• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Badania nad bezpieczeństwem dostaw energii

    19.07.2012. 16:26
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    Ceny energii elektrycznej rosną i coraz więcej osób zaczyna się martwić, co przyniesie przyszłość pod względem bezpieczeństwa energetycznego. Co jest powodem tych podwyżek? Wyższe temperatury wody i niższe stany rzek w Europie i w USA. Wyniki nowych badań wskazują, że jeszcze bardziej niepokojący jest spadek produkcji lub czasowe wyłączanie rozmaitych elektrowni termoelektrycznych, co także przekłada się na wyższe ceny. Badania, których wyniki zostały opublikowane w czasopiśmie Nature Climate Change, zostały dofinansowane z dwóch projektów unijnych: WATCH i ECLISE. Projekt WATCH (Woda a globalne zmiany) otrzymał niemal 10 mln EUR z tematu "Zrównoważony rozwój, zmiany globalne i ekosystemy" (SUSTDEV) Szóstego Programu Ramowego (6PR) UE, a projekt ECLISE (Rozwijanie serwisów informacji klimatycznej w Europie) korzysta ze wsparcia w wysokości 3,4 mln EUR z tematu "Środowisko" Siódmego Programu Ramowego (7PR) UE.

    Naukowcy z Austrii, Holandii, Niemiec i USA szacują, że przerwy w dostawach energii elektrycznej będą jeszcze większe wraz ze spadkiem zdolności wytwarzania energii termoelektrycznej (jądrowej lub kopalnej) o 6 - 19% w Europie i 4 - 16% w USA w latach 2031 - 2060. Głównym problemem będzie niewystarczająca ilość wody chłodzącej. Bieżące dane pokazują, że elektrownie termoelektryczne dostarczają 78% i 91% energii elektrycznej odpowiednio w Europie i USA. Naukowcy są przekonani, że ponad 90% cięć w produkcji energii termoelektrycznej wzrośnie średnio trzykrotnie.

    Zdaniem naukowców sektor energii termoelektrycznej jest jednym z największych konsumentów wody w porównaniu do innych sektorów zużywających wodę. Chociaż, jak twierdzą, większość wody podlega "recyrkulacji", to elektrownie są uzależnione od stałych objętości wody o określonej temperaturze, które chronią przed przegrzaniem. Zatem wyższe temperatury wody i ograniczona jej dostępność, co jest następstwem rosnących temperatur otoczenia powiązanych ze zmianami klimatu, wywierają jeszcze większą presję na produkcję energii.

    Elektrownie uzależnione od "chłodzenia jednoprzejściowego" są szczególnie narażone, podczas gdy chłodnie kominowe (recyrkulacyjne) mniej. W celu zapewnienia sobie chłodzenia elektrownie pompują wodę z rzek, jezior, a nawet z morza. Woda wraca następnie do swojego źródła, ale jej temperatura jest często znacznie wyższa od wody wejściowej. Tak więc pojawia się kolejny problem: zanieczyszczenie termiczne odprowadzaną wodą.

    "Wyższe ceny za energię elektryczną i przerwy w dostawach to poważne kłopoty dla sektora energetycznego i konsumentów, niemniej kolejnym nabrzmiewającym problemem jest oddziaływanie na środowisko rosnących temperatur wody w ekosystemach rzecznych, które wpływają na przykład na cykl życia organizmów wodnych" - mówi Michelle van Vliet z Ośrodka Badawczego przy Uniwersytecie w Wageningen, Holandia.

    Rygorystyczne standardy środowiskowe, co do ilości pobieranej wody i wysokości temperatury wody odprowadzanej z elektrowni już obowiązują, ale pojawiają się konflikty między celami środowiskowymi a produkcją energii, kiedy ciepłe okresy łączą się z niskimi stanami rzek.

    Zmniejszenie uzależnienia od źródeł słodkiej wody i zastąpienie ich wodą morską mogłoby pomóc - twierdzi współautor Pavel Kabat, wcześniej z Uniwersytetu w Wageningen, a obecnie kierownik International Institute for Applied Systems Analysis (IIASA) w Austrii.

    "Aczkolwiek zwarzywszy na przewidywany okres eksploatacji elektrowni i brak możliwości ich przemieszczenia do alternatywnego źródła wody, nie jest to rozwiązanie natychmiastowe, tym niemniej powinno być uwzględnianie w planowaniu infrastruktury" - stwierdza profesor Kabat. "Inną opcją jest przejście na elektrownie gazowe, które są nie tylko wydajniejsze od jądrowych i tych na paliwa kopalne, ale również zużywają mniej wody".

