Odnawialne źródła energii

1. Podział źródeł energii wg odnawialności jest płynny i nieścisły. Kryterium zawierające podobne pozycje, a bardziej ścisłe to kryterium konwencjonalności.
a) wybrane źródła konwencjonalne:
- paliwa kopalne: węgiel, gaz, ropa naftowa
- reakcja rozszczepienia jąder atomowych
- energia spadku wody (duże elektrownie wodne)
b) wybrane źródła alternatywne (niekonwencjonalne):
- energia wiatru
- energia biomasy
- energia biogazu
- energia słoneczna
- energia prądów morskich
- energia falowania
- energia pływów
- energia spadku wody (MEW)
- energia geotermalna
- fuzja termojądrowa
2. Konieczność uzyskiwania 10,4% energii ze źródeł odnawialnych do 2010 r.
3. [Marcin]: energia wiatru, biomasy, biogazu, słoneczna
4. Energia prądów morskich:
a) praktycznie niewykorzystywana (względy bezpieczeństwa klimatycznego)
b) moc 7TW (dwa razy większa niż energia spadku wód śródlądowych)
5. Energia falowania:
a) praktycznie niewykorzystywana, choć istnieją metody jej przetworzenia na energię elektryczną:
- elektrownia pneumatyczna – fale wymuszają ruch powietrza, napędzającego turbinę
- elektrownia mechaniczna – siła wyporu wymusza prostopadły do dna ruch elementu, powodującego obrót wirnika
- elektrownia hydrauliczna – przez ścianę zbiornika przelewa się szczyt fali, a woda ze zbiornika wypływa napędzając turbinę
b) ze względu na nieprzewidywalną wysokość fali oraz zjawiska pogodowe (huragan, sztorm) nie wykorzystuje się powszechnie tego źródła energii
6. Energia pływów:
a) pływy powstają na skutek oddziaływania grawitacyjnego księżyca i Słońca (K=2S)
b) pływy o największej wysokości występują na stosunkowo wąskich przewężeniach między dużymi zbiornikami wodnymi (kanały, cieśniny)
7. Energia spadku wody:
a) konieczność budowy zbiornika wodnego wymuszającego różnicę ciśnień
- zaburzenia klimatyczne
- zaburzenia ekosystemu
- koszty, wysiedlenia ludności
- niebezpieczeństwo powodzi
- zmniejszenie prądu rzeki
b) zasoby hydroenergetyczne Polski szacuje się na 13,7 TWh rocznie, z czego 45,3% przypada na Wisłę, 43,6% na dorzecza Wisły i Odry, 9,8% na Odrę i 1,8% na rzeki Pomorza
c) Zapora Trzech Przełomów na Jangcy – 25 mld $, 16 lat budowy; Itaipu na rzece Parana (Brazylia, Paragwaj)
d) elektrownie szczytowo-pompowe (magazynowanie energii)
8. Energia geotermalna:
a) na Islandii 46% energii elektrycznej i 85% cieplnej pochodzi z wód geotermalnych
b) na 80% powierzchni Polski znajdują się zbiorniki wód geotermalnych o temperaturze 20°-130° (3-4km pod powierzchnią)
c) wody geotermalne wykorzystywane są w 72 państwach (33 w Europie) do produkcji energii cieplnej, w tym w 24 również do produkcji energii elektrycznej
d) żeby uzyskać energię elektryczną, potrzebne są wody o temperaturze powyżej 150° (w Austrii i Niemczech trwa eksperyment uzyskania energii z wody o temperaturze 100°)
9. Fuzja termojądrowa:
a) energia uzyskana z syntezy deuteru zawartego w jednym litrze wody byłaby równa energii uwolnionej w procesie spalania 500 kg węgla kamiennego
b) przebieg: jądra deuteru i trytu łączą się ze sobą, dając jądro izotopu 4He (w jakim hel występuje w przyrodzie; cząstka alfa), jeden neutron oraz 17,6meV (=28 * 10-21J; sam deuter daje 5 razy mniej energii)
c) budowa tokamaka

Zasadniczą część tokamaka stanowi komora próżniowa w kształcie torusa obejmująca rdzeń transformatora, wypełniona zjonizowanym gazem deuterowym lub deuterowo-trytowym. Pole magnetyczne transformatora indukuje w pierścieniu gazu prąd, który powoduje wyładowanie elektryczne w gazie i dalszą jego jonizację aż do wytworzenia plazmy i silnego jej ogrzania (temperatura rzędu milionów stopni), jednocześnie poprzeczne do osi komory pole magnetyczne pochodzące od tego prądu, ściska plazmę i utrzymuje ją w postaci zwartego sznura (tzw. pinch).
Aby paliwo (w postaci plazmy o bardzo wysokiej temperaturze) nie stykało się ze ścianami torusa stosuje się pułapkowanie magnetyczne czyli stabilizowanie pierścienia plazmowego za pomocą bardzo silnego pola magnetycznego wytwarzanego przez cewki umieszczone na obwodzie komory (linie sił pola magnetycznego są w rezultacie skręcone śrubowo). Użyte do utrzymania plazmy pole magnetyczne jest średnio ok. 100 000 razy silniejsze od pola magnetycznego ziemi.

d) wymagania:
- duża energia kinetyczna, uzyskiwana przez podniesienie deuteru i trytu do temperatur 108K (plazma) bądź rozpędzenie w akceleratorze cząstek (w większej temperaturze powstają jądra tlenu, węgla i azotu)
- defekt masy
- deuter: 35g w 1000l wody morskiej (1m3)
- tryt: produkt uboczny bombardowania osłony tokamaka z litu (Li) przez neutron powstały w wyniku syntezy
e) ITER International Thermonuclear Experimental Reactor:
- 10mld €; drugi najdroższy projekt naukowy na świecie
- 10 lat budowy (2006-2016), 20 lat pracy
- moc 500MW
- W projekcie uczestniczy finansowo i naukowo: Unia Europejska, Japonia, Rosja, Chiny, Korea Południowa i USA. Unia Europejska pokryje 50% kosztów jego budowy, a pozostałe strony po 10% każda.
- Cadarache, południe Francji