preskočiť na hlavný obsah

Obnoviteľné nosiče energie

/up/images/featured/images/obnovitelne_nosice_energie_0.png
Nárast cien energie – jej rôznych foriem (elektriny, tepla, chladu, palív a pod.), v bytovom ale aj nebytovom sektore, je očakávanou realitou, a to najmä vďaka intenzívnym turbulenciám posledných mesiacov v sektore energetiky. Tie vyvrcholili začiatkom tohto roku a intenzívne zasiahli aj Slovensko. Pre každého z nás, z dnešného pohľadu, je zaujímavé šetrenie i racionálne využitie energie. Štatistický úrad SR uvádza, že priemerná domácnosť na Slovensku vynaloží na energiu mesačne 15 až 20 % zo svojich príjmov. V Rakúsku, v porovnaní so Slovenskom, majú jeho obyvatelia podstatne vyššie príjmy, aj ceny za energiu sú vyššie, napriek tomu vydávajú za energiu výrazne menší podiel zo svojich mesačných príjmov.

Nie každý z nás však vie ako už dnes dosiahnuť úspory, a tým aj menšie účty, za rôzne formy energie. Štatistiky hovoria, že v priemernej domácnosti cca 51 % z celkovej spotreby energie použijeme práve na vykurovanie. Aj z aspektu národného hospodárstva je to skutočne neprijateľné, a preto je nevyhnutné venovať tomuto problému zvýšenú pozornosť. Spravidla to nie je len dôsledok palivovej základne, ale najmä technického stavu budovy, prípadne zastaranej technológie energetického systému, ktoré tu majú rozhodujúci vplyv. Máme na mysli hlavne efektívnosť využívania energetického obsahu používaného paliva, t. j. koľko energie využijeme pre vytvorenie tepelnej pohody a koľko energie (napr. tepla) odchádza cez komín, či tepelné straty v dôsledku podpriemerných tepelnotechnických vlastností použitých stavebných materiálov i konštrukcie obvodového plášťa predmetnej budovy do jej exteriéru.

V priebehu vykurovacej sezóny, ktorá v klimatických podmienkach Slovenska zaberá 6 i viac mesiacov, sa na vykurovanie rodinného domu spotrebuje veľké množstvo energie. Preto, ak sme teplo už raz do domu dostali, je logické požadovať, aby nám v interiéri slúžilo čo najdlhšie. Teoreticky - ak by z priestorov domu neunikalo teplo, takmer vôbec by nepotreboval vykurovať, nakoľko teplota interiéru by bola konštantná. Toto je neštandardný – ideálny stav, s ktorým môžeme uvažovať iba v rovine teórie. Podobne môžeme uvažovať aj o extrémoch v tepelnej izolácii budovy, ale v praxi to neprichádza do úvahy. Úniky tepla sú súčasťou každej reálnej budovy, preto je dôležité, aby sme ich v dostatočnej miere minimalizovali využitím aktuálne dostupných technických prostriedkov (napr. výmenou okien, zateplením budovy, vyregulovaním systému vykurovania a pod.).

Na druhej strane, ak hovoríme o budovách energeticky efektívnych, mali by sme hľadať optimálne nosiče energie, napr. slnečné žiarenie, biomasu, geotermálnu vodu a pod. a zvažovať i prípadnú kombináciu takýchto možností, z aspektu spoľahlivosti riešenia, ktoré však musí byť v polohe technicky i ekonomicky dostupného zariadenia a systému.

Možnosti využitia obnoviteľných nosičov

Reštrukturalizácia ekonomiky a jej efektívne zapojenie do svetového hospodárstva sú nemysliteľné bez znižovania energetickej náročnosti a dosiahnutia energetickej bezpečnosti.

K tomu, aby sme dosiahli požadované ciele a priority, v rámci energetickej bezpečnosti Slovenska, je potrebné zvýšiť energetickú efektívnosť pri súčasnom zohľadnení vplyvu na životné prostredie, podporovať rozvoj trhu i súbežne znižovať energetickú závislosť SR od dovozu a kompletizovať prechod na konkurenčný energetický sektor.

