Adobe Systems C9500 Užitá chemie 1 C9500 Užitá chemie 2. lekce Zdroje energie – neobnovitelné a obnovitelné Mgr. Ing. Radka Kopecká, Ph.D. 175344@mail.muni.cz Adobe Systems 2 Adobe Systems 3 •Neobnovitelné zdroje energie jsou zdroje energie, jejichž vyčerpání je očekáváno v horizontu maximálně stovek let, ale jejichž případné obnovení by trvalo mnohonásobně déle. K tradičním neobnovitelným zdrojům patří fosilní paliva - uhlí, ropa, zemní plyn, adt. •Obnovitelné zdroje energie jsou zdroje energie, které se v lidském časovém měřítku přirozeně obnovují. Patří mezi ně sluneční záření, vítr, déšť, příliv, vlny a geotermální teplo, biomasa, atd. Zdroje energie > > > Adobe Systems 4 Důležité fosilní organické suroviny chemického průmyslu Fosilní palivo je nerostná surovina, která vznikla přeměnou odumřelých rostlinných či živočišných těl bez přístupu vzduchu. Patří sem zejména ropa, uhlí a zemní plyn. Graf paliva v roce 2010 v ČR Podle stupně prouhelnění můžeme sestavit následující řadu: dřevo-rašelina-lignit-hnědé uhlí-černé uhlí-antracit. lZnečišťují životní prostředí, ovzduší, podílí se na skleníkovém efektu, znečišťují veškeré vodstvo. lI přesto jsou důležitá pro průmysl. Ekologie http://www.youtube.com/watch?v=LAPT62o_ANc Adobe Systems 6 Uhlí je hořlavá hornina složená převážně z elementárního uhlíku, která vznikla přeměnou biologických materiálů, např. prvohorních přesliček či plavuní (karbon) za vysokých teplot a tlaků. Uhlí Proces uhelnatění: (C6H10O5)n → n CO2 + 3n H2O + n CH4 + 4n C Chemické složení uhlí: Uhlí je vedle čistého uhlíku je složeno z mnoha organických látek o nejrůznějších molekulových hmotnostech, z dalších prvků v něm nalezneme vodík H, kyslík O, dusík N a síru S. Kromě toho uhlí obsahuje vždy určitý podíl vody a minerální látky, tzv. popelovinu (= nehořlavé podíly, které spálením přecházejí v popel, př. oxid křemičitý, křemičitany, uhličitany, sírany, fosforečnany). Adobe Systems 7 Adobe Systems 8 Fyzikální vlastnosti uhlí: Barva a lesk Barvy různých uhlí jsou od žluto hnědých, hnědých, šedých až po lesklé či matné černé tóny. Spalné teplo, výhřevnost Adobe Systems 9 Energie z uhlí Uhlí se těží a jako surovina může být buď přímo páleno jako zdroj energie či dále zpracováno. Principiálně lze k výrobě chemických primárních výrobků z uhlí použít tyto postupy: 1) karbonizace uhlí 2) zplyňování uhlí na syntézní plyn (CO + H2) a jeho přeměnu na základní organické chemikálie 3) hydrogenace nebo hydrogenační extrakce uhlí Karbonizace uhlí Karbonizace je chemický proces, při kterém se na uhelnou hmotu působí teplem za nepřístupu kyslíku. V průběhu karbonizace dochází k rozkladu uhelné hmoty a k složitým přeměnám primárně vznikajících produktů. Postupným zahříváním dochází k chemickým reakcím a fyzikálním změnám. Adobe Systems 10 Hlavními produkty karbonizace jsou koks (téměř čistý uhlík), uhelný dehet a karbonizační plyn. Izolace fenolů Adobe Systems 11 Typy uhlí •Černé uhlí •Hnědé uhlí •Antracit Adobe Systems Ropa je hnědá až černá fosilní kapalina, která se vytvořila před mnoha miliony let rozkladem rostlinné a živočišné hmoty, zejména mořského původu. Ropa Ropa hýbe světem. Chemické složení Je tvořená směsí kapalných, pevných a plynných uhlovodíků s menším množstvím sloučenin kyslíku, dusíku, síry a vysokomolekulárních látek. oUhlík 84 – 87 % oVodík 11 – 14 % oKyslík , dusík, síra 2 – 3 % Získává se z ní: o benzín o petrolej (palivo letadel) o plynný olej (Dieslové motory) o mazut (k topení na lodích) oněkteré léky, hnojiva, pesticidy