Energia 3-color

Energia w

rodowisku

Energia w

rodowisku

(3)

Odnawialne

ródła energii

Odnawialne

ródła energii

Biomasa

Hydroenergia

Energia wiatru

Energia maremotoryczna (fale i prądy morskie)

Energia maretermalna (ciepło oceanów)

Bezpośrednie wykorzystanie energii słonecznej

Energia geotermalna

Technologie wykorzystania biomasy

–

procesy biochemiczne

Niektóre formy biomasy zawierają zbyt duŜo wody by moŜna je skut

ecanie

spalać. Ich wykorzystanie na cele energetyczne jest moŜliwe dzię

procesom biochemicznym

Fermentacja alkoholowa

–

proces rozkładu węglowodanów

zachodzący po dodaniu droŜdŜy bez dostępu tlenu. Surowce do

fermentacji to: zboŜa, winigrona, ziemniaki, buraki cukrowe.

Produktem jest alkohol

Estryfikacja oleju

–

przemiana oleju zawartego w roślinach (rzepak,

soja, gorczyca) w estry metylowe. Powstaje biodiesel.

Fermentacja metanowa

–

proces rozkładu wielkocząsteczkowych

substancji organicznych (białka, tłuszcze…) do alkoholi, kwasów

organicznych, metanu. Produktem jest biogaz (metan i CO

Wykorzystuje się odchody zwierzęce, odpady komunalne i odpady

przemysłu spoŜywczego

Produkcja biogazu i etanolu w Europie

Produkcja

biogazu

Produkcja

etanolu

Produkcja energii elektrycznej z biomasy w

Europie

Ile energii biomasy zu

ywa ludzko

ść

Ile energii biomasy zu

ywa ludzko

ść

postaci

ywno

postaci

ywno

Normalna dieta dzienna człowieka to

2400 kcal

2400 kcal równowaŜne jest energii około 10 000 000 J

Na Ziemi Ŝyje około

6 mld ludzi

Zapotrzebowanie roczne na energię w postaci Ŝywności
wynosi:
10 MJ * 6 10

* 365 dni = 2.2 * 10

Energia biomasy, która zapewniałaby Ŝywność dla 6 mld
ludności świata, powinna wynosić rocznie 2.2 * 10 19 J czyli
520 Mtoe.

Energia biomasy przeznaczanej na Ŝywność stanowi

około

6% energii

zuŜywanej obecnie przez ludzi na wszystkie

inne potrzeby

Energia maremotoryczna

Energia przypływów i odpływów

(szacunkowe zasoby: 200 GW)

Energia fal morskich

(szacunkowe zasoby: 3 TW)

Energia prądów morskich

(szacunkowe zasoby: 7 TW)

Energia przypływów i odpływów

Pod wpływem siły grawitacji od Słońca i KsięŜyca powierzchnia wody
w oceanach odkształca się – kula przyjmuje kształt elipsoidy

Energia przypływów i odpływów

Powstają dwa spiętrzenia wody:
jedno zwrócone do KsięŜyca,
drugie po przeciwnej stronie. Na
skutek ruchu obrotowego Ziemii
spiętrzenia przesuwają się po
powierzchni. Cykl wynosi 12h
25min. Występują dwa przypływy
i dwa odpływy w ciągu doby.
Zmiana poziomu morza nastepuje
co nieco ponad 6 godzin.
Wysokość spiętrzeń zaleŜy od
odległości Ziemia – KsięŜyc i od
ustawienia Słońca względem
KsięŜyca. Największe jest podczas
pełni i nowiu księŜyca

Energia przypływów i odpływów

Spiętrzenia są nieodczuwalne na
oceanie
Na wybrzeŜu oceanu mają tylko 1-3
metrów wysokości
Tylko w zatokach o lejowatym
kształcie pojawia się duŜa róŜnica
poziomów dochodząca w wyjątkowych
przypadkach do 20m.

Istnieje około 30 miejsc na świecie,
gdzie róŜnica poziomów regularnie
przekracza 10m.

