https://ekolist.cz/cz/publicistika/nazory-a-komentare/vratislav-santini-energie-efektivita-ziskavani-a-vyuzivani
zprávy o přírodě, životním prostředí a ekologii
Přihlášení

Vratislav Santini: Energie - efektivita získávání a využívání

22.11.2019
Kromě elektráren jaderných a přílivových jsou všechny ostatní postaveny na přeměně Sluneční energie a žádná jiná není k dispozici.
Kromě elektráren jaderných a přílivových jsou všechny ostatní postaveny na přeměně Sluneční energie a žádná jiná není k dispozici.
Licence | Volné dílo (public domain)
Svět je neustálý tok a přeměna energie. Ze zákona zachování energie plyne, že energii nemůžeme vytvářet, pouze přeměňovat z jedné formy na druhou, s různým procentem ztrát.
 

Dostupné zdroje jsou: štěpení radioaktivních prvků (jaderné elektrárny), slapové jevy způsobované gravitací Měsíce (přílivové elektrárny), geotermální energie (zanedbatelná) a Sluneční záření.

Sluneční záření je ukládáno fotosyntézou (uhlí, ropa, plyn, dřevo), a skrze teplo přeměňováno na potenciální a kinetickou energii (vodní a větrné elektrárny).

A dále může být fotoelektrickým jevem přeměňováno přímo na energii elektrickou (fotovoltaické panely).

Kromě elektráren jaderných a přílivových jsou všechny ostatní postaveny na přeměně Sluneční energie a žádná jiná není k dispozici.

Následující srovnání ukazuje různou efektivitu přeměn Slunečního záření do využitelné podoby. Srovnání provedeno v kWh. (W = kg m² / s³ = J / s)

Fundamental:

Zářivý výkon Slunce na povrchu Země = 1000 W/m²

Rostliny využijí při fotosyntéze 0,5 % = cca 5 W/m²

Roční přírůstek biomasy cca 1kg sušiny z m² obsahuje 5 kWh energie, z toho je při spalování využito cca 1 – 3 kWh

Z roční sluneční energie cca 1100 kWh/m² získáme cca 3 kWh/m²

Celková účinnost při spalování biomasy je tedy 0,1 – 0,3 %

Účinnost solárního panelu 17 % (ultratenkých 13 %)

Účinnosti strojů na paliva vzniklá fotosyntézou a celková účinnost přeměny Sluneční energie (zohlednění 0,5 % účinnosti fotosyntézy):

Kotle na spalování biomasy uvádí účinnost až 91 %. I kdyby byla 100%, tak vstupní palivo vzniklo procesem 0,5 %.

Celková účinnost spalování biomasy nemůže přesáhnout 0,5 % vstupního výkonu Slunce 1000 W/m² (5kWh/kg sušiny)

Příklady výnosu biomasy:

Z přehledu je vidět, že při přirozeném zemědělství výnos spalitelné biohmoty nepřesahuje 0,72 kilogramu na m². Při intenzívním zemědělství až 1,65 kg/m². Intenzívní zemědělství dotuje výnos ropou a, z její energie pocházejícími, hnojivy (výroba čpavku pro dusíkatá hnojiva spotřebovává 1% světové energie).

Pro energetické srovnání biomasy musíme použít výnosy nízkonákladové.

Pro jednoduchost výpočtů použijeme velmi nadsazený údaj 1 kg / m² za rok a specifické spalné teplo biomasy 5 kWh / kg.

Tedy max. 5 kWh z 1 m² za rok při 100% účinnosti spalovacího zařízení.

Skutečná energie získaná spálením 1 kg dřeva je cca 1 kWh.

Příklad 1:

Reálná spotřeby elektřiny v malém a velkém domě. Elektřina používaná na světlo, elektroniku, pračku... . Vytápění, ohřev vody a vaření zajišťuje plyn. Odpovídající plocha je počítána při 100% spalování (nereálné).

