Kde brát energii v budoucnosti? (I.)

Jak jsem slíbil, vracím se k tématu energií budoucnosti. Současný stav využívání energií je neúnosný ze dvou hlavních důvodů. V prvé řadě většina dnešních zdrojů energie ničí životní prostředí. Druhý důvod nemohou ignorovat ani lidé, které první vůbec nevzrušuje - zdroje jsou omezené a během několika málo desítek let dojdou. A to jak ropa, tak i zemní plyn a uhlí. Co s tím?

Řešení je v současné době téměř nepřeberné množství, ale přesto se používají stále velice málo. Osobně bych rozdělil zdroje energie rozdělil na 4 základní oblasti:

Žádný z nich není pravděpodobně samospasitelný a každý má řadu nevýhod. Jediné řešení je používat všechny tak, aby se navzájem doplňovaly.

Úspory
Mnozí jistě namítnou, že úspory nejsou zdroj energie. Já osobně s tím nesouhlasím. Ušetření energie je v podstatě stejné, jako její získání z odpadu. Navíc je tato energie nejsnáze dostupná a často i bez jakýchkoliv investic navíc. Stačí se jen koukat kolem sebe, kde se dá šetřit. Samozřejmě, že největší úspory se dají dosáhnout v průmyslu. Prosadit je tam je složitější, ale ani množství energie promrhané v domácnostech není zanedbatelné. Stačí si uvědomit, kolik lze ušetřit lepší tepelnou izolací bytu, kolik elektrické energie se ušetří výměnou obyčejných žárovek za úsporné, případně dokonce za LED žárovky. Nebo obyčejná raní a večerní hygiena. Za dobu čištění zubů (3 minuty) proteče přibližně 36 litrů teplé vody. Když budu vycházet z toho, že cca 2 minuty teče voda zbytečně, je to 24 litrů vody, která se musí ohřát na průměrnou teplotu 45 stupňů. Na to je potřeba 1,12 kWh elektrické energie. Pouhá desetina obyvatel naší republiky tak může tímto způsobem ušetřit ročně téměř 820 MWh elektrické energie (cca 2 hodiny plného výkonu uhelné elektrárny Prunéřov 1, tj. přibližně 700 tun uhlí). U nás velmi rozšířeným plýtváním energií je pouliční osvětlení. Naprostá většina pouličního osvětlení je dnes konstruovaná tak, že svítí na všechny strany. Z toho plyne několik nepříjemných důsledků: světlo svítí i do oken domácností okolo, klesá jeho účinnost (většina neosvětluje, ale je vyzářena do prostoru), vzniká tzv. světelný smog a v neposlední řadě oslňuje. To má za následek zúžení oční panenky a do oka proniká méně světla. Výsledek je, že vidíme hůř. Při dobrém návrhu svítidel jich proto není potřeba tolik a přitom je lépe vidět. Každý určitě přijde na celou řadu příkladů, kde se dá šetřit. Pro inspiraci můžete navštívit třeba tyto stránky.
Fotka je převzatá ze stránek http://thynek.wz.cz/svetlo/

Akumulace
Jeden z největších problémů při využití energie je, že se prakticky nedá akumulovat pro přímé využití. Jediným řešením jsou akumulátory, které ale mají relativně nízkou účinnost a hlavně jsou vhodné pouze pro malé množství energie. V praxi se proto vyrábí více energie, než je momentálně potřeba a co se přímo nezpotřebuje, to jsou ztráty. Akumulace proto může fungovat jako náhradní zdroj při výpadku hlavního zdroje, ale také k akumulaci přebytků. To samozřejmě vede k úsporám.

