ČEZ DRN IN STRN PO POHORJU

Transcription

1 III. gimnazija Maribor Gosposvetska cesta Maribor ČEZ DRN IN STRN PO POHORJU Avtentična naloga Uporaba trajnostnih energijski virov v domačem okolju avtor: Sergej Gutsmandl, 1.B mentorica: Jasna Ul Može, prof. Maribor, junij 2012

2 Povzetek Ta naloga prikazuje uporabo energijskih virov v domačem okolju ter nasplošno po svetu in v Sloveniji. Obnovljivi energijski viri niso toliko izkoriščeni kot bi lahko bili, kajti še vedno je najbolj pomemben vir nafta; tako v svetu, kot v Sloveniji. Primanjkljaj je predvsem na področju izkoriščanja vode ( hidroelektrarne ),uporabe geotermalne energije, sončne energije, energije vetra... V nalogi boste seznanjeni z vir,i ki so uporabljeni v mojem domačem okolju, saj je moj dom kar precej oddaljen od mesta in je tudi uporaba energijskih virov drugačna kot v mestu. Med drugim ugotavljam, da za energijo zapravimo, porabimo veliko denarja. Z obnovljivimi energijskimi viri se nam denarna naložba običajno povrne po določenem času uporabe, kot npr: nakup sončnih celic. Te predstavljajo velik finančni vložek vendar hkrati prihranimo veliko denarja na dolgi rok. V nalogi je izpostavljen tudi primer prekomerne uporabe energijskih virov, ki niso obnovljivi, kot so zemeljski plin, nafta, ruda...s temi viri so povezani tudi ekološki problemi, kajti z izkoriščanjem le teh zelo uničujemo naravno. Ugotavljam, da bi lahko bili vsi energijski viri, tako obnovljivi in neobnovljivi, bolje izkoriščeni, vendar smo premalo osveščeni; premalo ali celo nič se ne oziramo na naravno in na škode, ki jih naredijo velika podjetja, ko hočejo zlahka zaslužiti veliko denarja. povzetek v angleščini This task shows the use of energy resources in the domestic environment and generally around the world and in Slovenia. Renewable energy sources are not used as much as they could be because oil is still the most important source of them all.the renewable energy sources could be used better all around the world even in our own country. Everywhere we could see more hydro power plants and bigger usage of geothermal energy solar power and greater utilization of wind... Here you will also get familiar with the sources that are used in my home environment, because my home is quite outside of town the energy sources that are used are also different.. Among other things,you will also discover that we spend alot of money of energy sources.when we buy renewable energy sources the money returns to us after a certain time of use e. g. : when we buy solar cells which are not so cheap and we use them for 1 year within this time of usage and later we save a lot of money because we don't have to buy them every year unlike some other sources, such as for example wood or oil. In the assigment we have the exposed problem of excessive use of non-renewable energy sources such as natural gas, oil, ore...with this we also couse alot of ecological problem for example : we discover oil which is situated under a specific forest or under any natural system, and because of this oil we destroy the natural system and paralyze the nature. In short, all the sources could be better exploited, both renewable and non-renewable, but people are too careless of the damage that are coused by large companies whic want to get to the new sources that would consequently get them even more money. 2

3 1. Kazalo vsebine 1. Kazalo vsebine Slikovno kazalo UVOD Energijski viri Veter Splošno Nekoč Danes Pridelava energije Izkoristek v sloveniji Izkoristek po svetu Slabosti Prednosti Voda Nekoč Danes Okoljski vpliv Izkoristek v Sloveniji Izkoristek po svetu Prednosti Slabosti Geotermalna energija Problem Izkoriščanje Sončna energija SONCE Pretvorba energije Izkoriščanje v sloveniji Izkoriščanje po svetu Prednosti Bio masa Izkoriščanje v Sloveniji

4 24.1 Izkoriščanje po svetu Prednosti Slabosti Ugotovitve v mojem okolju Zaključek Viri Priloga Vprašalnik Slikovno kazalo Slika 1: Vetrnice... 6 Slika 2: Hidro elektrarna... 9 Slika 3 : Geotermalna elektrarna Slika 4 : Sončne celice Slika 5 : Tovarna biomase Slika 6 : Prikaz gorenja

