ENERGIJA
Pripremio: Mr sci. Jozef Baruhović
Energetski tornjevi
Utopija ili budućnost ?
Šta je energetski toranj? Pre svega, reč je o šupljem cilindru visine do 1000 m i prečnika u osnovi od oko 400 m, u kome se ostvaruje intenzivna cirkulacija vazduha, što na kraju procesa proizvodi električnu energiju.
 Energetski toranj je izum Filipa Karlsona iz SAD. Patentirao ga je 1975. pod nazivom “Energetski toranj sa silaznim strujanjem vazduha“ (ETSSV). Rad na ovom izumu nastavili su Dan Zaslavski i Rami Gueta, sa izraelskog Tehnološkog instituta ”Tehniona”, zajedno sa grupom stručnjaka iz Indije. Još uvek traju analize i proučavanja koja imaju za cilj da se izum dovede do projekta prihvatljivog za realizaciju za koju su potrebna velika ulaganja.
Tehnologija koju su razvili Dan Zaslavski i Rami Gueta, tj. njihov operativni Globalni energetski program već sada omogućava da se, uz matematički model energetskog tornja (ET), proceni stepen korisnosti za ETSSV za pojedine delove sveta. Polazne pretpostavke su da je ET podignut pored velikog rezervoara vode (obično uz morsku obalu) i u predelima sa toplom i suvom klimom. Program omogućava da se, uzimajući u obzir lokalne klimatske uslove, udaljenost od urbanih sredina i potrebna infrastruktura ulaganja, odredi snaga ET i cena po kWh proizvedene električne energije.
Procene su da ET može godišnje da oda snagu od 200 MW-600 MW (zavisno od godišnjeg doba) i proizvede oko 3,6 x10, na 9 stepen (milijarda) kWh na prostorima severne Afrike. U Kaliforniji može da se proizvede oko 2,7x10 na 9 stepen (milijarda kWh), a u Španiji i južnoj Italiji oko 2x10 na 9 stepen (milijarda) kWh. Poređenja radi, jedan generator u HE Đerdap godišnje proizvede oko 1x10 na 9 stepen (milijarda) kWh. Zaslavski i drugi autori smatraju da se, uz povoljne klimatske uslove i odgovarajuću infrastrukturu, može dostići cena od 4,7c$/kWh, što je nešto niže od cene kWh proizvedenog u postrojenjima koja rade na sunce i vetar. Procene su rađene na bazi proračuna na matematičkom modelu pošto zasad ne postoji pilot postrojenje na kojem bi se mogla vršiti tačnija merenja.
Princip rada ET sa silaznim strujanjem vazduha (ETSSV)
Na vrh ET, potisnim pumpama dovodi se rashladna voda, gde se pomoću mnogobrojnih mlaznica rasprskava i hladi okolni topli vazduh. Tako rashlađeni vazduh postaje teži i spušta se duž ETSSV. Na dnu, tj. u osnovi ET, po njegovom obodu, postavljene su vazdušne turbine. Rashlađeni vazduh pokreće turbine koje su povezane na generatore električne energije. Tako proizvedena energija se zatim šalje u distributivnu električnu mrežu. Brzina silaznog strujanja vazduha dostiže, pri povoljnim klimatskim uslovima, do 80 km/h. Što je veća temperaturna razlika između okolnog vazduha i vode, ETSSV je efikasniji tako da su ETSSV efikasniji u toplijim klimatskim predelima.
 ETSSV za rad troši velike količine vode! Prednost je da može da se koristi i slana morska voda - ali treba preduzeti mere protiv korozije na metalnim delovima ET. Energija koju proizvodi ETSSV u krajnjoj liniji dobija se od Sunca, tako da se dobijena energija može smatrati i za solarnu.
Za razliku od drugih isključivo solarnih postrojenja, ETSSV odaje energiju i noću, tj. dok god postoji temperaturna razlika između okolnog vazduha i rashladne vode. Manja temperaturna razlika između okolnog vazduha i vode smanjuje efikasnost rada ETSSV.
U razmatranju su i ET sa uzlaznim strujanjem vazduha (ETUSV) koji rade na principu dobro poznate uloge fabričkog dimnjaka, tj. topao vazduh zagrejan na površini zemlje, kao lakši, penje se i izlazi na vrh ETUSV. Topao vazduh na ulazu u ETUSV pokreće turbine i električne generatore. Za ovaj drugi tip ETUSV nisu potrebne pumpe za potiskivanje vode na vrh ET, ali su potrebne velike površine zemljišta, tzv. kolektori oko ETUSV da bi se okolni vazduh što više zagrejao.
Prednosti i nedostaci ETSSV
Princip rada ETSSV ukazuje da se oni lociraju u klimatskim uslovima gde ima toplog i suvog vazduha i gde su na raspolaganju velike količine vode. Takve lokacije su velika i slabo naseljena prostranstva severne Afrike, Namibije, Arabijskog poluostrva, pustinje Negev u Izraelu, pustinje južnog dela SAD, prostori oko Kalifornijskog zaliva, severni delovi Čilea, Australije… Većina ovih oblasti daleko su od velikih urbanih centara pa to zahteva izgradnju mreže dalekovoda za tprenos energije, tj. zahteva dodatne troškove. Rešenje je da se velika industrijska postrojenja, tj. veliki potrošači električne energije, postavljaju što bliže ETSSV. I postrojenja za desalinizaciju morske vode treba graditi što bliže ETSSV, obzirom da su i takva postrojenja veliki potrošači energije.
