Úskalí a limity využití obnovitelných zdrojů energie

Obnovitelné zdroje energie jako alfa i omega pro udržitelný svět
Odpovědět
Zpráva
Autor
Uživatelský avatar
lyn_x
nebeský/á
Příspěvky: 715
Registrován: 19 čer 2008 18:37
Bydliště: La Ter'

Úskalí a limity využití obnovitelných zdrojů energie

#1 Příspěvek od lyn_x » 09 úno 2009 19:02

1. biomasa

Takzvaná "energetická" biomasa, tj. odpadní a palivové dříví, zemědělské zbytky i plodiny cíleně pěstované pro spálení, mají v podmínkách ČR z obnovitelných zdrojů nejvyšší potenciál, proto je zmíním jako první.

Výhody jsou známé - dřevo je poměrně dostupné a levné, dá se skladovat a využít v době potřeby, dá se spalovat s poměrně nízkými emisemi a využít i pro rychle regulovatelnou výrobu el. energie kogenerací, případně jako chemická surovina pro syntézu kapalných paliv(metanol, di-metyl-éter, "nafta", "benzín") a dalších látek(maziva, impregnační nátěry..), některé tyto syntézní procesy jsou však velmi náročné a pro nás jsou spíše otázkou dlouhodobých úvah a plánů; přímé spalování je také zákonitě energeticky výhodnější.
Ve svém důsledku se u biomasy vlastně jedná o využití sluneční energie za pomoci rostlin, coby prostředníků schopných tuto energii chemicky vázat(s účinností cca 1-2%).

Jaká jsou možná úskalí?
Při využívání ve větší míře, obvzláště při cíleném pěstování, dochází k narušení koloběhu hmoty v daném ekosystému, to vede k postupnému snižování podílu organické hmoty v půdě na poli, ze kterého je veškerá hmota po sklizni odvezena a spálena(popel se může nasypat zpět na pole, ale tím vrátíme pouze minerály). To vede v dlouhodobém horizontu k degradaci půdy, snížení její schopnosti asistovat rostlinám při přijímání živin, zhoršení imunity rostlin, zhoršení čistící schopnosti půdy, zmenšení retenční kapacity půdy(schopnost zadržovat vodu) a zvýšené náchylnosti k erozi. To dále vede ke zvýšené potřebě chemického ošetření rostlin, umělého hnojení, ke kontaminaci spodních vod atd .. roztáčí se nehezký kolotoč, na jehož konci není nic pěkného.

Jaká jsou řešení?
První, nejjednodušší a nejdůležitější: neočekávat, že biomasa může nahradit naši spotřebu v míře, na kterou jsme v současnosti zvyklí. I když je cílem vybudovat pohodlnou a moderní komunitu, je jasné, že bez uskromnění v některých nárocích to nepůjde. Těmito nároky je především častá nahodilá přeprava osobním autem na velké vzdálenosti, několikahodinová sprcha v horké vodě 2x denně a podobně. :)

Druhé řešení je nespalovat/nezplyňovat biomasu přímo, tj. tepelně, ale využít anaerobní digesci.
Při tomto procesu je biomasa s podílem vody a obvykle ještě zvířecích exkrementů rozkládána mikroorganismy ve vzduchotěsném reaktoru, výsledkem kaskády složitých a vzájemně se prolínajících procesů je tzv. bioplyn, směs metanu(ссa 60%), vodíku, sirovodíku a dalších plynů(takový "špinavý zemní plyn").
Výhodou tohoto procesu je, že většina uhlíku i ostatních látek zůstává v reaktoru; hlavní oxidovatelnou složkou metanu je vodík(proto jde z komínu kotle na zemní plyn pára: CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H2O). Po "ukončení" procesu(resp. po zpomalení pod praktickou mez a po vytěžení většiny plynu), je část digestátu(tj. zbytek po reakci) nahrazena novou vsádkou materiálu, část je ponechána pro naočkování další vsádky mikroorganismy. Digestát, který byl z reaktoru vypuštěn, je možno použít(přímo nebo lépe po aerobním kompostování) jako organické hnojivo, spolu s ním se vrátí do půdy původní živiny i organický materiál ochuzený o část energie.
Další výhodou tohoto procesu je možnost přímého zpracování vlhkého i mokrého materiálu, tedy i čerstvého, zeleného porostu.
Nevýhodou pak samozřejmě je vyšší náročnost realizace i údržby takového zařízení.


