ENERGETICKÉ ZDROJE PRO 21. STOLETÍ

Transkript

1 INOVACE ODBORNÉHO VZDĚLÁVÁNÍ NA STŘEDNÍCH ŠKOLÁCH ZAMĚŘENÉ NA VYUŽÍVÁNÍ ENERGETICKÝCH ZDROJŮ PRO 21. STOLETÍ A NA JEJICH DOPAD NA ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ CZ.1.07/1.1.00/ ENERGETICKÉ ZDROJE PRO 21. STOLETÍ ING. DANIEL POLÁK TENTO DOKUMENT JE SPOLUFINANCOVÁN EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY

2 Ing. Daniel Polák TATO PREZENTACE JE SPOLUFINANCOVÁNA EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY

3 Obsah Spotřeba energie Krize neobnovitelných zdrojů energie Obnovitelné zdroje energie Sluneční energie Větrná energie Geotermální energie

4 Spotřeba energie Celosvětová roční spotřeba energie v roce 2008 byla 474 exajoulov ( J = TWh) [3] Primární energie (Primary energy) energie v původní, technicky ještě nehotové formě, jako je např. uhlí, surová ropa, přírodní zemní plyn, uran slunečný záření, vítr, dřevo nebo hnůj (biomasa) [3] Pozn.: v grafe není zahrnutá solární, věterná a geotermální energie

5 Spotřeba energie Primární spotřeba energie vztažená v % k celosvětovému průměru [1]

6 Krize neobnovitelných zdrojů energie TATO PREZENTACE JE SPOLUFINANCOVÁNA EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY

7 Ropa Uhlí, ropa přeměněné produkty z živočišných a rostlinných látek = dlouhodobé konzervy slunečné energie [2] Nejstarší ložiska ropy 350 milionů let stará Těžba většiny ropy Perský záliv Začátek průmyslové těžby ropy 1859 v Pensylvánii, USA V současné době se denně vytěží 85 milionů barelů ropy 1 petroleum barrel (US) = 158,987 l (litrů) V roce 2030 se předpokládá globální spotřeba 104 milionů barelů denně

8 Ropa Těžba ropy v jednotlivých oblastech světa a její prognóza [2] Graf ukazuje, že zlom v těžbě ropy již nastal kolem roku 2010, přičemž spotřeba primární energie má rostoucí trend, proto je nutné věnovat pozornost obnovitelným zdrojům energie

9 Ropa Zásoby ropy rok 2008 [6] Stát zásoby ropy (miliardy barelů) procentuální podíl na zásobách OPEC Saudská Arábie ,8% Libye 44 4,3% Venezuela ,8% Nigérie 37 3,6% Írán ,4% Katar 25 2,5% Irák ,2% Alžírsko 12 1,2% Kuvajt 102 9,9% Angola 10 0,9% Spojené arabské emiráty 98 9,6% Ekvádor 7 0,6% Světové zásoby ropy zásoby ropy států mimo OPEC 21% (271 miliard barelů) zásoby ropy států OPEC 79% (1023 miliard barelů) Nigérie Spojené arabské emiráty Libye Zásoby ropy států OPEC Alžírsko Katar Kuvajt Angola Ekvádor Saudská Arábie Venezuela Irák Írán

10 Uhlí Světové zásoby uhlí (r. 2008) 861 miliard tun Roční celosvětová spotřeba uhlí (r. 2010) 7,25 miliard tun [4]

11 Uran Podíl energeticky využitelného čistého přírodního uranu 235 U v uranových rudách je jen 0,72 % Největší podíl má energeticky nevyužitelný 238 U 99,27 % Podíl jaderné energie na světovém zajištění zdrojů energie je jen 6 % Světové zásoby využitelného uranu (tuny) [7]

12 Krize neobnovitelných zdrojů energie Doba, na kterou vystačí energetické zásoby při současném tempu těžby [1]

13 Obnovitelné zdroje energie Porovnání roční obnovitelné nabídky zdrojů energií a celosvětové primární spotřeby energie s úhrnem celého množství konvenčních nosičů energie [1]

14 Sluneční energie Ročně dostává Země 8000 krát větší množství energie, než je celosvětová primární spotřeba TATO PREZENTACE JE SPOLUFINANCOVÁNA EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY

15 Fotovoltaika Přeměna slunečního světla na elektřinu Princip činnosti: Při dopadu slunečního světla na polovodič se emitují elektrony (tzv. fotoelektrický jev), které způsobí vznik elektrického napětí i proudu Model zobrazující analogii s procesy ve fotočlánku [1] Gumové kuličky fotony; voda elektrony; proudení vody elektrický proud

16 Fotovoltaika Konstrukce fotovoltaického článku

17 Fotovoltaika Fotovoltaický systém na rodinném domku

18 Fotovoltaika Účinnost různých materiálů fotovoltaických článků Materiál článků Maximální laboratorí účinnost Typická modulární účinnost článku Plocha potřebná na 1 kw Monokrystalický křemík Polykrystalický křemík 24,7 % 15 % 6,7 m 2 18,5 % 14 % 7,2 m 2 Amorfní křemík 12,7 % 6 % 16,7 m 2 CIS/n CIGS 19,5 % 10 % 10,0 m 2 CdTe 16,5 % 7 % 14,3 m 2 Koncentrátorové články 40,7 % 28% 3,6 m 2

19 Fotovoltaika Mapa ročního potenciálu generovaní elektrické energie z fotovoltaických článků [8] Místa s nejvyšším potenciálem : Jižní Andy, Himaláje (kvůli vysoké účinnosti při nízké teplotě a vysoké úrovni ozařování)

20 Fotovoltaika Průměrné hodnoty slunečního svitu v České republice v kwh/m 2 [1]

21 Solárně-termické elektrárny Přeměňují slunečné záření nejprve na teplo a poté na elektrickou energii Pro přeměnu záření na teplo se používají koncentrátory parabolická zrcadla, kt. soustřeďují světlo do ohniště (jako u lupy) Elektrárna se žlabovými parabolickými kolektory s tepelným zásobníkem [1]

22 Solárně-termické elektrárny Solární věžová elektrárna s otevřeným vzduchovým receiverem [1]

23 Solárně-termické elektrárny Oblasti v severní Africe, využitelné pro výstavbu solárních elektráren [1]

24 Solárně-termické elektrárny Možnosti dovozu obnovitelného proudu ze severní Afriky do EU a potenciální dlouhodobé ceny na pořízení proudu při plném využití kapacit [1]

25 Větrná energie

26 Větrná energie Globální cirkulace a vznik větru [1]

27 Větrná energie Celosvětová mapa rychlostí větru [1]

28 Větrná energie Mapa průměrné rychlosti větru na území ČR ve výšce 10 m [9]

29 Větrná energie Implementovány a zamítnuté projekty větrných elektráren v ČR [12]

30 Větrná energie Rozšíření využití větrné energie v ČR za 20 let [12]

31 Větrná energie Funkční princip větrné elektrárny s horizontální osou

32 Větrná energie Princip jednoduchého autonomního systému s větrnou elektrárnou [1]

33 Větrná energie Vývoj velikosti větrných elektráren [1]

34 Větrná energie Konstrukce a komponenty větrné elektrárny [1]

35 Geotermální energie Země obrovský zásobník tepla: 99 % objemu Země má teplotu > 1000 C 90 % z 1 % zbývajícího objemu má teplotu > 100 C Struktura Země [1]

36 Geotermální energie Zemská kůra a nejvyšší vrstvy zemského pláště tvoří tzv. litosféru Litosféra sestává ze sedmi velkých a několika menších litosférických desek Astenosféra tekutý materiál, na kt. plavou litosférické desky Tektonické desky Země [1]

37 Geotermální energie Plošná klasifikace České republiky z hlediska využití geotermální energie [10]

38 Geotermální energie Princip geotermální teplárny [1] akvifer angl. Aquifer, podzemní vrstva nasáklá čerstvou vodou

39 Geotermální energie Princip geotermální ORC elektrárny [1] ORC Organic Rankine Cycle Turbína je místo vody poháněna organickým médiem (Isopentan)

40 Geotermální energie Celosvětové instalované výkony geotermálních elektráren [1]

41 Geotermální energie Geotermální elektrárna Nesjavellir Island [11]

42 [1] Quaschning, Volker: Obnovitelné zdroje energií Použitá literatura [2] [3] - [4] - script/csarticles/articles/000001/ htm [5] - [6] - [7] - to-be-overby- 2050/ [8] - best_solar_potential/17/1/ [9] - [10] - mapa jpg [11] - [12] GEOGRAFICKÝ ČASOPIS/GEOGRAPHICAL JOURNAL 62 (2010) 3, TATO PREZENTACE JE SPOLUFINANCOVÁNA EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY