Obnoviteľné zdroje energií významný determinat politiky trvalo udržateľnej energetiky v Stratégii trvalo udržateľného rozvoja na začiatku 21.storočia Dr. Miloslav Rosenberg PhD I. Energetická realita v súčasnosti II. Politika trvalo udržateľnej energetiky na začiatku 21.storočia III. Etapa obnoviteľných zdrojov energie I. Energetická realita v súčasnosti
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Obnoviteľné zdroje energií významný determinat politiky trvalo udržateľnej energetiky v Stratégii trvalo udržateľného rozvoja na začiatku 21.storočia Dr. Miloslav Rosenberg PhD
I. Energetická realita v súčasnostiII. Politika trvalo udržateľnej
energetiky na začiatku 21.storočiaIII. Etapa obnoviteľných zdrojov
energie
I. Energetická realita v súčasnosti
1. Strategické zdroje energií v súčasnosti
1.1 nebezpečenstvo vzniku energetickej krízy a/ obmedzené rezervy klasických palív b/ pokles produkcie ťažobných polí za neustáleho nárastu nákladov na ťažbu a pokles kvality c/ neschopnosť producentov pokryť neustále na- rastajúci dopyt po palivách, najmä rope
1.2 neefektívnosť nákladov do prieskumu a otvarania nových ložísk klasických palív
a/ nárast spotreby energie na ťažbu b/ nenávratnosť investícií do prieskumu c/ dopad na globálny ekologický systém d/ možnosti vytvárania medzinárodných kon- fliktov a zložitostí geopolitickej situácie
II. Politika trvalo udržateľnej energetiky na konci 20. . storočia a na začiatku 21.storočia
1. Globálna strategia trvalo udržateľnej energer-Getiky
1.1 Obnoviteľné zdroje nevyhnutnosť riešenia glo-bálneho oteplovania
1.2 Obnoviteľné zdroje ako jediná reálne cesta k realizácii trvalo udržateľného rozvoja
1.1 Obnoviteľné zdroje nevyhnutnosť riešenia glo-bálneho oteplovania a/ fosílne palivá spôsobujú antropogénne emisie sklenníkových plynov: CO 2 – oxid uhličitý SO2 –oxid síričitý N2O- oxid dusný NO x – oxidy dusíkaCH 4-metán CFC –chloreofluoráty
- spôsobujú zdravotné riziko obyvateľov - prispievajú k nadmernej redukcii ozó-
novej vrstvy - podieľajú sa na vzniku kyslých dažďov
b/ obnoviteľné zdroje produkujú podstatne niž- šie hodnoty antropogénnych emisií
Tab. 1: Množstvo emisií z OZE počas ich životného cyklu (g/kWh)
Tab. 2: Množstvo emisií z konvenčných palív počas ich životného cyklu na príklade UK
CO2 SO2 NOx
Uhlie best available technology* 955.0 11,8 4,3odsírenie komínových plynov a nízky NOx 987.0 1,5 2,9
Ropa best available technology 818.0 14,2 4,0Zemný plyn kombinované cyklické plynové turbíny 430,0 - 0,5Nafta stlačená 772.0 1,6 12,3
* nie pri využívaní najpokrokovejšej technológieZdroj: IEA, 2002, s. 6
c.kyslé dažde poškodzujú pôdu,lesy, narúšajú ekosystémy Poľnohospodárstva alevo, potravinárskych reťazcov d. klimatické zmeny v globálnom meradle sa prejavujú narastaním hladiny svetových oceánov, zaplavujú pobrežia, ostrovy, komínové efekty e/ redukovaná ozónová vrstva –negatívny dopad na zdravie obyvateľov
Emisie skleníkových plynov
Obr. 1: Dôsledky znečistenia ovzdušia na zdravie ľudí podľa správy WHO – 1995
Typ poškodenia zdravia
Podiel výskytu ochorení
v dôsledku znečisteniavzduchu
Predpokladaný počet
prípadov za rok
Chrípka a zápal očí (deti) 0,4-0,6 % 2,6 - 4 miliónDýchacie problémy spojené s lekárskym vyšetrením 7 - 10 % 4 - 6 milión
(deti)Dýchacie problémy (ambulančné vyšetrenie) 0,3 - 0,5 % 17-29 tisícZníženie funkcie pľúc o viac ako 5 % 19 % 14 miliónVýskyt chronických pľúcnych chorôb 3 -7 % 18-42 tisícDýchacie choroby (nemocničné liečenie) 0,2 - 0,4 % 4-8 tisíc
ff/ Najväčším znečisťovateľom so sklenníkovými vplyvmi je energetický sektor, v dôsledku spolovania fosílnych palív. Nárast globálnej energetickej spotreby za obdobie r. 2003-2030 je predpoklad zvýšenia o 71%.Energetický sektor sa podieľa 37% na oxide uhličitom z fosílnych palív. Čína a Juhových Azia do r. 2020 nárast o % emisií CO2
Obr. 4: Podiel rôznych zdrojov a druhov plynov na celkovej emisii za rok 2000
1.2.Obnoviteľné zdroje energie rozhodujúca cesta k trvalo udržateľnému rozvoju
a/ Koncepcia trvalo udržateľného rozvoja- šetrenie energiami- environmentálne poľnohospodárstvo- racionálne využívanie obnoviteľ. Zdrojov
b/ Konferencie OSNc/ nárast investícií do obnoviteľ, zdrojov energií
2. Regionálna strategia EU
III. Etapa obnoviteľných zdrojov eNergie
1 Charakteristika „obnoviteľných zdrojov energie“
Renewable Energy Working Party (REWP), ktorá
pracuje v rámci Medzinárodnej energetickej agentúry (IEA)
definuje OZE nasledovne1: „zdroje neustále sa doplňujúcej
energie, ktorá má rôzne formy, je priamo alebo nepriamo
čerpaná zo Slnka alebo z tepla generovaného hlboko vo
(v kúpeľoch), v poľnohospodárstve, na výrobu elektrickej
energie ( v SR v prílohe 21, obr. 1).
K výhodám využívania geotermálnej energie
jednoznačne patrí, že:
- predstavuje domáci zdroj, ktorý je nezávislý od
medzinárodných konfliktov,
- je lacnejším zdrojom energie ako fosílne palivá,
- je obnoviteľným zdrojom energie,
- znižuje nebezpečenstvo ohrozenia životného prostredia
redukciou transportu, spracovania a využívania fosílnych
palív,
- umožňuje ovládanie ceny energie,
- prevádzka je bezpečná voči životnému prostredia
s minimálnym záberom pôdy.
Horúce pramene (pary, gejzíry)
Ide o formy geotermálnej energie pod povrchom zeme
(asi 10 km – dostupné súčasnej vŕtacej technike) alebo
vyvierajúce na jej povrch. Takáto horúca voda sa vyznačuje
vysokou koncentráciou minerálnych látok, čo je aj nevýhodou
tejto technológie - vysoký obsah solí v čerpanej vode totižto
poškodzuje potrubie, spôsobuje rýchlu koróziu. Nevýhodou je
aj potreba reinjektáže použitej vody z dôvodu ochrany
životného prostredia (EKOKOMPAS, 2000, s. 7).5
Podstata tejto technológie spočíva v tom, že je potrebné
použiť výmenník s vysokou koróznou odolnosťou a vlastný
vykurovací systém predstavuje potom sekundárny okruh
s čistou vodou. 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. Získaná
tepelná energia sa používa na vykurovanie, ohrev vody aj na
výrobu elektriny.
5 EKOKOMPAS: Energia II: Obnoviteľné zdroje energie – energia bez konca, 15/2000.
Energia horúcich suchých skál
Ide o spôsob injektáže do popraskaných horúcich
suchých skál pod povrchom zeme v hĺbke. Tu sa voda zohreje
a následne spätne čerpá na povrch. Získaná tepelná energia sa
používa na ohrev vody, vykurovanie alebo výrobu elektrickej
energie.