    Łącznie w toku badań przeanalizowano 96 elektrowni (35 w Europie i 61 w USA).

    Za: CORDIS

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Sztuczna fotosynteza – pojęcie, które ogólnie obejmuje "skopiowanie" naturalnego procesu fotosyntezy, a także związane z tym badania, w celu otrzymania wysokoenergetycznych związków chemicznych z dwutlenku węgla i wody przy udziale energii słonecznej, czasami także pod pojęciem tym rozumiany jest rozkład wody na wodór i tlen za pomocą energii słonecznej. Termin dotyczy także starań naukowców, aby otrzymać z dwutlenku węgla i wody w reakcji sztucznej fotosyntezy płynne paliwo. Dla zapoczątkowania reakcji sztucznej fotosyntezy konieczne jest dostarczenie energii z zewnątrz, np. odnawialnej energii słonecznej lub energii wiatru. Susza fizjologiczna – okres, w którym roślina nie może pobierać wody z otoczenia, mimo iż woda tam występuje. Bezpośrednią przyczyną jest zbyt wysoki potencjał osmotyczny roztworu glebowego. Ilość pobieranej przez roślinę wody zależny od powierzchni absorbującej i różnicy potencjału wody. Gdy różnica potencjału jest zbyt mała roślina nie pobiera wystarczającej ilości wody. Bezpieczeństwo wodne – pojęcie określające zdolność danej populacji do zapewnienia sobie dostępu do źródeł wody pitnej. Zapewnienie bezpieczeństwa wodnego jest narastającym problemem gdyż mają na niego wpływ takie czynniki jak przyrost naturalny, susze, zmiany klimatu, zjawiska El Niño i La Niña, coraz większe zanieczyszczenie istniejących źródeł wody, zbędne zużycie wody przez przemysł i nadmierne zużywanie wód gruntowych i artezyjskich. Poziom bezpieczeństwa wodnego ulega drastycznej redukcji w wielu krajach świata zjawisko to określa się z języka angielskiego jako „water stres”.

    Ujęcie wody – zespół budowli i powiązanych z nimi urządzeń, przeznaczonych do poboru wody dla potrzeb gospodarczych i bytowych. Ujęcia wody ze względu na źródło, z którego pobierana jest woda, można podzielić na ujęcia wód podziemnych i ujęcia wód powierzchniowych. Elektrownia regulacyjna (lub zbiornikowa) to typ elektrowni wodnej wyposażony w zbiornik gromadzący spiętrzoną za pomocą zapory lub jazu wodę. Pozwala on zwiększyć ciśnienie i spad, zwiększając możliwą do wykorzystania energię wody. Hydroelektrownia taka jest też niezależna od chwilowego dopływu oraz pozwala w znacznym zakresie regulować ilość przepływającej przez turbiny wody, a tym samym ilość wytwarzanej energii elektrycznej. Powstały przed zaporą sztuczny zbiornik wodny pełni także istotną funkcję przeciwpowodziową.

    Zbiornik przepływowy – to rodzaj zbiornika wodnego powstałego w wyniku przegrodzenia rzeki lub innego cieku wodnego jazem lub zaporą, w celu utrzymania stałego, określonego poziomu wody w stanowisku górnym budowli piętrzącej. Typowy zbiornik przepływowy nie posiada zdolności retencyjnych (objętości użytkowej), a poziom wody w zbiorniku jest stały. Dla pewnych zbiorników w określonym celu, np. dla potrzeb elektrowni wodnej w celu wykorzystania pewnej objętości warstwy wody w szczytach energetycznych do zwiększonej produkcji energii elektrycznej, mogą jednakże zostać dopuszczone pewne, stosunkowo niewielkie wahania wody w zbiorniku, w typowych przypadkach do 1 m (zbiorniki przepływowe z wyrównaniem dobowym). Przykładem takiego zbiornika jest największy, przepływowy zbiornik wodny w Polsce, zlokalizowany na rzece Wisła, Zbiornik Włocławek o pojemności 408 mln m, dla którego dopuszczalne są wahania stanów wody rzędu 0,64-0,66 m. Filtr do oczyszczania wody - jest to zestaw urządzeń i środków zapewniających oczyszczanie wody słodkiej z zanieczyszczeń mechanicznych, biologicznych i promieniotwórczych w warunkach polowych. Filtry mogą być przenośne i przewoźne.

