background image

Ľubomír BEŇA 

ODNAWIALNE

 

ŹRÓDŁA ENERGII 

(RENEWABLE ENERGY SOURCES) 

background image

- zajecia w semestrze zimowym: co dwa tygodnie (w tygodniu B) 

 

Warunki do zaliczenia przedmiotu: 

- laboratorium (20p), egzamin (80p) - max. liczba punktów: A=100) 

- do zaliczenia przedmiotu trzeba uzyskać min. 51p 

Informacje podstawowe  

background image

Objectives of the subject 

 explanation of main reasons for the use of renewable 

energy 

(

wyjaśnienie głównych powodow korzystania odnawialnych źródeł 

energii) 

-

limited reserves of conventional energy resources, increasing of 
energy consumption, 

-

ecological aspects, 

-

energy independence. 

 

 basic principles of renewable energy sources 

(podstawowe 

zasady funkcjonowania odnawialnych zrodel energii) 

-

solar power plants, 

-

hydro power plants 

-

wind power plants,  

-

biomass power plants,  

-

geothermal power plants

 

background image

Evolution of global energy consumption 

 Mtoe - Million Tons of Oil Equivalent;

 

 Mtoe 

1 toe = 11 630 kWh 
1 toe = 41 868 MJ 

http://www.unitjuggler.com/convert-energy-from-J-to-MJ.html

 

1 toe = 7,4 barrel of oil (1 bbl = 159 l) 
1 toe = 1270 m

3

 natural gas  

1 toe = 2,3 t of coal 

[Mastný, P.: Obnovitelné zdroje elektrické energie. ČVUT Praha 2011. ISBN 978-80-01-04937-2] 

http://ec.europa.eu/energy/observatory/trends_2030/doc/trends_to_2030_update_2009.pdf

  

1 EVOLUTION OF ENERGY CONSUMPTION IN THE WORLD  

background image

5 

(Energy production) 

Total primary energy supply (by fuel) 

http://www.iea.org/stats/regionresults.asp?COUNTRY_CODE=29&Submit=Submit

 

http://www.javys.sk/sk/informacny-servis/energeticky-slovnik/S/spotreba-elektrickej-energie

 

background image

http://www.iea.org/stats/regionresults.asp?COUNTRY_CODE=29&Submit=Submit

 

Share of total primary energy supply in 2009 

http://www.siea.sk/materials/files/poradenstvo/legislativa/strategia_eb/seb.pdf

 

background image

http://ec.europa.eu/energy/observatory/countries/doc/key_figures.pdf

 

Note: World energy demand is on the rise … !!! 

World energy demand 

OECD (Organisation for Economic Co-operation and Development) – Australia, Austria, Belgium, 

Canada, Chile, Czech Republic, Denmark, Estonia, Finland, France, Germany, Greece, Hungary, Iceland, Ireland, 

Israël, Italy, Japan, Korea, Luxembourg, Mexico, Netherlands, New Zealand, Norway, Poland, Portugal,  

Slovak Republic, Slovenia, Spain, Sweden, Switzerland, Turkey, United Kingdom, United States 

background image

http://www.iea.org/stats/regionresults.asp?COUNTRY_CODE=29&Submit=Submit

 

Electricity generation by fuel 

background image

According to the WEC (World Energy Council - World Energy Council), 

the expected estimate of the world's primary energy sources: 

  Oil: 50 years 

  Gas: 70 years 

  Coal: 120 years 

  Brown Coal: 300 years 

  Uranium: 50 years 

Tkáč, J.,Ptáček, J.: Netradičné zdroje elektriny, Košice 2006, ISBN 80-8073-549-2 

background image

10 

2 TYPES OF ENERGY SOURCES 

1) non-renewable energy sources 

- energy source, the depletion is expected in the term a maximum of 

hundreds of years 

- its eventual restoration would take many times longer 

- there are mainly fossil (coal, oil, natural gas) and nuclear fuels. 

2) renewable energy sources 

a) sources, which can not be exhausted (for example: solar energy, wind, 
water, geothermal). They will be here in terms of human life yet thousands of 
human generations. 

b) resources with regular cycles recovering. This means that while they can 
exhaust, but we know the appropriate measures to ensure their continued 
existence. It's for example biomass and all its products..  

Examples: 

- trees (can be cut down, but it will grow again, if we keep certain 

necessary conditions for their growth) 

- livestock products (biogas or manure). 

background image

11 

Classifications of energy resources 

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032111003261

  

background image

12 

3 NON-RENEWABLE ENERGY SOURCES 

-

these fuels can be found below the surface, where created over millions of 
years decomposition of prehistoric remains of dead plants and animals. 
Today fossil fuels originated about 300 million years ago (oil, coal, natural 
gas) and some stocks of lignite about 65 million years ago 

-

although fossil fuels action of natural forces (heat and pressure) are still 
emerging, the current consumption far outweigh their creation (mankind 
consumes in 1 year the amount of fossil fuels, which nature has produced 
over 1 million years). 

-

that are not replenished as quickly as they consume means that the pattern 
of consumption of the run out in the near future. Therefore, fossil fuels are 
considered as 

non-renewable

-

finite sources of fuel is not single threat facing humanity. The use of fossil 
fuels also leads to environmental degradation. 

background image

13 

With the use of fossil fuels leads to large, often irreversible damage to ecosystems, as 

their production, processing and combustion produce large quantities of toxic waste, 

including heavy metals. 

3.1 Impact of fossil fuels on the environment 

- Mining 

where the surface, often means complete 

devastation of the country. 

