masa Ca(OH) 2koja se koristi u tokuova dva procesa izračunava se na načinopisan u narednom tekstu.Pri otklanjanju H 2Spotrebno je dnevnoobezbediti sledeću količinu kalcijumhidroksida [Ca(OH) 2] 1:a pri otklanjanju CO 2potrebno jednevno obezbediti sledeću količinukalcijum hidroksida [Ca(OH) 2] 2:Ukupna dnevna potrošnja Ca(OH) 2koja se mora potrošiti u aparatu zaapsorpciju radi uklanjanja H 2S iCO 2iz dnevno proizvedenog biogasaiznosi:(3)(4)(5)(6)Tabela 3[115]

energijam[Ca(OH) 2] = m[Ca(OH) 2] 1+m[Ca(OH) 2] 2; m[Ca(OH) 2] = (7)1769,15 kg.5. Dimenzionisanjeapsorpcionog sudaApsorpcioni sud (apsorber) zaprečišćavanje biogasa sastoji seod kolone (kućište apsorbera) ivećeg broja podova koji povećavajukontaktnu površinu između tečne igasovite faze.Osnovne dimenzije kolone su prečnikosnove i visina. Prečnik osnovekolone određuje se na osnovu prečnikadovodne cevi gasa u apsorber, dokse visina određuje u zavisnosti odbroja podova i njihovog međusobnorastojanja.energijaPolazni parametri za dobijanjeosnovnih dimenzija poda i njegovihsastavnih delova su: protok tečne fazekroz apsorber, protok gasovite fazekroz apsorber i brzina kretanja gasakroz njega. Na osnovu izračunavanjai usklađivanja sa preporučenimvrednostima koje se najčešće sreću uliteraturi, došli smo do vrednosti kojesu navedene u tabeli 3.Dispozicija odabranog poda prikazanaje slikom 7. Slivnici zauzimaju 10 ÷30 % površine poda, dok periferni deosluži za učvršćivanje poda za kolonu izauzima 2 ÷ 5 % ukupne površine.Na slici 8. prikazane su osnovnedimenzije zvonastog poda kojesu bile od interesa za proračuni projektovanje. Njihovimodređivanjem, obezbedili smo svepotrebne uslove za projektovanje našihapsorpcionih sudova, čiji je spoljašnji3D izgled prikazan na slici 15. Zbogograničenosti prostora, u radu nisuizloženi konstrukcijski detalji njihoveunutrašnjosti.6. 3D model postrojenja zapre~i{}avanje otpadnih vodaNa osnovu sprovedenih matematičkihanaliza utvrđen je optimalnipoložaj novoprojektovane baterijeapsorpcionih sudova u CPOVCvetojevac i saglasno njemu izvršenoredizajniranje tog postrojenja. 3Dvizualizacija tog redizajniranogpostrojenja, sa nekim interesantnimdetaljima prikazana je na slikama 9,10,11,12, 13, 14, 16 i 17.Slika 8 Skica zvonastog podaSlika 9 DigestoriSlika 10 Rezervoar[116]

energijaenergijaSlika 11 Primarni taložniciSlika 12 Zavojne pumpeSlika 13 Sekundarni taložniciSlika 14 Aeracioni bazeniSlika 15 Apsorpcioni sudovi[117]

energijaenergijaSlika 16 Postrojenje za prečišćavanje biogasSlika 17 Redizajnirani 3D izgled CPOV Cvetojevac[118]

Zaklju~akPrikazani akademski projekat imaoje za cilj da podigne energetskuefikasnost CPOV Cvetojevac ida poveća zaštitu životne sredineeliminacijom H 2S i CO 2izproizvedenog biogasa u postrojenju,ali i da poveća tržišne mogućnosti JKPVodovod i kanalizacija, stvaranjemmogućnosti da se prečišćeni biogasmeša sa prirodnim gasom u gradskomdistributivnom gasovodu i prodajeklijentima.Pored prethodnog, ne treba ispustitiiz vida da će se redizajniranjempostrojenja izvršenim u okvirunašeg projekta otkloniti latentnonezadovoljstvo lokalnogstanovništva, koje se pretežno bavigajenjem povrtarskih kultura, zbognekontrolisanog isijavanja H 2S i CO 2idrugih štetnih agenasa iz postrojenja uokruženje.Takođe, važno je istaći da nakonredizajniranja CPOV Cvetojevac uskladu sa našim projektom neće biti niotrovnih agenasa u mulju iz koga seproizvodi biogas, pa će se on, umestoskladištenja na komunalnoj deponiji,moći