Wikiverzita:Archiv/Wiki-Wiki/příprava 9

První stránka

Wiki-Wiki 9

Občasník pro vzdělávání a šíření informací o projektech Wikimedia

Leden – Červen 2011

Tento časopis vznikl na české Wikiverzitě. Přijďte a vytvořte další díl: http://cs.wikiversity.org/wiki/Wiki-Wiki

O časopise
Časopis Wiki-Wiki je časopis vznikající na české Wikiverzitě v elektronické podobě. Jeho cílem je vzdělávat a nabízet pomůcky pro vzdělávání, nejenom dospělých, ale i mládeže a dětí. Druhým hlavním cílem je informovat o projektech Wikimedia Foundation (Nadace Wikimedia) a vhodným způsobem nabízet jejich obsah. Samotná tvorba časopisu je pak tvorbou studentů, kteří se učí tomu jak tvořit časopis. Proto omluvte případné chyby, které se mohou na následujících stránkách vyskytnout. Předpokládáme, že časopis by měl vycházet jednou za tři měsíce, vše je ale odvislé od dostatku lidí-editorů.

O autorech
Tento časopis je dílem komunity Wikiverzity. Pokud někde časopis citujete můžete použít citaci v takovém tvaru, kdy autorem je Wikiverzita, nebo přispěvatelé Wikiverzity.

O licencích a autorském právu
Text je dostupný pod podmínkami licence GNU Free Documentation License a Creative Commons Uveďte autora-Zachovejte licenci 3.0, obrázky a ikonky pak pod různými licencemi. Pokud byste chtěli časopis šířit mimo oficiální projekty nadace Wikimedia, je třeba se řídit danými licenčními podmínkami.

Wiki-Wiki má svou skupinu na Facebooku. Najdete ji na adrese http://www.facebook.com/group.php?gid=180607615154

Diskuze

Strana 2

Wikiknihy na pokračování

Energetické zdroje naší planety a jejich využití - Fosilní paliva

Uhelná elektrárna, Mannheim, Německo

Uhlí

Asi nejvýznamnějším zdrojem energie jsou dnes fosilní paliva, ačkoli jejich význam dnes již spíše klesá. Do skupiny fosilních paliv patří především uhlí, a to jak černé uhlí, které je kvalitněji prouhelněné, tak i hnědé uhlí, které je méně kvalitní, má vyšší obsah vody a síry a má přibližně poloviční výhřevnost. Uhlí vznikalo tak, že se organický materiál, především rostlinný, dostal do hlubších vrstev zemské kůry, kde se rozkládal velmi dlouhou dobu za nepřítomnosti vzduchu. Černé uhlí vznikalo v době před 280–350 milióny lety, jeho sloje jsou dnes mnohem mohutnější, než sloje hnědého uhlí, a jsou uloženy ve větší hloubce, někdy až 1200 metrů. Hnědé uhlí se vytvářelo podstatně menší dobu a v menší hloubce, proto se musí těžit povrchově, což má většinou za následek rozsáhlou devastaci krajiny a rušení některých vesnic. Těžba uhlí ve větším měřítku začala už v 17. století a odhaduje se že světové zásoby uhlí by měly vydržet ještě asi 600 let. Největší nevýhoda uhlí je, že jeho spalování v uhelných elektrárnách uvolňuje do ovzduší velké množství škodlivých látek. Uhelná elektrárna o výkonu 1000 MW spotřebuje během jednoho roku svého provozu přibližně 130 tisíc vagónů uhlí a do ovzduší vypustí 200 tisíc tun oxidu siřičitého SO₂, 30 tisíc tun oxidu dusíku NO_X, 16 tisíc tun popílku a desítky tun těžkých, toxických a zčásti i radioaktivních látek. Krajinu v okolí navíc zatěžuje každoročně 1,8 milionu tun popela, který se sice odplavuje na vzdálenější skládky, ale vítr ho beztak rozfoukává po okolí. Takové zničení životního prostředí můžeme dnes vidět například na severu Čech, kde se provoz uhelných elektráren negativně podepsal na Krušnohorských lesích.

Proto se dnes používají technologie, které umožňují vyrobit z uhlí „čistší“ paliva - uhlí je zahříváno ve vzduchotěsných komorách na vysokou teplotu a dělí se na jednotlivé složky - takto se získá z jedné tuny uhlí přibližně 630 kg koksu, 54 kg uhelného dehtu, 13,5 kg benzolu, 9 kg dalších chemikálií, 285 krychlových metrů plynu, zbytek tvoří voda a pevný odpad. Další možností je zkapalňování paliv na principu extrahování organických složek z uhlí, za pomocí rozpouštědel a jejich nasycování vodíkem. Podle typu procesu vzniká celá řada produktů, například těžké oleje, benzíny, a také plyny. Z jedné tuny uhlí se takto získá asi 180–350 litrů kapalných produktů. Podíl uhlí na světové energetice je dnes přibližně 25 procent.

