Sveučilišni diplomski studij elektrotehnike
Download
1 / 66

POGONSKI I RADNI STROJEVI - PowerPoint PPT Presentation


  • 164 Views
  • Uploaded on

Sveučilišni diplomski studij elektrotehnike. POGONSKI I RADNI STROJEVI. Uvodno predavanje 2011. Sva energija koju danas koristimo izvorno potječe od energije dozračene sa Sunca i pohranjene na Zemlji. Svijet. SAD. 36.4 %. 33.5 %. 18.6 %. 1.3 %. 27.1 %. 5.5 %. 5.9 %. 11.6 %. 26.8 %.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'POGONSKI I RADNI STROJEVI' - afram


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript

Sveučilišni diplomski studij elektrotehnike

POGONSKI I RADNI STROJEVI

Uvodno predavanje

2011.


Sva energija koju danas koristimo izvorno potječe od energije dozračene sa Sunca i pohranjene na Zemlji


Svijet energije dozračene sa Sunca i pohranjene na Zemlji

SAD

36.4 %

33.5 %

18.6 %

1.3 %

27.1 %

5.5 %

5.9 %

11.6 %

26.8 %

22.9 %

6.4 %

4.1 %

Nafta: 52555 TWh

Ugljen: 39111 TWh

Plin: 33000 TWh

Hidroelektrane: 9167 TWh

Nuklearne elektrane: 8556 TWh

Obnovljivi izvori: 1833 TWh

Ukupno: 144222 TWh

Nafta: 4033 TWh

Ugljen: 7272 TWh

Plin: 5806 TWh

Hidroelektrane: 886 TWh

Nuklearne elektrane: 2506 TWh

Obnovljivi izvori: 1192 TWh

Ukupno: 21695 TWh

Potrošnja energije po izvorima a) u svijetu i b) u SAD tijekom 2006. godine


Svijet energije dozračene sa Sunca i pohranjene na Zemlji

SAD

78.9 %

86.4 %

Nafta: 52555 TWh

Ugljen: 39111 TWh

Plin: 33000 TWh

Hidroelektrane: 9167 TWh

Nuklearne elektrane: 8556 TWh

Obnovljivi izvori: 1833 TWh

Ukupno: 144222 TWh

Nafta: 4033 TWh

Ugljen: 7272 TWh

Plin: 5806 TWh

Hidroelektrane: 886 TWh

Nuklearne elektrane: 2506 TWh

Obnovljivi izvori: 1192 TWh

Ukupno: 21695 TWh

Udio fosilnih goriva kao izvora energije tijekom 2006. godine


Najveći dio proizvodnje energije koju danas koristi čovječanstvo potječe od izgaranja fosilnih goriva čime dobivamo toplinu koju primjenom termodinamičkih procesa pretvaramo u druge korisne oblike energije, najčešće u električnu energiju.


Proizvodnja i industrijska djelatnost predstavlja jedan od značajnijih potrošača energije koja se ugrađuje u novostvorene proizvode. Primjer željezara u Kini.



