Zdroje energie Zdroje energie - Obnovitelné x neobnovitelné (jaderné, uhelné elektrárny, využití biomasy, solární, vodní a větrné energie) Radioaktivní odpady.

2

neobnovitelný zdroj energie Za neobnovitelný zdroj energie je obvykle považován takový zdroj energie, jehož vyčerpání je očekáváno v horizontu maximálně stovek let, ale jeho případné obnovení by trvalo mnohonásobně déle. Uhlí Ropa Zemní plyn Rašelina Jaderná energie

Uhlí Uhlí je hořlavá černo-hnědá sedimentární hornina, která se získává z hlubinných dolů (černé uhlí) nebo povrchově (hnědé uhlí). Skládá se z uhlíku, vodíku a kyslíku a dalších příměsí. Největší producenti uhlí jsou Čína, USA a Indie. zásoby světového uhlí vydrží až do roku 2154. Odhad je založen na aktuální roční spotřebě a známých rezervách uhlí. Podle odborníků jsme schopni vytěžit pouze cca 12 % světových zásob. V České republice je v lokalitě Vršany podle odhadů až 295,5 milionu tun uhlí a těžit by se zde mělo do roku 2052. Tato lokalita má nejdelší životnost v České republice.

Uhelná elektrárna je tepelná elektrárna, která využívá spalování uhlí pro získání tepelné a elektrické energie. Jedná se o technologický celek, který vyrábí elektrickou energii přeměnou z chemické energie vázané v palivu (hnědé nebo černé uhlí) prostřednictvím tepelné energie. Uhlí se vytřídí od nečistot (kameny) poté je nadrceno na (uhelný prach)  uhelný prach se „vstřikuje“ do kotle, kde tak dochází k jeho spalování Spaliny, jsou vedeny přes elektrostatický odlučovač prachu a přes filtry k odsíření. Až poté jsou vypouštěny do ovzduší. Teplo, ohřívá v primárním okruhu upravenou (demineralizovanou) vodu. Voda se v kotli postupně mění na páru o teplotě až 525 °C a o přetlaku více jak 6 MPa. Tato přehřátá pára roztáčí lopatky turbíny. Turbina je spojena s alternátorem, v němž je vyráběna elektrická energie. Elektřina o napětí 3000 V je vedena do transformátorů, v nichž se napětí upravuje a pak je vyvedena do rozvodné sítě.

Ropa Ropa je přirozeně se vyskytující hořlavá kapalina. Skládá se především z uhlovodíků. Mezi největší těžaře ropy se řadí Rusko, Saúdská Arábie, USA a Mexiko. V České republice se ropa těží na Jižní Moravě. Na ropě je dnes závislá také produkce potravin, protože se v zemědělství ve velké míře používají umělá hnojiva vyráběná z ropy.

Zemní plyn Přírodní hořlavý plyn využívaný jako významné plynné fosilní palivo. Hlavní složkou je metan. Těží se z porézních sedimentárních hornin uzavřených ve strukturních pásmech podobně jako ropa. Nachází se buď samostatně, společně s ropou nebo černým uhlím. Používá se také jako zdroj vodíku při výrobě dusíkatých hnojiv. Díky tomu, že obsahuje především metan, má v porovnání s ostatními fosilními palivy při spalování nejmenší podíl CO2 na jednotku uvolněné energie. Je proto považován za ekologické palivo. Ve vozidlech se využívá ve stlačené (CNG) nebo zkapalněné podobě (LNG). Zemní plyn je bez zápachu, proto se odorizuje, tj. přidávají se do něj páchnoucí plyny (např.ethylmerkaptan) tak, aby bylo možno čichem zjistit koncentraci ve vzduchu větší než 1 procento. Zemní plyn je využíván jako zdroj energie a také jako surovina pro chemický a palivový průmysl.

Rašelina je nahromaděný, částečně rozložený rostlinný materiál. Obsahuje převážně organické látky (celulózu) a organické kyseliny, pH 2-6. Rašelina vzniká v rašeliništích, které se často lidově nazývají močály, bažiny, nebo slatě. Celosvětové zásoby rašeliny jsou 4 triliony m³ rašeliny, pokrývají 2 % povrchu Země (asi 3 miliony km²). Je v nich uloženo 8 miliard terajoule (TJ) energie.

Využití rašeliny Fosilní palivo Zemědělství a zahradnictví Stelivo Bahenní zábaly Potravinářství Izolace Akvaristika

Jaderná energie  je energie vázaná v jádře atomu a lze ji uvolnit pomocí jaderných reakcí. Nadneseně bývá označována také jako atomová energie. Prostřednictvím speciálních zařízení je možné ji využívat, příslušné technické a ekonomické odvětví se označuje jako jaderná energetika. Fyzikální principy vedoucí k získání jaderné energie jsou štěpná reakce,radioaktivní rozpad a termojaderná fúze. Jaderné zdroje mají nyní přibližně 11% podíl na světové výrobě elektřiny a přibližně 4,5% podíl na spotřebě primárních zdrojů energie celkově (2013).

