Fyzikální aspekty zátěží

Prezentace na téma: "Fyzikální aspekty zátěží"— Transkript prezentace:

1 Fyzikální aspekty zátěží
životního prostředí 12 Boj se změnou klimatu, politická jednání, lobby a alternativní názory

2 Dopady klimatických změn
Problém klimatických změn otevírá řadu problémů. Dopady klimatických změn se projevují v zemědělství, vodohospodářství, lesnictví, na celých ekosystémech, na ekonomické prosperitě, duševní pohodě a na lidském zdraví. Obecně platí, že ekonomicky méně vyspělé oblasti budou vyvolanými klimatickými změnami zranitelnější.

3 Můžeme klimatické změně zabránit?
Nabízejí se dvě řešení: Omezit vliv člověka, tj. zaměřit se na snižování emisí skleníkových plynů. Klimatickým změnám se přizpůsobit a hledat způsoby omezování negativních důsledků. Obě cesty mají své opodstatnění. Je nutné se zaměřit na zpřesňování odhadů budoucích změn a předpovědí extrémních výkyvů počasí. Je nutné investovat do účinných varovných systémů, které mohou ochránit lidské majetky a životy. Ve smyslu principu předběžné opatrnosti není na místě nečinnost, protože klima planety se skutečně mění.

4 Legislativa Kjótský protokol
k Rámcové úmluvě Organizace spojených národů o klimatické změně uzavřený v roce 1997 na 3. konferenci smluvních stran v Kjótu. Představuje základní dokument dlouhodobých mezinárodních snah o zamezení nebo zpomalení globálního oteplování. Je první právně závaznou mezinárodní dohodou o ochraně klimatu založenou na tržních mechanismech, která si klade za cíl dosáhnout v relativně krátkém časovém úseku významného snížení produkce emisí skleníkových plynů.

5 Střety vědeckých názorů a využívaní vědy k uskutečnění politických cílů
Vědecké teorie nejsou obecná dogmata. Na půdě vědy se střetávají opačné názory, argumentem k jejich obhájení však musí být především vědecká metoda, resp. praxe. Často není pro ověření teorie dostatek informací z experimentu, teorie jsou pak pouze hypotézami. I teorie vytvářené vědci mohou obsahovat chyby (většinou neúmyslné), které vznikly v logických krocích při rozboru experimentů nebo naopak při odvozování předpovědí.

6 Obtíže klimatologie Obecným problémem současné klimatologie a vědy vůbec je skutečnost, že vědecký výzkum je až příliš rozsáhlý. Vědci jsou pohlceni vývojem ve vlastním oboru a nedokáží svůj výzkum průběžně přizpůsobovat výsledkům z jiných oborů. Informací je tolik, že není nadále možné sjednotit dostupné poznání do smysluplného celku, jako se o to pokoušely předchozí generace.

7 Alternativní hypotézy
Velikost pozorovaného oteplování leží doposud v rozmezí přirozeného dlouhodobého kolísání teplot. Oteplování je důsledkem odeznění předcházejícího chladného období - malé doby ledové. Oteplování je důsledkem dlouhodobého kolísání intenzity slunečního záření. Trend oteplování je z předkládaných dat prozatím neprůkazný a jedná se pouze o statistické kolísání hodnot. Vliv člověka není významný, klima je chaotický systém, který se otepluje z neurčitelných příčin.

8 Vědecký výzkum a politické cíle
Stejně jako jiné oblasti lidské společnosti se i věda může stát předmětem politických cílů. Příkladem může být závod o dosažení Měsíce, ke kterým došlo mezi USA a SSSR ve dvacátém století. Jakkoliv byly cíle zdůvodňovány dosažením pokroku ve vědě, hlavním impulsem k vyhlášení měsíčního projektu byly politické cíle – získání prestiže technologicky vyspělé velmoci.

9 Změna klimatu a ekonomické zájmy
Alternativní teorie ať už z toho či onoho tábora mohou sledovat politické cíle či hospodářské zájmy. Na jedné straně je to pochopitelně lobby stávajících průmyslových výrobců, jejichž zisky plynou např. z využití fosilních paliv. Na druhé straně to mohou být na první pohled ušlechtilé zájmy skupin, které prosazují nové avšak drahé technologie.

10 Alternativní technologie a klima
Alternativní technologie mohou mít i negativní důsledky. O problematice slunečních nebo větrných elektráren a o biopalivech bylo pojednáno v souvislosti s jadernou energetikou.

11 Vodík – alternativní palivo
Lehký plyn, který je schopen poskytovat po snadném transportu v plynném nebo v kapalném stavu svou energii nejen spalováním, ale i přímou přeměnou v palivových článcích na elektrickou energii. V jakémkoliv skupenství pak jako nositel chemické energie je schopen akumulovat velké množství energie např. ze slunečních článků nebo z větrných elektráren. Je schopen pohánět spalovací i turbínové motory. Není jedovatý a odpadním produktem jeho spalování je voda nebo vodní pára.

12 Vodíkové technologie Některé technologie již byly v rámci vývojových projektů vyzkoušeny. Zavedení do praxe je spojeno s jejich zlevněním. V současné době svět spotřebovává ročně asi 250 mil. tun průmyslového vodíku. Vodík se získává převážně ze zemního plynu, štěpením ropy při jejím zpracování v petrochemických kombinátech nebo konverzí fosilních paliv parokyslíkovou směsí. Jsou vyvinuty i technologie využívající termochemické procesy na katalyzátorech.

13 Výroba vodíku Nejčistější vodík se získává rozkladem vody elektrickým proudem - elektrolýzou. Je to proces, při kterém se na elektrodách připojených na stejnosměrné napětí a ponořených do vodního roztoku hydroxidu draselného nebo sodného uvolňuje na anodě kyslík a na katodě dvojnásobné množství vodíku. Současné pokročilé tlakové elektrolyzéry používají jako elektrodu iontové membrány, nebo rozkládají vodní páru na keramickém elektrolytu z oxidu zirkoničitého.

14 Energetická náročnost
Na výrobu 1 kg H2 se spotřebuje 45 kWh elektrické energie. Účinnost výroby vodíku se podle použité metody pohybuje od 40 do 60 %. Cena 1 kg vodíku je ve většině zemí srovnatelná s 1 kg propanu nebo ropy. Ke zkapalnění kilogramu vodíku je třeba vynaložit 40 až 50 MJ.

15 Přeprava a skladování Vodík lze přepravovat potrubím pod tlakem jako zemní plyn; vzhledem k jeho explozivním schopnostem však musí být dodržována příslušná bezpečnostní opatření. Přepravuje se i v tlakových nádobách pod tlakem 20 až 35 MPa . V kapalném stavu (při teplotě –253 °C) se přepravuje trailery nebo speciálními tankery a uchovává se v kryogenních, dobře izolovaných nádržích, obvykle při mírném přetlaku 0,4 MPa.

16 Využití vodíku v dopravě
Problém s uložením vodíku v palivových nádržích dopravních prostředků s vodíkovými motory vyřešilo vázání vodíku na kovy v podobě hydridů kovů. Nádoba vyplněná porézním kovem (např. slinutým kovovým práškem prostupným pro plyn), např. na bázi lanthanu a niklu při tlaku 0,5 MPa pohltí tolik vodíku, jako tisíckrát objemnější nádrž plynu. V 10 cm3 titanových třísek se dá takto uskladnit 160 litrů vodíku. Když se náplň mírně zahřeje, vodík se uvolní.

17 Využití vodíku V palivových článcích se transformuje elektrochemickou reakcí vodíku s kyslíkem (např. ze vzduchu), za mírné nebo vyšší teploty, chemická energie na energii elektrickou přímou přeměnou s účinností 70 až 90 %, bez hluku a exhalací. Při přímém spalování vykazuje vodík dvojnásobnou výhřevnost oproti např. benzínu. Hoří pětkrát rychleji než zemní plyn.

18 Proces spalování vodíku
Katalytické spalování probíhá při teplotách pod 500 °C s mírnými emisemi NOX. Jestliže se do hořícího plynu s teplotou °C vstřikuje voda, která předtím chladila stěny spalovací komory, mění se hořák v generátor páry. Tzv. vodíko - kyslíkové vyvíječe páry mohou být i levnější než klasické kotle pro spalování fosilních paliv.

19 Vodíkové motory Vodík se hodí jak k pohonu pístových motorů s vnitřním spalováním, tak k pohonu plynových turbín. V pístových motorech hoří rychle, maximální emise NOX jsou srovnatelné s benzínovými motory. U leteckých turbín se příznivě uplatňuje vysoká hustota vodíkového paliva, nižší hmotnost motoru a to, že lopatky jsou obtékány mnohem méně agresivními plyny.

20 Prognóza možných negativních důsledků
Vodíkové technologie jsou pouze tak ekologicky čisté, jak čisté jsou zdroje energie a suroviny, které jsou při jeho výrobě využity. Při některých způsobech výroby mohou být produkovány škodliviny. Možným velkým problémem přímého využití vodíku, je schopnost vodíku uniklého při výrobě, dopravě, přečerpávání atd., napomáhat likvidaci ozónové vrstvy. Vodíkové spalovací motory používané v masovém měřítku lokálně ovlivní obsah vody v atmosféře.