Akumulátory
Zná je každý - od tužkových používaných ve spotřební elektronice až po velké akumulátory sloužící jako záložní zdruje (UPS). Jejich hlavní výhoda je v přímé dostupnosti energie, nemusí se převádět z jiné formy. Bohužel dokáží uchovat jen relativně malé množství energie (řádově maximálně desítky Ah). Pokud chceme akumulovat větší množství, je třeba je spojovat, čímž roste velikost i cena. Pro zajímavost - v současnosti největší akumulátor slouží na Aljašce. Je větší než fotbalové hřiště a je složen z 13 760 Ni-Cd článků. V případě výpadku je schopen dodávat až 40 MW, ale pouze 6-7 minut (případně až 15 minut při 27 MW). Tento systém řeší výpadky energie pro cca 10 tisíc domácností. Ani takto velký akumulátor tedy nepokryje dlouhodobou potřebu energie. Slouží pouze jako záloha, než naběhnou pomocné generátory. Jinak se akumulátory používají jako zdroj elektrické energie u přenosných zařízení, případně jako záloha u malých zdrojů energie (domácí sluneční kolektory či větrné elektrárny). Nevýhodou akumulátorů je jejich omezená životnost a většinou velká zátěž pro životní prostředí (obsahují těžké kovy).

Setrvačníky
Poměrně nový způsob uchování energie - setrvačník o velké hmotnosti je umístěn ve vakuu a roztočen na vysoké otáčky. V případě výpadku proudu roztáčí dynamo a vyrábí proud. Opět se ale jedná o krátkodobé dodávky, než naskočí pomocné diesel agregáty. Setrvačníky se uplatňují především při zásobování kritických provozů, jako jsou například nemocnice. Podobně jako akumulátory nemohou ani setrvačníky řešit globálně uchování energie.

Přečerpávací elektrárny
Jedno nepřímé uchování energie, použitelné pro větší množství, se ale už mnoho let používá. Jde o přečerpávací elektrárny. V době klidu (například v noci), se přebytečná energie použije pro pohon čerpadel, které vyženou vodu do vysoko položené nádrže. V případě akutního nedostatku energie (ve špičce) je tato voda pouštěna opět zpět, kde roztáčí turbíny. V současné době máme tři přečerpávací elektrárny o celkovém výkonu 1 145 MW (Tedy více, než všechny vodní elektrárny dohromady - 727 MW). Naše první přečerpávací elektrárna byla postavena v roce 1930 na Šumavě a využívala Čertova jezera. První velká byla elektrárna Štěchovice II z roku 1947. Její výkon byl až 21 MW a sloužila až do roku 1991, kdy byla pro zastaralost odstavena. Po rekonstrukci dosahuje výkonu až 45 MW. Daší přečerpávací elektrárny u nás jsou Dalešice (450 MW po dobu 5-6 hodin) a největší je přečerpávací elektrárna Dlouhé stráně uprostřed Jeseníků. Ta je držitelem tří "nej": největší reverzní vodní turbínu v Evropě - 325 MW, elektrárnu s největším spádem v České republice - 510,7 m a největší instalovaný výkon v ČR - 2 x 325 MW (Pro srovnání: naše nejvýkonějěí vodní elektrárna Orlík má 364 MW). Účinost přečerpávacích elektráren je přibližně 75 %, tj. dokáží uchovat přibližně tři čtvrtiny vložené energie. Velkou nevýhodou jsou relativně velké zásahy do krajiny, většinou navíc zajímavých koutech země, neboť je potřeba klasická přehradní nádrž a na kopci ještě druhá. Navrhovaná místa pro stavbu nových přečerpávacích elektráren jsou: Bradlo Býčí Skála, Cukrová Bouda, Čes. Krumlov II, Hardegg, Hříměždice, Křivoklát-Červený Kámen, Labská, Požár, Raspenava, Rejštejn, Sendráž, Skuhrov, Slavíč, Spálov, Světlá hora, Šumný Důl, Vilémov a Zleb
Fotka je převzatá ze stránek http://www.jesenik.net/

