Geotermálna energia

Geotermálna energia (z gréčtiny. „Geos“ - „zem“ a „thermal“ znamená „teplo“) je prejavom tepelnej energie zemského telesa, ktorá vzniká rozpadom rádioaktívnych látok a pôsobením slapových síl. Jej povrchovými prejavmi sú erupcie sopiek a gejzírov, horúcich prameňov či parných výronov, súhrnne často označované ako geotermálne procesy.
Geotermálna energia je najstaršou energiou na našej planéte Zemi, pretože je to energia, ktorú získala Zem pri svojom vzniku z materskej hmloviny, následnými zrážkami kozmických telies a v poslednej dobe je energia čiastočne generovaná rádioaktívnym rozpadom niektorých prvkov v zemskom telese.

Najčastejšie využívaným médiom pre prenos geotermálnej energie z hlbín Zeme sú termálne vody. V niektorých oblastiach sú zachytávané aj horúce pary s teplotou okolo 150 °C.[1] Využíva sa vo forme tepelnej energie (na kúrenie), alebo na výrobu elektrickej energie v geotermálnych elektrárňach. Zvyčajne sa radí medzi obnoviteľné zdroje energie, nemusí to však platiť vždy, niektoré zdroje geotermálnej energie sú vyčerpateľné v horizontoch desiatok rokov.

Prvý geotermálny generátor elektrickej energie vyskúšal 4. júla 1904 Prince Piero Ginori Conti v osade Larderello v Taliansku. V súčasnosti krajina, ktorej hospodárstvo výrazne ťaží z geotermálnej energie je Island, aj keď najväčšie množstvo elektrární využívajúcich tento typ energie sa nachádza v Kalifornii v USA. V roku 2008 geotermálna energia tvorila menej než 1 % svetovej výroby energie. V niektorých oblastiach sa nevyužívajú primárne geotermálne štruktúry, ale iba zvýšený teplotný gradient. V takýchto oblastiach sú vyhĺbené umelé vrty, ktorými je vháňaná povrchová voda do prehriatych podzemných štruktúr a na inom mieste je čerpaná už zohriata. Na Slovensku sa využívajú termálne vody v oblasti Bešeňovej, najmä na rekreačné účely a vykurovanie.

 

Vodná energia

Vodná energia je technicky využiteľná potenciálna, kinetická alebo tepelná energia všetkého vodstva na Zemi. Na elektrinu sa premieňa vo vodných elektrárňach.Vodná energia sa využíva už od staroveku. Najskôr to bolo na dopravu (splavovanie lodí a pltí po prúde rieky), neskôr na pohon mechanizmov (mlynov, hámrov, čerpadiel a píl).Prvá vodná elektráreň bola postavená v Appletone v štáte Wisconsin v USA v roku 1882. Výroba elektriny je dnes prevažujúcim spôsobom využitia vodnej energie.Veľký podiel celkovej produkcie elektriny majú vodné elektrárne napr. v Nórsku, Švajčiarsku alebo v Kanade.

 

Slnečná energia

alebo solárna energia je energia získaná zo Slnka. Na Zem dopadá vo forme žiarenia. Skladá sa z tepelnej a svetelnej energie. Prichádzajú vo forme elektromagnetických vĺn. Podľa zákona o zachovaní energie sa energia dopadajúca na planétu Zem premieňa bezozvyšku na iné formy.

Medzi prejavy slnečnej energie na Zemi patria:

Medzi prejavy slnečnej energie na Zemi nepatria:

Premena na tepelnú energiu

 Solárny kolektor

Zariadenie na premenu slnečnej energie na tepelnú. Slnečné teplo tu ohrieva čierny povrch kolektora. Prenos energie do rúrky s kvapalinou prebieha na veľmi veľkú vzdialenosť, následkom čoho sú problémy s výmenou tepla pri nízkych a premenlivých hustotách toku energie. Pre oblasť Slovenskej republiky je celková doba slnečného svitu, t.j. bez oblačnosti, 1600 – 2000 hodín ročne.

 Využitie solárnych kolektorov

  • prípravu teplej vody v domácnostiach, priemysle a komerčných budovách
  • ohrev vody pre bazény celoročne
  • vykurovanie priestorov (budovy, skleníky, sauny)
  • sušenie rastlín

Slnečná pec

Slnečná pec je technologické zariadenie pracujúce na princípe sústreďovania slnečnej energie pomocou sústavy zrkadiel do jedného bodu. Teplota ktorú možno takýmto spôsobom dosiahnuť je okolo 3 000 °C.