prodavati kao visoko vredanmaterijal za đubrenje biljaka i tsl.Vreme povraćaja uloženih sredstava uredizajn CPOV Cvetojevac nije dužeod 3,7 godina.LiteraturaHemijsko inženjerstvo, Vesna Aleksić iNenad RadoševićTehnološke operacije, DimitrijeVoronjecUpravljanje ekološkim i energetskimprojektima, prof. dr inž. Milun J. BabićenergijaGoran Senti} 1 , Dragomir Vrani} 1 , Vladimir Vuka{inovi} 1 ,Bojan Savi} 1 , Nikola Vrani} 1 , prof. dr Milun J. Babi} 2UDC:662.767.2.001.6:66.05:637.5.037Razvoj postrojenja na biogasza sušenje mesa i mesnihprerađevinaRezimeU ovom radu prikazani su rezultati ostvareni u toku realizacije akademskogprojekta koji je urađen u okviru predmeta Procesni aparati i postrojenja. Ciljprojekta je bio da se razvije postrojenje za sušenje mesa i mesnih prerađevinana biogas i na taj način stvore uslovi za korišćenje stajnjaka iz farmi kao stalnogizvora energije za kogenerativnu proizvodnju toplote i električne energije, ali iza industrijsku proizvodnju sušenog mesa, što bi predstavljalo logično proširenjefarmerske delatnosti. Projektom je upravljao prof. dr Milun Babić, a ostvarenirezultati su nas podstakli da ga izložimo stručnom sudu javnosti radi ispitivanjamogućnosti za plasman naše ideje i za stvaranje uslova da za sebe obezbedimoposao nakon završetka studija.Ključne reči: sušara, projektovanje, biogas, proračun, tehnologija, sušenje,postrojenje, CHP postrojenje, meso, šunka, električna energija, energetskaefikasnostDevelopment of Biogas Plants for Drying Meat and MeatThis paper presents the results achieved in the course of the academic projectthat was done in the subject Apparatus and Process Plants. The aim of theproject was to develop a plant for drying meat and meat products in biogas andthus create conditions for the use of manure from the farm as a permanent sourceof energy for CHP production of heat and electricity, but also for industrialproduction of dried meat, which would be logical extension of farming activities.The project is managed prof. Dr. Milun Babic, and achieved results encourageus to incur professional public court for questioning possibilities for placementof our ideas and to create conditions to provide for themselves a job aftergraduation.Key words: drying, design, biogas, computation, technology, drying, plant, CHPplant, meat, ham, electricity, energy efficiency1 UvodU narodu je uobičajeno da se kaže dase čovek rađa sam, a da, zatim, u tokucelog života uči da mu je za opstanaki uspešno delovanje neophodno dabude koristan član ljudske zajednice1Student master studija na Smeru za energetiku iprocesnu tehniku Mašinskog fakulteta u Kragujevcu.2Profesor i šef Katedre za energetiku i procesnutehniku Mašinskog fakulteta u Kragujevcu.[119]koja u sociologiji nosi naziv - društvo,a u struci i nauci - tim. Učinilo namse da bi još u toku studija trebalo dapočnemo da se prilagođavamo svezahtevnijim i bržim promenama uprivredi, pa smo rešili da osmislimojedan integralan projekat, koji bi namomogućio da nakon završetka studijastvorimo uslove za dobijanje kreditaza implementaciju projekta, profitau toku njegovog životnog veka imogućnosti za njegovo proširivanje