Příklad 2:

Biomasa jako palivo do spalovacích motorů (řepka olejka)

1kg semena řepky (při 40% olejnatosti) je vykupován za 9,3 Kč

1kg uchovává 5 kWh energie a je spálen ve formě bionafty ve spalovacím motoru s účinností 20 %. Množství získané energie je tedy 1 kWh. Výpočet předpokládá spálení celého množství, jinými slovy, že z 1 kg semene řepky získáme 1 kg paliva (nereálné), ve skutečnosti méně než polovinu.

Cena jedné kWh od ČEZu je 4,63 Kč.

Cena jedné kWh z řepky je cca 20 Kč

Příklad 3:

Spotřeba benzínu a motorové nafty v ČR

Benzín 2,3 miliardy litrů za rok

Motorová nafta 5,88 miliardy litrů za rok

celkem 8 miliard litrů za rok

spec. spalné teplo benzínu a nafty cca 9,375 kWh / litr

Celkem 75,2 miliard kWh za rok

Odpovídající plocha biomasy (při nereálném zisku 0,5 kWh z 1m²) 15 040 km²

Odpovídající plocha biomasy (při reálném zisku 0,3 kWh z 1m²) 25 000 km²

Veškerá orná půda ČR 29 574 km²

Pokud bychom tedy chtěli nahradit benzín a motorovou naftu biomasou, museli bychom na její produkci použít asi 80 % veškeré orné půdy.

Pokud bychom chtěli nahradit ještě plyn a elektrickou energii, museli bychom použít plochu jako je Francie.

A ještě bychom nevytvářeli jídlo.

Specifické spalné teplo některých paliv (1 MJ = 277,7 Wh)

Skutečné množství energie získané spálením paliv (Nuclear News 1997)

Účinnost elektrických strojů vzrůstá s velikostí motoru či generátoru. Velké elektromotory dosahují účinnosti téměř 100% (nový šestipolový synchronní motor firmy ABB o výkonu 44 MW dosahuje účinnosti 98,8 %)

Automobilka Tesla uvádí u nových synchronních motorů s permanentními magnety účinnost 97 %. Celková účinnost modelu Tesla S se uvádí 65 % (počítáno od externí nabíječky). Většina ztrát vzniká při nabíjení.

Ze srovnání je vidět, že při použití elektromotoru se reálná spotřeba pohybuje kolem 1 kWh na 100 kg hmoty a vzdálenost 100 km. U spalovacích motorů je to více jak dvojnásobek.

Dalším produktem slunečního záření je pohyb vody a větru.

Příklad:

Ponceletovo vodní kolo o průměru 1,2 m a šířce 1 m, instalované na jezu s výškou 0,3 m a nebo na volné řece s rychlostí vody 8,5 km / h.

Výkon na hřídeli cca 300 W.

S použitím asynchronního generátoru je výsledný výkon cca 240 W.

Tedy energie vyrobená za den 5,760 kWh. To je energie biomasy z více jak 1 m² za celý rok. Jinak – toto malé kolo vyrobí za den tolik elektrické energie, kterou spotřebuje malý dům za 3 dny.

Druhotný zdroj:

Komunální odpad

Jako příklad nám může sloužit Liberecká spalovna Termizo a.s.

Výňatek z výroční zprávy za rok 2018:

Zpracováno 82 683 tun KO

Spálením získáno cca 1 000 TJ tepla (spálení 1t = 3359 kWh, 1kg = 3,36 kWh)

z toho využito:

586 TJ jako teplo (ekvivalent roční spotřeby 12 000 domácností)

24 800 MWh jako elektřina (ekvivalent roční spotřeby 10 000 domácností)

Odpad po spálení 27 560 tun, z něj:

vyrobeno 25 946 tun stavebního materiálu (SPRUK)

získáno 1000 tun železného šrotu

zbytek 1654 tun finálního odpadu

Celkově využito 98 % původního množství komunálního odpadu a 2 % zůstávají jako finální odpad.

Závěr:

Elektrické pohony mají poloviční spotřebu energie oproti spalovacím. Elektromobily i elektrokola spotřebují cca 1 kWh na přesun 100 kg po dráze 100 km.

Vozidla se spalovacím motorem cca 2,2 kWh při stejných podmínkách.

Zemědělská výroba biomasy, coby paliva, vyprodukuje max. 1 kWh získané energie z 1 kg sušiny, potažmo 0,5 kWh / m² / rok.

