Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Zdroje energie. Historický pohled po dlouhou dobu evoluce člověka spotřeba energie konstantní (jako potrava stejného složení - sběračství) změny ve zvyšování.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Zdroje energie. Historický pohled po dlouhou dobu evoluce člověka spotřeba energie konstantní (jako potrava stejného složení - sběračství) změny ve zvyšování."— Transkript prezentace:

1 Zdroje energie

2 Historický pohled po dlouhou dobu evoluce člověka spotřeba energie konstantní (jako potrava stejného složení - sběračství) změny ve zvyšování (obnovitelné zdroje) – změna způsobu života, migrace: –postupný přechod na větší podíl živočišné stravy –vznik zemědělství – využívání síly zvířat –doprava – plachetnice –mletí obilí – vodní a větrné mlýny –vytápění obydlí (dřevo) skoky ve zvyšování (neobnovitelné zdroje, odklon od neobnovitelné zdroje) –nasazení strojů – průmyslová revoluce parní stroj (dřevo, uhlí) velkokapacitní výroba oceli –geografická expanze území, na kterých se prosazuje západní způsob života; vykořisťování kolonií –využívání aut, vybavení domácností, ekonomický růst a růst spotřeby…

3 obdobíspotřeba (10 3 J den -1 ) sběračsko - lovecká společnost, bez ohně8.200 sběračsko - lovecká společnost využívající oheň primitivní zemědělská společnost s malým počtem domestikovaných zvířat pokročilá zemědělská společnost Německo, Anglie a USA v letech USA v roce Růst denní spotřeby energie jednoho člověka [Heřmanský - Štoll 1992]

4 Úvahy, otázky je spotřeba energie měřítkem vyspělosti civilizace? jaká je energetická efektivita lidské civilizace v porovnání s přírodními procesy? jaký bude další vývoj lidské civilizace ve spotřebě energie? je řešením nedostatku energie a externalit, které způsobuje používání klasických zdrojů energie, využívání alternativních zdrojů energie? jaké děje se v současnosti využívají pro přeměnu chemické a jaderné energie na elektrickou energii? existuje „čistý“ zdroje energie? (nápověda – zamyslete se nad všemi procesy, které produkci energie předcházejí či ji následují)

5 Uhlí spojováno s počátky průmyslové revoluce výhodami jsou poměrně velké zásoby ve světě (při současné spotřebě mnoho desítek až stovek let) a vybudované kapacity pro jeho využívání, vyvíjejí se nové čistší technologie využívání (fluidní spalování, destilace a přeměna na ušlechtilá paliva) problémy: –výrazný vliv zejména povrchové těžby na krajinu –bezpečnostní rizika podzemní těžby (ohrožení horníků, poklesy nadloží) –tekuté odpady –radioaktivní emise –při spalování emise prachu (pomáhají odlučovače - velká investice a drahý provoz), CO 2 (zatím nezachycován a vypouštěn do ovzduší), SO x (pomáhá spalování s vápencem, odlučovače), NO x (snižování vhodnou teplotou a podmínkami spalování, ale nelze vyloučit), škvára (používání jako stavební materiál), vznik odpadního tepla

6 Štěpení jader obvykle označováno jako jaderná energetika, přestože jadernou energetikou je také fúze jader (ve vývoji aplikace) výhody: možnost regulace výkonu problémy: –nebezpečí nehody –terorismus –„odpad na milióny let“ –veřejné mínění –vedlejším produktem zneužitelné plutonium –cena (pokud započítány náklady na přípravu obohaceného uranu, bezpečnostní opatření, způsob likvidace paliva, míra využití paliva v pomalých reaktorech) omezené zásoby uranu pro pomalé reaktory (využívání pouze části U235, nevyužívá se U238, který tvoří přes 98% uranu) vyvíjeny jsou metody likvidace radioaktivního odpadu, založené na vystavení odpadu silným tokům neutronů

7 Štěpení jader bylo především v 60 a 70 letech považováno za technologii, která do nalezení způsobu využití termonukleární syntézy vyřeší problém dostatku "čisté" energie výskyt problémů při provozu reaktorů (Three Mile Island – natavení aktivního jádra, Černobyl – výbuch a uvolnění produktů rozpadu do okolí), zvyšování nároků na bezpečnost, veřejné mínění (referenda – Rakousko) a odpovídající růst ceny vyráběné elektřiny vedly k zastavení výstavby reaktorů v mnoha zemích budoucnost –rychlé reaktory? –likvidace zásob štěpného materiálu v jaderných zbraních?

