klimat, a odnawialne źródła energii
DESCRIPTION
Klimat, a odnawialne źródła energii. Katarzyna Więcławska Kl. 3D. Odnawialne źródła energii to takie, których używanie nie wiąże się z długotrwałym ich deficytem - ich zasób odnawia się w krótkim czasie oraz których eksploatacja powoduje możliwie najmniej szkód w środowisku. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Odnawialne źródła energii to takie,
których używanie nie wiąże się z
długotrwałym ich deficytem - ich zasób
odnawia się w krótkim czasie oraz których
eksploatacja powoduje możliwie najmniej
szkód w środowisku.
Wszyscy wiemy, że wyczerpują się pomału złoża ropy naftowej, gazu, węgla oraz grożą nam braki
energii. Zaczynamy rozglądać się za nowymi zasobami, które pozwoliłyby produkować prąd i ciepło w wystarczających ilościach. Zapomnijmy na chwilę o ekonomicznych aspektach produkcji energii z niekonwencjonalnych źródeł. Wiadomo,
że niektóre sposoby nie zawsze się opłacają, czasami koszty wytwarzania urządzeń są
niewspółmierne do efektów, czasami wydajność źródła jest niewielka. Przyjrzyjmy się za to, jak pomysłowi potrafią być ludzie i na jakie metody
pozyskania upragnionej energii wpadli.
Źródła energii możemy podzielić na odnawialne i nieodnawialne. Ja zajmę się odnawialnymi
źródłami energii. Jako odnawialne źródła energii wykorzystujemy m.in.:
wodę słońce wiatr
biomasai
energię geotermalną
92,50%
0,05% 0,05%5,50%
1,50%0,00%
10,00%
20,00%
30,00%
40,00%
50,00%
60,00%
70,00%
80,00%
90,00%100,00%
woda słońce wiatr biomasa energiageotermalna
Energia wodna to wykorzystywana
gospodarczo energia mechaniczna płynącej wody. Współcześnie energię wodną zazwyczaj przetwarza się na
energię elektryczną.Można ją także
wykorzystywać bezpośrednio do napędu maszyn – istnieje wiele rozwiązań, w których
płynąca woda napędza turbinę lub koło wodne.
Woda pokrywa aż trzy czwarte naszej planety. Od dawna
znajdowała zastosowanie w domach, rolnictwie, przemyśle czy transporcie. Dziś stanowi również jeden z największych potencjałów energetycznych.
Energia prądów morskichEnergia prądów morskich
Umieszczone pod wodą turbiny napędzane są energią
prądów morskich. Produkowana energia
elektryczna transportowana jest podwodnym kablem do
sieci na lądzie.
Moc fal ocenia się na 3 TW, jednak wykorzystanie tej energii sprawia pewne trudności pomimo, iż
opracowano wiele teoretycznych metod konwersji energii falowania na energię elektryczną.
Największym problemem jest zmienność wysokości fal i wytrzymałość elektrowni.
Najważniejsze sposoby konwersji energii fal na elektryczną:
Energia falowaniaEnergia falowania
elektrownie pneumatyczne - fale wymuszają w nich ruch powietrza, które napędza turbinę
elektrownie mechaniczne - wykorzystują siłę wyporu do poruszania się prostopadle do dna, co powoduje obracanie się wirnika połączonego z prądnicą elektrownie indukcyjne - wykorzystują ruch pływaków do wytwarzania energii elektrycznej poprzez zastosowanie poruszających się wraz z pływakami cewek w
polu magnetycznym elektrownie hydrauliczne - w których przez ścianki nieruchomego zbiornika przelewają się jedynie szczyty fal, a woda wypływająca ze zbiornika napędza
turbinę.
Energia spadku wodyEnergia spadku wody
Energia mechaniczna wody wprawia w ruch turbinę i za pomocą alternatora przekształcana jest w energię elektryczną. Moc zależy od wysokości
spadku wody i od przepływu.
Zapora Itaipu na rzece Parana, ma prawie 8km długości. Zbudowano na niej największą na świecie elektrownię wodną.
Zapory wodneZapory wodne
Zapora Hoovera-widoczna korona i 4 wieże wlotowe - ujęcia wody dla
turbin.
Energia WodnaEnergia Wodna
WADY:WADY:• ingerencja w środowisko naturalne (duże elektrownie) – erozja, zamulenie• zmiana/zniszczenie naturalnych siedlisk• wysokie koszty instalacji• zależność od opadów• nie wszędzie dostępna
ZALETYZALETY• nie zanieczyszcza środowiska (brak odpadów, emisji gazów)• łatwe gromadzenie energii• długi czas działania instalacji• wzrost retencji (zbiorniki)
W promieniowaniu słonecznym docierającym do powierzchni Ziemi wyróżnia się trzy składowe promieniowania:
- bezpośrednie pochodzi od widocznej tarczy słonecznej- rozproszone powstaje w wyniku wielokrotnego załamania na
składnikach atmosfery- odbite powstaje w skutek odbić od elementów krajobrazu i
otoczenia.
Największym problemem nie jest pozyskanie tej energii lecz jej
zmagazynowanie i wykorzystanie we właściwym czasie.
Kolektor słonecznyKolektor słonecznyKolektor słoneczny to podstawowy element instalacji słonecznej. Jego zadaniem jest przekształcenie energii słonecznej w energię cieplną poprzez specjalną płytę absorpcyjną. Najczęściej stosuje
się tzw. kolektory płaskie cieczowe.
Każdy kolektor tego typu składa się z:-przezroczystej szyby-powłoki absorpcyjnej
-systemu rurek miedzianych w których przepływa ciecz solarna-ocieplenia od spodu
-obudowy aluminiowej w której zamknięte są ww. elementy.
W zależności od użytych materiałów współczynnik pochłaniania energii słonecznej może osiągnąć wartość do 95-97%.
Parabola StirlingaParabola Stirlinga
Receptor słoneczny wychwytuje energię słoneczną i ogrzewa
znajdujący się w nim gaz (wodór). Ogrzany gaz napędza
silnik Stirlinga i produkuje elektryczność. Parabola jest w
fazie eksperymentu, w mniejszym wymiarze mogłaby być wykorzystana do produkcji elektryczności w pojedynczych
domach.
Piec słoneczny – kolektor skupiającyPiec słoneczny – kolektor skupiający
Kolektor skupiający, inaczej wysokotemperaturowy>100°C, to
ogromne wklęsłe zwierciadło, które odbiera promieniowanie z ruchomych reflektorów. Energia jest przetwarzana
i magazynowana za pomocą cykli chemicznych i ciepła. Następnie ciepło
przekształcane jest w energię elektryczną. Można tak uzyskać bardzo
wysoką temperaturę co pozwala na wykorzystanie przemysłowe -
wypalanie ceramiki lub testowanie metali do konstrukcji np. statków
kosmicznych.
piec słoneczny w Odeillo
Promieniowanie słoneczne bezpośrednio ogrzewa pokój. Dodatkowa przestrzeń zwiększa skuteczność
systemu.
Energia słonecznaEnergia słoneczna
ZALETYZALETY• brak emisji zanieczyszczeń atmosferycznych i gazów cieplarnianych • łatwe utrzymanie/ konserwacja urządzeń • możliwość wykorzystania w gospodarstwach oddalonych od innych źródeł energii
WADYWADY• ogniwa fotowoltaiczne budowane są z użyciem szkodliwych substancji• ustawione ogniwa zajmują dużą powierzchnię
Współcześnie stosowane turbiny wiatrowe przekształcają ją na
energię mechaniczną, która dalej zamieniana jest na elektryczną.
Wiatrak, wynaleziony około I w.p.n.e. i używany do mielenia zboża lub pompowania wody, znajduje dzisiaj, choć w innej
postaci, zastosowanie w elektrowniach wiatrowych.
Energia wiatru zależy od jego prędkości w trzeciej potędze, przez co lokalizacje pod siłownie wiatrowe dobierane są
bardzo starannie pod kątem częstości występowania silnych (7-20 m/s) wiatrów.
Turbina wiatrowaTurbina wiatrowa
Budowa turbiny:1. Fundament2. Wyjście do sieci elektroenergetycznej3. Wieża4. Drabinka wejściowa5. Serwomechanizm kierunkowania elektrowni6. Gondola7. Generator8. Wiatromierz9. Hamulec postojowy10. Skrzynia przekładniowa11. Łopata wirnika12. Siłownik mechanizmu przestawiania łopat13. Piasta
Turbina wiatrowa to urządzenie zamieniające
energię kinetyczną wiatru na pracę
mechaniczną w postaci ruchu obrotowego
wirnika.
