1 / 55

RNDr.Jindřiška Svobodová, Ph.D.

RNDr.Jindřiška Svobodová, Ph.D. Vln.délka TOA /nad atmosf./ povrch Země UV (390-400nm) 8.6 % 6.4 % VID(400-700nm) 38.2 42.9 FR (700-850nm) 16.5 15.2 IR (850-2800nm) 33.9 34.2 (>2800nm) 2.7 1.3

emilia
Download Presentation

RNDr.Jindřiška Svobodová, Ph.D.

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. RNDr.Jindřiška Svobodová, Ph.D.

  2. Vln.délka TOA /nad atmosf./ povrch Země • UV (390-400nm) 8.6 % 6.4 % • VID(400-700nm) 38.2 42.9 • FR (700-850nm) 16.5 15.2 • IR (850-2800nm) 33.9 34.2 • (>2800nm) 2.7 1.3 • Thimijan and Heins, 1983.

  3. I. Co je globální oteplování? • Průměrná teplota stoupá - za posledních 200 let se oteplilo o 0,6°C II. Čím je způsobeno? • může být vyvolána řadou vnějších i vnitřních faktorů, včetně lidské činnosti • po většinu času vývoje Země se změny klimatu odehrávaly bez vlivu člověka, proto je nazýváme přirozenými změnami

  4. (Milankovičova teorie).

  5. Tři křivky: Horní udává průměrné oslunění severní zeměpisné šířky 65 stupňů (Wm-2 vodorovné atmosféry) uprostřed července. Jak vidno, oslunění kolísá mezi 390 a 490 W/m2, Střední křivka ukazuje dobře globální teploty - data jsou z ledového jádra z vrtu na antarktické stanici Vostok [2]. Spodní křivka je z grónského vrtu; jsou udány relativní obsahy izotopu kyslíku O18.Ty jsou indikátorem převažujících teplot v severním Atlantiku. Je nápadné, že se v této oblasti objevovalo mnoho rychlých změn; ty byly téměř jistě způisobeny různými stavy oceánského proudění v Atlantiku (obvyklý stav je teplý proud k severu). Nicméně vyhlazená křivka by byla docela podobná křivce uprostřed, tj. dlouhodobé změny teplot jsou skutečně celosvětové.

  6. horotvorné procesy • sopečná činnost • změny fyzikál.-chem.vlastností oceánů • oceánická cirkulace • stav a vývoj biosféry a) Přirozené změny • změny sluneční konstanty • parametrů oběžné dráhy Země kolem Slunce (změnou excentricity oběžné dráhy nebo změnou sklonu zemské osy) • rozložení pevnin a oceánů b) Antropogenní změna Člověk působí na klima v lokálním,regionálním v globálním měřítku Antropogenní změny se často dělí do dvou skupin • změny ve složení atmosféry v globálním měřítku • změny ve využívání krajiny (odlesňování aj.)

  7. Červeně cyklus uhlíku uvolněného z fosilních paliv.

  8. odchylky teploty [°C]; populace [×109]; H. svět.P [r.1960=1], podíl obděl. půdy na celkové ploše souše [×10]; (CO2–260)/20 [ppm]; koncentrace metanu 400/18O [ppb];

  9. http://hraozemi.cz/ekostopa/ Uhlíková stopa Ekologická stopa je 'jednotka', udává jak velkou plochu produktivní půdy potřebujeme k zajištění konkrétního požadavků. Obsahuje v sobě vše od potravin, nejrůznějších energií, dopravy až po konečný vyprodukovaný odpad a umožňuje nám tak srovnávat jednotlivé lidské činnosti z hlediska jejich dopadů na přírodu. Udává se v metrech čtverečných plochy na osobu (m2/osoba) Přitom maximální hodnota, kterou doporučuje WWF jsou 2 hektary na osobu

  10. Solární konstanta 1367 Wm-2 Plocha ozářovaná Sluncem Plocha, z níž vyzařuje zeměkoule Insolace : 342Wm-2

  11. Insolace Zemská radiace planeta Model dynamické rovnováhy v praxi Užití excelu Sestavenímodelu

  12. Předpokládejme, že teplota Země je 283K a že je vystavena toku 364 Wm-2 Radiace ven = σ x T4 σ = 5.67 x 10-8 Js-1m-2K-4 Radiace ven = 5.67 x 10-8 x 2834 = 364 Js-1m-2 Změna teploty za 1rok = energie na 1 m2za 1 rok tepelnákapacita Tepel.kapacita = 4.0 x 108 JK-1m-2 (odhad 1000Jkg-1K-1) • Co když o 5% se zvýší příkon k Zemi? Předchozí radiace = 364 Js-1m-2 Počáteční teplota = 283K Nynější příkon = 382.2 Js-1m-2 . Najdi graf změny teploty v letech:

