Čistá energia je dominantnou témou už posledných minimálne 10 rokov, najmä ak ide o Národný akčný plán pre obnoviteľné zdroje energie. Ten bol prijatý v roku 2010 a postupom času sa jeho ciele aktualizovali tak, aby boli ešte ambicióznejšie. Pre všetkých, domácnosti aj firmy, je dnes čistá energia ani nie tak alternatívou, ako prioritou.
Čo je čistá energia a aké má prínosy
Pojem čistá energia označuje taký typ energie, ktorej výroba nemá negatívny efekt na životné prostredie. Táto energia pochádza z obnoviteľných zdrojov, čiže takých, ktoré sa prirodzene obnovujú počas ich využívania minimálne tak rýchlo, ako sú spotrebúvané.
Využívanie čistej energie má viacero prínosov. V prvom rade ide o ekologický vplyv, ktorý je pomerne širokospektrálny. Vyšší podiel produkcie a využívania čistej energie obmedzuje spaľovanie fosílnych palív, znižuje odlesňovanie, zlepšuje hospodárenie s pôdou a znižuje dopady klimatických zmien. Výsledkom je celkovo čistejšie ovzdušie.
Okrem zmiernenia dopadu na ekosystém planéty je to aj vyššia energetická účinnosť, zvýšenie množstva pracovných miest v oblasti výroby a distribúcie a zníženie tzv. energetickej chudoby. Hoci stále nie je čistá energia prevažujúcim typom podľa pôvodu, jej podiel kontinuálne rastie. V rámci svetovej produkcie má cez 25 % podiel.
Na Slovensku je síce tento podiel o niečo nižší, no za posledné roky narástol počet malých výrobcov čistej energie. Je ich takmer 2500 a vďaka odberu energie od nich môžete mať aj vy doma tzv. čistú domácnosť. Každý obyvateľ tak môže prispieť svojim dielom.
Zdroje čistej energie
Podľa pôvodu existuje viacero zdrojov čistej energie. Ich spoločnými znakmi je, že sú obnoviteľné, nedochádza pri nich k spaľovaniu fosílnych palív a nemajú negatívny vplyv na životné prostredie. Obnovenie zásob energií je kontinuálne a prirodzené.
Toto sú najčastejšie zdroje čistej energie podľa pôvodu:
Solárna energia: Energia zo slnka je najviac využívaným obnoviteľným zdrojom čistej energie vo svete. Výroba elektriny sa realizuje najčastejšie cez fotovoltaické články v solárnych elektrárňach. Ku globálnym lídrom vo výrobe slnečnej elektriny patria Čína, USA a India. Tento zdroj energie má pred sebou najväčší potenciál zo všetkých.
Vodná energia: Vo svete aj u nás je významnou súčasťou zdrojov čistej energie voda. Energia z vody sa získava z jej pohybu alebo teplotných rozdielov. Ide o obnoviteľný zdroj, nakoľko voda vytvára uzavretý kolobeh. Využitie energie je cez malé aj veľké vodné elektrárne, tie malé sú z environmentálneho hľadiska lepšou alternatívou.
Energia z bio zložiek: Pojem biomasa je dnes už pomerne známy. Ide o rastlinné alebo živočíšne produkty, ktoré je možné využiť tak v doprave na biopalivá, ako aj v tuhom skupenstve na spaľovanie a získavanie tepla. Na biomasu možno využiť aj drevený odpad, exkrementy hospodárskych zvierat, mestský odpad aj slamu rôzneho typu.
Veterná energia: Vietor existuje všade na zemi a je v podstate nekonečným a obnoviteľným zdrojom energie. Cez veterné turbíny nachádzajúce sa vo veterných parkoch a vo veľkých veterných elektrárňach je možné získať energiu vo vnútrozemí aj v prímorských oblastiach. Plusom je, že pri výrobe sa neprodukujú žiadne skleníkové plyny.
Geotermálna energia: Z pohľadu svetovej produkcie energie tvorí geotermálna energia najmenšiu zložku, no existujú tu veľké regionálne rozdiely. Ide o energiu, ktorá sa získava z horúceho jadra zeme a to buď s využitím pary alebo vody. Najznámejším štátom, ktorý geotermálnu energiu využíva a to na vykurovanie obydlí, je ostrov Island.
Solárna energia
Slnečná energia je asi najznámejším príkladom čistej energie bez závažnej ekologickej záťaže. Tento typ energie je prakticky nekonečný a neustále obnoviteľný. Na Zem dopadne ročne až 20 tisíc krát viac slnečného žiarenia, ako je celosvetová spotreba energie. To je obrovský potenciál, ktorý je možné využiť viacerými spôsobmi.
Najčastejšie sa solárna energia získava cez fotovoltaické články. Tie môžu byť inštalované vo veľkých solárnych parkoch a elektrárňach aj v rodinných domoch. Dokonca aj v oblastiach s menším slnečným žiarením je jeho množstvo stále dostatočné.
Výroba energie zo slnka môže mať aj tieto podoby:
- okrem už spomínaných fotovoltaických článkov môže ísť aj o využitie koncentrovanej slnečnej energie cez špeciálne parabolické zrkadlá do absorbéru
- výroba elektriny môže zahŕňať aj ohrievanie uzavretého vzduchu, ktorý poháňa turbínu v solárnych vežiach s prúdom vzduchu smerom nahor
- slnečná energia sa využíva aj na ohrievanie budov a objektov priamo cez pasívny solárny návrh budov s prispôsobením architektúry danej budovy
- špecifickým spôsobom využitia solárnej energie je ohrev vody cez fototermálne články, toto je možné skombinovať aj s pasívnym solárnym návrhom
Výhodou slnečného žiarenia je, že má najviac homogénne rozloženie pôsobenia a „zásob“. Aj v prípade oblastí chudobných na dopad slnečného žiarenia je množstvo energie, ktorá by sa dala z neho získať, stále 10 krát väčšie, ako by bola potrebná spotreba.
Na Slovensku je priemerná intenzita slnečného žiarenia do 1.200 kWh na meter štvorcový za rok. Celkový počet slnečných hodín ročne na Slovensku je v priemere od 1.200 do 2.000. Najlepšie slnečné podmienky u nás má Podunajská nížina. Najväčšia fotovoltaická elektráreň Bhadla Solar Park je v Indii, jej inštalovaná kapacita je cez 2200 MW.
Vodná energia
Energia získavaná z vody patrí aj u nás k významným obnoviteľným zdrojom. Ide o energiu, ktorá je čistá, nakoľko sa získava buď na základe prirodzeného pohybu vody alebo v dôsledku teplotných rozdielov. V každom z oboch prípadov ide o uzatvorený cyklus.
Najčastejšie sa energia z vody získava cez vodné elektrárne. Podľa inštalovaného výkonu môže ísť o malé alebo veľké vodné elektrárne. Bez ohľadu na veľkosť, žiadna elektráreň pri výrobe energie neprodukuje škodlivé emisie a ani skleníkové plyny. Veľké vodné elektrárne však môžu v určitej miere zaťažovať lokálny ekosystém svojimi dopadmi.
Vo veľkom sa získava vodná energia v hrádzových vodných elektrárňach, napríklad u nás je to Vodné dielo Žilina. Malé vodné elektrárne fungujú veľmi často v ostrovnej prevádzke, napríklad ako v Krompachoch, ich počet je oproti tým veľkým vyšší.
Akumuláciu elektrickej energie z vody umožňuje systém prečerpávacích vodných elektrární, ktorý má princíp dvoch nádrží v rôznej nadmorskej výške. Takto u nás fungujú elektrárne Čierny Váh, Liptovská Mara a Dobšiná. Využitie kinetickej energie vodného toku bez nutnosti mať hrádzu využívame v známom Vodnom diele Gabčíkovo.
Najväčšou vodnou elektrárňou na svete je priehrada Tri rokliny na rieke Jang-c-ťiang v Číne. Táto elektráreň má inštalovaný výkon až 22.500 MW.
Biomasa a jej formy
Medzi obnoviteľné zdroje čistej energie patrí aj biomasa. Ide o prírodný produkt, ktorý môže mať rastlinný aj živočíšny pôvod. Pod pojmom biomasa sa myslí biologicky rozložiteľná zložka výrobku alebo zvyšku rozličných rastlinných alebo živočíšnych látok.
Biomasu možno využiť v tekutej, pevnej aj plynnej podobe. Ak ide o tekutú, najznámejšie sú biopalivá, najmä bioetanol a bionafta. Využívanie biopalív je prospešné z hľadiska produkcie nižšieho množstva emisií, najmä oxidu uhoľnatého a niektorých škodlivých uhľovodíkov. Bioetanol sa zas využíva v benzínoch, na jeho výrobu sa využíva repka.