Jaderná energie získaná pomocí štěpných jaderných reaktorů nepatří mezi obnovitelné zdroje energie, neboť světové zásoby uranové rudy nejsou nevyčerpatelné a spotřebované palivo se zatím ve větší míře nevyužívá. V budoucnu se však dá očekávat rozvoj tzv. rychlých reaktorů, které pracují s uzavřeným palivovým cyklem. Tím by se doba možného využití štěpné jaderné reakce značně prodloužila. Naopak geotermální energie, vznikající v zemském jádře rozpadem radioaktivních látek, mezi obnovitelné zdroje energie patří. Stejně tak tomu bude i v případě termojaderné fúze (pokud v budoucnu dojde k energetickému využití), neboť zásoby vodíku jsou prakticky nevyčerpatelné.

Jaderná elektrárny je výrobna elektrické energie resp. technologické zařízení, sloužící k přeměně vazebné energie jader těžkých prvků na elektrickou energii. Skládá se obvykle z jaderného reaktoru, parní turbíny s alternátorem a z mnoha dalších pomocných provozů. V principu se jedná o parní elektrárnu, ve které se energie získaná jaderným reaktorem používá k výrobě páry v parogenerátoru. Tato pára pohání parní turbíny, které pohání alternátory pro výrobu elektrické energie. Současné jaderné elektrárny využívají jako palivo převážně obohacený uran, což je přírodní uran, v němž byl zvýšen obsah izotopu 235U z původních zhruba 0,7 % na 2 – 5 %. Podle odhadů geologů a OECD vydrží známé a předpokládané zásoby uranu nejméně 270 let.

obnovitelné zdroje energie Obnovitelné zdroje energie jsou takové zdroje, které se v blízkosti zemského povrchu přirozeně obnovují v průběhu jejich využívání. Jedná se o část energetických toků, které se přirozeně vyskytují v blízkosti zemského povrchu, a zásoby, které se obnovují alespoň tak rychle, jak jsou spotřebovávány sluneční záření větrnou energii  vodní energii energii přílivu geotermální energii biomasu

Sluneční energie (sluneční záření, solární radiace) představuje drtivou většinu energie, která se na Zemi nachází a využívá. Vzniká jadernými přeměnami v nitru Slunce. Vzhledem k tomu, že vyčerpání zásob vodíku na Slunci je očekáváno až v řádu miliard let, je tento zdroj energie označován jako obnovitelný.

Využití sluneční energie Přímé: Slunečními paprsky dopadne na povrch Země přibližně 1 kW/m². Toto číslo se nazývá solární konstanta. Tuto energii lze využít přímo: pro výrobu elektrické energie (obvykle fotovoltaický článek ale také stirlingův motor), v zemědělství (skleníky), zpracování užitkové vody (ohřev, ale též desalinace a desinfekce), vytápění. Nepřímé: Nepřímo se sluneční energie v přírodě přeměňuje na: potenciální energii vody (využívaná ve vodních elektrárnách), kinetickou energii vzdušných mas (vítr), chemickou energii biomasy (včetně fosilních paliv, kde akumulace sluneční energie proběhla před dlouhou dobou).

Fotovoltaický (sluneční, solární) článek polovodičová dioda. křemíková destička s vodivostí typu P tenká vrstva polovodiče typu N přechod P-N sestavení článku sériově či paralelně - fotovoltaické panely.

fotovoltaický článek fotovoltaický modul (panel) fotovoltaické pole,

Výhody Používá se prakticky nevyčerpatelný zdroj energie. Při provozu nevznikají žádné emise nebo jiné škodlivé látky. Provoz je zcela bezhlučný, bez pohyblivých dílů. Jednoduchá instalace solárního systému Provoz zařízení prakticky nevyžaduje obsluhu, snadná elektronická regulace. Zařízení mají vysokou provozní spolehlivost.

Nevýhody Poměrně nízká průměrná roční intenzita slunečního záření. Krátká průměrná roční doba slunečního svitu. Velké kolísání intenzity záření v průběhu roku. Malá účinnost přeměny a z toho plynoucí nároky na plochu článků. Vysoké investiční náklady na instalaci. Poměrně malá životnost (20 let) v poměru k ceně. Potřeba záložního zdroje elektřiny.

Větrná energie Větrná energie je označení pro oblast technologie zabývající se využitím větru jako zdroje energie. Nejobvyklejším využitím jsou dnes větrné elektrárny, které využívají síly větru k roztočení vrtule (větrná turbína). K ní je pak připojen elektrický generátor. Teoreticky získatelný výkon je přímo úměrný třetí mocnině rychlosti proudící vzdušné masy. Protože rychlost větru značně kolísá, nedosahují větrné elektrárny po většinu doby nominálních hodnot generovaného výkonu.

