ZDROJE A PŘEMĚNY. JAN PREHRADNÝ, EVŽEN LOSA Katedra jaderných reaktorů FJFI ČVUT v Praze

ZDROJE A PŘEMĚNY ENERGIE JAN PREHRADNÝ, EVŽEN LOSA Katedra jjaderných ý reaktorů FJFI ČVUT v Praze

Formy energie

 Energie – rozdělení podle působící síly

oMechanická energie  Kinetická (Pohybová)  Potenciální (Polohová) oElektrická energie oMagnetická energie oVnitřní energie  Tepelná  Jaderná  Chemická ((vazebná energie g ..))

2

Formy energie

 Energie – z pohledu lidstva jako spotřebitele

oPrimární  Teplo - teplárna  Pohybová energie (pro automobily) – spalování paliv

oElektrická  Tepelná T l á elektrárna l kt á na ffosilní il í paliva li ((ropa, zemníí plyn, l uhlí) hlí)  Jaderná elektrárna  Vodní elektrárna  Sluneční elektrárna  Větrná elektrárna  Geotermální elektrárna  Přílivová elektrárna

3

Přehled zdrojů  Fosilní zdroje

oRopa p – odhadované zásoby y 64 let při p současné spotřebě p oUhlí – odhadované zásoby 118 let při současné spotřebě oZemní plyn – odhadované zásoby 250 let při současné spotřebě oUran – odhadované zásoby 230 let při současné spotřebě  Obnovitelné Ob it l é zdroje d j - nevyčerpatelné č t l é

oSlunce oVítr oVoda oZemě

4

Světová spotřeba primárních zdrojů energie

5

Produkce elektrické energie ve světě Uhlí a rašelina Jiné

Ropa Vodní

Zemní plyn

Jádro

Jádro

Zemní plyn

Vodní

Ropa

Jiné

Uhlí a rašelina

25 000

20 000

2009 Jiné 3,29% 3 29% Vodní 16,22%

15 000

Uhlí a  rašelina 40 49% 40,49%

Jádro 13,45% 10 000 Zemní plyn Zemní plyn 21,44% 5 000

0

6

Ropa 5,12%

Produkce elektrické energie v ČR

2010 Vítr 0,39%

FVE 0,72%

Jádro 32,59%

Uhlí 58,18% Voda 3,94% Plyn 4,19%

7

Elektrická energie

 Elektrárna – k výrobě elektrické energie

oPřeměna jiné formy energie oNejčastější postup  Energie vázaná v přírodním zdroji  Energie E i mechanická h i ká  Energie elektrická (pomocí elektrického generátoru)

oFotovoltaický jev oTermoelektrický jev

8

Elektrický generátor

9

Spalovací motor

 Palivo

oBenzín oNafta oSurová ropa oTěžké topné oleje oBiopaliva  Palmový P l ý olej l j  Sójový olej  Živočišné tuky  …..

Spalovací motor v elektrárně

 Pouze pro malé výkony do cca 50 MW

oBrazilská elektrárna SUAPE (17 x 22,43 MW = 380MW)

Uhelné elektrárny

12

Plynové elektrárny

Jaderné elektrárny - tlakovodní

14

Jaderné elektrárny - varné

15

Jaderné elektrárny

16

Princip štěpení

 Štěpení atomu vyvoláno pohlcením neutronu jádrem  Z rozštěpeného atomu vyletí další neutrony

Vodní elektrárny – klasické a přečerpávací

18

Vodní elektrárny – přílivové

 První elektrárna v Bretani ve Francii (1967) – špičkově 240 MW

Kaplanova turbína Francisova turbína

Peltonova turbína

Větrné elektrárny

 Tvar listů speciálně profilovaný – jako křídla letadel

Větrné elektrárny

22

Sluneční elektrárny

 Fotovoltaický jev – fotoefekt

oElektrony uvolňovány z látky v důsledku absorpce záření  Technologie tlustých vrstev – Fotovoltaický článek – polovodičová p-n dioda z křemíkového plátku – 85% solárních článků na trhu

 Technologie tenkých vrstev – Fotovoltaickýý článek – nosná p plocha ((např. p sklo)) napařena p tenká vrstva křemíku – levnější, ale nižší účinnost a nižší životnost

oÚÚčinnost přeměny p y cca,, 15 5%

Sluneční elektrárny

24

Sluneční elektrárny - termosolární

oSoustava zrcadel ohřívá roztavenou sůl oSůl je možno ohřát na teploty přesahující 500 °C oVe výměnících se teplo ze soli předává do vody a tvoří se pára, pára která pohání turbinu oDíky akumulaci tepla v zásobnících na roztavenou sůl dokáže tato elektrárna pracovat p až 15 hodin bez potřeby slunečního svitu

25

Sluneční elektrárny - termosolární

 Andalusie ve Španělsku  Výkon 19,9 19 9 MW

26

Geotermální elektrárny

 Využití tepla zemského jádra (sopky, gejzíry, horké prameny)  Na Islandu  ČR – Ústí n n. Labem

oVytápění plaveckých bazénů a zoologické g zahrady

Islandská elektrárna s Výkonem 120 MW

27

Vodíková energetika  Vodík – nejhojnější prvek ve vesmíru, tvoří 88 % zemské kůryy

oPrůmyslově se vyrábí rozkladem zemního plynu při teplotě 1000°C, nebo elektrolýzou oPro P energetiku tik jje využitelný žit l ý ve spalovacích l í h motorech t hav palivových článcích Vp palivovém článku dochází k p přímé p přeměně energie g chemické reakce vodíku s kyslíkem na elektrickou energii  Palivem je plynný vodík, kyslík je dodáván z atmosféry  Účinnost Úči t procesu d dosahuje h j až ž 60 % oPři zajištění levné produkce použití při zkapalňování uhlí – levná výroba ý syntetických y ý paliv p ((Fischer – Tropschův p proces) p )

28

Vodíková energetika – současné koncepty

29

Děkuji za pozornost

30