envic energie energie

Transkript

1 Spolufinancováno Evropským envic sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky. energie energie př. n. l. Člověk začíná používat oheň pálí dřevo 1850 Začíná věk uhlí 1859 První komerční ropný vrt 1880 Začíná věk zemního plynu 1957 První komerční jaderná elektrárna a víra, že: Jaderná fúze bude za 50 let 2007 Máme obavy o ropu, věříme, že: Jaderná fúze bude za 50 let a začínáme opět pálit dřevo (správně: biomasu) 2030 Spotřebováváme o 60 % více energie než dnes a pálíme??? Více informací o tématu Nemůžeme řešit problémy stejným způsobem myšlení, kterým jsme je vytvořili. We can t solve problems by using the same kind of thinking we used when we created them. Albert Einstein Obsahově připravilo Environmentální informační centrum Plzeň za odborné asistence pracovníků Fakulty elektrotechnické Západočeské univerzity v Plzni. Ilustrace: Ondřej Nejedlý Grafická úprava: Hana Lehmannová Výroba: tiskárna Bílý slon ENVIC, o.s. duben 2007

2 ENERGIE Kolik myslíte, že dokážete vyrábět energie fyzickou prací? Kolik myslíte, že dokážete vyrábět energie třeba šlapáním na rotopedu? Asi tolik, kolik stačí na rozsvícení jedné 100 wattové žárovky. Obyčejný fén na vlasy spotřebuje kolem wattů. Na vysoušení vašich vlasů by muselo vyrábět energii svou prací 15 lidí! Napadají vás další příklady? Třeba: Zapnutý počítač potřebuje 300 W = výkon z práce 3 lidí Pro jízdu autem obvyklou rychlostí potřebujeme W (50 kw) = práce 500 lidí Kamión potřebuje pro pohon asi 300 kw = práce lidí Obrazně řečeno: spotřebováváme tolik energie, jako kdyby na každého z nás pracovalo několik set lidí. Kamión z Plzně do Brna naštěstí tisíce lidí tlačit nemusí stačí na to pár desítek litrů nafty. Máme se docela dobře a nemusíme příliš pracovat jedině díky tomu, že umíme využívat zdroje energie z našeho okolí. Ty hlavní tu však věčně nebudou. A pokud ano, tak rozhodně nebudou levné. Jak se s tím vyrovnáme? Výkon udáváme ve wattech (W) W = 1 kilowatt (kw), W = 1 megawatt (MW) atd.

3 ENERGIE Základ všeho bytí. Celosvětový boj o energii Na celé zemi se vede dnem i nocí boj o energii. Slunce nám nestačí Zdrojem energie pro život na Zemi je Slunce. Nadto se člověk naučil vyrábět energii jaksi navíc pro vlastní potřebu. Na této své energii je zcela existenčně závislý. Tato brožura se věnuje jen energii vyráběné člověkem, která je však pro existenci lidstva stejně nezbytná, jako energie přirozená. Jestli se v budoucnu obáváte konfliktů o vodu, zkuste si představit válku o energii pokud nemáte vodu, pomocí energie si ji vyrobíte; pokud nemáte energii, z vody ji (bez další energie) nikdy nezískáte. První problémy jsou zde Rozvinuté země se nacházejí v situaci, kdy jsou na energii, kterou pro sebe vyrábí naprosto existenčně závislé. Větší problémy s dodávkami energie by bez nadsázky znamenaly katastrofu. Problémy se již objevily cena ropy od konce 90. let minulého století vzrostla zhruba 3x. Krátkodobě se zastavily dodávky ropy i plynu z Ruska do Evropy. Existují obavy o budoucnost dodávek ropy a zemního plynu. Energetické situaci ve světě i v ČR je proto třeba se intenzivně věnovat. Začít můžete přečtením této brožurky. Lev loví antilopu pro potravu která je pro něj zdrojem energie Rostlina se na úkor ostatních dere za sluncem jehož světlo jí dodává energii Světová velmoc napadne jinou zemi, což jí zjednoduší (mimo jiné) přístup k ropě významnému zdroji energie pro člověka (Snímek: AP) Pro ty, kteří nechtějí nebo nemohou přečíst celou brožurku: Víte, jaké řešení možných energetických problémů stojí na 1. místě?

4 ENERGIE VE SVĚTĚ Za volantem ke hvězdám. Celosvětová spotřeba energie je obrovská a v běžných lidských měřítkách téměř nepředstavitelná. V roce 2004 lidstvo spotřebovalo takové množství energie, které by stačilo na výlet jedním osobním autem ke hvězdám. Energie by stačila na ujetí vzdálenosti neuvěřitelných 20-ti světelných let! (při spotřebě 7 litrů /100 km ) To však není nic proti tomu, co můžeme čekat v budoucnosti. V roce 2030 o 60 % více V roce 2030 už bychom na spotřebovanou energii dojeli o 12 světelných let dále než dnes. Konkrétní čísla: Do roku 2030 se očekává růst spotřeby energie o 60 %, na cca 17,5 Gtoe (střední scénář Mezinárodní agentury pro energii IEA) Jamesi P. Jouleovi by stačila na 14 dní Energii, kterou spotřebuje za den průměrný Čech by panu Jouleovi stačila zhruba na dva týdny. Pravěký lovec (stejně jako dnešní nejchudší lidé v Africe) by pak s touto energií vystačil téměř rok. James Prescott Joule ( ) Anglický fyzik, na jehož počest byla pojmenována jednotka energie Joule (J) Spotřeba dostupné energie na osobu vzrostla od roku 1850 minimálně 13 krát. Můžeme s růstem spotřeby energie pokračovat do nekonečna? Nejsou s tak obrovskou spotřebou spojeny nějaké zásadní problémy? Na tyto otázky hledejte odpovědi na následujících stranách. Pro ty, kteří chtějí znát konkrétní čísla: Spotřeba primárních zdrojů energie v roce 2004: 11,059 Gtoe (miliard tun ropného ekvivalentu)