8 Dřevo až do 19. století bylo nejvýznamnějším energetickým zdrojem, dnes je využíváno zejména v rozvojových zemích přestože se jedná o obnovitelný zdroj, může jeho nadměrná těžba v některých oblastech a následné odlesňování vést k erozi půdy, změnám mikroklimatu, změnám stavu spodní vody, ohrožení živočišných a rostlinných druhů atd. také záměrná výsadba monokultur rychle rostoucích plantáží (výroba tepla a elektřiny z biomasy) zjednodušuje skladbu ekosystémů perspektivní zdroj (rychle rostoucí dřeviny, využívání odpadu po výrobě ze dřeva) i v ČR nastává jeho renesance (nízká cena, módnost, vztzah člověka k živému plameni)

9 Alternativní zdroje energie úspory a nová technologická řešení, vítr, sluneční energie, geotermální energie, termonukleární energie, energie přílivu a odlivu, vodní energie (malé vodní elektrárny), biomasa, tepelná čerpadla mezi problémy, které jsou v souvislosti s nimi diskutovány, patří: –náklady na výstavbu a provoz –rozptýlenost energie v alternativních zdrojích (samozřejmě neplatí obecně – termonukleární fúze) –vedlejší účinky – externality (např. ztráta krajinného rázu výstavbou větrných elektráren) –omezené možnosti regulace výroby energie u některých zdrojů – např. sluneční elektrárny, větrné elektrárny (elektřinu lze omezeně „skladovat“ – přečerpávací vodní elektrárny)

10 Úspory a nová technologická řešení vedle sluneční energie a termonukleární energie největší potenciál mezi alternativními zdroji prostorem pro úspory jsou: –dosavadní katastrofálně nízká účinnost přeměny energie chemické a jaderné na elektrickou energii (perspektivní jsou chemické články) –inovace v architektuře, recyklace, úsporné spotřebiče (žárovky, motory), tepelná izolace budov –snížení ztrát při přenosu elektrické energie –zvýšení výtěžnosti výroby –zvýšení trvanlivosti výrobků –změna chování spotřebitelů při nákupu zboží (velká balení, recyklovatelné obaly, kvalitní trvanlivé produkty aj.), změna životního stylu atd. problémy: setrvačnost myšlení (důvěra v běžná řešení), monopoly, vyšší investiční náklady (někdy zdánlivě – úsporné „žárovky“) a neschopnost myslet v investicích s horizontem delším než dva roky (např. lednice, automobil)

11 Sluneční energie využívá se pro pasivní a aktivní vytápění domů, ohřev užitkové vody, sluneční články napájejí kosmické lodě a sondy a jsou instalovány i v odlehlých obytných domech (např. Norsko), experimentální sluneční elektrárny (Francie – Pyreneje) na rozdíl od jiných (i alternativních) zdrojů je „zcela“ čistá (náklady na výrobu fotočlánků a slunečních panelů) a bez vedlejších negativních účinků na životní prostředí existují projekty na sluneční elektrárny na oběžné dráze Země, na Zem dodáván svazek mikrovln, resp. přímo výroba vysoce čistých materiálů na oběžné dráze, montáž a start kosmických raket apod. problémy: náklady, pro vyšší výkon velká plocha (rozptýlenost), nízká účinnost fotočlánků, nelze příliš využít ve vyšších zeměpisných polohách, nerovnoměrnost produkce během dne i roku

12 Geotermální energie nemůže se vzhledem ke značné závislosti na místních podmínkách stát univerzálním zdrojem a její získávání vyžaduje značné investiční náklady většinou se pracuje s podstatně nižší teplotou média v porovnání s klasickou tepelnou elektrárnou, což vede k nižší účinnost výroby elektřiny může docházet ke znečišťování ŽP minerály, rozpuštěnými v horkých pramenech

