Obnoviteľné zdroje energie

2. ledna 2009 v 23:26 |  Zaujímavosti
Energia, ktorú dnes využívame (teplo, elektrina, palivá pre motorové vozidlá), má svoj pôvod prevažne vo fosílnych palivách. Uhlie, ropa alebo zemný plyn sú práve takýmito palivami. Tieto palivá sa nachádzajú pod zemským povrchom, kde vznikali po milióny rokov rozkladom pravekých rastlín a živočíchov. Hoci sa fosílne palivá pôsobením prírodných síl (tepla a tlaku) stále vytvárajú, ich súčasná spotreba

mnohonásobne prevyšuje ich tvorbu. 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. Spaľovanie fosílnych palív vedie tiež k vážnemu poškodzovaniu životného prostredia.
Hlavným problémom súčasnosti nie je fakt, že využívame energiu, ale ako vyrábame a spotrebovávame energetické zdroje. Pokiaľ budeme pokrývať naše potreby hlavne spaľovaním fosílnych palív alebo využívaním atómových elektrární - budeme mať stále viac problémov. Pretože náš svet závisí na energii, potrebujeme zdroje, ktoré budú trvať navždy. Také zdroje, ktoré sú schopné zabezpečiť udržateľný rozvoj spoločnosti, nazývame obnoviteľné. Navyše tieto zdroje sú pri ich používaní omnoho čistejšie pre životné prostredie ako palivá fosílne.

Slnečná energia

Každý rok dopadá zo Slnka na Zem asi 10 tisíckrát viac energie ako ľudstvo za toto obdobie spotrebuje. Množstvo dopadajúcej slnečnej energie na územie Slovenska je asi 200 násobne väčšie ako je súčasná spotreba primárnych energetických zdrojov u nás. Je to obrovský, doposiaľ takmer úplne nevyužitý zdroj energie. Využívanie slnečnej energie je dnes najčistejším spôsobom využívania energie vôbec a na rozdiel od iných zdrojov (aj obnoviteľných) sú dopady na okolité životné prostredie takmer zanedbateľné. Tieto dopady však súvisia len s výrobou slnečných zariadení a nie s ich prevádzkou.

Rozlišujeme tri základné spôsoby využitia slnečnej energie :

1. Pasívne využitie vhodnou architektúrou, kde tvar a výstavba budov je navrhnutá tak, aby dopadajúce žiarenie, jeho skladovanie a distribúcia po budove viedli k maximálnemu efektu. Pre typickú budovu môže príspevok pasívneho slnečného dizajnu predstavovať až 15%-nú úsporu energie na vykurovanie.
Keď si uvedomíme, že na Slovensku sa až 40% spotrebovanej energie (v prípade domácnosti až 78 %) využíva na vykurovanie budov zistime, že v slnečnej architektúre sa skrýva obrovský potenciál úspor. Najväčší zisk z pasívneho využitia slnečného žiarenia , a to pri najnižších nákladoch, sa dá docieliť už pri projektovaní budovy. Zásadou býva, že všetky veľké okná by mali byť orientované na juh. Dom s takto orientovanými oknami potrebuje až o 10-20 % menej tepelnej energie ako podobný dom s východo - západnou orientáciou okien.

