0

Университет по архитектура, строителство и геодезия, София

Дисциплина: Устойчива архитектура на сградите Реферат на тема:

Възобновяеми енергийни източници и парникови газове

Ръководител:

доц.д-р.арх. Е. Сентова
Изготвил:

Райна Рагад Фатайер Фак. № 9149 – V курс

1

Енергиен преход
Какво означава енергиен преход?! Защо е толкова важен?!

Енергийния преходът ( на немски: Energiewende ) е преминаването от няколко страни до устойчиви икономики чрез енергия от възобновяеми източници , енергийна ефективност и устойчиво развитие . Крайната цел е премахването на въглищата и други невъзобновяеми енергийни източници. Възобновяемата енергия обхваща вятъра , биомасата (като газ от депа и канализационен газ ) , водноелектрическата енергия, слънчевата енергия (топлинна и фотоволтаична ) , геотермалната и океанската енергия. Тези възобновяеми източници трябва да служат като алтернатива на изкопаемите горива ( нефт, въглища , природен газ) и ядреното гориво ( уран ) . Отделните мерки често имат само ограничен ефект , така че своевременното прилагане на енергийния преход изисква множество паралелни подходи. Важна роля имат икономията на енергия и подобряването на енергийната ефективност. Пример за ефективна мярка за запазване на енергията е подобрената изолация на сградите, а пример за подобряване на енергийната ефективност е комбинираното производство на топлинна и електрическа енергия . Умни електромери могат да планират потреблението на енергия през денонощието, когато електричеството е по-евтино. След такъв преходен период , с продължаващото нарастване на производство на възобновяема енергия, се очаква тя да се превърне в по-голяма част от световното

2

производство на енергия, ако не и изцяло да се премине към нея през следващите 50 години според проучване на Международната агенция по енергетика от 2011 г, като драстично да се намалят емисиите на парникови газове.

Консумация на енергия
Днес, получаваме енергия най-много от Фосилните горива, но съществуват много аргументи против тяхното използване; два от най-важните фактори са:  Използването на фосилните горива като източници на енергия води до съответно повишаване на емисиите на вредни газове, което е една от главните причини за глобалното затопляне на планетата.

  

 Запасите от фосилните източници на планетата се изчерпват, което води до икономическа и политическа нестабилност и борба за управлението на останалото ограничено количество.

3

Възобновяема енергия
Енергия, получена от източници, които се приемат за естествено възстановяващи се или за практически неизтощими, т.н. Възобновяеми ресурси: слънчевата светлина, вятъра, дъжда, приливите, геотермалната енергия.

Вятърна енергия
Представлява кинетичната енергия на въздушните маси в атмосферата. Тя се превръща в полезна форма на енергия най-често в електрическа или механична. • Механична енергия: вятърът е използван за задвижване на платноходи, за помпане на вода за напояване, или за задвижване на вятърни мелници. Електрическа: с помощта на електрически генератори силата на вятъра може да се превърне в електричество.

•

Въздушните течения може да се използват за захранване на вятърна турбина - машина, която преобразува кинетичната енергия на вятъра в механична енергия (въртене на ротора), след което механичната енергия се преобразува в електричество – Модерните вятърни турбини са с обхват от 600 киловата до 5 мегавата

Предимства и недостатъци :
Вятърът е практически неизчерпаем източник на енергия и не води до замърсяване и до климатични аномалии.

4

Липса на експлоатационни разходи, свързани със закупуване на горива и др. странични ефекти върху околната среда - разливане на смазочни материали и хидравлични течности, опасност за птиците, загрозяване на пейзажа.

В България
Първата енергийно свързана ветърна турбина към обществената електроразпределителна мрежа работи в Ахелой. Тя е част от проект за енергийно обезпечение на животновъдна ферма, който е осъществен с подкрепата на правителството на Кралство Холандия. Първият български инвеститор изгради и пусна в експлоатация ветроелектрическа централа, състояща се от една турбина с мощност 225 kW през 2003 г. През следващата 2004 г. бяха изградени десетина вятърни турбини.

