Obnovljiva energija

Iz obnovljivih izvora energije dobiva se 18% ukupne svjetske energije (2006), ali je većina od toga energija dobivena tradicionalnim iskorištavanjem biomase za kuhanje i grijanje - 13 od 18%. Od velikih hidroelektrana dobiva se dodatnih tri posto energije. Prema tome, kad izuzmemo tradicionalne obnovljive izvore energije jednostavno je uračunati da takozvani "novi izvori energije" (solar, vetar, geotermal) proizvode samo 2,4% ukupne svjetske energije. Sunce isporučuje Zemlji 15 tisuća puta više energije nego što čovječanstvo u sadašnjoj fazi uspijeva potrošiti. Razvoj obnovljivih izvora energije (osobito od vjetra, vode, sunca i biomase) važan je zbog nekoliko razloga:
*obnovljivi izvori energije imaju vrlo važnu ulogu u smanjenju emisije ugljičnog dioksida (CO2) u atmosferu.
*povećanje udjela obnovljivih izvora energije povećava energetsku održivost sustava. Također pomaže u poboljšavanju sigurnosti dostave energije na način da smanjuje ovisnost o uvozu energetskih sirovina i električne energije.

Glavni problem za instalaciju novih postrojenja je početna cijena. To diže cijenu dobivene energije u prvih nekoliko godina na razinu potpune neisplativosti u odnosu na ostale komercijalno dostupne izvore energije. Veliki udio u proizvodnji energije iz obnovljivih izvora rezultat je ekološke osviještenosti stanovništva, koje usprkos početnoj ekonomskoj neisplativosti instalira postrojenja za proizvodnju "čiste" energije.
Sunčeva radijacija glavni je pokretač većine obnovljivih izvora energije, ali ima i nekoliko izvora koji ne potječu od nje. To su geotermalna energija i energija koju možemo dobiti od plime i oseke.

Geotermalna energija (Geothermal energy)

Toplina u unutrašnjosti Zemlje rezultat je formiranja planeta iz prašine i plinova prije više od četiri milijarde godina, a radioaktivno raspadanje elemenata u stijenama kontinuirano regenerira tu toplinu, pa je prema tome geotermalna energija obnovljivi izvor energije. Osnovni medij koji prenosi toplinu iz unutrašnjosti na površinu je voda ili para, a ta komponenta obnavlja se tako da se voda od kiša probija duboko po raspuklinama i tamo se onda zagrijava i cirkulira natrag prema površini, gdje se pojavljuje u obliku gejzira i vrućih izvora. Vanjska kruta kora Zemlje duboka je od pet do 50 kilometara i sastavljana je od stijena. Tvari iz unutarnjeg sloja neprestano izlaze na površinu kroz vulkanske otvore i pukotine na dnu oceana. Ispod kore nalazi se omotač i on se proteže do dubine od 2900 kilometara, a sačinjen je od spojeva bogatih željezom i magnezijem. Ispod svega toga nalaze se dva sloja jezgre – tekući sloj i kruti sloj u samoj jezgri planeta. Polumjer Zemlje je otprilike 6378 kilometara, i nitko zapravo ne zna što se točno nalazi u unutrašnjosti, sve navedeno su zapravo znanstvene pretpostavke izgleda unutrašnjosti planeta. Te pretpostavke temelje se na eksperimentima u uvjetima visokog tlaka i velikih temperatura. Spuštanjem kroz vanjski sloj Zemlje, tj. koru temperatura raste otprilike 17 °C do 30 °C po kilometru dubine (50 – 87 °F po milji dubine). Ispod kore nalazi se omotač koji je sastavljen od djelomično rastopljenih stijena i temperatura tog omotača je između 650 i 1250 °C (1200 – 2280 °F). U samoj jezgri Zemlje temperature bi po nekim procjenama mogle biti između 4000 i 7000 °C (7200 – 12600 °F). Budući da toplina uvijek prelazi sa toplijih dijelova na hladnije, toplina iz unutrašnjosti Zemlje prenosi se prema površini i taj prijenos topline glavni je pokretač tektonskih ploča. Na mjestima gdje se spajaju tektonske ploče može doći do propuštanja magme u gornje slojeve i ta magma se tada hladi i stvara novi sloj zemljine kore. Kad magma dođe do površine može stvoriti vulkane, ali većinom ostaje ispod površine te tvori ogromne bazene i tu se počinje hladiti, a taj proces traje od 5000 godina do milijun godina. Područja ispod kojih se nalaze ovakvi bazeni magme imaju visok temperaturni gradijent, tj. temperatura raste vrlo brzo povećanjem dubine i takva područja izuzetno su pogodna za iskorištavanje geotermalne energije. Potencijal geotermalne energije je ogroman, ima je 50000 puta više od sve energije koja se može dobiti iz nafte i plina širom svijeta. Geotermalni resursi nalaze se u širokom spektru dubina, od plitkih površinskih do više kilometara dubokih rezervoara vruće vode i pare koja se može dovesti na površinu i iskoristiti. U prirodi se geotermalna energija najčešće pojavljuje u formi vulkana, izvora vruće vode i gejzira. Grijanje zgrada i iskorištavanje geotermalne energije u procesu dobivanja struje, glavni su ali ne i jedini načini iskorištavanja te energije. Geotermalna energija također se može iskoristiti i u druge svrhe kao što su primjerice u proizvodnji papira, pasterizaciji mlijeka, plivačkim bazenima, u procesu sušenja drveta i vune, planskom stočarstvu, te za mnoge druge svrhe.