2. Využitie slnečných kolektorov na prípravu teplej úžitkovej vody resp. vykurovanie priestorov. Je to najrozšírenejší spôsob využitia slnečnej energie, ale u nás stále nedocenený.
Kolektory zohrievajú vodu na rovnakom princípe ako je to v prípade záhradnej hadice, ktorá dlhší čas leží na slnku a v ktorej sa voda môže zohrievať na veľmi vysokú teplotu. V kolektoroch sa však namiesto hadice používa absorbátor umiestnený v tepelno - izolovanom ráme. Príprava teplej úžitkovej vody sa i napriek pretrvávajúcim dotáciám do klasickej energetiky ukazuje ako podstatne ekonomickejšia. Kvalitné slnečné kolektory sú schopné ročne pokryť 60-75% energie potrebnej na prípravu teplej vody pre priemerný rodinný dom, pričom v období od apríla do októbra je možné sa úplne spoľahnúť na slnečnú energiu.
Veľmi sľubným sa ukazuje aj využitie plochých kolektorov na ohrev vzduchu pre poľnohospodárske a potravinárske účely. Tieto kolektory, v ktorých namiesto vody sa ohrieva vzduch (ďalej rozvádzaný ventilátorom) je možné využiť napr. na sušenie dreva, sena alebo iných plodín. Príklady využitia vzdušných kolektorov existujú vo viacerých krajinách, pričom len vo Švédsku ich bolo inštalovaných viac ako 200.000 m2. Súčasný stav:
Do roku 1997 bolo na Slovensku inštalovaných asi 20.000 m2 slnečných kolektorov, ktoré sa využívajú prevažne v rodinných domoch. Výnimkou nie sú však ani kolektory v priemyselných resp. poľnohospodárskych podnikoch. Medziročný prírastok novoinštalovaných kolektorov je u nás veľmi malý a v roku 1994 bol len 0,25 m2 na 1000 obyvateľov. Za zmienku stojí, že v Rakúsku je tento prírastok 15,4 m2/1000 obyvateľov, pričom medziročný nárast predstavuje 20-25%. V súčasnosti v tejto alpskej krajine pripadá 73 m2 slnečných kolektorov na 1000 obyvateľov. Na Slovensku je to takmer 20 krát menej - 3,6 m2/1000 obyvateľov. Uvedené rozdiely vo využívaní sú však výsledkom cieleného úsilia, na ktorom sa v Rakúsku podieľa veľká časť obyvateľstva.
Situácia u nás je o to smutnejšia, že na Slovensku dnes existuje dostatočná materiálna základňa pre širšie uplatnenie slnečných kolektorov, veď v Žiari nad Hronom sídli jedna z najväčších svetových firiem vyrábajúcich kolektory (zn. HELIOSOLAR) špičkovej kvality. Dnes však len 3% z produkcie Thermo/Solaru konči na našom trhu, čo je výsledkom nielen vysokej konkurencieschopnosti kolektorov na zahraničných trhoch, ale aj nepriaznivých podmienok na domácom trhu. Hlavné bariéry tu predstavuje nízka cena energie, malá informovanosť verejnosti, dlhá doba návratnosti vložených investícií, nedostatok kapitálu, vysoké úroky a relatívne vysoké investície pre domácnosti. 3. Výroba elektrickej energie slnečnými (fotovoltaickými) článkami alebo inými systémami koncentrujúcimi slnečné žiarenie.
Kým slnečné kolektory zachytávajú žiarenie a premieňajú ho na tepelnú energiu, tak fotovoltaické články využívajú najnovšiu polovodičovú technológiu, a túto energiu premieňajú na elektrinu. Typický systém s fotovoltaickými článkami na báze kryštalického kremíka s 12%-nou účinnosťou, napojený na verejnú elektrickú sieť je v našich podmienkach schopný ročne vyrobiť 1150 kWh elektriny. Súčasný stav:
Vo svete sa dnes vyrába 50 MW fotovoltaických článkov ročne, ktoré nachádzajú svoje uplatnenie nielen v elektronických aplikáciách (kalkulačky, rádiá), ale aj v energetike. Napriek tejto skutočnosti je na Slovensku tento určite najperspektívnejší zdroj elektrickej energie stále prakticky neznámy.