Слънчева енергия
Енергията, получена от слънчевата светлина е най-големят напълно възобновяем ресурс. Тя може да се използва по много начини, например: • • • Генериране на електрически ток с фотоволтаични слънчеви панели. Генериране на електрически ток, използвайки концентрирана слънчева енергия. Генериране на електрически ток чрез затопляне на затворен въздух, който завърта турбини в слънчеви кули. Генериране на водород, използвайки фото-електрохимични клетки. Затопляне на сгради директно, използвайки пасивни соларни конструкции.

• •

5

Биогориво
При фотосинтезата растенията растат и създават биомаса. Известна също като биоматерия, биомасата може да бъде използвана директно като гориво или за добиване на биогорива. Биогоривата биодизел и биоетанол, които се произвеждат от биомасата на земеделски култури могат да бъдат изгаряни в двигатели с вътрешно горене и бойлери. При изгаряне на биогоривата се отделя складираната в тях химическа енергия. За суровина се използват слънчогледови култури, рапица, захарна тръстика, палмово олио и други. На практика всеки тип органична суровина, която е богата на въглеводороди и е достъпна в големи количества.

В България
В България съществуват няколко производителя на биогорива, а други тепърва започват. Лукойл обяви на 20.04.2007, че започва монтирането на допълнителна производствена линия с използването на биосуровини.

Предимства
• Спадане емисиите на въглероден двуокис и други вредни вещества в атмосферата, допринасящи за глобалното затопляне. Страните вносители на нефт (между които и България) по-независими от ОПЕК. Въздейства благоприятно на

• •

заетостта в аграрните райони.

6

Недостатъци
• Според някои изследвания отглеждането на култури, пригодни за производството на биогорива, изтощава почвата и водите. Спорен е въпросът за нетния енергиен баланс на технологиите за отглеждане на биокултури - т.е. дали производствения процес поглъща повече енергия отколкото добива. Производството на биокултури повдига цената на земеделските култури, които биха били използвани за суровини в хранително-вкусовата промишленост или животновъдството - процес, който води до цялостно поскъпване на храните, предизвиквайки инфлация в икономиката.

•

•

Водна енергия
Енергията на водата (под формата на кинетична енергия, температурни разлики или осмотична енергия) също може да бъде използвана. Понеже водата има към 800 пъти по-голяма плътност от въздуха, дори малък поток от вода може да породи значителни количества енергия. Водноелектрическите централи преобразуват кинетичната енергия на водата в електричество. В България се наблюдава особен интерес към изграждането на малка руслова ВЕЦ. Пример на основа публично-частно партньорство е Проект „Среден Искър“

7

Геотермална енергия
Геотермалната енергия е енергия, получавана от земната топлина. Топлината се прихваща на няколко метра дълбочина в земната кора чрез геотермална топлинна помпа, а в някои райони на Земята може да бъде прихващана и на дълбочина няколко километра. Строежът на геотермална електроцентрала е скъп, но разходите по нейната експлоатацията са ниски, което води до ниска цена на електроенергията. Почти навсякъде плиткият подпочвен слой или горните 3 м от земната повърхност поддържат постоянна температура между 10° и 16°С. Геотермалните топлинни помпи могат да стигнат до този ресурс за отопляване и охлаждане на сгради. Една система с геотермална топлинна помпа се състои от топлинна помпа, въздухопровод и топлообменна система - система от тръби, заровени в плиткия почвен слой близо до сградата.

Развитие и перспективи за използване
Производството на електроенергия от вятърни електроцентрали нараства с 30% годишно, като през 2009 година общата им инсталирана мощност е 157 900 MW. Около 1/3 от нея е в Германия, Испания, Съединените щати, Индия и Дания. Към края на 2009 година фотоволтаичните електроцентрали по света имат мощност около 21 000 MW, като най-големите фотоволтаични инсталации са в Испания и Германия. Най-голямата слънчева топлоелектрическа централа е с мощност 354 MW и се намира в пустинята Мохаве в Съединените щати, а най-голямата геотермална електроцентрала също е в Съединените щати и има мощност 750 MW

8

Опасенията от изменение на климата, нарастването на цените на нефта и увеличаващите се държавни субсидии водят до увеличаване на инвестициите във възобновяеми енергоизточници. Политическата подкрепа и нарастващите субсидии помагат на сектора да понесе относително леко започналата през 2007 година икономическа криза. През 2008 г. около 19% от глобалното потребление на енергия идва от възобновяеми източници.

