Vysoká škola báňská Technická univerzita Ostrava ENERGIE Z OBNOVITELNÝCH ZDROJŮ A JEJÍ VLASTNOSTI Mojmír Vrtek Fakulta strojní Katedra energetiky
Historický vývoj spotřeby energie Průměrný příkon na 1 člověka Pozn. rok [kw] před -100.000 0,1-100.000 0,2 1800 0,5 1900 1,5 2006 6,2 6,0 2,4 Vyspělé země OECD ČR Svět
Historický vývoj populace
Scénáře spotřeby primárních energetických zdrojů 1600 1400 1200 1000 [EJ] 800 600 400 200 0 2000 2010 2020 2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 2100 Year Shell - Sustainable growth - 1995 Shell - The Spirit of the Coming Age - 2001 Shell - Dynamics as Usual - 2001 Geller - 2003 IEA-Baseline - 2006
Scénáře spotřeby primárních energetických zdrojů 500 490 480 470 460 [EJ] 450 440 430 420 410 400 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 Year Shell - The Spirit of the Coming Age Shell - Dynamics as Usual Geller IEA-Baseline Real
Odhady budoucí skladby zdrojů [EJ] 600 500 400 300 Jádro Zemní plyn Obnovitelné Skladba zdrojů pro scénář Geller 2003 200 Uhlí 100 Ropa 0 1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050 2060 2070 rok 1600 Skladba zdrojů pro scénář Shell Sustainable growth 1995 [EJ] 1400 1200 1000 800 600 geotermál mořská energie solár nová biomasa vítr voda dřevo jádro plyn obnovitelné 400 200 nafta uhlí 0 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050 2060 rok
Poměrné pokrytí spotřeby PEZ obnovitelnými zdroji pro jednotlivé scénáře 50% 45% 40% 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% 2000 2010 2020 2030 2040 2050 Year Shell - Sustainable growth - 1995 Shell - Dynamics as Usual - 2001 Shell - The Spirit of the Coming Age - 2001 Geller - 2003 IEA-Baseline - 2006 Real
Uváděné argumenty pro nasazení OZE produkce skleníkových plynů vyčerpatelnost neobnovitelných zdrojů trvale udržitelná tepelná stabilita planety z hlediska využívání vnitřních zdrojů
Uváděné argumenty pro nasazení OZE produkce skleníkových plynů (a to zvláště oxidu uhličitého) při spalování fosilních paliv Alternativa Jaderná energie
Uváděné argumenty pro nasazení OZE vyčerpatelnost neobnovitelných zdrojů 13 508 EJ 212 193 EJ 992 000 EJ Spotřeba v letech 1860-1998 Připraveno k těžbě a schopné těžby Konvenční a nekonvenční zásoby s vyššími těžebními náklady a potřebou nových technologií Jeden z optimistických odhadů světových zásob fosilních paliv (IPPC, Climate Change 2001: Mitigation. Cambridge : Cambridge University Press, 2001)
Uváděné argumenty pro nasazení OZE vyčerpatelnost neobnovitelných zdrojů Klasifikace zásob a zdrojů nerostných surovin Hlediska: rozvoj lidských znalostí v oboru průzkumné geologie stupeň připravenosti těžby - stav a charakter lokality, politické poměry v místě těžby, různé zákonné normy, zejména environmentální fyzikální a chemické vlastnosti suroviny, investiční náklady, provozní náklady (těžební, úpravnické, dopravní, aj.), stav a cena suroviny na trhu ap.
Uváděné argumenty pro nasazení OZE vyčerpatelnost neobnovitelných zdrojů Citát z odborné literatury z roku 1939 Steiner, A., Veselý, J. - Světlo a síla, Praha Karel Synek 1939, 325 stran, edice: Světové dějiny techniky, svazek 5 jenom již známá ložiska uhlí stačí nám na 2000 let a známé prameny nafty na 50 let Životnost prověřených zásob ROPA UHLÍ Rok odhadu Životnost v letech Rok odhadu Životnost v letech 1939 50 1939 2000 1950 22 1972 150 1960 37 1992 166 1970 35 2006 142 2000 41 2008 54 Jaderná energie? množivé reaktory, termojaderná fúze?
Uváděné argumenty pro nasazení OZE trvale udržitelná tepelná stabilita planety z hlediska využívání vnitřních zdrojů
Uváděné argumenty pro nasazení OZE Other (geotherm,solar,wind etc.) 0.4% Combustible Renewables and Waste 10.6% Hydro 2.2% Nuclear 6.5% trvale udržitelná tepelná stabilita planety z hlediska využívání vnitřních zdrojů Natural gas 20.9% Oil 34.3% Coal 25.1% Podíl jednotlivých primárních zdrojů na celosvětové roční spotřebě energie (86,8 % z neobnovitelných zdrojů ) Porovnání s množstvím ročního slunečního záření, jež energeticky ovlivňuje Zemi cca 0,011 % Při uvažování teoretických zákonů v oblasti záření těles by se při desetinásobném zvýšení současné spotřeby z vnitřních zdrojů a při zachování současného stavu skleníkových plynů zvýšila průměrná teplota Země o necelou 0,1 C
Charakteristické vlastnosti energetických výroben zdroj energetická výrobna produkt spotřebič strana zdroje strana produktu ENERGIE ZDROJE, ENERGIE PRODUKTU Transformovatelnost Akumulovatelnost Transportovatelnost Spolehlivost dodávky
Obnovitelné zdroje energie energie slunečního záření energie biomasy a odpadů energie vodních toků energie větru geotermální energie nízkopotenciální teplo přírodních hmot energie moří
Charakteristické vlastnosti obnovitelných zdrojů + možnost ekologického využívání + nevyčerpatelnost, schopnost regenerace + zpravidla nízké relativní provozní náklady - malá plošná koncentrace, nízká hustota energie - nestejnoměrné územní rozložení -proměnlivá intenzita během dne, roku - vyšší či vysoké relativní investiční náklady
Porovnání hustoty energie chemická energie v 1 kg černého uhlí potenciální energie 30 m 3 vody při spádu 100 m kinetická energie 200 000 m 3 vzduchu větru při rychlosti 15 m/s (~ krychle o hraně 58 m ~ 54 km/h) jednodenní průměrné celoroční množství slunečního záření dopadajícího na 3 m 2 horizontální plochy 1,5 hodinové čerpání nízkopotenciálního tepla ze 100 m vrtu 12 dm 3 dřevní štěpky anihilace 3,27 x 10-10 kg hmoty
Charakteristické vlastnosti obnovitelných zdrojů Druh produktu (Transformovatelnost) elektrická energie teplo Spolehlivost dodávky produktu okamžitá za určité období Akumulovatelnost energie na straně zdroje na straně produktu Transportovatelnost energie na straně zdroje na straně produktu
Produkce elektřiny z OZE v ČR Elektřina +transformovatelnost, +transportovatelnost, špatné možnosti akumulace dodávka do celostátní sítě Vodní elektrárny + velmi kvalitní zdroj + VVE regulace, akumulace + MVE - relativní stálost Větrné elektrárny + možnost zemědělského využití pozemků - nestabilní produkce Elektrárny na biomasu, odpady + kvalitní zdroj + regulace, akumulace paliva + kogenerační výroba tepla - spalovací procesy - provozní náklady energetická náročnost a cena paliva? Sluneční elektrárny (FVS) + minimální provozní náklady - vysoké investiční náklady - velmi nestabilní produkce
Produkce tepla z OZE v ČR Teplo -omez. transformovatelnost, transportovatelnost, + možnost krátkodobé akumulace spotřeba v místě nebo okolí Biomasa, odpady + kvalitní zdroj + regulace, akumulace paliva + kogenerační výroba elektřiny - spalovací procesy - provozní náklady energetická náročnost a cena paliva? Geotermální energie + kvalitní, stálý zdroj - málo vhodných lokalit Sluneční energie + plošná dostupnost + možnost pasivního využití - denní a sezónní nesoulad nabídky a poptávky Nízkopotenciální teplo přírodních hmot + obecně plošná dostupnost - provozní náklady ~ pohonná energie
Fandi obnovitelným zdrojům - ale zůstaň technikem a ekonomem!
Vysoká škola báňská Technická univerzita Ostrava ENERGIE Z OBNOVITELNÝCH ZDROJŮ A JEJÍ VLASTNOSTI Mojmír Vrtek Fakulta strojní Katedra energetiky DĚKUJI ZA POZORNOST