Europska Unija direktivama propisuje sve veću primjenu obnovljivih izvora energije koji će vremenom postati osnovni energetski izvor društva koja teže energetskoj neovisnosti i smanjenju uvoza energenata. Osnovni cilj je smanjivanje ovisnosti o klasičnim fosilnim gorivima te se istovremeno pokušava smanjiti potrebna primarna energija u sustavima grijanja i hlađenja. Da se ostvare planirani ciljevi kao jedino rješenje se nameće sve veća primjena Sunčeve energije koja se akumulirala u okolišu ili primjena dnevne direktno dozračene energije. Sunce postaje primarni izvor energije dok se u ukupnoj energetskoj bilanci smanjuje potrebna primarna energija bazirana na fosilnim gorivima. Radom će se napraviti presjek kroz primjenjive tehnologije koje imaju ekonomsko opravdanje izgradnje. Osnovni problem kod primjene obnovljivih izvora energije je njezina akumulacija u mediju koji tu energiju može predati sustavu kada više nema dotoka Sunčeve energije. Uvijek postoji razlika u trenutačnoj proizvodnji energije te u potrošnji energije pa da se stabilizira sustav potrebno je ugraditi spremnike akumulirane energije. Kod makroinstalacija na razini država javljaju se još veći problemi u spoju velikih polja obnovljivih elektrana na elektro-energetske sustave koji moraju primiti energiju i akumulirati ju u reverzibilnim hidro elektranama ili ju pretvoriti u kemijsku energiju za daljnju uporabu. Akumulacija energije se sama nameće kao osnovni element budućih energetskih sustava.

 

Nacionalni akcijski plan Republike Hrvatske
Sukladno europskoj Direktivi 2006/32/EC o energetskoj učinkovitosti i energetskim uslugama (ESD) izrađen je i usvojen Nacionalni program energetske učinkovitosti za razdoblje 2008.-2016. U njemu su propisani ciljevi energetskih ušteda i podloga je za izradu trogodišnjih nacionalnih planova. U svakom akcijskom planu se analiziraju učinci i po potrebi revidiraju aktualne mjere te utvrđuju nove sektorske mjere kako bi se osiguralo ostvarenje cilja u 2016. godini. Ovo je zadani format od strane Europske komisije. Drugi Nacionalni akcijski plan energetske učinkovitosti donosi se do 2013. godine, a izrađen je prema predlošku koji je utvrdila Europska komisija i kojeg se pridržavaju države članice Europske unije. Ovaj dokument obuhvaća, prije svega, izvješće o ocjeni stanja provedbe politike energetske učinkovitosti te utvrđuje ostvarene uštede energije u prethodnom trogodišnjem razdoblju te daje smjernice za sljedeće razdoblje. Akcijski plan se dostavlja Europskoj komisiji koja pregledava akcijske planove svih država članica, uključujući i Hrvatsku, te analizira ostvarenje cilja na razini čitave Europske unije.

Nacionalni akcijski plan energetske učinkovitosti (NAPEnU) RH donosi se sukladno zahtjevima članka 14.1 Direktive 2006/32/EC o energetskoj učinkovitosti i energetskim uslugama (ESD), kojim se od država članica Europske unije (EU) zahtijeva da svake tri godine izrade i predaju Europskoj komisiji (EK) planove koji sadrže mjere čijom će se provedbom ostvariti zacrtani ciljevi uštede energije u neposrednoj potrošnji do 2016. godine. Drugi NAPEnU RH donosi se do 2013. godine kao preduvjet za ispunjenje EU cilja 20 postotnog smanjenja potrošnje primarne energije do 2020. godine u usporedbi s temeljnim scenarijem koji je usklađen sa strateškim i zakonodavnim okvirom RH - Nacionalnim programom energetske učinkovitosti RH za razdoblje 2008.-2016., Strategijom energetskoj razvoja RH i Zakonom o učinkovitom korištenju energije u neposrednoj potrošnji.

Osim u području energetske učinkovitosti NAPEnU-om su obuhvaćene i vrlo bitne mjere za ostvarenje ciljeva povećanja udjela obnovljivih izvora energije - mjere povećanja uporabe sunčeve energije, povećanja uporabe dizalica topline, povećanja uporabe biomase, elektromobilnosti, koje su dio strateških razvojnih dokumenata, zakonodavstva, ekonomskih instrumenata, statistike i akcijskih planova za obnovljive izvore energije. Praćenje provedbe Nacionalnog programa energetske učinkovitosti za razdoblje 2008.-2016. godine i 2. NAPEnU s pripadajućim mjerama dovodi se u vezu s ostvarenjem cilja energetske učinkovitosti do 2020. godine kao i cilja odnosno udjela obnovljivih izvora do 2020. godine koji se statistički prate kroz referentni scenarij za povećanje udjela obnovljivih izvora energije u sektorima grijanja i hlađenja, električne energije i prijevoza.

Daljnje unaprjeđenje zakonodavno-regulatornog okvira treba ići prema izradi nacionalnog plana za povećanje broja zgrada s gotovo nultom potrošnjom energije te na razvoj tržišta energetskih usluga i obvezivanje energetskih tvrtki da ostvaruju uštede kako na strani proizvodnje, prijenosa i distribucije energije tako i kod kupaca energije. Poticanje obnove stambenih i nestambenih zgrada koje postižu energetski standard "gotovo nula energetskih razreda" povezan je i s korištenjem obnovljivih izvora energije za proizvodnju toplinske i električne energije u zgradi s čime se smanjuje potrošnja te omogućava i isporuka energije kao distribuiranog proizvođača energije.

 

Energetski neovisne zajednice
Krajnji cilj svih nastojanja u primjeni obnovljivih izvora energije je energetska neovisnost pojedine građevine, lokalne zajednice te ukupnog društva. Predviđa se da bi se do 2100. godine ostvarila ukupna energetska neovisnost cijele Europe te bi sva potrebna energija bila obnovljiva. Energija bi se dobivala iz direktno dozračene Sunčeve energije te akumulirane Sunčeve energije u okolišu: zemlji, vodama, zraku te biomasi. Udio u energetskoj bilanci bi pronašla dubinska geotermalna energija te plimna energija koja nastaje djelovanjem gravitacije Mjeseca i Sunca. Filozofija energetske neovisnosti uvjetuje primjenu energenata koji su lokalno dostupni ovisno o geografskoj lokaciji i prirodnim karakteristikama.

Energija vjetra se lako može pretvarali u električnu energiju primjenom vjetroturbina koje će u budućnosti postići snage od impresivnih 15-20 MW. Veliki potencijal imaju vjetroelektrane na morskoj površini jer su udaljene od naseljenih mjesta i koriste površine koje do sada nisu imale značajniju upotrebu osim za ribarenje i plovidbu. Energija plime i oseke te morskih i riječnih struja može također osigurati stabilan energetski izvor jer je lako predvidjeti razinu energije koja se može dobiti na godišnjoj razini. Kroz složeni proces fotosinteze energija Sunca se akumulira u biomasi koja se može koristiti u sustavima izgaranja biomase, bioplinskim postrojenjima ili sustavima proizvodnje biogoriva.

Velike količine otpadne biomase se dobivaju u raznim industrijskim procesima te je taj otpad često predstavljao problem za deponiranje. Upotreba tla i biomase donosi sa sobom i etičke probleme upotrebe obradivih površina za dobivanje energije. Zadnjih nekoliko godina povećao se broj radova koji povezuju globalno povećanje cijene hrane sa sve većom upotrebom obradivih površina za dobivanje biogoriva te bioplinskih postrojenja. Osim tla za proizvodnju biogoriva se mogu koristiti i morske alge kojima se povećava korisna površina mora. Veliki potencijal za upotrebu direktno dozračene Sunčeve energije imaju velike krovne površine građevina na kojima je moguće postaviti toplinske i fotonaponske pretvornike.

Pretvorbom Sunčeve u električnu energiju stvaraju se decentralizirani energetski sustavi ili smart grid mreže. Potrebe za električnom energijom se neprestano povećavaju, a elektro-energetske mreže postepeno dolaze do maksimuma prijenosa energije. Da bi sustav funkcionirao razvijena je koncepcija stvaranja velikog broja mini elektrana koje pokrivaju dnevne potrebe za električnom energijom same građevine te nekoliko okolnih.

Sve je više primjera malih zajednica koje su uspjele postići potpunu energetsku neovisnost te na području zajednice stvaraju dovoljno energije za svoje potrebe te ponegdje čak i viškove. Selo Feldheim u Njemačkoj svoju neovisnost bazira na 43 vjetroturbine ukupne snage 4,3 MW što je puno više nego što sama zajednica treba također imaju izgrađena i bioplinska postrojenja u kojima se pretvara biomasa u električnu energiju. Freiamt je još jedno naselje u Njemačkoj koje proizvodi više energije nego što mu je potrebno pomoću vjetrotubina, fotonaponskih polja i bioplinskih postrojenja. Freiburg u Njemačkoj je postigao energetsku neovisnost primjenjujući istovjetne elemente kao i prethodno navedena dva naselja isto kao i naselje Wildpoldsried u Njemačkoj. Na istom je putu i grad Guessing u Austriji koji je od nerazvijenog područja prerastao u energetskog predvodnika regije. Sve je više primjera energetski neovisnih naselja u Europi: selo Varese u Italiji, pokrajina Thisted u Danskoj, otok Samsoe u Danskoj, grad Kristianstad u Švedskoj te grad Reykjavik na Islandu. Ovisnost bilo koje vrste pa tako i energetska ovisnost ograničava te usporava održivi stabilni razvoj zajednice.

 

Plus energetske zgrade
Zadnjih desetak godina razvijaju se koncepcije zgrada koje imaju iznimno niske energetske potrebe. Ovisno o lokaciji i klimi odabrati će se konstrukcijski elementi od kojih je najvažnija visoka izolacija građevine što će dati A+ energetsku klasu građevine uz kombinaciju s aktivnim instalacijama. Glavne prostorije boravka su često usmjerene prema jugu i zaštićene su listopadnim drvećem. Tijekom razdoblja jeseni, zime i proljeća Sunčevo zračenje upada u prostore boravka pod niskim kutem i direktno se koristi za grijanje kroz velike staklene stijene. Dok tijekom ljeta listopadno drveće štiti od prevelike insolacije prostore boravka. Kombinacijom fizičkih pasivnih konstrukcijskih elemenata i energetskih transformacijskih tehnologija zgrade će se svrstati u plus energetsku klasu te će biti neovisne o energentima. Koncept energetski neovisnih zgrada se razvija zadnjih 10ak godina i sve je više izvedenih primjera. Tri su osnovna vodeća elementa projekta neovisnih zgrada:

a) zgrada mora imati minimalne energetske potrebe
b) primjena obnovljivih izvora energije za pokrivanje energetskih potreba
c) postizanje traženih mikroklimatskih uvjeta i traženih modela korištenja prostora

Nova zgrada Europskog udruženja nogometnih saveza (UEFA) u Nyonu na Ženevskom jezeru u svakom će slučaju postaviti nova mjerila u zgradarstvu. Projektirana je i izgrađena u skladu s načelom: 'Najprije održivo i energetski učinkovito graditi, a onda potrebe za energijom pokriti iz obnovljivih izvora.'

Pasivna-energetska kuća koja je izgrađena ispred vladine zgrade u blizini željezničke postaje u Berlinu, godišnje će proizvoditi više od 16.000 kWh električne energije zahvaljujući fotonaponskim panelima koji se nalaze na krovu i južnom zidu. Višak električne energije koristiti će se za napajanje električnih automobila.

Srednja škola u Irvingu (Teksas) prostire se na 14.500 četvornih metara i proizvodi velike količine električne energije zahvaljujući postavljenim vjetroturbinama i solarnim panelima, a dodatna ušteda energije osigurana je korištenjem "zelenih" tehnologija i tehnike općenito. Nul energetska škola Lady Bird Johnson.

Osnova projektiranja fizike su zgrade koje imaju niske energetske zahtjeve, visoku razinu izolacije na cijeloj ovojnici te troslojna stakla koja imaju visoka izolacijska svojstva. Prvi korak je ukupna redukcija toplinskih potreba zgrade i svođenje energije grijanja i hlađenja na minimum. Biti će primjenjene trenutačno dostupne izolacijske tehnologije te će zidovi biti obloženi izolacijom debljine oko 25 cm, a prozori će biti izgrađeni od troslojnih stakala. Redukcija toplinskih potreba djelovati će na smanjivanje potrebnog broja geotermalnih sondi odnosno površine zemnog kolektora koje se koriste za grijanje i hlađenje.

Predviđa se A+ energetska klasa zgrade jer je potrebno što učinkovitije koristiti električnu energiju koju stvara fotonaponsko polje te štedjeti energiju da se mogu premostiti dani kada nema dovoljno Sunčevog zračenja. Što se manje energije potroši tijekom jednog dana duže će baterijski sklop moći dana zadovoljiti sve energetske potrebe zgrade. Akumulirana energija u baterijama se koristi za pokretanje dizalice topline odnosno grijanje i hlađenje te se dodatno koristi za interne električne uređaje.

Osnovni energent zgrade je Sunčeva energija koja se primjenom transformacijskih tehnologija pretvara u traženi energetski oblik. Direktno dozračena energija se primjenom fotonaponskih pretvornika pretvara u električnu energiju koja se pohranjuje u baterijskom sklopu. Sakupljenja električna energija u baterijama se potom koristi za pokretanje dizalice topline koja istovremeno crpi Sunčevu energiju koja se akumulirala u tlu. Dizalica topline potom pretvara dva ulazna oblika energija u korisni oblik toplinske energije koja se akumulira u centralnom spremniku. Akumulirana toplinska energija se koristi za grijanje sanitarne vode te za grijanje same zgrade.

 

Pasivne kuće
Visoki stambeni komfor uz ekstremno niske energetske troškove. U pasivnoj kući tijekom cijele godine vlada vrlo ugodna klima i to bez konvencionalnog sustava grijanja ili klima uređaja. Pasivna kuća uistinu se ''grije'' i ''hladi'' pasivno. Ovakav način rada temelji se na uklanjanju toplinskih mostova i smanjenju toplinskih gubitaka. Zahvaljujući ponajprije kvalitetno izvedenom izolacijskom omotaču objekta, zatim visoko učinkovitom načinu prozračivanja/zagrijavanja unutrašnjosti i pasivnom korištenju Sunčeve energije. Pasivna kuća preračunato u količinu potrošenog loživog ulja zahtijeva manje od 1,5 l lož ulja po kvadratnom metru godišnje što je čini za cijelu energetsku jedinicu isplativijom od prosječne zgrade danas. Korištenje neobnovljivih izvora energije potrebno je smanjiti u cijelom svijetu kako bi se na taj način izbjegla pojava efekta staklenika i kako bi se izbjeglo onečišćenja okoliša. Ovaj cilj moguće je postići jedino kroz učinkovitije iskorištavanje energije u svim područjima primjene. Pasivna je kuća očigledan primjer praktično primijenjenog modela kad je riječ o potrošnji energije za grijanje: zahvaljujući visokoj učinkovitosti građevinske tehnike, potrebe za toplinskom energijom tako su malene da je moguće u cijelosti odreći se posebnog klasičnog sustava grijanja. Pasivne kuće već su građene u praksi i provjerena im je kvaliteta, a mnoštvo publikacija potvrđuju funkcioniranje i kvalitetu ovakvog koncepta gradnje.

Kako postići optimalnu potrošnju energije tijekom grijanja Pasivna kuća predstavlja objekt u kojem je tijekom cijele godine prisutna ugodna temperatura, kako tijekom zimskih tako i tijekom ljetnih mjeseci i to uz odricanje na ugradnju zasebnog sustava grijanje, odnosno sustava klimatizacije. Ovakav model gradnje omogućava visoki stupanj stambenog komfora uz potrošnju energije za zagrijavanje koja je manja od 15 kWh/(m2a) i uz zadovoljenje primarnih energetskih potreba uključujući toplu vodu i struju u kućanstvu uz potrošnju ispod 120 kWh/(m2a). Pasivna je kuća konzekventan razvojni ciklus niskoenergetske kuće (NEK). Pasivna kuća utroši i do 80% manje energije u usporedbi s niskoenergetskom kućom i do 90% u usporedbi s konvencionalnim građevinskim objektima. Preračunato u potrošnji lož ulja: pasivna kuća u stanju je normalno funkcionirati uz potrošnju manju od 1,5 l po kvadratnom metru na godinu. Ovakvu senzacionalnu energetsku uštedu pasivna kuća dostiže zahvaljujući dvama temeljnim fizikalnim principima: uklanjanju toplinskih gubitaka i optimizaciji slobodnog dobivanja energije.

Vrlo dobar i kvalitetno izveden sloj izolacije na kući čija debljina iznosi između 25 i 40cm i ugradnja otvora, prozora i vrata s trostrukim ostakljenjem (staklena toplinska izolacija), jamčit će da u domu ostane gotovo sva postojeća toplina. Za dovod svježeg zraka pobrinut će se sustav prozračivanja koji je još i dodatno u stanju sačuvati toplinu; pojednostavljenim rječnikom kazano to znači: sustav prozračivanja u pasivnoj kući u stanju je prenijeti 80% unutarnje topline (koju sa sobom nosi izlazni potrošeni i topli zrak) na svježi zrak koji struji u unutrašnjost. Uzmimo da temperatura u unutrašnjosti pasivne kuće iznosi 20 °C a temperatura vanjskog zraka u istom trenutku iznosi 0 °C – u ovom slučaju potrošeni zrak iz unutrašnjosti objekta zagrijat će onaj svježi koji tek struji u unutrašnjost na otprilike 16 °C. Osim toga treba naglasiti da sustav prozračivanja u sebi posjeduje i zaštitne filtre – svježi i čisti zrak u svakom domu poglavito će cijeniti osobe s poteškoćama u disanju, osobe sklone alergijama i astmatičari.

 

Prvi energetski koncepti
Radna organizacija za projektiranje Naš Stan iz Beograda i Institut Boris Kidrič iz Vinče 1982. godine razvili su nekoliko koncepata sunčanih kuća, a sam koncept je osnova razvoja današnjih pasivnih, niskoenergetskih te plusenergetskih kuća. Kuće koriste princip pasivne arhitekture i skladište Sunčevu energiju. Kuće su projektirane tako da veći dio potrebne energije grijanja dobiju od Sunca tijekom cijele godine dok se kao dopuna sustava grijanja koristi dodatni izvor topline pa se ove kuće istovremeno nazivaju i samogrijaće. U razdoblju nakon prve velike naftne krize u 1980-tim se razmišlja o smanjivanju potrebe za primarnom energijom jer dobava energije postaje ekonomski i društveni problem kada nema dovoljno energije. Količina neobnovljivih izvora energije se smanjuje te stoga istovremeno raste i cijena energenta što zemlje dovodi u zavisan položaj. Istovremeno rastu potrebe za energijom cijelog društva što je u suprotnosti s energetskim mogućnostima pa se javlja ideja o smanjivanju ovisnosti o klasičnim energentima i orijentaciji društva prema upotrebi alternativnih energetskih izvora. Veliki udio u ukupnoj potrebnoj energiji otpada na energiju grijanja zgrada te je moguće smanjivati energetske potrebe razvojem kuća koje koriste u velikom udjelu Sunčevu energiju.

Sunčana kuća ANDROMEDA
Arhitektonsko rješenje: Vladimir Lovrić, arh
Strojarske tehnologije: prof.dr. Branko Lalović

Sunčana kuća je projektirana za kontinentalna područja za jednu obitelj, a kući odgovara teren koji je nagnut prema jugu jer je kuća projektirana sa polunivoima. Južna strana kuće se koristi za apsorpciju Sunčeve energije sa staklenom verandom, dvostruko ostakljenim Trombovim zidom te prozorima za direktno dozračenje. Ispod poda prizemlja se nalazi skladište kamenja koje se koristi za dodatnu akumulaciju energije. Za grijanje tople vode se koriste sunčevi toplinski pretvornici te je primarni izvor grijanja kamin na drva.

Sunčane kuće su projektirane prema slijedećim principima:
- obiteljska kuća je veliki potrošač energije
- primjena Sunčeve energije traži interakciju korisnika i kuće što je moguće ostvariti u obiteljskim kućama
- velike slobodne površine zidova i krovova omogućuju ugradnju elemenata za sakupljanje energije Sunca
- kod obiteljskih kuća postoji mogućnost akumulacije energije ispod kuća
- primjena termoizolacije za smanjivanje potrebne energije grijanja
- investicija u izolaciju se vraća kroz razliku u računima grijanja zgrade
- povećanjem termoizolacije raste i inertnost mase zidova te se usporava pad temperatura u prostorijama odnosno povećava se stupanj ugode prilikom boravka u prostorijama
- Sunčeva energija se apsorbira pasivnim elementima koji su dio same konstrukcije kuće
- akumulacija energije se vrši u depou ispod prizemlja zgrade, a sam depo je ispunjen kamenjem koje na sebe prima ukupnu energiju toplog zraka koji struji između kamenja
- orijentacija zgrade prema jugu je presudna za sam koncept, a na jugu se smještaju prostorije boravka
- izgradnjom sunčanih kuća investitori smanjuju potrebu za klasičnom energijom te istovremeno sudjeluju u ukupnoj štednji energije što je važan element u društvenoj stabilizaciji

 

MOGUĆNOSTI AKUMULACIJE TOPLINSKE ENERGIJE
Sunčeva energija je obnovljiv i neograničen izvor energije od kojeg, izravno ili neizravno, potječe najveći dio drugih izvora energije na Zemlji.Sunčeva energija u užem smislu podrazumijeva količinu energije koja je prenesena Sunčevim zračenjem, a izražava se u J. Sunčeva se energija u svojem izvornom obliku najčešće koristi za pretvorbu u toplinsku energiju za sustave pripreme potrošne tople vode i grijanja (u europskim zemljama uglavnom kao dodatni energent) te u solarnim elektranama, dok se za pretvorbu u električnu energiju koriste fotonaponski sustavi.Sunčevo zračenje je kratkovalno zračenje koje Zemlja dobiva od Sunca. Izražava se u W/m2, a ovisno o njegovom upadu na plohe na Zemlji može biti:

- neposredno: zračenje Sunčevih zraka
- difuzno zračenje neba: raspršeno zračenje cijelog neba zbog pojava u atmosferi
- difuzno zračenje obzorja: dio difuznog zračenja koji zrači obzorje
- okosunčevo difuzno (cirkumsolarno) zračenje: difuzno zračenje bliže okolice Sunčevog diska koji se vidi sa Zemlje
- odbijeno zračenje: zračenje koje se odbija od okolice i pada na promatranu plohu.

Učin Sunčevog zračenja iznosi oko 3,8 • 1026 W, od čega Zemlja dobiva 1,7 • 1017 W. Zemlja od Sunca godišnje dobiva oko 4 • 1024 J energije što je nekoliko tisuća puta više nego što iznosi ukupna godišnja potrošnja energije iz svih primarnih izvora. Prosječna jakost Sunčevog zračenja iznosi oko 1367 W/m2. Spektar Sunčevog zračenja obuhvaća radio-valove, mikrovalove, infracrveno zračenje, vidljivu svjetlost, ultraljubičasto zračenje, X-zrake i Y-zrake. Najveći dio energije pri tome predstavlja IC zračenje (valne duljine > 760 nm), vidljiva svjetlost (valne duljine 400 - 760 nm) te UV zračenje. U spektru je njihov udio sljedeći: 51% čini IC zračenje, 40% UV zračenje, a 9% vidljiva svjetlost. Pod pojmom iskorištavanja Sunčeve energije u užem se smislu misli samo na njezino neposredno iskorištavanje, u izvornom obliku, to jest ne kao, primjerice, energija vjetra ili fosilnih goriva. Sunčeva se energija pri tome može iskorištavati aktivno ili pasivno. Aktivna primjena Sunčeve energije podrazumijeva njezinu izravnu pretvorbu u toplinsku ili električnu energiju. Pri tome se toplinska energija od Sunčeve dobiva pomoću solarnih kolektora ili solarnih kuhala, a električna pomoću fotonaponskih (solarnih) ćelija. Pasivna primjena Sunčeve energije znači izravno iskorištavanje dozračene Sunčeve topline odgovarajućom izvedbom građevina (smještajem u prostoru, primjenom odgovarajućih materijala, prikladnim rasporedom prostorija i ostakljenih ploha itd).

 

Utjecaj Sunčevih oluja
Pitanje katastrofe uzrokovane solarnom olujom nije pitanje mogućnosti, već pitanje vremena. Prema svemu sudeći, vremenski okvir je sve manji, a pitanje koje se logično nameće jest, jesmo li spremni na posljedice? Jedna od najvećih katastrofi s kojom bi se čovječanstvo moglo suočiti počela bi 18 sati nakon što Sunce izbaci kuglu plazme težine 10 milijardi tona - nešto što je činilo prije i nešto što će sigurno učiniti još mnogo puta. Kad se ta izbačena koronalna masa zabije u Zemlju, struja u čitavoj globalnoj mreži bi naglo porasla. transformatori bi bili uništeni, ostali bi bez svjetla, pokvarila bi nam se hrana, a kao posljedica nestašice struje, kompletan javni transportni sustav bi kolabirao. Unutar nekoliko tjedana pomoćni generatori u nuklearnim elektranama bi se ugasili, a električne pumpe koje hlade reaktore bi stale. Zemlju uskoro očekuje upravo jedna takva oluja. Iako ta oluja može udariti bilo kad, obično se veže za vrhunac 11-godišnjeg ciklusa Sunčevih pjega. Prvo, treba napraviti što je preciznije moguću prognozu udara solarne oluje. Drugo, energetska mreža morala bi biti ugašena na par sati i to na izrazito velikom području, što zahtjeva veliku koordinaciju. Kako bi se smanjio gubitak novca zbog gašenja mreže, prognoza bi morala biti vrlo točna.

 

Almele, Nizozemska – sunčani otok
Otok Almere se nalazi u pokrajini Noorderplassen-West u Nizozemskoj i to je prvi projekt u Nizozemskoj koji pokriva dio energetskih potreba pomoću Sunčeve energije i toplinskih sustava. Cijeli projekt je izgrađen kroz potporu Europske Unije, lokalne uprave i potpore stanovništva. Nizozemska je jedna od najnapučenijih europskih zemalja te je razvila model otimanja tla od mora i veliki udio površine se nalazi ispod razine mora. Tako je cijela pokrajina Flevoland dobivena isušivanjem obližnjeg jezera Zuiderzee u samom središtu Nizozemske i to je jedan od najvećih projekata u povijesti Nizozemske. U južnom dijelu pokrajine se nalazi i gradić Almere koji je star 40 godina sa oko 180.000 građana te se planira povećanje na 250.000 oko 2015. godine. Obzirom na stalno povećanje broja stanovnika javila se potreba za planiranjem održivog razvoja cijelog grada sa centralnim sustavom grijanja grada te sustavom održivog transporta koji se bazira na vlakovima, biciklima. Almere je poznat po pionirskom planiranju života u gradu koji je razvijen i planiran od nule pod palicom arhitekta Rem Koolhasa. Tako je razvijen i projekt sunčanog otoka koje se sastoji od 520 sunčanih toplinskih pretvornika na površini od 7000 m2, a prema veličini je projekt treći na svijetu. Sukladno cijelom projektu je dio kuća izgrađen 10% energijski djelotvornije od klasičnog sustava gradnje. Princip rada je jednostavan odnosno voda se grije u jedinicama dok se ne postigne potrebna temperatura i onda se pumpa u centralni sustav pripreme tople vode. Ovim modelom pokrivene su energetske potrebe 2700 kuća te je moguće pokriti 9.750 GJ obnovljive Sunčeve energije tijekom jedne godine što je istovjetno 10% energetskih potreba cijelog grada dok se ostatak energije pokriva pomoću lokalne elektrane. Primjenom obnovljive energije direktno se smanjuje i ukupna emisija CO2 cijelog grada. Velika prednost sunčanog polja je jednostavnost instalacije koja nema rotirajućih potrošnih dijelova u usporedbi s vjetroturbinama.

 

Sunčano apsorpcijsko hlađenje
Postupаk sunčanog hlаđenjа ubrаjа se među tаkozvаne „postupke hlаđenjа hlаdnom vodom", kod kojih vodа služi zа odvođenje topline iz prostorijа, tj područjа zgrаde i pri tome cirkulira u zаtvorenom sistemu. Primjenom apsorpcijskih rashladnih uređaja ostvaruje se rashladni krug upotrebom solarne energije. Hlаđenje prostorijа u uredskim zgrаdаmа koristi se rаdi ugodnosti i efikаsnosti ljudi koji u njimа rаde. Klimаtiziranje je potrebno i zbog tehničkih i higijenskih rаzlogа u prostorijаmа zа elektronsku obrаdu podаtаkа, lаborаtorijаmа i pri sklаdištenju nаmirnicа. Ako se u tu svrhu upotrijebe uobičаjeni kompresorski rаshlаdni uredjаji nа električni pogon, u toplim, ljetnim mjesecimа dolаzi do prevelike potrošnje struje, а time i do periodа vršnih opterećenjа što, pаk, izаzivа velike troškove. Alternаtivа su koncepti hlаđenjа koji umjesto električne struje kаo pogonsku energiju upotrebljаvаju toplinu. Energijа potrebnа zа hlаđenje zgrаde može se djelomično ili čаk u potpunosti, u kombinаciji sа termičkim solаrnim uređаjem, pokriti Suncem. Posebnа je prednost u tome dа nаm u mjesecimа kаdа je hlаđenje nаjpotrebnije nа rаspolаgаnju stoji i nаtprosječno velikа količina Sunčeve energije.

Jedаn od prvih solаrnih uređаjа zа proizvodnju hlаdnoće instаlirаn je 2000. godine u Njemаčkoj. U tu su svrhu upotrijebili rаzličite postojeće zgrаde koje su međusobno bile povezаne novogrаdnjom od stаklа dugom 120 m. Između stаklene fаsаde novogrаdnje i fаsаde rаspoređene su rаshlаdne bаterije, koje rаshlаđuju unutrаšnju površinu fаsаde konvekcijom zraka. Tаj sistem hlаđenjа slobodnom konvekcijom snаbdjevаju dvа аpsorpcijskа rаshlаdnа uređaja ukupne snаge hlаđenjа od 105 kW. Oni svoju pogonsku energiju dobijаju u obliku topline iz jednog solаrnog kolektorskog poljа. Kolektorsko polje veličine 240 m2 sаstoji se od vаkuumskih cijevnih kolektorа (Vitosol 200) i instаlirаno je nа krovu novogrаdnje. Dvа rezervoаrа zаpremine po 800 l služe zа hidrаulično povezivanje solаrnog uređаjа i аpsorpcijskih rаshlаdnih uređaja. Višаk hlаdnoće proizvedene solаrnim nаčinom može se preko centrаlne rаshlаdne mreže iskoristiti u drugim dijelovimа zgrаdа. Tu se ubrаjа i dio obrаde podаtаkа, zbog cjelogodišnje potrebe zа hlаdnoćom. Ukoliko se potrebа stаklene fаsаde ne može u potpunosti pokriti solаrnim uređаjem, prisutаn je i tаkozvаni „bаck up-sistem" sа priključkom zа snаbdjevаnje toplinom nа dаljinu (toplаnа). U zimskom polugodištu, kаdа nije potrebno hlаđenje, solаrnа toplinа se koristi zа zаgrijavаnje prostorijа.

Postupаk solаrnog hlаđenjа ubrаjа se među tаkozvаne postupke hlаđenjа hlаdnom vodom, kod kojih vodа služi zа odvođenje topline iz prostorijа, tj područjа zgrаde i pri tome cirkulira u zаtvorenom sistemu. Zа solаrne procese hlаđenjа sа centrаlnom tehnikom uređаjа u Njemаčkoj se trenutno koriste dvа postupkа. U zаtvorenim sistemimа rаde rаshlаdni uređаji nа termički pogon (аpsorpcijski rаshlаdni uređаji) zа proizvodnju hlаdne vode. Tа se hlаdnа vodа koristi ili zа hlаđenje – а dijelom i zа smаnjivаnje vlаžnosti – dovodnog zraka, ili se preko mreže hlаdne vode vodi do decentrаlnih rаshlаdnih аgregаtа u rаzličite prostorije. Ukoliko je još dodаtno potrebno odvlаživаnje zraka, potrebne su niske temperаture hlаdne vode zа kondenzаciju jednog dijelа vodene pаre iz zraka. Kod otvorenih se sistemа uvijek rаdi o ventilаcijskim uređаjimа. Budući dа se „rаshlаdno sredstvo" (ili vodа) nаlаzi u direktnom kontаktu sа zrakom koji trebа tretirаti, ti se uređаji nаzivаju „otvorenim sistemimа". Zа zаtvorene odnosno otvorene postupke nude se аpsorpcijski rаshlаdni uređаji, tj sorpcijski uređаji zа centrаlnu proizvodnju hlаdnoće u rаzličitim klаsаmа snаge. Vаžni su kriteriji pri izboru tehnike ciljnа temperаturа rаshlаdnog sredstvа i temperаturа isporučiocа topline. Hoćemo li u solаrnom uređаju, koji se upotrebljаvа zа hlаđenje, upotrijebiti cijevne ili rаvne kolektore posebno, zаvisi o potrebnim polаznim temperаturаmа rаshlаdnog uređaja.