5 ENERGIE Proč je energie problém? Většina energie pochází z fosilních paliv Fosilní paliva jsou uhlí, ropa a zemní plyn. Vznikly před miliony let přeměnou odumřelých rostlin za nepřístupu vzduchu proto je nazýváme fosilními. Zásadním problémem energetiky je fakt, že drtivá většina energie pochází právě z fosilních paliv. Podíl jednotlivých energetických zdrojů na celosvětové výrobě energie v roce 2004 (OZE obnovitelné zdroje energie) Mtoe Konkrétní čísla: ČR 84 % vyrobené energie pochází z fosilních paliv Svět 80 % vyrobené energie pochází z fosilních paliv. O zbylých 20 % se dělí všechny ostatní zdroje (jaderná energie, energie vody, spalování biomasy a odpadů a další). Fosilní paliva jsou zásadním problémem proč? Protože: mají velmi negativní vliv na životní prostředí (uvolňování zejména oxidu uhličitého CO 2 a dalších látek) zdroje ropy, zemního plynu ani uhlí nejsou neomezené většina rozvinutých zemí je závislá na dovozu fosilních paliv (zejména ropy a zemního plynu) z ropy a zemního plynu se vyrábí například plasty, hnojiva a léky energetika si nemůže nárokovat tyto zdroje jen pro sebe uhlí (25,1 %) ropa (31,3 %) zemní plyn (20,9 %) jaderná energie (6,5 %) vodní energie (2,2 %) spalitelné OZE a odpady (10,6 %) ostatní (0,4 %) Všimněte si: Geotermální, větrná a sluneční energie a další tvoří pouhých 0,4 % vyrobené energie! Ani budoucnost nenabízí snížení podílu fosilních paliv. Dle scénáře IEA (International Energy Agency) by měl podíl fosilních paliv do roku 2030 mírně vzrůst na 82 %. Energetická návratnost se snižuje V počátcích ropného věku se pomocí energie z jednoho barelu ropy dalo vytěžit barelů 100. Poměr energie získané k energii vložené byl tedy 100 (100 : 1). Dnes, kdy je těžba obtížnější, se pomocí 1 barelu ropy vytěží barelů cca 10 až 30 (energie získaná : energie vložená = 10 až 30) a poměr dlouhodobě klesá. Energetická návratnost těžby ropy Nádrž přečerpávací elektrárny Dlouhé stráně A jak je to s náhradami ropy? Térové písky a ropné břidlice energie získaná : energie vložená = 1,5 až 3 A co další zdroje, na které spoléháme? Bionafta energie získaná : energie vložená = 0,75 až 1,3 Biolíh energie získaná : energie vložená = 0,5 až 1! Akumulační nádrž teplo je uskladněno v ohřáté vodě Energetická návratnost výroby biolíhu Energii neumíme skladovat Většinu energie (tepelné i elektrické), kterou vyrobíme musíme ihned spotřebovat. Existují možnosti akumulace energie, ale jsou omezené (akumulační nádrže, přečerpávací elektrárny, akumulátory atd.).

6 FOSILNÍ PALIVA Uhlí zemní plyn ropa. Závislost na energii = závislost na fosilních palivech Fosilní paliva jsou hlavním zdrojem energie pro lidstvo. Současná existence lidstva je závislá na energii je tedy závislá na fosilních palivech. Můžeme si takovou závislost dovolit? Malárie v Čechách díky fosilním palivům? Při spalování fosilních paliv se uvolňuje oxidu uhličitý (CO 2 ) do atmosféry to má velmi pravděpodobně většinový podíl na globální klimatické změně, které jsme již dnes svědky. Díky vzrůstající teplotě může i v Čechách zavládnout subtropické klima se všemi svými klady i zápory například malárií. Fosilní paliva nepatří mezi nejčistší Při těžbě a spalování fosilních paliv se uvolňuje velké množství látek škodlivých člověku, přírodě i architektuře. Těžbou je často devastována krajina. Spotřebováno jednou pro vždy Fosilní zdroje vznikaly v zemi miliony let za zvláštních, neopakovatelných podmínek. Co z nich vytěžíme a spotřebujeme zůstane spotřebováno navždy neobnoví se. Tyto zdroje proto nazýváme neobnovitelnými. Fosilní zdroje využíváme pouze my lidé. Rostlinám a živočichům v přírodě zcela stačí zdroje obnovitelné hlavně sluneční záření. Hořící ropná plošina Ropa byla použita k výrobě všech věcí na této fotografii (Snímek: Sara Leen) Lidé jsou mnohem rychlejší než příroda Energii a oxid uhličitý, které se do fosilních paliv v zemi ukládaly miliony let nyní my lidé uvolníme během několika desetiletí či maximálně staletí! Energii využíváme mnohem rychleji než je to možné v přírodě. Zdroje fosilních paliv nejsou bezedné Zvykli jsme si na mnohem větší a rychlejší přísun energie než jaký existuje v přírodě to vše hlavně díky fosilním palivům. Pokud by se fosilních paliv nedostávalo, zvykli bychom si opět na málo intenzivní dodávky energie běžné v přírodě? Nejen energie Ale i plastové lahve, pneumatiky, léky, hnojiva a mnoho dalších látek se vyrábí z fosilních zdrojů. Spálení těchto zdrojů se tedy nejeví jako zvlášť rozumné.