Jedan od najzanimljivijih oblika iskorištavanja geotermalne energije je proizvodnja električne energije. Tu se koriste vruća voda i para iz Zemlje za pokretanje generatora, pa prema tome nema spaljivanja fosilnih goriva i kao rezultat toga nema niti štetnih emisija plinova u atmosferu, ispušta se samo vodena para. Dodatna prednost je u tome što se takve elektrane mogu implementirati u najrazličitijim okruženjima, od farma, osjetljivih pustinjskih površina pa sve do šumsko-rekreacijskih područja. Počeci korištenja topline Zemlje za generiranje električne energije vežu se uz malo talijansko mjesto Landerello i 1904 godinu. Tamo je 1911 počela gradnja prve geotermalne elektrane koja je završena 1913 i nazivna snaga joj je bila 250 kW. To je bila jedina geotermalna elektrana u svijetu kroz gotovo pola stoljeća. To postrojenje i danas električnom energijom napaja oko milijun domaćinstava tj. proizvede se gotovo 5000 GWh godišnje, što je oko 10% ukupne svjetske proizvodnje struje iz geotermalnih izvora.
Trenutno se koriste tri osnovna tipa geotermalnih elektrana:
* Princip suhe pare (Dry steam) – koristi se iznimno vruća para, tipično iznad 235 °C (445 °F). Ta para se koristi za direktno pokretanje turbina generatora.
* Flash princip (Flash steam) – koristi se vruća voda iz geotermalnih rezervoara koja je pod velikim pritiskom i na temperaturama iznad 182 °C (360 °F). Pumpanjem vode iz tih rezervoara prema elektrani na površini smanjuje se tlak pa se vruća voda pretvara u paru u pokreče turbine. Voda koja se nije pretvorila u paru vraća se natrag u rezervoar zbog ponovne upotrebe. Većina modernih geotermalnih elektrana koristi ovaj princip rada.
* Binarni princip (Binary cycle) – Voda koja se koristi u kod binarnog principa je hladnija od vode koja se koristi kod ostalih principa generiranja električne energije iz geotermalnih izvora. Kod binarnog principa vruća voda se koristi za grijanje tekućine koja ima znatno nižu temperaturu vrelišta od vode, a ta tekućina isparava ne temperaturi vruće vode i pokreće turbine generatora. Prednost tog principa je veća efikasnost postupka, a i dostupnost potrebnih geotermalnih rezervoara je puno veća nego kod ostalih postupaka. Dodatna prednost je potpuna zatvorenost sistema budući da se upotrijebljena voda vraća natrag u rezervoar pa je gubitak topline smanjen, a gotovo da i nema gubitka vode. Većina planiranih novih geotermalnih elektrana koristiti će ovaj princip.
Princip koji će se koristiti kod izgradnje nove elektrane ovisi o vrsti geotermalnog izvora energije, tj. o temperaturi, dubini i kvaliteti vode i pare u odabranoj regiji. U svim slučajevima kondenzirana para i ostaci geotermalne tekućine vraćaju se natrag u bušotinu i time se povećava izdržljivost geotermalnog izvora.
Drugi zanimljivi oblik iskorištavanje geotermalne energije je grijanje. Najveći geotermalni sistem koji služi za grijanje nalazi se na Islandu, odnosno u njegovom glavnom gradu Reykjavik-u u kojem gotovo sve zgrade koriste geotermalnu energiju, te se čak 89% islandskih kućanstava grije na taj način. Geotermalna energija se uvelike iskorištava i u područjima Novog Zelanda, Japana, Italije, Filipina te i nekih dijelova SAD-a.
Geotermalna energija koristi se i u poljoprivredi za povećanje prinosa. Voda iz geotermalnih rezervoara koristi se za grijanje staklenika za proizvodnji cvijeća i povrća. Pod grijanje staklenika ne uzima se u obzir samo grijanje zrake, već se grije i tlo na kojem rastu biljke. Stoljećima se ovo koristi u centralnoj Italiji, a Mađarska trenutno pokriva 80% energetskih potreba staklenika geotermalnom energijom.