 

SolarEIS dizalice topline
Njemačka tvrtka Isocal razvila je jedinstven koncept iskorištavanja energije Sunca i geotermalne energije kroz ukopan hladni spremnik ispunjen vodom u kojem se temperatura spušta sve dok se ne iskoristi energija kristalizacije i u spremniku ne stvori led. Kao akumulator toplinske energije služi voda i led. Koncept korištenja leda za grijanje u svakom slučaju može biti gotovo jednako nezamisliv kao i korištenje snijega za hlađenje ljeti (link), no zapravo radi se o vrlo inovativnom konceptu njemačke tvrtke isocal pod nazivom SolarEis koji omogućava efikasnije iskorištavanje toplinskih pumpi i solarnih kolektora za klimatizaciju prostora te je upravo radi toga izuzetno prijateljski raspoložen prema okolišu. Sustav se sastoji od uobičajenog spremnika tople vode, zatim toplinske pumpe koja kao hladni spremnik koristi posebno izgrađen spremnik vode te solarnih zračnih kolektora i sustava upravljanja.

Tajna čitavog sustava je upravo u načinu iskorištavanja tog posebnog hladnog spremnika budući da se iz njega izvlači toplina ne samo dok se voda potpuno ohladi, već dok ne dođe do njena smrzavanja odnosno kristalizacije, čime se do maksimuma iskorištava energije pohranjena u njemu. Naime, za obrnuti proces otapanja leda potrebno je utrošiti jednaku količini energije koliko i za dizanje njene temperature u rasponu od 0 d 80 stupnjeva Celzijevih. Drugi podatak koji bi mogao ilustrirati primjenu ovog sustava jest da se u 126 litara vode pri 0 stupnjeva Celzijevih nalazi jednaka količina toplinske energije kao i u jednoj litri loživog ulja. Dakle, tijekom ljeta kada je vrijeme najpogodnije za prikupljanje energije Sunca pomoću solarnih kolektora viša energije se pohranjuje u hladni spremnik koja ondje ostaje pohranjena zahvaljujući činjenici da se u njemu nalazi velika količina vode i da je ukopan u zemlju u kojoj na dubini ispod otprilike pola metra vlada približno konstantna temperatura.

Iz tog spremnika izvlači se toplina kojom se pomoću toplinske pumpe osigurava grijanje spremnika tople vode koja se može koristiti i za potrošnu toplu vodu i za grijanje domaćinstva. Budući da led ima veći volumen nego voda u tekućem stanju, sustav je izveden tako da izvlači toplinu iz centralnog dijela spremnika tako da do smrzavanja vode dolazi prvo u središtu i na taj način se sprječava pucanje spremnika. Osim toga spremnik nije ni na koji način izoliran, pa budući da se u njemu nalazi medij koji je većinu vremena hladniji od okolnog tla koje je približno konstantne temperature, osim solarne energije zbog prijelaza topline jednim dijelom u ovom sustavu koristi se i geotermalna energija. Još jedna prednost smještaja spremnika pod zemljom je i sprječavanje rasta mikroorganizama budući da je u ovom zatvorenom sustavu gotovo u potpunosti spriječen pristup dnevnom svjetlu, izmjena zraka, a i ono malo prisutnih mikroorganizama izloženo je stalnom smrzavanju medija što u određenoj mjeri sprječava njihov nekontrolirani razvoj. Za jednu tipičnu obiteljsku kuću prema informacijama proizvođača dovoljan je sustav sa hladnim SolarEis spremnikom od 12 m3 te kombiniranom toplinskom pumpom i zračnim kolektorskim sustavom ukupne snage od 7.5 kW koji pokriva potrebe grijanja i potrošne tople vode.

 

Hibridne sunčane elektrane
Danas ne postoji savršen izvor energije te sve ima svoje prednosti i mane. Fosilna goriva su u izobilju, ali se etiketiraju kao neekološke tehnologije. Sunce i vjetar su čisti oblici energije, ali su zato povremeni i periodički izvori energije. Geotermalna energija je jeftina jednom kada se elektrana pokrene, ali teško je započeti proces. Dolazi do kontinuiranog sazrijevanja primjene obnovljivih izvora energije te sposobnosti da se formiraju novi odnosi između tehnologija koje su već razvijene. Prirodni plin se može kombinirati u stabilan rad sa sa solarnim elektranama i tehnologijom vjetra. Razvijaju se koncepcije kohezije solarne i geotermalne tehnologije koje su po strukturi dosta bliske.

Geotermalna energija i akumulacija energije
Električna vozila mogu u sebi akumulirati sve viškove proizvedene energije samo njihov broj mora biti velik te se cjelokupni vozni park mora pretvoriti u električna vozila. Postojeća geotermalna postrojenja se mogu iskoristiti za izdvajanje litija i drugih minerala koji će se koristiti za proizvodnju baterija električnih vozila i prijenosnih uređaja. Odvajaju se kvalitetni minerali koji se nalaze u podzemnoj slanoj vodi geotermalne elektrane. Prvo takvo postrojenje izgrađeno je u Kaliforniji, Salton u Imperial Valley. Prema objavljenim izvješćima, gotovo 75 posto svjetske proizvodnje litija je nekada dolazilo iz SAD-a. Sada je to oko pet posto, a većina proizvodnje je u Čileu, Argentini i Boliviji. Sjedinjene Države su u međuvremenu postale svjetski lider u proizvodnji i primjeni geotermalne energije.

 

Geotermalna i solar
Većina problema može se pripisati troškovima povezanim s istraživanjem i ishođenjem dozvola. Također se govori o nepredvidljivosti geotermalnih resursa. Te je upitno koliko će dugo biti stabilna snaga pojedine geotermalne elektrane te koliko će se brzo iscrpiti geopotencijal na određenoj lokaciji. Što je više predvidivo od Sunca koje će biti aktivno slijedećih nekoliko milijardi godina. Enel Green Power u Sjevernoj Americi planira smjestiti 24 MW fotonaponsku solarnu farmu na 240-ral parceli uz svoju 60 MW Stillwater geotermalnu elektranu u Churchillu, Nevada. Solarna energija će se integrirati u postojeće postrojenje, omogućiti će mu da proizvodi više energije pogotovo tijekom cijelog dana i vrhova energetskog opterećenja. Ovo je prvi takav projekt u SAD-u, a vjerojatno prvi u svijetu. Izgradnja je u tijeku, a tvrtka se nada da bi postrojenje bilo on-line do kraja godine. Ova elektrana povezuju fotonaponske ćelije sa geotermalnom energijom, no slijedeći korak je povezivanje koncentriranih elektrana sa geotermalnim elektranama.

Sunce i vjetar
Dok sunce sija tijekom dana vjetrovi su uglavnom najpouzdaniji tijekom noći pa se ove dvije tehnologije mogu nadopunjavati. Kombinacija energije sunce i vjetra je u projektu Kingman, Arizona 10.5 MW objekt je prvi program za korištenje obje tehnologije. Objekt koristi pet Gamesa vjetroturbina i 500 kW PV fotonaponskog polja. Nadamo se da će Kingman projekt omogućiti bolje razumijevanje kako se vjetar i sunce mogu međusobno nadopunjavati tijekom 24-satnog ciklusa.

Solar i nafta
Jedno od najstarijih američkih naftnih polja je mjesto jednog od najnovijih partnerstva. BrightSource energiju 29 MW elektrane koristi za crpljenje nafte iz podzemlja. Objekt je izgrađen za tvrtku Chevron i dobivanje nafte u Coalingu od 1890. BrightSource je CSP solarna koncentrirajuća elektrana koja će proizvoditi paru visokog tlaka koja će potom biti pumpana duboko u postojeći spremnik ulja. Povećati će se pritisak podzemlja i lakše će se dovesti nafta na površinu. Para se zatim hladi i recirkulira u zatvorenoj petlji sustava. Tradicionalno, para u Coalinga postrojenju je generirana paljenjem prirodnog plina. Energetska intenzivnost povezana s vađenjem teškog ulje je izuzetno visoka i predstavlja značajan izazov, rekao je Paul Markwell, viši znanstveni direktor sa IHS CERA. "Mnogi poznati izvori teške naftne u svijetu imaju ograničen pristup troškovno učinkovitim izvorima goriva, a izvori se također nalaze u područjima s visokim solarnim resursima. To daje idealno okruženje za korištenje solarne termalne tehnologije za povećanje iscrpka nafte."

Geotermalna i nafta
Geotermalna industrija čeka odluku Senata i novi zakon koji bi omogućio onima s federalnim dozvolama za proizvodnju nafte i plina najmove za proizvodnju geotermalne energije. Sadašnji sustav zahtijeva natjecateljski najam za proizvodnju geotermalne energije u pojedinoj saveznoj državi.

Cogenra sunčana kogeneracija
Cogenra je proizvod koji značajno povećava učinkovitost iskorištavanja energije Sunca, patentiran je kao takav, i dovodi iskorištavanje energije Sunca na sasvim drugu razinu nego do sada. Istovremeno se vrši pretvorba Sunčevog zračenja u toplinsku i električnu energiju uz visoki stupanj korisnosti. Danas je već većini zainteresiranih poznata činjenica da jedan od glavnih problema solarne fotonaponske industrije činjenica da se fotonaponskim efektom negdje oko 15% (cifra neznatno varira od proizvođača do proizvođača) energije pretvara u električnu, a ostalih 85% je neiskorištena enegija - tj. toplina. Time solarna energija postaje dijelom nepoželjna zbog velike površine koju treba zauzeti s modulima za veću proizvodnju električne energije. Povećanje efikasnosti i smanjenje cijena solarnih sustava je danas glavni fokus svih proizvođača, u želji da energija Sunca ponovi veliki uspjeh vjetroenergetike i u relativno kratkom roku postane jedan od najvažnijih izvora energije u budućnosti. Cogenra je značajan korak upravo u tom smjeru, a za svoj inovativan i patentirani dizajn, te za svoju visoku učinkovitost je osvojila i priznanja od strane Climate change business journal "2010 business achievement award winner" i od Renewable Energy World "Excellence in Renewable Energy Nominee".

Učinkovitost pretvorbe energije Sunca u korisnu energiju korištenjem Cogenre iznosi čak 75%! Rezultat je to korištenja fotonaponskih ćelija za proizvodnju električne energije, ali i korištenje viška topline za proizvodnju potrošne tople vode ili za grijanje. Dizajn se sastoji od zrcala koja koncentriraju svjetlost na male sekcije solarnih fotonaponskih modula, što samo po sebi povećava učinkovitost. Dodatno se zagrijava voda u cijevi položenoj na modul, koja se koristi za grijanje, ali i služi da bi se učinkovito odveo višak topline sa fotonaponskih modula čime se smanjuju gubici izazvani zagrijavanjem fotonaponskih ćelija. Takvim iskorištavanjem energije Sunca Cogenra pridonosi smanjenju emisija CO2 i uštedi troška fosilnih goriva 60 do 100% više nego u slučaju korištenja samo fotonaponskih modula ili sunčanih toplinskih pretvornika. Naravno i povrat investicije je kraći i iznosi oko 5 godina, čak i na tržištima bez poticaja za proizvodnju električne energije, ali sa dobrom iradijacijom. Cogenra se sastoji od nekoliko inovativnih i patentom zaštićenih rješenja za postizanje svojih ciljeva. SunDeckTM sustav za postavljanje na krovovima se sastoji od patentom zaštićenih oblika i rasporeda ogledala koja fokusiraju svjetlost, u kombinaciji s korištenjem jeftinih jednoosnih trekera za praćenje putanje Sunca. KogeneratorTM je komorno-kanalni sistem za tekućinu sa vlastitim toplotno električnim fondom koji se jednostavno montira na zajedno s fotonaponskim modulima. Oba sistema koja čine kogenerator su zaštićena patentom. Da bi cijeli sustav bio zaokružen i funkcionalan brine se i iBOSTM, sustav koji u sebi integrira inverter, hidrauliku, kontrolu, daljinsko nadgledanje i dijagnozu, a sve da bi se stvorio sveobuhvatan plug&play proizvod.

Trinium stirling motor
Inovativni koncentrirajući solarni sustav koji je razvila Innova - tvrtka iz Chietija (Abruzzo) u Italiji, radi trimodalno što znači da istovremeno može proizvoditi električnu energiju (1 kW), te grijati (3 kW) i hladiti. Primjenjuje se princip rada Stirlingova motora te istovremena proizvodnja električne i toplinske energije. Innova je razvila ovaj sustav u suradnji sa Sveučilištem u Kalabriji te nizozemskom kompanijom Microgen Engine Corp. Trinium je koncentrirajući solarni sustav opremljen Stirling motorom, slobodnim klipom malih razmjera kojim se proizvodi električna energija i toplina. Motor koncentrira Sunčevo zračenje kroz kružno ozrcaljeno korito promjera 3,75 metara koje je opremljeno sustavom za solarno praćenje. Sustav ima kapacitete proizvodnje 1 kW električne energije i 3 kW termalne energije. Kroz trimodalni sustav generira se električna enegija uz istovremenu proizvodnju toplinske energije koja se može koristiti za grijanje (za domove ili sanitarnu vodu) te hlađenje (solarno hlađenje). Prema Innovi, sustav ima godišnji prosjek učinkovitosti koji prelazi 53% na geografskoj širini Kalabrije, uz proizvodnju 2,100 kWh električne enegije i 6,400 kWh termalne energije. Prednosti Triniuma su sljedeće: generiranje izmjenične struje koja se može direktno koristiti ili spojiti na mrežu bez invertera; zauzimanje površine koja je za 50% manja od standardnih PV ili termalnih panela uz proizvodnju iste količine energije; proizvodnja veće količine električne energije (40%) u odnosu na standardne PV panele pod jednakom insolacijom, te naposljetku opremljenost automatskim sustavom koji ga štiti od atmosferskih utjecaja, tj. zatvaranje sustava u slučaju kiše, tuče ili vjetra jačeg od 50 km/sat.

Ivanpah sunčana toplinska elektrana
Najveća svjetska solarna termoelektrana Ivanpah prošla je svoje prvo testiranje to jest prvu proizvodnju električne energije. Više od 1000 heliostata (ravnih zrcala koja reflektiraju sunčevu svjetlost prema unaprijed određenoj meti) bilo je usmjereno prema solarnom kolektoru te je uspjelo zagrijati vodu do točke proizvodnje pare čime je dokazano da je elektrana spremna za komercijalni rad. 377 MW solarna elektrana Ivanpah u vlasništvu je tvrtki NRG Energy, Google-a i Bright Source Energy dok je za izgradnju zadužen Bechtel. Elektrana koristi više od 300 tisuća zrcala kako bi usmjerila sunčevu energiju prema tri centralno postavljena stupa/kolektora i započela proizvodnju električne energije koja će moći zadovoljiti potrebe čak 140 tisuća američkih kućanstava. Prva jedinica projekta Ivanpah je u stupnju dovršenosti od 90%, dok su jedinice dva i tri na 70% dovršenosti, navodi se na službenim stranicama projekta. Sljedeća faza projekta obuhvatiti će testiranje parnog pritiska i stavljanje dodatnog toka pare na turbine. Kada se dosegne određena razina tlaka, a kao dio priprema za službeni početak rada, sustav će biti pročišćen slanjem pare kroz cijevi kako bi se spriječio ulazak krhotina i eventualnog otpada u parne turbine.

Sunčani toplinski koncentrator
Pilot postrojenje nalazi se u selu Badnjevci, u blizini Kragujevca. U ovoj toplani, prvoj te vrste u Srbiji, Sunčeva energije se koncentrira i pohranjuje u spremniku, te na taj način toplana cijelo vrijeme proizvodi potrebnu energiju. Ova toplana predstavlja veliki pomak na polju energetske efikasnosti i korištenja OIE. Koncentrator Sunčeve energije ima promjer od 13 metara. Sunčani sustavi zadovoljavaju jednu trećinu dnevnih potreba za energijom, jer je Sunce u prosjeku dostupno osam sati dnevno. Kako bi nadoknadile rupu od 16 sati, mnoge kompanije su, pored sunčanih, instalirale postrojenja koja rade na prirodni plin. Međutim u ovom slučaju nekadašnji profesor Strojarskog fakulteta u Kragujevcu Vladan Petrović patentirao je visokotemperaturni akumulator, koji omogućava da se akumulirana energija Sunca proizvodi po potrebi i u kontinuitetu, 24 sata na dan, 365 dana u godini. Zapremina akumulatora iznosi 450 kWh po metru kubičnom, što ga čini jedinstvenim u svijetu, a maksimalna temperatura do koje se zagrijava akumulacijski medij je 800°C. Dizajn koncentratora osmišljen je u softverskoj simulaciji, koja omogućava da konstrukcija izdrži sve atmosferske utjecaje sa velikom uštedom u materijalu, za razliku od sličnih postojećih sustava. Ovaj sustav koristio bi se za proizvodnju električne energije i za opskrbu toplinskom energijom gradova i manjih mjesta, a moguća je primena i u prehrambenoj, tekstilnoj, drvnoj, kemijskoj industriji i drugim proizvodnim granama. Nema ograničenja u odabiru lokacije za instalaciju samog postrojenja.

 

MOGUĆNOSTI AKUMULACIJE ELEKTRIČNE ENERGIJE
Temeljni ciljevi Europske unije u energetskom sektoru jesu poticanje ulaganja u svim zemljama članicama u nove tehnologije u području skladištenja energije dobivene iz obnovljivih izvora, s namjerom premošćivanja jaza između demonstracija inovativnih tehnologija i njihove efektivne upotrebe na širokom tržištu. Također, naglašeni su i ciljevi promidžbe strateških tehnologija, jačanja tržišnog iskustva i doprinosa smanjivanju financijskog rizika i drugih opaženih rizika i barijera koje općenito koče razvoj i ulaganja u nove sustave pohrane električne energije dobivene iz obnovljivih izvora. Aspekt pohrane električne energije iz obnovljivih izvora dio je programa EU-a - inteligentnog upravljanja europskim mrežama. Kako bi se prihvatile veće zalihe električne energije iz obnovljivih izvora, nužno je inteligentno upravljanje mrežama što uključuje i veće prostore za pohranu. Tako se Europska unija zalaže za fleksibilnije upravljanje mrežama i uključivanje novih tehnologija energetske potražnje i novih obrazaca pohrane, poput plug-in električnih vozila i hido-pumpi. U "Energija 2020 - Strategija za konkurentnu, održivu i pouzdanu opskrbu energijom", što se tiče pohrane električne energije iz obnovljivih izvora, stoji kako je nužno pružati podršku analizama, uvođenju i praćenju inteligentnih mrežnih kretanja i shema za pohranu električne energije, uključujući i dinamičku pohranu, koja cilja na optimizaciju ulaznih podataka iz kopnenih i offshore vjetro i drugih generatora. Europa također preuzima vodeću ulogu u energetskim tehnologijama i inovacijama. Tako će pokrenuti četiri strateška projekta u ključnim područjima za postizanje europske energetske konkurentnosti, poput novih tehnologija za inteligentne mreže i skladištenje električne energije, istraživanja druge generacije bio-goriva te pokretanja mehanizama za uspostavu partnerstva između "inteligentnih gradova" radi promicanja načela uštede energije u urbanim područjima. Pohrana električne energije već je dugo jedan od sastavnih dijelova europskog energetskog sustava, sa širokom i raznolikom bazom ponude od rješenja za korisnike sa svrhom zaštite opterećenja do podrške električnoj mreži. Reverzibilne hidroelektrane su danas najčešće i najšire korištena tehnologija za pohranu na razini energetskog sustava, a olovni akumulator dominantna tehnologija u komercijalnoj, industrijskoj i automobilskoj primjeni. Navedene mogućnosti skladištenja od velikog su značaja za obnovljive izvore energije, budući da nude tehnološka rješenja koja maksimaliziraju upotrebu i korist proizvodnje obnovljivih izvora energije bez da se pribjegava dodatnim pomoćnim kapacitetima koji se baziraju na fosilnim gorivima ili smanjenju mjera u razdobljima niske potrošnje s ciljem prilagodbe varijabilnosti.

