Obnovitelné Zdroje Energie: Klady a Zápory

Energie je pro život v civilizaci nezbytná, o tom není pochyb. Otázkou však zůstává, jak ji vytvořit a použít, aniž bychom tím škodili přírodě.

Dokument ze série Ekoduely přináší tentokrát diskusi o obnovitelných a neobnovitelných zdrojích. Zastánci neobnovitelných zdrojů - ropy, uhlí, plynu a jádra - nepopírají, že by bylo vhodné šetřit nerostným bohatstvím, prohlašují však, že jsou ostatní zdroje nespolehlivé. Příznivci obnovitelných zdrojů - větrných, vodních a fotovoltaických elektráren - argumentují tím, že výsledky jejich práce už zaznamenaly své úspěchy.

Snaží se přesvědčit skeptiky, že čerpání obnovitelných zdrojů není tak nereálné, jak si mnozí z nich představují na základě stereotypů a mýtů s nimi spojených. Podle nich i dalších expertů by bylo prozatím vhodné neobnovitelné a obnovitelné zdroje kombinovat.

Co je to Obnovitelná Energie?

Je to čistá energie získaná z přírodních zdrojů, které jsou schopny se částečně nebo úplně obnovit. Patří sem především sluneční, větrné a vodní elektrárny, ale i geotermální energie a bioenergie (například z biomasy). Tyto obnovitelné zdroje energie jsou považovány za udržitelné, protože jejich využívání nevede k vyčerpání přírodních zdrojů a jsou mnohem šetrnější k životnímu prostředí ve srovnání s fosilními palivy.

Obnovitelné Zdroje Energie - Výhody a Nevýhody

Výhody

• Hlavní výhodou je snížení emisí skleníkových plynů a dalšího znečištění.
• Obnovitelné zdroje energie jsou prakticky nevyčerpatelné a snižují závislost dané země na dovozu fosilních paliv.
• Výroba a distribuce také podporují místní ekonomiku vznikem nových pracovních míst.
• Pravděpodobně největší výhodou obnovitelných zdrojů energie je jejich snadná dostupnost.
• Například sluneční paprsky, které jsou největším zdrojem energie na naší planetě, jsou dostupné takřka celoročně. Podobně je na tom i větrná a vodní energie.

Nevýhody

• Mezi nevýhody patří nepředvídatelnost. Velká část těchto zdrojů totiž závisí na počasí.
• Výstavba potřebných zařízení vyžaduje vyšší počáteční investici a často i větší prostor, třeba pro větrné farmy nebo solární parky.
• Obnovitelné zdroje energie jsou značně závislé na rozmarech počasí. Díky klimatickým změnám je navíc počasí čím dál nepředvídatelnější.

Neobnovitelné a Obnovitelné Zdroje Energie v ČR

V ČR se k výrobě energie využívají oba druhy, ale výrazně převažují neobnovitelné zdroje - uhlí, jádro a zemní plyn. Zdroje obnovitelné energie představují především vodní a větrné elektrárny, solární panely a biomasa, přičemž žebříčku popularity vévodí biomasa. I v ČR se stávají stále významnější složkou energetického mixu, ačkoli za evropským průměrem značně pokulháváme. Je tu však jistý potenciál pro další rozvoj.

Čtěte také: Význam obnovitelné energie

Obnovitelné Zdroje Energie v ČR

Přehrady a Vodní Elektrárny

Možnosti využívání energie vody prostřednictvím velkých vodních elektráren jsou u nás již téměř vyčerpány, protože na všech větších řekách již přehrady a vodní elektrárny fungují. Nabízí se prostor pro rozvoj malých vodních elektráren, jejichž význam spočívá v decentralizaci výroby energie a zvyšování energetické nezávislosti. Svůj podíl mají i přečerpávací vodní elektrárny.

Větrné Zdroje Obnovitelné Energie

Pro tento obnovitelný zdroj energie nemá ČR vhodnou geografickou polohu, terénní ani větrné podmínky. Výstavba větrných elektráren naráží nejen na administrativní a regulační překážky, ale i na lokální odpor veřejnosti z estetických či ekologických důvodů. Přesto zájem o čistou větrnou energii roste.

Solární Panely pro Každou Střechu

V ČR je nainstalováno několik velkých solárních parků i mnoho menších fotovoltaických instalací na střechách domů, podniků a veřejných budov. V posledních letech se zvyšuje zájem o solární panely i mezi menšími podniky a obcemi, které se snaží zvýšit svou energetickou soběstačnost.

Alternativní Zdroje Energie v ČR

V České republice se alternativní zdroje využívají jen v malé míře. Podle statistiky EUROSTAT se obnovitelné energie podílí na spotřebě elektřiny z 15 procent, o něco více je to ve vytápění a chlazení.

Alternativní zdroje energie se dokážou sami obnovovat, a tím pádem jsou vnímány jako nevyčerpatelné. Mezi alternativní zdroje elektrické energie patří například: sluneční energie, větrná energie, vodní energie, geotermální energie, energie přílivu a mořských vln.

Čtěte také: České startupy a energie

K alternativním zdrojům se řadí rovněž biopaliva, ale stojí tak trochu na pomezí - člověk je svojí činností spotřebovává a samovolně se neobnovují tak rychle. Někdy se k alternativním zdrojům řadí také zdroje vzniklé lidskou činností, které se využívají udržitelně, například výroba energie či bioplynu z odpadů.

Fotovoltaické Elektrárny

Využití slunečního svitu na výrobu elektřiny pomocí solárních panelů patří v současné době k nejrozšířenějším variantám alternativních zdrojů energie. Nejefektivněji fungují fotovoltaické panely pod přímým slunečním zářením, nicméně i v podmínkách České republiky dokážou vyrobit značné množství energie.

Vodní Elektrárny

Ve vodních elektrárnách se energie vody dá zužitkovat dvěma způsoby. První z nich využívá kinetickou energii, tedy proudění vody. Na malých vodních tocích je možné vybudovat průtočné elektrárny o výkonu v řádech desítek kilowatthodin. Největších výkonů dosahují přehradní elektrárny, které dokáží vyrobit stovky megawatthodin elektřiny.

Větrné Elektrárny

Využití větru pro výrobu elektrické energie má řadu výhod. Naopak nevýhodu větrných elektráren představuje, že při velkém větru přetěžují rozvodnou síť. V České republice mají větrné elektrárny malou podporu.

Geotermální Energie

Mezi méně známou variantu alternativních zdrojů energie patří tzv. geotermální energie. Tepelná čerpadla se používají pro vytápění a ohřev vody v domácnostech. Z pohledu geotermální energie se nejčastěji využívají tepelná čerpadla země-voda, která sbírají teplo pomocí plošných kolektorů či vrtů a předávají ho otopné vodě v radiátorech či podlahovém topení. Ještě častější jsou ovšem tepelná čerpadla vzduch-voda, která čerpají energii z okolního vzduchu.

Čtěte také: Více o sluneční energii

Biomasa

V České republice je biomasa nejvyužívanější alternativní zdroj energie. Spalováním biomasy vzniká elektrická energie. Často se ale biomasa používá ke kombinované výrobě elektřiny a tepla v tzv. kogeneračních jednotkách. Tam má poměrně vysokou výtěžnost, a to až 90 %.

Biomasa jako Energetický Zdroj

Současnou snahou celosvětové energetiky je co nejčistší výroba energie. Snižování emisí uhlíku, boj se změnou klimatu - to jsou témata, která určují, jakým směrem se ubírá současná energetika. Mluví se hlavně o využívání solárních a větrných elektráren, jsou tu ovšem další obnovitelné zdroje, které leží poněkud ve stínu výše zmíněných, jedním z nich je právě biomasa.

Jedná se o nejstarší využívaný zdroj energie, dřevo bylo do poloviny 18. století prakticky jediným využívaným palivem pro získávání tepelné energie. Až v 19. století jej z velké části nahradila fosilní paliva. Ke konci 20. století se snahou snížit vliv lidstva na změnu klimatu nabývá tento energetický zdroj znovu na významu a patří mezi významné zdroje i v technicky vyspělých zemích.

Co je Biomasa?

Obecně je pod pojmem biomasa míněna veškerá organická hmota na naší planetě, účastnící se koloběhu živin v biosféře. Jsou to těla všech organismů - živočichů, rostlin, bakterií, hub a sinic.