5 3. UVOD Predstavil vam bom alternativne energijske vire v Sloveniji in povsod po svetu. Za to nalogo sem uporabil internetne vire te knjižne vire, nekaj malega informacij pa sem dobil tudi iz ustnih virov ki so pripomogli k moji končni obliki naloge in ki so pomembne za vsakdanje življenje. 4. Energijski viri 5. Veter 1.1 Splošno Veter je obnovljiv vir energije, ki je že v preteklosti poganjal mline in podobne naprave. V zadnjem času pa postaja vse bolj popularno izkoriščanje vetra za proizvodnjo električne energije. 2.1 Nekoč Ljudje so se v preteklosti že zgodaj naučili izkoriščati energijo vetra. že pred 3000leti so gradili ladje, ki so lovile veter v svoja jadra in z njegovo pomočjo preplule cel svet in odkrivale nove celine.konec 19. stoletja je bilo v Evropi več sto tisoč mlinov na veter. V Ameriki je bil že do začetka 20. stoletja veter pomemben za črpanje vode. Raba vetrne energije za črpanje vode je še danes zelo pomembna v deželah v razvoju. 3.1 Danes Okoli leta 1920 so bile postavljene prve elektrarne, ki so za proizvajanje električne energije koristile energijo vetra. Od razvoja prve vetrne elektrarne je tehnologija močno napredovala in padla je tudi cena takih elektrarn. Vetrna elektrarna pretvarja energijo vetra v električno energijo. 5

6 4.1 Pridelava energije Teoretično jo lahko pretvori največ do 60% praktično pa le 20 d 30 %. Moči vetrnih elektrarn se gibljejo od nekaj kw do nekaj MW. Elektrarne z večjo močjo lahko proizvedejo več električne energije. Z napredovanjem tehnologije se te moči vedno bolj povečujejo. Preden se odločimo za postavitev elektrarn na veter moramo narediti natančne meritve vetra na izbranih lokacijah. Meritve vetra opravljamo z posebnimi merilnimi napravami imenovanimi anemometri. Meritve morajo biti opravljene na ustreznih višinah, pri čemer je treba upoštevati,da se z oddaljevanjem od zemeljskega površja hitrost vetra povečuje. Iz meritev dobimo podatke o hitrosti vetra, njegovi smeri, itn. Na podlagi teh podatkov lahko ocenimo količino električne energije, ki bi jo proizvajala elektrarna na veter. 5.1 Izkoristek v Sloveniji Vetrna energija je obnovljiv vir energije, ki ga v Sloveniji zelo malo izkoriščamo. Postavljene so manjše vetrnice za proizvodnjo majhne količine električne energije na odročnih krajih. Meritve vetra potekajo pa celotni Primorski, kjer se namerava v prihodnosti postaviti prve elektrarne na veter v Sloveniji. Slika 1: Vetrnice 6

7 6.1 Izkoristek po svetu V svetu se izkoriščanje vetra za proizvodnjo električne energije že nekaj časa odvija. Postavitev novih elektrarn oz. polj elektrarn na veter raste približno 20 % letno. 7.1 Slabosti Elektrarne na veter imajo dve pomembnejši slabosti: vizualni vpliv na okolico zaradi svoje velikosti, v neposredni bližini povzročajo določen nivo hrupa 8.1 Prednosti Elektrarne na veter imajo številne prednosti: enostavna tehnologija za pretvorbo energije vetra v električno energijo, proizvodnja električne energije iz vetrne elektrarne ne povzroča emisij in tako zmanjšuje onesnaževanje zraka, raba vetrne energije zmanjšuje rabo primarne energije (nafte, plina, itn.). 6. Voda Voda je eden izmed najstarejših virov energije, ki se jih je človek naučil izkoriščati. Je naj pomembnejši obnovljivi vir energije. Kar 21,6% vse električne energije na svetu je proizvedeno z izkoriščanjem energije vode oz. hidroenergije. 9.1 Nekoč Hidroenergijo so začeli izkoriščati naši predniki že pred dvema tisočletjema. Več stoletij je hidroenergija namesto človeka opravljala fizično delo. Uporabljala se je v glavnem za direkten pogon mlinov, žag, črpalk in drugih podobnih naprav. Kasneje so ljudje ugotovili, da lahko hidroenergijo pretvorijo v električno energijo. 7

8 10.1 Danes Ljudje so izkoriščanje hidroenergije v energetske namene skozi vso zgodovino le izpopolnjevali in večali njen obseg. Rezultat tega razvoja so velike hidrocentrale, ki imajo moči od nekaj 100 do nekaj 1000 MW. Danes se hidroenergija koristi predvsem za proizvodnjo električne energije. Izkoriščanje vodne energije je odvisno od mnogih geografskih in klimatskih pogojev. Nekatere države tako na ta način proizvedejo pretežni delež celotne električne energije Okoljski vpliv Postavitev velikih hidroelektrarn pomeni seveda velik poseg v okolje, ki se kaže kot: vpliv na naravno okolje (sprememba klime, tal, reliefa, vodnega toka, struge, itd.), vpliv na urbano okolje (sprememba prostora, odstranitev ali prestavitev obstoječih objektov, itd.), vpliv na rastlinstvo in živalstvo 12.1 Izkoristek v Sloveniji V Sloveniji je v hidroelektrarnah proizvedeno 24,5% vse proizvedene električne energije. Velike hidroelektrarne so postavljene na Dravi, Savi in Soči, majhne hidroelektrarne pa na manjših vodotokih. 8

9 Slika 2: Hidro elektrarna 13.1 Izkoristek po svetu Trenutno je hidroenergija najpomembnejši obnovljivi vir energije v svetu. V prihodnosti se ne pričakuje bistvenega povečevanja izkoriščanja tega vira energije predvsem zaradi omejenega tehniškega potenciala in velikega vpliva na okolje Prednosti Prednosti izkoriščanje hidroenergije: je obnovljiv vir energije, proizvodnja električne energije ne onesnažuje okolja, (zmanjševanje emisij kot je npr. CO2, zmanjšuje učinek tople grede, zaradi katere nastaja ozonska luknja), dolga življenjska doba in relativno nizki obratovalni stroški. 9

10 15.1 Slabosti Slabosti izkoriščanja hidroenergije: izgradnja hidrocentral predstavlja velik poseg v okolje, nihanje proizvodnje glede na razpoložljivost vode po različnih mesecih leta, visoka investicijska vrednost. 7. Geotermalna energija Geotermalna energija je vir energije, ki nastaja zaradi vroče zemeljske notranjosti. V nekaterih delih sveta, na primer na Islandiji so količine geotermalne energije, ki doseže površino, občutno večje kot drugod in se jo da neposredno uporabljati za ogrevanje hiš. V drugih državah ogrevajo stanovanja z vročo vodo iz vrtin, ki segajo od 2000 do 3000 m globoko. Največje rezerve geotermalne energije so vsekakor globlje, pri okoli 6000 m globine. Ker so kamnine v tej globini suhe, je težje in dražje izčrpati toploto, ker je potrebno najprej shraniti vodo. Problem izrabe geotermalne energije predstavljajo visoki zagonski stroški. Tudi vzdrževalni stroški zaradi rje niso zanemarljivi Geotermalna energija ima številne prednosti pred tradicionalnimi viri energije, ki temeljijo na fosilnih gorivih. Največja prednost geotermalne energije je, da je čista in varna za okolje. Metoda se uporablja za pridobitev električne energije in ne proizvaja škodljivih emisij v okolje. Z uporabo geotermalne energije se zmanjšuje uporaba fosilnih goriv, zaradi tega se zmanjšujejo tudi emisije toplogrednih plinov. Druga prednost so zaloge energije, ki so na razpolago. Zaloge geotermalne energije so praktično neizčrpne. Geotermalne elektrarne zavzamejo malo prostora za razliko od na primer hidroelektrarn. Geotermalne elektrarne so zgrajene neposredno na viru energije in okolici zlahka oddaja toploto in električno energijo. Poleg majhnega zasedanja prostora so takšne elektrarne zelo zanesljive. Geotermalna energija je zanesljiva, ker ni odvisna od vremenskih vplivov, za razliko od hidroelektrarn, ki so odvisne od količine vode na voljo. Solarni sistem ne zmore delati ponoči in je odvisen od vremenskih pogojev. Električna energija se lahko iz geotermalnih virov proizvaja 24 ur na dan. 10

11 Geotermalne elektrarne imajo zelo nizke stroške proizvodnje. Največja pomanjkljivost je, da ni veliko krajev, ki so primerni za geotermalno energijo in primerni za gradnjo geotermalnih elektrarn. Najboljše lokacije so tiste, ki imajo dovolj vroče zemeljske stene do globine primerne za vrtanje in da so dovolj mehke. Geotermalno energijo ni mogoče prevažati, zato se uporablja samo za ogrevanje hiš v okoliških mestih in za proizvodnjo električne energije Problem Problem pri uporabi je sproščanje snovi in plinov globoko iz zemlje, ki so lahko škodljivi, ko pridejo na površje. Najbolj nevaren je vodikov sulfid, ki je zelo koroziven in zelo težko ga je pravilno razpolagati. Geotermalna energija se lahko uporablja za proizvodnjo električne energije v geotermalnih elektrarn, sistem daljinskega ogrevanja v stanovanjskih območjih, ogrevanje rastlinjakov. Slika 3 : geotermalna elektrarna 11

12 17.1 Izkoriščanje Ogrevanje objekta in izkoriščanje geotermalne energije v procesu pridobivanja električne energije, ni edini način za uporabo te energije. Geotermalna energija se lahko uporablja tudi za druge namene, kot na primer pri proizvodnji papirja in pasterizacija mleka, bazeni, v procesu sušenja lesa in volne, živinoreja, in za mnoge druge namene.. 8. Sončna energija 18.1 SONCE Sonce je zvezda, ki zaradi zlitja vodikovih jeder v notranjosti oddaja v vesolje ogromno količino energije. Sončna energija, ki prispe na površino zemlje, je krat večja od celotne energetske porabe človeštva. Aktivna raba sončne energije pomeni rabo s pomočjo sončnih kolektorjev. V sončnih kolektorjih se segrejeta: voda - za pripravo tople vode ali zrak - za ogrevanje prostorov. Sončni kolektorji Absorber je bistveni del sončnega kolektorja. Navadno je iz kovine. Na njem je plast, ki absorbira sončno energijo. Glavna naloga absorberja je,da prenese toploto iz te plasti na vodo ali zrak, ki teče skozenj. Sončne kolektorje običajno povežemo skupaj v sistem sončnih kolektorjev, ki ga postavimo na streho zgradbe. Sončni kolektorji sprejmejo največ sončne energije, če so postavljeni pod kotom in so obrnjeni v smeri J ali JZ Pretvorba energije Pretvorba sončne energije v električno Sončne celice ki so sestavljene iz najmanj dveh plasti polprevodnega materiala. Ena plast ima pozitivni naboj, druga negativnega. Pri absorpciji svetlobe se na kovinskih stikih plasti vzpostavi električni potencial. To sprosti elektrone na negativni plasti sončne celice, ki začno teči iz polprevodnika po zunanjem krogu nazaj na pozitivno plast. Tok steče, ko se priključijo naprave oz. porabniki in s tem sklenejo krog. 12

13 Slika 4 : Sončne celice 20.1 Izkoriščanje v Sloveniji Sončna energija je v Sloveniji razmeroma slabo izkoriščen obnovljiv vir energije. Vgrajenih imamo: preko m2 sončnih kolektorjev za pripravo tople vode, približno 50 kw sistemov sončnih celic, ki z elektriko oskrbujejo planinske koče in posamezne naprave. Celotne energetske potrebe Slovenije bi s pretvorbo sončne energije z danes poznanimi napravami zagotovili s površino teh naprav na 50 km Izkoriščanje po svetu Sončna energija je obnovljiv vir, katerega izkoriščanje v svetu hitro narašča. 13

14 22.1 Prednosti Prednosti izkoriščanja sončne energije: proizvodnja električne energije iz fotovoltaičnih sistemov je okolju prijazna (ne povzroča emisij, je tiha in vizualno nemoteča), izkoriščanje sončne energije ne onesnažuje okolja (zmanjševanje emisij kot je npr. CO2, zmanjšuje učinek tople grede, zaradi katere nastaja ozonska luknja), proizvodnja in poraba energije sta na istem mestu (manjše izgube pri prenosu energije), fotovoltaika omogoča oskrbo z električno energijo odročnih področij in oddaljenih naprav te ave pri izkoriščanju sončne energije zaradi različnega sončnega obsevanja posameznih lokacij, cena električne energije pridobljene iz sončne energije je veliko dražja od tiste proizvedene iz tradicionalnih virov kot so npr. nafta, plin, itn. 9. Biomasa Biomaso predstavljajo les, trave, energetske rastline, rastlinska olja, itn. Iz biomase lahko s kurjenjem pridobivamo toploto, ki jo lahko nato po potrebi pretvorimo v mehansko in električno energijo. Energijo pridobljeno iz biomase imenujemo bioenergija. Zaradi veliko oblik biomase in različnih načinov njenega izkoriščanja bomo v nadaljevanju izpostavili lesno biomaso, ki je najbolj znana oblika biomase in jo kot vir energije tudi najpogosteje uporabljamo. Okrog 7-10% osnovnih energetskih potreb na svetu zadostimo z lesno biomaso. Lesna biomasa obsega predvsem naravni les: les iz gozdov (hlodi, vejevje, grmovje itn.), 14

15 lesne odpadke iz industrije (odpadni kosi, agovina, lubje in odpadni proizvodi iz lesa kot so gajbice, palete itn.). Les z raznimi dodatki kot so npr. zaščitna sredstva, barvila in lepila ni primeren za pridobivanje energije Od odkritja ognja so ljudje uporabljali biomaso za pridobivanje energije za kuhanje in ogrevanje. Izkoriščanje gozdov, ki so glavni vir biomase, je danes ponekod doseglo tolikšno mero, da so že celotna področja ekološko ogrožena. V 20. stoletju smo biomaso marsikje nadomestili s fosilnimi viri energije (premog, nafta, zemeljski in naftni plin, itn.) zaradi njihove cenenosti in udobja pri uporabi. Slabost teh virov energije pa je, da onesnažujejo okolje in so na voljo v omejenih količinah. Lesne biomase ni neomejeno mnogo a je v primerjavi s fosilnimi gorivi obnovljiv vir energije. To pomeni, da je ob pravilni rabi ne zmanjka (se obnavlja) in ne onesnažuje okolja, saj se po določenem času povrne v prvotno obliko. Okolje se v zadnjih letih vse bolj spreminja. To spreminjanje povzroča predvsem človek s svojim delovanjem. Pri tem v veliki meri nepotrebno onesnažuje in s tem škodi sam sebi. Znanstveniki domnevajo, da so razne naravne nesreče, ki pestijo naš planet v zadnjem času, predvsem posledica spreminjanja ozračja. Ogrevanje ozračja oz. učinek tople grede, katerega glavni pokazatelj je povišanje povprečne temperature, povzročajo različni plini med katerimi je najpomembnejši CO2. Predvsem uporaba fosilnih goriv nenehno povečuje delež CO2 v atmosferi. Slika 5 : tovarna biomase 15

16 23.1 Izkoriščanje v Sloveniji Energetsko izkoriščanje lesne biomase pomeni manjšo rabo fosilnih virov energije in s tem čistejše okolje. Zaradi tega uvrščamo biomaso med obnovljive in ekološko neoporečne vire energije. V Sloveniji je les narodno bogastvo, saj je kar 54% ozemlja poraščenega z gozdovi. Za energetske namene se porabi okoli 1,2 milijona m3 lesa, kar predstavlja 4% potreb po primarni energiji, od tega: 70% za ogrevanje hiš, 30% za energetske potrebe v industriji. Daljinsko ogrevanje na lesno biomaso se pri nas šele uveljavlja. Prav tako se spet uveljavljajo manjši kotli za centralno ogrevanje hiš na polena, sekance ali pelete, ki omogočajo avtomatsko ogrevanje in nizke emisije. Pridobivanje elektrike iz biomase pri nas še ni zaživelo. Po ocenah strokovnjakov naj bi se v prihodnjih letih delež izkoriščanja biomase v energetske namene podvojil predvsem z izgradnjo sistemov daljinskega ogrevanja in večjo uporabo sodobnih individualnih kotlov. Slika 6 : Prikaz gorenja 16