To teď asi stačí, ještě se snad hodí upozornit, že obě řešení je nutno kombinovat, tzn. že ani anaerobní zplynování nás nevysvobodí od nutnosti uskromnit se - půda je třeba nejen na produkci energie ale také potravy a neměli bychom překročit potřebu 1ha půdy na člověka(celkově, nejen orné).



Uživatelský avatar
lyn_x
nebeský/á
Příspěvky: 715
Registrován: 19 čer 2008 18:37
Bydliště: La Ter'

Úskalí a limity využití obnovitelných zdrojů energie

#2 Příspěvek od lyn_x » 10 úno 2009 16:36

2. Slunce

Přímé využití solární energie je často považováno za jednu z nejekologičtějších alternativ. Ve skutečnosti tomu tak ale být nemusí a, ostatně jako obvykle, záleží na konkrétní situaci.

Způsoby přímého využití sluneční energie můžeme rozdělit do několika kategorií:

a) přímá přeměna světla na elektrickou energii (fotovoltaické panely)
b) využití tepelného motoru pro přeměnu slunečního záření na mechanickou práci (případně dále na el. energii)
c) kolektory pro ohřev užitkové vody
d) stavby využívající slunečního záření pro snížení nákladů na vytápění a/nebo ventilaci

Varianta a) je poměrně módní záležitostí, na výstavbu fotovoltaických elektráren jsou poskytovány dotace a energie je povinně vykupována za stanovené ceny. Účinnost přeměny se pohybuje kolem 10%, tedy asi 5-10x více než u rostlin.
Velmi stinnou stránkou fotovoltaických panelů je ovšem proces jejich výroby, který je velmi nákladný a celkovou účinnost posune o notný kus níže(tzn. že na výrobu se spotřebuje tolik energie, kterou panel vyrobí až za 10 i více let provozu, občas ji nevyrobí nikdy). V podmínkách ČR jsou pak fotovoltaické panely dosti nevýhodné a podle mne mají význam spíše v malém měřítku jako přenosné zdroje energie - náhrada baterií. (tedy aspoň dokud nenastane nějaký průlom v technologii FV panelů; v blízké budoucnosti bychom se mohli dočkat nenákladných plastových panelů, namísto dnešních křemíkových)

Varianta b) může být realizována například ohřevem vody pomocí zrcadel nebo čoček a využitím páry parním strojem nebo turbínou(rankinův cyklus), nebo přímým ohřevem výměníku stirlingova motoru.
V tomto případě by dosažitelná účinnost měla být přes 20%, náklady na výrobu budu také menší a je větší naděje soběstačné výroby takových zařízení.

Varianta c), přímé využití tepla slunečního svitu, je pochopitelně nejefektivnější. Kolektor na ohřev vody je navíc velice jednoduchý(alespoň takový, který bude funkční od jara do podzimu).

Varianta d) je takřka nutností u pasivních staveb. Detaily by si zasloužily vlastní téma v sekci bydlení, tak třeba někdy..


A jaká jsou ta úskalí?
Především slunce nesvítí neustále. Teplo se dá celkem snadno akumulovat, ale využití el. energie ze slunce je mnohem složitější.
Pokud bychom chtěli ve vesničce svojí soběstačnou, stabilní elektrickou síť, je potřeba, aby v takové síti převládaly regulovatelné zdroje. Slunce regulovatelné není. Ukládaní energie do baterií je možné, ale pouze v malém měřítku, jinak by šla opět udržitelnost a ekologie stranou.
Z toho plyne, že el. energie ze slunce může být jen doplňkovým zdrojem, nebo že naše spotřeba elektřiny musí být opravdu velice nízká. (a nebo musíme nalézt nalezení nějaký způsob uskladňování el. energie....)

Odpovědět

Kdo je online

Uživatelé prohlížející si toto fórum: Žádní registrovaní uživatelé a 1 host