Wykorzystanie moŜliwości tych 30
lokalizacji dałoby moc 30GW

Przypływ i odpływ u
wybrzeŜy Alaski

Energia przypływów i odpływów

Zmiany poziomu
oceanu na wybrzeŜu
o lejowatym kształcie

Energia przypływów i odpływów

Wykorzystanie:
Od 1966 roku w St Malo
(Francja) pracuje
elektrownia o mocy 240
MW (ale pracuje 4-8
godzin dziennie)

Od 1968 roku na
półwysepie Kola (Rosja)
działa obiekt
doświadczalny o mocy
1MW.
Istnieja projekty budowy
w Kanadzie i Wielkiej
Brytanii

Elektrownia w Saint Malo

Turbiny pracują gdy gdy róŜnica
poziomu wody przekracza 2 m
zarówno podczas przypływu gdy
woda wlewa się do zatoki jak i
podczas odpływu gdy woda wraca
do oceanu

Energia fal morskich

Wiatr wiejący nad
powierzchnią oceanu
wywołuje ruch falowy na
powierzchni wody

Energię mechaniczną fal
moŜna zamienić na energię
elektryczną

Moc fal :

Wysokość fali 1.5m -- 10kW na 1m długości czoła fali
Wysokość fali 3.0m -- 80kW na 1m długości czoła fali

Geografia fal morskich na wybrze

Europy

Najczęstsze i wysokie
falowanie mórz u
wybrzeŜy wysp
brytyjskich,
Islandii i Norwegii

Nikłe falowanie w
Morzach zamkniętych:
Bałtyckim i
Śródziemnym

Geografia fal morskich na oceanach

wiata

Geografia fal morskich na oceanach

wiata

Urz

dzenia do zamiany energii fal na

Urz

dzenia do zamiany energii fal na

energi

elektryczn

energi

elektryczn

Badane są 4 róŜne metody:

Fala wywołują przepływ powietrza,

które napędza turbinę

Siła wyporu wywołuje ruchy w kierunku prostopadłym do

powierzchni, co powoduje obracanie się wirnika

połączonego z pradnicą

Na falach unoszą się pływaki z cewkami, w

których powstaje prąd

Fale wlewją się do zbiornika, a wylewjacy się nadmiar wody

napędza turbinę

Urz

dzenia do zamiany energii fal na

Urz

dzenia do zamiany energii fal na

energi

elektryczn

energi

elektryczn

Powietrze napędza

turbinę

Pływak z cewkami
poruszjącymi się pionowo

Urz

dzenia do zamiany energii fal na

Urz

dzenia do zamiany energii fal na

energi

elektryczn

energi

elektryczn

Projekt realizowany
w Szkocji

Energia pr

dów morskich

Energia pr

dów morskich

Prądy morskie wywołane przez energię

słoneczną i ruch wirowy Ziemi

Tylko 0,02% energii słonecznej

docierającej do oceanów przekształca się

w energię prądów.

Ocena zasobów 5

7 TW.

Energia skoncentrowana jak energia rzek

a moŜe być wykorzystywana jak energia

wiatru

Geografia pr

dów morskich

Geografia pr

dów morskich

Geografia pr

dów morskich

Geografia pr

dów morskich

Prędkość wody 0,4-5,0 m/s,
szerokość do 100 km i
głębokość do 1 km.

DuŜa w porównaniu z
powietrzem gęstość wody

DuŜa stabilność przepływu a
na większych głębokościach
nie ma sztormów

Wymagana bliskość lądu

Urz

dzenie do wytwarzania energii

Urz

dzenie do wytwarzania energii

elektrycznej

Doświadczalna instalacja

planowana do budowy w

Wielkiej Brytanii

Działały małe instalacje

między wyspami archipelagu

Filipin i Indonezji na

głębokości 20

30m przy

prędkości prądu 2

3 m/s.

Turbina działa identycznie jak

wiatrak. Jest osadzona na

dnie. Prąd morski płynie ze

stałą prędkością i ciągle w

tym samym kierunku

Energia maretermalna

Ciepło mórz i oceanów

Energia słoneczna absorbowana jest przez

wodę na powierzchni mórz i oceanów (W

ciągu jednego dnia zaabsorbowana

energia równa jest energii powstającej

przy spaleniu 230 mld baryłek ropy

naftowej).

Czy moŜna wykorzystać tę energię

Energia maretermalna

rednia temperatura wody na powierzchni

Energia maretermalna

Temperatura wody na powierzchni w strefie tropikalnej 28

Temperatura wody na głębokości 700 m

Dwie propozycje przetwarzania energii maretermicznej na

energię elektryczną:

Ciepła woda słuŜy do zamiany na parę cieczy wrzących w

niskich temperaturach. Para napędza turbinę i jest

skraplana oddając ciepło zimnej wodzie.

Ciepła woda wrze pod obniŜonym ciśnieniem, napędza

turbinę i skrapla się w kontakcie z zimna wodą. Przy okazji

mamy odsoloną wodę.

Energia maretermalna

Eksperymentalna
elektrownia pracowała
przez 4 miesiące u
wybrzeŜy Hawajów.

Sukcesem było to, Ŝe w
sumie wygenerowała
energię, która była
większa od energii
potrzebnej na
eksploatację elektrowni.

Energia geotermalna

Obserwując zjawiska zachodzące w
przyrodzie a takŜe wykonując wiercenia
Ziemii przekonujemy się, Ŝe wnętrze
Ziemii jest gorące.

Czy moŜna wykorzystać energię cieplną
tkwiącą w skorupie ziemskiej.

Energia geotermalna

Temperatura wnętrza Ziemii
wynosi około 5000K

Trwa stały dopływ energii do
powierzchni ziemi z jej wnętrza

Strumień energii płynącej na
powierzchnię = 0,063 W/m

Ziemia nie stygnie bo źródłem
energii jest rozpad
promieniotwórczych
pierwiastków znajdujących się
we wnętrzu ziemi. Energia
geotermalna jest więc formą
energii jądrowej.

Typowy (średni) wzrost temperatury
wraz z głębokością wiercenia wynosi:

2.75

C na kaŜde 100m głebokości

Energia geotermalna

Obszary: Gradient temperatury

hipertermiczne ponad 8

C na 100 m

semitermiczne od 4 do 8

C na 100 m

normalne poniŜej 4

C na 100 m

Energia geotermalna

Zasoby energii geotermalnej to:

Gorące wody (

energia hydrotermiczna

)

Występują tylko w szczególnych miejscach. Woda

moŜe mieć temperaturę nawet 200

300

C, gdy

występuje pod wysokim ciśnieniem.

Znacznie częściej gorące wody mają temperaturę

C i występują wtedy pod znacznym

obszarem powierzchni ziemi

Gorące skały (

energia petrotermiczna

)

Zasoby te występują wszędzie. Temperatura skał

wynosi 30

200

C i zaleŜy od miejsca i przede

wszystkim od głębokości.

Energia geotermalna

Wykorzystanie energii petrotermicznej

Energia geotermalna

Wykorzystanie energii petrotermicznej

Instalacja doświadczalna w
Stanie Nevada to dwa otwory
do głębokości około 3000 m
Temperatura skały około 250

Jednym otworem wprowadzno
zimną wodę a drugim
wydostawała się woda o
temperaturze 160-180

Po kilku miesięcach pracy i po
wykonaniu badań instalacja
została zamknięta.
Moc cieplna źródła wynosiła do
5 MW.

Energia geotermalna

Wykorzystanie energii hydrotermicznej

Bezpośrednie

wykorzystanie

goracej wody w

zaleŜności od jej

temperatury

Gorącą wodę uŜywa
się do produkcji
energii elektrycznej
tylko wtedy, gdy
temperatura wody
znacznie przekracza
100

Energia geotermalna

Wykorzystanie energii hydrotermicznej

Wykorzystanie goracej wody:

W świecie Przykład Islandii

Energia geotermalna

Wykorzystanie energii hydrotermicznej

Przykład Islandii

Energia geotermalna

Podsumowanie

komentarz

Energia przypływów i odpływów

Niewiele energii, niewiele lokalizacji, ale jest precedens d

ziałający

od 40 lat, słowem ciekawostka

Energia fal morskich

Energia powszechnie występująca, trudna do okiełznania,

wyzwanie dla konstruktorów, jest nadzieja na wykorzystanie, bo w

wielu krajach prowadzone są badania róŜnych konstrukcji

Energia prądów morskich

DuŜe zasoby, ale mało lokalizacji nadających się do praktycz

nego

wykorzystania

Energia ciepła oceanów

Bardzo duŜo zmagazynowanej energii ale w niewielu miejscach

moŜna ją wykorzystać i to z bardzo małą wydajnością

Energia geotermalna

Od dawna jest wykorzystywana jako energia hydrotermiczna a

przyszłości będzie równieŜ wykorzystywana energia

petrotermiczna