Z hlediska energetického je důležitá pouze biomasa, která je energeticky využitelná. Teoreticky je možné získávat energii ze všech forem biomasy, jelikož základem veškeré živé hmoty je uhlík a jeho chemické vazby, obsahující energii.

Za energetickou biomasu jsou však většinou považovány rostliny. Ty jsou schopny využívat slunečního záření k fotosyntéze, při které je využito jednoduchých anorganických látek - oxidu uhličitého a vody k tvorbě energeticky bohatých sloučenin - cukrů. Jinak řečeno, v rostlinách je akumulována energie slunečního záření. Tato akumulace se vyznačuje poměrně nízkou účinností, na druhou stranu je dlouhodobá a disponuje v podstatě nulovými ztrátami.

Rozdělení Biomasy

Biomasu lze rozdělit do následujících kategorií:

• Biomasa pěstovaná pro energetické účely

  Jedná se především o rychle rostoucí dřeviny nebo rostliny bylinného charakteru. Jejich předností je snadný výsev, krátké vegetační období a možnost využití i na neenergetické účely.

  • rychle rostoucí dřeviny - topol, vrba, olše, akát, líska, platan…
  • rostliny bylinného charakteru - konopí, amaranthus, šťovík, ostřík, kostřava…
  • travní porosty - sloní tráva, chrastice, trvalé travní porosty
  • obiloviny
  • olejnaté rostliny - pro výrobu surových olejů a metylesterů - řepka olejná, slunečnice, len
  • škrobo-cukernaté rostliny - cukrová řepa, cukrová třtina, brambory
• Odpadní biomasa
  • z rostlinné výroby - zbytky ze zemědělské prvovýroby a údržby krajiny, odpady ze sadů a vinic, kukuřičná sláma, řepková sláma a veškeré další odpady a zbytky z likvidace křovin
  • z živočišné výroby - exkrementy hospodářských zvířat, zbytky krmiv - hnůj, močůvka, kejda
  • z těžby a zpracování dřeva a lesní odpady - větve, kůra, pařezy, kořeny, odřezky, piliny, hobliny
  • biologicky rozložitelný komunální odpad (BRKO) - zbytky potravin, papírové obaly
  • biologicky rozložitelný průmyslový odpad (BRPO) - odpady z jatek, výroby cukru mouky, papíru
  • splašky z kanalizace

Rozdělení Podle Vlastností

• suchá - lze ji spalovat přímo
• vlhká - tekuté odpady - nelze spalovat přímo, výroba bioplynu
• speciální - olejniny, škrobové a cukernaté plodiny - k získávání energetických látek - bionafta, líh

Získávání Energie z Biomasy

Nejstarší metodou získávání energie z biomasy je spalování.

Na rozdíl od fosilních paliv se spalování biomasy vyznačuje prakticky nulovou bilancí oxidu uhličitého. Množství uvolněného plynu do ovzduší je přibližně stejné jako množství, které rostliny během svého života absorbují při fotosyntéze.

Nejvyšší účinnosti dosahuje biomasa při využití pro produkci tepla - více než 90 %. Velmi často se biomasa využívá v kogenerační výrobě - kombinované výrobě elektřiny a tepla (účinnost 50-90 %). Při čisté výrobě elektřiny se účinnost pohybuje pod 50 %.

Zpracování Biomasy pro Energetické Účely

Mechanická úprava

Mechanickými procesy se biomasa upravuje do předfinální nebo finální podoby. Úpravy usnadňují především přepravu biomasy i její následné využití na získání energie. Je ovšem nutno podotknout, že přeprava biomasy na delší vzdálenosti není příliš ekonomicky efektivní. Mezi mechanické úpravy patří řezání pro zpracování dřeva na řezivo a palivo, drcení, které slouží především jako předstupeň výroby briket a pelet. Štěpkování a lisování briket resp. pelet, kdy jsou následně tyto produkty využívány především pro výrobu tepla a elektřiny. Poslední možností mechanické úpravy je lisování oleje, který je následně esterifikován na metylester.

