Energetska pismenost danes
-
Upload
luka-strubelj -
Category
Education
-
view
279 -
download
5
Transcript of Energetska pismenost danes
ENERGETSKA PISMENOST DANES
dr. Luka Štrubelj
GEN energija
18. slovenski festival znanosti „Od razuma do izuma“
10.10.2012
Vsebina
• Kaj je energija?• Od kod pride energija?• Ali raba virov energije vpliva na okolje?• Koliko stane energija?• Ali sem slišal kaj zanimivega?
Energetska pismenost
Sem energetsko pismen – kaj znam?
...slediti toku energije
...sistemsko razmišljati o
energiji
...ugotoviti, za kaj in koliko
energije potrebujem
...oceniti/preveriti
kredibilnost podatkov
...razumno komunicirat
i o energetiki
...sprejemati utemeljene odločitve
Vir: “Energy Literacy: Essential Principles and Fundamental Concepts for Energy Education” (2012)
Kaj vemo o energiji?
• Kinetična energija • Rotacijska kinetična energija • Potencialna energija • Prožnostna energija • Notranja energija• Jedrska energija • Energija električnega toka • Toplota • Delo • Entalpija, entropija, eksergija• Moč
Od kod energija, uporaba, pretvorba, vplivi na okolje?
Kaj je energija?
• Energija je zmožnost za opravljanje dela ali zaloga dela
• Energija je sestavni del vseh procesov v naravi
• hrana
• svetloba
• toplota
Kaj je energija?
• Osnovna enota: J „Joul“, kJ, MJ, GJ• Vsakdanja enota: kWh „kilovatna ura“(1kWh=3 600 000 J)• Druga enota: kcal „kilo kalorija“ (1kcal=4186 J)
–Kilokalorija je količina energije, ki je potrebna da 1 kg vode segrejemo za 1°celzija.
•Energijske potrebe odraslega moškega: 2500 kcal=2,9 kWh
•Čokolada, 100 g: 550 kcal=0,64 kWh
•Kuhanje skodelice čaja: 70 kJ=0,02 kWh
•Sušenje perila v sušilnem stroju: 3kWh
Kaj je moč?
• Moč je fizikalna količina, določena kot delo, opravljeno v enoti časa.
• Osnovna enota: W „Watt“, kW, MW• Druga enota: KM „Konjska moč“, 1 KM = 735,49875 W
• Porsche 911: 401 KM, 295 kW
• Varčna žarnica: 11 W
• Kolesar: 400 W
• Peč za kurjavo: 20kW
Varčevanje z energijo
• Izklop polnilca
•Moč: 1 W
•Čas: 20 h/dan, 365 dni
•Energija=Čas * Moč=7,3 kWh
•Cena: 0,5 €
European Union Standby Requirements
Dec. 2009
Dec. 2012
Off mode <1 Watt <0.5 Watt
Standby mode with only reactivation function
<1 Watt <0.5 Watt
Standby mode with any display function
<2 Watt <1 Watt
Varčevanje z energijo
• Zamenja žarnic
•Moč: 100->10 W, 10 žarnic
•Čas: 4 h/dan, 365 dni
•Energija=Čas * Moč=1314 kWh
•Cena: 85 €
Kaj je energetika?
Energetika se ukvarja z napovedjo in usmerjanjem potreb po energiji glede na:
• fizikalne zakonitosti
• tehnične zmožnosti
• ekonomske omejitve
• družbeni in socialni vplivi
• okoljski vpliv
• statistiko rabe energije
𝑊 𝑝= h𝑚𝑔
Uporaba energije
• Omogoča razvoj–Uporaba ognja za pripravo hrane v kameni dobi–Uporaba ognja za izdelavo kovinskih orodij v železni dobi–Med industrijsko revolucijo: uporaba parnega stroja na premog, kasneje razvoj transporta–Prva elektrarna 1882 je omogočila širšo uporabo električne energije
Poraba energije
Energetika in okolje
Podnebne spremembe
Za soočenje obstajajo tri izbire:• Delamo kot sedaj
•Trpimo škodljive posledice, če ne izvedemo ublažitve ali prilagajanja.