- Processing 

brings a large amount of non-recoverable waste. 

- Burning 

of fossil fuels causes: high levels of CO

2

 (the most 

responsible for global warming), oxides of nitrogen, sulfur 

and ammonia that cause acidification of the environment, a 

variety of volatiles, ash and heavy metals (As, Cd, Hg, Pb , 

Zn). These compounds reduce human immunity, increased 

susceptibility to common respiratory diseases such as colds 

and flu in infants may also encourage development of 

allergies and various chronic inflammatory diseases. 

Emissions of sulfur and nitrogen oxides, mainly from traffic and industry have a direct 

impact on the formation of 

acid rain

, which is the result from a chemical reaction 

between the gases and water in the atmosphere. This has adverse effects on forests, 

water bodies (lakes, ponds, reservoirs), green in the city, damaging historic buildings, 

leads to health problems, especially in sensitive populations (children, seniors, 

allergists). 

background image

14 

Note on the impact of nuclear power on the environment: 
-

today's next-generation nuclear power plants are considered safe, but we must not 

forget also the risks. 

-

technology of power plant may be okay, but need to think to human error - the main 

reason  for  nuclear  incidents  and  accidents  (Chernobyl)  or  natural  disaster 

(Fukushima). 

-

also  must  not  forget  the  issue  of  storing  spent  nuclear  fuel  after  its  use  is  still 

radioactive 

-

radioactivity  in  consequence  of  an  accident  causing  genetic  defects  causing 

deformation of the body and various diseases and the real lifetime risk of developing 

cancer, contamination of water and soil. 

http://www.alternativy.sk

 

http://www.energyweb.cz/web/rao/sk/41.htm

  

http://www.njf.sk/dokumenty/aktuality/analyza_pred_a_zad_casti_jad_palvi_cyklu.pdf

  

Global production of uranium in 2006 

background image

15 

Evolution of global CO

2

 production 

[Key World Energy Statistics, Edition 2010. International Energy Agency. 9,rue de la Federation 75739 
Paris Cedex 15

www.iea.org

] 

http://www.quark.sk/oxid-uhli-it-pod-zem

 

http://en.wikipedia.org/wiki/Fossil-fuel_power_station

 

In  2008,  the 

European  Environment  Agency

  (EEA)  documented  fuel-dependent  emission 

factors based on actual emissions from power plants in the European Union. 

background image

16 

[Key World Energy Statistics, Edition 2010. International Energy Agency. 9,rue de la Federation 75739 
Paris Cedex 15

www.iea.org

] 

Regional shares of CO

2

 emissions 

OECD (Organisation for 

Economic Co-operation 

and Development) – 

Australia, Austria, Belgium, 

Canada, Chile, Czech 

Republic, Denmark, 

Estonia, Finland, France, 

Germany, Greece, 

Hungary, Iceland, Ireland, 

Israël, Italy, Japan, Korea, 

Luxembourg, Mexico, 

Netherlands, New Zealand, 

Norway, Poland, Portugal,  

Slovak Republic, Slovenia, 

Spain, Sweden, 

Switzerland, Turkey, 

United Kingdom, United 

States 

background image

17 

http://www.ekologika.sk/spravy/spravy/globalna-produkcia-co2-sa-zvysila-o-3-v-2011.html

 

Global production of CO

2

 in 

2011

: 34 billion tons / year 

 

The largest contributors of CO

2

 emissions globally are: 

 

China (29%) 

 

United States (16%) 

 

European Union (11%) 

 

India (6%) 

 

Russian Federation (5%) 

 

Japan (4%) 

http://sagacommodities.com/?cid=7&NewsId=319&lng=sk

 

http://www.euractiv.sk/zivotne-prostredie/clanok/cina-zmari-ambicioznejsie-plany-unie-pre-znizenie-
co2-016271

 

background image

18 

http://www.youtube.com/watch?v=w1v43IQAtIA&feature=related

 

- unit ppm (parts per million) - is the number of particles per 1 million other 

particles, or 0.0001%, 

- ppm is usually used to express the concentration in chemistry 

     

Evolution of CO

2

 production at various locations around the world 

background image

19 

David J. C. MacKay: Obnoviteľne zdroje energie – s chladnou hlavou. SIEA Bratislava, 2012 ISBN 978-
80-88823-54-4 
http://www.withouthotair.com/ 

Share of CO

2

 between regions in 2000 

background image

20 

Share of CO

2

 between countries in 2000 

background image

21 

Comments: 

 

- there are the large differences in the location and amount of resource 

consumption on the Earth's surface. 

- about 25% of the population of most developed countries consume 63% 

of world production of energy 

- if all the inhabitants of the earth began to use energy as a people from 

industrialized countries, it would mean an environmental disaster and the 

exhaustion of all resources for 20 years. 

- for about the last 50 years mankind has consumed more of the world's 

energy resources than in the entire previous development.  

- according to recent research, people live on this planet for about 700,000 

years. 

background image

22 

Energy dependence of European Union countries 

3.2 Energy dependence of European Union countries 

http://ec.europa.eu/energy/publications/doc/2012_energy_transport_figures.pdf

  

background image

23 

Energy dependence of European Union countries 

http://ec.europa.eu/energy/publications/doc/2012_energy_transport_figures.pdf

  

Note: Energy dependency strongly 

differs among Member States: 

Denmark is the only net energy 

exporter while Malta is  

entirely dependent on energy 

imports. 

background image

24 

Energy dependence of European Union countries 

Note: The EU produces 48 % of its energy needs...  

http://ec.europa.eu/energy/observatory/countries/doc/key_figures.pdf