7 7000 UHLÍ Přežije ostatní zdroje? Uhlí je tradičním a dostupným zdrojem energie. Z fosilních zdrojů se začalo používat jako první (a přestane se pravděpodobně používat jako poslední). 25 % veškeré energie vyrobené na světě pochází z uhlí. Uhlí v grafech a číslech Svět 25 % energie pochází z uhlí (údaj z roku 2004) Životnost zásob: 155 let (2005) Miliony tun Těžba uhlí ve světě K čemu se uhlí používá Vytápění a) centrální vytápěních městských částí či obcí b) lokální topení v jednotlivých budovách nebo rodinných domech Výroba elektrické energie Spalování uhlí v kotlích uhelných elektráren. Získaným teplem se ohřívá pára, která roztáčí turbíny a generátory elektrické energie Roky Průběh těžby (Zdroj dat: BP Statistical Review 2006) Česká republika 52 % energie pochází z uhlí (2000) Životnost průmyslových zásob: lignit 65 let hnědé uhlí 30 let černé uhlí 78 let (2005) Miliony tun Těžba uhlí v ČR S uhlím to všechno začalo Požár v povrchovém dole Černé uhlí Hnědé uhlí Celková těžba Roky (Zdroj dat: Ministerstvo průmyslu a obchodu) Kde se těží uhlí, tam není krajina Není krajina a jsou emise Budoucnost uhlí Velké naděje do budoucna se vkládají do tzv. Clean Coal Technology separace CO 2 (a dalších látek) při výrobě elektrické energie z uhlí. Emise největší problém fosilních paliv by byly tímto postupem minimalizovány. Země s bohatými zásobami uhlí USA, Indie, Čína, Rusko, Austrálie levné dostupné ve světě i v ČR jsou značné zásoby uhlí při spalování se uvolňuje nejvíce oxidu uhličitého ze všech fosilních paliv vysoké emise dalších látek (SO 2, NOX, CO) devastace krajiny při těžbě kontaminace spodních vod při těžbě estetické znehodnocení krajiny

8 90 ROPA Čeká nás ropná krize? Ropa je nejdůležitějším fosilním palivem (34 % energie pochází z ropy). Nejčastěji se těží pomocí ropných vrtů na pevnině nebo na moři (vrt prochází do mořského dna). Ropa v grafech a číslech Svět 34 % energie pochází z ropy (2004) Životnost zásob: 40 let (2005) K čemu se ropa používá Výroba benzinu, nafty a leteckých paliv Výroba plastů, léčiv, hnojiv, pesticidů, maziv Miliony barelů denně Průběh produkce Produkce ropy ve světě Roky (Zdroj dat: BP Statistical Review 2006) Cena [USD/barel] Cena ropy WTI West Texas Intermediate Vývoj ceny 60 Těžební plošina Rafinerie Způsobí ropa energetickou krizi? Vrchol světové produkce ropy okamžik, od kterého množství vytěžené ropy bude stále klesat. Pokud poptávka po ropě v té době stále poroste, bude to znamenat vážné celosvětové problémy. Kdy ropný vrchol nastane? předpovědi se velmi různí: mezi lety , většina předpovědí však spadá do období Roky 1/1985 1/1986 1/1987 1/1988 1/1989 1/1990 1/1991 1/1992 1/1993 1/1994 1/1995 1/1996 (Zdroj dat: Energy Information Administration) 1/1997 1/1998 1/1999 1/2000 1/2001 1/2002 1/2003 1/2004 1/2005 1/2006 Gboe miliardy barelů ropného ekvivalentu Produkce ropy a zemního plynu 55 Konvenční ropa 50 Těžká ropa Hlubokomořská ropa 45 Polární ropa Kapalný zemní plyn (NGL) 40 Zemní plyn 35 Nekonvenční plyn Roky Česká republika 5 % spotřebované ropy se těží v ČR, 95 % se dováží (2004) Jedna z mnoha předpovědí ropného vrcholu (Zdroj: Association for the Study of Peak Oil and Gas) Irák jaké byly podle vašeho názoru motivy války? (Snímek: AP) Co můžeme během ropného vrcholu čekat? výrazný růst cen ropy a zemního plynu zvýšení inflace, zpomalení, případně zastavení hospodářského růstu Co můžeme dělat? Pro tuto chvíli pokračovat v četbě. Země s bohatými zásobami konvenční ropy Saudská Arábie, Irán, Irák, Kuvajt, Spojené Arabské Emiráty, Venezuela, Rusko vysoký energetický obsah využitelná v mnoha odvětvích snadno přepravovatelná a skladovatelná dříve snadno těžitelná nejsnáze dostupná ropa již byla vytěžena cena ropy v posledních letech významně roste k ropnému vrcholu může dojít již v nebližších letech svět je na ropě velmi závislý ropa se spotřebovává v úplně jiných částech světa než se těží největší zásoby jsou v nestabilních zemích ropa je centrem politických, ekonomických i vojenských konfliktů

9 ZEMNÍ PLYN Nejčistší fosilní palivo. Zemní plyn je tvořen zejména metanem (CH 4 ). Vkládají se do něj velké naděje (v současnosti 21 % energie pochází ze zemního plynu). Zemní plyn v grafech a číslech Svět 21 % energie pochází ze zemního plynu (údaj z roku 2004) Životnost zásob: 65 let (2005) K čemu se zemní plyn používá Vytápění a) centrální vytápěních celých městských částí či obcí b) lokální topení v jednotlivých budovách nebo rodinných domech Energie pro průmysl spalování plynu v hořácích různých pecí, sušáren, ohřev destilačních zařízení Výroba elektrické energie spalování plynu v kotlích plynových elektráren Miliony metrů krychlových Produkce zemního plynu ve světě Průběh produkce Roky (Zdroj dat: BP Statistical Review 2006) Česká republika 1 2 % spotřebovaného plynu se těží v ČR, 98 % se dováží (2004) Součást projektu Sachalin II těžba plynu a ropy v Ochotském moři. Panují zde extrémní teploty: od - 45 do 40 C (Snímek: Emerson Process Management) Tanker převážející kapalný zemní plyn Liquefied Natural Gas (LNG) Firmy nám vzkazují se zemním plynem nás čeká optimistická budoucnost (Snímek: Georgia Natural Gas) Při těžbě plynu na Sibiři za polárním kruhem pracují lidé v nejtěžších klimatických podmínkách (Snímek: HydroWingas) Když budete zlobit, otočíme kohouty! (kritika politiky, nikoli pána na snímku) (snímek: HydroWingas) Země s bohatými zásobami zemního plynu Rusko, Irán, Katar vysoký energetický obsah při spalování vznikají nejnižší emise ze všech fosilních paliv využitelný v mnoha odvětvích průmyslu dobře přepravovatelný netoxický kondenzační plynové kotle mají vysokou účinnost jeho zásoby vydrží cca o 20 let déle než zásoby ropy vyznačuje se podobnými problémy jako ropa jeho cena se odvíjí od cen ropy metan hlavní složka zemního plynu je významným skleníkovým plynem (zemní plyn uniká při těžbě a dopravě do atmosféry)