Željezo-zračne baterije
Tim istraživača s američkog sveučilišta University of Southern California, koje vodi prof. Sri Narayan razvio je jeftinu, punjivu i ekološku bateriju koja bi se mogla koristiti za pohranjivanje energije u solarnim elektranama za kišnih dana. Baterija koristi kemijsku energiju proizvedenu oksidacijom željeznih ploča koje su izložene kisiku iz zraka. Prema onome kako su trenutno razvijene, Narayanove baterije imaju kapacitet za pohranu energije između 8 i 24 sata. Za njih je vladao veliki interes 1970-ih godina tijekom tadašnje energetske krize. Međutim, baterije su imale veliki nedostatak. Kemijska reakcija proizvodnje vodika, koja se odvijala unutar baterije (poznata kao hidroliza), trošila je oko 50 % energije akumulatora zbog čega su oni bili previše neučinkoviti da bi bili korisni. Narayan i njegov tim uspio je smanjiti gubitak energije na 4% zbog čega su njegove željezno-zračne baterije oko 10 puta učinkovitije od svojih prethodnica. Tim je to učinio dodavanjem vrlo male količine bizmutovog sulfida u bateriju, koji ima svoju ulogu u kontroli proizvodnje vodika. Tradicionalno, jedan od čestih načina na koje energetske tvrtke skladište energiju jest čuvanje vode u akumulacijskim jezerima hidrocentrala ili pumpanje vode u akumulacije koje se nalaze uzbrdo, a koja se potom prema potrebi može pustiti nizbrdo da okreće turbine koje proizvode struju. Ova metoda nije uvijek praktična ili je čak i neizvediva u krajevima koji su skloni suši, gdje se vodni resursi već uvelike troše, a i otvoreni spremnici vode mogu pretrpjeti značajne gubitke zbog isparavanja. Baterije ili akumulatori za energetske tvrtke do sada nisu bile održivo rješenje. Obične zapečaćene baterije,poput onih vrste AA kao u daljinskom upravljaču za televizore, nisu punjive. Litij-ionske baterije koje se koriste u mobitelima i prijenosnim računalima, a koje su punjive, najmanje su 10 puta skuplje od željezno-zračnih baterija

Litij – zračne baterije
Ključni korak u razvoju litij-zračne baterije, uređaja koji obećava tri do pet puta više akumulirane energije po jedinici mase od postojećih litij-ionskih baterija koje koristimo u našim mobilnim potrošačkim uređajima i električnim vozilima. Eksperiment koji sa kolegema vodi Peter G. Bruce, profesor kemije na Sveučilištu St. Andrew u Škotskoj. U eksperimentu se opisuje kemijska reakcija koja omogućuje punjenje baterije bez degradacije elektrode akumulatora. Litij-zračne baterije koriste zrak kao katodu i litij kao anodu. Kisik je jeftin i lagan. Iz tog razloga baterija neće zahtijevati teško kućište u kojem se čuvaju elektrode. U postojećim baterijama, litij ioni se kreću putem elektrolita ili kemijske otopine od katode prema anodi. Kada koristite bateriju, proces je obrnut, a protok iona proizvodi električnu struju. U litij-zračnim baterijama, kisik se u katodi kombinira sa ionima litija čime se proizvodi litij-peroksid, koji se nakuplja dok se baterija prazni.

Akumulacija u baterijama 36 MWh
Baterijski sustav za pohranu energije ima nevjerojatni kapacitet od 36 megavatsati. Kineski proizvođač automobila i punjivih baterija BYD, udružio se s kineskom energetskom državnom kompanijom SGCC, na projektu gradnje najvećeg skladišta za pohranu energije na svijetu. 36 megavatno baterijsko energetsko skladište nalazi se Zhangbeiu u provinciji Hebei, a predstavlja ogromni kompleks koji kombinira 140 megavatni sustav za prikupljanje energije iz obnovljivih izvora (solarni paneli i vjetroelektrane), 36 megavatni sustav za pohranu energije, te sustav za "pametnu distribuciju energije". Sustav za pohranu energije, predstavlja najveću bateriju na svijetu, koja u kombinaciji s pametnim sustavom distribucije poboljšava efikasnost energije iz obnovljivih izvora za 5-10%. Tu bateriju, čiji su pojedini "članci" veličine nogometnih igrališta, proizveo je BYD.Ovaj projekt demonstrira rješenja koja će predstavljati model za budući razvoj kineskih energetskih sustava na obnovljivu energiju.

Betterplace baterijske stanice
Alijansa Renault-Nissan i američka tvrtka Project Better Place (PBP) pripremaju prvu masovnu prodaju električnih automobila, i to u Izraelu, a električna vozila i mreža punionica trebali bi kupcima biti dostupni 2011. godine, priopćeno je iz hrvatskog zastupnika Renaulta.U Alijansi Renault-Nissan ističu da će u sklopu izraelskog partnerstva s PBP-em prvi put biti ujedinjeni svi uvjeti za masovnu prodaju električnih vozila - izraelska vlada kupcima će dati porezne poticaje, Renault će dobavljati električna vozila, a PBP će uspostaviti mrežu punionica akumulatora kojom će i upravljati.Sve funkcije Renaultovih vozila trebala bi, prema planu, napajati električna energija, a vozila bi trebala imati vozne osobine slične onima u vozilima sa 1,6-litrenim benzinskim motorima. U planu je opremanje Renaultovih električnih vozila litij-ionskim akumulatorima, koji bi trebali zajamčiti veću autonomiju vožnje i dugovječnost akumulatora.Uobičajena prepreka koja je dosad stajala na putu vozilima koja ne koriste naftne derivate - autonomija vožnje, to više neće biti, najavljuju iz alijanse, jer će vozači svoje automobile moći priključiti na bilo koju od 500 tisuća točaka za punjenje, pri čemu će putno računalo vozača upozoravati na preostalu energiju i na najbližu točku za punjenje. Početak gradnje mreže očekuje se 2010. godine.Nissan je u suradnji s NEC-om u tu svrhu proizveo akumulator koji odgovara zahtjevima električnog vozila i s kojim će krenuti u serijsku proizvodnju, a Renault razvija izmjenjive akumulatore, kaže se u priopćenju. Ocjenjuje se da je Izrael idealno tržište za električne automobile jer tamo 90 posto vozača dnevno prijeđe manje od 70 kilometara, a svi su veći gradovi međusobno udaljeni manje od 150 kilometara.Iz Renault-Nissana najavljuju i inovativni poslovni model, sličan načinu prodaje mobitela - nakon početnog troška za uređaj, plaćat će se mjesečni trošak uporabe. Tako će vlasništvo nad automobilom biti razdvojeno od potrebe za posjedovanjem akumulatora: kupci će kupovati i posjedovati automobile, a energiju će, kao i uporabu akumulatora, plaćati prema prijeđenim kilometrima.

Akumulacija komprimiranog zraka
Mala zastupljenost i visoka cijena rješenja za pohranu energije, prvenstveno baterije, kočnica su razvoja i dodatni trošak zbog kojeg "zelena" energija trenutno stoji više nego energija iz konvencionalnih izvora. Kako bi smanjili troškove povezane upravo sa pohranom energije, u LightSail Energy-u došli su do inovativnog rješenja, skladištenja viška proizvedene energije iz obnovljivih izvora u komprimirani zrak te njenog ponovnog vraćanja u mrežu u vremenima vršne potrošnje. Skladištenje energije u komprimirani zrak nije novost, no većini sustava nedostaje skalabilnost ili jednostavno gube previše energije tijekom procesa skladištenja. Ideja je jednostavna. U vremenima velike proizvodnje iz OIE, te male potražnje, komunalna poduzeća mogu višak energije iskoristiti za pokretanje pumpi koje komprimiraju zrak. Međutim, za vrijeme kompresije, temperature zraka često mogu doseći i do tisuću stupnjeva Celzijevih, čime se velika većina energije izgubi kao toplina. U LightSail Energy-u namjeravaju popraviti navedeno stanje prskanjem vode na zrak tijekom kompresije. Voda hladi zrak te se zagrijava, a toplina iz vode može se hvatati čime dolazi do smanjenja gubitka energije. Proces je jednako učinkovit kao najbolje baterije, te se za svakih 10 kWh električne energije koja ide u sustav, 7 kWh može koristiti kad god je potrebno. Turbina koju je razvila tvrtka ne treba raditi na stalnoj brzini kako bi se dobila učinkovita kompresija, čime postaje idealna za korištenje u sustavima obnovljivih izvora energije. Jedan sustav veličine standardnog brodskog kontejnera uz jedinicu veličine automobila može pohraniti energiju koju generira vjetroturbina od 1 MW tijekom tri sata rada. Prvi komercijalni sustavi trebali bi biti dostupni na tržištu krajem 2013. ili početkom 2014. godine.

ELEN električne stanice
Projekt emobilnost je razvojni projekt kojim HEP grupa želi biti u korak s energetskom strategijom Europske unije, a osnovu projekta čini ideja da se električna energija iz obnovljivih izvora koristi kao pogonsko gorivo za električna vozila. Vizija projekta, u korak s energetskom strategijom EU (20/20/20) HEP želi biti vodeći u regiji na području elektromobilnosti u izgradnji infrastrukture za punjenje el. vozila temeljene na konceptu naprednih elektroenergetskih mreža

Koncept omogućava
- integraciju većeg broja distribuiranih izvora električne energije i trošila
- punjenje vozila u satima nižeg opterećenja elektroenergetskog sustava
- punjenje u satima s velikom proizvodnjom iz obnovljivih izvora (vjetroelektrane, fotonaponske elektrane i dr.)
- poboljšanje kvalitete života u gradovima (smanjenjem zagađenja i buke)
- smanjenje emisija stakleničkih plinova i utjecaja na okoliš
- veća integracija obnovljivih izvora energije
- smanjenje troškova elektroenergetskog sustava
- povećanje energetske učinkovitosti
- smanjenje ovisnosti o drugim energentima

U listopadu 2012. godine HEP je u suradnji sa Gradom Zagrebom i Hrvatskim dizajnerskim društvom raspisao natječaj za dizajn prve ELEN stanice za punjenje električnih vozila. Cilj natječaja je usvajanje idejnog rješenja za prvu ELEN stanicu za brzo punjenje električnih vozila, koje će služiti kao podloga za izvedbeno rješenje i izradu projektne dokumentacije. Ovo idejno rješenje primijenit će se na sve ostale stanice za punjenje električnih vozila koje će se postaviti u Republici Hrvatskoj.Pobjedničko rješenje za dizajn prve hrvatske stanice za brzo punjenje električnih vozila ELEN izradio je tim hrvatskih stručnjaka predvođen arhitektom Vedranom Jukićem (SODAarhitekti) i produkt dizajnerom Nevenom Kovačićem (REdesign). Prva hrvatska stanica za brzo punjenje električnih vozila osmišljena je kao jedinstveni element u obliku velikog elipsastog solarnog polja postavljenog na centralnom armiranobetonskom stupu s postoljem. Elipsasto solarno polje prati kretanje sunca čime se povećava njegova učinkovitost u prikupljanju solarne energije, koja se potom skladišti i koristi za punjenje električnih vozila. Pri osmišljavanju stanice ELEN, autori su posvetili zamjetnu pažnja uporabnim svojstvima, funkcionalnosti te jedinstvenoj formu koje omogućuje jednostavnu i brzu montažu na bilo kojoj lokaciji. Tako će se u budućnosti, osim uz prometnice, stanice ELEN moći postavljati u sklopu trgovačkih centara, uredskih zgrada i sličnih mjesta.

