Sluneční energie Základní energie - celkové množství
přiváděné k Zemi cca 1350 W.m-2 35 % se odrazí do kosmického prostoru 15 % pohlceno atmosférou • • • •
1 % energie větrů 1% mořské proudy 0,5 % koloběh vody 0,1 až 0,5 % fotosyntéza
Využití sluneční energie v pastevním potravinovém řetězci
Netradiční zdroje energie Prognózy do roku 2020 (koeficient nárůstu)
uhlí (2,3) ropa (0,8) zemní plyn (1,6) jaderná energie (13,6) vodní energie (2,2) syntetická ropa, plyn (25,0) netradiční obnovitelné zdroje (3,0)
Vodní energie
možnost energetických kapacit toků narušování přirozeného vodního režimu ? energie mořských vln
Netradiční obnovitelné zdroje proměnlivost v čase i v prostoru nízká účinnost přeměny - problémy akumulace
Sluneční záření
Vítr
doba slunečního svitu v ČR 1600 až 2200 h.rok-1 (dopadající energie 800 až 1000 Wh)
problematika větrných elektráren
přímo - fotovoltaické články (účinnost 14 až 20 %) nepřímo - solárně termická cesta
vzhled krajiny hluk (vibrace)
Obnovitelné biologické zdroje Fotosyntézou se ročně vytvoří 10 x více biomasy než je celosvětová spotřeba energie využití pouze cca 14 % spalování (nejméně vhodné) pyrolýza výroba bioplynu (2 kg organické hmoty = 450 až 500 l bioplynu)
výroba bionafty výroba ethanolu ?
Materiálový cyklus
Suroviny minerály a rudy fosilní paliva biomasa rozdělení nerovnoměrné
Zásoby: rezervy (odkryté lokality) zdroje (subekonomická a neznámá naleziště) Vztah mezi spotřebou a ekonomickým růstem
Vývoj spotřeby surovin /I základní fáze; II rostoucí; III - stálá; IV klesající/ • průmyslově vyspělé země o rozvojové země
Energie a suroviny
20 % celkové spotřeby energie na výrobu materiálů - vlivy na spotřebu
technologie a ekologické nároky
Spotřeba energie k výrobě olova dle obsahu v rudě /a - dnešní; b - zlepšení; c budoucí technologie/
vyčerpání nalezišť
Spotřeba energie k výrobě mědi dle obsahu v rudě (1 GJ = 278 kWh)
Energetický vklad Každá surovina (výrobek) vyžaduje určité vložení jisté energie (surovina - vytěžení, rozdělení, vyčištění, uložení, dopravu, skladování a prodej; výrobek - každá operace, reklama, prodej, doprava i likvidace výrobku)
Úspora energie
snížením energetického vkladu zvětšením životnosti
Energetická (procesová) analýza Definice procesu hlavní problémy:
Obecná pravidla:
stanovení hranic sčítání různých druhů energie zahrnutí větví ve výrobním řetězci
vypočítat celkový vstup primární energie od počátku ke konečnému výrobku vzít v úvahu energii ušetřenou znovuvyužitím zahrnout úspory energie v celém období životnosti
Spotřeba energie vztah na jednotku objemu nebo hmotnosti - pouze pomocné kritérium -
Energetické náklady vhodnější vztah k specifickým vlastnostem Energetické náklady na výrobu dílů osobních automobilů /kJ.cm-3/
Energetické náklady na výrobu a využití dílů osobních automobilů /poměrná tuhost za dobu provozu 100.000 km/
Kovové materiály Železo a ocel
Hliník
výroba 1,3 až 1,5.109 t růst spotřeby na cca 2 % rozšíření jakostních a vysokopevných ocelí zdrojem surovin šrot (dnes 40 - 45 %, v budoucnu 80 - 90 %) nezbytná separace a kontrola odpadu (náklady až 15 % ceny oceli)
výroba 57.106 t růst spotřeby > 8 % vysoká spotřeba energie 54 MJ.kg-1 recyklace (výroba ze šrotu) cca 5 % energie (3 MJ.kg-1)
Měď výroba 23,5.106 t spotřeba šrotu cca 38 %
Vysokomolekulární materiály dnes plnohodnotné konstrukční materiály produkce 1,0 až 1,6.109 t využití v inženýrské oblasti 33 % problematika termoplast reaktoplast nízký energetický vklad otázka recyklace
předpoklad růstu 6 % problematika surovinové základny
ropa uhlí zemní plyn biomasa ostatní
54,0 % 13,0 % 5,0 % 8,0 % 14,0 %
Cement a beton 1978 výroba cementu 780.106 t, tj. cca 2900.106 m3 betonu roční růst cca 3 - 4 % spotřeba energie 4,2 kJ.kg-1 kompozitní materiál pro nosné konstrukce energeticky výhodnější než ocel
Dřevo nejdůležitější z obnovitelných zdrojů celková těžba cca 2500.106 m3.rok-1 průmyslové zpracování 1400.106 m3 - 40 % papírenský průmysl nerovnoměrná těžba bez obnovení nutnost komplexního využití