Парниковите газове
Парниковите газове са естествени или синтетични газове, които попадат в атмосферата предимно чрез емисии, но и отчасти възникват в нея чрез химични реакции. При повечето парникови газове става дума за остатъчни газове, което е повече от 1% от целия обем на газа.

CO2 Въглероден двуокис
CO2 е най-важният газ, който предизвиква допълнителния парников ефект (около 50% дял в антропогенния парников ефект). Според доклад на IPCC от 1750 г. до 2001 г. се е стигнало до повишаване на концентрацията на CO2 в атмосферата с около 31%. Около 75% от антропогенните CO2-емисии в атмосферата през последните 20 години са в следствие на изгарянето на твърди горива. Образуване: • Изгаряне на твърди горива

9

(нефт, природен газ, въглища) • • Изсичане на гори Ерозия на почвата (оксидация

на съдържащия се в почвата въглерод) Разграждане: Океани и растения (преди всичко големи горски масиви) отнемат от атмосферата CO2

CH4 Метан
От 1750 г. концентрацията на метан в атмосферата се е покачила на около 151% и тази тенденция продължава (доклад на IPCC от 2001 г.). Молекулите на метана имат голяма способност за абсорбиране на топлина, това означава, че и малки концентрации имат голямо въздействие по отношение на парниковия ефект. Образуване: Метанът се образува от бактериалното разграждане на органичен материал при анаеробни условия (при кислородни съединения). Естествени източници: • • Влажни райони (блата) Животни Антропогенни източници: • • • Оризови полета Отглеждане на добитък Депониране на отпадъци

10

• •

Добиване и транспорт на природен газ Рудници

N2O Диазотен оксид
Диазотният оксид има 300 пъти по-голям ефект в способността си да образува парников ефект от CO2. Образуване: Диазотният окис възниква предимно чрез микробиалната трансформация на съдържащият се в почвата азот. Ускореното под влиянието на човека образуване на N2O се предивзиква от повишеното навлизане на азот в почвата преди всичко чрез селското стопанство, индустрията и транспорта. Разграждане: Чрез фотохимични реакции в стратосферата.

FCKW Флуорно-хлорни въглеводороди напълно халогенирани
При FCKW става дума за чисто синтетични вещества (не се срещат в природата). Те въздействат не само като парникови газове, но са и преди всичко причината за разрушаването на озоновия слой в стратосферата, нашата защита от ултра-виолетовите лъчи. На основата на мерките след приемането на Протокола от Монреал за щастие тяхната концентрация почти не се е повишила след 1996 г., или дори леко намалява. Образуване: • Захранващи средства при аерозоли (разпръскватели), пенливи и изолационни вещества.

11

• •

Охлаждащи средства при хладилни съоръжения и инсталации Разтварящи и почистващи средства

Разграждане: Само чрез фотолиза в стратосферата, при която образуваните хлорни атоми въздействат върху разграждането на озона.

H2O Водни пари
С дял от около 3% водните пари не спадат към атмосферните остатъчни газове. Чрез своята висока концентрация те играят важна роля при естествения парников ефект, въпреки, че водните молекули абсорбират само топлинни вълни с определена сфера на излъчване от земята. Водните пари остават за относително кратко време в атмосферата и падат чрез дъждовете отново на земята.

O3 Озон
Озонът, който се образува в долната тропосфера (близо до почвата) е с парниково въздействие и освен това в големи концентрации е токсичен. Той възниква от една страна по естествен път, но в тропосферата се образува чрез фотохимични реакции от емисиите от транспорта. Забележка: Над индустриални райони с голяма гъстота на емисиите на азотни оксиди NOX, въглероден монооксид CO и летливи органични съединения при интензивно слънцелъчение (лятно време с високо атмосферно налягане) все по-често се стига до относително високо озоново насищане (летен смог).