2. Ekologiczne konsekwencje pozyskiwania energii, Szkoła, Nowy folder, gotowce, Ekologia, Ekologia

2. Ekologiczne konsekwencje ...

2. Ekologiczne konsekwencje pozyskiwania energii, Szkoła, Nowy folder, gotowce, Ekologia, Ekologia

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
2. Ekologiczne konsekwencje pozyskiwania energii.
Historia ludzkości – pozyskiwanie energii.
Dzieje przetwarzania energii są starsze niż dzieje cywilizacji.
Energia była i jest podstawowym czynnikiem rozwoju cywilizacji,
- przemysł,
- transport,
- prąd elektryczny: ogrzewanie domów, oświetlenie.
Czym jest energia ?
Energia – wielkość fizyczna.
Energia (z greckiego – aktywność, działanie).
Energia – zdolność ciała do wykonywania pracy lub spowodowania przepływu ciepła.
Prawo zachowania masy i energii: całkowita ilość masy i energia nie zmienia się w czasie przemian
E=mc
2
.
- energia (jednostka międzynarodowa):
1J, jest to energia = pracy wykonanej na drodze 1m przez siłę 1N w kierunku jej działania,
1J = 1N * 1m = 1m
2
*kg*s
2
- energia cieplna:
kaloria (cal), 1kcal = 1 000cal, 1Mcal, itd.
1kWh – energia elektryczna ilość energii jaką zużywa urządzenie o mocy 1kW w ciągu godziny,
ilość zużytej energii (kWh) = moc urządzenia (kW) x czas pracy urządzenia (h).
Przeliczanie.
Jednostki energii można wzajemnie przeliczać według poniższych:
1J = 0,2389cal, 1 cal = 4,1856J
1kWh = 3 600 kJ = 3,6MJ
1kWh = 0,86Mcal
Schemat przemian energii.
Energia pierwotna – energia czerpana z przyrody w postaci odnawialnej i nieodnawialnej
(energia paliw organicznych i jądrowych, wiatru, geotermalna, słoneczna).
Przetwarzanie energii na pochodne
(elektrownie, ciepłownie, gazownie,
rafinerie, itp.)
Wtórne nośniki energii (energia finalna) – przedmiot zakupu – prąd elektryczny. Ciepło,
benzyna, gaz, itd.
Przesyłanie (sieci elektryczne, gazowe,
cieplne, sieci paliw ciekłych i
przetwarzanie ostateczne w
odbiornikach elektrycznych (silniki,
grzejniki, żarówki).
Energia użytkowa – energia mechaniczna, ciepło, światło, dźwięk.
Energia elektryczna.
Energia finalna – energia będąca przedmiotem zakupu celu zaspokojenia potrzeb człowieka na
energię użytkową, do energii bezpośredniej zalicza się zwykle energię elektryczną, ciepło grzejne.
Energia elektryczna – wartość rynkowa jako towar (pieniądze) + cechy zdecydowanie odróżniające
od innych towarów na rynku.
- brak możliwości obserwacji bezpośredniej za pomocą zmysłów,
- brak możliwości magazynowania (przy praktycznie jednoczesnej produkcji i konsumpcji energii
elektrycznej),
- szczególne warunki transportu bez użycia zwykłych środków przewozowych lecz przy użyciu
środków specjalnych (sieć elektryczna),
- wszechstronność zastosowania, do celów przemysłowych, militarnych, naukowych, itp. w
rolnictwie i gospodarstwach domowych.
Źródła energii pierwotnej.
Energia pierwotna – energia czerpana z przyrody w postaci odnawialnej i nieodnawialnej.
a) paliwa pierwotne:
- węgiel kamienny
- węgiel brunatny
- ropa naftowa
- gaz ziemny
---------- > energia nieodnawialna
b) paliwa jądrowe (materiały rozszczepialne):
c) woda
d) wiatr
d) gorące skały i oda zewnątrz Ziemi
f) słońce
---------- > energia odnawialna
Obecnie ciągle jeszcze zasadniczym rodzajem wykorzystywanej energii jest energia chemiczna
paliw pierwotnych.
Pozytywne i negatywne strony przetwarzania energii nośników pierwotnych.
NOŚNIK ENERGII
CECHY POZYTYWNE CECHY NEGATYWNE
Węgiel.
Obfitość zasobów
,
bezpieczeństwo, łatwy w
transporcie i magazynowaniu.
Wyzwania dla ograniczenia
emisji CO
2
Ropa.
Łatwa do transportu i
magazynowania, brak
substytutu w wykorzystywaniu
w transporcie.
Emisja CO
2
, zmienność cen,.
Niestabilność polityczna,
koncentracja zasobów.
Gaz.
Wydajny, wygodny.
Emisja CO
2 ,
zmienność cen,
niestabilność polityczna,
koncentracja zasobów.
Paliwo jądrowe.
Brak emisji.
Akceptacja społeczna, odpady,
kapitałochłonność.
Odnawialne.
Niskie emisje na bazie cyklu
życia.
Wysokie koszty, nieciągłe
zasoby, problem z lokalizacją.
Rozłożenie surowców energetycznych na kuli ziemskiej.
Udział poszczególnych krajów w światowych rezerwach węgla kamiennego i brunatnego.
a) Pozostałe kraje 7%
b) Niemcy 8%
c) Indie 9%
d)
Australia 12%
e) Chiny 16%
f) Rosja 25%
g) USA 23%
Rozłożenie surowców energetycznych na kuli ziemskiej.
1. Udział poszczególnych kontynentów w światowych rezerwach ropy naftowej
a) Ocenia 0,3%
b) Azja 5,9%
c) Europa 6,6%
d) Afryka 7,0%
e) Ameryka Płn. 8,0%
f) Ameryka Płd. 8,3%
g)
Środkowy Wschód 63,9%
2. Udział poszczególnych kontynentów w światowych rezerwach gazu:
a) Ocenia 1,1%
b) Ameryka Płd. 4,0%
c) Ameryka Płn. 6,2%
d) Afryka 6,8%
e) Azja 10,9%
f) Środkowy Wschód 34,1%
g) Europa 36,9%
Produkcja elektryczności w podziale na paliwa.
- źródła odnawialne 2%
- ropa 7%
- energia wodna 16%
- energia jądrowa 16%
- gaz 20%
- węgiel 40%
Udział
węgla w produkcji elektryczności
jest znacząco coraz większy, niż w całości energii,
użytkowanie
ropy
do produkcji elektryczności jest marginalne, jej wykorzystanie dominuje za to w
transporcie
.
Węgiel jako paliwo kopalne.
Antracyt
(ok. 96%) – Ukraina, USA, Czechy, Chiny, stosowany jako pawio i do produkcji elektrod;
Węgiel kamienny
(78%-92% C) – paliwo energetyczne i surowiec chemiczny;
Węgiel brunatny
(65%-78% C)- tanie paliwo opałowe, surowiec chemiczny, w ogrodnictwie;
Torf
(ok. 60%) – w medycynie (jako borowina), ogrodnictwie (wyrób doniczek torfowo-ziemnych) i
rolnictwie (w produkcji nawozu organicznego, ściółki torfowej).
Wysokotemperaturowy rozkład węgla, bez dostępu powietrza – pirolizą (suchą destylacją węgla):
koks, smoła pogazowa, woda pogazowa, gaz świetlny.
Koks
– stała, porowata substancja, zawiera około 90% C ora wodę, siarkę, małe ilości fosforu,
składniki mineralne (popiół) i gazowe. Koks jest również materiałem opałowym.
Zagrożenia wynikające z wydobywania i spalania węgla.
1.
Wydobycie – emisja metanu
do atmosfery,
obniżenie poziomu wód gruntownych
.
Kopalnie odkrywkowe – degradacja środowiska.
Legnica – 3000ha terenu (wykop, zwałowisko, place zagospodarowania, przenośniki, drogi),
likwidacja okolicznych wsi i przesiedleniem ok. 1500 mieszkańców. Aby dostać się do surowca
trzeba zdjąć wierzchnią, przeważnie kilkudziesięciometrową warstwę nakładu. W efekcie powstanie
dziura w ziemi powierzchni ok. 700ha i głębokości nawet 200m.
Kopalnie głębinowe –
szkody górnicze
.
Zagrożenia wynikające ze spalania węgla.
Węgiel – ze względu na sposób zachowania się w procesie spalania przyjęło się umownie dzielić
substancje tworzące węgiel na substancję palną oraz balast. Do balastu zalicza się wilgoć i części
mineralne, z który powstaje popiół.
Spośród pierwiastków budujących węgiel za palne uważa się tylko C, H, S oraz N.
Węglowodory
CxHy
Tlenki siarki
So2, SO3
Emisje
ze
spalania
paliw
Tlenki azotu
NO, NO2, N2O
Tlenki węgla
CO, CO2
Para wodna
H2O
Cząstki stałe
Popiół, sadza, koksik,
pierwiastki śladowe
Kogeneracja – racjonalne wykorzystanie energii.
Elektrownie konwencjonalne
, szczególnie węglowe, wykorzystują energię paliwa bardzo
nieefektywnie
. W energię elektryczną zamieniane jest często tylko
1/3 energii
zawartej w
paliwie, reszta energii nie jest wykorzystywana i jako ciepło podgrzewa atmosferę.
Dobrym sposobem na lepsze wykorzystanie energii paliwa jest
produkcja prądu z
jednoczesnym wykorzystaniem ciepła
, np. do ogrzewania mieszkań, jest to tak zwana
KOGENEREACJA
– elektrociepłownia produkuje prąd, a ciepło jest produktem ubocznym, (należy
jedynie doliczyć koszt instalacji zbierających i sieci ciepłowniczej rozprowadzającej ciepło na
odległość wieli kilometrów).
Promowanie kogeneracji o wysokiej sprawności stanowi priorytet Unii Europejskiej.
Znaczenie węgla.
‘Nie ma się bo łudzić, węgiel musi pozostać głównym surowcem energetycznym ze względów
politycznych, ekonomicznych i społecznych. Trzeba tylko umiejętnie wdrażać nowoczesne,