energijai široku primenu. Pri koncipiranju ikreiranju projekta vodili smo računada on bude utemeljen na održivimekonomskim principima, ali i dapoštuje sva nastojanja naše države iEU o poštovanju principa energetskei ekološke efikasnosti. Zbog togasmo pokušali da naš projekat, okome govorimo u ovom radu, budesastavni i prirodan segment jednogpoljoprivrednog repro-ciklusa kakvi sedanas sreću na savremenim farmama.Posebnu vrednost našeg projekta,smatramo da predstavlja savremenasušara za meso, kakva se trenutno jošne proizvodi kod nas, a nju prate idruga postrojenja za dobijanje biogasaiz stajnjaka, koji se kao energentkoristi za kogenerativnu proizvodnjutoplotne i električne energije.2. Prikaz ograni~enja pridefinisanju projektnogzadatkaPristup štednji energije, kao i načiniza njeno iskorišćavanje menjaju se odzemlje do zemlje, i veoma zavise odkulturnog i privrednog ambijenta kojije u konkretnom entitetu dominantan,ali, takođe, i od geografskog položaja,prirodnih resursa kojim zemljaraspolaže, kao i od čvrstine i kvalitetadržavne politike koji se u njoj vodi.Ali se u svim zemljama sveta možeuočiti težnja da maksimalno iskoristesvoje obnovljive energetske resurse,pa smo i mi prilikom definisanjaprojektnog zadatka za naš projekattakvim težnjama posvetili posebnupažnju. Ovakav naš pristup je potpunou skladu sa važećom legislativom uRepublici Srbiji, ali i sa dosta teškomprivrednom i ekonomskom situacijomu kojoj deluju srpski farmeri iindustrijska preduzeća. Takođe smoveoma vodili računa da se Srbija krećeprema EU integracijama, i da sve štobudemo projektovali mora ispunitipropise ove evropske zajednice država.S tim u vezi, kada je reč o procesusušenja mesa i mesnih prerađevina,imali smo u vidu da u oblastiproizvodnje hrane, danas u EU važiveoma stroga legislativa, koja svakomprojektantu u ovoj oblasti, stavljaniz ograničenja. Posebno smo vodiliračuna prilikom definisanja projektnogzadatka za naše postrojenje o činjenicida mesni proizvodi koji iziđu iz njegamoraju proći niz ispitivanja i kontrolaradi dobijanja tzv. HASSAP certifikata,što sušeni mesni proizvodi koji seliferuju iz srpskih tradicionalnih sušarane mogu nikako da ispune. Srpskitradicionalni postupci sušenja meša isušare, podrazumevaju sušenje kojese ostvaruje, najčešće, sagorevanjembukovine na temperaturama od 900°[120]energijado 1200°C. Pri tim temperaturamasagorevanja bukovine u sušenommesu se ne može izbeći stvaranjekancerogenih supstanci, što nijedopušteno ni jednim važećim propisomni u Srbiji ni u inostranstvu. Zato suproizvodnja i promet sušenog mesadobijenog iz naših tradicionalnihsušara veoma ograničeni, a farmerii seoska gazdinstva koja se bavesušenjem mesa ograničeni na veomauzak segment tržišta, što njihovuproizvodnju čini neprofitnom.Kad su u pitanju HASSAP standardi,oni nalažu da kontakt čoveka i mesa utoku pripreme, sušenja i kasnije, morabiti sveden na minimum, i u skladu sapropisom, što je uslovilo da prilikompostavljanja projektnog zadatka imamou vidu:• da naše postrojenje mora raditiautomatski,• da radni prostori za pripremu,sušenje i ostale tehnološkemanipulacije sa mesom morajuonemogućiti kontrolisan kontakt saokruženjem, kao i to• da materijali od kojih treba izraditinaše postrojenje treba da zadovoljeHASSAP standarde.S druge strane bilo nam je veomastalo, da proizvod koji izađe iz našegpostrojenja ne izgubi ona svojstva kojase kod nas smatraju tradicionalnimvrednostima, i koja bi mogla dabudu dobar osnov za brendiranjesušenih mesnih prerađevina kao„tradicionalnih“.3. Prikaz metodologije razvojaprojektaMetodologija razvoja našeg projektapodrazumevala je detaljan i stručan„prolazak“ kroz sve razvojne faze kojese preporučuju u literaturi, da bi izbeglilutanja i našu ideju na najuspešnijinačin „pretočili“ u inženjerskiizvođački projekat. Zbog toga smo utoku razvoja projekta:• istražili tržište i postojeće bazepodataka koje se odnose na sušare,propise o hrani i tehnologije sušenjamesa i mesnih prerađevina, stoci idrugim relevantnim faktorima kojisu od značaja za projekat;Tabela 1• napravili nekoliko idejnih rešenja,izvršili neophodna masena ienergetska bilansiranja, izračunalivremena otplate i izabralienergetsko-ekološko-ekonomskioptimalno rešenje;• u programu Math CAD-u izvršilisimulaciju radnih procesa i izabralinajpovoljnije gotove strukturnekomponente postrojenja;• izradili 3D virtualne modele našegrešenja sušare za meso koja koristititoplotu nastalu u toku kogenerativneproizvodnje električne energije izbiogasa;• izradili 3D model kompletnogpostrojenja, koje pored sušareobuhvata postrojenje za proizvodnjubiogasa iz stajnjaka, kogeneracionimodul i ostale strukturnepodsisteme;• izvršili 3D vizualizaciju radakompletnog postrojenja i• izradili promo dokumentacijusa pratećom dokumentacijom zakorišćenje i održavanje postrojenja.4. Osvrt na tehnologijuproizvodnje biogasa4.1 Fizi~ko-hemijske karakteristikebiogasaBiogas je mešavina gasova koja sedobija uz pomoć metanogenih bakterijakoje učestvuju u procesu biološkerazgradnje materijala u anaerobnimuslovima (anaerobna digestija).Biogas se sastoji (tabela 1) od 50do 70% metana (CH 4) i 30 do 40%ugljendioksida (CO 2) i drugih gasovakao što su vodonik, vodonik-sulfid,azot i dr.Biogas je za oko 20% lakši odvazduha, a temperatura paljenja muje u rasponu od 650º do 750ºC. To jegas bez jakog mirisa i bez boje. Kadasagoreva, gori čisto plavim plamenom,slično kao prirodni gas. Toplotna moćmu je između 20-30 MJ/Nm 3 .4.2 Anaerobna digestijaAnaerobna digestija je višestepenibiohemijski proces koji se primenjuje

energijaTabela 2na više različitih tipova organskihsupstanci. Digestija se izvodi u sledećatri stupnja:• hidroliza (prvi stupanj) – u okvirukoje se čvrsti organski kompleksi,proteini, masti, celuloza, razlažuna isparljive organske kiseline,alkohole, ugljendioksid i amonijak;• formiranje kiselina (drugi stupanj)– u okviru koje se produkti dobijeniu prvom stupnju prevode u acetatskekiseline, proteinske kiseline,vodonik, ugljen-dioksid i ostalenisko molekulske organske kiseline;• metanogeneza (treći stupanj)- u okviru koje deluju dve grupebakterija, od kojih jedna grupapretvara vodonik i ugljen-dioksidu metan, a druga pretvara acetate umetan i bikarbonate;• na način i uz hemijske reakcijeprikazane u tabeli 2.Na slici 2., grafički je prikazan tzv.anaerobni proces koji se ostvaruje uPBG.Bakterije koje stvaraju metan najbolježive u pH neutralnim, ili blagoalkalnim sredinama. Kada se ustaliproces fermentacije pH vrednost jeizmedju 7 i 8.energijaAnaerobna digestija se dešava natemperaturama od 3ºC do 70ºC.Postoje tri temperaturna opsega ukojima se odvija digestija, i to :• psihrofilna (u temperaturnom opseguispod 20ºC),• mezofilna (u temperaturnom opseguizmeđu 20 i 40ºC) i• termofilna (u temperaturnom opsegupreko 40ºC).4.3 Brzina digestijeBrzina anaerobne digestije zavisi odviše faktora. Neke od njih možemokontrolisati i na taj način upravljatiproizvodnjom biogasa. Tu se pre svegamisli na: pH vrednost, temperaturu,vreme retenzije, nivo punjenja itoksičnost. U nastavku ćemo datikratak osvrt na spomenute parametre.Optimalna temperatura anaerobnedigestije je 35ºC i nalazi se umezofilnom opsegu. U literaturi sepreporučuje da pri anaerobnoj digestijitreba izbegavati nagle promenetemperature, a dozvoljava