Čo je energia a ako sa vyrába?

Na prepravu, kúrenie či svietenie potrebuje človek energiu. Predtým, ako sa ju naučil vyrábať, nachádzal ju v prírode. Energia je produkt získaný spracovaním či využitím rôznych zdrojov (drevo, ropa, vietor, voda, slnko...), pričom vzniká teplo, svetlo, pohyb alebo sa premieňa hmota.

Veterná energia
Na výrobu elektrickej energie sa využíva aj sila vetra. Princíp je jednoduchý: vrtule s viacerými lopatkami sa otáčajú v závislosti od rýchlosti a smeru vetra a roztáčajú turbínu, ktorá vyrába elektrickú energiu.
Autor: SHUTTERSTOCK

Má rozličné formy (mechanická, chemická, elektrická, tepelná…), ktoré môže meniť. Napríklad v tepelnej elektrárni sa chemická energia obsiahnutá v uhlí mení na elektrickú a tepelnú energiu (teplo). Rozlišujeme primárnu energiu, ktorá sa nachádza v prírode, a sekundárnu energiu, vyrobenú z iného zdroja energie. Napríklad elektrina (sekundárna energia) sa môže vyrábať aj z uránu (primárna energia).

Fosílne energetické zdroje
Fosílne palivá, najmä ropa, majú nezastupiteľné miesto v ľudskej činnosti. Ich zdroje sú však obmedzené, a navyše ich používaním sa povážlivo znečisťuje atmosféra. Fosílne palivá (uhlie, ropa a zemný plyn) vznikli zo živých organizmov a sú najdôležitejším zdrojom energie. Obsahujú uhlík, ktorý sa pri ich spaľovaní uvoľňuje a premieňa na energiu. Fosílne palivá sa môžu využívať priamo (uhlie v kotolni, plyn v kuchyni) alebo po spravovaní – napríklad na chod motorov ( z ropy sa vyrábajú pohonné látky). Využívajú sa aj na výrobu elektrickej energie v tepelnej elektrárni.

Ropa
„Zemný olej“ (petra oleum) poznali už v starovekej Mezopotámii (dnešný Irak), kde ho v surovom stave používali na svietenie. Výnimočné vlastnosti ropy sa však naplno začali využívať až v 20. Storočí. Ropa dnes pokrýva 38% svetovej spotreby energie. Vyrábajú sa z nej pohonné látky, mazut, ale aj plastické hmoty, lieky či kozmetické prípravky. Cena ropy prudko stúpla, pretože v dôsledku vysokej spotreby sa jej zásoby rýchlo míňajú. Niektorí odborníci predpokladajú, že v priebehu 40 rokov sa jej ložiská úplne vyčerpajú. Tí optimistickejší sa spoliehajú na to, že budú objavené nové podzemné náleziská a ropa sa bude ťažiť aj v oceánoch, a to až z hĺbky 3 000 m. Napriek tomu, že ropa má všestranné použitie, jej spotreba sa bude musieť obmedziť. Pri spaľovaní sa totiž do atmosféry uvoľňuje oxid uhličitý, a aj preprava z nálezísk do rafinérií je spojená s rizikami. Havária tankovej lode s ropou alebo čistenie ropných nádrží na mori môže viesť k ekologickej katastrofe v podobe ropných škvŕn. Takisto skladiská ropy si vyžadujú zvýšené bezpečnostné opatrenia, aby sa predišlo prípadnej priemyselnej havárii.

