1

ODNAWIALNE ŹRÓDŁA ENERGII

(OBNOVITEĽNÉ ZDROJE ENERGIE)

(RENEWABLE ENERGY SOURCES)

Ľubomír BEŇA

2

- zajecia w semestrze zimowym: co dwa tygodnie (w tygodniu B)

Warunki do zaliczenia przedmiotu:

- laboratorium (20p), egzamin (80p) - max. liczba punktów: A=100)

- do zaliczenia przedmiotu trzeba uzyskać min. 51p

Informacje podstawowe

3

Cieľ predmetu (cel kursu)



hlavné dôvody využívania obnoviteľných zdrojov energie

(

wyjaśnienie głównych powodow korzystania odnawialnych źródeł energii)

-

obmedzené zásoby klasických energetických zdrojov pri zvyšovaní
spotreby energie

-

ekologické aspekty

-

energetická nezávislosť



základné princípy činnosti obnoviteľných zdrojov energie

(podstawowe zasady funkcjonowania odnawialnych zrodel energii)

-

slnečné zdroje,

-

vodné zdroje,

-

veterné zdroje,

-

biomasa,

-

geotermálne zdroje

4

Vývoj spotreby energie vo všetkých užívateľských formách vo svete

Mtoe - Million Tons of Oil Equivalent;

Mtoe

1 toe = 11 630 kWh
1 toe = 41 868 MJ

http://www.unitjuggler.com/convert-energy-from-J-to-MJ.html

1 toe (tona ropného ekvivalentu)

1 toe = 7,4 barelov ropy (1 bbl = 159 l)
1 toe = 1270 m

3

zemného plynu

1 toe = 2,3 ton uhlia

[Mastný, P.: Obnovitelné zdroje elektrické energie. ČVUT Praha 2011. ISBN 978-80-01-04937-2]

http://ec.europa.eu/energy/observatory/trends_2030/doc/trends_to_2030_update_2009.pdf

1 VÝVOJ SPOTREBY ENERGIE VO SVETE

5

(Energy production)

Dodávka celkovej primárnej energie pomocou jednotlivých palív

http://www.iea.org/stats/regionresults.asp?COUNTRY_CODE=29&Submit=Submit

6

http://www.iea.org/stats/regionresults.asp?COUNTRY_CODE=29&Submit=Submit

Podiel primárnych energetických zdrojov na celkovej produkcii energie v roku 2009

http://www.siea.sk/materials/files/poradenstvo/legislativa/strategia_eb/seb.pdf

7

http://ec.europa.eu/energy/observatory/countries/doc/key_figures.pdf

Note: World energy demand is on the rise … !!!

Spotreba energie vo svete (po roku 2010 je to odhad)

OECD (Organisation for Economic Co-operation and Development) – Austrália, Belgicko, Česko, Čile,

Dánsko, Estónsko, Fínsko, Francúzsko, Grécko, Írsko, Island, Izrael, Taliansko, Japonsko, Kórejská republika,

Kanada, Luxembursko, Maďarsko, Mexiko, Nemecko, Holandsko, Nórsko, Nový Zéland, Poľsko, Portugalsko,

Rakúsko, Slovensko, Slovinsko, Španielsko, Švédsko, Švajčiarsko, Turecko, USA, Spojené kráľovstvo

8

http://www.iea.org/stats/regionresults.asp?COUNTRY_CODE=29&Submit=Submit

Výroba elektrickej energie pomocou jednotlivých palív

9

Podľa WEC (World Energy Council – Svetová energetická rada),

predpokladaný odhad svetových zásob primárnych energetických

zdrojov:

- ropa: 50 rokov,

- plyn: 70 rokov,

- čierne uhlie: 120 rokov

- hnedé uhlie: 300 rokov

- urán: 50 rokov

Tkáč, J.,Ptáček, J.: Netradičné zdroje elektriny, Košice 2006, ISBN 80-8073-549-2

10

2 ROZDELENIE ZDOJOV ENERGIE PODĽA OBNOVITEĽNOSTI

1) neobnoviteľné zdroje energie

-

zdroj energie, ktorého vyčerpanie je očakávané v horizonte maximálne
stovky rokov.

-

jeho prípadné obnovenie by trvalo mnohonásobne dlhšie.

-

patria tu hlavne fosílne (uhlie, ropa, zemný plyn) a jadrové palivá.