1.800.000 ljudi

UGLJEN

1.600.000

1.400.000

1.200.000

TWh

1.000.000

800.000

600.000

400.000

200.000

0

Azija i Pacifik

Europa i Azija

Sjeverna Amerika

Afrika

Latinska Amerika

Srednji Istok

Svjetske poznate rezerve ugljena, stanje 2009. godine


1.500.000 ljudi

NAFTA

1.200.000

TWh

900.000

600.000

300.000

0

Srednji Istok

Europa i Azija

Afrika

Latinska Amerika

Sjeverna Amerika

Azija i Pacifik

Svjetske poznate rezerve sirove nafte, stanje 2009. godine


900.000 ljudi

PRIRODNI PLIN

800.000

700.000

600.000

TWh

500.000

400.000

300.000

200.000

100.000

0

Srednji Istok

Europa i Azija

Afrika

Azija i Pacifik

Sjeverna Amerika

Latinska Amerika

Svjetske poznate rezerve prirodnog plina, stanje 2009. godine


Kina ljudi

SAD

Rusija

Indija

Japan

Njemačka

Kanada

V. Britanija

Iran

Južna Koreja

Italija

Meksiko

Australija

Saudijska Arabija

Indonezija

Francuska

Brazil

Po glavi stanovn

Emisija stakleničkog plina CO2 tijekom 2008. godine

Izvor IEA

Ukupne emisije u 106 t/god, emisija po stanovniku u t/god


Udio antropogenih emisija CO ljudi2 u ukupnoj godišnjoj emisiji sa Zemljine površine u atmosferu je manji od 4%. Najveći dio emisija potječe iz oceana, požara i vulkanske djelatnosti. Koncentracija CO2 se dokazano mijenja periodički u Zemljinoj atmosferi s periodima između 100.000 i 150.000 godina.


Prema analizama meteorologa i geologa, antropogeni utjecaj na Zemljinu klimu je premalen da bi se samo tome smio pripisivati utjecaj na okoliš i klimatske promjene na Zemlji. Mnogo je veći utjecaj drugih procesa, kao što su promjene Sunčeve aktivnosti i Zemljine aktivnosti.

Ljudi kao svjesna bića moraju svejedno nastojati da svoj utjecaj na prirodu smanje, kako bi se za buduće generacije sačuvao zdravi okoliš. Stoga nastojimo da i u tehnici razvijamo energijske procese koji će biti prihvatljivi u smislu održivog razvoja. U svemu tome veliku ulogu ima i termodinamika.


IZVORI I POTROŠNJA ENERGIJE U SVIJETU na Zemljinu klimu je premalen da bi se samo tome smio pripisivati utjecaj na okoliš i klimatske promjene na Zemlji. Mnogo je veći utjecaj drugih procesa, kao što su promjene Sunčeve aktivnosti i Zemljine aktivnosti.


Primarna energija na Zemljinu klimu je premalen da bi se samo tome smio pripisivati utjecaj na okoliš i klimatske promjene na Zemlji. Mnogo je veći utjecaj drugih procesa, kao što su promjene Sunčeve aktivnosti i Zemljine aktivnosti.


Svjetska potrošnja primarnih energija po vrstama na Zemljinu klimu je premalen da bi se samo tome smio pripisivati utjecaj na okoliš i klimatske promjene na Zemlji. Mnogo je veći utjecaj drugih procesa, kao što su promjene Sunčeve aktivnosti i Zemljine aktivnosti.

Tona ekvivalenta nafte: 1 T.e.n. = 42.5 GJ = 11.8 MWh

Ekvivalent energije u milijunima tona nafte (106 T.e.n.)

Ugljen

Hidroenergija

Nafta

Prirodni plin

Nuklearna energ.

Globalna potrošnja primarne energije zabilježila je najveći rast od 4.3% godišnje posljednjih 10 godina za sva područja i za sve vrste goriva.


Struktura potrošnje primarnih energija po regijama na Zemljinu klimu je premalen da bi se samo tome smio pripisivati utjecaj na okoliš i klimatske promjene na Zemlji. Mnogo je veći utjecaj drugih procesa, kao što su promjene Sunčeve aktivnosti i Zemljine aktivnosti.

Postotak

Sjeverna Amerika

Europa i EurAzija

J. i C. Amerika

Srednji Istok

Afrika

Azija i Pacifik

Nafta ostaje najveći pojedinačni izvor energije u nejvećem broju dijelova svijeta. Izuzetak od toga su zemlje bivšega Sovjetsog Saveza, gdje dominira prirodni plin, te Azija i Pacifik gdje je dominantni izvor energije ugljen


Specifična potrošnja primarnih energija po regijama na Zemljinu klimu je premalen da bi se samo tome smio pripisivati utjecaj na okoliš i klimatske promjene na Zemlji. Mnogo je veći utjecaj drugih procesa, kao što su promjene Sunčeve aktivnosti i Zemljine aktivnosti.