Toplinske pumpe su još jedna od upotreba geotermalne energije. Toplinske pumpe troše električnu energiju za cirkulaciju geotermalne tekućine, a ta tekućina kasnije se koristi za grijanje, hlađenje, kuhanje i pripremu tople vode i na taj način znatno se smanjuje potreba za električnom energijom.

Postoji još vrlo širok spektar upotrebe geotermalne energije, ali nema potrebe sve detaljno objašnjavati. Neke od tih upotreba su uzgajanje riba, razne vrste industrijske upotrebe, balneologija - upotreba za rekreaciju i lječilišta (toplice), i slično.

Bioenergija (Bioenergy)


Biomasa je obnovljiv izvor energije, a čine ju brojni proizvodi biljnog i životinjskog svijeta. Može se izravno pretvarati u energiju izgaranjem te tako proizvesti vodena para za grijanje u industriji i kućanstvima te dobivati električna energija u malim termoelektranama. Fermentacija u alkohol zasad je najrazvijenija metoda kemijske konverzije biomase. Bioplin nastao fermentacijom bez prisutnosti kisika sadrži metan i ugljik te se može upotrebljavati kao gorivo, a ostali suvremeni postupci korištenja energije biomase uključuju i pirolizu, rasplinjavanje te dobivanje vodika. Glavna je prednost biomase u odnosu na fosilna goriva manja (ali prisutna, pr.urednika sajta) emisija štetnih plinova i otpadnih voda. U Francuskoj se proizvodi najviše primarne energije iz drva. Švedska je npr. 1998. dobivala iz korištenja biomase 18% energije, a Finska 10%. U Evropskoj Uniji 58% primarne energije dobivene od obnovljivih izvora energije dolazi iz drva. Tu veliki udio ima tradicionalno iskorištavanje potencijala šuma (koje ima uticaj na eroziju zemljišta, primedba urednika sajta). Između 1990. i 2000. godine kontinuirano se povećavao broj elektrana na bioplin. Danas (2006) ima oko 3000 elektrana u Europi, a treba im dodati i 450 odlagališta smeča koja valoriziraju bioplin. Godišnja proizvodnja tih pogona je oko 2304 ktoe, a to je oko 5% od ukupno proizvedene energije od biomase u Europi. Biogoriva su sastavljena od dva različita sektora: etanol i biodizel goriva. Etanol se koristi kao dodatak za benzinske motore, a biodizel kao dodatak za dizelske motore. Biogoriva su izuzetno opasna za razvoj čovječanstva. Naime, proizvodnja biogoriva je zapravo direktna pretvorba hrane u naftu, pa bi dodatna potražnja za nekim vrstama hrane mogla dići cijenu te hrane i tako izravno povećati rasprostranjenost gladi u svijetu jer veća cijena znači i manju dostupnost te hrane siromašnijim državama. Efekt pretvorbe stotina i stotina tisuća tona kukuruza, pšenice, grahorica i palminog ulja u gorivo je apsolutna katastrofa za gladne ljude". Cijena pšenice na svjetskoj razini udvostručila u zadnjih godinu dana, a cijena kukuruza se u istom periodu čak učetverostručila i time su siromašne države u Africi došle u situaciju da si više ne mogu priuštiti uvoz hrane. Biogoriva se trenutno najviše proizvode od šećerne trske, kukuruza, soje i uljane repice.