2) obnoviteľné zdroje energie

a) zdroje, ktorých zásoby sa nedajú vyčerpať (napr. energia Slnka, vetra,

vody, geotermálna energia) . Tieto tu budú z hľadiska života človeka prítomné
ešte niekoľko tisíc ľudských generácií.

b) zdroje, ktoré sa v pravidelných cykloch obnovujú. To znamená, môžeme
ich síce vyčerpať, ale za vhodných opatrení vieme zabezpečiť ich trvalú
existenciu. Takýmto zdrojom je biomasa a všetky jej produkty.
Napríklad:

-

stromy (môžeme vyrúbať, ale znova narastú, ak zachováme určité
podmienky nevyhnutné pre ich rast),

-

produkty živočíšnej výroby, či už ide o bioplyn alebo napríklad hnojovicu.

11

http://zielonytelefon.eco.pl/index.php?option=com_content&view=article&id=101:czym-s-odnawialne-roda-energii-w-

polsce&catid=40:info-o-oze-&Itemid=97

Classifications of energy resources

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032111003261

12

3 NEOBNOVITEĽNÉ ZDROJE ENERGIE

-

tieto palivá sa nachádzajú pod zemským povrchom, kde vznikali po milióny
rokov rozkladom pravekých odumretých zvyškov rastlín a živočíchov.
Dnešné fosílne palivá vznikali cca pred 300 miliónmi rokov (ropa, čierne
uhlie, zemný plyn) a niektoré zásoby hnedého uhlia cca pred 65 miliónmi
rokov

-

hoci sa fosílne palivá pôsobením prírodných síl (tepla a tlaku) stále
vytvárajú, ich súčasná spotreba mnohonásobne prevyšuje ich tvorbu
(

ľudstvo spotrebuje za 1 rok také množstvo fosílnych palív, aké príroda

vyprodukovala za 1 milión rokov).

-

skutočnosť, že nie sú doplňované tak rýchlo, ako ich spotrebovávame
znamená, že pri tomto spôsobe spotreby ich v blízkej budúcnosti
vyčerpáme. Z toho dôvodu sú fosílne palivá považované za

neobnoviteľné

.

-

obmedzenosť zdrojov palív nie je však jediná hrozba, ktorej ľudstvo čelí.
Využívanie fosílnych palív vedie tiež k vážnemu poškodzovaniu životného
prostredia.

13

Pri využívaní fosílnych palív dochádza k veľkým, často nezvratným škodám na

ekosystémoch, nakoľko ich ťažba, spracovanie a spaľovanie produkujú veľké množstvo

toxických odpadov vrátane ťažkých kovov.

3.1 Vplyv fosílnych palív na životné prostredie

- Ťažba

, ak je povrchová, znamená často úplnú devastáciu

krajiny.

- Spracovanie

prináša veľké množstvo nevyužiteľného

odpadu.

- Spaľovaním

fosílnych palív sa do prostredia dostávajú:

vysoké množstvá CO

2

(najviac zodpovedného za globálne

otepľovanie), ďalej aj oxidy dusíka, síry a amoniak,

ktoré spôsobujú okyslenie prostredia, ďalej rôzne prchavé

látky, popolček a ťažké kovy (As, Cd, Hg, Pb, Zn). Tieto

látky svojím pôsobením na človeka znižujú jeho imunitu,

zvyšujú náchylnosť na bežné ochorenia dýchacích ciest ako

sú nádchy a chrípka, pri malých deťoch môžu podporiť aj

vznik alergií a rôznych chronických zápalových ochorení.

Emisie oxidov síry a dusíka, najmä z dopravy a priemyslu, majú priamy vplyv na vznik

kyslých dažďov

, ktoré vznikajú chemickou reakciou medzi týmito plynmi a vodou v

atmosfére. Následne pri daždi nám potom doslova padá na hlavu zriedená kyselina.

Táto má škodlivé účinky na lesy, vodné plochy (jazerá, rybníky, plesá, vodné nádrže),

zeleň v meste, poškodzuje historické budovy, vedie k zdravotným problémom najmä u

citlivých skupín obyvateľstva (deti, dôchodcovia, alergici).

14

Poznámka k vplyvu jadrových elektrární na životné prostredie:

-

dnešné jadrové elektrárne najnovšej generácie sa považujú za bezpečné, no napriek

tomu nesmieme zabúdať aj na ich riziká.

-

po technologickej stránke môže byť všetko v poriadku, ale treba počítať aj so

zlyhaním ľudského faktora – hlavným dôvodom jadrových nehôd a havárií

(Černobyľ), prípadne živelnej pohromy (Fukušima).

