Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

1 RNDr.Jindřiška Svobodová, Ph.D. 2 3 4 Vln.délka TOA /nad atmosf./ povrch Země UV (390-400nm) 8.6 % 6.4 % VID(400-700nm) 38.2 42.9 FR (700-850nm)

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "1 RNDr.Jindřiška Svobodová, Ph.D. 2 3 4 Vln.délka TOA /nad atmosf./ povrch Země UV (390-400nm) 8.6 % 6.4 % VID(400-700nm) 38.2 42.9 FR (700-850nm)"— Transkript prezentace:

1

2 1 RNDr.Jindřiška Svobodová, Ph.D.

3 2

4 3

5 4 Vln.délka TOA /nad atmosf./ povrch Země UV ( nm) 8.6 % 6.4 % VID( nm) FR ( nm) IR ( nm) (>2800nm) Thimijan and Heins, 1983.

6 5

7 6

8

9 8 I. Co je globální oteplování? Průměrná teplota stoupá - za posledních 200 let se oteplilo o 0,6°C II. Čím je způsobeno? může být vyvolána řadou vnějších i vnitřních faktorů, včetně lidské činnosti po většinu času vývoje Země se změny klimatu odehrávaly bez vlivu člověka, proto je nazýváme přirozenými změnami

10 9 (Milankovičova teorie).

11 10 Tři křivky: Horní udává průměrné oslunění severní zeměpisné šířky 65 stupňů (Wm -2 vodorovné atmosféry) uprostřed července. Jak vidno, oslunění kolísá mezi 390 a 490 W/m 2, Střední křivka ukazuje dobře globální teploty - data jsou z ledového jádra z vrtu na antarktické stanici Vostok [2]. Spodní křivka je z grónského vrtu; jsou udány relativní obsahy izotopu kyslíku O 18. Ty jsou indikátorem převažujících teplot v severním Atlantiku. Je nápadné, že se v této oblasti objevovalo mnoho rychlých změn; ty byly téměř jistě způisobeny různými stavy oceánského proudění v Atlantiku (obvyklý stav je teplý proud k severu). Nicméně vyhlazená křivka by byla docela podobná křivce uprostřed, tj. dlouhodobé změny teplot jsou skutečně celosvětové.

12 11 a) Přirozené změny –změny sluneční konstanty –parametrů oběžné dráhy Země kolem Slunce (změnou excentricity oběžné dráhy nebo změnou sklonu zemské osy) –rozložení pevnin a oceánů –horotvorné procesy –sopečná činnost –změny fyzikál.-chem.vlastností oceánů –oceánická cirkulace –stav a vývoj biosféry b) Antropogenní změna Člověk působí na klima v lokálním,regionálním v globálním měřítku Antropogenní změny se často dělí do dvou skupin změny ve složení atmosféry v globálním měřítku změny ve využívání krajiny (odlesňování aj.)

13 12

14 13

15 14

16 15

17 16

18 17 Červeně cyklus uhlíku uvolněného z fosilních paliv.

19 18

20 19 odchylky teploty [°C]; populace [×10 9 ]; H. svět.P [r.1960=1], podíl obděl. půdy na celkové ploše souše [×10]; (CO 2 –260)/20 [ppm]; koncentrace metanu 400/ 18 O [ppb];

21 20 Uhlíková stopa Ekologická stopa je 'jednotka', udává jak velkou plochu produktivní půdy potřebujeme k zajištění konkrétního požadavků. Obsahuje v sobě vše od potravin, nejrůznějších energií, dopravy až po konečný vyprodukovaný odpad a umožňuje nám tak srovnávat jednotlivé lidské činnosti z hlediska jejich dopadů na přírodu. Udává se v metrech čtverečných plochy na osobu (m 2 /osoba) Přitom maximální hodnota, kterou doporučuje WWF jsou 2 hektary na osobu

22 21

23 Solární konstanta 1367 Wm -2 Insolace : 342Wm -2 Plocha, z níž vyzařuje zeměkoule Plocha ozářovaná Sluncem

24 23 Model dynamické rovnováhy v praxi Užití excelu planeta InsolaceZemská radiace Sestavení modelu