Ras al-Khaimah sunčani otok
Demonstracijsko postrojenje solarnog otoka u izgradnji je u Ras al-Khaimah-u u UAE, a pokriva površinu od 5.000 četvornih metara uz kapacitet proizvodnje od 0,5 MW. U punoj veličini, ovi solarni otoci mogli bi doseći veličine od 20 četvornih kilometara te imati kapacitete do 1.000 MW električne energije. Plutajući solarni otoci mogli bi pružiti veću količinu energije od onih kopnenih, uz veću ekološku prihvatljivost. Tako barem tvrde u švicarskom Nolarisu, tvtki koja razvija projekt plutajućeg koncentriranog solarnog otoka u Ras al-Khaimanu, jednom od Ujedinjenih Arapskih Emirata. Otok je zamišljen kao kružno područje koje okružuje šuplja prstenasta cijev promjera 20 metara i opsega nekoliko kilometara. Područje unutar prstena pokriva velika membrana napravljena od posebne plastike koja je hermetički pričvršćena na okvir, te ju drži tlak zraka koji je zarobljen između membrane i površine vode. Na membranu se potom polažu solarni paneli koji također podržavaju i strukturu cijelog postrojenja. Prototip u izgradnju u Ras al-Khaimahu mali je demonstracijski projekt površine 5.000 četvornih metara (dijametra 80 metara), sa maksimalnim kapacitetom 0,5 MW. Zahvaljujući sustavu pohrane može se jamčiti prosječan kapacitet od 100 kWh, dok bi godišnja proizvodnja iznosila 1,2 milijuna kWh. Svaka elektrana u punoj veličini trebala bi pokrivati površinu od 20 četvornih kilometara (promjera 5 kilometara), te bi njegov kapacitet u područjima blizu ekvatora trebao iznositi 1.000 MW. Čak bi i manji otok površine 6,4 kvadratnih kilometara, u najpovoljnijim uvjetima bio u mogućnosti proizvesti 1,5 milijardi kWh godišnje. U odnosu na kopnene elektrane, solarni otoci bi izbjegli problem zauzimanja kopnene površine. Osim toga, pomoću njih bi se lakše mogao naći pravi kut nagiba za praćenje Sunčeve svjetlosti. Umjesto pojedinačnih zrcala koja bi rotirala kako bi pratila vidljivo kretanje Sunca, u ovom bi se slučaju rotirala cijela platforma na koju su fiksirana ogledala. Što se tiče prijenosa energije, kao alternativu vezama kopno-more, Nolaris planira koristiti parnu elektrolizu, kojom bi se proizvodio vodik koji bi se prevozio na kopno u posebnim spremnicima. Štoviše, za daljinski upravljani roboti trebali bi održavati elektranu, s primarnim zadatkom čišćenja ogledala.

Akumulacija potencijalne energije vode
Belgija je smislila novi način pohranjivanja viška energije vjetra i to izgradnjom otoka u Sjevernom moru koji bi trebao služiti isključivo kao veliko skladište energije. Belgijski ministar Johan Vande Lotte najavio je planove izgradnje umjetnog otoka u obliku prstena koji će pohranjivati energiju vjetra pumpanjem vode iz šupljine u sredini. Višak proizvedene energije koristiti će se za pumpanje vode iz središta otoka, a zatim će se voda ponovno kroz turbine puštati u "rupu" u otoku u trenutku kada potražnja nadmaši proizvodnju. Belgija se nada kako će u svojoj mreži vjetroelektrana na Sjevernom moru raspolagati snagom od 2.300 MW. Otok je još uvijek u fazi planiranja, no jednom kada dobije odobrenje biti će izgrađen na udaljenosti od 3 kilometra od belgijske obale u blizini grada Wenduine.

Hidroelektrane su vrlo efikasni način iskorištavanja obnovljivih izvora energije, a ako u blizini nema rijeke na koju se može staviti brana, postoji mogućnost izgradnje pumpno akumulacijske elektrane. Koristeći gravitaciju i reverzibilnu turbinu elektroprivreda Northland power iz Toronta želi jedan stari rudnik željezne rude otvorenog tipa u Marmori, Ontariu pretvoriti u vodopad koji bi bio pet puta viši nego Niagara. Voda koja bi se prelijevala preko novog vodopada bi mogla imati snagu od 400 MW, te omogućiti pokrivanje vršne potrošnje električne energije kada je potražnja velika. Reverzibilne hidroelektrane imaju dvije akumulacije, gornju i donju. Pri proizvodnji električne energije pušta se vodu sa gornje prema donjoj akumulaciji, a pri pumpanju se pak šalje iz donje akumulacije u gornju. U ovom slučaju bi se gornja akumulacija napravila korištenjem otpadnog kamenja koje je nastalo korištenjem rudnika. Za rad elektrane Northland planira kupovati električnu energiju iz elektroenergetske mreže Ontaria po noći kako bi pumpali vodu u gornju akumulaciju. Tokom dana bi se pak ta voda puštala niz 258 metarski vodopad u strojarnicu. Time bi se pomoglo varijabilnim izvorima električne energije kao što su vjetroelektrane, kojih ima već poveći broj u Ontariu.

Searaser akumulacija morske vode
Searaserove jedinice koriste gibanje valova kojima pomiču vertikalne klipove gore-dolje. Searaser bi se mogao koristiti u sustavu koji bi bio sličan uobičajenim hidroelektričnim sustavima, što bi značilo da bi Searaser mogao biti i neovisan o gibanju valova za proizvodnju električne energije. Morska voda bi se mogla pumpati u rezervoare na kopnu, te bi se onda puštala u generatore po potrebi. Searaser je razvio inženjer Alvin Smith iz Devona, koji misli da bi ova tehnologija mogla proizvoditi električnu energiju jeftinije od bilo kojeg drugog obnovljivog izvora energija. Potencijalno je ta tehnologija jeftinija i od konvencionalnih izvora energije. Prednost Searasera naspram drugih tehnologija koje koriste energiju valova je da se električna energija ne proizvodi u vodi, što je dobro jer je tako puno jeftinije izraditi opremu koja u slučaju proizvodnje direktno u moru mora biti antikorozivna. Searaserove pumpe pumpaju morsku vodu koristeći vertikalne klipove između dviju bova (plovaka) pri čemu je jedan na površini vode, a drugi se nalazi ispod morske razine te je pričvršćen za morsko dno. Pri gibanju mora, bove se gibaju gore-dolje te klipovi tjeraju stlačenu morsku vodu kroz cijevi do turbina na kopnu koje onda proizvode električnu energiju. Searaser bi mogao davati i energiju po potrebi tako da pumpa morsku vodu u rezervoar na kopnu iz kojeg bi se onda puštala voda kroz turbine po potrebi. Ecotricity se nada da će napraviti komercijalni prototip Searasera do 2013., a da će u komercijalnu uporabu ući 2014. Cilj im je postaviti 200 jedinica u moru na obalama Velike Britanije u roku od pet godina.

Akumulacija energije u metan
Struja koju čovjek proizvede uz pomoć obnovljivih energija ima jedan nedostatak: teško ju je uskladištiti. A to je nužno činiti jer su obnovljive energije jako ovisne o vremenskim prilikama.Čas sija Sunce, čas puše vjetar. A ponekad ni jedno niti drugo. Obnovljivi izvori energije su problematični jer su nestalni. Za konstantnu opskrbu energijom iz obnovljivih izvora sve važnija postaje mogućnost njezinog skladištenja. U njemačkoj saveznoj pokrajini Rheinland-Pfalzu, u parku Morbach, predstavljeno je pilot-postrojenje koje bi trebalo riješiti ovaj problem.

Nadu da ćemo se u velikoj mjeri moći opskrbljivati energijom budućnosti predstavlja jedan jednostavni kontejner dimenzija 6x3x3 metra. U unutrašnjosti tog kontejnera nalazi se mnoštvo cijevi, a jedini zvuk koji iz njega dolazi je muklo šištanje. Kontejner sam dobiva struju iz mješavine Sunčeve energije i energije vjetra. "Ovom strujom prvo proizvodimo vodik. Onda još trebamo ugljični dioksid kojeg na ovom mjestu dobijamo iz pogona za bioplin. Uzmemo vodik kojeg je proizvela struja i ugljični dioksid i iz te mješavine pravimo metan, kojeg možemo pohraniti u mrežu za zemni plin. Tako se i obnovljiva energija može uskladištiti. Pri transformaciji ekološke struje u metan gubi se trećina korištene energije. Dobiveni metan je glavni sastojak zemnog (prirodnog) plina. On može, isto kao i zemni plin, sagorijevati u konvencionalnim industrijiskim elektranama i tako proizvoditi struju. U ovom procesu govorimo o "postrujavanju". Postrujavanje metana je manje štetno po klimu nego kad se struja proizvodi uz pomoć nekih drugih fosilnih energenata, poput primjerice ugljena, objašnjava ovaj stručnjak. "U načelu radi se o zatvorenom krugu. Ako proizvedemo obnovljivi metan i onda ga ponovno spalimo, oslobađamo ugljični dioksid kojeg ćemo pri proizvodnji novog metana ponovno trebati. A ugljični dioksid dobivamo od biljaka koje koristimo u pogonu za bioplin ili ga uzimamo izravno iz atmosfere.

U idealnom slučaju ovakva postrojenja bi trebalo imati na mjestima gdje postoje problemi da se uskladište velike količine viška proizvedene struje. Ukoliko bi se ova tehnologija pokazala uspješnom, to bi bio veliki korak na putu za opskrbu strujom iz 100 posto obnovljivih energija. Jer tada bi se energija dobivena iz vjetra ili od sunca uistinu mogla dugoročno pohraniti. U Njemačkoj npr. kapaciteta za spremanje i raspodjelu zemnog plina već ima, jer tu ima puno podzemnih spremišta za njega, tzv. kaverni. Trenutačne metode koje se koriste za pohranjivanje obnovljivih energija ni u kom slučaju ne mogu pokriti potražnju. Te se tehnologije ograničavaju prije svega na crpne hidroelektrane, odnosno na velika umjetna jezera u kojima se na pritisak dugmeta puštanjem tekuće vode može uz pomoć turbina proizvesti energija. 2013. će se otvoriti veliko postrojenje od šest megawatta, koje bi trasformiralo ekostruju u metan, tehnologija se još mora usavršiti.

Akumulacija energije u vodik
Električna energija vjetroelektrana se dosta koristi kao izvor održive energije, ali još ju nije moguće pohraniti kao višak električne energije za kasniju uporabu. Danski konzorcij Dansk Mikrovarme je na pola puta kroz 6-godišnji projekt u naselju Vestenskov na jugoistočnoj strani danskog otoka Lollanda. Vrše se ispitivanja potencijala energije vjetra te pohranjivanje energije kroz pretvorbu u vodik. Korištenjem gorivih ćelija vodik koji je pohranjen može se dostaviti u domove te pretvoriti u električnu energiju kao i toplinu kad se ukaže potreba. Cilj je staviti Lolland na kartu Europe kao europski uzor za provedbu velikih projekata vodikove tehnologije. Danas Lolland proizvodi 50% više energije vjetra nego što troši. Budući da se čista energija vjetra ne može pohraniti to znači da kada nema vjetra kućanstava moraju koristiti fosilna goriva.