Pre domácnosti je ale oveľa známejšia pevná biomasa:
- tá je vhodná najmä na priame spaľovanie kvôli teplu, spálením jedného kilogramu pevnej biomasy možno získať teplo o výkone zhruba 10 až 20 MJ
- na výrobu tepelnej energie sa používa buď slama alebo drevený odpad, v prípade slamy ide o obilnú, repkovú, kukuričnú alebo slnečnicovú slamu
- k pevnej biomase patria drevený odpad z vinosadov, z náletov trvalých trávnych porastov, z exkrementov zvierat alebo zo zelenej hmoty a siláže
- ako pevnú biomasu možno použiť aj odpad z potravinárskych prevádzok, odrezky, piliny a hobliny, konáre, pne, kôru, štiepku aj korene stromov
Treťou formou biomasy využiteľnej na čistú energiu je bioplyn. Ten sa vyrába z odpadu z biologicky aktívnych látok, ktoré sa spoločne usadia a nechajú ležať za účelom vzniku metánu. Niekedy môže byť zvyškovým produktom procesu aj hnojivo.
Možno ste to nevedeli, ale aj samotná biomasa je slnečnou energiou. Rozdiel je len v tom, že v rastlinách je chemicky zakonzervovaná, nakoľko je súčasťou procesu fotosyntézy. Počas neho dochádza k rastu samotnej biologickej zložky a to s využitím oxidu uhličitého z atmosféry. Spaľovaním biomasy sa táto zakonzervovaná energia uvoľní.
Veterná energia
Celosvetovo významným zdrojom čistej energie je veterná energia. Vietor, čiže vertikálne prúdenie vzduchu, je prítomný všade na zemi. Je zaujímavým zdrojom z pohľadu dopadov na životné prostredie, nakoľko tie sú nulové. Nemá ani žiadne vplyvy na znečistenie ovzdušia alebo na zdravie ľudí. Aj preto je tento typ energie čoraz príťažlivejší.
Samotné prúdenie vzduchu vzniká nerovnomerným ohrievaním Zeme vplyvom slnečného žiarenia. Zo všetkej energie zo žiarenia sa na tú veternú premenia 1 až 2 %. Na prvý pohľad málo, ale stále viac, ako energia, ktorú premenia samotné rastliny na biomasu.
Výroba veternej energie sa realizuje vo veterných elektrárňach a veterných parkoch. Využíva sa najmä v tých oblastiach, kde je prúdenie vzduchu dlhodobo a počas celého roka intenzívnejšie a stabilnejšie. Svetovými lídrami v produkcii veternej elektrickej energie sú Nemecko, USA, Španielsko a Dánsko. Celkový podiel je okolo 5 %.
U nás nepatrí táto energia síce k tej najvýraznejšie zastúpenej, ale postupne sa stav mení a zlepšuje. K najväčším veterným elektrárňam u nás podľa inštalovaného výkonu patria veterné parky. Nájsť ich možno v Cerovej, Ostrom vrchu a v Skalitom.
Geotermálna energia
Geotermálna energia vzniká využívaním tepelných zdrojov z horúceho zemského jadra. Toto teplo sa nachádza v hĺbke niekoľkých kilometrov pod povrchom, samotné jadro má teplotu cez 4.000 °C. Hoci tento zdroj nie je technicky obnoviteľný, zaraďuje sa tam. Je to z dôvodu praktickej nevyčerpateľnosti zásob energie nahromadených v jadre.
Získavanie geotermálnej energie je z pohľadu úvodných investícií finančne náročné. Vo vhodných oblastiach sú však následné prevádzkové náklady pomerne nízke. Elektrárne využívajúce túto energiu môžu využívať horúcu paru alebo horúcu vodu.
V prvom prípade poháňa horúci vzduch v elektrárni turbínu vyrábajúcu elektrickú energiu. V druhom prípade sa vyťahuje horúca voda, obvykle v teplote cez 200 °C, na povrchu sa od nej oddelí para a tá následne spustí turbínu. Špecifickým typom je využitie horúcej vody na pretekanie cez výmenníky, ktoré poháňajú turbínu na výrobu elektriny.
Najviac sa geotermálna energia využíva v geologicky nestabilných oblastiach sveta, typickým príkladom je Island. Na Slovensku máme vyše 20 prameňov s potenciálnym využitím vody. Aktuálne sa využívajú na vykurovanie nemocníc, kúpalísk či sídlisk.