Енергетика је област привреде која се бави производњом, преносом и дистрибуцијом енергената и енергије. С обзиром на то да је у питању познати и општеприхваћени и заступљен појам може се дефинисати на више начина. У научном смислу је енергетика наука о енергији и техничком коришћењу извора енергије. У економском смислу је енергетика скуп привредних активности усмерених на истраживање и производњу примарних или секундарних извора енергије, трансформацију, пренос и дистрибуцију до потрошача. У филозофском смислу је енергетика поглед на свет који све што постоји и све што се збива у природи и друштву своди на енергију, чак и материју и дух.
Енергетика се бави производњом и прометом чврстих, течних и гасовитих енергената као и електричном и нуклеарном енергијом. Неки облици енергије се производе потрошњом фосилних горива (угаљ, нафта, гас) и других необновљивих извора (нуклеарна енергија) док се други производе из обновљивих извора (хидро, сунце, ветар, таласи, геотермална енергија).
Енергија се троши највише у области транспорта, грејања, осветљења и у технолошким процесима.
Један од задатака енергетике је економична производња и смањење губитака енергије, ефикасан размештај произвођача и избор оптималног начина транспорта. Поред овога је значајан задатак смањење негативних утицаја на човекову околину. Овде се првенствено мисли смањивање емисије гасова (угљен-диоксид) који су узрок ефекта стаклене баште, али и осталих штетних производа који настају током процеса производње енергије (сумпорни и азотни оксиди, пепео, чађ, итд).
Облици енергије Облик енергије је термин који се користи да опише појаву или материју која се може користити за добијање енергије. Сви извори енергије се могу поделити на примарне секундарне и корисне облике енергије. Енергија се јавља као последица стања у коме се налази неко тело. Најчешће је дефинишемо као способност тела да врши рад. Јединица за енергију је џул [J].
Примарни облици енергије Примарни облици енергије се налазе у природи или се у њој појављују. Примарни облици енергије се могу поделити према обновљивости у природи на:
Необновљиве изворе енергије
Фосилна горива (Угаљ, Сирова нафта, природни гас, уљни шкриљци односно нафтни шејлови, битуменозни песак, тресет) и; Нуклеарне минералне сировине (Уранијум, торијум).
Обновљиви извори енергије
Хидроенергија; Биомаса; Енергија ветра; Енергија зрачења Сунца; Енергија плиме и осеке; Енергија таласа; Унутрашња енергија мора.
Геотермална енергија је по дефиницији необновљиви извор енергије. али је с обзиром на огроман потенцијал енергије Земље практично обновљив, јер се топлотни флукс стално преноси из унутрашњости ка површини Земље.
Секундарни извори енергије Одређени примарни облици енергије се не могу користити у у свом природном облику, из разлога што је економски или технички неоправдано или еколошки непогодно. Зато је неопходно извршити енергетске трансформације за добијање секундарних извора енергије.
У секундарне облике енергије спадају: топлотна и електрична енергија, деривати нафте, обогаћено нуклеарно гориво, кокс, брикети и слично.
Најчешће коришћена енергетска трансформација је сагоревање. Енергетске трансформације које су још у употреби су: коксовање, дестилација, дегазолинажа, турбинске трансформације.
Коксовање Коксовање (сува дестилација) је процес добијања металуршког кокса при високим температурама без присуства кисеоника. Користи се високо квалитетан угаљ (камени) са малим садржајем испарљивих компоненти.
Сува дестилација се обавља у коксарама на високим температурама. При вишим температурама од 1000 °C до 1200 °C настаје металуршки кокс, док при нижим температурама настаје полукокс. Овај процес настајања полукокса назива се полукоксовање односно швеловање.
Производи који настају током коксовање су:
Тер и терна вода (течни производи); Дестилациони гас (гасовити производ); Кокс и полукокс (чврсти производи).
Кокс је порозан, сребрнкасто сиве боје, призматичног лома и садржи нешто пепела и сумпора.