 Efikasnost ET opada sa povećanom vlažnošću vazduha i pri atmosferskim padavinama. Odgovarajućim konstruktivnim rešenjem sa dodatnim krilcima sa spoljnje strane) tj. usmeravanjem vazdušnih strujanja nadole može se povećati stepen iskorišćenja ET.
Energetski toranj koristi prirodne izvore za svoje pokretanje, vazduh i vodu. Ne koristi fosilna goriva, ne proizvodi CO2 i nije zagađivač čovekove okoline. Efikasnost mu opada sa nižom temperaturom okolnog vazduha tako da ET nisu pogodno rešenje za države na severnoj polulopti.
ET prečnika 400 m proizvodi vazdušno strujanje brzine oko 80 km/h (22 m/sec). To je vlažan i slani vazduh koji je štetan za turbine i sve metalne delove ET jer izaziva koroziju. Strujanja vlažnog vazduha mogu predstavljati i ekološki problem za okolna naselja gde se stvara velika količina lužine (otpadne soli pri desalinizaciji) koja nastaje pri delimičnoj desalinizaciji tokom rada ET.
Nedostatak ETSSV je i znatna potrošnja električne energije za rad pumpi koje potiskuju vodu na velike visine. Procene su da, za sopstvene potrebe, ET troše 20-25% proizvedene električne energije.
Da bi se smanjila sopstvena potrošnja energije za vreme vršnog opterećenja u mreži, moguće je na gornjem delu ET ugraditi dopunske rezervoare za vodu tako da, za vreme vršnog opterećenja, ne rade pumpe za potiskivanje vode. Te pumpe mogu da rade tokom noći, kada je manje opterećenje u mreži. Izgradnja pomoćnog rezervoara na tim visinama predstavlja dopunski izazov za građevinske projektante.
Prednost ET je i što se u nekim deloma sveta povećava slanost reka i voda koje se ispumpavaju iz arteških bunara, tako da voda koja se koristi za poljoprivredu i navodnjavanje postaje slankasta. Prolazeći kroz ET, voda delimično isparava, gubi deo saliniteta i tako postaje povoljnija za navodnjavanje.
Električna energija proizvedena iz ET nezavisna je od kolebljivih cena fosilnih goriva. Pri tome otpada potreba za velikim stovarištima : jedan ET snage 390 MW smanjuje potrošnju uglja za 1,27 miliona tona godišnje .
Planovi za budućnost
Američka inženjering firma “Solar Wind Energy Tower “ planira da izgradi dva tornja blizu granice sa Meksikom, u Sent Luisu, u Arizoni. Visina ET trebala bi da bude oko 900 m. Procena je da će projektovanje i realizacija projekta trajati do 4 godine. Konačna visina i prečnik tornja biće u saglasnosti sa lokalnim klimatskim uslovima. Obzirom na povoljne uslove, možda će biti moguće smanjiti visinu i prečnik ETSSV. ET treba da odaje maksimalnu snagu od 1250 MW po jednom ET a procenjena prosečna preliminarna snaga iznosila bi 435 MW tokom godine. Poređenja radi, jedan generator na HE Đerdap razvija snagu od 200 MW.
“Solar Wind Energy Inc“ izradila je softver i matematički model za razne lokacije ETSSV koje omogućavaju da se, uzimajući u obzir klimatske i meteorološke uslove, unapred izračuna snaga postrojenja. Bliži proračun za ETSSV kod Sent Luisa pokazuju da ETSSV može da razvije snagu od 610 MW, od čega 17,5% energije ide za sopstvene potrebe. Na distributivnu mrežu može da se priključi najviše 503 MW. I građevinski deo ET predstavlja veliki izazov. Preliminarne procene ukazuju da bi ta mamutska građevina trebalo da bude izvedena sa armirano betonskom konstrukcijom.
Izraelski i indijski stručnjaci predlažu da se izgradi jedan probni ET, snage 6-10 MW, na teritoriji Izraela ili Indije, gde bi se ulaganja mogla vraćati iz sopstvene proizvodnje električne energije. Procenjuje se da bi taj projekat koštao 20 milona dolara. Investicije za ET snage 50 MW iznosile bi oko 136 miliona dolara. Procenjena investicija za ET snage 370 MW iznosila bi 850 milona dolara. Tačnija cifra može se dobiti posle izrade studije izvodljivosti. Mogućnosti za izgradnju ET u Evropskoj zajednici dosta su skromne. Ali, izgradnja ET u severnoj Africi i povezivanje na elektro-mrežu Evrope bilo bi od koristi za obe strane.
Mr sci. Jozef Baruhović
Kompletni tekstove sa slikama i prilozima potražite u magazinu
"PLANETA" - štampano izdanje ili u ON LINE prodaji Elektronskog izdanja
"Novinarnica"
|