Energija vjetra (Wind energy)


Iskorištavanje energije vjetra je najbrže rastući segment proizvodnje energije iz obnovljivih izvora. U zadnjih nekoliko godina turbine na vjetar znatno su poboljšane (sa 470 kW 1995. godine prešlo se na 1280 kW 2001. godine, Trenutno su u razvoju turbine koje će moći generirati snagu između 3 i 5 MW). Kod nas se te turbine nazivaju vjetrenjača, vjetroelektrana, vjetrogenerator, električne turbine na vjetar, itd. Zbog početne ekonomske neisplativosti i nestalnosti vjetra, instalacija vjetrenjača je privilegija koju si mogu priuštiti samo bogate zemlje (jebeni kapitalizam). Trenutno je cijena vjetrenjače veća od cijene termoelektrane po MW instalirane snage (vjetrenjača košta oko 1000 €/kW instalirane snage, a termoelektrana 700 €/kW). 2006.godine, Njemačka je bila lider u proizvodnji električne energije iz vjetra sa 8750 MW, a to je više od jedne trećine ukupno instalirane snage vjetrenjača u svijetu u to vreme. Pozicija koja je idealna za vjetrenjače je ona gde je povoljan vjetar, onaj koji je umjeren i stalan, a takav je npr. maestral koji puše ljeti s mora prema kopnu. Energija vjetra je transformirani oblik sunčeve energije. Sunce neravnomjerno zagrijava različite dijelove Zemlje i to rezultira različitim tlakovima zraka, a vjetar nastaje zbog težnje za izjednačavanjem tlakova zraka. Postoje dijelovi Zemlje na kojima pušu takozvani stalni (planetarni) vjetrovi i na tim područjima je iskorištavanje energije vjetra najisplativije. Dobre pozicije su obale oceana i pučina mora. Pučina se ističe kao najbolja pozicija zbog stalnosti vjetrova, ali cijene instalacije i transporta energije koče takvu eksploataciju. Kod pretvorbe kinetičke energije vjetra u mehaničku energiju (okretanje osovine generatora) iskorištava se samo razlika brzine vjetra na ulazu i na izlazu. Albert Betz, njemački fizičar dao je još davne 1919. godine zakon energije vjetra, a koji je publiciran 1926. godine u knjizi “Wind-Energie”. Njime je dan kvalitativni aspekt znanja iz mogućnosti iskorištavanja energije vjetra i turbina na vjetar. Njegov zakon kaže da možemo pretvoriti manje od 16/27 ili 59% kinetičke energije vjetra u mehaničku energiju pomoću turbine na vjetar. 59% je teoretski maksimum, a u praksi se može pretvoriti između 35% i 45% energije vjetra. Kao dobre strane iskorištavanja energije vjetra ističu se visoka pouzdanost rada postrojenja, nema troškova za gorivo i nema zagađivanja okoline. Loše strane su visoki troškovi izgradnje i promjenjivost brzine vjetra (ne može se garantirati isporučivanje energije). Za domaćinstva vrlo su interesantne male vjetrenjače snage do nekoliko desetaka kW. One se mogu koristiti kao dodatni izvor energije ili kao primarni izvor energije u udaljenim područjima. Kad se koriste kao primarni izvor energije nužno im se dodaju baterije (akumulatori) u koje se energija sprema kad se generira više od potrošnje. Velike vjetrenjače često se instaliraju u park vjetrenjača i preko transformatora spajaju se na električnu mrežu. Jedna četvrtina površine Europske unije idealna za instaliranje vjetrenjača. Gotovo 50 % ukupne površine SAD-a izuzetno je povoljno za iskorištavanje energije vjetra. Tu, dakako, dolaze visoki prostori zapadne i jugoistočne obalne fasade, osobito sjeverna područja uz Kanadu, gdje se udio električnih potencijala vjetra kreće od 15% do čak 36%. Uz geografsko pozicioniranje vjetrenjača, vrlo je bitna i visina tornjeva. Za svakih 10 metara visine tornja cijena se uvećava za 15 000 dolara. Veće turbine davat će više energije, ali zato različiti promjeri zahtijevaju veću visinu tornja, a oni diktiraju veću ili manju snagu turbine. Tako će za snagu turbine od 225 kW rotor imati raspon 27 metara, za 600 kW 43 metra, a za 1500 kW 60 metara. Danas se smatra da potreban minimum mora biti zadovoljen u pogledu rada vjetrenjače, a to je brzina vjetra od 25 km/h ili 6,9 m/s.

Energija Sunca (Solar energy, Solar Power)


Sunčeva energija potječe od nuklearnih reakcija u njegovom središtu, gdje temperatura doseže 15 milijuna °C. Radi se o fuziji, kod koje spajanjem vodikovih atoma nastaje helij, uz oslobađanje velike količine energije. Svake sekunde na ovaj način u helij prelazi oko 600 milijuna tona vodika, pri čemu se masa od nekih 4 milijuna tona vodika pretvori u energiju. Ova se energija u vidu svjetlosti i topline širi u svemir pa tako jedan njezin mali dio dolazi i do Zemlje. Nuklearna fuzija odvija se na Suncu već oko 5 milijardi godina, a prema raspoloživim zalihama vodika može se izračunati da će se nastaviti još otprilike 5 milijardi godina. Pod optimalnim uvjetima, na površini Zemlje može se dobiti 1 kW/m2, a stvarna vrijednost ovisi o lokaciji, godišnjem dobu, dobu dana, vremenskim uvjetima itd. U Hrvatskoj je prosječna vrijednost dnevne insolacije na horizontalnu plohu 3-4,5 kWh/m2. Osnovni problemi kod iskorištavanja su mala gustoća energetskog toka, velike oscilacije intenziteta zračenja i veliki investicijski troškovi. Osnovni principi direktnog iskorištavanja energije Sunca su:
*solarni kolektori - pripremanje vruče vode i zagrijavanje prostorija
*fotonaponske ćelije - direktna pretvorba sunčeve energije u električnu energiju
*fokusiranje sunčeve energije - upotreba u velikim energetskim postrojenjima

Solarni kolektori (Solar Collectors, Solar Thermal Heat) - Solarni kolektori pretvaraju sunčevu energiju u toplinsku energiju vode (ili neke druge tekućine). Sistemi za grijanje vode mogu biti ili otvoreni, u kojima voda koju treba zagrijati prolazi direktno kroz kolektor na krovu, ili zatvoreni, u kojima su kolektori popunjeni tekućinom koja se ne smrzava (npr. antifriz). Zatvoreni sustavi mogu se koristiti bilo gdje, čak i kod vanjskih temperatura ispod nule. Tijekom dana, ako je lijepo vrijeme, voda može biti grijana samo u kolektorima. Ako vrijeme nije lijepo, kolektori pomažu u grijanju vode i time smanjuju potrošnju struje. Solarni kolektori su vrlo korisni i kod grijanja bazena. U tom slučaju temperatura vode je niska i jednostavnije je održavati temperaturu pomoću otvorenih sistema grijanja. Na takav način optimalna temperatura bazena održava se nekoliko tjedana više u godini nego bez sistema grijanja vode. Postoje i kolektori koji direktno griju zrak. Ti sustavi cirkuliraju zrak kroz kolektore i na taj način prenose velik dio energije na zrak. Taj se zrak kasnije vrača u grijanu prostoriju i na taj način se održava temperatura u prostoriji. Kombinacijom grijanja zraka i grijanja vode može se postići vrlo velika ušteda.
Fotonaponske čelije (Photovoltaic) - Fotonaponske ćelije su poluvodički elementi koji direktno pretvaraju energiju sunčeva zračenja u električnu energiju. Efikasnost ime je od 10% za jeftinije izvedbe s amorfnim silicijem, do 25% za skuplje izvedbe. Za sada su još uvijek ekonomski nerentabilni jer im je cijena oko 6000 $/kW (cena iz 2006 godine). Fotonaponske ćelije mogu se koristiti kao samostalni izvori energije ili kao dodatni izvor energije. Kao samostalni izvor energije koristi se npr. na satelitima, cestovnim znakovima, kalkulatorima i udaljenim objektima koji zahtijevaju dugotrajni izvor energije. U svemiru je i snaga sunčeva zračenja puno veća jer Zemljina atmosfera apsorbira veliki dio zračenja pa je i dobivena energija veća.
Fokusiranje sunčeve energije (Concentrating Solar Power) - Fokusiranje sunčeve energije upotrebljava se za pogon velikih generatora ili toplinskih pogona. Fokusiranje se postiže pomoći mnogo leća ili češće pomoću zrcala složenih u tanjur ili konfiguraciju tornja. Na slikama su prikazane konfiguracije tipa "Power Tower" i "Dish". "Power tower" konfiguracije koriste kompjuterski kontrolirano polje zrcala za fokusiranje sunčevog zračenja na centralni toranj, koji onda pokreče glavni generator. Do sada su napravljeni demonstracijski sistemi koji imaju izlaznu snagu i iznad 10 MW. Ti novi sustavi imaju i mogućnost rada preko noći i u lošem vremenu tako da spremaju vruću tekućinu u vrlo efikasni spremnik (neka vrsta termo boce). "Dish" sistemi prate kretanje Sunca i na taj način fokusiraju sunčevo zračenje. Postoji još i "Trough" sistem fokusiranja sunčeva zračenja, koji može biti vrlo efikasan. Takve elektrane mogu biti vrlo jake: u Kaliforniji je instalirana elektrana snage 354 MW. Kada nema dovoljno energije od Sunca, sistemi koji fokusiraju sunčevo zračenje mogu se bez većih problema prebaciti na prirodni plin ili neki drugi izvor energije. To je moguće jer Sunce koristimo za grijanje tekućine, a kad nema sunca zagrijemo tekućinu ne neki drugi način. Problem kod fokusiranja je veliki potrebni prostor za elektranu, ali to se rješava tako da se elektrana radi npr. u pustinji. U pustinjama je ionako snaga sunčeva zračenja najizraženija. Veliki problem je i cijena zrcala i sustava za fokusiranje.

