1. ENERGIA

1.1 Energia a jej formy1.2. Slovenská energetika1.3 Zdroje energie1.4 Neobnoviteľné zdroje energie1.5 Obnoviteľné zdroje energie1.6 Alternatívne zdroje energie1.7 Pracovný list

1.1 Energia a jej formy

Nositeľ Nobelovej ceny fyzik Richard Feynman konštatoval, že dobrá definícia energie vlastne neexistuje.Za najlepšiu sa považuje tá, ktorá hovorí, že je to „schopnosť konať prácu“, čím sa myslí napr. vykonanie mechanickej práce, zahriatie telesa, prípadne zvukový alebo svetelný efekt.Druhy - Formy energie:

- mechanická (potenciálna, kinetická)- jadrová- elektrická- tepelná- chemická- gravitačná- a iné

Všetky druhy energie majú rovnakú jednotku [ J]Energiu nemožno vyrobiť ani zničiť, možno len premieňať jednu formu energie na druhú.Kvalita – ušľachtilosť energie sa posudzuje podľa jej dostupnosti a využiteľnosti, podľa schopnosti premeny na také formy energie a na prácu, ktorá je pre užívateľov spotrebiteľsky najvýhodnejšia.

1

1. 2 Energetika

Je to vedný odbor, ktorý sa zaoberá hospodárnou výrobou, rozvodom a využitím elektrickej energie.

Svetová energetikaGlobálne problémy svetovej energetiky rieši pravidelne každé 3 roky WEC (World Energy Council). Je to mimovládna nezisková organizácia posudzujúca ekonomické, ekologické a sociálne aspekty energetiky.

Z ekonomických aspektov treba spomenúť rastúce ceny energií. (cena nafty sa zvýšila dvojnásobne a cena plynu šesťnásobne – za posledných 20 rokov).

Z ekologických aspektov je zaujímavý - skleníkový efekt- globálne oteplovanie- kyslé dažde- popolčekIdeálnym riešením by bolo nahradenie fosílnych a jadrových palív obnoviteľnými zdrojmi energie (OZE), avšak bráni tomu nízka hustota ich energie (tok energie cey jednotku plochy).

Zo sociálneho aspektu je dôležité uvedomiť si, že spotreba energie je vo svete nerovnomerná.Vyspelé krajiny spotrebujú v porovnaní s rozvojovými krajinami asi desaťnásobok.(Pre zaujímavosť: Jeden obyvateľ USA spotrebuje ročne toľko energie ako 60 Indov alebo 1 100 Rwanďanov).

Slovenská energetikaNa Slovensku je ročná spotreba energie na jednotku HDP až dvojnásobná v porovnaní s priemerom v západnej Európe.Vyplýva to z vysokej spotreby prvotných palivovo-energetických zdrojov v priemysle.Celkovo sa v priemysle spotrebuje asi 55% energie, 20% v domácnostiach a 15% v nevýrobnej sfére.Najväčšími spotrebiteľmi energies ú U.S.Steel Košice, ZSNP Žiar nad Hronom, Duslo Šaľa a Slovnaft Bratislava.Energetická náročnosť v transformačnom období síce poklesla, ale nie v dôsledku úspor ale celkového poklesu výroby. Pre najbližšiu budúcnosť sa ráta s 2-3% nárastom.Do roku 1998 dovážalo Slovensko elektrickú energiu zo zahraničia, ale po spustení dvoch blokov JE v Mochovciach sa stalo jej exportérom.Avšak kritický bude koniec prvej dekády 21. storočia, pretože sa odstavia dožívajúce dva bloky V1 a V2 v JE Jaslovské Bohunice a odstaviť TE Vojany.Situáciu by malo riešiť dostavnaie dvoch zakonzervovaných blokov v Mochovciach.Na začiatku 21. storočia dosahoval inštalovaný výkon 7 TW(JE -2 640 MW, TE - 1 842 MW a VE - 2 400 MW).Ročná výroba predstavuje 27 TWh, ale podiel jednotlivých elektrární je iný, keďže JE a TE pokrývajú základný výkon – okrem prestávok na údržbu pracujú nepretržito a VE

2

pokrývajú špičkový výkon – pracujú len niekoľko hodín denne – podľa potreby.Do siete sú schopné začať pracovať po 120ich sekundách po obdržaní požiadavky z dispečingu.Ročná výroba tepla je 3 650 TJ.

Zdroje energií na Slovensku sú veľmi chudobné. Asi 90% prvotných energetických zdrojov dovážame, najmä z Ruska.OZE sa využívajú ojedinele (geotermálna energia na východnom Slovensku, PPC v Bratislave, Nitre, Novákoch a Vojanoch, využívanie hydropotenciálu na Hrone, Slatinke, Hnilci, Ipli a Poprade)

Z hľadiska transportu energií má Slovensko v Európe významné postavenie- rozvod vvn (110 kV a 220kV) predstavuje dĺžku asi 1 000km a zvn (400 kV) predstavuje dĺžku asi 1 763 km.- ropovod Družba - jediná transportná trasa do Česka- ropovod Adria - dovoz ropy z Blízkeho východu, ale i z Alžírska a Nigérie- doprava riečnymi tankermi po Dunaji- západoeurópsak ropovodná sieť – 60 km ropovod zo Slovnaftu do rafinérie vo Schwechate- plynovod Transgaz – z oblasti Jambura a Urengoja na západ

Program vlády SR v energetike- program na podporu budovania zariadení na využitie OZE, financovaním projektov

obytných budov, domov, a to úhradou časti úrokov z úveru do výšky 70% a poskytnutím záruky na úver do výšky 75% z maximálneho úveru 12 mil. Sk

- podľa zákona č. 286/92 Z.z. sú od dane z príjmu oslobodené na 5 rokov fyzické i právnické osoby, ak majú zisk z prevádzky OZE

- podľa zákona č. 70/1998 Z.z. o energetike určený výkupca EE je povinný vykupovať energiu prednostne z výroby kogeneračnou technikou, teda kombináciou tepla aj elektriny do inštalovaného výkonu 10 MWe

- dodávateľ tepla je povinný vykupovať energiu z OZE alebo zdroja s kogeneračnou technikou, ak sa tým nezvýšia ceny tepla u odberateľa

3

1.3 Zdroje energie

zdroje energie možno rozdeliť podľa rôznych kritérií. Správnejšie by sa malo hovoriť o nositeľoch energie, ale výraz zdroje je taký zaužívaný, že ho nebudeme meniť.

Podľa pôvodu ich delíme na :- prvotné (primárne) zdroje, ktoré sú k dispozícii v prírode (napr. mechanická energia

vody, chemická energia palív, jadrová energia prvkov – uránu a tória, ktoré možno štiepiť). Ich účelnou premenou možno získať

- druhotné (sekundárne) zdroje energie (napr. elektrickú, tepelnú, tlakovú a pod.)

Podľa tradičnosti je časté delenie zdrojov energie na : - konvenčné (tradičné), využívané v minulosti i súčasnosti -  nekonvenčné (perspektívne), ktoré sú zatiaľ z rôznych technických i ekonomických dôvodov málo rozšírené, ale v budúcnosti sa bude ich podiel zvyšovať. Tieto i ďalšie kritéria možno vzájomne kombinovať.

Medzi konvenčné – tradičné, avšak vyčerpateľné zdroje patria najmä fosílne palivá. Od druhej polovice 20. stor. sa využíva aj jadrové palivo na výrobu energie v elektrárňach so štiepnymi reaktormi.

Medzi konvenčné – tradičné, ale nevyčerpateľné patrí vodná energia.

K nevyčerpateľným - obnoviteľným a nekonvenčným zdrojom energie zaraďujeme:

- slnečnú- geotermálnu- veternú energiu- energiu biomasy- energiu morských vĺn- energiu prílivu a odlivu- ako aj niektoré dnes ešte technologicky nie celkom zvládnuté procesy (napr. využitie

fotosyntézy).

Mnohé pokusné zariadenia sú už v prevádzke, ich širšiemu použitiu spravidla bránia technické, technologické a ekonomické problémy. Na súčasnej výrobe energie sa podieľajú v niektorých krajinách nanajvýš niekoľkými percentami, aj to len za priaznivých podmienok (kde dujú pravidelné a silné vetry a pod.).

O niekoľko desaťročí hrozí vyčerpanie niektorých zásob surovín na výrobu energií (napr. ropy a zemného plynu). To spôsobí nielen nárast cien, ale aj zánik niektorých priemyselných odvetví (napr. výroby plastov z ropy).

4

V protiklade k vyčerpateľným zdrojom sú stále k dispozícii obnoviteľné zdroje energie (OZE) (napr. slnečná energia, vietor, voda a biomasa). Ich podiel v jednotlivých krajinách je rôzny, a to v závislosti nielen od prírodných zdrojov, ale i stupňa rozvoja. Najviac sa v súčasnosti využíva vodná a veterná energia, kde sú nízke prevádzkové náklady na výrobu elektrickej energie. Najdrahšia je priama premena slnečného žiarenia na elektrickú energiu – fotovoltaika. Využitie biomasy je síce tradičnou , ba možno najstaršou technológiou získavania energie, ale z hľadiska systematického využívania je na začiatku vývoja. Využitie geotermálnej energie na výrobu elektriny vo väčšom rozsahu nie je reálne, pretože teploty prameňov sú na výrobu elektrickej energie nízke. Využívajú sa len na ohrev vody (napr. kúpalísk, na vykurovanie skleníkov, a pod.). Súčasný podiel obnoviteľných zdrojov vo svete je asi 1,5%.