proekologiczne technologie w myśl zrównoważonego rozwoju’ –
dr inz. Aureliusz Miklaszewski z
Polskiego Klubu Ekologicznego.
Węgiel brunatny ma dziś strategiczne znaczenie dla polskiej elektroenergetyki.
Ok. 30% produkowanej energii elektrycznej pochodzi z elektrowni opalanych węglem brunatnym. Ok. 30%
tańsza energia niż z węgla kamiennego.
Złoża Legnica.
W I etapie zagospodarowania złoża ‘Legnica’ przewiduje się eksploatację o zdolności wydobywczej ok. 25-30mln
ton rocznie,. Zakłada się, po 7 latach od rozpoczęcia budowy, w zależności od koniunktury i potrzeb
energetycznych kraju podwojenie wydobycia. Łącznie może ono osiągnąć poziom ok. 50-60mln ton rocznie
(
największa na świecie kopalnia węgla brunatnego
), w pełni zastępując po roku 2030 obecne elektrownie
pracujące w Polsce w oparciu o węgiel brunatny,
Kolejne kroki:
- uwzględnienie kopalni w planach zagospodarowania przestrzennego
- wyznaczenie inwestora strategicznego
- zdobycie środków finansowych na opracowanie programu rozpoznania zasobów praz nowych ekologicznych
technologii przetwarzania węgla na
bezemisyjną energię elektryczną
.
Sposoby minimalizacji działalności górniczej na otaczające środowisko.
Czyste technologie węglowe
– procesy i technologie, prowadzące do zmniejszenia negatywnego
wpływu spalania węgla na trzech etapach: przed spalaniem, w trakcie spalania oraz po spalaniu.
Etap I. wzbogacanie węgla:
- ogranicza emisje SO
2
, zmniejsza ilość odpadów produkowanych przed elektrownię oraz poprawia
sprawność termiczną procesu (przez do redukuje emisję CO
2
).
Wzbogacanie węgla.
Węgiel surowy
(niesort) cele
wzbogacania
Ograniczenie
zawartości substancji
balastowych (sub.
mineralna)
Ograniczenie
substancji szkodliwych
, związki siarki
Przygotowanie
odpowiedniej klasy
ziarnowej na potrzeby
odbiorcy
Etap II. nowoczesne efektywne technologie spalania:
- we współczesnych elektrowniach węgiel spalany jest pod postacią pyłu węglowego – poprawa
sprawności z 25% do ok. 40%.
Spalanie w cyklu kombinowanym ze zgazowaniem – węgiel nie jest spalany bezpośrednio, ale
uprzednio reaguje z O
2
i parą wodną, wytwarzając gaz syntetyzowany (CO, H
2
). Gaz ten jest
oczyszczany i spalany wytwarzając energię el. oraz parę wodną – znaczna poprawa sprawności (do
ok. 50%). Obniżenie emisji gazów – do ok. 90%.
Etap III. technologie redukcji emisji:
Odpylanie
– usuwanie popiołów z gazów spalinowych – odpylacze mechaniczne, filtry.
Odsiarczanie
– metody mokre, suche, półsuche. Absorbenty SO
2
, np. wodne zawiesiny wapna –
produkt końcowy siarczanu wapnia, gips – do wykorzystania!
Redukcja tlenków azotu
– emisja NO
x
zależy głównie od technologii spalania, dodatkowo metody
specjalne, metody katalityczne.
Ograniczenie emisji CO
2
….
5% redukcji – poprawa jakości węgla
20% redukcji – poprawa sprawności elektrowni
25% redukcji – zaawansowane technologie, np. spalanie w cyklu kombinowanym ze zgazowaniem
– usuwanie CO
2
przed spalaniem. Usuwanie z gazów, np. absorpcja chemiczna, fizyczna.
Karbon dioxide Capture and Storage
Jedną z bardziej obiecujących technologii skupiających się na redukcji emisji CO
2
powstającego
podczas wytwarzania energii z paliw kopalnych jest technologia
wychwytywania i składowania
dwutlenku węgla
(CCS).
CCS =
wychwytywanie CO
2
, transportowanie i wtłaczanie
do pod ziemię (miejsca po złożach
ropy i gazu, ‘nie nadające się do eksploatacji’ pokłady węgla, aby odizolować go od atmosfery.
Jednym z elementów Pakietu Klimatyczno Energetycznego UE jest projekt Dyrektywy zakładającej
obowiązek
stosowania CCS.
Potencjalne rozwiązania.
- niekonwencjonalne źródła ropy naftowej – złoża piasków bitumicznych
- paliwa z węgla
- biopaliwa
[ Pobierz całość w formacie PDF ]

Linki

: 3. ZADANIA administracji podatkowej cz. 1 administracja podatkowa i kontrola skarbowa, dokumenty szkola

: 2010 LISTOPAD OPERON PP ODP, Szkoła, Liceum^Technikum, MATURA, JĘZYK POLSKI arkusze maturalne, OPERON POZIOM PODSTAWOWY