Energija vode (Hidropower, hydroelectric power)

Energija vode (hidroenergija) je najznačajniji obnovljivi izvor energije, a ujedno i jedini koji je ekonomski konkurentan fosilnim gorivima i nuklearnoj energiji (u jebenom kapitalizmu, primedba autora sajta). U posljednjih 30-ak godina proizvodnja energije u hidroelektranama je utrostručena, ali je time udio hidroenergije povećan za samo 50% (sa 2.2% na 3.3%). U nuklearnim elektranama u istom je razdoblju proizvodnja povećana gotovo sto puta, a udio 80 puta. Tako je zbog toga jer korištenje hidroenergije ima svoja ograničenja. Ne može se koristiti posvuda jer podrazumijeva obilje brzo tekuće vode, a poželjno je i da je ima dovoljno cijele godine, jer se električna struja ne može jeftino uskladištiti. Da bi se poništio utjecaj oscilacija vodostaja grade se brane i akumulacijska jezera. To znatno diže cijenu cijele elektrane, a i diže se razina podzemnih voda u okolici akumulacije. Razina podzemnih voda ima dosta utjecaja na biljni i životinjski svijet, pa prema tome hidroenergija nije sasvim bezopasna za okoliš. Procjenjuje se da je iskorišteno oko 25 % svjetskog hidroenergetskog potencijala. U strukturi elektroenergetskog sustava Hrvatske, više od polovice izvora čine hidroelektrane. Danas je u pogonu 21 hidroelektrana u Hrvatskoj. Postoje dvije vrste: akumulacijske (ima i reverzibilnih) i protočne.
Postoje tri osnovne vrste hidroelektrana: protočne, akumulacijske (Hydroelectric Dam) i reverzibilne (Pumped-storage Plants) hidroelektrane. Po definiciji protočne hidroelektrane su one koje nemaju uzvodnu akumulaciju ili se njihova akumulacija može isprazniti za manje od dva sata rada kod nazivne snage. To znači da se skoro direktno koristi kinetička energije vode za pokretanje turbina. Takve hidroelektrane je najjednostavnije izvesti, ali su vrlo ovisne o trenutnom protoku vode. Prednost takve izvedbe je vrlo mali utjecaj na okoliš i nema dizanja razine podzemnih voda. Akumulacijske hidroelektrane su najčešći način dobivanja električne energije iz energije vode. Na slici je prikazan princip akumulacijske hidroelektrane (pribranske).
Potrošnja električne energije ovisi o dobu dana, danu u tjednu, godišnjem dobu itd. U ponedjeljak je špica potrošnje, vrlo velika potrošnja je i svim ostalim radnim danima. Vikendom obično pada potrošnja električne energije. Za popunjavanje dnevnih špica potrošnje grade se reverzibilne hidroelektrane. Ove hidroelektrane slične su derivacijskim, ali protok vode je u oba smjera kroz derivacijski kanal. Kad je potrošnja energije mala voda se pumpa iz donjeg jezera u gornju akumulaciju. To se obično radi noću, jer je tada potrošnja energije najmanja. Danju se prebacuje na proizvodnju električne energije i tada se prazni gornja akumulacija. To nije baš energetski najbolje rješenje, ali je bolje nego napraviti još nekoliko termoelektrana za pokrivanje dnevnih špica potrošnje. RHE Velebit je jedina reverzibilna hidroelektrana u Hrvatskoj.