5

1.4 Neobnoviteľné zdroje energie (NZE)

Neobnoviteľné zdroje energie – konvenčné (tradičné)

uhlie

ropa

zemný plyn

Neobnoviteľné zdroje energie – nekonvenčné (netradičné)

olejové bridlice

dechtové piesky

jadrové palivá

Čas vyčerpania zásob ropy, zemného plynu a uhlia závisí nielen od veľkosti známych a odhadovaných zásob, ale aj od tempa ťažby a od nákladov na ich ťažbu (nad určitou hranicou sa ich už nevyplatí ťažiť). Konferencia WEC konštatovala, že zásoby uhlia vystačia ešte asi na dve až tri storočia, ropy asi na 40 rokov a zemného plynu na 60 rokov. Zásoby prírodného uránu 235U a tória 232Th sa odhadujú asi na dve storočia. Môžu sa však objaviť nové ložiská a vyvinúť úspornejšie technológie, ktoré tieto hranice posunú. Urán alebo tórium obsahuje len prírodné nuklidy a preto sa nazýva prvotným.Jadrové palivo, ktoré obsahuje obsahuje nuklidy získané umelým spôsobom (napr. plutónium) v tzv. rýchlych (množivých) reaktoroch, sa nazýva druhotné jadrové palivo. Ich využitím by sa zásoby jadrových palív zvýšili asi na 5000 rokov.

UHLIE

Uhlie je prírodná pevná horľavina organického pôvodu, ktorá vznikla zo zvyškov druho- až štvrtohorných rastlín po prekrytí nadložím a pôsobením tlaku i teploty. Fyzikálne a chemické vlastnosti uhlia závisia od intenzity a času pôsobenia biologických a geologických faktorov. Geologicky najstaršie uhlie s vyššou výhrevnosťou (asi nad 24 MJ kg-1) nazývame čierne, s nižšou hnedé uhlie. Najmladšie tuhé fosílne palivo sa nazýva lignit. Ročne sa vo svete ťaží asi 3,5 miliárd ton (3,5.10 12 kg) uhlia. Na porovnanie ide o štvornásobok spotreby železnej rudy (0,9.10 12 kg). Uhlie sa ťaží podzemným komorovaním alebo stenovaním uhoľnými kombajnami ,hnedé uhlie aj povrchovo veľkorýpadlami. Povrchovo sa ťaží hnedé uhlie najmä na severozápade Čiech a vo východnom Nemecku. Na Slovensku je hnedé uhlie jediným fosílnym palivom, ktorého máme relatívny dostatok ešte na niekoľko desaťročí. Uhlie sa využíva v prevažnej miere na výrobu elektrickej energie v konvenčných tepelných elektrárňach Závažnými negatívnymi vplyvmi tepelných elektrární na životné prostredie sú najmä tuhé emisie (popolček) a plynné emisie (oxidy uhlíka, dusíka a síry), ktoré sa významne podieľajú

6

na tvorbe skleníkových plynov a kyslých dažďov. Odpadové teplo spôsobuje zmeny mikroklímy (hmly, mrholenie, námrazy, poľadovicu).

ROPA

Nesprávne nafta je zmes uhľovodíkov žltej až tmavohnedej farby.Zásoby ropy tvoria podľa odhadov 2 850 mld. Barelov, pričom najväčšie náleziská sú na Strednom východe – v Perzskom zálive – až 2/3 celosvetových zásob. Zvyšok zásob sa nachádza v Rusku, Mexickom zálive, na Sahare, v Rumunsku, Nemecku, Francúzsku, Holandsku.

Slovenské náleziská pri Gbeloch pokrývajú asi 1% našej spotreby.

ZEMNÝ PLYN

Hlavnou zložkou je metán.Najväčšie ložiská sú na Sibíri, v USA, Kanade, v Severnom mori v Holandsku a Veľkej Británii.Na Slovensku sa ťaží plyn v malom množstve pri Malackách, pričom podzemné priestory s už vyčerpaným plynom slúžia na uskladnenie plynu dovážaného z Ruska.Zemný plyn sa používa na spaľovanie v plynových horákoch, na pohon motorových vozidiel a v chemickom priemysle.Voči životnému prostrediu je zemný plyn najšetrnejším fosílnym palivom.