Obnoviteľné nosiče energie

Ich potenciál predstavuje energiu, ktorú je možné za 1 rok premeniť na iné formy energie. Jej veľkosť je daná prírodnými podmienkami. Najväčší celkový energetický potenciál má slnečná energia. Tá časť potenciálu, ktorý sa dá využiť po zavedení dostupnej technológie, sa nazýva technický potenciál. Súčasné využívanie obnoviteľných nosičov energie (ďalej len ONE) a ich vplyv na energetickú bezpečnosť získava stále viac na dôvere. Ich využitie v posledných 5 rokoch, v pomere k spotrebe energie, jednoznačne narastalo. Podiel ONE na hrubej domácej spotrebe energie dosiahol v roku 2005 hodnotu 4,3 %, v súčasnosti je hodnotený na úrovni 6,7 %, MPH SR.

Biomasa ako obnoviteľný nosič energie

V procese fotosyntézy sa ročne na Zemi vyprodukuje biomasa s chemickou energiou viac ako 3 000 EJ (E -predpona exa = 1018), kým súčasná celosvetová ročná spotreba energie sa odhaduje na 300 EJ. Reálne hodnotenie využiteľnosti biomasy, však nezávisí ani tak od jej celkového potenciálu, ako od súčasných technických možností hospodárneho využitia ONE. Horná hranica energetického využitia biomasy je daná výlučne súčasnými technickými, ekonomickými a environmentálnymi možnosťami vo výške asi 600 EJ, t. j. 2-násobku súčasnej celosvetovej ročnej spotreby energie. Takže problém nie je v prírodných zdrojoch, ale v schopnostiach spoločnosti využiť iba 20 % toho, čo nám dáva príroda!

Biomasa a jej potenciál v podmienkach SR

Biomasa má najväčší technický potenciál po Slnku, ktorý predstavuje 15 % z hrubej domácej ročnej spotreby energie SR (celková spotreba energie). Pritom má veľkú perspektívu pri výrobe tepla pre vykurovanie, najmä v centrálnych vykurovacích systémoch - vo forme drevných štiepok a slamy (obr. 2) i pre domácnosti - vo forme peliet a brikiet. Pomerne rýchlym riešením zvýšeného využívania biomasy je spoluspaľovanie s fosílnym palivom v tepelných elektrárňach a pri kombinovanej výrobe elektriny a tepla. V prípade väčších zariadení je najdôležitejším faktorom optimalizácia logistických nákladov. Nové technológie na energetickú premenu biomasy vytvárajú pre poľnohospodárstvo nové možnosti - využiť neobrábané alebo „ľadom ležiace“ spustnuté pôdy pre pestovanie vysokoúrodných šľachtených zavedených alebo introdukovaných plodín.

Tieto nové technológie predstavujú potenciál účelovo pestovanej biomasy, ktorý bol odhadnutý na 32 PJ. Využívanie biomasy, vzhľadom na jej technický potenciál, je nedostatočné a je menšie ako 14 %. V pomere k hrubej spotrebe energie jej využívanie v roku 2005 bolo len 2 %, pričom priemer EÚ dosiahol viac ako 4 %.

Súčasný stav využitia biomasy v energetike

Najväčšia časť biosurovinovej základne z poľnohospodárskej i lesnej produkcie, t. j. slnečná energia uložená v organických zlúčeninách uhlíka, v súčasnosti nie je v energetike využitá, resp. nedostatočne, a tak sa z možnosti využívania lokálnych zdrojov stáva environmentálna záťaž. Z uvedených dôvodov sa na celom svete venuje značná pozornosť výskumu a vývoju rôznych technológií čo najvyššieho energetického využitia biomasy. V súčasných budovách prvým predpokladom úspešného uplatnenia a spoľahlivého využitia obnoviteľných nosičov energie (slnečného žiarenia ako primárneho, či z neho odvodených sekundárnych nosičov akými sú napr. biomasy, energie prostredia a iné) je ich kvalita, zodpovedajúca nízkoenergetickým alebo pasívnym domom. Ďalej je to tzv. režim nízkoteplotného sálavého veľkoplošného vykurovania (podlahového), prípadne aj v kombinácii so stenovým (vonkajšia obvodová stena ako vyhrievacie teleso pre interiér).