17 24.1 Izkoriščanje po svetu Ocenjujejo, da znaša delež biomase približno 13% celotne primarne energije v svetu. Danes je biomasa v svojem širšem pomenu 4. največji vir energije na svetu Prednosti Prednosti izkoriščanja lesne biomase so mnogovrstne: je obnovljiv vir energije, prispeva k nujnemu čiščenju gozdov, zmanjšuje onesnaževanje (manjša raba fosilnih goriv), denar za nakup goriva ostaja doma, zagotavlja razvoj podeželja, odpira nova delovna mesta Slabosti Slabosti izkoriščanja biomase so predvsem vse tiste, ki pestijo tudi vse druge obnovljive vire energije: visoka cena tehnologije, ljudje se še ne zavedajo pomena obnovljivih virov energije Ugotovitve v mojem okolju V domačem okolju sem naredil anketo na vzorcu 15 ljudi, v kateri sem jih vprašal ali poznajo pojem obnovljivi energijski viri, katere izmed teh virov poznajo, katere uporabljajo doma, koliko zaradi teh prihranijo na leto ter kateri obnovljivi energijski vir bi najraje uporabljali če bi ga lahko. Rezultati so skladni s pričakovanji. Na vasi in v manjših, odročnih krajih ljudje še vedno kot glavni vir energije 17

18 najbolj uporabljalo les, sledi kurilno olje. Le en sokrajan v moji okolici uporablja kot glavni vir sončno energijo. Rezultate ankete prikazujejo tabele in grafi. Vprašanje: Koliko zaradi teh (obnovljivih virov) prihranite v letu kurilni sezoni? Prihranek število ljudi Tabela1: prihranek denarja na kurilno sezono prihranek število ljudi Graf 1. Prihranek denarja na kurilno sezono Zaključek: Prebivalci v mojem kraju prihranijo med 250 in 400 EUR na leto, če uporabljajo v kurilni sezoni večinoma les. Vprašanje: Kater obnovljive energijske vire uporabljate doma? Les 10 Sonce 1 Drugo 4 drugo 27% Tabela 2: Uporaba različnih energijskih virov v mojem okolju sonce 7% les 66% les sonce drugo. Graf 2: Uporaba različnih energijskih virov v mojem okolju Zaključek: V našem naselju prebivalci večinoma uporabljajo les, kar je pričakovani rezultat, saj nas obkrožajo gozdovi. Večina prebivalcev je tudi lastnikov gozda. Vprašanje: Katere obnovljive vire bi najraje uporabljali doma, če bi imeli možnost? 18

19 sonce 12 veter 3 veter 20% Tabela 3: Katere vire bi v mojem okolju uporabljali če bi imeli možnost sonce veter sonce 80% Graf 3: Katere vire bi v mojem okolju uporabljali če bi imeli možnost 12. Zaključek Iz te naloge sem se naučil veliko novega o obnovljivih virih o tem da jih glede na možnosti, v Sloveniji izkoriščamo premalo. So ekološko bolj prijazni od neobnovljivih, njihova tehnologija pogosto sploh ne obremenjuje okolja. Ljudje se težje odločamo zanje zaradi visokih začetnih stroškov. V mojem domačem okolju ljudje uporabljajo večinoma obnovljive energijske vire, kar sem tudi pričakoval. Če bi imeli možnost, vidijo prednosti v izkoriščanju vetra in sonca. Nadaljnja raziskovanja bi bila lahko namenjena primerjavi statističnih podatkov o uporabi različnih energentov zadnjih 10 let v Sloveniji in primerjalno v svetu. V domačem okolju bi bilo zanimivo spremljati morebitni porast uporabe sončne energije; ne samo za ogrevanje, ampak tudi za proizvodnjo elektrike. 19

20 13. Viri Jarh Albert 1984 Energetsko gospodarstvo Celja v času in prostoru, 1984 Celje: zveza društev inženirjev in tehnikov. Viri: ministrstvo za gospodarstvo RS, REN21, Wald Matthew L. januar Priloga 27.1 Vprašalnik Kaj pomeni izraz obnovljivi energetski viri? Katere obnovljive energijske vire poznaš? 20

21 Kater obnovljive energijske vire uporabljate doma? Koliko zaradi teh prihranite v letu kurilni sezoni? Katere obnovljive vire bi najraje uporabljali doma? 21