OLEJOVÉ BRIDLICE

Sú to sedimentálne horniny, ktoré obsahujú uhľovodíky a pri suchej destilácii – zahriatie asi na teplotu 450 °C a následné skvapalnenie – je možné získať z nich látku podobnú rope.Značné zásoby sú v USA, Kanade, Rusku a Číne.

DECHTOVÉ PIESKY

Obsahujú viskóznu horľavinu podobnú asfaltu. Nemožno ju získať klasickými vrtmi, ale zvláštnymi technologickými procesmi je možné ju upraviť a využívať podobne ako ropu.Ložiská sú v Kanade a vo Venezuele.

JADROVÉ PALIVÁ

Hoci jadrové palivá (prírodný urán a tórium) sa zaraďujú medzi neobnoviteľné zdroje, existujú možnosti recyklácie jadrového paliva a získania nového - plutónia.V množivých reaktoroch ho vzniká dokonca viac, ako bola pôvodná vsádzka, preto jadrové palivá tvoria akýsi prechod medzi neobnoviteľnými a obnoviteľnými zdrojmi energie.Za začiatok jadrového veku možno pokladať r.1896, keď francúzsky fyzik Henri Becquerel objavil prirodzenú rádioaktivitu. O tri desaťročia sa už uskutočnila reťazová štiepna reakcia i jadrová fúzia (syntéza jadier).Podľa typu jadrových reakcii možno palivá pre jadrové reaktory rozdeliť do troch kategórii:

Termojadrové

Štiepne

7

Množinové

Termojadrové palivá sú izotopy ľahkých prvkov, ich jadrá sa zlučujú (syntézou alebo fúziou) pri umelom pôsobení extrémne vysokých teplôt a tlakov, pričom vznikajú nové, ťažšie nuklidy a uvoľňuje sa energia. Túto skupinu tvorí vodík a jeho izotopy (1H, 2H, 2D – deutérium, 3H, 3T - trícium) hélium 3He a litium 6Li a 7Li.

Štiepne palivá obsahujú nuklidy ťažkých prvkov, ktoré pôsobením neutrónov uvoľňujú energiu v štiepnych reakciách. Sú to izotopy uránu 235U, tória 232Th a umelo vyrobené izotopy 239Pu, 241Pu, 233U.

Množinové alebo plodinové sú izotopy prvkov 238U, 232Th, 234Th a 240Pu, ktoré umelo vznikajú v rýchlych reaktoroch a možno ich ďalej štiepiť.

Rast jadrovej energetiky po havarii v Černobile r.1986 sa vo svete spomalil.

Životnosť jadrových elektrární je okolo 30 až 40 rokov, preto treba veľkú časť reaktorov

8

1.5 Obnoviteľné zdroje energiepri neustálom raste spotreby energie a postupnom vyčerpávaní neobnoviteľných zdrojov zákonite rastie podiel obnoviteľných zdrojov energie (OZE). Za obnoviteľné zdroje považujeme:

slnko

voda

vietor

biomasa, bioplyn, bionafta

geotermálna energia

energia mora – príliv-odliv, morské prúdy, morské vlny, príboj

Najviac sa využíva vodná a veterná energia, ktoré majú na výrobu elektrickej energie nízke prevádzkové náklady. Ich súčasný podiel na celosvetovom inštalovanom výkone je cca 22%. Najdrahšia je priama premena slnečného žiarenia na elektrickú energiu – fotovoltaika. Využitie biomasy je tiež nákladné najmä na dopravu hmoty rozptýlenej vo veľkom priestore. Využitie geotermálnej energie na výrobu elektriny vo väčšom rozsahu nie je reálne, lebo teploty prameňov nepostačujú na výrobu prehriatej pary pre turbínu. Do úvahy prichádzajú aj ďalšie perspektívne zdroje energie. Ide napr. o využitie živičných bridlíc a dechtových pieskov, využitie energie morí- príboja, prílivu a odlivu, morských prúdov, rozdielu teplôt v povrchových vodách trópov a chladnejšej vody vo väčších hĺbkach, ako aj využitie energie odpadov. Za palivo budúcnosti sa pokladá vodík. Viac sa budú využívať aj energetické plyny (napr. propán a bután). Nádejne sa rozvíja výskum palivových článkov a biologických premien energie, s využitím mikroorganizmov na výrobu metánu a vodíka

SLNEČNÁ ENERGIA

Zo všetkých známych zdrojov energie na Zemi je pre život najdôležitejsšia solárna energia. Možno povedať, že okrem prírodného uránu a tória, ktoré sa využívajú pri štiepnych reakciách, ako aj geotermálnej energie, celá energia na zemi pochádza zo slnka. Slnko je guľa s polomerom 700Mm, čo je asi 110-násobok polomeru Zeme. Jeho hmotnosť je 330 000-ráz vačšia ako Zeme. Slnko má priemernú hustotu 1410Kg m-3 , teplotu povrchu 5770K, v jadre až 13.106 K a svietivosť 4.1026 .