25 24 Předpokládejme, že teplota Země je 283K a že je vystavena toku 364 Wm -2 Radiace ven = σ x T 4 σ = 5.67 x Js -1 m -2 K -4 Radiace ven= 5.67 x x = 364 Js -1 m -2 Změna teploty za 1rok = energie na 1 m 2 za 1 rok tepelná kapacita Tepel.kapacita = 4.0 x 10 8 JK -1 m -2 (odhad 1000Jkg -1 K -1 ) Co když o 5% se zvýší příkon k Zemi? Předchozí radiace = 364 Js -1 m -2 Počáteční teplota = 283K Nynější příkon = Js -1 m -2. Najdi graf změny teploty v letechNajdi graf změny teploty v letech:

26 25

27 26

28 27 voda 5 – 90 (%) sníh75 – 95 sníh starší40 – 70 půda tmavá5 – 15 půda světlá25 – 45 poušť25 – 30 rostliny oblaka40 – 90 pokožka bílá43 – 45 pokožka tmavá16 – 22 Země34 – 42 Odraz záření - ALBEDO

29 28

30 29 SOURCES: ROBERT H. SOCOLOWAND STEPHEN W. PACALA, PRINCETON UNIVERSITY (UPDATED REPORT); OAK RIDGE NATIONAL LABORATORY (GLOBAL CARBON EMISSIONS DATA) Emisní scénáře

31 30 Vývoj klimatu v nedávných dobách střídání teplých a chladných období - periodicita tisíc let poslední tisíciletí - klima relativně stabilní 9. – 14. století teplejší 16. – 19. století chladnější 20. století výrazně teplejší

32 31

33 32 Vývoj klimatu v posledních letech) nárůst teploty ve 20.století (pravděpodobně) nejvyšší za posledních 1000 let zesílení nárůstu v posledních 2-3 desetiletích poslední dekáda historicky nejteplejší 11 z posledních 12 let = nejteplejší od poloviny 19.století

34 33 Změny emisí a koncentrací nárůst emisí od r.1990 o 13% a jejich akumulace v atmosféře dlouhé setrvávání v atmosféře (roky) dobré promíchávání nezávislost na místě vzniku globální aspekty CO 2 CH 4 N2ON2OF-plyny CH 4 CO 2 N2ON2O

35 34 K odhadu produkce CO 2 spalováním lze užít bilanční výpočet ze známého spotřebovaného množství paliva. Např. zemní plyn (methan, nejmenší poměr C:H) a koks (prakticky čistý uhlík). Z bilančního výpočtu plyne, že úplným spálením 1 kg methanu (přibližně 2 m 3 za tlaku 101,325 kPa a teploty 20ºC), vznikne 2,74 kg CO2, resp. Z 1 kg koksu 3,66 kg oxidu uhličitého. Zejména případ koksu je velice důležitý, protože se jedná o maximální množství CO 2, které může z uhlíkatého paliva vzniknout. Jiné složení paliva, obsah popelovin a dalších příměsí tento poměr jen snižují. Pro bezpečně nadhodnocený odhad produkce CO 2 postačuje vynásobit hmotnost spotřebovaného paliva 3,66. Odhad lze zpřesnit výpočtem ze složení konkrétního paliva, kdy je cílem vypočítat, kolik obsahuje 1 kg paliva uhlíku. Poté stačí opět tuto hmotnost vynásobit 3,66 a získáváme hmotnost oxidu uhličitého. Tam, kde je surovinou vápenec, může jako vodítko posloužit příklad: z 1 kg čistého vápence (CaCO 3 ) vznikne například pražením či jinou reakcí přibližně 0,44 kg oxidu uhličitého (v případě teor. 100% výtěžku). Návod k uhlíkovým výpočtům

36 35 CO 2 je hlavní skleníkový plyn, který tvoří 2/3 celkových emisí tzv.GHG U emisí vyjadřovaných v tunách uhlíku se používá následující vzorec přepočtu: 1 tuna uhlíku = 12/44 (3/11) tuny CO 2 nebo 1 tuna uhlíku = 3,67 tuny oxidu uhličitého. Role uhelných elektráren 17 uhelných elektráren vyrábí 62 % české elektřiny. Samy o sobě způsobují emise 48 milionů tun CO 2 ročně, (z toho 35 milionů tun ČEZ). ČEZ na příští roky připravuje rozsáhlý program rekonstrukce parku uhelných elektráren. Do retrofitu stávajících bloků a výstavby nových hodlá investovat zhruba 90 až100 miliard korun. Vzniká tedy mimořádná šance ovlivnit nejvýznamnější český zdroj emisí CO 2. V IRZ vinou vysokého ohlašovacího prahu ( tun CO 2 ročně) se zahrnuje pouze 86 zdrojů oxidu uhličitého.