Slnečný varič

Slnečný varič môže pracovať na podobnom princípe ako slnečná pec, no v oveľa menšej mierke. Slúži na bežné varenie v miestach s nedostatočnou dostupnosťou palív.


Fotovoltaický článok

Zariadenie, ktoré premieňa slnečnú energiu priamo na elektrickú. Tieto články sa nachádzajú napr. v kalkulačkách, hodinkách. Fotovoltaický článok je vlastne veľkoplošná polovodičová dióda, na ktorej vzniká napätie. Podstatou celej premeny slnečného žiarenia na elektrickú energiu je vnútorný fotoelektrický jav. Svetlo dopadajúce na polovodičový materiál v ňom zvyšuje koncentráciu nosičov náboja oproti stavu bez osvetlenia. Dopadajúce fotóny, ktoré sú polovodičovým materiálom prijaté, odovzdaním svojej energie vytvárajú elektróny a diery. Elektróny a diery separované PN prechodom sú potom zberané do vonkajšieho obvodu, kde je ich prítomnosť registrovaná ako elektrické napätie alebo jednosmerný prúd. Využívajú sa aj vo vesmírnych sondách.


Slnečná prúdová veža

Slnečná prúdová veža je pracuje na princípe kombinácie troch zložiek. Efektu komína, skleníkového efektu a veternej turbíny.

Vzduch nahromadený v priestore podobnému obrovskému skleníku, ktorý je umiestnený dookola základne vysokého komína je ohrievaný slnečným žiarením, následkom čoho zohriaty vzduch uniká hore komínom. Vzniknuté prúdenie vzduchu poháňa turbíny produkujúce elektrickú energiu. Úspešný 50 kW výskumný prototyp pracoval v španielskom Ciudad Real v rokoch 1980 – 89. Od roku 2001 sa pracuje na projekte 1 000 m vysokej veže v Austrálii.

 

Veterná energia

Veterná energia je energia, ktorá má bohatý potenciál v celosvetovom meradle, pričom ponúka možnosti centralizovanej ako aj decentralizovanej výroby. V EÚ majú najväčší potenciál oblasti v blízkosti Atlantického pobrežia, na Slovensku v horských oblastiach, ale aj na Podunajskej nížine (potenciál v nových štátoch EÚ nie je dostatočne zmapovaný).

Moderná veterná turbína

Moderná veterná turbína vyrába elektrickú energiu, na rozdiel od jej predkov - veterných mlynov - požívaných najčastejšie na mletie obilia, čerpanie vody, atď.

V roku 1939 bola v štáte Vermont, USA, postavená veterná turbína s výkonom 1.25 MW. Technológie prešli odvtedy vývojom až ku dnešným turbínam, ktoré majú rôzne tvary a výkony od niekoľko wattov (na nabíjanie akumulátorov) až po prototyp s výkonom 5 MW (pre použitie v príbrežnej šelfovej zóne, tzv. "offshore"), ktorý je schopný produkovať elektrinu pre tisícky domov.

Konštrukčne sú najbežnejšie trojlistové typy s vertikálnou osou. Väčšina turbín je schopná meniť orientáciu listovej časti v závislosti od smeru vetra. Veľké veterné turbíny (s výkonom 100 kW a viac) zvyčajne generujú trojfázový striedavý prúd, ktorý prechádza transformátorom umiestneným pri alebo priamo vo veži turbíny, a zvyšuje napätie na hodnoty okolo 10 000 - 30 000 V (v závislosti od potrieb siete). Odtiaľ je elektrina prenášaná v sieti rovnakým spôsobom ako elektrina z iných zdrojov.

Predpokladaná životnosť turbín je 20 až 25 rokov. Počas tohto obdobia má byť schopná pracovať približne 120 tisíc hodín.

Biomasa

Biomasa je súhrn látok tvoriacich telá všetkých živých organizmov, ako rastlín, baktérií, cyanobaktérií, rias, húb, lišajníkov a machorastov, tak aj živočíchov. Týmto pojmom často označujeme rastlinnú biomasu využiteľnú na energetické účely. Energia biomasy má svoj prapôvod v slnečnom žiarení a fotosyntéze, preto ide o obnoviteľný zdroj energie.

Celková hmotnosť biomasy je zvyčajne stanovená vážením, prípadne tiež odhadom z objemu alebo dĺžky tela. U čerstvo ulovených organizmov je stanovená živá alebo čerstvá biomasa. Presnejšie je stanovenie biomasy suchej (sušiny) a sušiny bez popola. Energetická hodnota biomasy je stanovená buď spálením v kalorimetri, alebo na základe podielu proteínov, cukrov a tukov.