promenukoja ne sme biti veća od ± 1ºC/h .Vreme retenzije je vreme zadržavanjačvrste supstance u digestoru. Ovovreme zavisi od sastava mulja i odradne temperature. Ukoliko je vremeretenzije kratko, dolazi do “ispiranja”bakterija iz digestora, jer one ne stižuda se razmnožavaju tom brzinom.Kada je vreme retenzije predugačko,onda zbog toga sistem može postatineisplativ, jer je količina metana kojase iscrpi iz mulja veoma mala što semože videti na dijagramu prikazanomna slici 3.Nivo punjenja definiše količinusirove supstance po jedinici zapreminedigestora koja se doda u toku dana.Ukoliko se digestor prepuni, doći će doakumuliranja acetata koji će stopiratiprodukciju biogasa. Preporučuje seda dnevni unos iznosi 6 kg po 1 m 3digestora, za postrojenja koja rade sakravljim izmetom.Hranjive supstance odnose se naambijent u kome se bakterije najboljerazvijaju. S tim u vezi, mulj udigestoru treba da sadrži ogovarajućinivo ugljenika, kiseonika, vodonika,fosfora, kalijuma, kalcijuma,magnezijuma.Kao inhibitor u procesu digestijekoriste se mineralni joni. Male količineovih jona pospešuju razvoj bakterija,dok njihova visoka koncentracijaizaziva toksične efekte.U toku digestije mora se uspostaviti iodržavati odgovarajući odnos ugljenikai azota (C/N). Da bi se anaerobniproces normalno odvijao, potrebno jezadovoljiti uslov da odnos C/N budeod 1/20 do 1/30. Ukoliko je ovaj odnosviši - dolazi do smanjenja produkcijebiogasa, a ukoliko je niži - dolazi doporasta amonijaka u digestoru štoima toksičan efekat na bakterije kojestvaraju metan.Slika 1 Spoljašnji i unutrašnji izgleddigestoraSlika 2 Grafički prikaz tzv. anaerobnog procesa koji se ostvaruje u PBG[121]

energijaenergijaSlika 3 Procenat proizvedenog biogasa u odnosu na ukupan mogući prinos zarazličite vrste muljaNaše postrojenje za sušenje mesa pružamogućnost korisniku da se prilagođavasvakom tradicionalnom načinu sušenjamesa i mesnih prerađevina, i, poredostalog, pruža korisniku mogućnostda suhomesnate proizvode produkujekoristeći tehnologije:• hladnog dimljenja (16-30ºC i niže),• toplog dimljenja (40-60ºC) i• vrućeg dimljenja (60-90ºC).5. Osvrt na tehnologijusu{enja mesa i mesnihprera|evinaTehnologija dimljenja kojom će sesušiti meso mnogo zavisi od recepta,koji tačno definiše odnose: masemesa koja treba da se suši, procentasoli u odnosu na vrstu i masu mesa,broja dana u odnosu na temperaturusušenja, broja dana sušenja u odnosuna vlažnost, itd. Recepti se modifikujuod jednog do tradicionalnogsuhomesnatog proizvoda, i od njegazavisi da li on spada u kategorijunjeguške (slika 4), užičke (slika 5) ilineke druge pršute, odnosno proizvoda.Tehnologija sušenja polutrajnihproizvoda od mesa koji se dobijajusušenjem podrazumeva:• toplo dimljenje, pri čemu temperaturadima treba da bude 55-85ºC,• održavanje vlažnosti vazduha ukomori za dimljenje u granicama65-75% i• barenje, koje se obavlja u vlažnojsredini temperature 70-80ºC.Slika 4 Njeguška pršutaU toku sušenja mesa i mesnihprerađevina obavlja se transport vlageiz mesa u nezasićeni vazduh, pa se,suštinski gledano, proces svodi natransport materijala iz jedne u drugufazu, i može se podeliti u dva dela, pričemu se:• u prvom delu obavlja prelaz vlage sapovršine mesa na vazduh i• u drugoj fazi ostvaruje kretanje vlageu samom mesu, iz unutrašnjostisušenih komada prema spoljašnjojpovršini.Na kvalitet i vreme sušenja mesa imesnih prerađevina bitno utiču sledećifaktori:• temperatura,• vlažnost i• cirkulacija vazduha.Temperatura i vlažnost se u sušarimenjaju programirano tokom sušenja.