Uhlie
Uhlie sa používa už od staroveku, ale jeho ťažba prudko vzrástla v 19. Storočí s nástupom priemyselnej revolúcie, keď bol vynájdený parný stroj a vo veľkom sa začali stavať železnice. Dnes uhlie pokrýva tretinu svetovej spotreby energie. Používa sa na výrobu elektriny (v tepelných elektrárňach) a na kúrenie (priemyselné pece…). Vzniká z neho aj koks, čisté uhlie, z ktorého sa po pridaní železa vyrába liatina a oceľ a takisto plyn, ktorý sa môže stať palivom budúcnosti, lebo je pomerne čistý a nezaťažuje až natoľko životné prostredie. Zásoby uhlia sú pomerne bohaté, vystačia ešte približne na dve storočia. Vyše 80% odhadovaných zásob vlastní USA, Rusko a Čína. Žiaľ, spomedzi fosílnych palív práve uhlie najväčšmi znečisťuje ovzdušie: produkuje o 25% oxidu uhličitého viac ako ropa a o 40 % viac ako zemný plyn.

Zemný plyn
V porovnaní s ropou či uhlím zemný plyn spôsobuje najmenšie znečistenie, neprodukuje ani sadze, ani prach a pri jeho spaľovaní sa uvoľňuje menej oxidu uhličitého. Ľahko sa prepravuje loďami a podzemnými či podmorskými plynovodmi, ktorých tesnosť a pevnosť sa sústavne kontroluje. Zemný plyn pokrýva štvrtinu celosvetovej spotreby energie. Používa sa na výrobu elektrickej energie (vyše 20% elektriny pochádza zo zemného plynu) a na kúrenie (pece, vykurovanie budov…). Napriek pomerne vysokej cene (5-krát vyššej ako cena uhlia) a obmedzeným zásobám (na približne 70 rokov) sa zemný plyn považuje za prijateľné riešenie medzi fosílnymi palivami, kam patrí, a alternatívnymi zdrojmi energie. Za obdobie rokov 1993 až 2003 vzrástla spotreba zemného plynu o 24%.

Jadrová energia
Na výrobu jadrovej energie sa ako palivo používa urán, prvok, ktorého zlúčeniny sa pomerne hojne vyskytujú v prírode. V procese výroby jadrovej energie sa v jadrovom reaktore štiepia jadrá uránu, čo vyvolá reťazovú reakciu, pri ktorej sa uvoľňuje obrovské množstvo energie. Z 1 kg uránu sa získa toľko energie ako z 2 500 ton uhlia. Teplo vznikajúce pri jadrovej reakcii sa odvádza a premieňa vodu na paru. Para roztáča turbínu, ktorá poháňa generátor a ten vyrába elektrickú energiu. Jadrová energia pokrýva len 2% celosvetovej spotreby energie, ale až 17% spotreby elektrickej energie. Podiel jadrovej energie je v každej krajine iný. V Európe sa až tretina elektrickej energie vyrába v jadrových elektrárňach, pričom u nás je to 38,36%. Väčšina krajín však týmto spôsobom energiu nevyrába.

Ako funguje jadrová elektráreň.
Ako funguje jadrová elektráreň.
Autor: SHUTTERSTOCK

Životnosť elektrárne
Pri jadrových elektrárňach sa ráta s 30-ročnou prevádzkou. Ukazuje sa však, že ich životnosť môže byť až 60 rokov. V rokoch 1950 až 2003 sa vo svete odstavilo 104 jadrových reaktorov, z toho 11 vo Francúzsku. Išlo o reaktory, ktoré dosiahli predpokladanú životnosť, alebo veľmi nákladné, pretože sa treba postarať o jadrový odpad. Likvidácia elektrárne predstavuje asi 15 % z nákladov na novú a často trvá vyše 10 rokov.

Jadrová energia pokrýva len 2% celosvetovej
spotreby energie
Jadrová energia pokrýva len 2% celosvetovej spotreby energie
Autor: SHUTTERSTOCK

Alternatívne zdroje energie

Alternatívne energie, ktoré sú čisté a obnoviteľné, by mohli v budúcnosti prispieť k riešeniu energetickej situácie. Istý čas však potrvá, kým nahradia tradičné zdroje energie.