Energija plime i oseke (Tidal power)


Energija plime i oseke dolazi od gravitacijskih sila Sunca i Mjeseca. Za sad još nema većih komercijalnih dosega na eksploataciji te energije, ali potencijal nije mali. Ta se energija može dobivati tamo gdje su morske mijene izrazito naglašene (npr. ima mjesta gdje je razlika između plime i oseke veća od 10 metara). Princip je jednostavan i vrlo je sličan principu hidroelektrane. Na ulazu u neki zaljev postavi se brana i kad se razina vode digne propušta se preko turbine u zaljev. Kad se zaljev napuni brana se zatvara i čeka se da razina vode padne. Tad se voda po istom principu propušta van iz zaljeva. U jednostavnijem slučaju voda se propušta kroz turbine samo u jednom smjeru i u tom slučaju turbine su jednostavnije (jednosmjerne, a ne dvosmjerne). Najpoznatija je elektrana na ušću rijeke Rance u Francuskoj (slika) izgrađena 1960-ih koja još uvijek radi. Rusija je izgradila malu elektranu kod Murmanska, Kanada u zaljevu Fundy, Kina nekoliko elektrana. Glavni problem svih tih elektrana leži u tome da mogu dnevno raditi samo nekih 10 sati, točnije za vrijeme kad se plima diže, odnosno oseka spušta. No velika prednost leži u činjenici što su plima i oseka potpuno predvidljive pojave, tako da se lako može isplanirati vrijeme rada tih elektrana u vrijeme kada su morske mijene aktivne, a recimo to nije slučaj sa svim vrstama energije (primjerice energija vjetra).

Konverzija termalne energije oceana (Ocean thermal energy conversion)


Konverzija termalne energije oceana je metoda za stvaranje elektriciteta koja se služi temperaturnom razlikom koja postoji između duboke i plitke vode, jer je voda na većoj dubini hladnija. Ukoliko postoji veća temperaturna razlika, veća je i efikasnost čitave metode, a minimalna temperaturna razlika treba biti 38 stupnjeva Fahrenheita. Ova metoda ima dugu povijest funkcioniranja, te datira s početka 19. stoljeća. Većina stručnjaka smatra kako bi ova metoda dala dobar omjer ulaganja i koristi već sa postojećim tehnologijama bi se mogao proizvoditi gigawat električne energije. No to ipak nije slučaj danas jer OTEC zahtijeva ogromne, skupe cijevi velikih promjera koje se moraju postaviti barem kilometar duboko u more, a kako bi mogle dovoditi hladniju vodu sa većih dubina, a što je naravno vrlo skupo (jebeni kapitalizam). Tipovi OTEC sistema su slijedeći: sistem otvorenog kruga, zatvorenog kruga i hibridni sistem.
Sistemi otvorenog kruga koriste tople površine tropskih oceana za dobivanje elektriciteta zahvaljujući činjenici što topla voda nakon što se stavi u kontejner sa niskim pritiskom, proključa. Nakon toga para koja se širi počinje tjerati turbinu sa niskim pritiskom spojenu na električni generator, te se na kraju kondenzira natrag u tekućinu zbog izloženosti hladnim temperaturama iz dubine oceana. Primer je elektrana na Keahole Point, Hawai, koja je tijekom svog testiranja proizvela oko 50,000 W električne energije.
Sistemi zatvorenog kruga koriste tekućinu sa niskim stupnjem vrelišta, najčešće amonijak, te na taj način pokreću turbinu, a koja onda stvara električnu energiju. Topla površinska morska voda se pumpa kroz izmjenjivač topline i tu se zahvaljujući niskoj točki vrelišta isparava, te takva novonastala para zatim pokreće turbo generator. Hladnija dublja voda se zatim upumpava kroz drugi izmjenjivač topline gdje zahvaljujući kondenzaciji prelazi natrag iz pare u tekućinu, a ta se tekućina zatim reciklira kroz sistem. 1999. godine Natural Energy Laboratory je testirao i pilot elektranu zatvorenog sistema snage 250-kW što je najveća elektrana takvog tipa ikad puštena u operaciju.
Hibridni sistemi su dizajnirani na način koji kombinira pozitivne značajke, kako otvorenih, tako i zatvorenih sistema. Način rada kod hibridnih sistema uključuje toplu morsku vodu koja ulazi u vakuumsku komoru gdje se pretvara u paru (proces sličan kod sistema otvorenog tipa). Nakon toga para se vaporizira u tekućinu niskog vrelišta (kao kod zatvorenih sistema), a koja zatim pokreće turbinu te stvara električnu energiju.