10 ÚSPORY ENERGIÍ A ENERGETICKÁ EFEKTIVITA Nejlevnější a nejekologičtější řešení. Ušetřit jednu kilowatthodinu je obvykle levnější, jednodušší a příznivější k životnímu prostředí než ji vyrobit. Úspory a energetická efektivita proto zaujímají při řešení možných energetických problémů 1. místo. Možnosti úspor energie Požívání materiálů na jejichž výrobu je třeba méně energie Pálená cihla nepálená cihla, pálená cihla dřevo, kovy kompozitní materiály, přírodní materiály průmyslově vyráběné materiály. Energeticky úspornější stroje, spotřebiče a dopravní prostředky Ložiska s nižším třením, lehčí materiály, elektronika s nižší spotřebou, kotle s vyšší účinností, úsporné žárovky, automobily s hybridním pohonem, lehké a malé automobily s nízkou spotřebou. Hromadná doprava Rozvoj hromadné dopravy (autobus, vlak, tramvaj ) a její vetší dostupnost. Nízkoenergetické stavby Dodatečné zateplení stávajících budov, stavba nízkoenergetických a pasivních domů. Nízkoenergetické domy potřebují 4 x méně energie a pasivní domy dokonce 13 x méně energie na vytápění než současná výstavba. Kogenerace Kogenerace je současná výroba elektrické energie a tepla. Účinnost celého procesu je % (naproti tomu účinnost samostatné výroby elektrické energie v elektrárnách je jen kolem 30 %). Přechod z industriální ekonomiky na znalostní Postupný útlum nejtěžšího průmyslu ve prospěch služeb. Inteligentní přístroje programovatelné regulátory teploty v domě (topí se jen když je třeba) automatické vypínání spotřebičů, když nejsou používány rekuperace (např. tramvaj vrací energii do sítě při brzdění) Inteligentní chování Opravdu musím po příchodu domů automaticky pustit počítač a televizi když si budu číst knížku? Je nezbytné topit v kanceláři na 26 C i o víkendu, když tam není ani noha? Skutečně musím každý den jet sám do práce autem? Na dovolenou se nedokážu dopravit jinak než letadlem?

11 JADERNÁ ENERGIE Řešení klimatické změny i energetiky? Náhrada ropy? Jaderná energie nemůže ropu nahradit, ale může snížit naši závislost na ropě. K čemu se jaderná energie používá Výroba elektrické energie Štěpením jaderného paliva (obvykle uran) vzniká teplo. Získaným teplem se ohřívá pára, která roztáčí turbíny a generátory elektrické energie. Kogenerace (výroba elektřiny a tepla) využití se předpokládá až v budoucnosti Proti globální klimatické změně Při výrobě energie v jaderné elektrárně není vypouštěn oxid uhličitý. Jaderná energie proto může mít velký význam v boji s globální klimatickou změnou. Jaderná energie v grafech a číslech Svět 6,5 % energie pochází z jádra (2004) Životnost zásob uranu (při použití stávajících reaktorů): cca 70 let (2005) Rozporuplné názory Jaderná energie vzbuzuje velmi živou diskusi má své zastánce i odpůrce. Řada věcí zůstává nedořešena zejména radioaktivní odpad. Mnoho odborníků se však shoduje, že při současném životním stylu se do budoucna bez jaderné energie neobejdeme. Terawatthodiny [TWh] Spotřeba elektřiny z jaderné energie Průběh produkce Roky (Zdroj dat: BP Statistical Review 2006) Česká republika 9 % energie pochází z jádra (2000) Životnost průmyslových zásob: 4 roky (2005) Jaderná energie nabývá významu v boji s klimatickou změnou (JE Dukovany) (snímek: ČEZ) Obav se však zbavit nedokážeme. V roce 1979 došlo v jaderné elektrárně Three Mile Island k havárii spojené s únikem radioaktivních látek do okolního prostředí. (snímek: NASA) Země s bohatými zásobami uranu Kanada, USA, Zaire, JAR, Austrálie celkové emise CO 2 z jaderné energetiky jsou nízké v malém množství paliva je obsažena velká energie (1 kg přírodního uranu má energetický obsah jako 1 vagón černého uhlí) na obzoru jsou nové technologie přepracování paliva není dořešeno dlouhodobé ukládání radioaktivního odpadu existují obavy o jadernou bezpečnost (např. v souvislosti s terorismem) energetika se více centralizuje je zranitelnější estetické znehodnocení krajiny