    Wirtualna woda – ilość wody, która jest potrzebna do wyprodukowania danego produktu spożywczego, a także produkty, które są sprzedawane państwom, w których nie są uprawiane (bądź uprawiane w małej ilości) ze względu na niedostępność wody. Zaoszczędzona w ten sposób woda może być wykorzystana do innych celów. Obroty wirtualną wodą wynoszą około 800 mld USD. Koncepcja została wprowadzona w 1993 przez Johna Anthonego Allana. Jeden hamburger to około 2400 litrów wirtualnej wody. Przeciętny Amerykanin konsumuje około 6,800 litrów wirtualnej wody każdego dnia, trzykrotnie więcej niż Chińczyk. British Thermal Unit (BTU) – jednostka energii używaną przede wszystkim w Stanach Zjednoczonych. 1 BTU to ilość energii potrzebna do podniesienia lub obniżenia temperatury jednego funta wody o jeden stopień Fahrenheita. Z powodu nieprecyzyjnej definicji tej jednostki (zmiany ciepła właściwego wody przy różnych temperaturach) jej wartość waha się od 1054 do 1059 J.

    Postulat 100% energii odnawialnej pojawił się w związku z globalnym ociepleniem i innymi problemami ekologicznymi (np. zanieczyszczeniem powietrza) oraz gospodarczymi (np. wyczerpywanie się energetycznych surowców nieodnawialnych). Wzrost wykorzystywania odnawialnych źródeł energii następuje znacznie szybciej, niż ktokolwiek to przewidywał. Międzyrządowy Zespół ds. Zmian Klimatu stwierdził, że jest niewiele technologicznych granic integracji portfela technologii odnawialnych źródeł energii, aby zapewnić z nich większość całkowitego światowego zapotrzebowania na energię. Mark Z. Jacobson twierdzi, że rozpoczęcie produkcji całej nowej energii tylko z wiatru, energii słonecznej oraz energii wodnej jest możliwe w 2030 r., a istniejący system dostaw energii może zostać zastąpiony całkowicie do 2050 r. Przeszkody w realizacji planu 100% energii odnawialnej są postrzegane jako "przede wszystkim społeczne i polityczne, a nie technologiczne lub ekonomiczne". Jacobson wskazuje, że koszty energii z wiatru, słońca, wody powinny być podobne do dzisiejszych kosztów energii. Europejska Rada ds. Energii Odnawialnej (EREC) wskzuje, że Unia Europejska może do 2050 zmniejszyć emisję gazów cieplarnianych o ponad 90% jeśli cała produkcję energii przestawi na źródła odnawialne.

    Wirtualne miejsce dostarczania energii elektrycznej - miejsce dostarczania energii elektrycznej, w którym jest realizowana dostawa tej energii niepowiązana bezpośrednio z jej fizycznymi przepływami. Jej ilość wyznaczana jest przy użyciu algorytmów na podstawie umowy sprzedaży energii elektrycznej.

    Miejsce dostarczania energii elektrycznej (ang. point of supply, supply terminals) MD – umowny punkt, w którym następuje przekazanie (dostawa lub odbiór) energii elektrycznej przez jednego partnera handlowego drugiemu. Miejscem dostarczenia (MD) może być fizyczny punkt w sieci będący umownym punktem granicznym, w którym następuje przekazanie energii elektrycznej. Wielkość energii elektrycznej dostarczonej lub odebranej jest wyznaczana na podstawie pomiarów energii oraz algorytmów wyznaczania ilości energii. Ściśliwość wody morskiej - zdolność wody morskiej do zmian obiętości właściwej pod wpływem zmian wywieranego na nią ciśnienia. Miarą tej ściśliwości jest współczynnik ściśliwości wody morskiej, zależny od temperatury, zasolenia i ciśnienia w wodzie.

    Wody zaskórne, zwane też wodami wierzchówki, prawidłowa nazwa: wody przypowierzchniowe – wody podziemne, znajdujące się bardzo płytko pod powierzchnią gruntu. Wody te cechują się zmiennością temperatury i z reguły są zanieczyszczone. Z tego względu nie nadają się do celów spożywczych. Wody zaskórne powstają pod wpływem zmian temperatury i opadów atmosferycznych. Wody te są niezbędne do życia roślin.

    Dodano: 19.07.2012. 16:26  


    Najnowsze