Termické Procesy

• Karbonizace - jedná se o výrobu dřevěného uhlí, což je nejstarší metoda zušlechťování dřeva pro energetické účely.
• Pyrolýza - neboli termický rozklad organických látek bez přístupu kyslíku.
• Zplyňování - využívá se slámy, palivového nebo odpadního dřeva k jejich přeměně na plynné produkty.

Biochemické a Chemické Přeměny

• Alkoholová kvašení - organickou fermentací v mokrém prostředí a následnou destilací rostlin obsahujících cukr a škrob se získává vysokoprocentní alkohol (etanol), který se následně využívá jako ekologické palivo pro spalovací motory.
• Metanové kvašení - neboli anaerobní fermentace je proces zpracování odpadních vod a zvířecích exkrementů za nepřístupu vzduchu při teplotě 35-45 °C.
• Esterifikace surových olejů - vylisovaný olej z olejnatých rostlin se substitucí metylalkoholu za glycerin mění na metylester, který se vyznačuje podobnými vlastnostmi a výhřevností jako motorová nafta.

Výroba Elektřiny a Tepla z Biomasy v ČR

Výroba elektřiny a tepla z biomasy v České republice má v posledních letech rostoucí trend. Dynamičtější růst je pozorován u výroby elektřiny z biomasy, a to především díky provozní podpoře výroben elektřiny z biomasy.

V roce 2015 bylo podle statistiky Ministerstva průmyslu a obchodu vyrobeno z biomasy 2 091 GWh elektřiny, což je asi 2,5 % celkové hrubé výroby elektřiny v ČR. Zhruba polovina tohoto množství elektřiny byla vyrobena spálením dřevního odpadu, štěpky, kůry apod. (1 062 GWh), 688 GWh elektřiny bylo vyrobeno spálením celulózových výluhů a 341 GWh spálením rostlinných materiálů.

Výroba tepla z biomasy je ve statistice MPO rozdělena na výrobu v domácnostech a mimo domácnosti. Podle statistiky MPO bylo v roce 2014 v domácnostech vyrobeno z biomasy zhruba 31,4 PJ tepla. Výroba tepla z biomasy mimo domácnosti dosáhla 20,4 PJ. Z toho vyplývá celkový podíl výroby tepla z biomasy na hrubé výrobě tepla v ČR na úrovni 9 %.

Hrubá výroba elektřiny z biomasy v ČR (Zdroj: MPO)

Výroba tepla z biomasy v ČR (Zdroj: MPO)

Vodní Energie

Vodní elektrárna je soustavou vodní nádrže, přehradní hráze nebo jezu a strojovny s turbínami a alternátory. Samotná elektrárna je umístěna buď pod hrází, nebo je do ní přímo vestavěná a její výkon závisí na spádu a průtoku vody.

V Česku je nyní v provozu 9 velkých vodních elektráren, 4 přečerpávací a přes 1600 malých vodních elektráren. Celkový instalovaný výkon vodních elektráren v Česku přesahuje 2100 MW, představují tak významný zdroj obnovitelné energie.

Velkou výhodou vodních elektráren je jejich udržitelnost a při využití existujícího zdroje také minimální zátěž pro životní prostředí. Vodní elektrárny mají vysokou účinnost přeměny energie na elektřinu. Přečerpávací elektrárny navíc dokáží stabilizovat elektrickou síť, což je při narůstajícím podílu OZE velký benefit. Jedná se o poměrně soběstačný zdroj energie, který nevyžaduje intenzivní údržbu.

Hlavním rizikem pro provoz vodních elektráren, se kterým musíme zejména do budoucna počítat, je nedostatek průtokové vody v důsledku sucha. Potenciálním negativním efektem budování nových vodních elektráren je vliv na vodní ekosystémy, zejména migraci ryb.

Vodní energie zůstává důležitou součástí obnovitelných zdrojů v České republice. Vodní elektrárna Slapy s instalovaným výkonem 144 MW je schopna ročně vyrobit až 256 GWh elektřiny, což odpovídá spotřebě více než 73 000 domácností.

tags: #obnovitelné #zdroje #energie #klady #a #zápory

Oblíbené příspěvky:

• Průvodce tříděním odpadu
• Vzdělávání o životním prostředí v mateřské škole
• Výběr lokality pro úložiště
• Vše, co potřebujete vědět o recyklaci
• Online kvízy o ekologii pro děti