• Prilagajanje
•Izvedba ukrepov za zmanjšanje vplivov podnebnih sprememb na človeka.
• Ublažitev
•Izvedba ukrepov s ciljem zmanjšanja in upočasnitve globalnih podnebnih sprememb, ki so posledica človekovega delovanja. Uporaba primernejših virov energije
Viri energije
• Obnovljivi viri
•Vodna energija
•Geotermalna energija
•Sončna energija
•Vetrna energija
•Energija valovanja
•Energija plimovanja
• Fosilni viri
•Premog
•Zemeljski plin
•Naftni derivati
•Biomasa
• Jedrska energija
Pretvorbe energije
Zakon o ohranitvi energije
Električna energija?
• Elektrika ni primarni vir energije• Je energetski vektor• Uporaba elektrike ne spušča CO2• Elektriko je potrebno “narediti” – pretvoriti iz primarnega vira• Elektriko ne moremo “shraniti”
Električni avtomobil
• Ob uporabi ni izpustov• Izpusti so pri proizvodnji električne energije
• Shranjevanje energije
•Diezelsko gorivo: 11,8 kWh/kg, 50 kg
•Električni akumulator (LiPo): 0,25 kWh/kg (1:50!), 980 kg (domet)
Vodikove tehnologije
• Vodik ni vir energije, ampak energetski vektor• Vodik je potrebno proizvesti, vložiti energijo• Avtomobili na vodik• Shranjevanje vodika
•50 l bencina približno ekvivalentno 200 l utekočinjenega vodika
•Vodik pod visokim tlakom (350-700 bar) potrebuje še več prostora, potrebna je energija za kompresijo
Hidroelektrarne
• Potencialna energija vode• Cenena proizvodnja energije• Draga izgradnja• Vpliv na okolje
•Velike površine
•Podtalnica
• Odvisnost od hidroloških razmer
• Črpalne hidroelektrarne
•Izravnava porabe in proizvodnje
Vetrne elektrarne
• Kinetična energija vetra• Moč: od nekaj kW do 2 MW• Odvisnost od vremenskih pogojev• Nepredvidljivost vpliva na sistem• Relativno draga izgradnja• Vpliv na okolje
•Zvočno onesnaževanje
•Dostopna infrastruktura (ceste, daljnovod)
•Krajinska arhitektura
•Netopirji in ptice
• Potrebni stalni vetrovi, ki jih pri nas ni
Sončne elektrarne
• Energija elektromagnetnega valovanja iz sonca (fotoni), se pretvori v elektriko
• Različne tehnologije
•Sončne celice, fotovoltaične celice
•Toplotni zbiralniki, parni proces
• Tehnologija je draga• Odvisnost: dan/noč, vreme• Primerna za posebne namene• Velika površina
Sončne elektrarne
• Proizvodnja 8000 GWh• Površina: 140 km2 • Instalirana moč: 7300 MW• Proizvodnja ekvivalentna približno: 1000 MW elektrarni• Investicija okoli 15.000.000.000 €
Premogovne termoelektrarne
• Gorivo: lignit in premog• Visoka cena proizvodnje energije• Vpliv na okolje
•Odlaganje pepela
•Toplogredni plini
• Odvisnost od cene fosilnih goriv• Omejene zaloge goriv• Uporaba biomase• Prilagajanje moči
Plinske termoelektrarne
• Gorivo: lahko kurilno olje, zemeljski plin• Hiter zagon• Hitro prilagajanje moči• Visoki stroški obratovanja• Vplivi na okolje
•Izpusti toplogrednih plinov
Jedrske elektrarne
• Gorivo: uran• Strošek goriva zelo majhen
Stabilnost obratovanja• Velika zanesljivost• Ekonomičnost • Majhna poraba prostora• Brez izpustov CO2 v okolje
med obratovanjem• Brez izpustov dimnih plinov
SO2, NOx, …• Zanemarljiv vpliv na okolje
(razen segrevanja reke Save) • Družbeno odprto vprašanje
odlaganja odpadkov
Trajnostni razvoj
Trajnostni razvoj zadovoljuje potrebe sedanjega človeškega rodu, ne da bi ogrozili možnosti prihodnih rodov, da zadovoljijo svoje potrebe.