13 Termonukleární energie stejně jako u štěpení jader je základem zdůvodnění jejího vzniku Einsteinův vztah pro souvislost energie a hmoty E = mc 2 a souvislost s rozdíly vazebných energií v jádrech prvků pro pozemskou energetiku jsou zajímavé zejména jaderné reakce: 1 H H 2  2 He n 1 + 3,3 MeV(1) 1 H H 2  1 H H 1 + 4,0 MeV(2) 1 H H 3  2 He n ,6 MeV(3) pro reakce (1) a (2) je k dispozici téměř neomezený zdroj deuteria (voda v oceánech) zejména jaderná reakce (3) byla „úspěšně“ využita ve vodíkových bombách

14 Syntéza jader B 6,93 Sn 8,50 C 7, Bi 7,85 C 7,47 235U 7,60 N 7,47 238U 7,59

15 Termonukleární energie technické problémy: –velmi vysoká teplota pro uskutečnění termonukleární fúze – milióny až desítky miliónů 0 C (podle použitých izotopů a doby pro průběh jaderné reakce) –nestability plazmatu v současnosti se v rámci široké mezinárodní spolupráce ve Francii buduje elektrárna, která by měla fungovat s kladným energetickým výtěžkem; jejím základem jsou magnetické toroidní nádoby pro uchovávání plazmatu při vysokých teplotách (TOKAMAK) alternativy: –mikrovýbuchy kuliček deuteria a tritia působením silných laserů z několika směrů –studená fúze (zatím spíše teoretická možnost)

16 Energie přílivu a odlivu v místech s velkým rozdílem výšky hladin při přílivu a odlivu (až několik metrů) lze po přehrazení zálivu využívat energii přílivu a odlivu existují i projekty gigantických přílivových elektráren (přehrazení Beringova průlivu) nevýhodami využívání energie přílivu a odlivu je značná závislost na místních podmínkách (rozdíl výšek přílivu a odlivu, vhodná konfigurace pobřeží, nepříliš velká hloubka moře), vysoké investice a výrazné ovlivnění vodního režimu zálivu (změna v kolísání výšek hladiny vody, změna salinity, výrazné snížení možnosti migrace druhů aj.), které může vést k zásadní změně místního ekosystému vhodné podmínky bývají daleko od míst spotřeby (zálivy v Kanadě)

17 Energie vodních toků je oceňována snadná možnost regulace výkonu (využívání v energetických špičkách) a relativně malý vliv na životní prostředí (zábor území a spotřeba zdrojů při výstavbě) problémy velkých vodních elektráren: změna velkého území, zanášení přehrad, odpařování vody v přehradách a změna mikroklimatu, změna výšky podzemní vody, zvýšení seismické aktivity, problémy specifické (Asuánská přehrada - zadržování úrodného bahna) v některých zemích (Rakousko, Norsko) vysoký potenciál

18 Další zdroje energie antihmota –veškerá hmota by se při styku s antihmotou přeměnila na energii –zdá se, že vesmír je ve složení hmota – antihmota vysoce asymetrický (pravděpodobně dáno prvními okamžiky po vzniku vesmíru) černé díry –opatrným shazováním odpadků by se mohla získávat energie –teoreticky by mohly existovat malé černé díry jako pozůstatek po vzniku vesmíru

19 Literatura a zdroje informací 1.Heřmanský B., Štoll I. (1992): Energie pro 21.století, vydavatelství ČVUT Praha, ISBN Moldan B.: Životní prostředí globální perspektiva, Centrum Univerzity Karlovy pro otázky životního prostředí, Praha Seymour J., Girardet H.: Zelená planeta, ekologický program pro každého, Mladá fronta, Praha Medek F.: Netradiční zdroje energie a architektura, vydavatelství ČVUT, Praha 1997, ISBN Vlček J., Drkal F.: Technika a životní prostředí, vydavatelství ČVUT, Praha 1994, ISBN Herčík M.: Životní prostředí (úvod do studia), VŠB - TU Ostrava 1997, ISBN


Stáhnout ppt "Zdroje energie. Historický pohled po dlouhou dobu evoluce člověka spotřeba energie konstantní (jako potrava stejného složení - sběračství) změny ve zvyšování."

Podobné prezentace


Reklamy Google