Željeni nivo cirkulacije vazduhapostiže se uz pomoć ventilatora i on je,uglavnom, fiksna veličina za konkretnusušaru.Slika 5 Užička pršuta[122]6. Prikaz postrojenja zasu{enje mesa na biogas, kojeje razvijeno u okiru na{egakademskog projektaKao što je u odeljcima 1, 2 i 3 ovogsaopštenja rečeno, naš projekat jeobuhvatio projektovanje:• savremene štale,• postrojenja za prihvatanje stajnjaka iproizvodnju biogasa,• postrojenja za kogenerativnuproizvodnju toplotne i električneenergije iz proizvedenog biogasa,• objekte za klanje, pripremu mesa imesnih prerađevina za sušenje,• postrojenje za sušenje mesa,• objekat za pakovanje i skladištenjemesa i mesnih prerađevina,• objekat za prihvat vozila za transporti utovar mesa,• objekat za upravljanje i vođenjeprocesa.Svi projektovani objekti i postrojenjazadovoljavaju važeće HASSAPstandarde.Na slici 1 prikazan je unutrašnji ispoljašnji izgled našeg digestora,a na slikama 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12i 13, prikazani su neki detalji kojimogu da upute čitaoca na osnovnevrednosti našegprojekta. Radi štoboljeg poimanjasuštine projekta,napravili smo,koristeći savremeneprogramske alatei animirani film,u okviru koga sezainteresovanimože „provesti“kroz celokupanproces ipostrojenje.Naša postrojenjeza sušenje mesa imesnih prerađevinanamenjenasu, pre svega,proizvođačimakoji poseduje svojefirme i klanice

energijaenergijaSlika 6 Spoljašnji izgled novoprojektovane sušare zameso i mesne prerađevineSlika 7 Unutrašnji izgled novoprojektovane sušare za meso imesne prerađevineSlika 8 Lokacija uređaja za proizvodnju dima sušariSlika 9 Pogled u unutrašnjost uređaja zaproizvodnju dimai koji imaju kontinuiranu godišnjuproizvodnju. Godišnji kapacitetovih sušara je od 10-50 tona trajnihsuhomesnatih proizvoda godišnje, akapacitet ovih sušara u toku jednogturnusa je od 1-4 tone, što zavisi odtoga šta se suši i kolike su veličinekomada koji se suše.Sama sušara, čiji je spoljašnji izgledprikazan na slici 6, sastoji se od trikomore, kotlarnice i prostora zakomunikaciju. Spoljašnost sušarei pregrade su izgrađene od tvrdihgrađevinskih materijala. Jedna komorasluži za dimljenje i sušenje, dok drugeSlika 10 Ciklusi (faze) koje se programabilno odvijaju u toku sušenja mesnih prerađevina u projektovanom postrojenjuI faza II faza III faza[123]

energijaenergijaSlika 11 CHP modul postrojenja za sušenje mesa i mesnih prerađevinadve služe, isključivo, za sušenje.Razlog ovakvom projektnom rešenju jeu činjenici da je dim agresivan gas kojištetno deluje na većinu standardnihmaterijala od kojih se izrađuju sušare.Iz tog razloga komora za dimljenje jeobložena prohromskim limom, kojije dosta skup, ali svojim tehničkotehnološkimsvojstvima obezbeđujepouzdano funkcionisanje sušare. Kakodimljenje traje najduže 24h dovoljnoje samo jednu komoru koristiti zadimljenje. Naravno, kao što je većrečeno, ukoliko se suši manja količinaproizvoda, ova komora se možekoristiti i za dimljenje i za za sušenje,tj. meso se ne mora prebacivati u drugukomoru.Prenos toplote od kotlarnice u kojojsagoreva proizvedeni biogas, doSlika 12 Revijalni pogled - I na kompletno postrojenje sušenje mesa i mesnih prerađevina koje je razvijeno u okviru našegakademskog projektaSlika 13 Revijalni pogled – II na kompletno postrojenje sušenje mesa i mesnih prerađevina koje je razvijeno u okviru našegakademskog projekta[124]

