Obnovitelné Zdroje Energie

Dnes existuje mnoho způsobů, jak získat energii. Život člověka bez zdrojů energie je nemyslitelný, a přitom její spotřeba stále narůstá. Zdroje energie můžeme rozdělit na dvě skupiny: neobnovitelné (vyčerpatelné) zdroje energie a obnovitelné (nevyčerpatelné) zdroje energie.

Neobnovitelné Zdroje Energie

Většina současných zdrojů je však neobnovitelná a zásoby jsou konečné. Proto je stále nutné věnovat pozornost obnovitelným zdrojům, které navíc většinou nepřinášejí tolik problémů se životním prostředím. Jako neobnovitelný zdroj energie označujeme suroviny, jejichž vyčerpání se předpokládá během maximálně stovek let, jejich obnovení by však trvalo mnohonásobně déle.

Znečišťují životní prostředí, ovzduší, podílí se na skleníkovém efektu, znečišťují veškeré vodstvo. I přesto jsou důležitá pro průmysl. Jsou to především fosilní paliva - uhlí, ropa, zemní plyn, rašelina, hořlavé písky, hořlavé břidlice. Uhlí vznikalo z velkých stromovitých rostlin v době před mnoha miliony let. Tehdy bylo podnebí teplé a vlhké. Časem přibývaly stále nové vrstvy a dřevo se dostávalo hluboko pod povrch. Pod tlakem a za zvýšené teploty se dřevo po miliony roků měnilo v uhlí.

Většina světových zásob uhlí se začala tvořit v období prvohor. Hnědé uhlí je o něco mladší, vznikalo před 250 mil. Uhlí je hnědá, černá nebo hnědočerná hořlavá hornina. Získává se těžbou z povrchových nebo hlubinných dolů. Odhady zásob uhlí na světě se pohybují od 1004 bilionů tun (zásoba na 130 let). Zásoby jsou cca v 70ti zemích světa. Lignit- také označovaný jako hnědé uhlí je nejméně kvalitní druh uhlí. Užívá se výhradně pro výrobu elektřiny nebo výrobu technologického tepla. Černé uhlí- má vysokou hustotu, jeho barva je obvykle černá až hnědočerná.

Ropa je směsí přírodních látek, která vznikla chemickými procesy během mnoha milionů let. Ropa se dobývá čerpáním z hloubkových vrtů provedených různými postupy a zařízeními. Ropa je pro současnou civilizaci především zdrojem energie. Ropa je také jednou z nejdůležitějších surovin pro chemický průmysl. Zpracováním ropy se zajišťuje výroba topných plynů a olejů, výroba motorových, průmyslových a topných olejů, výroba rozpouštědel, parafínu, asfaltu,… Mezi největší těžaře ropy se řadí Rusko, Saúdská Arábie, USA a Mexiko. V Česku se ropa těží na jižní Moravě.

Čtěte také: Význam obnovitelné energie

Zemní plyn je přírodní hořlavý plyn. Je to směs uhlovodíků, kde hlavní složkou je methan (obvykle přes 90 %) a ethan (1-6 %). Ve vozidlech se využívá ve stlačené (CNG) nebo zkapalněné podobě (LNG). Jelikož se zemní plyn vyskytuje velice často spolu s ropou (naftový zemní plyn) nebo s uhlím (karbonský zemní plyn), přiklánějí se teorie jeho vzniku nejčastěji k tomu, že se postupně uvolňoval při vzniku uhlí nebo ropy jako důsledek postupného rozkladu organického materiálu. Uran je radioaktivní chemický prvek, kov, patří mezi aktinoidy. Prvek byl pojmenován podle tehdy nově objevené planety Uran, která dostala jméno podle boha Urana v řecké mytologii.

Rašelina je směs částečně rozložených rostlin, nejčastější složkou bývá rašeliník. Rašeliniště pokrývají 2 % povrchu Země. Používá se jako palivo, v zemědělství se přidává do půdy díky schopnosti uchovat vlhkost, nebo jako podestýlka pro dobytek. Jaderná energie je energie, která existuje a uvolňuje se z jaderných reakcí v atomovém jádře.

Obnovitelné Zdroje Energie

K tradičním obnovitelným zdrojům energie patří vítr a pohyb vody (energie vodních toků, vodního přílivu a odlivu). Největším, i když doposud omezeně využívaným energetickým zdrojem je sluneční záření. V nejrůznějších zařízeních (nejčastěji ve slunečních kolektorech) se zachycuje teplo nebo se využívá přeměny slunečního záření na elektrický proud ve slunečních bateriích. Od dávnověku jsou používány jako paliva rostlinné a živočišné produkty (dřevo, sláma, suchý trus dobytka). V malé míře se též využívá geotermální energie, ať již je to teplo z horkých vřídel či z hlubinných vrtů.

Vodní Elektrárny

Energie vody je historicky nejstarším využívaným zdrojem energie a využívá se zejména k výrobě elektrické energie. Ta může být použita k vlastní spotřebě výrobce např. k osvětlení, vytápění objektů, k ohřevu vody nebo může být využívána lokálně více odběrateli (v případě vyšších výkonů). U větších zařízení je možné dodávat vyrobenou elektrickou energii do veřejné rozvodné sítě. Pro výrobu elektrické energie má v současnosti z technického hlediska největší význam mechanická energie vody.