Je zložené z horúceho ionizovaného plynu (plazmy) s chemickým zložením 75% vodíka a 24% hélia. Zdrojom energie je jadrová reakcia a nie spaľovanie hmoty Slnka, ako sa to omylom tvrdilo v minulosti. Protóny vodíka sa spájajú do jadier hélia, ktoré majú menšiu hmotnosť, než je súčet hmotností pôvodných jadier vodíka. Vznikajúca tepelná energia sa dostáva prúdením na povrch Slnka. Z energie vyžiarenej do vesmíru dopadá na hranicu exosféry Zeme 1353W m-2 , čo je hodnota tzv „solárnej konštanty “. Výraz „ konštanta “ však nie je presný (napr. podľa iných zdrojov je táto hodnota 1367W m-2 ) ani výstižný, pretože ide o priemernú ročnú hodnotu závislú od premenlivej aktivity slnka, a v priebehu roka sa mení podľa vzdialenosti od Slnka. Preto vhodnejší názov je solárna iradiancia, ktorý treba chápať ako „oslnenie jednotky povrchu Zeme“.

9

Premena slnečnej energie na iné formy (napr. na el. energiu) je síce ekologicky čistá, deje sa však s veľmi nízkou účinnosťou a možno ju využívať len za určitých podmienok. Napr. niektoré južné štáty USA majú v lete vyššiu spotrebu energie ako v zime, pretože počas dlhého a horúceho leta sa spotrebuje viac energie na klimatizáciu ako v zime na kúrenie, takže slnečnú energiu možno využiť na „ výrobu chladu“ . Zasadnou nevýhodou tohto nevyčerpateľného zdroja energie (Slnko má zásobu vodíka ešte asi na 15 mld. rokov) je malá hustota toku energie, ktorá je napr. v porovnaní s tepelným tokom v kotle tep. elektrárne 100-tisíc krát a jadrovým reaktorom až milión krát nižšia. To vedie k nízkej účinnosti premeny energie a nereálnosti rovnocennej náhrady z menej koncentrovaných zdrojov, pretože by sa museli stavať veľké a drahé zariadenia. Slnečná elektráreň s rovnakým výkonom ako 4 bloky v Jaslovských Bohuniciach by musela v našich podmienkach zaberať plochu cca 90 km2 a náklady na jej výstavbu by boli nepredstaviteľne vysoké.

VODNÁ ENERGIA A EKOSYSTÉMY

Výroba el. energie vo vodných elektrárňach (ďalej už len VE) sa všeobecne považuje za proces s najnižším negatívnym vplyvom na živ. prostredie. Pri tejto výrobe nevznikajú žiadne odpady a emisie. Ak by sme mali nahradiť množstvo el. energie vyrobené vo VE Slovensku energiou z konvenčných tepelných elektrární, bolo by treba spáliť ročne viac ako 5 mil. ton hnedého uhlia. Na výstavbu vodných elektrární sú však potrebné určité geografické a klimatické podmienky. Výroba el. energie vo VE je ekologicky čistá, ale ich budovanie predstavuje závažný zásah do prírody a ekosystému regiónu.Vplyvy vodných diel na ekosystémy:

Pozitívne vplyvy :

výroba el. energie, zábrana povodniam, zlepšenie splavnosti riek, zlepšenie mikroklímy možnosť závlah, zvyšovanie úrod, zvýšenie hladiny spodných vôd lepšie podmienky pre lužné lesy, rekreačné využitie, priemyselné využitie.

Neutrálne vplyvy:

kvalita vody, zmena flóry a fauny, biologický život (prerušenie prirodzeného ťahu rýb, ale lepšie podmienky na ich rozmnožovanie, úbytok niektorých druhov vtákov, ale súčasne usídlenie iných a ich celkové rozmnoženie)

Negatívne vplyvy:

Investičná náročnosť, možnosť pretrhnutia priehradných hrádzí, zvyšovanie tvorby ľadov, možnosť ľadovej zápchy, nutnosť presídlenia ľudí a obcí, strata poľnohospodárskej pôdy.

Niektoré krajiny (napr. Kanada a Nórsko) majú veľmi vysoké využitie hydroenergetického potenciálu, z ktorého pokrývajú podstatnú časť svojej spotreby elektrickej energie. Aj susedné Rakúsko má rozvinutú vodnú energetiku. Na Dunaji je vybudovaných 10 vodných diel od najstaršieho Jochensteinu pod Pásovom pri Nemeckých hraniciach až do Freudenau pod Viedňou. Najväčšia vodná elektráreň na svete je Itaipu v Brazílií s inštalovaným výkonom 12 600 MW. Má 18 Franisových turbín s výkonom 715 MW, priehradná nádrž má dĺžku 170 Km. Ešte väčšiu elektráreň Tri rokliny buduje čína na hornom toku Jang C tiang s výkonom 18 200 MW s dĺžkou zaplaveného územia 570 Km na ktorom žilo 1,2 mil. luďí ktorí sa museli odsťahovať.

10

Vodná energia na SlovenskuEnergeticky sa využíva najmä Dunaj a Váh. Vážsku kaskádu tvorí 17 stupňov od Kráľovej po Liptovskú Maru a prečerpávaciu vodnú elektráreň Čierny Váh.Gabčíkovo na Dunaji s inštalovaným výkonom 720 MW je najväčšia VE na Slovensku.Významná je aj VE Orava.Rezervy sú na Dunaji, Nitre, Hrone, Bodrogu a Hornáde.

VETERNÁ ENERGIA

Vzniká v dôsledku nerovnomerného zohrievania Zeme; čím vznikajú vzdušné prúdy – vetry.Vietor môže konať prácu, ako veterné čerpadlo na čerpanie vody zo studní sa používal už pred 4 500 rokmi.Najvyšší inštalovaný výkon má Nemecko(2 081MW), potom USA, Dánsko, India.Na Slovensku je to Záhorie.Nedostatky veternej energie:- nízka hustota

- nepravidelnosť a nerovnomernosť rozloženia

- nákladná konštrukcia(kvalitný material, precízna regulácia)

- rušenie televízneho signálu

- zdroj vibrácií a infrazvukov

BIOMASA

Biologické a chemické premeny slnečnej energie sa uskutočňujú už asi 3 miliardy rokov vo forme fotosyntézy. Rastliny premieňajú energiu slnečného žiarenia na biomasu biochemickou reakciou, pri ktorej sa z oxidu uhličitého a vody pomocou slnečnej energie vytvárajú cukry (sacharidy) a kyslík, ktorý sa uvoľňuje do atmosféry. Ide o syntézu organickej hmoty z anorganických látok. Táto premena prebieha s účinnosťou niekoľkých percent, lebo rastliny nevyužívajú celé slnečné spektrum. Biomasu v organických látkach možno účelne volenými procesmi využiť ako zdroj energie. Z biomasy rastlinného a živočíšneho pôvodu možno

- vyrábať plynné a kvapalné palivá – bioplyn a bionaftu

- spaľovať ju

- vyrábať elektrickú energiu

Na poliach nechávať hniť slamu, z ktorej možno získať bioplyn, odpad dreva v lesoch a na skládkach, je neekonomické a neekologické. Ako biogénne suroviny možno využiť drevný a komunálny odpad, odpady z obilnín, zvyšky z rastlín na výrobu oleja, cukru a alkoholu. Pretože ceny energie rýchlo rastu, začína rásť aj záujem o využívanie aj do teraz neobvyklých zdrojov energie. Zakladajú sa napríklad energetické plantáže s rastlinami, ktorým sa darí v danom klimatickom pásme.

11

Výhodné je jej pestovanie aj v erózne ohrozených terénoch, pri čistení odpadových vôd a pôd kontaminovaných ťažkými kovmi. Pri priamom spaľovaní možno napríklad pri ročnej produkcii 15 ton drevnej hmoty z 1 hektára získať energiu na vykurovanie rodinného domu. Biomasa by sa mohla stať po vodnej energii druhým najvýznamnejším obnoviteľným energetickým zdrojom. Aby sa však bioplyny presadili v konkurencii so stlačeným zemným plynom, prípadne tekutými palivami bolo by potrebné prijať legislatívne úpravy.