Mechanickým spôsobom je však možné získať energiu
len raz. Uvedený zdroj sa nepovažuje za obnoviteľný, pretože
obnova trvá niekoľko tisíc rokov.
Tepelné čerpadlá
Tepelné čerpadlá sú zariadenia, ktoré prečerpávajú
tepelnú energiu z nižšej hladiny na vyššiu. Princíp fungovania
je rovnaký ako pri chladničke s tým rozdielom, že chladnička
odoberá teplo zvnútra a odvádza ho von, pričom tepelné
čerpadlá odoberajú teplo okolitému prostrediu a privádzajú ho
dovnútra.
Používajú sa na vykurovanie domov, administratívnych
a iných priestorov, na ohrev vody, pričom energetický zisk
býva 3 – 6-násobkom dodanej energie pre chod čerpadla. Ako
zdroj tepla môže slúžiť odpadová teplá voda, geotermálny
prameň, solárny kolektor, pôda, povrchová či podzemná voda,
vzduch v okolí a pod. Veľmi výhodné je spojiť tepelné
čerpadlo s chladiacim zariadením, takže vznikne dvojaký
účinok (chladenie na jednej strane a vykurovanie na druhej).
Medzi nevýhody patria:
- vysoké investičné náklady (cena geotermálneho vrtu
o hĺbke 3,5 km stojí 80 – 90 mil. Sk) (Vargová, 2002, s.
103),6
- použitie freónov ako teplonosného média.
V minulosti sa na Slovensku využívali termálne pramene najmä v poľnohospodárstve. Použitá technológia bola veľmi jednoduchá, tepelné čerpadlá a kaskádové využitie zdroja sa uplatňovali veľmi výnimočne a energia vody bola využitá pomerne nehospodárne. Mnohé z tchto zdrojov boli v posledných rokoch odstavené, nakoľko obsah mineránych látok geotermálnej vody, ktorý sa pohyboval na úrovni 4g/liter, viedol k podstatným zaťaženiam povrchových vôd. Nová hraničná hodnota bola stanovená na 0,8g/liter a znamená v podmienkach SR, že geotermálnu energiu budeme môcť využívať až vtedy, keď vyriešime problém s odpadovými vodami, buď reinjektážou alebo jej čistením. V súčasnosti je u nás vyčlenených 25 perspektívnych oblastí s akumuláciou geotermálnych vôd s teplotou vody od 25°C do 150°
6 VARGOVÁ, I.: Atlas využívania obnoviteľných energetických zdrojov na Slovensku, 2002
VI. ENERGIA Z VODÍKA
Tzv. „vodíkové hospodárstvo“ je zatiaľ málo rozšírené.
Ide o elektrolýzu vody elektrickým prúdom vyrobeným
fotovoltaickými článkami na vodík a kyslík (alebo inými
zdrojmi). Účinnosť takéhoto rozkladu je 90%
(EKOKOMPAS, 2000, s. 4).7 Vodík je zachytávaný
v nádržiach a použiteľný v čase potreby buď ako palivo pre
pohon motorových vozidiel, alebo v turbínach na výrobu
elektrickej energie a tepla, prípadne na varenie. Pri jeho
spaľovaní vzniká opäť voda a malé množstvo NOx, ktoré sú
produktom každého spaľovania.
Obr. 25: Palivový článok využívajúci energiu vodíka
7 EKOKOMPAS: Energia II: Obnoviteľné zdroje energie – energia bez konca, 15/2000.
Vodíkové hospodárstvo je preto veľmi efektívny spôsob,
ako energiu nielen vyrobiť, ale ju aj skladovať až do momentu
spotreby. To je veľký problém pri ostatných OZE, pretože
energia získavaná z OZE nie je pravidelná, ale závisí od
momentálnych podmienok, a preto tu často nastáva nesúlad
medzi časom výroby a dopytu. Týka sa to najmä slnečnej
a veternej energie.