12 OBNOVITELNÉ ZDROJE ENERGIE Budoucnost energetiky? Jeden velký problém Obnovitelné zdroje energie jsou příliš slabé na to, aby uspokojily naši obrovskou spotřebu energie. Mezi obnovitelné zdroje energie (OZE) se obvykle řadí: a) Energie slunečního záření b) Energie větru c) Energie vody (vody v řekách, mořských vln, přílivu a odlivu) d) Energie biomasy e) Energie geotermální (tepelná energie zemského jádra) Zdroje energie b) d) pocházejí též ze Slunce, ve skutečnosti tedy máme na Zemi dva tzv. obnovitelné zdroje energie: sluneční záření a teplo zemského jádra Čísla mluví za vše: Pouhých 0,5 % (slovy: polovina procenta) energie vyrobené na světě pochází ze Slunce, větru a zemského tepla! Tak malé číslo však zároveň znamená, že je tu prostor pro růst. OZE v číslech Svět Celkem 13,2 % energie pochází s OZE 10,6 % energie pochází ze spalitelné biomasy a odpadů (2004) 2,2 % energie pochází z energie vody (2004) 0,4 % energie pochází ze Slunce, větru, tepla zemského jádra a dalších (2004) Česká republika 4 % energie pochází z OZE (2005) OZE jsou symbolem čistého zdroje energie a udržitelného rozvoje Platí to však pro všechny? (vypalování deštných pralesů za účelem pěstování plodin pro biopaliva) (snímek: NASA) Budoucnost nebude výrazně lepší V roce 2030 bude stále pouhých % energie pocházet z obnovitelných zdrojů. Za to nemohou ropní šejkové ani uhlobaroni, to je fyzikální realita. Co tedy s těmi zbývajícími 80 %? Fosilní paliva a jaderná energie nic lepšího zatím neznáme. A nebo: výrazně snížit celkovou spotřebu energie. Kdo začne první? OZE jsou nevyčerpatelné produkují méně oxidu uhličitého než fosilní zdroje některé jsou šetrné k životnímu prostředí (nikoli všechny!) jsou lokálním zdrojem energie některé jsou v podstatě zadarmo (sluneční záření na střeše domu) vyrábí příliš málo energie jejich výkon je závislý na denní a roční době, geografických podmínkách a počasí jsou drahé (cena ale bude pravděpodobně klesat)

13 BIOMASA A BIOPLYN Hit dnešní doby? Odpadní biomasa pro spalování dřevo a piliny z pil, dřevo a větve z lesních těžeb, sláma Spaluje se v kotlích buď přímo nebo po rozdrcení na tzv. štěpku a případně po slisování do briket nebo pelet. Zařízení pro výrobu tepla a elektrické energie spalováním biomasy jsou již běžná (Snímek: Alternative Green Energy Systems Inc.) Peletky se zásobníkem u kotle je jejich spalování komfortní částečná náhrada fosilních paliv (nižší emise CO 2 ) nevyužité odpadní biomasy je značné množství jde o formu využívání odpadu odpadní biomasa je obvykle levná využití je někdy málo efektivní a energeticky náročné (těžba dřeva sběr větví, drcení, sušení, svoz) nízká kvalita výsledného paliva (obsahuje kůru, šišky atd.) Biomasa v číslech Svět 10,6 % energie pochází ze spalitelné biomasy a odpadů (2004) Záměrně pěstovaná biomasa pro spalování rychle rostoucí dřeviny (topoly, vrby) energetické byliny (šťovík, křídlatka, sloní tráva) Česká republika 3,5 % energie pochází z biomasy a bioplynu (2005) 0,9 % vyrobené elektřiny pochází z biomasy a bioplynu (2005) Po vypěstování se rostliny sklidí, usuší a následně spalují stejně jako odpadní biomasa. částečná náhrada fosilních paliv (nižší emise CO 2 ) využití nadbytečných zemědělských kapacit energeticky náročné (orání, hnojení, ošetřování, sklízení, sušení) snižuje biologickou rozmanitost (monokultury) vyčerpává půdu Odpadní biomasa pro další využití zbytky potravin, tráva, drobné zejména vlhké větve, výkaly Způsoby využití výroba bioplynu pro spalování výroba kapalných paliv pro spalování částečná náhrada fosilních paliv (nižší emise CO 2 ) nevyužité odpadní biomasy je značné množství jde o formu využívání odpadu získání kvalitních hnojiv často energeticky náročné (svážení a úprava odpadu) dražší technologie Bioplynová stanice výroba bioplynu se nabízí při zpracování odpadů ze zemědělství (Snímek: Biogas Direct)

14 KAPALNÁ BIOPALIVA Místo benzinu biolíh? Rostlinný olej Auto s dieselovým motorem pojede i na řepkový olej. Časem se ale motor olejem zalepí. Motor lze pro čistý rostlinný olej upravit některé firmy úpravu již nabízejí. Energie získaná / energie vložená do výroby = 2,6 částečná náhrada fosilních paliv snížení závislosti na dovozu fosilních paliv větší energetický přínos než u bionafty velká zátěž pro životní prostředí (pěstování plodin pro výrobu oleje ve velkém množství) Bionafta Vyrábí se z rostlinného oleje (obvykle řepkového) postupem zvaným esterifikace. Obvykle se přimíchává do klasické nafty, lze ale jezdit i na čistou bionaftu. Za hektar řepky z Prahy do Říma a zpět Na bionaftu z řepky, vypěstované na 1 hektaru dojede kamion z Prahy do Říma a zpátky. Kolik takových kamiónů jen v Evropě je? Pro nahrazení všech kapalných paliv dovážených do ČR bionaftou, bychom museli pěstovat řepku na 8 milionech hektarů. To znamená na veškeré půdě naší republiky! Nejedli bychom pouze jezdili. A teď se držte: víte kolik energie bychom museli do výroby této bionafty vložit (například ve formě fosilních paliv)? Tři čtvrtiny energie získané! Energie získaná / energie vložená do výroby = 0,75 1,3 Biopaliva v číslech Česká republika 0,01 % energie pochází z biopaliv (2005) částečná náhrada fosilních paliv snížení závislosti na dovozu fosilních paliv energeticky náročná výroba nízký energetický přínos velká zátěž pro životní prostředí (pěstování plodin pro výrobu bionafty ve velkém množství) Biolíh (bioetanol) Vyrábí se například z obilí, brambor nebo cukrové třtiny obdobně jako alkohol (destilací). Obvykle se přimíchává do benzinu, lze ale jezdit i na čistý biolíh. Existují automobily, které mohou jezdit na biolíh i na benzín. Špinavější než benzín! Výroba biolíhu je extrémně energeticky náročná. V našich podmínkách se energie vložená do výroby biolíhu rovná energii získané jeho spálením! Velmi zjednodušeně řečeno: aby mohl být vyroben litr biolíhu je třeba spálit litr benzinu. Je podle vás takovéto palivo přínosem pro energetiku a životní prostředí? Energie získaná / energie vložená do výroby = 0,5 1 V Brazílii se výroba biolíhu energeticky vyplatí (teplejší klima, menší energetická náročnost zemědělství). Výsledek? Oblast Mato Grosso: zdevastované deštné pralesy na jejich půdě se pěstují plodiny pro výrobu biolíhu (Snímek: NASA) částečná náhrada fosilních paliv (platí pouze ve vhodných klimatických podmínkách např. Brazílie) snížení závislosti na dovozu fosilních paliv energeticky náročná výroba minimální energetický přínos velká zátěž pro životní prostředí (pěstování plodin pro výrobu biolíhu ve velkém množství)

15 ENERGIE SLUNCE Jediný zdroj energie pro přírodu. Teplo ze Slunce Solární kolektory Sluneční záření zahřívá kapalinu v kolektorech ta pak může ohřívat vodu v koupelně nebo vodu pro podlahové topení. levné a dostupné dobré využití sluneční energie účinnost až 90 % nejvíce tepla vyrábí v době, kdy jej nejméně potřebujeme (léto, poledne) s klesající teplotou klesá účinnost Fotovoltaické články na chalupě, kde není přípojka elektrické energie (Snímek: Jakub Mottl) Elektrárna se Stirlingovým motorem (Snímek: ThyssenKrupp) Solární kolektory na střeše rodinného domu Prosklená jižní stěna (dětská školka na okraji Vídně) Solární architektura Prosklená jižní fasáda funguje jako skleník sluneční záření může ohřívat interiér domu. Pokud je sluníčka moc, použijí se například žaluzie. přímá přeměna slunečního záření na využitelné teplo největší účinnost skrz prosklenou stěnu uniká podstatně více tepla z místnosti než přes zděnou stěnu drahé Elektřina ze Slunce Fotovoltaické články Panely s články, vyráběnými z křemíku články přímo mění energii slunečního záření na energii elektrickou. přímá přeměna slunečního záření na elektřinu zatím nízká účinnost (10 15 %) výroba článků zatěžuje životní prostředí elektrickou energii zatím neumíme efektivně akumulovat drahé Sluneční energie v číslech Česká republika 0,01 % energie pochází ze sluneční energie (2005) 0,0005 % vyrobené elektřiny pochází ze sluneční energie (2005) Solární elektrárny Sluneční záření ohřívá zařízení, které umí měnit teplo na mechanický pohyb (parní turbína, Stirlingův motor). Zařízení pak pohání generátor elektrické energie. vyšší účinnost přeměny energie slunečního záření na energii elektrickou velké plochy pro koncentraci slunečního záření (např. parabolická zrcadla) nutnost natáčení za Sluncem drahé sluneční záření je zdarma (uhlí musí někdo vytěžit a přivézt) Slunce bude svítit ještě 5 až 10 miliard let sluneční energie je pro naše potřeby málo koncentrovaná když potřebujeme energii, Slunce svítí málo (noc, zima) a naopak potřebujeme trvalý přísun energie Slunce trvale nesvítí (oblačnost)

16 ENERGIE VODY Koloběh vody. Energie vody v číslech Svět 2,2 % energie pochází z energie vody (2004) Vodní elektrárny Významný obnovitelný zdroj energie v ČR. Přesto z vodních elektráren pochází pouhé 3 % z celkového množství elektřiny, vyrobené v ČR. Významné jsou malé vodní elektrárny (instalovaný výkon do 10 MW) všechny dohromady vyrábějí téměř stejné množství energie jako všechny velké. Výroba elektrické energie v malých vodních elektrárnách (2005): 1070 GWh Výroba elektrické energie ve velkých vodních elektrárnách (2005): 1309 GWh Česká republika 0,45 % energie pochází z energie vody (2005) 3 % vyrobené elektřiny pochází z energie vody (2005) finančně se vyplatí i bez dotací malé kolísání výroby během provozu nejsou produkovány žádné emise velké přehrady narušují ekologickou stabilitu krajiny malé vodní elektrárny způsobují přerušení toku v ČR je většina vhodných lokalit již obsazena Přehradní nádrž s elektrárnou Orlík. Tato velká vodní díla jsou dnes z environmentálního hlediska odmítána (Snímek: ČEZ) Turbíny a generátory vodní elektrárny Vydra (Snímek: ČEZ) Přílivové elektrárny Využívají rozdílu hladin mezi přílivem a odlivem. Zajímavost: příliv a odliv vzniká gravitačním působením Měsíce a Slunce na masy vody v mořích. Primárním zdrojem energie pro tyto elektrárny je tedy gravitace. Energie příboje a mořských vln Využívá se pravidelného vlnění mořské hladiny dosud málo rozšířené Přílivová elektrárna