Nádej do budúcnosti

V priemysle sa okrem fosílnych palív, ktoré spôsobujú znečistenie a sú vyčerpateľné, využívajú aj alternatívne energie: slnečná, veterná, vodná, geotermálna a biomasa (energia z rastlín a organických látok). Tieto energie využívali ľudia ako prvé a až do začiatku 18. storočia boli najpoužívanejšie. Na rozdiel od fosílnych palív (plyn, ropa, uhlie), ktoré sa v dohľadnom čase vyčerpajú, sa tieto zdroje obnovujú (niektoré za dlhé obdobie, napríklad drevo). Ďalšou prednosťou je, že sú čisté: životné prostredie zaťažujú len nepatrne.

Žiaľ, vysoké náklady a pomerne malý výkon zatiaľ neumožňujú ich širšie použitie: obnoviteľné zdroje energie pokrývajú sotva 2,5% celosvetovej spotreby energie. Iné zdroje, ako napríklad palivové články, sú zatiaľ v štádiu výskumu, ukazujú sa však ako sľubné.

Slnečná energia
Slnečná energia sa rozličnými spôsobmi mení na teplo alebo elektrickú energiu. Keď slnečné žiarenie dopadá na fotovoltaické články, uvoľňujú sa elektróny a vzniká elektrický prúd. Elektrickú energiu možno vyrábať aj v slnečných elektrárňach, kde stovky samočinne sa nastavujúcich zrkadiel (heliostatov) zachytávajú slnečné lúče a usmerňujú ich do kotla, kde vzniká para, ktorá poháňa turbínu s generátorom na výrobu elektrickej energie. Slnečná energia sa môže používať na ohrievanie vody i na kúrenie. Slnečné kolektory umiestnené na strechách objektov odvádzajú teplo do rúrok, ktorými prúdi do kotla na ohrev vody alebo do podlahového kúrenia. Slnečná energia sa najviac využíva v Japonsku, USA a Nemecku.

Stovky samočinne sa nastavujúcich zrkadiel
(heliostatov) zachytávajú slnečné lúče.
Stovky samočinne sa nastavujúcich zrkadiel (heliostatov) zachytávajú slnečné lúče.
Autor: SHUTTERSTOCK

Veterná energia
Na výrobu elektrickej energie sa využíva aj sila vetra. Princíp je jednoduchý: vrtule s viacerými lopatkami sa otáčajú v závislosti od rýchlosti a smeru vetra a roztáčajú turbínu, ktorá vyrába elektrickú energiu. Veterná energia dnes predstavuje necelé 1% úhrnne vyrobenej energie. I keď jej výroba je nákladná, v budúcnosti sa predpokladá sľubný rozvoj. Spomedzi európskych krajín sú v tomto smere najďalej Nemecko, Dánsko a Španielsko, kým India a Čína len začali s ambicióznymi plánmi využitia veternej energie.

Vodná energia
Prednosťou vodnej energie je jej čistota. Pri výrobe sa využíva buď spád vody, alebo morský príliv a odliv. Priehrada je obrovská vodná nádrž a umožňuje regulovať množstvo vyrábanej elektrickej energie. Vodná energia má veľký význam najmä pre nízke výrobné náklady. Napriek tomu má tento spôsob výroby elektrickej energie odporcov, keďže sa musí vysťahovať obyvateľstvo, zničia sa ekosystémy a je tu aj možnosť, že sa pretrhne hrádza. Najväčšími producentmi vodnej energie sú Kanada, Brazília, Čína a USA.

Priehrada je obrovská vodná nádrž a
umožňuje regulovať množstvo vyrábanej elektrickej energie.
Priehrada je obrovská vodná nádrž a umožňuje regulovať množstvo vyrábanej elektrickej energie.
Autor: SHUTTERSTOCK

Geotermálna energia
Zdrojom geotermálnej energie je horúca voda alebo para v zemskej kôre, ktoré môžu slúžiť na výrobu tepla alebo elektrickej energie. Záleží však na tom, aké výdatné je nálezisko: práce sú náročné a čerpadlá si vyžadujú nemalé investície a pravidelnú údržbu. Preto je aj využívanie tohto druhu energie v budúcnosti obmedzené. Geotermálnu energiu využíva asi 20 krajín, najmä Filipíny a Island.