Tona ekvivalentne nafte (T.e.n.)

T.e.n. po glavi stanovnika


Potrošnja primarnih energija u svijetu na Zemljinu klimu je premalen da bi se samo tome smio pripisivati utjecaj na okoliš i klimatske promjene na Zemlji. Mnogo je veći utjecaj drugih procesa, kao što su promjene Sunčeve aktivnosti i Zemljine aktivnosti.

1 exa J = 1018 J = 1012 MJ = 277.8·106 MWh

5%

12%

Potrošnja energije u exa J

19%

23%

Obnovljiva

Nuklearna

Ugljen

Plin

Nafta

41%

Godine


Ukupna potrošnja finalnih oblika energije, zemlje IEA na Zemljinu klimu je premalen da bi se samo tome smio pripisivati utjecaj na okoliš i klimatske promjene na Zemlji. Mnogo je veći utjecaj drugih procesa, kao što su promjene Sunčeve aktivnosti i Zemljine aktivnosti.

Nafta

Ukupna finalna energija, exa J

Plin

El. energija

Ugljen

Biomasa

Centralno grijanje

El. energija 20%

Nafta 58%

El. energija 12%

Nafta 53%

Centralno gr. 1%

Biomasa 3%

Biomasa 3%

Ugljen 3%

Ugljen 8%

Plin 20%

Plin 19%


Promjena cijene fosilnih goriva US$/t na Zemljinu klimu je premalen da bi se samo tome smio pripisivati utjecaj na okoliš i klimatske promjene na Zemlji. Mnogo je veći utjecaj drugih procesa, kao što su promjene Sunčeve aktivnosti i Zemljine aktivnosti.

Cijena fosilnih goriva u US$(2000)/t.e.n.

Plin - Pacifik

Nafta

Plin - Europa

Plin - Sj. Amerika

Para na ugljen


Potrošnja goriva u usporedbi s GDP-om na Zemljinu klimu je premalen da bi se samo tome smio pripisivati utjecaj na okoliš i klimatske promjene na Zemlji. Mnogo je veći utjecaj drugih procesa, kao što su promjene Sunčeve aktivnosti i Zemljine aktivnosti.

Potrošnja goriva u MJ/US$(GDP)


Potrošnja energije za grijanje u domaćinstvu na Zemljinu klimu je premalen da bi se samo tome smio pripisivati utjecaj na okoliš i klimatske promjene na Zemlji. Mnogo je veći utjecaj drugih procesa, kao što su promjene Sunčeve aktivnosti i Zemljine aktivnosti.

Potrošnja energije, exa J / god.

Biomasa

Centr. grijanje

El. energija

Plin

Ugljen

Nafta


Ostvarena ušteda energije po područjima potrošnje na Zemljinu klimu je premalen da bi se samo tome smio pripisivati utjecaj na okoliš i klimatske promjene na Zemlji. Mnogo je veći utjecaj drugih procesa, kao što su promjene Sunčeve aktivnosti i Zemljine aktivnosti.

Udio u ukupnoj uštedi

Ostala proizvodnja 14%

Grijanje 19%

Primarna metalna ind. 13%

Primjene 3%

Domaćinstva 1%

Osobna vozila 8%

Industrija nemetala 4%

Zračni prijevoz 6%

Kemijska industrija 9%

Teretna vozila 1%

Ostali prijevoz tereta 2%

Papir i celuloza 2%

Uslužne djelatnosti 18%

Prijevoz tereta Prijevoz putnika

Domaćinstva Uslužne djelatnosti Proizvodnja


Potrošnja energije po načinima prijevoza putnika na Zemljinu klimu je premalen da bi se samo tome smio pripisivati utjecaj na okoliš i klimatske promjene na Zemlji. Mnogo je veći utjecaj drugih procesa, kao što su promjene Sunčeve aktivnosti i Zemljine aktivnosti.

Vodom

Zrakom

Željeznicom

Autobusi

Osobna vozila

Potrošnja energije, exa J / god.


