Elektrotechnika pro obnovitelné zdroje energie: Co to je?

Elektrotechnika je dynamický obor plný inovací a možností, který formuje budoucnost technologií.

Od začátku vývoje lidského druhu až do doby nedávné byly využívány výhradně obnovitelné zdroje energie, jiné ani nebyly k dispozici. Teprve v posledních několika staletích se postupně prosazovaly zdroje, které dnes považujeme za konvenční: uhlí, ropa, a naposledy uran.

Vezmeme-li v úvahu, že písemná historie lidstva sahá 6000 let do minulosti, je toto poslední období zanedbatelné a je příliš brzy soudit, jestli je ziskem nebo ztrátou. Může samozřejmě mnohem dříve nastat konec světa z vnějších příčin nebo se lidstvo může zlikvidovat v globální válce, pokud však má civilizace pokračovat, nastane s vysokou pravděpodobností situace, že obnovitelné zdroje budou opět dominovat.

Z hlediska bezpečnosti dodávek energie je významné, že OZE jsou vesměs dostupné v místě použití. Pokud bude pokračovat současný trend růstu cen konvenčních energií a poklesu cen OZE, pak ani nemusíme řešit otázku životnosti zásob konvenčních energií, obnovitelné zdroje se prosadí ekonomickou cestou.

Celkový energetický potenciál OZE byl v ČR odhadnut asi na 25 % současné spotřeby. Pokud by nehrály roli ekonomické a jiné vlivy, je tento potenciál dostatečný pro zajištění chodu společnosti bez výrazného omezení životního komfortu.

Čtěte také: Elektrotechnika v České republice

Do roku 2020 se předpokládalo využití zhruba 50 % teoretického potenciálu OZE. Dominantním zdrojem byla i nadále biomasa. Pro výrobu elektřiny však byl využit jen malý podíl, většina byla tak jako dosud využívána k výrobě tepla. Současná praxe spoluspalování biomasy ve velkých elektrárnách je sporná, z hlediska využití primárního zdroje je vhodnější kogenerační výroba elektřiny a tepla.

Energetický potenciál vodních elektráren je v podstatě vyčerpán. Elektrárny v nevyužívaných lokalitách mohou přidat nejvýš 10 % k současné produkci. Další mírný nárůst mohou přinést rekonstrukce stávajících elektráren.

U větrných elektráren se předpokládá, že do roku 2020 by produkce elektřiny mohla dosáhnout úrovně vodních elektráren a pak by dále rostla na více než dvojnásobek. Ještě rychlejší růst je očekáván u fotovoltaiky, přesto v roce 2020 byl její podíl na výrobě elektřiny asi poloviční ve srovnání s větrem.

Obnovitelné zdroje, s výjimkou biomasy, mají ve srovnání s konvenčními zdroji nízké provozní náklady - "palivo" je zdarma. Rovněž emise při výrobě elektřiny jsou téměř nulové. Naopak investiční náročnost OZE a emise při jejich výrobě mohou být vyšší.

Pro porovnání různých zdrojů energie je třeba vyhodnotit celý životní cyklus elektrárny. Analýza životního cyklu (LCA) vyhodnocuje všechny fáze životního cyklu produktu takzvaně "od kolébky do hrobu". Hodnocení zdrojů energie zahrnuje těžbu a zpracování surovin, případně paliva, jejich dopravu, výrobu polotovarů a konečných výrobků, výrobu a distribuci energie a likvidaci nebo recyklaci na konci životnosti včetně nakládání s odpady.

Čtěte také: Význam obnovitelné energie

Ve všech uvedených fázích je možno kromě finančních nákladů sledovat spotřebu nebo produkci energie - indikátory EROEI (někdy též EPR) nebo EPBT, jejichž význam je vysvětlen dále. Finanční analýzy, zejména pokud jsou zaměřeny na vzdálenější časové horizonty, narážejí na problém, jak určit budoucí hodnotu investice (financí, peněz). Změna diskontní sazby může výrazně změnit hodnocení investice.

Energetické hodnocení má z tohoto pohledu jednoznačnou výhodu ve skutečnosti, že 1 kWh v současnosti se rovná přesně 1 kWh v libovolně vzdálené budoucnosti bez ohledu na cenu, která v uvedeném období může výrazně kolísat.

EROEI (Energy Returned On Energy Invested) je poměr energie získané z určitého zdroje a energie potřebné na získání tohoto zdroje (například paliva nebo elektrárny). Používají se i označení ERoEI, EROI (Energy Return On Investment). Stejný význam má EPR (Energy Payback Ratio).

Pokud průměrný EROEI v dlouhodobém horizontu klesá, cena energie musí růst, jinak nezbývají prostředky pro obnovu investic. Pro fungování vyspělé společnosti je nutno, aby tento poměr byl nejméně 10 nebo radši více.

U všech konvenčních paliv EROEI s časem klesá, protože snadno dostupné zásoby jsou vyčerpány a energetická náročnost těžby postupně roste. V současnosti je EROEI kolem hodnoty 10 jak u ropy tak u uhlí, ale například u ropných písků jen 1,5 až 3. Naproti tomu vodní elektrárny se pohybují v rozsahu 40 až 200 i více a větrné v českých podmínkách kolem 20. Fotovoltaika dosahuje v ČR hodnoty EROEI kolem 10, ale na rozdíl od konvenčních zdrojů se rychle zlepšuje.