37 36

38 37 Pom é r vzdálenosti k velikosti bodu (plochy) m éi ení Parametr,,D:S“ (Distance to Spot Ratio) charakterizuje velikost mëfeného bodu (místa) v pomëru ke vzdálenosti mezi mëfen'm objektem a infraãerven'm teplomërem. Pfi pomëru,,8:1“ vychází napfíklad pfi vzdálenosti teplomëru 80 cm od mëfeného objektu plocha snímání teploty o prümëru 10 cm. pomér D:S = 8:1 Velikost plochy lze odhadnout z obr. Pro p f esná m ëf ení by m ë l b't m ëf en' objekt alespo n 2 x v ë tší než m ëf ená plocha. (-22 až °F) Pfesnost mëfení:± 2 % hodnoty nebo ± 2 °C Doba trvání mëfení:< 1 s Emisivita: pevnë nastavená na 0,95 IR Spektrum:6 až 14 mikrometr Emisivity: Asfalt 0,90 – 0,98 Sklo 0,90 – 0,95 Beton 0,94 Látka (tmavá) 0,98 Cement 0,96 Küže (pokožka)0,98 Písek 0,90 Laky 0,80 – 0,95 Zemina 0,92 – 0,96 Voda 0,92 – 0,96 Dřevo 0,90 Led 0,96 – 0,98 Sníh 0,83 CuO 0,78 Koeficient emise (emisivita) Veličina emisivita popisuje vyzařování tepla materiálu. Hodnota tohoto koeficientu,,1“ znamená, že tepelné záření objektu je určeno pouze jeho vlastní teplotou. Hodnota koeficientu menší než,,1“ znamená, že vydávané záření vedle vlastní teploty objektu je ovlivněno odrazy od sousedních těles nebo transmisí, (průhledností) objektu. Koeficient emise tedy ovlivnuje výsledek měření. Ke kompenzaci lesklého povrchu lze na takovouto plochu nalepit tmavý kousek nebo natřít matnou (tmavou) barvou. Pomocí IR teploměru nelze měřit teplotu vzduchu. V prostředí s prachem, párou je nutno počítat s chybami.

39 38

40 39 Vývoj spotřeby energie Homo habilis (člověk zručný) 2 mil. let b.c. spotřeboval cca 3 GJ na osobu za rok Homo erectus (člověk vzpřímený) 0,5 mil. let b.c. spotřeboval cca 6 GJ na osobu za rok, začal používat oheň. Oheň byl 1. zdroj energie. Člověk se oddělil od zvířat a na světě tehdy žilo cca jedinců. Homo sapiens (člověk moudrý) 10 tis. let b.c. spotřeboval cca 20 GJ na osobu za rok, používal sílu zvířat. Antika a středověk byla dobou, kdy se začala více používat vodní a větrná energie. V stol.- doba průmyslové revoluce, užíval se parní stroj. Tehdy člověk spotřeboval cca 100 GJ na osobu za rok. Dnes je spotřeba energie velmi nerovnoměrná, jak ukazuje obr.2.3, USA 350 GJ na osobu za rok, Evropa 200 GJ na osobu za rok, Afrika 20 GJ na osobu za rok, Asie 40 GJ na osobu za rok, Jižní Amer. 60 GJ na osobu za rok. 20% lidí v tzv. vyspělých státech spotřebuje 80% vyrobené energie a 80% lidí v tzv. rozvojových zemích spotřebuje 20% vyrobené energie.

41 40 K životu potřebujeme energii a pro porovnání dospělý člověk vydává průměrný výkon cca 100W na metabolizmus a celkem cca 150W. Metabolické uvolňování energie v živočiších probíhá například reakcí glukózy a kyslíku: Za 80 let ŽIVOTA člověk spotřebuje cca 105 tis. kWh energie k POUHÉMU životu a nikoliv energii, kterou použil z jiných zdrojů (např. z uhlí či z ropy) k zpříjemnění života a k přetváření přírody. Pro srovnání toto množství odpovídá energii uvolněné přeměnou 1g vodíku jadernou fúzí na hélium.