GEOTERMÁLNA ENERGIA

Teplo z horúcich prameňov využívali už starí Rimania na vykurovanie svojich obydlí a stavbu kúpeľov. V súčasnosti využíva geotermálnu energiu asi 40 krajín. Medzi ne patrí i Slovensko.Tam, kde nie je k dispozícii prírodná horúca para, možno využiť teplo suchých hornín. Teplota hornín v dosiahnuteľnej hĺbke asi 2 km môže byť okolo 300˚C a pri vháňaní prúdu vody do vrtu môže tým istým, alebo blízkym paralelným vrtom vystupovať para využiteľná pre pohon turbíny. Podmienkou je dostatočne veľká teplovýmenná plocha v podzemí, ktorú možno dosiahnuť výbuchom na dne vrtu (aj jadrovým), čím sa hornina rozruší a do puklín môže vnikať voda. Pri styku vody s horúcou horninou vzniká okrem vodnej pary aj vodík a metán, ktoré možno využiť ako palivo. Ich tvorba sa výrazne zvyšuje po pridaní celulózy, pričom jej zdrojom môžu byť rôzne odpady (napr. piliny a zvyšky rastlín). V budúcnosti by teda mohla byť takáto elektráreň súčasne ideálnym „odpadkovým košom”. Na niektorých miestach (napr. v blízkosti sopiek), možno využiť aj energiu žeravej zemskej magmy , gejzírov a pod. Teplo prameňov, ktoré nemajú dostatočne vysokú teplotu na vykurovanie, ale sú výdatné, možno využívať pomocou tepelných čerpadiel.

ENERGIA MORA

Možnosti využitia vodnej energie sú nielen na vodných tokoch, ale aj v jej najväčšej zásobárni na Zemi: v moriach a oceánoch.

Príliv - odliv

Príťažlivosť Mesiaca spôsobuje na morských pobrežiach kolísanie hladiny mora–príliv a odliv, ktorý na niektorých miestach Zeme dosahuje niekoľko metrov. Ak sa nájde vhodný profil pobrežia, na ktorom možno postaviť hrádzu do uzavretej zátoky, môže morská voda pri prúdení do vnútrozemia i späť do mora, teda 2x, poháňať turbíny vodnej elektrárne. Vhodné miesta na stavbu prílivových elektrárni existujú v zátokách a ústiach riek najmä v Severnej a Južnej Amerike i v Európe. Vo Francúzsku pracuje takáto elektráreň v ústi rieky La Rance.

Energia morských prúdov

by sa dala využiť vo veľkých prietokových turbínach zakotvených o dno. Energia morských vĺn

Mechanická energia morských vĺn je značná, ale má niektoré nevýhody:

12

– je málo koncentrovaná (ne jej využitie sú potrebné veľké plochy a teda drahé zariadenia)

– má premenlivú veľkosť– konštrukcia je náročná (musí umožňovať využitie slabého vlnenia a na druhej strane

odolávať veľmi silným búrkam)

Príbojové elektrárne využívajú kinetickú eneregiu vlnobitia na prepravu vody do vyššie položených nádrží.

Energeticky možno využiť aj vodu z roztápajúcich sa ľadovcov. Okrem elektrickej energie by sa získavala aj veľmi čistá voda z ľadovcov, ktorá by sa mohla využívať na zásobovanie vzdialených oblastí s nedostatkom pitnej vody.

Energetické využitie teplotných gradientov morí a oceánov by mohlo možné využitím rozdielu teplôt povrchových vrstiev a teplôt vo veľkých hĺbkach, ktorá dosahuje v tropických oblastiach 20˚ až 30˚. To by sa dalo využiť na postavenie elektrárne známej pod skratkou OTEC, pričom pracovnou látkou by bola kvapalina s nízkym bodom varu. Nevýhodou je veľmi nízka účinnosť, maximálne 5%.

Teoreticky možno využiť aj ďalšie princípy, ale nijaký z nich zatiaľ nie je ekonomicky výhodný a často realizovateľný súčasnými technickými zariadeniami a známymi technológiami.

13

1.6 Alternatívne zdroje energie

vodík

energetické plyny – propán, bután

energia z odpadov

Viaceré ďalšie obnoviteľné, prípadne i neobnoviteľné zdroje energie (napr. ropné bridlice), sa v súčasnosti málo využívajú pretože nie sú technicky zvládnuté alebo ekonomicky výhodné , môžu byť v budúcnosti alternatívou k súčasným zdrojom. Spomenieme aspoň najznámejšie a najperspektívnejšie ktoré sa môžu začať využívať v blízkej budúcnosti. Neskôr možno očakávať zvládnutie termojadrovej syntézy – napodobenie procesov prebiehajúcich na Slnku. Vo vzdialenejšej budúcnosti je možné i využitie energie z kozmu – premenu hmoty a antihmoty na energiu.

VODÍK

Palivom budúcnosti bude vodík, ktorý má z energetického hľadiska tieto výhody: - surovinou na jeho výrobu môže byť aj voda, ktorej zásoby sú neohraničené - jeho spaľovaním vzniká voda , ktorá neznečisťuje okolie - má mnohostranné využitie a môže byť náhradou za iné palivá - má vysokú výhrevnosť, vysokú špecifickú tepelnú kapacitu a nízku viskozitu, ktorá umožňuje prepravu s malými stratami - možno ho ľahko prepracovať, akumulovať a uskladňovať - dá sa vyrábať vo veľkých zariadeniachProblémom je jeho uskladňovanie a preprava či už v plynnom alebo kvapalnom skupenstve. Kvapalný vodík zaberá oveľa menší objem ale treba ho ochladiť na teplotu – 253 °C, na čo je potrebná asi 1/3 energie obsiahnutej vo vodíku. V tejto forme je ideálny na lodnú, železničnú či automobilovú prepravu ale nádrže musia mať dokonalú tepelnú izoláciu a musia byť priebežne chladené čo naďalej zvyšuje náklady a straty. Inou možnosťou je stlačenie plynu na vysoký tlak ale tlakové nádoby môžu vážiť až stonásobky prepravovaného plynu. Treťou možnosťou skladovania vodíka je využitie jeho chemickej väzby na kovy , čím vznikajú tzv. metalhydritové zásobníky. Vodík sa zo zlúčeniny uvoľňuje pri zahriatí, čo je energeticky oveľa menej náročné ako jeho skvapalnenie.V súčasnosti sa vodík vyrába najmä zo zemného plynu a ropy. Až 95% vyrobeného vodíka spotrebujú závody na spracovanie ropy , výrobu amoniaku a metanolu. Vodík možno získavať mnohými spôsobmi a mnohých látok , ale zatiaľ všetky známe spôsoby sú drahšie ako využívanie fosílnych palív.

Vodík možno vyrobiť týmito spôsobmi: -elektrolýzou vody -chemickou reakciou uhľovodíkoveho paliva s parou pri vyššom tlaku a teplote -ohrevom vody na asi 3000°C (v súčasnosti možno len nukleárnou reakciou)

-priamym využitím tepla na výrobu kyslíka a vodíka v termochemických procesoch

14

-využitím slnečného žiarenia (fotosyntézou , biosyntézou ...) a mnohými ďalšími kombinovanými spôsobmi

Vodík sa môže využívať najmä:-v palivových článkoch na výrobu elektrickej energie-priamym alebo katalytickým spaľovaním na pohon automobilov príp. lodí a lietadiel

Hlavné impulzy výskumu a vývoja pochádzajú zo štátov , ktoré nemajú dostatok domácich zdrojov (Nemecko a Japonsko) , ale aj z krajín ktoré majú prebytok lacnej elektriny (Island a Kanada), ktorú možno využiť na výrobu vodíka.Konečným štádiom využitia vodíka je jeho premena na využiteľnú energiu. Existujú 2 hlavné prístupy a to spálenie v spaľovacom motore a využitie v palivových článkoch. Oba spôsoby sú výhodné hlavne v doprave. Ďalšou možnosťou sú vodíkové elektrárne (napr. Hamburg elektráreň s účinnosťou 42%)Vypracované sú projekty na výrobu vodíka s využitím slnečnej energie. Pri tomto spôsobe sa môže vodík akumulovať a transportovať v plynnej (popr. kvapalnej) forme nielen v tlakových nádobách ale aj v už existujúcich plynovodoch na zemný plyn.

ENERGETICKÉ PLYNY

Ďalšími zdrojmi energie môžu byť aj iné plyny napr. alkány , z ktorých najrozšírenejšie využitie majú propán a bután resp. ich zmesi. Používajú sa na technické účely (napr. zváranie , na varenie, vykurovanie , svietenie, ale aj v doprave) . Skvapalnená zmes sa plní do tlakových nádob.Použitie čistého propánu alebo zmesi propánu a butánu má niekoľko výhod medzi ktoré patria najmä nízke investičné náklady (netreba budovať plynovody, klásť káble ani nič podobné) a inštalácie priamo pri spotrebiči. Neohrozujú životné prostredie a na Slovensku sa ročne predá asi 35 000 t týchto plynov.

ENERGIA Z ODPADOV

Zneškodňovanie odpadov možno výhodne spojiť s výrobou energie. (napr. v USA je elektráreň na spaľovanie ojazdených pneumatík, ktoré majú výhrevnosť približne rovnakú ako kvalitné hnedé uhlie). Výhrevnosť dreva novín a lepenky je asi polovičná. Pri spaľovaní papiera sa produkuje menej CO, ale treba kontrolovať emisie kovov, stopové organické látky a najmä dioxíny a furany. Recyklácia papierového odpadu je však ekonomicky a ekologicky výhodnejšia.

15