Kateri viri energije izkazuje vse kriterije trajnostnega razvoja:
• Naravni viri morajo ostati tudi bodočim generacijam
• Okolje ne sme biti trajno degradirano
• Temeljne dobrine (električna energija) morajo biti dosegljive vsem socialnim kategorijam
Zaloge goriva
0500
100015002000250030003500
155 65 300
> 3000
Življenjska doba energetskih virov (zaloge v letih pri trenutni letni porabi
energetskih virov in trenutno komercialno poznanih zalogah)
Leta
Potreba po zemljiščih
Vir: Nuclear Energy Risks and Benefits, OECD, NEA, 2007
Poraba surovin
Vir: Nuclear Energy Risks and Benefits, OECD, NEA, 2007
Izpusti toplogrednih plinov
Vir: Nuclear Energy Risks and Benefits, OECD, NEA, 2007
Trdni odpadki
Vir: Nuclear Energy Risks and Benefits, OECD, NEA, 2007
Sevalni vpliv jedrske elektrarne
DPN za odlagališče NSRAO!
Zakonska omejitev za JE(~ 0,2 % naravnega ozadja)
Prispevki različnih virov na povprečnega prebivalca Slovenije
Vpliv NEK ~ 0,05 % naravnega ozadja
0,001 mSv/leto
2,5 mSv/leto
Naravno ozadje
0,05 mSv/leto
Izpusti NOx
Vir: Nuclear Energy Risks and Benefits, OECD, NEA, 2007
Povezava z okoljem
• Izpusti (emisije)
•Izpusti CO2
• Sprememba koncentracije snovi v okolju (imisije)
•Povišanje koncentracije CO2 v zraku
• Vpliv na okolje
•Segrevanje, povečano število orkanov, dvig morske gladine
•Odmiranje koral, preselitev živali
• Vpliv na človeka
•Povečani zdravstveni problemi pri visokih zunanjih temperaturah, preselitev ogroženega prebivalstva
Povezava z okoljem
• Izpusti (emisije)
•Izpusti SO2
• Sprememba koncentracije snovi v okolju (imisije)
•Povišanje koncentracije SO2 v zraku
• Vpliv na okolje
•Kisel dež, povečano število bolezni iglavcev, poškoduje škrge mladičev rib, uničenje rastlinskega planktona
• Vpliv na človeka
•Povečano število dihalnih bolezni
Vpliv na zdravje
Vir: Hirschberg et al. 2004
Poraba/proizvodnjo energije
Fotovoltaika Hidroelektrarna Vetrna elektrarna Jedrska elektrarna0 %
2 %
4 %
6 %
8 %
10 %
12 %
14 %0.13
0.02
0.05
0.04
Pora
ba/p
roiz
vodnja
energ
ije [
%]
Vir: WNA, Energy Analysis of Power Systems, 2012, http://www.world-nuclear.org/info/inf11.html
Proizvodnja EE v Sloveniji
Vplivi na družbo - Slovenija
1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 20100
5,000
10,000
15,000
20,000
25,000
30,000
35,000
40,000
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
BDP - brezposelnost - poraba električne energije
BDP [mio€] Brezposelnost Poraba el.en. [TWh]
Leto
BD
P [
mio
€]
Pora
ba e
lektr
ičn
e e
nerg
ije [
TW
h],
b
rezp
ose
lnost
[x 1
0.0
00
]
Poraba EE
Št. brezposelnih
BDP
Poraba električne energije je povezana s stopnjo socialne varnosti
Cena električne energije - SLO
Naraščanje potreb - Slovenija
Električna energija
NEP 2004 NEP 2011 ELES 2011 potrjen z MG
Bodimo energetsko ozaveščeni!
1. Energija – fizikalna količina –
zakoni narave
2. Viri energije – elektrika – človekove
potrebe/poraba
3. Energija/elektrika
in kakovost življenja
Koliko lahko privarčujem z različnimi ukrepi...?
Koliko elektrike (lahko) dobimo iz... ?Kako vpliva
na okolje elektrarna na...? Od kod prihaja
elektrika v moj dom?