  13. Odraz záření - ALBEDO voda 5 – 90 (%) sníh 75 – 95 sníh starší 40 – 70 půda tmavá 5 – 15 půda světlá 25 – 45 poušť 25 – 30 rostliny 5 - 20 oblaka 40 – 90 pokožka bílá 43 – 45 pokožka tmavá 16 – 22 Země 34 – 42

  14. Emisní scénáře SOURCES: ROBERT H. SOCOLOWAND STEPHEN W. PACALA, PRINCETON UNIVERSITY (UPDATED REPORT); OAK RIDGE NATIONAL LABORATORY (GLOBAL CARBON EMISSIONS DATA)

  15. Vývoj klimatu v nedávných dobách • střídání teplých a chladných období - periodicita 100 - 140 tisíc let • poslední tisíciletí - klima relativně stabilní • 9. – 14. století teplejší • 16. – 19. století chladnější • 20. století výrazně teplejší

  16. http://geocr.tul.cz/index.php/Soubor:Globaltemp.jpg

  17. Vývoj klimatu v posledních letech) • nárůst teploty ve 20.století (pravděpodobně) nejvyšší za posledních 1000 let • zesílení nárůstu v posledních 2-3 desetiletích • poslední dekáda historicky nejteplejší • 11 z posledních 12 let = nejteplejší od poloviny 19.století

  18. Změny emisí a koncentrací • nárůst emisí od r.1990 o 13% a jejich akumulace v atmosféře • dlouhé setrvávání v atmosféře (roky) • dobré promíchávání • nezávislost na místě vzniku • globální aspekty CO2 CH4 N2O

  19. Návod k uhlíkovým výpočtům K odhadu produkce CO2 spalováním lze užít bilanční výpočet ze známého spotřebovaného množství paliva. Např. zemní plyn (methan, nejmenší poměr C:H) a koks (prakticky čistý uhlík). Z bilančního výpočtu plyne, že úplným spálením 1 kg methanu (přibližně 2 m3 za tlaku 101,325 kPa a teploty 20ºC), vznikne 2,74 kg CO2, resp. Z 1 kg koksu 3,66 kg oxidu uhličitého. Zejména případ koksu je velice důležitý, protože se jedná o maximální množství CO2, které může z uhlíkatého paliva vzniknout. Jiné složení paliva, obsah popelovin a dalších příměsí tento poměr jen snižují. Pro bezpečně nadhodnocený odhad produkce CO2 postačuje vynásobit hmotnost spotřebovaného paliva 3,66. Odhad lze zpřesnit výpočtem ze složení konkrétního paliva, kdy je cílem vypočítat, kolik obsahuje 1 kg paliva uhlíku. Poté stačí opět tuto hmotnost vynásobit 3,66 a získáváme hmotnost oxidu uhličitého. Tam, kde je surovinou vápenec, může jako vodítko posloužit příklad: z 1 kg čistého vápence (CaCO3) vznikne například pražením či jinou reakcí přibližně 0,44 kg oxidu uhličitého (v případě teor. 100% výtěžku).

  20. CO2 je hlavní skleníkový plyn, který tvoří 2/3 celkových emisí tzv.GHG U emisí vyjadřovaných v tunách uhlíku se používá následující vzorec přepočtu: 1 tuna uhlíku = 12/44 (3/11) tuny CO2 nebo 1 tuna uhlíku = 3,67 tuny oxidu uhličitého. Role uhelných elektráren 17 uhelných elektráren vyrábí 62 % české elektřiny. Samy o sobě způsobují emise 48 milionů tun CO2 ročně, (z toho 35 milionů tun ČEZ). ČEZ na příští roky připravuje rozsáhlý program rekonstrukce parku uhelných elektráren. Do retrofitu stávajících bloků a výstavby nových hodlá investovat zhruba 90 až100 miliard korun. Vzniká tedy mimořádná šance ovlivnit nejvýznamnější český zdroj emisí CO2. V IRZ vinou vysokého ohlašovacího prahu (100 000 tun CO2 ročně) se zahrnuje pouze 86 zdrojů oxidu uhličitého.

  21. Pomér vzdálenosti k velikosti bodu (plochy) méiení Parametr ,,D:S“ (Distance to Spot Ratio) charakterizuje velikost mëfeného bodu (místa) v pomëru ke vzdálenosti mezi mëfen'm objektem a infraãerven'm teplomërem. Pfi pomëru ,,8:1“ vychází napfíklad pfi vzdálenosti teplomëru 80 cm od mëfeného objektu plocha snímání teploty o prümëru 10 cm. pomér D:S = 8:1 Velikost plochy lze odhadnout z obr. Pro pfesná mëfení by mël b't mëfen' objekt alespon 2 x vëtší než mëfená plocha. (-22 až + 1022 °F) Pfesnost mëfení: ± 2 % hodnoty nebo ± 2 °C Doba trvání mëfení: < 1 s Emisivita: pevnë nastavená na 0,95 IR Spektrum: 6 až 14 mikrometr Koeficient emise (emisivita) Veličina emisivita popisuje vyzařování tepla materiálu. Hodnota tohoto koeficientu ,,1“ znamená, že tepelné záření objektu je určeno pouze jeho vlastní teplotou. Hodnota koeficientu menší než ,,1“ znamená, že vydávané záření vedle vlastní teploty objektu je ovlivněno odrazy od sousedních těles nebo transmisí, (průhledností) objektu. Koeficient emise tedy ovlivnuje výsledek měření. Ke kompenzaci lesklého povrchu lze na takovouto plochu nalepit tmavý kousek nebo natřít matnou (tmavou) barvou. Pomocí IR teploměru nelze měřit teplotu vzduchu. V prostředí s prachem, párou je nutno počítat s chybami. Emisivity: Asfalt 0,90 – 0,98 Sklo 0,90 – 0,95 Beton 0,94 Látka (tmavá) 0,98 Cement 0,96 Küže (pokožka)0,98 Písek 0,90 Laky 0,80 – 0,95 Zemina 0,92 – 0,96 Voda 0,92 – 0,96 Dřevo 0,90 Led 0,96 – 0,98 Sníh 0,83 CuO 0,78

  22. Vývoj spotřeby energie Homo habilis (člověk zručný) 2 mil. let b.c. spotřeboval cca 3 GJ na osobu za rok Homo erectus (člověk vzpřímený) 0,5 mil. let b.c. spotřeboval cca 6 GJ na osobu za rok, začal používat oheň. Oheň byl 1. zdroj energie. Člověk se oddělil od zvířat a na světě tehdy žilo cca 100000 jedinců. Homo sapiens (člověk moudrý) 10 tis. let b.c. spotřeboval cca 20 GJ na osobu za rok, používal sílu zvířat. Antika a středověk byla dobou, kdy se začala více používat vodní a větrná energie. V 18.-19. stol.- doba průmyslové revoluce, užíval se parní stroj. Tehdy člověk spotřeboval cca 100 GJ na osobu za rok. Dnes je spotřeba energie velmi nerovnoměrná, jak ukazuje obr.2.3, USA 350 GJ na osobu za rok, Evropa 200 GJ na osobu za rok, Afrika 20 GJ na osobu za rok, Asie 40 GJ na osobu za rok, Jižní Amer. 60 GJ na osobu za rok. 20% lidí v tzv. vyspělých státech spotřebuje 80% vyrobené energie a 80% lidí v tzv. rozvojových zemích spotřebuje 20% vyrobené energie.

  23. K životu potřebujeme energii a pro porovnání dospělý člověk vydává průměrný výkon cca 100W na metabolizmus a celkem cca 150W. Metabolické uvolňování energie v živočiších probíhá například reakcí glukózy a kyslíku: Za 80 let ŽIVOTA člověk spotřebuje cca 105 tis. kWh energie k POUHÉMU životu a nikoliv energii, kterou použil z jiných zdrojů (např. z uhlí či z ropy) k zpříjemnění života a k přetváření přírody. Pro srovnání toto množství odpovídá energii uvolněné přeměnou 1g vodíku jadernou fúzí na hélium.

  24. Key mitigation technologies and practices currently commercially available Energy Supply Transport Buildings http://climatechangeeducation.org/science/index.html

  25. http://carma.org/plant http://magma.nationalgeographic.com/ngm/climateconnections/quiz.html http://www.veronica.cz/klima http://www.chmi.cz/meteo/ok/infklim.html http://www.chmi.cz/cc/start.html http://geosci.uchicago.edu/%7earcher/cgimodels/radiation.html http://www.globalwarmingart.com/wiki/Image:Atmospheric_Transmission_png

  26. Mezivládní panel pro klimatické změny prezentuje závěry, které jsou konsensem vědců z oboru a tudíž mírným obrazem. Klima na naší planetě se mění soustavně se zrychlujícím tempem a vskutku vážně hrozí, že pohostinnost naší planety se ještě za našeho života radikálně sníží. To je snadno ověřitelný fakt, nikoli věc názoru.

  27. Příklad – ukázka 1 Jaký výkon má mít FV elektrárna, aby šetřila 60t emisí CO2 ročně? Úvahy: lze na otázku jednoznačně odpovědět bez dalších údajů? Na čem všem to bude záviset ? - na tom, jakou elektrárnu FV články vlastně nahrazují Pokud takovou, která je bez emisí, neušetříme nic - na době slunečního svitu, který je k dispozici rozdíly v jsou celkem významné v ČR dopadá denně v průměru 3,2kWh/m2 tedy asi 1,1MWh ročně solárního záření. - na účinnosti a poloze fotovoltaických článků FV články z amorfního Si mají účinnost do 8% z krystalického Si 17%. - na rozměrech a špičkovém výkonu dodaného zařízení

  28. Tedy předpokládejme: Klima ČR, křemíkové FV, náhrada uhelné elektrárny =energetické hnědé uhlí 20MJkg-1 FV elektrárna s články z krystalického křemíku umístěná v ČR získá za rok přibližně 0,2MWh lze si to nechat online spočítat http://re.jrc.cec.eu.int/pvgis/pvestframe.php?en&europe

  29. Dojdeme k přibližným výsledkům: 60 tun CO2 obsahuje 16,6 tun uhlíku 12C 60 * 12/44=16,6 Hnědé uhlí má obsah uhlíku přibližně 50% tj. na produkci 60 tun CO2 jej spálíme 33 tun. Výhřevnost uhlí je přibližně 15 MJ/kg a účinnost přeměny energie uhlí na elektřinu je přibližně 40%. Ze zmíněných 33 tun uhlí získáme 198 GJ= 55MWh elektřiny Na získání 55 MWh/ročně potřebujeme v ČR kolektor o ploše : 1m2 FV kolektoru….180kWh ročně v ČR X m2 FV ……..55000kWh -> 305m2 Takový systém FV, který ušetří 60tun CO2 stojí kolem 18milionů korun

  30. úvahy nad energetickou koncepcí Způsoby podpory OZE ? Stavím RD a to tak, že oproti běžnému domu ušetřím na topení ročně 2000m3 zemního plynu při navýšení investic o 150 tisíc Kč (na jakoukoli dotaci od státu nemám nárok). Z tohoto množství zemního plynu lze ročně vyrobit asi 10 000 kWh elektřiny. Úspora - 10 000kWh Topíme-li uhlím 20MJkg-1v kotli s 80% učinností 0,8.20/3,6 = 4.4 kWh kg-1 tedy roční úspora představuje 10000/4.4=2273 kg uhli Z 1kg uhlí je něco přes 3kg CO2 Tedy ušetřené emise CO2 činí 6819kg - 7tun Tedy 8 dobře izolovaných rodinných domků ušetří stejně emisí jako jeden FV systém

  31. Postavím FV elektrárnu o stejném ročním výkonu 10 000 kWh za zhruba 1,6 milionů Kč, dostanu od státu ročně na zelených bonusech kolem 126 000 Kč, postavím-li větrnou elektrárnu dostanu na bonusech 20 000 Kč. Rozdílná dotace je nastavena tak, aby se vyrovnala návratnost investičně různě náročných obnovitelných zdrojů. Jinými slovy, čím neefektivnější obnovitelný zdroj, tím vyšší dotaci získá. Může velmi dobře přihodit, že se objeví spousta investorů do slunečních elektráren a stát jim bude muset vyplácet zelené bonusy či draze vykupovat vyrobenou elektřinu po dobu 10 let, aniž by za tuto dobu elektrárny přispěly do celkové energetické bilance jedinou kilowatthodinou. Vyznamenání Nulovou dotací 1.místo úspory

  32. OZE pracuje za vás http://www.tzb-info.cz/t.py?t=2&i=2815&z=2

  33. Ukázka 3 Analýza textu z novin Ledvickouuhelnou elektrárnu čeká inovace 29.8.06 Dva ze tří 110MW bloků s účinností 37% v elektrárně Ledvice nahradí do roku 2012 jeden moderní o výkonu 660 megawattů. Jeho hrubá účinnost se přiblíží 47 %, díky čemuž se spotřeba paliva i emise skleníkového plynu CO2 sníží o plnou čtvrtinu. Spalovat se v něm bude hnědé uhlí z Dolu Bílina o výhřevnosti 12 MJ/kg. Nový blok bude stejně jako dosluhující dodávat také teplo do okolních obcí a měst.

More Related