Veterná energia

V minulosti vietor poháňal veterné mlyny. Dnes sa v niektorých krajinách využíva na čerpanie vody veternými ružicami pripojenými na ponorné čerpadlo, alebo veterné agregáty na ohrev teplej úžitkovej vody a prikurovanie v rodinných domoch. Hlavný význam veternej energie je pri výrobe elektrickej energie. Princíp je veľmi jednoduchý:
Energia prúdenia vetra roztáča listy rotora a takto vytvorenú mechanickú energiu využíva generátor na výrobu elektriny. Rotor má zvyčajne dva alebo tri listy, pričom trojlistový má vyššiu účinnosť, jeho chod je hladší, ale cena je vyššia. Ramená bežne rotujú vo výške 20-40 metrov nad zemou a ramená najväčších zariadení (s výkonom až 4 MW), ktoré boli postavené len nedávno a majú často experimentálny charakter, však rotujú až vo výške 90 metrov nad zemou. Na výrobu listov rotora sa používa drevo alebo sklolaminát - materiály, ktoré sa vyznačujú potrebnou pevnosťou a flexibilnosťou. Ďalšou výhodou týchto materiálov je, že neobsahujú žiadne kovové časti a tým nerušia televízny signál v ich blízkosti.
Vďaka technickým vylepšeniam dokáže dnes takáto elektráreň na vhodných miestach vyrobiť ročne 600 až 900 kWh z každého metra štvorcového plochy, ktorú rotor pokrýva. Moderné veterné elektrárne majú automatické nastavovanie listov a sú vybavené brzdami, ktoré zastavia rotor pri vyšších rýchlostiach vetra. Rýchlosti vetra vyššie ako 25 metrov za sekundu by totiž mohli spôsobiť odtrhnutie vrtule. Výkon turbín používaných na výrobu elektriny sa v súčasnosti pohybuje od 300 do 1.000 kW. Súčasný stav:
Veterná energia sa využíva hlavne v prímorských oblastiach, z dôvodu vysokej intenzity vetrov. V Kalifornii či v Holandsku existujú rozľahlé veterné farmy. Veterné elektrárne sú aj v Rakúsku. Na Slovensku je väčšina veterných agregátov mimo prevádzky. Na, to aby sa veterná elektráreň oplatila, je nutné, aby intenzita vetra vo výške 10 m nad Zemou dosahovala aspoň 4-5 m/s. Na Slovensku sa to týka asi 86 štvorcových kilometrov územia. Hodnota vyrobenej elektrickej energie by predstavovala asi 1,2 % spotreby elektrickej energie na Slovensku. Momentálne sa uvažuje o výstavbe veternej elektrárne na Spiši. Okrem veľkých elektrární, ktoré dodávajú elektrickú energiu do verejnej siete, vietor sa využíva aj v malom. Na Slovensku sa realizovalo niekoľko malých projektov na čerpanie vody , alebo na dodávku jednosmerného prúdu pre domáce zariadenia. Malú veternú elektráreň je možné postaviť aj svojpomocne. Jedno z takýchto zariadení sa prevádzkuje vo Veľkých Kapušanoch. Malá veterná turbínka zásobuje energiou domáce elektrospotrebiče, napr. televízor, osvelľovacie zariadenia, atď.

Výhody využitia veterných elektrární:
· je obnoviteľným a nevyčerpateľným zdrojom energie
· pri vlastnej spotrebe elektrickej energie sa vyhneme prenosovým stratám
· pri výrobe nie sú produkované žiadne škodlivé emisie (SO2, CO2, Nox, popolček)
· prebytky vyrobenej elektrickej energie môže výrobca predávať do verejnej rozvodovej siete na základe zmluvného vzťahu s distribučnou spoločnosťou, resp. majiteľom rozvodnej siete elektriny, a tým môže výrazne ovplyvniť návratnosť vložených finančných prostriedkov

Nevýhody využitia veterných elektrární:
· pomerne vysoká hlučnosť (je nutné, aby sa znížila hlučnosť na úroveň, ktorá je požadovaná hygienickými predpismi)
· nestabilný zdroj
· pomerne časovo a finančne náročná predrealizačná fáza
· pri stavbe veternej elektrárne s vyšším výkonom je nutné vynaložiť pomerne vysoké investičné náklady
· návratnosť vložených finančných prostriedkov je závislá od využitia vyrobenej elektrickej energie

Geotermálna energia

Geotermálna energia nie je v pravom zmysle slova obnoviteľným zdrojom energie. Tento druh energie má pôvod v horúcom jadre Zeme, z ktorého uniká teplo cez vulkanické pukliny v horninách. Teplota jadra sa odhaduje na 7000 stupňov Celzia a vzhľadom na obrovské, takmer nevyčerpateľné zásoby energie v útrobách Zeme, býva geotermálna energia zaraďovaná medzi zdroje obnoviteľné. V desaťkilometrovej vrstve zemského obalu, ktorá je dostupná súčasnej vŕtacej technike, sa nachádza dostatok energie na pokrytie našej spotreby na obdobie niekoľko tisíc rokov. Teplotný gradient na každých sto metrov pod zemským povrchom predstavuje 2 až 4 stupne Celzia. V hĺbke 2.500 metrov pod povrchom sa často nachádza horúca voda s teplotou až 200 stupňov Celzia.