17 ENERGIE VĚTRU Vyplatí se vítr? Jak fouká v ČR Větrné elektrárny má smysl stavět jen v místech, kde vítr dostatečně fouká na mapě jsou tato mísa označena červenou a fialovou barvou. Mapa průměrných rychlostí větru ČR (Mapa: Ústav fyziky atmosféry, Akademie věd ČR) Větrné elektrárny nejčastější je varianta s rotorem s třemi listy v posledních letech došlo ke značnému technologickému pokroku (vyšší účinnost, nižší hlučnost, u některých typů odstranění převodovek) trend směřuje k větším rotorům ve větších výškách (rychlost větru s výškou nad terénem výrazně roste) a vyšším instalovaným výkonům (1 4 MW) Vyplatí se vítr? Výkon větrné elektrárny výrazně roste s růstem rychlosti větru (výkon roste s třetí mocninou rychlosti větru). Příklad: V Krušných horách je průměrná větrnost cca 6 m/s, v Plzni cca 3 m/s. V Plzni proto potřebujeme 8 elektráren, abychom vyrobili tolik energie, kolik v Krušných horách vyrobí elektrárna jedna! Průměrná rychlost větru [m/s] 0,0 2,0 2,0 2,5 2,5 3,0 3,0 3,5 3,5 4,0 4,0 4,5 4,5 5,0 5,0 6,0 6,0 8,0 8,0 a více Mapa průměrných rychlostí větru Plzeňského kraje (Mapa: Ústav fyziky atmosféry, Akademie věd ČR) Pokud se staví elektrárny v málo větrných oblastech, jde o obrovské plýtvání materiálem i finančními prostředky (obvykle z dotací). Energie větru v číslech Česká republika 0,005 % energie pochází z energie větru (2005) 0,03 % vyrobené elektřiny pochází z energie větru (2005) během provozu nejsou produkovány žádné emise Ve světě jsou nejlepší větrné podmínky na mořském pobřeží, na hřebenech hor a náhorních planinách kolísání výroby energie velká závislost výroby na okolním terénu estetické znehodnocení krajiny

18 ENERGIE PROSTŘEDÍ A ZEMSKÉHO JÁDRA Odkud můžeme čerpat energii? Tepelná čerpadla Tepelné čerpadlo umí odebírat teplo z venkovního prostředí, převést jej na vyšší teplotní hladinu a předávat pro topení nebo ohřev vody. Pro tento proces je vždy třeba dodat další energii zvenčí obvykle elektrickou energii pro pohon tepelného čerpadla. Topný faktor udává kolikrát více energie tepelné čerpadlo dodá pro topení než je spotřebováno pro jeho provoz. Tepelné čerpadlo, které vytápí Český hydrometeorologický ústav v Plzni Příklad: Tepelné čerpadlo má průměrný topný faktor například 3. Za rok vyrobí např kwh tepelné energie pro vytápění, ale spotřebuje jen kwh elektrické energie ( / 3 = 5 000). Zbylých kwh pochází z tepelné energie okolního prostředí. Pozor! Topný faktor sám o sobě nic nevypovídá důležitá je i teplota topné vody a další faktory. Odkud tepelné čerpadlo může odebírat tepelnou energii? Hlubinné vrty vrty do země hluboké m Půda tzv. půdní kolektor meandr plastového potrubí v hloubce minimálně 1 m Okolní vzduch tepelné čerpadlo ventilátorem odebírá teplo přímo z venkovního vzduchu Podzemní voda teplo z vody ve studni Povrchová voda teplo z vody v rybníku nebo řece Solární kolektory využití tepla ze solárních kolektorů Jsou tepelná čerpadla energetickým přínosem? Běžná tepelná čerpadla spotřebovávají zhruba stejné množství fosilních zdrojů energie (tzv. primárních energetických zdrojů) jako například vysoce účinné kotle na uhlí a zemní plyn. Tepelná energie prostředí v číslech Česká republika 0,03 % energie pochází z geotermální energie (2005) během provozu nejsou v místě použití produkovány emise snížení závislosti na dovozu paliv pro provoz obvykle využívají elektřinu vyráběnou v ČR drahé primární zdroje energie šetří jen minimálně ochlazování prostředí v okolí např. vrtů nebo zemních kolektorů Geotermální elektrárny a teplárny Vysokoteplotní geotermální elektrárny a teplárny Staví se ve vulkanicky aktivních oblastech. Pára z horkých pramenů nebo pára ohřátá ve vrtech roztáčí turbíny spojené s generátory elektrické energie. Pára se též používá přímo k vytápění. Nízkoteplotní geotermální elektrárny Fungují obdobně jako tepelná čerpadla. Staví se však v oblastech se zvýšenou vulkanickou činností (vyšší teploty podloží) a mají proto podstatně vyšší účinnost než klasická tepelná čerpadla Grindavík, Island geotermální elektrárna

19 BUDOUCÍ ZDROJE ENERGIE Sci-fi nebo realita? Věda a výzkum V minulosti se zatím vždy podařil přechod z jednoho dominantního zdroje energie na jiný (např. dřevo > uhlí > ropa). Klíčovou roli hrál technologický pokrok. Zda se podaří i nezbytný odklon od klasických fosilních paliv bude ve velké míře záviset na vědě, výzkumu, jejich podpoře a následném technologickém pokroku. Kdy se dočkáme jaderné fúze? Snad kolem roku Možná ale podstatně déle a nebo také nikdy. Při jaderné fúzi dochází ke slučování atomů lehkých prvků (deuterium, tritium) za vzniku prvků těžších (helium) a uvolnění značného množství energie, kterou můžeme dále využívat. Uvolněná energie je podstatně větší než při klasické štěpné jaderné reakci (štěpení atomů těžších prvků za vzniku prvků lehčích), která je zdrojem energie ve všech současných jaderných reaktorech. Interiér komory Tokamaku jedna z možností zvládnutí řízené jaderné fúze Vodíkový automobil u čerpací stanice Vodík vyřeší vše Tak to je obrovský omyl. Vodík není zdrojem ale pouze nositelem energie. Vodík nelze nikde těžit jako například ropu. Musíme jej vyrábět energie získaná využitím vodíku je vždy menší než energie vložená do jeho výroby. Fantazii se meze nekladou Co už někoho napadlo: Získávání uranu z mořské vody Výroba ropy pomocí bakterií Obrovská fotovoltaická elektrárna v poušti Fotovoltaická elektrárna na oběžné dráze Sonoluminescence další z cest k ovládnutí jaderné fúze Celá Země jako velký magnetohydrodynamický generátor A mnoho dalších Co napadá vás? Pokud objevíte nový a dostupný zdroj energie, bude Bill Gates vedle vás učiněný žebrák. Že by to byla cesta?