42 41

43 42 Energy Supply Transport Buildings Key mitigation technologies and practices currently commercially available

44

45 44 Mezivládní panel pro klimatické změny prezentuje závěry, které jsou konsensem vědců z oboru a tudíž mírným obrazem. Klima na naší planetě se mění soustavně se zrychlujícím tempem a vskutku vážně hrozí, že pohostinnost naší planety se ještě za našeho života radikálně sníží. To je snadno ověřitelný fakt, nikoli věc názoru.

46 45 Příklad – ukázka 1 Jaký výkon má mít FV elektrárna, aby šetřila 60t emisí CO 2 ročně? Úvahy: lze na otázku jednoznačně odpovědět bez dalších údajů? Na čem všem to bude záviset ? - na době slunečního svitu, který je k dispozici rozdíly v jsou celkem významné v ČR dopadá denně v průměru 3,2kWh/m 2 tedy asi 1,1MWh ročně solárního záření. - na účinnosti a poloze fotovoltaických článků FV články z amorfního Si mají účinnost do 8% z krystalického Si 17%. - na tom, jakou elektrárnu FV články vlastně nahrazují Pokud takovou, která je bez emisí, neušetříme nic - na rozměrech a špičkovém výkonu dodaného zařízení

47 46 lze si to nechat online spočítat Tedy předpokládejme: Klima ČR, křemíkové FV, náhrada uhelné elektrárny =energetické hnědé uhlí 20MJkg -1 FV elektrárna s články z krystalického křemíku umístěná v ČR získá za rok přibližně 0,2MWh

48 47 Dojdeme k přibližným výsledkům: 60 tun CO 2 obsahuje 16,6 tun uhlíku 12 C 60 * 12/44=16,6 Hnědé uhlí má obsah uhlíku přibližně 50% tj. na produkci 60 tun CO 2 jej spálíme 33 tun. Výhřevnost uhlí je přibližně 15 MJ/kg a účinnost přeměny energie uhlí na elektřinu je přibližně 40%. Ze zmíněných 33 tun uhlí získáme 198 GJ= 55MWh elektřiny Na získání 55 MWh/ročně potřebujeme v ČR kolektor o ploše : 1m 2 FV kolektoru….180kWh ročně v ČR X m 2 FV …… kWh -> 305m 2 Takový systém FV, který ušetří 60tun CO 2 stojí kolem 18milionů korun

49 48 Způsoby podpory OZE ? Stavím RD a to tak, že oproti běžnému domu ušetřím na topení ročně 2000m 3 zemního plynu při navýšení investic o 150 tisíc Kč (na jakoukoli dotaci od státu nemám nárok). Z tohoto množství zemního plynu lze ročně vyrobit asi kWh elektřiny. úvahy nad energetickou koncepcí Úspora10 000kWh Úspora kWh Topíme-li uhlím 20MJkg -1 v kotli s 80% učinností 0,8.20/3,6 = 4.4 kWh kg -1 tedy roční úspora představuje 10000/4.4=2273 kg uhli Z 1kg uhlí je něco přes 3kg CO 2 Tedy ušetřené emise CO 2 činí 6819kg - 7tun Tedy 8 dobře izolovaných rodinných domků ušetří stejně emisí jako jeden FV systém

50 49 Rozdílná dotace je nastavena tak, aby se vyrovnala návratnost investičně různě náročných obnovitelných zdrojů. Jinými slovy, čím neefektivnější obnovitelný zdroj, tím vyšší dotaci získá. Může velmi dobře přihodit, že se objeví spousta investorů do slunečních elektráren a stát jim bude muset vyplácet zelené bonusy či draze vykupovat vyrobenou elektřinu po dobu 10 let, aniž by za tuto dobu elektrárny přispěly do celkové energetické bilance jedinou kilowatthodinou. Vyznamenání Nulovou dotací 1.místo úspory Postavím FV elektrárnu o stejném ročním výkonu kWh za zhruba 1,6 milionů Kč, dostanu od státu ročně na zelených bonusech kolem Kč, postavím-li větrnou elektrárnu dostanu na bonusech Kč.