Дестилација у рафинеријама Нафтни деривати су материјали који су изведени из сирове нафте при њеној обради у рафинеријама нафте. За разлику од петрохемија, које су колекција добро дефинисаних и обично чистих хемијских једињења, нафтни производи су комплексне смеша. Највећи део нафте се конвертује у нафтне производе, чиме је обухваћено неколико класа горива.
Течни нафтни гас
Течни нафтни гас (ТНГ), у свету познатији као ЛПГ (Лиqуефиед Петролеум Гас), представља смешу пропана и бутана, која је ускладиштена на повишеном притиску, при чему се обе, при нормалним условима гасовите компоненте, налазе у течном стању.
Удео појединих компонената у ТНГ-у је различит од земље до земље. Поред пропана и бутана, у смеши се, у малим количинама, налазе и неке друге компоненте (пропилен Ц3Х6, бутилен Ц4Х8 и др.), чији је садржај регулисан одговарајућим стандардом. ТНГ има широку примену, као гориво за аутомобиле, гориво у индустрији и за домаћинства, као и у пољопривреди. Уколико се користи као погонско гориво употребљава се назив АУТО ГАС, а ако се користи у домаћинству назива се плин, бутан, гас, пропан – бутан.
Једна од најзначајнијих карактеристика течног нафтног гаса је висока отпорност ка самопаљењу што значи да ТНГ има висок октански број. Ово га чини посебно погодним за примену у ото моторима.
ТНГ је са еколошког аспекта врло погодно гориво. С обзиром да лако образује смешу са ваздухом, ТНГ скоро потпуно сагорева, па у продуктима сагоревања доминира водена пара. У погледу квалитета издувне емисије, мотори са погоном на ТНГ надмашују и најмодерније дизел моторе са накнадним третманом издувних гасова.
Бензин
Бензин је најважнији продукт дестилације нафте јер служи као погонско гориво. Састав му је различит. Мерило квалитета бензина је октански број - бројчана ознака степена отпорности према појави детонатног сагоревања. Иако је нафта од огромне важности за човека, све чешће је и један од највећих загађивача природе.
Дизел-гориво је један од главних продуката прераде сирове нафте. Оно се дестилује између 170 и 360 °C, а служи за погон дизел-мотора.
Битумен
Битумен је густа, црна, лепљива, високовискозна угљоводонична смола на бази нафте. Природног је порекла, а може се добити експлоатацијом из налазишта где је доступан у два појавна облика:
у слојевима земљишта као битуменски песак и у језерима битумена; или индустријским путем, рафинирањем сирове нафте.
Другачије се назива катран или тар, а у неким земљама попут Сједињених Америчких Држава асфалт, јер је незаобилазни састојак улица и путева као везиво за песак, шљунак и агрегат.
Битумен је човечанству познат још из античког доба. Да не пропушта воду добро су знали Вавилонци и Хиндуси који су њиме изоловали зидове древног града Мохенџо-Даро у Пакистану, а то сазнање касније су мудро искористили Римљани као решење за облагање базена и резервоара.
Парафин
Парафин је смеша алкана, то јест засићених алифатских парафинских угљоводоника (парафина) с 18 до 45 (до чак и 55 °C) угљеникових атома у молекулима, структурне хемијске формуле С(n)Х(2n+2), али за велике угљоводонике се то може апроксимирати. У течном стању се назива и парафинским уљем.
Лож уље
Ложива уља или мазут су горива добијена фракционом дестилацијом нафте. Говорећи генерално, ложива уља су сви течни нафтни производи који изгарају у пећима и котловима за производњу топлоте или се користе у моторима за добијање снаге, као погонско гориво у индустрији, термоелектранама, бродски погон и др.
Моторно уље
Моторно уље или мазиво за возила спада у течно мазиво, у које спадају још и индустријска уља (мазива за машине), а користе се и маринска мазива за бродске моторе и уређаје, мазива за железнице, ваздухопловна возила, пољопривредне и друге машине. Моторна уља чине приближно половину укупне производње свих мазива.