Ropa se těží ropnými vrty, ze kterých je na povrch vytlačována samočinně nebo pumpami. Největší naleziště ropy se nacházejí v okolí Perského a Guinejského zálivu, Kaspického moře a v oblastech Severní a Střední Ameriky, Indonésie, Sahary a Sibiře. ropovody.bmp Soubor:Oil Reserves.png Zemní plyn Zemní plyny = směs plynů, převážně methanu CH4, ale i nižších alkanů (ethanu C2H6, propanu C3H8, butanu a isobutanu C4H10), oxidu uhličitého CO2, dusíku N2 a případně i helia He (zdrojem helia na Zemi). Zemní plyn je často pro svoji výhřevnost využíván jako palivo a zdroj energie. Vznikl současně s ropou, uhlím. CH4 + H2O → CO + 3 H2 CO + H2O → CO2 + H2 Využití: topení, svícení, pohonné palivo pro automobily Výhody: Levné, splňuje emisní limity Nevýhody: Vyšší náklady na vozidla (přestavba, zakoupení nového), prostorná tlaková nádrž Můžeme jej tankovat ve formě: •a) stlačeného plynu CNG •b) zkapalněného plynu LNG V ČR jezdí 1 000 aut JE založena na získávání energie z jádra atomu. Jaderné reakce jsou doprovázeny radioaktivitou. Jaderná energie Suroviny pro jadernou energetiku Základním palivem současné jaderné energetiky je zejména uran. V přírodě se vyskytuje ve třech izotopech: 234U (z celkového množství uranu je ho v přírodě 0,005 %), 235 U (z celkového množství uranu je ho v přírodě 0,74 %), 238 U (z celkového množství uranu je ho v přírodě 99,28 %). V jaderných reaktorech se využívá 235U. Palivový cyklus Začíná těžbou uranové rudy a jejím chemickým zpracováním. Výroba paliva začíná přeměnou na oxid uraničitý UO2, který se lisuje do malých pelet ). Pelety se vkládají do uzavřených trubek ze zirkonové slitiny a vytvářejí palivové proutky. Svazek palivových proutků tvoří palivovou kazetu. Použité palivo se po několika letech nahrazuje palivem čerstvým a ukládá se do hlubinného úložiště použitého paliva. Přepracování je v současné době technicky i ekonomicky velmi náročné. Jaderný reaktor – PWR (Pressurized light-Water cooled and moderated Reactor) Adobe Systems Zápatí prezentace 16 Sluneční energie •Vítr je pohyb vzniklý důsledkem rozdílných tlaků, které ovlivňuje teplota. •Vznik větru ovlivňuje otáčení Země, rozmístění pevnin a moří, zemský povrch. Větrná energie •Vítr roztáčí větrnou turbínu umístěnou na stožáru a větrná energie je přeměněna na mechanickou, kterou generátor přemění na elektrickou a ta je dále rozvedena do sítě. Větrné elektrárny Výhody: Větrné elektrárny neprodukují tuhé či plynné emise, nemají odpad, nezatěžují půdu, estetika je o individualním názoru. •Nevýhody: proměnlivost větru, hlučnost,složité umístění (CHKO). •Podíl na výrobě elektřiny v ČR 4 %. •Vyrábí elektřinu z tepelné energie z nitra Země (horká pára, prameny). •Výstavba ve vulkanicky aktivních oblastech. •Island, Itálie, Nový Zéland Geotermální energie Vodní energie – vodní elektrárny •Proudící voda roztáčí turbínu, generátor přeměňuje mechanickou energii na elektrickou a ta se transformuje do míst potřeby. •Výhody: Neznečišťuje ovzduší, nedevastuje krajinu, jsou bezodpadové, vysoce bezpečné. •Nevýhody: závislost na průtoku vody, zatopení velkého území, stavba časově náročná. •Je organická hmota. Biomasa •Výhody:nízká emise CO2, která je rovna spotřebě nově narůstajících rostlin; využití odpadu; dostupnost zdroje; využití nepotravinářské půdy. •Nevýhody: spalování uhlí, vznik odpadu – popel. Využití biomasy. Autor: Antonín Slejška •Podíl na výrobě elektřiny v ČR - 28 %. Fotosyntéza - pracovný list | Teaching science, School humor, Kids school Přehled zdrojů energie v ČR