Přednáška3

Aplikovaná ekologie
3.přednáška
Lidská činnost – energetika,
průmysl
Ing. Tereza Dvořáková
B608 tereza.dvorakova@fsv.cvut.cz
Ing. Martin Dočkal
B613 dockal@fsv.cvut.cz
Katedra hydromeliorací a
krajinného inženýrství
Fakulta stavební
ČVUT v Praze
3.3.2010
•Energie-fyzikální zákonitosti
Energetika a životní prostředí
•Přírodní suroviny+další zdroje
•Zdroje energie versus člověk + ŽP
(popis, vlivy, +/-)
•Čím tedy topit/svítit?
Energie
• …nevzniká ani nezaniká, lze ji pouze přeměňovat:
teplo↔hmota↔práce (1.TD zákon)
• pro Zemi zůstává hlavním zdrojem energie Slunce,
základ života (autotrofní organizmy)
Spotřebováváme E nashromážděnou za milióny let
„zakonzervovanou“ v podobě fosilních paliv
180 000 TW
Sluneční energie
zvyšuje teplotu Země
o c. 290 stupňů –
zatím zdarma
SLUNCE
sluneční energie
dostává Země od
Slunce
10 TW
energie v ekonomice, kterou
si platíme
SOLÁRNÍ KONSTANTA 1400 W.m-2
ATMOSFÉRA
ZEMSKÝ POVRCH
Mírné pásmo:
max. 1000 W.m-2
1000 – 1200 kWh. m-2.rok-1
6 – 8 kWh.m-2.den-1
Denní bilance

IČ foto: teplota střech, dlažby a stromů
Klimatizace
• fosilní paliva (uhlí, ropa, zemní plyn)
• jaderná energie
Rozdělení zdrojů energie
• vodní energie
• energie větru
• solární energie
• geotermální energie
• energie biomasy
OZE = obnovitelné
zdroje
energie
„KLASICKÉ“ zdroje energie
• fosilní paliva head2rightuhlí
head2rightropa
Zdroje v ČR
černé → 15 let
hnědé → 20 let
nemáme význ.
head2rightzemní plyn
head2rightrašelina
→ JSOU VYČERPATELNÉ !!!
Palivo spalováno v klasických parních = tepelných el.
zásoby
nevyužíváme
Schéma tepelné elektrárny
Lom Bílina-Severočeský hnědouhelný revír
Elektrárna Prunéřov – Čechy (Podkrušnohoří)
Emise SO2, NOX, CO2, popílku
Palivo Výhřevnost Obsah popele C O H N SMJ/kg % % % % % %
Dřevo 15,3 0,5 43,0 37,0 5,0 0,1 -
Dřevní uhlí 30,1 0,7 71,0 11,0 3,0 0,1 -
Hnědé uhlí 13,6 10 –30 58,0 18,0 5,0 1,4 2 – 7
Černé uhlí 29,6 10 – 15 73 5,0 4,0 1,4 1,0
Koks 25,9 9 – 17 80,0 2,0 2,0 0,5 0,8
3
Odsíření brightsuchou metodou – mletý vápenec do ohniště
CaCO3→CaO+CO2,
CaO+SO2→CaSO3
brightpolosuchou metodou – vápencová suspenze je
rozprášená do spalin, → CaSO3,CaSO4
brightmokrou metodou – suspenze H2O, CaCO3 absorbuje
SO32-, CO2 → CaSO4.2H2O (energosádrovec)
Zemní plyn 33 MJ/m 0 80 0 20 0 0
Odstraň. NOX bright technologie fluidního spalování
Odstraň. CO2 – NELZE! (skleníkový plyn!)
Popílek bright odlučovače (elektrostatické)
Odpadní
teplo
bright výměníky (klima x recipient)
Přes negativa:
checkbldznečišťování atmosféry = negativní dopad na zdraví
checkbldnízká účinnost spalování
checkbldomezené zdroje paliv
jsou tepelné elektrárny celosvětově hlavním zdrojem E !!!
Rozdělení elektráren v ČR dle typu
Větrné
TepelnéVodní
Jaderné
Větrné
Tepelné
Vodní
Jaderné
Zdroj %
Větrné 0,03
Tepelné 66,36
Vodní 3,67
Jaderné 29,95
Výroba elektřiny
2005 Zdroj ČSÚ
JADERNÁ ENERGIE
Princip - řízená řetězová reakce (přeměna U235) za
uvolnění energie z obohaceného paliva.
Jaderné palivo – obohacený uran
V ČR v současnosti až 42,5% spotřeby JETe (oba bloky!), JEDu
-přírodní uran se zvýšeným obsahem izotopu
U235 z původních 0,5% na 2 - 5%
- zásoba uranu je ještě asi na 270 let
Opačný princip → termonukleární fůze (ve fázi vývoje)
checkbldznačné zásoby paliva
checkbldnejsou emise do atmosféry
checkbldbezpečnost elektrárny
checkbldradioaktivní odpady
+ -
JADERNÉ ELEKTRÁRNY
(včetně CO2)
checkbld„velké“ zdroje energie
checkbldveřejné mínění
ad bezpečnost – uzavřené primární a sekundární okruhy
a okruh chladící
ad odpady - široká škála (od „tvrdých“ RAO až po inertní mat
+ chladící voda...)
- problém s recyklací (hybridní reaktory ve vývoji)
→ izolovat od prostředí (multibariérový princip)
ad veřejnost - otevřeně informovat
- rozumně uvažovat
(skullcrossbones v důsledku emisí)
- kompenzovat
Obnovitelné zdroje energie
checkbld Dnes v ČR OZE vyrábí ročně cca 2,3TWh... (4,5%) do
roku 2020 by to mělo být 5,1TWh = úspora 30mil t CO2
checkbld V roce 2006 činila spotřeba tuzemské energie 60 TWh elektřiny
Přesto, obnovitelné ≠ automaticky ekologické!!!
Výrobní zařízení ČEZ a.s. 2005 [TWh] 2006 [TWh]
vodní elektrárny celkem 1, 542 1,752
větrné elektrárny celkem 0,000474 0,000176
fotovoltaická elektrárna 0,0007 0,0008
spalování biomasy celkem 0,115 0,224
zařízení využívající OZE celkem 1,567 1,976
Zdroj – ČEZ 2007
• pevninská voda-elektrárny head2rightprůtočné
head2rightakumulační
head2rightpřečerpávací
(nepatří mezi OZE)
VODA jako zdroj energie
• mořská voda head2rightpřílivové
head2rightpříbojové
head2rightproudové
checkbldobnovitelný, nevyčerpatelný zdroj checkbldnároky na plochu (nejméně u
průtočných)
+ -
VODNÍ ELEKTRÁRNY
checkbldbez přenosu energie médiem
checkbldnejsou emise do atmosféry
checkbldšpičkovací zdroj energie
checkbldovlivnění toku kolísáním
hladiny (ekosystém+eroze)
checkbldzávislost na počasí
checkblddlouhá návratnost investice
checkbldomezený počet vhodných profilů
handptup Emise skleníkových plynů z rostlin v zátopě + mikroklima...
Schéma přečerpávací vodní
elektrárny
vodní elektrárny
PVE Štěchovice
(výtlačné potrubí)
PVE Dlouhé stráně – horní+dolní nádrž
• již v historii pro pohon mlýnů
VÍTR jako zdroj energie
• větrné elektrárny
dnes hledání vhodných lokalit + technik
1. VE v ČR Krušné h. (Dlouhá Louka u Oseka)
(7 let provoz → 1146MWh ø 164 MWh/rok)
…další lokality – Jeseníky, Krušné h.,