51 50 OZE pracuje za vás

52 51 Analýza textu z novin Ledvickou uhelnou elektrárnu čeká inovace Dva ze tří 110MW bloků s účinností 37% v elektrárně Ledvice nahradí do roku 2012 jeden moderní o výkonu 660 megawattů. Jeho hrubá účinnost se přiblíží 47 %, díky čemuž se spotřeba paliva i emise skleníkového plynu CO 2 sníží o plnou čtvrtinu. Spalovat se v něm bude hnědé uhlí z Dolu Bílina o výhřevnosti 12 MJ/kg. Nový blok bude stejně jako dosluhující dodávat také teplo do okolních obcí a měst. Ukázka 3

53 52 Citace: (kráceno) K diskusi o GW přináší média zastrašující argumenty. Přesto v našem národě vítězí zdravý pohled. Za hlavního viníka z celého souboru skleníkových plynů se vždy uvádí pouze oxid uhličitý, což mnoho vědců nepovažuje za správné. CO 2 je vydechován do ovzduší člověkem a zvířaty, a to rozhodně ne v zanedbatelné míře. Možno konstatovat, že 10 milionů občanů ČR vydechne ročně do ovzduší 117 milionů tun tohoto plynu. Jenom pro představu: je to kolem desetiny vypouštěných exhalací z naší dopravy. V souvislosti se zpřísňováním limitů Evropské unie pro oxid uhličitý z aut, je uvedená hodnota v každém případě poučná. Rozhodně udivuje, proč někteří radikálové Evropské unie se nyní zaměřují právě na tento plyn. Autor je doktor přírodních věd se zaměřením na životní prostředí NEDÝCHAT Článek z několika významných českých deníků Ukázka 4 - diskuse

54 53 Strávením potravin jen vracíme do vzduchu CO 2, který byl dříve rostlinami ze vzduchu odebrán, tedy dýcháním nenavyšujeme jeho množství v atmosféře – pouze jsme jeden z článků jeho přirozeného koloběhu. Proto je také spalování biopaliv považováno za proces s nulovou produkcí kysličníku uhličitého. ARGUMENT 1

55 54 Dále je záhadou, jak mohl pan XY přijít k údaji, že 10 7 občanů ČR ročně produkuje dýcháním 117 miliónů tun CO 2, tedy 11,7 t na hlavu a rok. Ze statistik -- celk. produkce CO 2 (zahrnující průmysl, dopravu, vytápění…) je v ČR 12,5 tuny CO 2 na hlavu a rok. Že by tedy lidské plíce zvládly vyrobit téměř 94% naší celkové produkce CO 2 ? ARGUMENT 2 Člověk přijímá denně v potravě asi 0,3 kg uhlíku, jehož oxidací vznikne kolem 1 kg oxidu uhličitého. Ročně ho tedy občané ČR mohou vydechnout maximálně 4 milióny tun CO 2, tedy aspoň 30krát méně než je klíčový údaj uváděný v glose. C+O 2 —>CO —>44 a 44/12 je 3.6

56 55 Občanská fyzika Lepší budovy – pasivní domy --- standard budov Přírodní materiály a nové technologie Aktivní solární systémy s vysokou účinností Úsporné spotřebiče Světlo ( jedovaté v noci ) Úprava vody Osvěta

57 56 ZDROJE: Robert Constanza et al., Sustainability or Collapse –What can we learn from Integrating the History of Humans and the Rest of Nature Leonardo Maugeri, Oil: Never Cry Wolf—Why the Petroleum Age Is Far from over, Science 304, , 2004 Pacala S., Socolow R.: Stabilization Wedges –Solving the Climate Problem for the Next 50 Years with Current Technologies, Science 305, , 2004 IPCC report 2007 Jeník Hollan a jeho publikace z posledních 6 let


Stáhnout ppt "1 RNDr.Jindřiška Svobodová, Ph.D. 2 3 4 Vln.délka TOA /nad atmosf./ povrch Země UV (390-400nm) 8.6 % 6.4 % VID(400-700nm) 38.2 42.9 FR (700-850nm)"

Podobné prezentace


Reklamy Google