Energija valova (Wave power)


Oceani pokrivaju više od 70% Zemljine površine te time predstavljaju vrlo interesantan izvor energije. Trenutno je energija oceana izvor energije koji se vrlo rijetko koristi. Energija valova je oblik transformirane Sunčeve energije koja stvara stalne vjetrove na nekim dijelovima Zemlje. Ti vjetrovi uzrokuju stalnu valovitost na određenim područjima i to su mjesta na kojima je moguće iskorištavanje njihove energije. Veliki problem kod takvog iskorištavanja energije je da elektrane treba graditi na pučini jer u blizini obale valovi slabe. To znatno povećava cijenu gradnje, ali nastaju i problemi prijenosa te energije do korisnika. Postoje tri osnovna tipa koja se koriste u iskorištavanju energije oceana. Možemo koristiti valove, odnosno energiju valova, oceansku energiju plime i oseke, a osim toga možemo koristiti i temperaturnu razliku vode kako bi dobili energiju (Ocean Thermal Energy Conversion, OTEC). Energija valova se direktno hvata ispod površine valova ili iz raznih fluktuacija pritisaka ispod površine. Tada ta energija može pogoniti turbinu, a najjednostavniji i najčešći način funkcioniranja je sljedeći: Val se diže u komori, a rastuće sile vode tjeraju zrak iz komore te tako pokretljivi zrak zatim pogoni turbinu, a koja onda pokreće generator. Područja s vrlo visokom stopom iskoristivosti su primjerice zapadna obala Škotske, sjeverna Kanada, južna Afrika, Australija te sjeverozapadna obala sjeverne Amerike. Postoje mnoge razne tehnologije za iskorištavanje energije valova, no samo malen broj njih je ustvari komercijalno iskoristiv (jebeni kapitalizam, primedba urednika sajta).
No većina tehnologija za iskorištavanje energije valova još uvijek je orijentirana blizu obale, ili na samoj obali, a razlika među njima je u njihovoj orijentaciji prema valovima s kojima su u interakciji, te sa radnim principom uz pomoć kojega se energija valova pretvara u željeni oblik energije. Među najpopularnijim tehnologijama su svakako tzv. terminator devices, point absorbers, attenuators i overtopping devices. Terminator devices kao što su oscilating water columns uobičajeno se nalaze na obali ili blizu same obale, a imaju princip rada gdje se šire perpendikularno s obzirom na smjer putovanja vala i gdje nakon što se snaga vala uhvati i reflektira, oscilating water column se nakon toga giba poput klipa gore-dolje, tjerajući zrak kroz otvor povezan s turbinom. Point absorbers su drugačija vrsta tehnologije koja uključuje plutajuće strukture sa komponentama koje se kreću u relaciji jedna prema drugoj zbog energije vala, te se onda stvara energija jer to kretanje tjera elektromehaničke ili hidrauličke konvertore energije. Attenuatori su također plutajuće strukture koje su orijentirane paralelno s obzirom na smjer valova, a gdje razlika u visinama valova po dužini naprave, uzrokuje savijanje na mjestima gdje se dijelovi naprave spajaju, a to savijanje je spojeno sa hidrauličnom pumpom ili drugim konverterima za dalju transformaciju u korisne oblike energije.
Overtopping devices imaju drugačiji princip rada te su oni ustvari rezervoari koji se pune nadolazećim valovima na nivoe iznad prosjeka onih od okružujućeg oceana, te nakon što se ispusti voda gravitacija ih tjera natrag prema površini oceana, te nakon toga ta energija pokreće vodene turbine. Iako je potencijal energije valova neupitan postoje određeni aspekti koji se trebaju uzeti u razmatranje, a naročito problemi okoliša jer te tehnologije mogu imati negativan učinak na brojna morska staništa, a postoji i opasnost od izlijevanja toksičnih tvari kao što su razne hidrauličke tekućine, stvaranje zvuka iznad i ispod vodene površine, promjene na morskom dnu, itd.