Specifična potrošnja energije po načinima prijevoza putnika

Zrakoplovi

Osobna vozila

Autobusi

Željeznica

Potrošnja energije, MJ/(putnik-km)



Promjena udjela različitih načina prijevoza putnika putnika

Vodom

Zrakom

Željeznicom

Autobusi

Osobna vozila





Potrošnja energije po različitim načinima prijevoza tereta

Brodovi

Željeznica

Kamioni

Potrošnja energije, exa J / god.


Specifična potrošnja energije po načinima prijevoza tereta

Potrošnja energije, MJ/tona-km

Kamioni Željeznica Brodovi


Ugljen tereta


Dokazane rezerve ugljena u Gt (10 tereta9 t)

(Udio antracita i bituminoznog ugljena prikazan je u zagradi)

Azija i Pacifik

Europa i EurAzija

Sjeverna Amerika

Afrika

J. i C. Amerika

Srednji istok


Sirova nafta tereta


Dokazane svjetske rezerve sirove nafte u mega barrelima tereta

Milijarde bačvi (barrela), 1 barrel = 159 litara

Srednji istok

Europa i EurAzija

J. i C. Amerika

Afrika

Sjeverna Amerika

Azija i Pacifik


Promjena dokazanih svjetskih rezervi sirove nafte tereta

Postotni udjeli

1984 ukupno 761.6 milijardi barrela

1994 ukupno 1017.5 milijardi barrela

2004 ukupno 1188.6 milijardi barrela

Europa i EurAzija

Srednji istok

Afrika

J. i C. Amerika

Sjeverna Amerika

Azija i Pacifik


Dnevna proizvodnja sirove nafte tereta

Milijuna barrela na dan

Europa i EurAzija

Sjeverna Amerika

J. i C. Amerika

Azija i Pacifik

Srednji istok

Afrika

Proizvodnja nafte raste više od 3 milijuna b/d u 2004, što je najveće povećanje od 1976. Proizvodnja u OPEC-u raste više od 2 milijuna b/d, raste i proizvodnja u Rusiji.


Dnevna potrošnja sirove nafte tereta

Milijuna barrela na dan

J. i C. Amerika

Europa i EurAzija

Sjeverna Amerika

Srednji istok

Afrika

Azija i Pacifik



Promjena cijene sirove nafte stanovniku

Svjetski događaji

Cijena sirove nafte US$/barrel

US$ te godine

US$ 2004. godine


Godišnji prijevoz sirove nafte (2000) stanovniku

Godišnji prijevoz, 106 t

SAD

Kanada

Meksiko

J. i C. Amerika

Europa i EurAzija

Srednji istok

Afrika

Azija i Pacifik


Zemni plin stanovniku


Dokazane svjetske rezerve zemnog plina stanovniku

U 1012 m3 plina

Srednji istok

Europa i EurAzija

J. i C. Amerika

Afrika

Sjeverna Amerika

Azija i Pacifik


Udjeli i iznosi dokazanih rezervi zemnog plina stanovniku

Postotni udjeli

1994 ukupno 142.89 1012 m3

2004 ukupno 179.53 1012 m3

1984 ukupno 96.39 1012 m3

Azija i Pacifik

Srednji istok

Europa i EurAzija

J. i C. Amerika

Sjeverna Amerika

Afrika


Dnevna proizvodnja zemnog plina po područjima stanovniku

Proizvodnja, 106 m3

Sjeverna Amerika

Europa i EurAzija

Azija i Pacifik

Ostatak svijeta


Dnevna potrošnja zemnog plina po područjima stanovniku

Proizvodnja, 106 m3

Ostatak svijeta

Azija i Pacifik

Sjeverna Amerika

Europa i EurAzija



Godišnji transport zemnog plina po područjima stanovniku

Transport, 109 m3 / god.

SAD

Kanada

Meksiko

J. i C. Europa

Europa i EurAzija

Srednji istok

Afrika

Azija i Pacifik

Plinovodi

Prijevoz LNG brodovima


Nuklearna energija stanovniku


Godišnja proizvodnja nuklearne energije po područjima stanovniku

Proizvodnja, 106 T.e.n.