SLNEČNÁ ENERGIA
V podmienkach SR dopadá na 1m2 vodorovnej plochy asi
3,8 GJ/rok energie (850 kWh), na 1m2 šikmej plochy sklopenej
pod uhlom 30 - 60° orientovanej na juh asi 3,6 až 4 GJ (1000
– 1100 kWh ročne). Z tejto energie asi 75% pripadá na
mesiace apríl – október, takže pre potreby vykurovania
v zimnom období je potrebné energiu skladovať. Celková
energia slnečného svitu v SR je od 1600 – 2200 hodín/rok. (1).
Obr. 1: Ročný úhrn energie globálneho žiarenia (kWh.m-2) dopadajúceho na rovinu pri optimálnom uhle (34 - 37°)
Zdroj: PVGIS, 2007
Obr. 2: Kategórie solárnych tepelných technológií
a. podľa prevádzkového režimu: - systémy so sezónnou prevádzkou – nemajú výmenník tepla.
Teplonosnou kvapalinou je spotrebovaná voda. Táto slúži ako teplá úžitková voda v mesiacoch apríl – október. V zimných mesiacoch sa systém musí odstaviť.
- systémy s celoročnou prevádzkou – majú výmenník tepla. Teplonosnou kvapalinou je nemrznúca zmes. Fungujú aj v zimných mesiacoch na čiastočný ohrev vody. Sú vhodné aj do systému ústredného kúrenia.
b. podľa obehu teplonosnej kvapaliny: - samotiažne systémy – nemajú čerpadlo a voda v nich prúdi na
základe rôznej hustoty teplej a studenej vody vlastnou silou.- systémy s núteným obehom – majú v okruhu zaradené čerpadlo.
Oproti predchádzajúcim sú presne regulovateľné, účinnejšie, ale tiež drahšie a závislé na elektrickej energii pre chod čerpadla.
c. podľa počtu okruhov: - jednookruhové systémy – sú bez výmenníka tepla napojené priamo
na spotrebič.- dvojokruhové systémy – s výmennníkom tepla. Teplonosné médium
je zväčša nemrznúca zmes. Z kolektora vedie teplo do výmenníka, kde ho odovzdáva vode. Oproti predchádzajúcim systémom sú tieto omnoho vhodnejšie na vykurovanie, majú však nižšiu účinnosť vplyvom výmenníka. Sú drahšie, ale i tak rozšírenejšie.
d. podľa použitia: - systémy pre ohrev teplej úžitkovej vody
- systémy pre vykurovanie alebo prikurovanie – delia sa podľa toho, či sa teplo využíva priamo alebo je akumulované pre neskoršie využitie:
o systémy bez akumulácie – využívajú teplo ihneďo systémy s akumuláciou – akumulujú teplo pre neskoršie
využitie.e. podľa výslednej teploty používanej vody: - nízkoteplotné systémy – 15 až 30 °C- strednoteplotné systémy – do 60°C- vysokoteplotné systémy – do 150°C.
Obr. 3: Podiel na trhu solárnych termálnych technológií v Európe
Obr. 4: Inštalovaná slnečná tepelná kapacita v krajinách EÚ15 v roku 2001
Situácia v nových členských krajinách je rôznorodá, pričom štatistické údaje sú ťažko porovnateľné. S výnimkou Cypru a Slovinska sú inštalácie solárnych termálnych systémov zriedkavé.
V prepočte na obyvateľa je Cyprus svetovým lídrom v rozvoji týchto technológií (800m2 na 1000 obyvateľov). Využívajú sa na 98% domov a 53% hotelov, pričom ide dominantne o termosifónové kolektory (najlacnejší systém), u ktorých je návratnosť investícií v tomto prípade štyri roky.