INOVACE ODBORNÉHO VZDĚLÁVÁNÍ NA STŘEDNÍCH ŠKOLÁCH ZAMĚŘENÉ NA VYUŽÍVÁNÍ ENERGETICKÝCH ZDROJŮ PRO 21. STOLETÍ A NA JEJICH DOPAD NA ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ
CZ.1.07/1.1.00/08.0010
ENERGETICKÉ ZDROJE PRO 21. STOLETÍ ING. DANIEL POLÁK
TENTO DOKUMENT JE SPOLUFINANCOVÁN EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY
Ing. Daniel Polák
TATO PREZENTACE JE SPOLUFINANCOVÁNA EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY
Obsah • Spotřeba energie • Krize neobnovitelných zdrojů energie • Obnovitelné zdroje energie – Sluneční energie – Větrná energie – Geotermální energie
Spotřeba energie – Celosvětová roční spotřeba energie v roce 2008 byla 474 exajoulov (474×1018 J = 132 000 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
Spotřeba energie Primární spotřeba energie vztažená v % k celosvětovému průměru [1]
Krize neobnovitelných zdrojů energie
TATO PREZENTACE JE SPOLUFINANCOVÁNA EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY
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
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
Ropa Zásoby ropy rok 2008 [6] Stát Saudská Arábie Venezuela Írán Irák Kuvajt Spojené arabské emiráty
zásoby ropy (miliardy barelů) 264 172 138 115 102 98
procentuální podíl na zásobách OPEC 25,8% 16,8% 13,4% 11,2% 9,9% 9,6%
Libye Nigérie Katar Alžírsko Angola Ekvádor
4,3% 3,6% 2,5% 1,2% 0,9% 0,6%
Zásoby ropy států OPEC
Světové zásoby ropy zásoby ropy států mimo OPEC 21% (271 miliard barelů)
44 37 25 12 10 7
Alžírsko Katar
Nigérie
Angola Ekvádor
Libye zásoby ropy států OPEC 79% (1023 miliard barelů)
Spojené arabské emiráty
Saudská Arábie Kuvajt Venezuela Irák Írán
Uhlí – Světové zásoby uhlí (r. 2008) – 861 miliard tun – Roční celosvětová spotřeba uhlí (r. 2010) – 7,25 miliard tun [4]
Uran – Podíl energeticky využitelného čistého přírodního uranu 235U v uranových rudách je jen 0,72 % – Největší podíl má energeticky nevyužitelný 238U – 99,27 % – Podíl jaderné energie na světovém zajištění zdrojů energie je jen 6 % Světové zásoby využitelného uranu (tuny) [7]
Krize neobnovitelných zdrojů energie Doba, na kterou vystačí energetické zásoby při současném tempu těžby [1]
Obnovitelné zdroje energie Porovnání roční obnovitelné nabídky zdrojů energií a celosvětové primární spotřeby energie s úhrnem celého množství konvenčních nosičů energie [1]
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
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
Fotovoltaika Konstrukce fotovoltaického článku
Fotovoltaika Fotovoltaický systém na rodinném domku
Fotovoltaika Účinnost různých materiálů fotovoltaických článků Materiál článků
Maximální Typická modulární laboratorí účinnost účinnost článku
Plocha potřebná na 1 kW
Monokrystalický křemík
24,7 %
15 %
6,7 m2
Polykrystalický křemík
18,5 %
14 %
7,2 m2
Amorfní křemík
12,7 %
6%
16,7 m2
CIS/n CIGS
19,5 %
10 %
10,0 m2
CdTe
16,5 %
7%
14,3 m2
Koncentrátorové články
40,7 %
28%
3,6 m2
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)
Fotovoltaika Průměrné hodnoty slunečního svitu v České republice v kWh/m2 [1]
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]
Solárně-termické elektrárny Solární věžová elektrárna s otevřeným vzduchovým receiverem [1]
Solárně-termické elektrárny Oblasti v severní Africe, využitelné pro výstavbu solárních elektráren [1]
Solárně-termické elektrárny Možnosti dovozu obnovitelného proudu ze severní Afriky do EU a potenciální dlouhodobé ceny na pořízení proudu při plném využití kapacit [1]
Větrná energie
Větrná energie Globální cirkulace a vznik větru [1]
Větrná energie Celosvětová mapa rychlostí větru [1]
Větrná energie Mapa průměrné rychlosti větru na území ČR ve výšce 10 m [9]
Větrná energie Implementovány a zamítnuté projekty větrných elektráren v ČR [12]
Větrná energie Rozšíření využití větrné energie v ČR za 20 let [12]
Větrná energie Funkční princip větrné elektrárny s horizontální osou
Větrná energie Princip jednoduchého autonomního systému s větrnou elektrárnou [1]
Větrná energie Vývoj velikosti větrných elektráren [1]
Větrná energie Konstrukce a komponenty větrné elektrárny [1]
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]
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]
Geotermální energie Plošná klasifikace České republiky z hlediska využití geotermální energie [10]
Geotermální energie Princip geotermální teplárny [1]
akvifer – angl. Aquifer, podzemní vrstva nasáklá čerstvou vodou
Geotermální energie Princip geotermální ORC elektrárny [1]
ORC – Organic Rankine Cycle – Turbína je místo vody poháněna organickým médiem (Isopentan)
Geotermální energie Celosvětové instalované výkony geotermálních elektráren [1]
Geotermální energie Geotermální elektrárna Nesjavellir – Island [11]
Použitá literatura [1] – Quaschning, Volker: Obnovitelné zdroje energií [2] – http://is.muni.cz/do/ped/kat/fyzika/autem/pages/tezba-ropy.html [3] - http://en.wikipedia.org/wiki/World_energy_consumption [4] - http://www.energyinsights.net/cgi- script/csArticles/articles/000001/000118.htm [5] - http://www.postcarbon.org/article/406162-the-end-of-cheap-coal [6] - http://www.trimbroker.com/article/financne-vzdelavanie/onlinefinancne-vzdelavanie/obchodujem-svetove-zasoby-ropy [7] - http://humaneconomics.blog.com/2012/02/01/good-news-on-the-way-uranium-reserves- to-be-overby- 2050/ [8] - http://e360.yale.edu/slideshow/study_coldest_regions_have_ best_solar_potential/17/1/ [9] - http://www.ufa.cas.cz/web-old/vetrna-energie/doc/vav/priloha02.jpg [10] - http://www.mzp.cz/C1257458002F0DC7/cz/geotermalni_energie/$FILE/oued-geoterm_ mapa1-20100315.jpg [11] - http://ecol-a-t.blogspot.sk/2012/07/energia-geotermica.html [12] – GEOGRAFICKÝ ČASOPIS/GEOGRAPHICAL JOURNAL 62 (2010) 3, 183-199
TATO PREZENTACE JE SPOLUFINANCOVÁNA EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY
