Elektroenergetika - Zdroje

  Elektřina vzniká přeměnou primární energie (chemické, mechanické atd.) na energii elektrickou. Zdroje, ze kterých je možné primární energii získávat, dělíme do dvou základních kategorií:

  1. fosilní paliva
  2. obnovitelné zdroje energie

Objem využívání zdrojů závisí na ekonomické a ekologické výhodnosti. Hodnoty se v tomto ohledu liší podle přístupu různých států a společenství, takže v některých oblastech vítězí ekonomické hledisko, v jiných je větší důraz na ekologii. Evropská unie, a s ní i ČR, se rozhodla jít cestou snižování ekologické zátěže.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fosilní paliva

Z fosilních paliv je celosvětově získáváno přibližně 70% elektřiny. Vysoký podíl je dán stářím technologie, její relativní jednoduchostí a poměrně dobrou dostupností surovin. Fosilní paliva jsou přeměňována na elektřinu v tepelných, plynových a jaderných elektrárnách. Nevýhodou fosilních paliv je jejich omezené, vyčerpatelné množství.

V tepelných elektrárnách se spaluje: 

Jaderné elektrárny využívají:

Černé uhlí a koks

Černé uhlí vznikalo přibližně před 250-350 miliony let, a je uloženo v hloubkách dosahujících až 1200 metrů, odkud je získáváno dolováním. Černé uhlí je, stejně jako všechna fosilní paliva, neobnovitelný zdroj energie. Jeho současné zásoby se odhadují na přibližně 900.000 milionů tun. Masivní využívání černého uhlí začalo během průmyslové revoluce v 19. století.

Kvalita uhlí je posuzována podle obsahu uhlíku. Nejkvalitnějším černým uhlím je antracit, na druhém konci pomyslné tabulky nalezneme plynové uhlí, ze kterého se vyrábí svítiplyn.  Takzvané koksovatelné druhy lze přeměnit na koks, který je čistější a má ještě větší výhřevnost než černé uhlí. Koks vzniká zahříváním černého uhlí ve vzduchotěsných komorách při nízké koncentraci kyslíku a teplotách nad 1000°C.

Výhody

  • výborná výhřevnost – 7000-8500 kcal
  • osvědčená a rozšířená technologie výroby elektřiny

Nevýhody

  • vysoký podíl škodlivých látek, které vznikají při jeho spalování
  • vyčerpatelné zásoby
  • náročnější těžba

 Hnědé uhlí a lignit

Mladší sourozenci černého uhlí. Nalézají se v menších hloubkách, a proto se těží v povrchových dolech. Hnědé uhlí má zhruba poloviční výhřevnost oproti černému – nejkvalitnější, tzv. hnědý antracit – 3900 kcal. Nejmladší hnědé uhlí se nazývá lignit. Je nejméně zuhelnatělý a obsahuje vysoký podíl vody – až 40%.

Výhody

  • menší náklady na těžbu
  • v Evropě i ČR bohatá naleziště

Nevýhody

  • malá výhřevnost
  • zdroj škodlivých látek
  • hodně kouří (vysoký podíl vody)

Podíl uhlí i koksu na výrobě elektrické energie klesá pod tlakem na snižování emisí škodlivých látek. V Evropě je výstavba tepelných elektráren, využívajících uhlí, téměř pozastavena. Naopak v některých státech spotřeba uhlí neustále roste, jako například v Číně.

Zemní plyn

Je považován za ekologické palivo, protože produkuje polovinu škodlivých látek než uhlí. Zemní plyn je také mnohem snadněji dosažitelný a jeho přeměna na elektřinu je vysoce účinná. V ČR se zemní plyn podílí na výrobě elektřiny pouhými 5%.

Výhody

  • nižší ekologická zátěž
  • vysoká účinnost přeměny na elektřinu

Nevýhody

  • infrastruktura plynovodů nedává v současné době možnost volby dodavatele (na mezinárodní úrovni)

Ropné produkty

Pro výrobu elektrické energie se používají především lehké topné oleje, mazut, nafta a propan-butan.

 Uran – energie z jádra

Štěpením uranu lze získat velké množství tepla, které se dále přeměňuje na elektřinu. Nelze ovšem použít přírodní uran, ale uran obohacený. Získávání energie pomocí štěpné reakce je vysoce efektivní a z hlediska emisí naprosto čisté.

Výhody

  • vysoká účinnost přeměny na elektrickou energii
  • nulové emise – do ovzduší jde pouze vodní pára
  • nízké provozní náklady na výrobu energie
  • dostatečné zásoby

Nevýhody

  • náročné získávání uranu
  • zatím nejsme schopni využít veškerou energii, která by se dala z uranu získat
  • vzniká radioaktivní odpad, jehož bezpečné uložení vyžaduje vysoké náklady

Zpět

Obnovitelné zdroje energie (OZE)

Masivní spotřeba fosilních paliv způsobila nejen značné znečištění ovzduší na Zemi, ale také nástup éry obnovitelných zdrojů energie. OZE neprodukují škodlivé emise a nelze je vyčerpat. Jediným dopadem na životní prostředí je zásah do vzhledu krajiny. Způsoby získávání energie z OZE jsou známy již dlouho, ale požadované efektivity bylo dosaženo až dlouhodobým vývojem. V současnosti lidstvo využívá:

Voda

Nabízí příležitost, přeměnit její kinetickou a potenciální energii na elektřinu. Optimálním zdrojem jsou mohutné řeky a jezera. Často se na takových místech stavějí přehrady, které umocňují sílu vodního toku a zajišťují stabilní výrobu elektřiny.

Výhody

  • vysoká efektivita přeměny energie
  • dlouhá životnost elektráren – až 100 let

Nevýhody

  • lze využít jen na specifických místech
  • při využití říčního toku bez přehrady kolísající výkon
  • stavba přehrad má často výrazný dopad na ráz krajiny

Vítr

Energii větru lze, podobně jako u vodních toků, přeměnit na elektřinu. Zatímco voda dává do pohybu turbínu, vítr roztáčí rotory větrných elektráren. Přírodní podmínky ČR jsou pro masivní využití větru málo vhodné. Lepší situace je ve státech, které mají více rovinatý terén, popřípadě přístup k moři, od kterého stále proudí vítr.

Výhody

  • relativně nízké náklady na stavbu větrných věží
  • téměř nulové provozní náklady

Nevýhody

  • vysoká závislost výkonu na momentálních povětrnostních podmínkách – výkon značně kolísá
  • relativně malý výkon jedné věže – pro větší kapacitu je třeba využít velkou plochu, což má negativní vliv na ráz krajiny
  • lze využít jen ve specifických podmínkách

Slunce

Získávání energie ze slunce má velký potenciál. Ovšem je třeba stále pracovat na vývoji zařízení, které v současné době dokáže přeměnit jen cca 16% využitelné energie na elektřinu. Největším producentem elektřiny ze slunečních elektráren je sousední Německo.

Výhody

  • rostoucí efektivita fotovoltaických panelů
  • dlouhá životnost – zhruba 40 let
  • bezúdržbovost
  • možnost kompletní recyklace použitých materiálů

Nevýhody

  • elektrárny o velkém výkonu zabírají hodně místa a zasahují do vzhledu krajiny
  • ve srovnání s ostatními zdroji jsou náklady na výrobu elektřiny moc vysoké
  • výkon je vysoce závislý na momentální intenzitě slunečního svitu – to způsobuje náhlé a výrazné kolísání výkonu, který velmi zatěžuje rozvodnou elektrickou síť

Energii ze slunce lze získávat také chemickou cestou. U té je efektivita využití energie až 90%. Více o využití sluneční energie se dozvíte v sekci výroba energie.

Země – geotermální energie

Vulkanická činnost probíhající uvnitř Země produkuje množství tepla, které lze opět přeměnit na energii elektrickou. To lze pochopitelně provést ve vulkanicky aktivních oblastech. V ČR se geotermální energie nevyužívá, naopak Island pokrývá většinu spotřeby právě z geotermálních elektráren. Z bližších států je tato energie hojně využívána v Itálii.

Výhody

  • naprosto čistá energie bez výrazného zásahu do vzhledu krajiny

Nevýhody

  • lze využít jen na některých místech

Moře

Využitelná je energie přílivu, mořských proudů a samotných vln. Tento zdroj je využíván velice málo. Jeho nevýhodou jsou výrazné rozdíly podmínek na různých místech planety, což vyžaduje náročnou přípravu stavby elektrárny. Někteří energetici vkládají do této technologii veliké naděje. Budoucnost ukáže, zda budou naplněny.

Biomasa

Spalováním biomasy nevznikají jedovaté látky, které by zamořovaly ovzduší. Biomasou se rozumí části rostlin, dřevo (dřevěné piliny) nebo exkrementy hospodářských zvířat, které jsou definovány jako mokrá biomasa. Ze suché biomasy lze získávat hořlavé plynné složky – bioplyn, který lze využít pro výrobu elektřiny stejně, jako jiné hořlavé plyny.

Výhody

  • dostatek biomasy zajišťuje zemědělská výroba a zpracovávání dřeva
  • emise CO2 se víceméně rovnají množství, které spotřebují rostliny, ze kterých je biomasa získávána

Nevýhody

  • před spalováním je třeba biomasu upravit, což zvyšuje cenu získané energie

 

Zpět