Akumulacijom energije vjetra u vodik koji se kasnije može koristiti u mikro kogeneracijkim jedinicama (CHP mikro) bit će moguće koristiti gotovo 100% održivih izvora energije za proizvodnju toplinske i električne energije. Projekt je podijeljen u tri faze. Tijekom prve faze (2006-2007), Dansk Mikrovarme izgradio je pokusnu jedinicu te se elektrolizom vode dobiva vodik i kisik. Razvijene su gorive ćelije za elektrokemijsku proizvodnju električne i toplinske energije iz vodika, kao i oprema za spajanje na električnu mrežu. Demonstracijski uređaj koristi centraliziranu proizvodnju vodika, električne energije i topline koja se zatim koristi za pogon zgrada u tom području.

Ova faza službeno je otvorena 17. studenog 2006. Dana 15. rujna 2008. prva domaćinstva u selu Vestenskov su spojena na vodik. Pet odabranih domova su opremljeni s mikro-CHP jedinicama veličine hladnjaka koje proizvode električnu energiju i toplinu. Vodik se distribuira izravno podzemnim cijevima iz velikih postrojenja elektrolize u polju iza naselja staračkog doma. Oba produkta električna i toplinska energije koji se koriste u kući će biti dobiveni iz održivog izvora energije i kao takvi su potpuno ugljik-neutralni.

Decentralizirana mikro kogeneracijska postrojenja su učinkovitiji i postojani za veću sigurnost opskrbe. Tijekom druge faze (2007-2010), ispitivanja su provedena vezano uz sigurnost i stabilnost poslovanja. Cilj faze tri (2010-2012) tvrtke Dansk Mikrovarme je opskrba oko 35-40 kućanstava s vodikom na temelju iskustava iz pokusnih domova. Svaka kuća će dobiti modul gorive ćelije veličine malog uređaja centralnog grijanje i jedinicu snage od oko 2 kW. Instalacija će osigurati toplinsku i električnu energije za kućanstva. Instalacije se mogu uklopiti u sve kuće i pogodne su za uporabu tijekom cijele godine u domovima koje trenutno grije prirodni plin ili ulje. Očekuje se da će sve kuće u Vestenskovu biti spojene na hidrogen sustav u 2012. Osim za dobavu održive energije, očekuje se da će vodik zajednice Lolland imati spin-off utjecaj na komercijalni razvoj u cjelini. Osnovna i stručna usavršavanja bit će uključena kao prirodni elementi u planiranju projekta.

Projekt Desertec energija iz Sahare
Desertec je najveći solarni konzorcij u svijetu, vrijedi 400 mlrd. eura, a vlada A. Merkel obećava mu jamstva za kredite u pohodu na sj. Afriku Njemačka obiluje mnogočime, no jedna od blagodati kojom Riječ je o planu kojim bi se 17.000 kilometara četvornih Sahare i bliskoistočnih pustinja pokrilo paraboličnim zrcalima za potrebe proizvodnje električne energije u solarnim termoelektranama, a sve kako bi EU do 2050. iz čistih i neiscrpnih izvora pokrivao 15 posto potreba za energijom. Proizvodnja bi započela puno prije te bi rasla kako bi se izgradio koji dio projekta. Računica je jednostavna. Pustinje sjeverne Afrike i Bliskog istoka godišnje obasja 630.000 TWh Sunčeve energije, a EU godišnje potroši 4000 TWh električne energije. Ako se zauzda energije Sunca na samo 0,6 posto površine tih pustinja, EU je riješio sve svoje energetske potrebe. Tako gledajući, projekt o 15 posto pustinjske električne energije za EU više i ne djeluje nemoguće ambiciozan, a to su shvatile i njemačke kompanije Munich Re, koja vodi projekt, Deutsche Bank, Siemens, švicarski ABB, E.ON, RWE, Cevital, HSH Nordbank i drugi. Tehnologija je krajnje jednostavna: u solarnim elektranama u pustinjama Kalifornije i Nevade primjenjuje se od sredine 80-ih, a princip je poznat svakom djetetu koje je ikada povećalom zapalilo papir. Sunčeve zrake se tisućama paraboličnih zrcala usmjeravaju prema spremnicima s vodom, koja se može zagrijati i na više od 1000 stupnjeva Celzija, dobivena para pod pritiskom pokreće parne turbine i generatore, a akumulirana toplina omogućuje proizvodnju i noću.

Projekt „Desertec" može preuzeti nekoliko funkcija: da osigura opskrbu Europe strujom, da bude pomoć u razvoju sjevera Afrike i da bude faktor stabilizacije. Ideja projekta „Desertec" je jednostavna: sunce na sjeveru Afrike trebalo bi proizvoditi struju za potrebe Europe. Inicijatori „Deserteca" ne odustaju iako se regija nalazi u turbulentnim političkim vremenima. U tu svrhu je osnovana i „Inicijativa Desertec". To je ambiciozan projekat koji može biti značajan program pomoći za lokalno stanovništvo i ujedno izvor čiste energije za potrebe Europe. Ipak, politička previranja u regiji povod su za brojna pitanja o ostvarljivosti tog projekta. Da li je „pustinjska struja" postala prošlost i prije nego što su potekli prvi kilovati ka sjeveru? Da bi se realizirao taj projekat potrebno je u sljedećih četrdeset godina investirati 400 milijardi eura. Zašto bi se tolike sume ulagale u politički nestabilnu regiju? Paul van Sohn, predsjednik „Inicijative Desertec", u političkim promjenama ne vidi samo opasnost, nego i šansu. „Upravo sada", tvrdi on, „potrebne su investicije koje će kroz kooperaciju Europe i Afrike stabilizirati situaciju. Od toga će korist imati i gospodarstvo."

Inteligentne elektroenergetske mreže
Kada vjetar počne puhati, naši se električni uređaji moraju probuditi. Kad vjetar oslabi i proizvodi manje struje, naši električni uređaji moraju ići na spavanje. Ali, naravno, na inteligentan i kontrolirani način, tako da još uvijek možemo gledati TV, uključiti aparat za kavu i koristiti sušilo za kosu. Zamrzivač, međutim, lako može biti isključen na nekoliko sati bez opasnosti da se otopi svinjetina za pečenje. Danski SPIR (strateška platforma za inovacije i istraživanje) je odobrila potporu od 60 milijuna danskih kruna u idućih pet godina za iPower platformu. SPIR je inicijativa danskog Savjeta za strateška istraživanja i danskog Vijeća za tehnologiju i inovacije. Inicijativa je privukla poslovne subjekte da sudjeluju u aktivnostima istraživanja i razvoja zajedno sa sveučilištima, tehnološkim institutima i drugim tvrtkama zainteresiranim za razvoj inovacija. Ukupno 32 partnera u iPower platformi pruža širok raspon tvrtki i istraživačkih institucija, koje zajedno imaju sve potrebne vještine nužne za razvoj pametne mreže. Od njih su 10 sveučilišta (od toga je 5 međunarodnih), a 22 su tvrtke (8 velikih i 14 malih i srednjih poduzeća). Među tvrtkama su DONG Energy, Danfoss, Grundfos, IBM, Vestas, Aalborg University, brojnim institutima na DTU, Risø DTU, Danski Tehnološki institut i Kolding School of Design. Risø nacionalni laboratorij za održivu energiju na Tehničkom sveučilištu u Danskoj (Risø DTU) je koordinator i nosi odgovornost za projekt. "Oduševljen sam što je iPower odabran, jer iPower je nužan korak kako bi Danska postala neovisna o fosilnim gorivima, i drago mi je da je SPIR projekt uspio okupiti sve bitne čimbenike i resurse u Danskoj, koji zajedno mogu iznijeti posao", kaže Anders Troi, šef iPower platforme i voditelj programa Sustavi inteligentne energije na Risø DTU. iPower je usmjeren na razvoj inteligentnih i fleksibilnih energetskih sustava koji mogu obraditi oscilirajuću proizvodnju električne energije iz obnovljivih izvora. iPower će pomoći da se promijeni proizvodnja električne energije, tako da potrošač više neće biti onaj koji odlučuje koliko će se električne energije proizvesti. U budućnosti, potrošači će prilagođavati svoju potrošnju količini električne energije koja im je u danom trenutku dostupna od održivih, ali promjenjivih izvora energije. Takva veća fleksibilnost u potrošnje energije, omogućit će prilagodbu potrošnje električne energije na današnju proizvodnju struje iz energije vjetra. Ovo će također uštedjeti velika ulaganja u mrežu. iPower će razvijati inteligentno upravljanje decentraliziranom potrošnjom energije kao i alate za upravljanje milijunima fleksibilnih električnih aparata kod potrošača te metode rada mreže s fleksibilnom proizvodnjom električne energije. Razvit će se metode koje će istraživati potrebe potrošača struje i njihove želje koje bi se potom ugradile u fleksibilne kućanske električne aparate. Napravit će se poslovni planovi i za tvrtke koji će razvijati i primjenjivati inteligentne energetske sustave.

 

TREĆA INDUSTRIJSKA REVOLUCIJA
Jeremy Rifkin je autor niza knjiga o utjecaju znanstvenih i tehnoloških promjena na ekonomiju, ali i začetnik dugoročnog plana ekonomske održivosti Europske unije koji naziva treća industrijska revolucija. Samo je pitanje trenutka kada će se stvoriti mreža za neometanu distribuciju energije s kojom će nastupiti nova era u povijesti čovječanstva i treća industrijska revolucija. Baš kao što je prva industrijska revolucija počela otkrićem parnog stroja, a druga otkrićem nafte, dok će obnovljivi izvori energije potaknuti treću revoluciju. Tehnologija 20. stoljeća temelji se na nafti, a sadašnja globalna kriza i nije ništa drugo nego posljedica toga da nestaje era nafte i dolazi razdoblje hidrogena.

Stiže nova realnost, bitno drukčija i bolja od ove u kojoj živimo. Svijet će se zahvaljujući naprednoj informacijsko-komunikacijskoj tehnologiji (ICT) još više povezati. Energija će kolati svijetom kao današnji internet. Globalni građani koji žive u trećoj industrijskoj revoluciji stvarat će svoju vlastitu energiju koja će pomoći voditi svijet prema globalnoj uniji i globalnom tržištu. Prva i druga industrijska revolucija uz pomoć vlada uzdigle su se na nacionalnu razinu, treća industrijska revolucija stvorit će distribuciju koja će se bazirati na principu na kojem radi današnji internet i stvoriti globalno tržište.

Europska unija radi na tome da do 2020. godine 20 posto ukupne energije dođe iz obnovljivih izvora. Svaki dom, ured ili tvornica trebaju se transformirati u mini elektrane. Treba iskoristiti sve oblike: energiju sunca, vjetra, hidro, geotermalnu, valova, biomase, smeća. Stvaranje pametnih mreža (smart grid) temeljenih na internetskoj tehnologiji koje će pomoći da energetske mreže funkcioniraju isto kao i internet. Baš kao što se sada može kreirati vlastita informacija, tako će milijarde ljudi stvarati energiju, koja će se pohranjivati kao vodik i po potrebi opet transformirati u struju i podijeliti širom kontinenta.

Autor:

Dario Hrastović, dipl.ing.stroj.

Hrastović inženjering d.o.o.

Hrvatska Komora inženjera strojarstva