D-FENS

  Hlavní menukulatý roh
  • Hlavní stránka
  • Statistiky
  • Personalizace
  • Kniha hostů
  • Autoři webu
  • Oldschool D-FENS
  • Chlívek

  •   FAQkulatý roh
  • Jak se stát autorem?

  •   Toplistkulatý roh



    téma * Fyzika pro DFensáky 4 – Energetika (pokračování)
    Vydáno 05. 09. 2010 (13836 přečtení)

    Nejprve několik čísel a faktů. Podle současných prognóz se spotřeba elektrické energie na Zemi mezi lety 2010 a 2040 zdvojnásobí. Zdroje energie můžeme rozdělit např. na fosilní a jaderná paliva a obnovitelné zdroje. O první (uhlí, ropa, zemní plyn) a druhé (uran, thorium, plutonium) kategorii jsme mluvili minule, nyní ještě něco o té třetí.

    Obnovitelné zdroje můžeme charakterizovat tímto způsobem: malá hustota energie, vysoká cena, nerovnoměrnost a nepředvídatelnost, zásah do krajiny, ekologické škody. Příkladem budiž ukázka imaginárního pokrytí potřeby elektřiny ČR pomocí jednotlivých obnovitelných zdrojů.

    V případě solárních panelů nám pomůže mapa Průměrného ročního úhrnu globálního záření ČR (nejvíce to během roku praží na jižní moravě, nejméně v severních čechách). Kilowatty na metr čtvereční jsou k dispozici , abychom uspokojili poptávku naší republiky, musel by 600 km2 pokrývat velký solární panel. Toto číslo však musíme jistě zvětšit, neboť se solární elektrárna neobejde bez akumulátorů, transformátorů a samozřejmě servisních ploch, neboť ke každému solárnímu článku musí být nutně přístup (ledaže by se opravovalo z vrtulníku). Reálně to tedy bude nejméně 1200 km2 neřiditelného zdroje, který bude vyrábět elektřinu ve slunečné dny.

    Co se týče větru, může být etalonem proslulá elektrárna Jindříchovice pod Smrkem, větrná elektrárna s průměrem rotoru 44m. Výpočtem jsme se zabývali minule, nyní už jen čísla: dle rychlosti větru bychom pro ČR potřebovali od 130 000 takovýchto elektráren (rychlost větru pět metrů za sekundu) nebo „jen“ 45 000 větrníků při 8 m/s (nejrychlejší vítr v ČR, samozřejmě na několika málo kopcích celkem, čili je to extrémní, zcela nedosažitelná hodnota pro zbytek území). Někde jsem se dogooglil k tomu, že se v ČR staví větrníky na místech, kde je to alespoň šest. Za domácí úkol si proveďte lineární regresi pro tuto hodnotu  a zjistěte stranu čtverce takovéto sítě větrníků v ČR.

    Pozor, jakkoli se to zdá být hrozivé množství elektráren, Německo v roce 2009 mělo 21 164 větrníků o instalovaném výkonu 25 000 MW (tj. 7% celkové spotřeby Německa a pozor, nejedná se o čístý vejvar, pouze o instalovaný výkon). Samozřejmě můj výše uvedený úkol je trochu podraz, protože lze větrníky nahustit a není důvod je rozprostřít po Říši rovnoměrně. Takže stále tam existují místa, kde na horizontu nikde žádné neuvidíte.

    ČR: zmiňovaný komplex VE Jindříchovice – roční výroba rok 2004: 1200 megawatthodin, rok 2005: 1085 megawatthodin. Údaje od roku 2006 dále se nezveřeňují a já tuším proč. Instalovaný výkon Jindřichovic je deset tisíc, čili VE funguje na využití kolem deseti procent. Spotřeba elektřiny ČR by byla pokryta 90 000 Jindřichovickými elektrárnami. Pojďme dál.

    Elektřinu v ČR by voda zajistila tehdy, kdybychom měli k dispozici 50x území ČR s malými vodními elektrárnami.

    Biomasa. Smrkový les má výtěžnost 4t na hektar za rok, topoly a vrby až 20t na hektar za rok. Lehce se tak dostaneme k tomu, že spotřebu elektřiny ČR bychom zajistili vykácením 68 000 km2 smrkového lesa (topoly a vrby se bohužel příliš nekumulují). Pro představu: plocha lesů v ČR = 28 000 km2 (2,5x méně).

    K termonukleární fúzi asi není nutné říkat mnoho, snad jen zopakuji klasické rčení; že to bude za třicet let se říká každých třicet let. Poprvé to bylo už někdy po WWII. Na škole jsem se s tímto tématem seznámil docela dost a stejně jako většina zainteresovaných si myslím, že objektivně řečeno, momentálně za třicet let ani náhodou.

