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?