Využitie geotermálnej energie:
Teplá resp. horúca voda z geotermálnych vrtov sa vo svete bežne využíva na nasledujúce účely :
· vykurovanie objektov (vrátane centralizovaného zásobovania teplom)
· príprava procesného tepla
· ohrev bazénov (kúpele)
· v poľnohospodárstve
· na výrobu elektrickej energie

V súčasnosti sa na Slovensku využíva geotermálna energia v 35 lokalitách. Celková výdatnosť týchto zdrojov je 110 litrov teplej vody za sekundu, pričom tepelný výkon využívaných zdrojov predstavuje zhruba 93 MW. Na Slovensku sa dnes tento zdroj využíva hlavne na vyhrievanie bazénov, vykurovanie skleníkov a objektov občianskej vybavenosti. V systémoch, ktoré využívajú geotermálnu energiu napr. na vykurovanie objektov horúca voda z vrtu nemôže byt priamo použitá vo vykurovacom systéme. Táto voda sa vyznačuje vysokou koncentráciou minerálnych látok, ktoré spôsobujú relatívne rýchlu degradáciu (koróziu) použitých materiálov a navyše aj z hygienického hľadiska neumožňujú, aby takáto voda bola priamo používaná napr. v okruhoch teplej úžitkovej vody. Použitie výmenníka s vysokou koróznou odolnosťou je preto nevyhnutné a sekundárny okruh s čistou vodou predstavuje vlastný vykurovací systém.
Geotermálna voda cirkulujúca v primárnom okruhu, po tom čo stratila svoju energiu, býva znova reinjektovaná do Zeme, nakoľko jej priame vypúšťanie do vodných tokov by mohlo znamenať ich znečistenie.

Potenciál :
Územie Slovenska je v porovnaní s inými krajinami relatívne bohaté na geotermálne zdroje a na základe geologického prieskumu bolo už v roku 1993 vyčlenených 25 perspektívnych oblastí využívania tohto zdroja.
Na základe doterajších skúseností (Galanta) je možné povedať, že vo viacerých slovenských obciach by bolo možné pokryť značnú časť spotreby tepelnej energie v bytovo - komunálnej sfére práve z takýchto zdrojov. Napriek tomu, že geotermálnych zdrojov je u nás dostatok, problém ktorý ovplyvňuje ich širšie využitie spočíva dnes predovšetkým vo vysokých finančných nákladoch. Tie súvisia hlavne s geologickým prieskumom a uskutočnením vrtov do hĺbky často 1500-3000 metrov. Z hľadiska svojho potenciálu sa ako najperspektívnejšia lokalita u nás ukazuje Košická kotlina, ktorá je charakteristická prítomnosťou geotermálnych podzemných vôd s teplotou 120-160 stupňov Celzia, a to v hĺbke menšej ako 3000 metrov. Napríklad pod sídliskom Dargovských hrdinov sa už v hĺbke 800 m nachádza voda teplá 60 stupňov Celzia. Z väčších zariadení, vybudovaných u nás, v súčasnosti prebieha skúšobná prevádzka tepelných čerpadiel v kúpeľoch Bojnice. Menšie tepelné čerpadlá pre vykurovanie rodinných domov dodávala na náš trh česká firma AGREGA Bludov. Po tom, čo o tieto zariadenia neprejavil nikto záujem, stiahla uvedená firma tepelné čerpadlá zo svojej obchodnej siete a vzhľadom na rovnaké problémy aj na českom trhu, zastavila AGREGA výrobu týchto čerpadiel úplne.



 

Buď první, kdo ohodnotí tento článek.

Nový komentář

Přihlásit se
  Ještě nemáte vlastní web? Můžete si jej zdarma založit na Blog.cz.
 

Aktuální články

Reklama