Biomasa

Zem - Hlavné otázky životného prostredia,
Ikar
Zem - Hlavné otázky životného prostredia, Ikar
Autor: Ikar

Biomasa je živá hmota rozličného druhu (drevo, zelený odpad, kal, organický domáci odpad…) a používa sa v energetickom priemysle a v poľnohospodár­stve. Vďaka fotosyntéze biomasa skrýva v sebe slnečnú energiu. Najrozšírenejším spôsobom použitia biomasy je spaľovanie dreva alebo odpadu. Pri spaľovaní odpadu v spaľovniach vzniká energia vo forme tepla alebo elektrickej energie. V Japonsku sa spaľuje 75% odpadu, vo Švédsku a Dánsku pre nedostatok skládok len 60%. Fermentáciou odpadu sa získava bioplyn. Môže slúžiť ako palivo (na výrobu tepla a elektrickej energie) alebo môže sčasti nahradiť zemný plyn. Z biomasy možno vyrábať aj pohonné látky (používajú sa ako prímesi klasických palív). Aj keď svetová produkcia biopalív vzrastá, biopalivá nemôžu konkurovať ropným produktom.

Zdroj: Jean-Michel Billioud a kol., Chránime Zem. Hlavné otázky životného prostredia, Ikar 2009, str.68–82

eskalátor, pohyblivé schody

Kedy vzniklo elektrické kreslo, práčka, fén či eskalátor?

31.05.2013 17:12

Zavedenie elektriny do domácností neumožnilo iba nový spôsob osvetlenia. Každodenné úlohy, ako je pranie, upratovanie či varenie, nadobudli úplne iný charakter.

výroba skla, plavenie, sklo

Ako sa vyrába sklo?

28.11.2012 00:41

Sklo vyrábali už naši predkovia pred viac ako 5 tisíc rokov pred našim letopočnom. Obľubu v ňom nachádzali už starovekí Egypťania či Rimania, ktorí ho po stáročia vyrábali ručne. Výroba skla, ako ho poznáme dnes, je súčasťou komplikovaného procesu na začiatku ktorého je len päť surovín.

dolly, ovca

Ako sa klonuje?

07.05.2012 13:00

Klonovanie, teda vznik geneticky totožných jedincov, prebieha v niektorých organizmoch celkom prirodzene. No tento proces, ktorý pre nepochopenie často vyvoláva polemiky, môže byť aj umelý.

EÚ, Európska únia, vlajka

EÚ dosiahla predbežnú dohodu o podobe nových sankcií

28.07.2014 23:58

Diplomati z krajín Európskej únie sa v Bruseli predbežne dohodli na novom zozname osôb a firiem, proti ktorým EÚ vyhlási sankcie v reakcii na prístup Moskvy k ukrajinskej kríze.

Pussy Riot

Pussy Riot žiadajú od Ruska štvrť milióna eur

28.07.2014 21:37

Dve členky Pussy Riot žiadajú od Ruska celkové odškodné 250-tisíc eur. Informuje o tom denník Vedomosti a portál britského denníka Guardian.

Audi A3 Sportback

Čina kritizuje ceny luxusných áut zahraničných automobiliek

28.07.2014 21:29

Čínske úrady kritizujú zahraničných výrobcov luxusných automobilov pre príliš vysoké ceny a snažia sa ich donútiť k zlacneniu náhradných dielov a opráv.

McDonnell Douglas, MD-83

Čierne skrinky alžírskeho lietadla dopravili do Francúzska

28.07.2014 20:12

Obe čierne skrinky havarovaného alžírskeho lietadla dopravili v pondelok do Francúzska a už na nich pracuje šesť inžinierov.