V České republice jsou možnosti využití energie vody omezené vzhledem k přírodním podmínkám. Hydroenergetický technicky využitelný potenciál našich toků je asi 3 400 GWh/rok. Z toho v malých vodních elektrárnách je využitelné 1 600 GWh/rok. V současné době se v ČR provozuje asi 550 malých vodních elektráren. Přibližně 2/3 z nich mají výkon do 100 kW.

Čtěte také: České startupy a energie

Vodní elektrárny fungují na tomto principu: Na vodní tok navazuje vtokový objekt (jez, přehrada), který soustřeďuje průtok a zvyšuje spád vodního toku. Voda je přivedena přivaděčem přes česle (hrubé a jemné), které zadržují mechanické nečistoty, do strojovny. Tam se hydraulická energie vody v turbíně mění na mechanickou. Mechanická energie z turbíny je přes hřídel přenášena do generátoru, kde se mění na elektrickou energii.

Vodní elektrárny se dělí podle systému zadržení vodní energie:

• Přehradní a jezové, které využívají vzdouvacího zařízení (jez, přehrada).
• Derivační, které odvádí vodu z původního koryta přivaděčem a opětně ji přivádí do koryta.
• Přehradně derivační, kde je vzdouvacím zařízením přehrada, která soustřeďuje spád i průtok. Voda je přivaděčem vedena k turbínám.
• Přečerpávací, která má horní a dolní nádrž. V době nedostatku elektrické energie je voda pouštěna z horní nádrže do spodní a dodává elektrickou energii do rozvodné sítě.

Výhody využití vodních elektráren:

• Vodní energie je obnovitelným nevyčerpatelným zdrojem energie.
• Při vlastní spotřebě elektrické energie se vyhneme přenosovým ztrátám.
• Při výrobě nejsou produkovány žádné škodlivé emise (SO2, CO2, NOx, popel).
• Přebytek vyrobené elektrické energie může výrobce prodávat do veřejné rozvodné sítě na základě smluvního vztahu s distribuční společností (majitelem rozvodné sítě elektřiny) a tím může výrazně ovlivnit návratnost vložených finančních prostředků.

Nevýhody využití vodních elektráren:

• Poměrně časově a finančně náročná předrealizační fáze.
• Při stavbě nového vodního díla je nutné vynaložit poměrně vysoké investiční náklady.
• Návratnost vložených finančních prostředků je závislá na využití vyrobené elektrické energie.
• Poměrně složitá obsluha a údržba zařízení.

Solární Panely

Méně se u nás využívá energie sluneční i přesto, že celková doba slunečního svitu (bez oblačnosti) je u nás od 1400 do 1700 hod/rok. Slunce ročně vyzáří k Zemi asi 900 biliard kilowatthodin. To je 10 000krát víc energie, než v současnosti potřebuje celá naše planeta. Z těchto čísel je vidět, že při dobré účinnosti solárního systému lze získat z poměrně malé plochy (podstatně menší než je střecha rodinného domku) poměrně velký výkon.

Solární kolektory se dělí na:

• Kapalinové solární kolektory přeměňují sluneční záření zachycené absorbérem kolektoru na tepelnou energii. Ta se koncentruje v teplonosné kapalině, jež ji odvádí do místa spotřeby například solárního zásobníku.
• Ploché kolektory mají čelní plochu stejně velkou jako absorpční. Používají se většinou pro nízkoteplotní systémy (do 100°C). Jsou nejrozšířenější především díky svým dobrým parametrům, nízké ceně a snadnosti použití. Účinnost mají obvykle kolem 70 %. Dnes jsou na trhu kolektory se selektivní absorpční vrstvou, která podstatně zlepšuje pohltivost slunečního záření. Jejich provozní teplota může překročit i 100°C, (zvlášť u vakuových plochých kolektorů se selektivní absorbční vrstvou).
• Koncentrační kolektory. U nich čelní nebo odrazová plocha koncentruje záření na menší absorpční plochu. Toho se obvykle využívá u vakuových kolektorů. Absorbérem je pak potrubí umístěné ve vakuové trubici. Záření se soustřeďuje na tuto trubku a okolní vakuum značně omezí únik tepla konvekcí. Dosáhne se tak vyšších teplot. Tyto kolektory mají většinou účinnost až 90 % a dosahují vyšší teplotní hladiny. Jsou mnohem dražší než ploché kapalinové kolektory. Nevýhodou je pokles výkonu při zatažené obloze na pouhých 5 procent.

Odpůrci solárních elektráren argumentují tím, že pro dosažení výkonu srovnatelné s tepelnou elektrárnou, by solární elektrárna zabrala mnoho desítek kilometrů čtverečních plochy, kterou by zastínila, a tím by došlo ke změně biotopu na zastíněném území. Na druhou stranu provoz solárních elektráren neuvolňuje do ovzduší žádné emise, otázkou zůstává množství emisí uvolněných při jejich výrobě. To je ale bezpečně nižší, než množství emisí vyprodukovaných tepelnou elektrárnou stejného výkonu za dobu životnosti solárních panelů.