Azija i Pacifik

Ostatak svijeta

Sjeverna Amerika

Europa i EurAzija


Hidroenergija stanovniku


Godišnja proizvodnja hidroenergije u Mt ekvivalenta sirove nafte

106 T.e.n.

Sjeverna Amerika

J. i C. Amerika

Europa i EurAzija

Azija i Pacifik

Srednji istok i Afrika




Dozračivanje Sunčeve energije na površinu Zemlje nafte

Ukupna godišnja potrošnja energije koju koriste ljudi na Zemlji tijekom godine jednaka je ukupno dozračenoj energiji na Zemljin disk tijekom 1 sata. Ukupno godišnje dozračena energija na Zemljin disk iznosi 1.263.400.000 TWh


Korištenje fotonaponskih panela nafte

Prosječna dnevna insolacija na Zemljinu površinu je oko 250 W/m2. Pri specifičnoj potrošnji energije po stanovniku razvijenih zemalja od 500 W, bilo bi potrebno 20 m2 fotonaponskih panela (uz spremnike energije) po jednom stanovniku. Stupanj djelovanja fotonaponskih panela je manji od 10%, a cijena instalacije je visoka i iznosi oko 5 US$/W, zbog čega je njihova primjena za sada ograničena ili traži visoku državnu novčanu potporu. Po 1 m2 panela godišnje možemo dobiti do 200 kWh energije.


Sunčeva termoelektrana vršne snage 17 MW s 265.000 m nafte2 ogledala

na površini od 1.5 km2

Reflektirano Sunčevo zračenje usmjerava se na vrh tornja u kojemu se vrši zagrijavanje tekuće metalne soli pri 600 oC. Ta se tekućina koristi za proizvodnju pregrijane pare ili se može spremiti u posebne spremnike za proizvodnju struje tijekom noći. Regulacija opterećenja postiže se skretanjem reflektiranog zračenja prema vrhu tornja ili van njega. Stupanj djelovanja ovoga postrojenja je između 30% i 40%. Godišnja proizvodnja energije je 104.000 MWh, tako da je prosječna snaga 11.9 MW. Prosječna godišnje proizvedena energija po 1 m2 ogledala je 560 kWh.


Solarna elektrana s paraboloidnim ogledalima snage 50 MW s površinom ogledala od 510.000 m2 ogledala na površini od 2 km2

Elektrana radi isto tako da Sunčeva energija grije tekuću metalnu sol s kojom se proizvodi pregrijana vodena para za pogon parno turbinskog postrojenja. Godišnja proizvodnja energije je 188.000 MWh, što daje prosječnu snagu tijekom godine od 21.5 MW. Prosječna godišnje proizvedena energija po 1 m2 ogledala je 860 kWh.


Vjetroelektrana površinom ogledala od 510.000 m

Vršna snaga pojedinih rotora doseže do 5 MW s rotorima promjera 180 m. Zbog nestalnog vjetra računa se da je prosječna proizvodnja energije od 1/5 do 1/7 vršne snage za nizinska područja s konstantnim vjetrovima. Ako imamo vjetroelektranu s 30 rotora promjera 100 m s ukupnom vršnom snagom od 50 MW, možemo očekivati godišnju proizvodnju energije od 62.500 do 87.600 MWh, tj. prosječnu snagu od 7.1 do 10 MW. Godišnja proizvodnja energije po 1 m2 površine diska rotora je od 265 do 370 kWh.


Goriva proizvedena iz biomase površinom ogledala od 510.000 m


Svjetska i regionalna godišnja proizvodnja etanola (goriva) površinom ogledala od 510.000 m

Milijuni litara

Svijet

Izvor: F.O. Lichts (2003). Ne uključuje proizvodnju etanola za pića


Svjetska i regionalna godišnja proizvodnja biodizela (goriva)

Milijuni litara

Istočna Europa

Svijet