Udržitelný rozvoj a lidská civilizace Význam energeticky úsporného životního stylu a využívání obnovitelných zdrojů pro další rozvoj lidské civilizace

2 Energie jako fyzikální veličina m Definice pojmu energie: ? m energii potřebujeme např. na uvedení tělesa do pohyby, změnu jeho teploty či skupenství, průběh chemických reakcí, přenos signálů a pod. Život organismů i lidská civilizace nejsou možné bez stálého přívodu energie. m energie existuje v řadě různých forem, které se mohou navzájem měnit (mechanická, elektrická, chemická, energie záření, teplo) m 1. a 2. věta termodynamiky - zákony omezující energetické přeměny, omezená recyklovatelnost tepla, teplo jako energetický odpad m jednotky energie: J, kJ, MJ, GJ, kWh, kcal m 1kWh = 3,6 MJ ; 1 kWh = 860 kcal

3 Zdroje energie Máme k dispozici jen tři primární zdroje energie: m energie Slunce - energie uvolněná při termojaderné reakci uvnitř Slunce a dopadající na Zemi ve formě záření (ve formě fosilních paliv, biomasy a vodní energie kryje většinu energetických potřeb) m energie ze štěpení jader uranu, případně dalších radioaktivních prvků (využívá se v jaderných elektrárnách) m energie slapových sil (přílivové elektrárny) R geotermální energie, která se v omezené míře využívá pro výrobu elektřiny pochází převážně z radioaktivního rozpadu, v malé míře přispívají slapové síly Žádný další zdroj zatím v dohledu není!

Rozvoj civilizace a spotřeba energie V průběhu rozvoje lidské civilizace dochází : mke zvyšování počtu lidí mke zvyšování energetické spotřeby jednotlivců i lidstva mk postupnému přechodu od obnovitelných k neobnovitelným zdrojům energie mk negativním vlivům na životní prostředí (znečišťování ovzduší,klimatické změny) mpostupnému vyčerpávání dostupných energetických zdrojů  Následky nadměrného čerpání neobnovitelných zdrojů energie ohrožují další rozvoj lidské civilizace řešením je přechod na obnovitelné zdroje energie

Růst počtu lidí na Zemi

Růst populace v jednotlivých regionech

Expanze lidské populace r.1700

Expanze lidské populace r.1800

Expanze lidské populace r.1900

Expanze lidské populace r.2000

Spotřeba energie a životní úroveň  V průběhu lidských dějin se zvyšovala spotřeba energie rychleji než počet lidí  Existuje výrazná pozitivní korelace mezi spotřebou energie a životní úrovní- vyšší životní úroveň je umožněna provázena vyšší spotřebou  Každý občan USA spotřebovává: 43 x více ropy než občan a následkem toho vypouští do atmosféry 19 x více CO 2 než obyvatel Indie  Bohatá pětina světové populace spotřebovává 66% zdrojů  Chudá pětina světové populace vystačí s 1,3% zdrojů

Spotřeba v jednotlivých zemích

Obnovitelné a neobnovitelné zdroje energie m Obnovitelné zdroje:  sluneční energie  vodní energie  větrná energie  energie biomasy (dřevo)  geotermální energie  energie přílivu Jsou k dispozici „věčně“, prakticky neprodukují odpad. Jsou však „zředěné“. m Neobnovitelné zdroje  fosilní paliva (uhlí, ropa, zemní plyn)  uran Jsou „koncentrované“ a levné, zásoby jsou omezené, používání produkuje odpad

Jaké zdroje můžeme použít pro udržitelný rozvoj? 1. úspory energie  budovy (snížení tepelných ztrát)  spotřebiče (zlepšení účinnosti)  změna životního stylu  snížení počtu obyvatel 2. sluneční energie (přímé využití)  pasivní na přitápění  aktivní na ohřev TUV  fotovoltaická (elektřina)  vodík a další syntetická paliva 3. sluneční energie (nepřímé využití)  vodní el.  biomasa  větrné el. 4. Ostatní - geothermální, příliv, energ. mořských vln nebo tepelných rozdílů, jaderná fůze?