Fotovoltaický panel dnes dosahuje účinnosti 17 – 22 %.

Reálný zisk v ČR je cca 160 kWh / m² / rok.

Energie získaná spálením 1 kg komunálního odpadu je cca 3,3 kWh, tedy vyšší než u spalování uhlí, a odpovídá energii biomasy ze 7 m² / rok.

Neboli, energie biomasy získané z 1 ha za 1 rok (max. 8 t/ha/rok) se získá spálením 1,5 tuny komunálního odpadu.

Zdroje:

Matematické, fyzikální a chemické tabulky
mendelu.cz (výnosy plodin)
mve.energetika.cz (vodní kola, turbíny, generátory)
Nuclear News (reálný zisk energie při spalování paliv)
oficiální stránky uváděných automobilů
tmz.mvv.cz (spalovna Termizo a.s.)


reklama

foto - Santini Vratislav
Vratislav Santini
Autor žil rok v peruánské Amazonii, kde se snažil přesvědčit místní obyvatele, aby místo benzínových generátorů využívali fotovoltaické panely.

tisknout poslat
 twitter
Ekolist.cz nabízí v rubrice Názory a komentáře prostor pro otevřenou diskuzi. V žádném případě ale nejsou zde publikované texty názorem Ekolistu nebo jeho vydavatele, nýbrž jen a pouze názorem autora daného textu. Svůj názor nám můžete poslat na ekolist@ekolist.cz.

Online diskuse

Redakce Ekolistu vítá čtenářské názory, komentáře a postřehy. Tím, že zde publikujete svůj příspěvek, se ale zároveň zavazujete dodržovat pravidla diskuse. V případě porušení si redakce vyhrazuje právo smazat diskusní příspěvěk
Všechny komentáře (3)
Do diskuze se můžete zapojit po přihlášení

Zapomněli jste heslo? Změňte si je.
Přihlásit se mohou jen ti, kteří se již zaregistrovali.

J

Jiří Svoboda

22.11.2019 15:44
Možná by bylo přínosné, kdybyste do svých analýz zabudoval i využívání jaderné energie.
Odpovědět
A

Aleš Svoboda

24.11.2019 19:57
Dost dobře jsem nepochopil význam tohoto článku. . . .
Co nám tím vlastně autor chtěl sdělit ??
Když jsem se dopracoval k informaci, že malý dům spotřebuje na svůj provoz 773 kWh = 64 kWh / měsíc. ( topení ohřev TUV a vaření zajišťuje plyn ) - přestal jsem to číst. Takový nesmysl.
Vedu si podrobnou statistiku spotřeby elektrické energie na provoz domu - odděleně topení a ohřev TUV od ostatní spotřeby. Elektřinou tedy vaříme. Plyn jsme jednoznačně odmítli.
Spotřeba domácnosti se drží na průměrných 250 - 260 kWh / měsíc.
Topení + ohřev TUV se drží na cca 130 kWh/měsíc/165 m2.
Jakmile zprovozníme FOS o výkonu 2,4 kWp - náklady na ohřev TUV a topení se dramaticky sníží.
Odpovědět
VS

Vratislav Santini

26.11.2019 12:04 Reaguje na Aleš Svoboda
Spotřebu 773 kWh/rok jsem vzal ze své faktury za rok 2018. Dům 100 m2, jedna osoba. Samozřejmě je to věc nesrovnatelná,protože každý to má doma jinak. Ale proč by to měl být nesmysl? Světlo, počítač, občas pračka.
Smyslem článku bylo podat srovnání využívání sluneční energie, protože kromě jádra, žádná jiná není k dispozici.
Uznávám, že údaje o spotřebě domácností je věc velmi pohyblivá, ale ostatní údaje jsou pevné.
Odpovědět
Ekolist.cz je vydáván občanským sdružením BEZK. ISSN 1802-9019. Za webhosting a publikační systém TOOLKIT děkujeme Econnectu. Navštivte Ecomonitor.
Copyright © BEZK. Copyright © ČTK, TASR. Všechna práva vyhrazena. Publikování nebo šíření obsahu je bez předchozího souhlasu držitele autorských práv zakázáno.
TOPlist