Zasada działania:Każda turbina wiatrowa posiada wirnik składający się z łopat i piasty umieszczonej na przedniej części gondoli ustawionej na
wiatr. Wirnik przymocowany jest do głównego wału wspierającego się na łożyskach. Wał przenosi energię obrotów przez przekładnię
do generatora, który przekształca ją w energię elektryczną.
Energia wiatruEnergia wiatru
ZALETYZALETY• czyste źródło energii• możliwość wykorzystania w gospodarstwach oddalonych od innych źródeł energii
WADYWADY• hałas• ingerencja w krajobraz• zależność od pogody• dość wysoki koszt budowy• zakłócanie fal radiowych i telewizyjnych• zagrożenie dla ptaków i innych gatunków migrujących
Poprzez fotosyntezę energia słoneczna jest akumulowana w biomasie, początkowo organizmów roślinnych, później w łańcuchu
pokarmowym także zwierzęcych.
Energię zawartą w biomasie można wykorzystać dla celów człowieka.
Podlega ona przetwarzaniu na inne formy energii poprzez spalanie biomasy lub spalanie produktów
jej rozkładu.
W wyniku spalania uzyskuje się ciepło, która
może być przetworzona na
inne rodzaje energii np.
energię elektryczną.
Do celów energetycznych wykorzystuje się Do celów energetycznych wykorzystuje się najczęściej:najczęściej:
drewno o niskiej jakości technologicznej oraz odpadowe odchody zwierząt osady ściekowe
słomę, makuchy i inne odpady produkcji rolniczej wodorosty uprawiane specjalnie w celach energetycznych
odpady organiczne np. wysłodki buraczane, łodygi kukurydzy, trawy, lucerny
oleje roślinne i tłuszcze zwierzęce
Spalanie biomasySpalanie biomasy
Spalając materię organiczną uzyskujemy energię cieplną, która może posłużyć do produkcji energii elektrycznej. Używa się do tego
najczęściej odpadów drewna, słomy, niektórych odpadów domowych, rolniczych i przemysłowych. Ilość emitowanego CO2 w
wyniku spalania jest równa jego asymilacji przez okres wzrostu rośliny.
Spalanie biomasy jest uważane za korzystniejsze dla
środowiska niż spalanie paliw kopalnych, gdyż zawartość szkodliwych pierwiastków
(przede wszystkim siarki) w biomasie jest niższa.
Oprócz bezpośredniego spalania wysuszonej biomasy, Oprócz bezpośredniego spalania wysuszonej biomasy, energię pochodzącą z biomasy uzyskuje się również energię pochodzącą z biomasy uzyskuje się również
poprzez:poprzez:
zgazowanie - gaz generatorowy (głównie wodór i tlenek węgla) powstały ze zgazowania biomasy w zamkniętych reaktorach (tzw.
gazogeneratorach) - jest on spalany w kotle lub bezpośrednio napędza turbinę gazową bądź silnik spalinowy, może być też
surowcem do syntezy Fischera-Tropscha. w wyniku fermentacji biomasy otrzymuje się biogaz, metanol,
etanol, butanol i inne związki, które mogą służyć jako paliwo. estryfikację - biodiesel.
BiomasaBiomasa
ZALETYZALETY• duży potencjał techniczny (dostępność ziemi uprawnej) w niektórych regionach • utylizacja niektórych odpadów i ścieków • zagospodarowanie i wykorzystanie terenów pod uprawy
WADYWADY• konieczność prowadzenia uprawy• zajmowanie pod uprawę terenów cennych przyrodniczo• spalanie – wydzielanie szkodliwych substancji• jałowienie gleb
Polega na wykorzystywaniu cieplnej energii wnętrza Ziemi, szczególnie w obszarach działalności wulkanicznej i
sejsmicznej. Woda opadowa wnika w głąb ziemi, gdzie w kontakcie z młodymi intruzjami lub aktywnymi ogniskami
magmy, podgrzewa się do znacznych temperatur. W wyniku tego wędruje do powierzchni ziemi jako gorąca woda lub para
wodna.
Woda geotermiczna wykorzystywana jest bezpośrednio (doprowadzana systemem rur),
bądź pośrednio (oddając ciepło chłodnej wodzie i pozostając w obiegu zamkniętym).
Wykorzystanie energii geotermalnej:Wykorzystanie energii geotermalnej:
Sposób wykorzystania energii zależy od jej temperatury. Energia
geotermiczna o wyższym potencjale temperaturowym jest
wykorzystywana do produkcji energii elektrycznej poprzez napędzanie
turbin generujących energię elektryczną. Natomiast energia o
niższym i średnim potencjale wykorzystywana jest w
ciepłownictwie (ogrzewanie mieszkań, szklarni), przemyśle,
ogrodnictwie, rolnictwie, do celów rekreacyjnych, leczniczych, do
hodowli ryb.
GejzeryGejzery
Gejzer jest to rodzaj gorącego źródła występującego na obszarze czynnego lub niedawno wygasłego wulkanu. Charakteryzuje się tym, że okresowo wyrzuca gorącą wodę i parę wodną. Otwór gejzeru na powierzchni ziemi jest ujściem
wąskiego i głębokiego przewodu w rodzaju komina skalnego, często połączonego z bocznymi korytarzami i podziemnymi pustkami. Gromadzą się w nich wody gruntowe ogrzane od otaczającej skały, która z kolei ogrzewa się
od zalegającej poniżej magmy.
Gejzery wybuchają z różną częstotliwością (od kilkudziesięciu minut do kilkunastu dni) i siłą (woda jest wyrzucana na wysokość od kilku
do 70 m). Największe skupisko gejzerów znajduje się w parku narodowym Yellowstone w USA, w stanach Wyoming i Montana,
gdzie jest ich ok. 250. Najsławniejszy jest gejzer Old Faithful, działający regularnie od ponad stu lat, kiedy został odkryty. Co
godzinę przez 4 minuty wyrzuca 40 tys. litrów wody na wysokość 45 m.
Gejzery w Parku Narodowym Yellowstone
Energia geotermalnaEnergia geotermalna
WADYWADY• nie wszędzie dostępna• droga instalacja • trudne technicznie utrzymanie• uwalnianie radonu i siarkowodoru
ZALETYZALETY• czyste źródło energii• niski koszt produkcji energii cieplnej • niezależność od zmiennych warunków klimatycznych i pogodowych • nie zanieczyszcza środowiska naturalnego
Warto wykorzystywać energię ze źródeł Warto wykorzystywać energię ze źródeł odnawialnych, ponieważ jest to:odnawialnych, ponieważ jest to:
- alternatywa dla energii kopalnych - zmniejszenie emisji gazów
- tanie i przyjazne człowiekowi oraz środowisku - szansa na dostęp do elektryczności dla ponad 2
miliardów ludzi na terenach gdzie nie ma innych źródeł energii
Korzyści wynikające z zastosowania Korzyści wynikające z zastosowania odnawialnych źródeł energii:odnawialnych źródeł energii:
- wprowadzenie niewyczerpalnych i tanich źródeł energii w miejsce trudniej dostępnych i coraz droższych paliw
kopalnych- zmniejszenie uzależnienia od obcych źródeł energii
- stworzenie nowych stanowisk pracy (redukcja bezrobocia w regionach rolniczych)
- wykorzystanie nadwyżek produkcji rolnej- zredukowanie emisji zanieczyszczeń powietrza związanych z przetwarzaniem paliw kopalnych
- redukcja efektu cieplarnianego- zmniejszanie ilości odpadów
- uregulowanie stosunków wodnych- ograniczenie zachorowań wynikających z zanieczyszczeń
środowiska
Podsumowanie:Podsumowanie:Głównym argumentem potwierdzającym konieczność stosowania alternatywnych
źródeł energii jest fakt iż roczna produkcja energii elektrycznej przez odnawialne
źródło o mocy 160 kw. zapobiega wyemitowaniu do atmosfery następujących
zanieczyszczeń:• dwutlenek siarki 2.000kg• dwutlenek azotu l. 500kg
• dwutlenek węgla 250.000kg• pyły i żużle 17.500kg