energijakomora za sušenje obavlja se uzpomoć razmenjivača tipa gas-vazduhi skladno izvedenog vazduhovodnogpostrojenja ( ) koje omogućujeciklične promene smera toplogvazduha u komori, regulisanje protokai recirkulaciju.Naša sušara, kao deo ukupnogpostrojenja za sušenje je tako izvedenada se može locirati u zasebnomobjektu, kao što je to prikazano naslici 6, ili integrisana u neki drugigrađevinski objekat.Pošto proces dimljenja mesapredstavlja važnu kariku u proizvodnjitradicionalnih suhomesnatih proizvoda,a pošto nije dobro, iz zdravstvenihrazloga da se on proizvodisagorevanjem drveta u samimkomorama za sušenje, ovom problemusmo prišli na originalan način iprojektovali uređaj za proizvodnjedima van komora, koji je baziran natrenju željene vrste drveta o poseban,za tu svrhu konstruisan, alat. Ovajuređaj za proizvodnju dima predstavljasastavni deo sušare, i omogućujeupravljanje količinom i strukturomdima koji se ubacuje u komore, ali ipruža mogućnost da se proces vodi uzpomoć elektronskog programabilnogmodula. Na slikama 8 i 9, prikazan jepoložaj uređaja za proizvodnju dima injegova unutrašnja struktura.Upravljanje procesom sušenjasuhomesnatih proizvoda ostvarujese programirano i u toku izvršavanjaprograma uočljive su tri faze radnihrežima sušare, koje su prikazane naslici 10.Kao što je ranije napomenuto, našepostrojenje obuhvata i tehnološkimodul CHP za kogeneratvnuproizvodnju električne energije itoplote. U tu svrhu se koriste dva gasnamotora, od kojih je jedan radni, adrugi rezervni, koji može u špicevimapotrošnje/proizvodnje biti startovani uključen u tehnološki proces.Spoljašnji izgled ovog tehnološkogmodula prikazan je na slici 11, arevijalni pogled na ukupno postrojenjei objekte izložen je na slikama 12 i 13.7. Umesto zaklju~kaOvaj rad je imao za cilj da prikažeosnovne karakteristike i vrednostinašeg akademskog projekta kojismo radili i odbranili u toku letnjegsemestra školske 2008/2009.Smatramo da su ostvareni rezultatidobra osnova za njegovu primenu nafarmama i seoskim domaćinstvimakoja imaju stabilnu stočarskuproizvodnju i da se ostvarena ulaganjaenergijaotplaćuju u rokovima od 1,5 do 3godine, zavisno od produkcije mesa ikretanja cena električne energije.Postrojenje je projektovano pomodularnom principu, što omogućujefaznu gradnju, pri čemu svaka fazamože vlasniku donositi prihod.Za postrojenje je izrađena kompletnatehnička dokumentacija u 3Dvirtuelnoj formi, koja omogućuje brzuprodukciju proizvodne 2D tehničkedokumentacije za proizvodnju.Smatramo da bi izgradnja ovakvihpostrojenja bitno doprinelaizvoznim težnjama Srbije, zaštitiživotne sredine, povećanju ukupneenergetske efikasnosti, što se zasvaki konkretan zahtev kupca možebrzu dokumentovati odgovarajućimpodacima koje generiše naš razvijenisoftver.I na kraju, nije nevažno napomenuti,da razvoj i implementacija ovakvihprojekta u privredu spada u klasu tzv.CDM projekata, što investitorimapruža mogućnost niza benifita ipodsticaja.9. Literatura[1] Petrović Predrag, PetrovićNemanja, Kesić Miodrag,Mladenović Milan, BorđoškiVladimir, Akademski projekat“Razvoj postrojenja za proizvodnjubiogasa u malim poljoprivrednimseoskim farmama” Mašinskifakultet Kragujevac[2] Doc. dr inž. Milan Despotović,Prof dr inž. Milun Babić, Energijabiomase, Mašinski fakultetkragujevac 2007[3] Prof.dr Milun Babić, RadoslavVulović, dipl. Inž. Upravljajnjeenergo i eko projektima, Mašinskifakultet kragujevac 2005[4] Topić Radivoje, Osnoveprojektovanja, proračuna ikonstruisanja sušara, M-autor,Beograd 1989[125]