Vodík
Vodík je palivo budoucnosti. Hodí se pro pohon prakticky většiny strojů, aut, ale třeba i notebooků. Proč ho tedy mám v zařazen mezi akumulace energie a ne mezi zdroje? Důvodů je několik. Předně vodík není volně jako palivo k dispozici. Musí se nejprve vyrobit, nejsnáze rozkladem vody na kyslík a vodík. K tomu je ale potřeba elektrická energie. Zisk z energie vodíku je ale nižší, než kolik jí je potřeba na jeho výrobu. Proto nikdy nebude elektrárna na vodíkový pohon (leda jako pomocná, pokrývající energetické špičky, něco jako přečerpávací elektrárna). Spalováním vodíku navíc nevznikají žádné škodlivé látky, proto je nanejvýš vhodný pro pohon vozidel. Je zde ale malý háček. V současnosti je většina energie vyráběna z neobnovitelných zdrojů energie. Pokud by byl vodík použit jako palivo v současnosti, problém emisí by se pouze přesunul z výfuků automobilů do komínů elektráren, takže by se nic nevyřešilo. Bohužel se mi ještě nepodařilo nikde najít srovnání účinosti spalovacího motoru vs. vodíkového za pomoci výroby energie z uhelné elektrárny. Ale obávám se, že spalovací motor bude mít vyšší účinost a ve výsledku i méně splodin. Zkrátka - čas vodíku teprve přijde až bude dostatek energie z "čistých" zdrojů pro jeho výrobu.

Když tak koukám na délku textu, tak je asi nejvyšší čas přestat. I když jsem se ke zdrojům energie stále nedostal. Ale blížím se :-) Tak snad zase příště... Pokud někoho napadá nějaký způsob úspory či akumulace energie, na který jsem zapoměl a stál by za zveřejnění, ať mi prosím napíše.

 

    Komentáře

  • Hezky clanek, prehledny a nezaujaty. Osobne bych vsak zduraznil, ze oblast uspor energie ma nejvetsi dopad pri minimalnich investicich. Predne lze sporit hned a ted a dale bude mit snizena spotreba /ci stagnace spotreby/ dopad na vyrobce energie /konec megalomanskych projektu, atd./
    pavel 123
     
  • Diky. Moznosti uspor jsou opravdu obrovske. Chtel jsem na to poukazat prave na te chvilce zbytecne tekouci teple vody... V souvislosti s precerpavacimi elektrarnami me napadla dodatecne jeste jedna vec: kolik jich potrebujeme? Vzdyt u nich neplati, ze cim jich bude vic, tim vic vyrobi energie. Tak proc jich je planovano tolik? Kdyby se postavila polovina z nich s prumernym vykonem 400 MW a ucinnosti tech 75 %, bylo by na jejich pohon potreba 4,8 GW!!! A to z klasickych elektraren. Takze aby se nakonec nestavely elektrarny jen proto, aby se jine mohly pohanet...
    Lukas
     
  • Souhlas. S tim cistenim zubu si staci predstavit jak po ranu stoji v kazde koupelne panelaku jedna osoba s pustenou vodou a zubi se do zrcadla a pak si po trech minutach oplachne kartacek...Jak jsem zjistil ve svem okoli, kelimky pouzivaji jen na ukladani kartacku a pasty a vodu opravdu nechavaji pustenou po celou dobu hygieny. P*
    pavel 123
     
  • Dobrý den. Chtěl bych se zeptat, zda-li je možné a jak účinné by bylo akumulovat energii z alternativních zdrojů (větrná elektrárna, fotovoltaika) v podobě tlakového vzduchu a její pozdější využití pneumatickým motorem napojeným na generátor?
    Jakub.dmcp
     
  • Na to bohuzel neumim odpovedet, ale asi se to da spocitat. Konkretne jde o to, na kolik je dany plyn stalcitelny. Ale obavam se, ze je to neprakticke. Vzdyt i pro nastroje pohanene stalcenym vzduchem se vzdy pripojuje kompresor, ale nikdy jsem nevidel, ze by nekdo pripojoval jako pohon tlakovou nadobu. Jako hlavni problem bych videl to, ze pri naslednem pouziti poklesem tlaku rapidne klesa i vykon, tj. vetsina tlaku vubec nebude vyuzita. Ale mozna se pletu
    Lukas Kalista
     
 

Jméno
Text