-

taktiež nesmieme zabúdať na problematiku ukladania vyhoretého jadrového paliva,

ktoré po svojom použití stále rádioaktívne

-

rádioaktivita v dôsledku prípadnej havárie zapríčiňuje genetické poruchy

spôsobujúce deformácie tela či rôzne celoživotné ochorenia a reálne riziko vzniku

rakoviny, kontamináciu vody a pôdy.

http://www.alternativy.sk

http://www.energyweb.cz/web/rao/sk/41.htm

http://www.njf.sk/dokumenty/aktuality/analyza_pred_a_zad_casti_jad_palvi_cyklu.pdf

15

Vývoj celosvetovej produkcie emisií CO

2

[Key World Energy Statistics, Edition 2010. International Energy Agency. 9,rue de la Federation 75739
Paris Cedex 15,

www.iea.org

]

http://www.quark.sk/oxid-uhli-it-pod-zem

http://en.wikipedia.org/wiki/Fossil-fuel_power_station

In 2008, the

European Environment Agency

(EEA) documented fuel-dependent emission

factors based on actual emissions from power plants in the European Union.

16

[Key World Energy Statistics, Edition 2010. International Energy Agency. 9,rue de la Federation 75739
Paris Cedex 15,

www.iea.org

]

Produkovanie emisií CO

2

podľa regiónov v rokoch 1973 a 2008

OECD (Organisation for

Economic Co-operation

and Development) –

Austrália, Belgicko, Česko,

Čile, Dánsko, Estónsko,

Fínsko, Francúzsko, Grécko,

Írsko, Island, Izrael,

Taliansko, Japonsko, Kórejská

republika, Kanada,

Luxembursko, Maďarsko,

Mexiko, Nemecko, Holandsko,

Nórsko, Nový Zéland, Poľsko,

Portugalsko, Rakúsko,

Slovensko, Slovinsko,

Španielsko, Švédsko,

Švajčiarsko, Turecko, USA,

Spojené kráľovstvo

17

http://www.ekologika.sk/spravy/spravy/globalna-produkcia-co2-sa-zvysila-o-3-v-2011.html

- Slovensko produkuje takmer 35 miliónov ton CO

2

ročne (0,1 % celosvet. produkcie).

Globálna produkcia CO

2

v roku

2011

: 34 miliárd ton/rok

Najväčšími prispievateľmi emisií CO

2

v globálnom meradle sú:

Čína (29%)

USA (16%)

Európska únia (11%)

India (6%)

Ruská federácia (5%)

Japonsko (4%)

http://sagacommodities.com/?cid=7&NewsId=319&lng=sk

http://www.euractiv.sk/zivotne-prostredie/clanok/cina-zmari-ambicioznejsie-plany-unie-pre-znizenie-
co2-016271

18

http://www.youtube.com/watch?v=w1v43IQAtIA&feature=related

Video 1

- jednotka ppm (Parts per milion) - vyjadruje počet častíc na 1 milión

ostatných častíc, alebo 0,0001 %,

- ppm sa obvykle používa na vyjadrenie koncentrácie napríklad v chémii

Časový vývoj produkcie CO

2

na rôznych miestach planéty (video1)

19

David J. C. MacKay: Obnoviteľne zdroje energie – s chladnou hlavou. SIEA Bratislava, 2012 ISBN 978-
80-88823-54-4
http://www.withouthotair.com/

Emisie plynov CO

2

pod

ľa regiónov (rok 2000)

20

Emisie plynov CO

2

pod

ľa krajín (rok 2000)

21

Poznámky:

- veľké rozdiely sú v mieste a množstve ich spotreby zdrojov na zemskom

povrchu.

- asi 25% obyvateľov najvyspelejších krajín spotrebováva 63 % svetovej

produkcie energie pochádzajúcej zo zdrojov nachádzajúcich sa hlavne v

rozvojových krajinách.

- ak by totiž všetci obyvatelia Zeme začali využívať energiu na úrovni

priemyselne vyspelých krajín, znamenalo by to ekologickú katastrofu a

vyčerpanie všetkých zdrojov za 20 rokov.

- za posledných cca 50 rokov ľudstvo spotrebovalo viac svetových zásob

energetických zdrojov ako za celý predchádzajúci vývoj. Podľa najnovších

výskumov človek žije na tejto planéte asi 700 tisíc rokov.

22

Energetická závislosť krajín EÚ podľa druhov energií

3.2 Energetická závislosť krajín Európskej únie

http://ec.europa.eu/energy/publications/doc/2012_energy_transport_figures.pdf

23

Energetická závislosť krajín EÚ

http://ec.europa.eu/energy/publications/doc/2012_energy_transport_figures.pdf

Note: Energy dependency strongly

differs among Member States:

Denmark is the only net energy

exporter while Malta is

entirely dependent on energy imports.

24

Energetická závislosť EÚ

Note: The EU produces 48 % of its energy needs...

http://ec.europa.eu/energy/observatory/countries/doc/key_figures.pdf