    Nyní něco k vodíku, neboť občas neskonale žasnu co novináři všechno nevyplodí: prosím vás všichni, zapamatujte si následující – vodík není zdrojem energie, ale pouze jejím zásobníkem. Vyrábíme ho z vody elektrolýzou nebo tepelným rozkladem, případně se doluje přímo z fosilních paliv (metan). Aby nám tak jezdila superčisťoučká ekoautíčka na vodík, je nutné v těchto dnech spálit příslušné kvantum uhlí a energii uložit do vodíku (stejný princip jako nápad Jihočeských matek napouštět pračku rovnou teplou vodou, aby se nemusela ohřívat studená!!). Tím nechci říct že to není dobrý nápad, je to do budoucnosti skvělá cesta jak nahradit ropu, která nám někdy dojde, možná, ale že by to bylo něco zeleného nebo ekologického (tak je to prezentováno) – to je naprostý nesmysl – proč by tomu tak mělo být? Je nějak zeleně ekologický monočlánek?

    Jaké tedy máme do daleké budocnosti perspektivy, chceme-li nahradit fosilní paliva? Buď jen obnovitelné zdroje, jen jaderné zdroje, kombinaci těchto dvou, nebo něco úplně nového, nepoznaného. Jen obnovitelné zdroje jsou bez výrazné redukce populace Země nerálnou alternativou, navíc by byly vykoupeny rozsáhlou devastací přírody. Jedinou reálnou možností tedy zůstávají jaderné zdroje, možná v mixu s nějakými obnovitelnými, pokud se podaří je využívat tak, aby se při tom neničila příroda, jak je tomu prozatím dnes.

    Zkusme se nyní zamyslet nad tématem devastací přírody. Co je to ochrana přírody? Snaha zachovat přírodu takovou, jakou ji chceme mít. A jakou ji vlastně chceme mít? Čistý vzduch a čistou vodu, to chceme samozřejmě. A co víc?

    Fakta jsou jasná: obnovitelné zdroje jsou velkoplošným sběrem řídké energie a značným zásahem do přírody. Nejvíce je to zřetelné u biomasy, neboť se v tu chvíli jedná o velmi intenzivní zemědělství: zábor obrovských ploch, vytváření monokultur, nutnost použití průmyslových hnojiv a nasazení těžké techniky. Příklad: roční spotřeba ropy v ČR jest 6,5 mega tun. Z jednoho hektaru získáme tunu řepkového oleje. Pokrýt spotřebu ČR by znamenalo osázet 65 000 km2 řepkou. Orná půda v ČR ale tvoří nejvýše 30 000 km2. Z materiálů samotných greenpeace se dočteme, že vytvoření 0,5 cm ornice trvá 100 let a ornice při intenzivním zemědělství mizí 30x rychleji, než se obnovuje. Kromě toho je důsledkem tohoto na hlavu padlého hospodaření např. to, že v USA se 85% dostupné pitné vody spotřebuje na zemědělství.

    Ale to je jen začátek. Spoustu lidí má v paměti slavné vystoupení Kateřiny Žákové u Jana Krause. Někdo se směje, ale já se ptám dál – kolik biomasy je potřeba na roční vytápění rodinného domu? Na jaké ploše se toto množství vypěstuje? Není další posílení intenzivního zemědělství spíše ke škodě přírody? Jaký lze očekávat vývoj ceny biomasy při zvýšení poptávky?

    Například dřevěné peletky. Tuna stojí 3400 korun, výhřevnost mají 18,5 MJ/kg. Započítáme-li velmi optimistickou účinnost zdroje 80%, vyjde nám spotřeba paliva 67,57 kg/GJ a tedy 230 kč za jeden gigajoule. Wow. A není to ani ekono, ani ekolo. Zateplená novostavba (150 čtverečních metrů) má spotřebu typicky kolem 18 000 kWh/rok tj. 64 GJ/rok což nám dělá (podle toho, zda se použijí peletky, dř. brikety nebo lesní štěpka) 6-10 tun biomasy. To je 1,5-2,5 ha smrkového lesa. Jeden domeček sežere dva hektary jehličnanů. Energetická koncepce Zelených v celé své parádě. Akorát se to na Novinkách nedočtete. Tak tohle prosím, dotuje nyní stát...ehm teda vlastně my ostatní.

    Příště: jaderná energetika jako opravdu ekologický zdroj energie, dotování biolihu a FV, hybridní auta, náš vzor? a potom už opravdu konec.

    Při psaní jsem čerpal z přednášek doc. RNDr. Z. Bochníčka, Dr., „Fyzika v živé přírodě“.


    10.8.2010 Smrtihlav



    [Akt. známka: 1,11] 1 2 3 4 5

    ( Celý článek | Autor: Smrtihlav | Komentářů: 200 | Informační e-mailVytisknout článek )

    TOPlist

    Web site powered by phpRS V kodu tohoto webu byly pouzity casti z phpRS - redakčního systému napsaného v PHP jazyce.