Ropa

Další z paliv je ropa. Je to jedno z nejdůležitějších paliv současností, jeho podíl na světové energetice je přibližně 30 procent a její současná těžba je kolem 3,5 miliardy tun ročně. Deset procent z tohoto množství se využívá jako důležitá surovina v chemickém průmyslu, zbytek se využívá v energetice a především po upravení na benzín či naftu jako palivo do automobilů. Ropa je složena z kapalných uhlovodíků, vzniklých rozkladem organických látek usazených na dně moří před 500 miliony let. Usazeniny byly později zakryty anorganickými vrstvami a vystaveny působení vysokých tlaků a teplot. Vznik ropy obvykle doprovází i vznik zemního plynu, který se téměř vždy nachází hned nad ložiskem ropy. Spotřeba ropy od začátků její těžby prudce vzrůstala a už v padesátých letech byla nejvýznamnějším palivem, a to především v dopravě, kde je prakticky nenahraditelná. Nyní její spotřeba sice pomalu klesá, i přesto jsou už dnes světové zásoby ropy z poloviny vyčerpány, a odhaduje se, že při dnešním tempu těžby ropy vystačí světové zásoby už jen na 50 až 70 let. Do té doby bude nutno najít za ní náhradu.

Zemní plyn

Zemní plyn se nachází především nad ložisky ropy. Jeho hlavní složkou je metan (CH₄), který tvoří 60–80 procent obsahu, další složky jsou etan (5–9%), propan (3–18%) a těžší uhlovodíky (2–14%). Zbytek tvoří malé množství dusíku, kysličníku uhličitého a sirovodíku. V prvních období těžby ropy byl zemní plyn spíše na obtíž, a tak byl vypouštěn do vzduchu, nebo byl zapalován. Dnes se zachycuje a využívá jako palivo. Zemní plyn vyžaduje před svým použitím ze všech paliv nejméně úprav. V místě těžby se čistí, zbavuje vlhkosti a potom se dálkovými plynovody vede do míst spotřeby. Zemní plyn se využívá ve velké míře v domácnostech, především k topení a to hlavně proto, že je levnější, než elektrická energie. Jeho podíl na světové energetice je přibližně 25 procent.

Uran (ukládání paliva, koloběh uranu)

První využití jaderné energie je datováno rokem 1954, kdy se v Obninsku u Moskvy rozběhl první jaderný reaktor o výkonu 5 MW. V současnosti se v jaderných reaktorech vyrábí 3 procenta světové energie. Jako paliva do jaderných reaktorů se využívá především uran, energie z jednoho kilogramu izotopu uranu U₂₃₅ (tzv. štěpného uranu) je stejná jako energie ze spálení 2 760 tun kvalitního černého uhlí, tj. přibližně 23 gigawatthodin. Uran se v přírodě vyskytuje ve dvou izotopech, první z nich je uran s nukleonovým číslem 235, který obsahuje 92 protonů a 143 neutronů a značí se U₂₃₅. Druhý izotop má o tři neutrony víc, jeho nukleonové číslo je 238 a označuje se U₂₃₈. V přírodním uranu je tento izotop zastoupen 99,3 procenty, ale na štěpné reakci se přímo nepodílí, kdežto izotop uranu 235, který je pro štěpnou reakci klíčový, je zastoupen pouze 0,7 procenty. Přírodní uran se před použitím musí obohatit, aby obsahoval 3–5 procent izotopu U₂₃₅. Při obohacování 100 tun přírodního uranu takto odpadne asi 77 tun tzv. ochuzeného uranu, který se hromadí na haldách v místech zpracování. Do reaktoru se palivo zakládá v palivových kazetách v obsahujících oxid uraničitý UO₂. V reaktoru je palivový článek průměrně tři roky, během nichž se podíl uranu U₂₃₅ sníží asi na 1 procento a z uranu U₂₃₈ vzniká plutonium Pu₂₃₉, a další přibližně 3 procenta odpadních produktů, které jsou silně radioaktivní. Po vyjmutí se musí vyhořelé palivové články přesunout za velice přísných bezpečnostních opatření do vodních bazénů vedle reaktoru na dobu 1–5 let. Během této doby články vyzařují velké množství radioaktivity a zahřívají se teplem z přirozeného rozpadu, proto se musí neustále chladit. Přibližně desetina z těchto vyhořelých článků se přepracovává ve speciálním závodě, kde se od uranu oddělí produkty reakce a uran se znovu použije, avšak v praxi lze recyklovat uran jen jednou a plutonium pouze asi čtyřikrát, protože v palivu stoupá množství neštěpitelných izotopů. Recyklování uranu je také mnohonásobně dražší, než jeho těžba (jeden kilogram vytěženého uranu dnes stojí okolo 28 dolarů), proto jsou závody na jeho přepracování málo využité. Dalších 20–40 let pokračuje proces radioaktivního vymírání paliva v tzv. meziskladu, po uplynutí této doby a vyjmutí z meziskladu musí být pohřbeny v bezpečných obalech v hlubinných podzemních šachtách a do doby, než veškerá radioaktivita zmizí, musí být izolovány od všeho živého, což trvá několik tisíc let. Na druhou stranu je nutné si uvědomit, že při jaderné reakci nevznikají kromě radioaktivního odpadu žádné jiné nežádoucí škodliviny, a tak je jaderná energie poměrně ekologická. Recyklování uranu se však i přes vysoké ceny stane brzy nezbytností protože při jeho současném využití přechází 99,5% uranu do odpadu, a tímto tempem spotřeby vydrží světové zásoby uranu pouze na 70 let, čili přibližně stejně dlouho jako ropa. Alternativou je použití tzv. rychlých reaktorů, které štěpí i naplozené plutonium, takže využití uranu se zlepší asi sedmdesátkrát.

Celou verzi knihy Energetické zdroje naší planety a jejich využití si můžete přečíst na adrese http://cs.wikibooks.org/wiki/Energetické_zdroje_naší_planety_a_jejich_využití.