20 JAK JSME NA TOM U NÁS V ČR Můžeme být spokojeni? Prostor pro snižování energetické náročnosti je v ČR obrovský. Národní program hospodárného nakládání s energií Priority maximalizace energetické efektivnosti a využití úspor energie vyšší využití obnovitelných a druhotných zdrojů energie vyšší využití alternativních paliv v dopravě Energetická náročnost Rakousko vs. ČR Zejména s první prioritou lze na 100 % souhlasit Velká energetická náročnost Abychom vydělali 1 Euro, spotřebujeme na to 2x více energie než naši sousedé v Rakousku. Možnosti úspor Velká energetická náročnost = velký prostor pro úspory. Ignorace úspor energie je u nás obrovská. Jeden příklad za všechny tepelná izolace drtivé většiny domů v ČR je žalostná. Věda a výzkum Podpora vědy a výzkumu v ČR je na nízké úrovni. Málokdo chápe, že za náš relativní blahobyt vděčíme právě vědě, výzkumu a technologickému pokroku. Obnovitelné zdroje energie (OZE) V roce 2004 pocházelo z OZE 2,9 % energie, v roce 2005 to bylo již 4 % a čekáme další růst. Energetická koncepce ČR počítá s růstem podílu OZE na 9 % v roce 2010 a na 15 % v roce Konkrétní čísla: Energetická náročnost národního hospodářství Rakouska (tuny ropného ekvivalentu na 1000 USD) = 0,14; ČR = 0,3 (údaje z roku 2002). Údaje jsou přepočteny dle parity kupní síly. Bez tohoto přepočtu je energetická náročnost ČR 6x vyšší než náročnost Rakouska. Zdá se vám to málo? Už prostě víme, že se žádný zázrak konat nebude. A zas ta stará otázka co s těmi zbývajícími 85 %? Ví někdo? Uhlí Uhlí máme značné zásoby, určitě na řadu desítek let. Očekává se odklon od topení uhlím v domácích kotlích. Otázkou zůstává, zda alternativy (zemní plyn, biomasa) budou dostatečné a cenově dostupné. Uran Průmyslové zásoby uranu nám vydrží jen několik let. Pokud budeme jadernou energii dále využívat, bude nutný dovoz paliva. Ropa, zemní plyn Závislost ČR na dovozu těchto paliv je téměř stoprocentní. Tato závislost se stává stále větším problémem. Tepelná izolace domu v Rakousku a v Čechách najděte rozdíly Prioritou státu i nás všech by mělo být snížení závislosti ČR na dovozu fosilních paliv.

21 ÚSPORY ENERGIÍ Co můžeme dělat u nás? Pokud šetříme energiemi, šetříme nejvíce vlastní peníze, ale též chráníme životní prostředí a své potomky před nejistým životem v době velmi drahé energie. Co konkrétně můžeme dělat? Zateplit svůj dům kvalitní tepelnou izolací o tloušťce alespoň 15 cm (například minerální vlnou). Realizaci svěřte odborné firmě. Při stavbě nového domu požadovat na architektovi/stavební firmě, aby dům svými parametry odpovídal standardům pro nízkoenergetické domy. Vhodné je nastudovat literaturu o nízkoenergetických a pasivních domech. Nízkoenergetické domy potřebují 4x méně energie a pasivní domy dokonce 13x méně energie na vytápění než současná výstavba! Instalovat těsnění do oken a dveří nebo rovnou vyměnit stará okna za kvalitní s izolačním dvojsklem (nejlépe s dřevěným rámem). Pokud máme dobře těsnící okna nezapomínáme na větrání krátké, intenzivní (při dokonalém utěsnění je obvykle nutné nainstalovat větrací jednotku!). Okna domu opatřit izolačními okenicemi, roletami nebo žaluziemi. Kupovat úsporné spotřebiče (označené jako A na energetickém štítku) Úsporných spotřebičů je celá řada: žárovky, pračky, ledničky atd. Používat chytré přístroje například programovatelný regulátor teploty (termostat), na kterém lze naprogramovat teploty v bytě v průběhu dne (nízká teplota v době nepřítomnosti lidí topí se podstatně méně). Nenechávat zbytečně zapnuté spotřebiče (musí ta televize skutečně běžet, když si čtu knížku?) Omezit jízdu autem, pokud je to možné, nebo se domluvit s dalšími lidmi na spolujízdě. Jezdit veřejnou dopravou spíše než autem. Tepelná izolace nízkoenergetického domu Izolační žaluzie Okno s izolačním trojsklem Energetický štítek Programovatelný termostat Kotel na spalování biomasy (Snímek: Verner) V rozumné míře využívat obnovitelné zdroje energie instalovat na střechu solární kolektory pro ohřev vody. Při použití kolektorů pro přitápění je nutné mít nízkoteplotní otopnou soustavu (například podlahové topení). Zakoupit kotel na peletky, dřevěné brikety nebo na dřevo (pokud je v okolí dostatek kvalitního suchého dřeva například odpad z pily). Základní druhy dotací: Na zařízení, využívající obnovitelné zdroje energie lze získat dotaci ze Státního fondu životního prostředí Výroba elektřiny z obnovitelných zdrojů energie je dotována zvýšenou výkupní cenou Připravuje se zákon o podpoře výroby tepla z obnovitelných zdrojů energie Budovat (např. jako podnikání) nebo podporovat výstavbu zařízení pro využívání obnovitelných zdrojů energie, které mají z energetického a ekonomického hlediska smysl (obecní kotelny na odpadní biomasu, bioplynové stanice). Nevěřit všemu co se říká nebo píše třeba v internetových diskusích. Pátrat po faktech a na jejich základě si vytvářet vlastní názor. Vzdělávat se. Jízda městskou hromadnou dopravou je energeticky úspornější než jízda automobilem Solární kolektory na střeše rodinného domu S realizací všech uvedených opatření vám rádi poradí v informačních centrech sítě ENVIC.

22 Poznámky

23 Poznámky

24 Spolufinancováno Evropským envic sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.