ÚSPORY Únik tepla z domu Topíme, abychom měli v domě teplo Rozumné je proto zabránit teplu v úniku Kudy z domu uniká teplo: 1. Okna  kondukce + konvekce (vzduch mezi skly přenáší teplo)  infiltrace (oknem táhne)  radiace (teplo vyzařuje, sálá z vnitřního skla na vnější) 2. Dveře 3. Stropy 4. Podlahy 5. Obvodové stěny 6. Větrání

Snížení tepelných ztrát oken Okna mají relativně velké tepelné ztráty; vyplatí se začít u nich 1. Utěsnění  nalepovací těsnění  profily Eurostrip 2. Přidání další tabule resp. vrstvy  rámečky MIJA nebo ALUTHERM  amatérské zdvojení  dvojsklo místo jednoduchého skla  žaluzie, okenice 3. Tepelně odrazivá vrstva  sklo Kapafloat  reflexní roleta 4. Kombinace metod

Snížení tepelných ztrát stropů V přízemních nebo jednoposchoďových domech jsou relativně velké tepelné ztráty stropy resp. střechou 1. Tepelná izolace do stropu  minerální vata  pěn.PS  celulózová vlákna (zafoukat)  ostatní materiály (perlit, vermikulit,vlákna koberců, ovčí vlna) 2. Výstavba podkroví  tepelná izolace zespodu mezi trámy  tepelná izolace shora střechy  speciální izolační šablony pod tašky (např.TERMODACH) 3. Izolace ploché střechy  další izolační vrstva  vytvoření sedlové střechy

Snížení tepelných ztrát obvodových stěn Obvodové stěny zpravidla představují největší plochu, kterou z domu teplo uniká Tepelná izolace z vnější strany významně zvýší využitelnou akumulační schopnost domu 1. kontaktní systémy (desky jsou lepené)  pěn.PS  minerální vata (desky s kolmými vlákny) kontaktní systémy umožňují libovolnou povrchovou úpravu a klasický vzhled. Někdy mohou nastat problémy s kondenzací vlhkosti 2. odvětraná fasáda (přichycená na latě)  minerální vata (měkké desky)  celulózová vlákna izolační vrstva je velmi prodyšná a je obložena obkladem, který ji chrání před vlivem povětrnosti a poskytuje požadovaný vzhled nejsou problémy s kondenzací vlhkosti!

Větrání V dobře tepelně izolovaném domě představuje větrání nezanedbatelný únik tepla. V přítomnosti lidí je však nutno zajistit hygienicky nutnou výměnu vzduchu Možnosti větrání Možnosti větrání 1. občasné větrání průvanem - „klasický“ způsob výhodou jsou nulové investiční náklady, pro někoho je nepříjemné a vyžaduje pozornost obyvatel 2. nucené větrání  bez předehřevu  předehřev v „zemním“ výměníku  využití předehřátého vzduchu ze zimní zahrady  rekuperační výměník  rekuperace pomocí tepelného čerpadla vzduch- vzduch

Přímé využití sluneční energie 1.pasivní termální systémy  okno  Trombeho stěna  zimní zahrada (sunspace) 2.aktivní termální systémy  vzduchový kolektor  kapalinový kolektor 3.fotovoltaické systémy - přímá přeměna záření na elektrickou energii 4.další aplikace - destilace vody, sušení plodin a produktů, chladicí systémy přímé využití sluneční energie má relativně dobrou celkovou účinnost ve srovnání s využitím zprostředkovaným

Nepřímé využití sluneční energie 1.Biomasa  dřevo a dřevní odpad  rychle rostoucí trávy, sláma  řepkový olej  bioplyn (metan) spálením rostlin je možno uvolnit řádově 1 procento ze sluneční energie, která na danou plochu porostu dopadla 2. Větrná energie část sluneční energie se změní na pohybovou energii vzduchu- malou část můžeme získat pomocí větrných elektráren, mlýnů či čerpadel 3. Vodní energie energie proudu vody je možno s velkou účinností proměnit na elektrickou energii- jde o nejlevnější a technicky nejvýhodnější obnovitelný zdroj