Čtěte také: Více o sluneční energii

Větrné Elektrárny

Dále se ve světě využívá větrných elektráren. Energie větru patří k historicky nejstarším využívaným zdrojům energie. V České republice jsou možnosti využití energie větru, vzhledem k přírodním podmínkám (vnitrozemské klima s nepravidelným prouděním vzduchu), dosti omezené. Vhodné lokality pro využití větrné energie jsou většinou ve vyšších nadmořských výškách, kde vítr dosahuje vyšších rychlostí (nad 5m/s).

Málokdo by řekl, že ze všech druhů získávání energie potřebují nejvíce pracovníků. Jaderné elektrárny zaměstnávají na každých tisíc gigawattů za hodinu sto pracovníků ročně. Tepelné elektrárny na totéž množství potřebují sto šestnáct lidí, solární dvě stě čtyřicet osm a větrné pět set čtyřicet dva pracovníky.

Zajímavý projekt, který by měl dokázat, že lze vyrábět energii pouze s využitím alternativních zdrojů, představilo Dánsko. Vláda na něj zatím vyčlenila v přepočtu 350 milionů korun. Tvůrci projektu počítají s tím, že ostrov Samsö bude kompletně převeden na samozásobování obnovitelnými energiemi. Podle dánské ministra životního prostředí Svena Aukena bude na ostrově mezi Jutskem a Švédskem po přechodné, maximálně desetileté fázi veškerá elektřina pocházet z větrných mlýnů a teplo ze spalování slámy a dřeva. V dopravě se bude v první fázi usilovat o přechod na elektromobily, jejichž baterie se budou rovněž dobíjet z větrných mlýnů. Dánská vláda chce podle Aukena na příkladu ostrova Samsö dokázat proveditelnost přechodu na obnovitelné zdroje energie.

Výhody využití větrných elektráren:

• Větrná energie je obnovitelným a nevyčerpatelným zdrojem energie.
• Při vlastní spotřebě elektrické energie se vyhneme přenosovým ztrátám.
• Při výrobě nejsou produkovány žádné škodlivé emise (SO2, CO2, NOx, popel).
• Přebytek vyrobené elektrické energie může výrobce prodávat do veřejné rozvodné sítě na základě smluvního vztahu s distribuční společností (majitelem rozvodné sítě elektřiny) a tím může ovlivnit návratnost vložených finančních prostředků.

Nevýhody využití větrných elektráren:

• Poměrně vysoká hlučnost (nutné snížit hlučnost na úroveň, která je požadována hygienickými předpisy, pod 45 dB).
• Nestabilní zdroj.
• Poměrně časově a finančně náročná předrealizační fáze.
• Při stavbě větrné elektrárny o vyšších výkonech je nutné vynaložit poměrně vysoké investiční náklady.

Bioplyn

V současnosti je bioplyn v centru pozornosti především ekologických organizací. Bioplyn (biogas, naturgas, landfillgas) vzniká vyhníváním látek rostlinného a živočišného původu bez přístupu vzduchu. Vzniká nejvíce v zemědělství (uskladnění hnojů, kejd a močůvek) a v odpadovém hospodářství (skládky a čistírny odpadních vod).

Bioplyn obsahuje:

• 50-65% methanu
• 25-50% oxidu uhličitého
• 0-10% vodní páry
• Dále pak dusík, kyslík, vodík, amoniak a sulfan

Použití bioplynu:

Upravený bioplyn se nejčastěji používá k přímému spalování a výrobě tepla, dále pak k výrobě elektrické energie. Může sloužit i v dopravě jako palivo pro automobily. Takto je zatím používán jen ojediněle např. ve Švédsku, Francii, Švýcarsku a na Islandu.

Palivo Budoucnosti - Vodík

Slibným palivem pro budoucnost se jeví vodík. Je to nejrozšířenější prvek ve vesmíru a i na Zemi jsou jeho zásoby prakticky nevyčerpatelné. Vodík je příliš lehký na to, aby se vyskytoval v atmosféře. Tvoří však součást nesmírného množství chemických sloučenin. Je vázaný i v té nejrozšířenější sloučenině na Zemi - ve vodě.

Elektrolýzou vody se získává vysoce čistý vodík. K přímému spalování, např. v osobních automobilech, se však vodík kvůli své výbušnosti ve směsi se vzduchem nehodí. Jednodušším řešením je využití vodíku jako paliva v palivových článcích. To jsou galvanické články, ve kterých vzniká elektrická energie při oxidaci paliva. Jako palivo se v těchto článcích nejčastěji používá vodík.

tags: #obnovitelne #zdroje #energie #maturitni #otazka

Oblíbené příspěvky:

• Třídění odpadu: zábavný pracovní list
• Co je bioplynová stanice a jak funguje?
• Třídění odpadu v domácnosti
• Klimatické změny a sucho
• Vestavné koše do kuchyně