Větrná energie V historii se místo převodu na elektřinu přímo konala nějaká mechanická práce.  Větrný mlýn například mlel obilí, větrnými stroji se čerpala voda, lisoval olej, stloukala plsť nebo poháněly katry. Vítr se také používá k pohonu dopravních prostředků, nejvíc u lodí (plachetnice).

Větrné elektrárny v Česku Celkový instalovaný výkon větrných elektráren k 31. 12. 2013 přesáhl 269 MW. V roce 2013 větrné elektrárny vyrobily 473,9 GWh, což je 0,7% hrubé konečné spotřeby v ČR. Největší větrná elektrárna na světě Zatím největší větrnou farmu na světě mají v Texasu (USA). Byla spuštěna 1. října 2009. Větrná farma Roscoe má výkon 781,5 MW a je tvořena 627 větrnými turbínami. Roscoe je schopna pokrýt spotřebu 230 000 domácností. Nejvyšší pokrytí výroby elektřiny pomocí větru Španělská energetika zaznamenala ráno 30. prosince 2009 rekord, energie z větrných elektráren tam pokryla přes 54 procent celkové poptávky po elektřině. To odpovídalo výkonu přes 10 000 megawattů.

Rychlost proudění větru v ČR (m/s)

Srovnání spotřeby surovin na stavbu větrných elektráren a jaderné elektrárny Temelín Materiál 1x VTE 8000x VTE Temelín Poměr VTE/JETE * Beton [t] 805 6 440 000 1 051 800 6x Ocel [t] 236 1 880 000 182 000 10x Ostatní [t] 50 400 000 197 000 2x

Vodní energie  je technicky využitelná potenciální, kinetická nebo tepelná energie veškerého vodstva na Zemi. Jedná se hned po biomase o druhý nejvyužívanější obnovitelný zdroj energie. Nejvíce se v dnešní době využívá přeměny ve vodních elektrárnách na elektrickou energii.

Vodní energie Dlouhodobá tradice (vodní mlýny, hamry) Vodní elektrárny se dělí na malé (do 10 MW) a velké (nad 10 MW). V ČR jsou až na pár výjimek všechny velké vodní elektrárny umístěny na Vltavě, kde tvoří tzv. Vltavskou kaskádu. Princip vodní elektrárny - roztočení generátoru proud vody, který teče samospádem přes lopatky vodní turbíny V zahraničí se využívá energie vody i dalšími způsoby. Například energie přílivu a odlivu, kde se využívá zvedání a pokles mořské hladiny, energie mořského příboje, nebo energie vodních proudů.

BIOMASA biologicky rozložitelná část výrobků, odpadů a zbytků ze zemědělství (včetně rostlinných a živočišných látek), lesnictví a souvisejících průmyslových odvětví, a rovněž biologicky rozložitelná část průmyslového a komunálního odpadu. v podmínkách České republiky velmi perspektivním obnovitelným zdrojem energie. Podíl biomasy v palivu může činit až 25 %. Pro energetické účely se využívá buď cíleně pěstovaných rostlin nebo odpadů ze zemědělské, potravinářské nebo lesní produkce.

Odpadní biomasa Rostlinné odpady ze zemědělské prvovýroby a údržby krajiny Lesní odpady (dendromasa) Organické odpady z průmyslových výrob Odpady ze živočišné výroby Komunální organické odpady

Biomasa záměrně produkovaná k energetickým účelům Dřeviny (vrby, topoly, olše, akáty); Obiloviny (celé rostliny); Travní porosty (sloní tráva, chrastice, trvalé travní porosty); Ostatní rostliny (konopí seté, čirok, křídlatka, šťovík krmný, sléz topolovka); Olejnaté - řepka olejná, Škrobo-cukernaté - obilí (zrno), kukuřice.

Radioaktivní odpady Obvykle se odpad dělí podle své aktivity: nízkoaktivní – obvykle zbytky málo kontaminovaných materiálů středně aktivní – více kontaminované materiály s větším obsahem, podle druhu možno uložit do povrchového nebo hlubinného úložiště vysoce aktivní – například vyhořelé jaderné palivo či zbytky po jeho přepracování

Podle původu odpadu se dá dělit na: Vyhořelé jaderné palivo – které je skladováno po využití v JE a poté uloženo do ochranných kontejnerů a uloženo do podzemí. Ve skutečnosti nejde o odpad, protože je možné jeho další využití. Zbytky z diagnostiky ve zdravotnictví – zbytkový materiál ze zdravotnictví používáni při diagnostice, či léčbě chorob – radiologie (např.: gama nůž)

36

37

38