Дегазолинажа Дегазолинажа је поступак којим се из влажног природног гаса, издвајају течни нафтни гас (пропан и бутан) и угљоводоници вишег реда (са 5 и више угљеникових атома) - из којих се касније добија лаки бензин, а при коме остаје суви природни гас.
Корисни облици енергије Корисни облици енергије настају као резултат неке од трансформација и доступне су потрошачима за употребу. У корисне облике енергије спада: топлотна, механичка, светлосна и хемијска енергија.
Механичка енергија Механичка енергија је најчешћи облик енергије коју човек користи и изражава могућност тела да изврши неки рад. Може се појавити у два облика као:
потенцијална и; кинетичка.
Потенцијална енергија зависи од положаја тела или молекула (тело подигнуто у гравитационом пољу, опруга, сабијен ваздух)
Еp=G*h=m*g*h
Кинетичка енергија је мера кретања тела одређене масе.
Топлотна енергија Топлотна енергија је физичка величина која се обично означава са Q. Основна јединица за топлотну енергију у Међународном систему јединица јесте џул.
Пренос топлоте се може извршити на три могућа начина:
кондукцијом када су два тела у директном контакту; конвекцијом када се топлота преноси преко неког посредника, нпр. флуида; зрачењем када се топлота преноси између два удаљена тела без посредства.
Хемијска енергија Хемијска енергија је последица распореда молекула у телима насталог услед хемијских и других процеса у природи. Садржи је храна, угаљ, нафта, природни гас и сл. Овај облик енергије је врло чест при акумулацији (складиштењу и чувању) енергије.
Светлосна енергија Светлосна енергија настаје при сагоревању материје када настаје и топлотна енергија. Светлосна енергија се обезбеђује коришћењем електричне енергије која је неопходна за рад рачунара, телевизије и радио уређаја.
Енергетски биланс Енергетски биланс се може дефинисати како са физичког и биолошког, тако и са географског, енергетског и инжењерског становишта. У економици енергетике, енергетски биланс земље јесте агрегатна слика свих људских активности које се тичу енергије, изузев природних и биолошких процеса. Национални енергетски биланс се утврђује за најмање годину дана унапред.
Заједничка методологија утврђивања и презентовања енергетског биланса омогућава преглед и анализу стања и пројекције енергетског сектора земље. Врсте у енергетском билансу указују на количине сваког извора енергије који је расположив, трансформисан или потрошен у три главна сектора:
примарни енергетски биланс; биланс конверзије енергије; финални енергетски биланс.
Необновљиви извори енергије Необновљиви извори енергије су примарни облици енергије који се не могу поново регенерисати или произвести.
У необновљиве изворе спадају:
Фосилна горива (Угаљ, сирова нафта, нафтни шејлови, тресет, битуменозни песак) и Нуклеарне минералне сировине (Уранијум и торијум).
Досадашњим нивоом развоја цивилизације достигли смо коришћењем пре свега фосилним горивима. Необновљиви извори енергије су данас основни ослонац светске енергетике.
Предности коришћења необновљивих извора енергије:
Висока концентрација енергије по јединици масе или запремине; Могу се транспортовати и складиштити; Не зависе од временских прилика, периода године и слично; Потрошња се прилагођава потребама.
Фосилна горива Фосилна горива или минерална горива су горива која настају од природних ресурса попут анаеробног распадања закопаних мртвих организама. Организми и фосилна горива која од њих настају су отприлике стара милион година, а понекад и више од 650 милиона година. Та горива садрже високе постотке угљеника и угљоводоника.
Када сагоревају фосилна горива, ослобађају се сумпор, азот и водоник који са кисеоником стварају једињења позната као оксиди. Када ови оксиди доспеју у атмосферу, хемијски реагују са воденом паром и стварају сумпорну, азотну и карбонску киселину. Кондензована атмосферска водена испарења са оваквим киселим садржајем, уобичајено названа киселе кише, улазе у циклус кружења воде и могу да узрокују штетне последице по биолошки квалитет шума, земљишта, језера и водених токова.