Ako sa uvádza v prvom predpoklade, v blízkej budúcnosti sa počíta s rapídnym znížením tepelných strát v budovách, v dôsledku významne kvalitnejších izolácií, ktoré by mali byť štandardné pre bytovú výstavbu. Týmito opatreniami by sa naplnili zámery vo vývoji veľkoplošného vykurovania, ktoré by značne urýchlilo implementáciu efektívneho veľkoplošného – nízkoteplotného vykurovania na báze vody ako teplonosného média.

Tieto systémy zvýrazňujú výhody nielen obnoviteľných nosičov energie, ale aj progresívnych technológií zameraných na vysokoefektívne procesy, akými sú palivové články, tepelné čerpadlá, či multigeneračné technológie (trigenerácia a pod.), určené pre špecifické prevádzkové podmienky (napr. využívanie geotermálnej energie, či energie prostredia).

Mimoriadny záber sa očakáva aj od uplatnenia modernej – technickej biomasy v sektore bioenergetiky, pestovanej na energetických plantážach (obr. 1, 3 a 4), ako suroviny pre moderné technológie, ktoré by produkovali ušľachtilé biopalivá (pelety, brikety, príp. obdobné biopalivá, ktoré majú predpoklad uplatniť sa aj vo výrobe kvapalných a plynných biopalív). Tie sú mimoriadne zaujímavé aj ako vstupná surovina pre vodíkové hospodárstvo a následné intenzívne uplatnenie, napr. v palivových článkoch – malo i veľkokapacitných jednotiek.

Prečo je biomasa tak aktuálna?

Je to tým, že má vysokouniverzálne uplatnenie ako energetická surovina pri výrobe biopalív, ale aj z aspektu, že proces využitia energie slnečného žiarenia v najstaršej biochemickej reakcii – fotosyntéze je ešte len pred svojim rozhodujúcim nástupom do veľkokapacitnej produkcie biomasy v podmienkach energetických plantáží! Tento „zázrak“ prírody zatiaľ pracuje s účinnosťou na úrovni 1 %, ale aj napriek tomu je v globálnom poňatí vyprodukované ročne na celej planéte Zem viac ako 10-násobok biomasy. Jej energetický obsah by vykryl požiadavky ľudstva na energiu. Je len na nás a budúcich generáciách, či budeme vedieť efektívne využiť tieto dary prírody.

Priebežné výsledky výskumu jasne naznačujú, že účinnosť premeny slnečného žiarenia v procese fotosyntézy má reálne možnosti zvýšiť sa z 1 % na 10 %, pričom teoretický limit sa pohybuje na úrovni 20 %. Toto sú výzvy, ktoré jednoznačne ukazujú, ktorým smerom pôjde sektor energetiky, či bioenergetiky už v blízkej budúcnosti. V tejto oblasti, ktorú nám naznačuje sama príroda, je priestor aj pre slovenské zastúpenie.

Príklady energetických rastlín sú mimoriadne aktuálne aj z aspektu ochrany prírody alebo potreby jej rekultivácie, po rokoch drancovania a nevšímania si nárastu emisií, ktoré takto už zamorili mnohé oblasti Slovenska. a preto nie sú vhodné pre pestovanie potravín. Práve tu by mohli, pri navracaní takejto pôdy do života, pomôcť energetické plantáže.

Príspevok vznikol s podporou Komisie EÚ/CENTRAL EUROPE „Cooperating for success“ – projekt č. 1CE001P3/4BIOMASS: Podporovanie trvalého využívania obnoviteľných nosičov energie v Strednej Európe – vytváraním podmienok pre rozvoj palivovej základne na báze biomasy; SK-BIOM, 2009–2011.

Prof. Ing. Jozef Víglaský, CSc.,
TU vo Zvolene
Foto: archív autora a B. Golejová

zdroj: VYDAVATEĽSTVO EUROSTAV, spol. s r.o.­

Obsah textu nie je možné bez súhlasu autora / autorov ďalej šíriť a publikovať

Páčil sa vám článok?

áno: 199     nie: 204

Odporúč

pošli na vybrali.sme.sk

 

Odporúč známemu


logo © 2007 4-INDUSTRY, s.r.o. Všetky práva vyhradené. Ochrana údajov –  Podmienky poskytnutia služby