Čtěte také: České startupy a energie

Z energetického hlediska je tedy rozumnější investovat energii do rozvoje OZE než do konvenčních zdrojů, protože v budoucnu lze očekávat další pokles EROEI konvenčních paliv. Nejvýhodnější je však investovat do úspor energie a zvyšování efektivnosti. Řada úsporných opatření má záporné náklady, kromě úspory energie přinášejí vedlejší zisky.

EPBT (Energy PayBack Time) - energetická návratnost - je doba, za kterou elektrárna vyrobí tolik energie, kolik bylo vloženo do její výroby.

Ve všech případech se porovnává spotřeba energie v současnosti s produkcí energie v budoucnosti.

Pro hodnocení environmentálních dopadů je vypracováno několik metod. V současnosti nejpoužívanější je metoda CML, která sdružuje různé dopady do několika kategorií - nároky na nerostné zdroje, potenciál globálního oteplování (emise skleníkových plynů), poškozování ozonové vrstvy, toxicita pro lidi, vodu a půdu, fotochemická oxidace, acidifikace (oxidy síry a dusíku) a eutrofizace.

Environmentální dopady jsou u všech OZE řádově nižší než při spalování fosilních paliv.

Nároky na nerostné zdroje - u některých materiálů může být dostupnost surovin limitující v případě výraznějšího růstu objemu produkce. Jedná se zejména o materiály s obsahem vzácných kovů (indium, selen, telur), ale také například stříbra.

Emise CO2, SO2 a NOX - jsou jednak přímé, které souvisí s vlastním výrobním procesem, a jednak nepřímé, svázané s výrobou elektřiny použité ve výrobním procesu. Další emise mohou vznikat při výrobě pomocných materiálů spotřebovaných ve výrobním procesu nebo v aktivním provozu. Podíl nepřímých emisí dosahuje až 80 %.

Nepřímé emise závisí za složení energetického mixu, při zvyšování podílu OZE budou postupně klesat.

Emise látek poškozujících ozonovou vrstvu - v tomto ukazateli je jaderná energie až o dva řády horší než obnovitelné zdroje.

Obnovitelné zdroje jsou již dnes z hlediska poměru vložené a získané energie srovnatelné s konvenčními zdroji, v řadě případů i lepší. Do budoucna bude situace z pohledu OZE jen lepší. V dohledné době lze postupně očekávat i dosažení konkurenceschopnosti z finančního hlediska.

Studijní program Elektrotechnika, energetika a management (EEM) nabízí unikátní spojení technických a ekonomických znalostí. Klade důraz nejen na teoretické základy, ale i na praktický pohled v oblastech, jako je výroba a spotřeba elektrické energie, elektromobilita či návrh elektrických strojů.

Naučíte se o výrobě, přenosu a distribuci elektrické energie, včetně moderních trendů jako obnovitelné zdroje a inteligentní sítě (smart grids). Naši studenti si teoretické poznatky vyzkouší v praxi!

Po nezbytném matematicko-fyzikálním základu přecházíme rychle k odborným předmětům, kde je kladen důraz na praktickou výuku. V laboratořích studenti zapojují, oživují, programují a měří skutečná zařízení, což jim poskytuje nenahraditelnou praktickou zkušenost a přípravu na pracovní trh.

Díky komplexnímu vzdělání mohou absolventi nalézt uplatnění v široké škále pozic, jako jsou vývojáři, projektanti, konstruktéři, výrobní inženýři nebo manažeři energetických projektů. Program připravuje odborníky, kteří se dobře uplatní jak v technických, tak v manažerských pozicích, a to jak v ČR, tak i v zahraničí.

Chcete být součástí inovací v oblasti elektrotechniky a energetiky? Na EEM dostanete příležitost navrhovat řešení, která pohání svět, spolupracovat s lídry v oboru a podílet se na projektech, které mění budoucnost.

Pochopíte fyzikální principy elektrotechniky, které jsou základem pro moderní technologie. Ve všech studijních programech naší fakulty spojujeme elektroniku a informatiku.

Elektrotechnika je tvůrčí obor, který dává příležitost nejen technikům, ale také manažerům, lídrům a týmovým hráčům. Chcete být zaměstnáni na inženýrské pozici? Řídit technologickou firmu? Chcete založit vlastní startup? Být podepsáni pod průlomovými patenty?

Program připravuje pro široké spektrum činností (konstrukce, projekce, řízení činnosti, servis, propagace, obchodování, podnikání) v oblastech silnoproudé elektrotechniky a energetiky, které mají univerzální využití v domácnostech, v průmyslových provozech, ve veřejných budovách, např. rozvody elektrické energie, světelná a elektrotepelná technika, pohony, řídící technika, obnovitelné zdroje energie.

Student se seznámí s problematikou moderních technologií v energetice a jejich aplikací, naučí se vypracovat projekt rozvodů elektrické energie, elektrického osvětlení, elektrického vytápění, elektrického pohonu a všechny jeho složky vytvořit na počítači pomocí odpovídajícího software, s těmito zařízeními a obvody pracovat, obsluhovat je, měřit je, analyzovat, navrhovat jejich inovace, sledovat a hodnotit jejich kvalitu.

tags: #elektrotechnika #pro #obnovitelné #zdroje #energie #co

Oblíbené příspěvky:

• Osobnost Dana Bárty
• Listí a kompost
• Český hmyz v ohrožení
• Knihovna: Ochrana přírody
• Ochrana přírody – pracovní list