Vízenergia, földhő, hidrogén – Föld Köztársaság 22. rész

Kedves Olvasó!

Köszönöm, hogy velem tart. Az itt olvasható blogom az év első felében a Gondolat Kiadónál FényCivilizáció címmel megjelenő könyvemben is megtalálható lesz.

Vízenergia

A vízenergia szintén környezetbarát és fenntartható energianyerési lehetőség, mivel nagy mennyiségben áll rendelkezésre, és kevésbé ingadozik a teljesítménye, mint a szélnek.

A vízerőmű (duzzasztómű) olyan erőmű, mely a vízenergiát hasznosítja.

A teljesítmények szerint megkülönböztethetünk kis és nagy vízierőműveket. A kis vízierőművek jelentősége is nagy például Kínában, ahol a világ vízerőmű kapacitásának több mint 50%-a üzemel. A hasznosított energia mennyisége az átömlő víz mennyiségétől és a víz forrása és a víz kilépési helyének magasságkülönbségétől függ. Ezt a magasságkülönbséget esésnek nevezik. A potenciális energia egyenesen arányos az eséssel. A rendelkezésre álló esés jó kihasználása különleges csővezetékekkel és turbinakonstrukciókkal oldható meg.

Az egyre hatékonyabban működő, ám még kevésbé elterjedt árapály- és hullám erőművek is a víz mozgási erejét kívánják hasznosítani.

A Föld felszínéről elpárolgó víz helyzeti energiát nyer. Amikor kicsapódik és csapadék formájában a Föld felszínére visszahullik, a helyzeti energiájának nagy részét elveszti. A megmaradó energia nagysága attól függ, hogy a csapadék milyen tengerszint feletti magasságban ér földet. Ez a helyzeti energia a mederhez való súrlódás és a víz belső súrlódása következtében hőenergiává alakul át. Minthogy a víz a Nap sugárzása révén állandó körforgásban van, energiakészlete folyamatosan megújul, és így soha ki nem merül. Hozzávetőleges számítások alapján a Napból a Földre jutó energiamennyiségnek 23%-a a víz körforgásának fenntartására fordítódik. Ennek az energiának mintegy 99%-a a párolgás-lecsapódás átalakulását szolgálja, és ez számunkra kihasználhatatlan. A megmaradó töredék a földfelszínen mozgó víz helyzeti és mozgási energiája. Az állóvizek csak helyzeti és nyomási energiával rendelkeznek, de az áramló vizeknél ezek mellett a mozgási (kinetikai) energia is megjelenik. Vízenergián ezen energiák összességét értjük.

Földhő (termálenergia) 

A termálenergia a Föld szilárd kérgét alkotó kőzetek belső hője, amelynek forrása a magma felől folyamatosan működő hőáramlás. A Föld középpontja felé haladva a hőmérséklet-emelkedés világátlagban 33 méterenként 1°C. A termálenergiát a kőzetváz és benne lévő rétegvizek hordozzák. Magyarország kitünő adottságokkal bír a földhő energia terén, mert a földkéreg adottságai miatt sokkal kisebb mélységekben elérhetjük azt.

A termálvizek energetikai hasznosításának két nagy területe:

1. Elektromosenergia-termelés, ekkor a geotermális fluidum (termálvíz, gáz, illetve keverékük) hőjét elektromos energiává alakítják át.
2. A közvetlen hőhasznosítás, ekkor a termálvíz hője közvetlenül, átalakítás nélkül kerül hasznosításra (pl. légtérfűtés).

Hidrogén

A hidrogén a leggyakoribb elem az egész világegyetemben, számítások szerint a kozmoszban lévő anyag tömegének mintegy háromnegyede. (402) Üzemanyagként kiapaszthatatlan energiaforrás lehet, eddig mégsem terjedt el a használata. Noha a technológia évtizedek óta rendelkezésre áll, de még drága, ezért kezdetleges állapotban van a piac.

A hidrogén az elektromos áramhoz hasonlóan energiahordozó. A 20. század 70-es éveiben kezdődött a hidrogén forradalom, amely az olaj és a földgáz helyettesítését ígéri és a megújuló energiaforrásokkal való előállítása is számos új lehetőséget rejt.

A legegyszerűbb kémiai szerkezettel rendelkező molekulára, a hidrogénre (H2), ma már úgy tekintenek, mint olyan energiahordozóra, amely az emberiség fenntartható fejlődése érdekében hozzá fog járulni a fosszilis energiahordozók kiváltásához. Ha a hidrogént megújuló forrásokból állítjuk elő tömeges léptékben, használata segít megszabadítani bennünket a globális felmelegedés okozta környezeti katasztrófáktól, és megszüntetheti sok háborús konfliktus kiváltó okát. A biztonságos, megújuló, a növekvő gazdasági igényeket megnyugtatóan kielégítő mennyiségben rendelkezésre álló és tiszta energiahordozó realitássá válik belátható évtizedeken belül, azonban ennek ütemével egyáltalán nem lehetünk elégedettek, mert késésben vagyunk.

Hidrogént vízből vagy szerves anyagokból nyerhetünk külső, primer energiaforrás felhasználásával.

A hidrogén és az elektromos áram abban is hasonlít egymásra, hogy energiahordozóként mindkettő komoly tárolási feladatot jelent. Számos megoldás létezik különféle fejlettségi fokokon, ráadásul a két tiszta energiahordozó-féleség kis veszteséggel egymásba is átalakítható (víz elektrolízissel, illetve az ún. üzemanyagcellákban) igény és szükség szerint. A nagy teljesítményű nap-szél elektromos áramtermelő rendszerekben jelenleg gondot okoz az időszakonként képződő energiatöbblet felhasználása. Mit lehet tenni? Kiváló lehetőség a zöldhidrogéngyártás, mert a keletkező zöldhidrogént fel lehet használni a közlekedési eszközök üzemanyagaként. De arra is van mód, hogy a zöldhidrogént energia szűkös időszakban üzemanyagcellán keresztül visszatáplálják az elektromos hálózatba. Ezen a módon a zöldhidrogén a megújuló energiatermelést növelő elektromos energiarendszerekben hatékony kiegyenlítő eszköz lehet.

A villanyautó a könnyebb gépjárműveknél, a városi, személyi közlekedésben jöhet szóba. Az akkumulátorok (jelenlegi) nagy súlya miatt ez nem működik a teherszállításban, a légi és vízi közlekedésben. De a zöldhidrogén a magas energiasűrűsége miatt alkalmas erre a célra is. Hiszen, ha a nagy utasszállító repülőgépeket üzemeltetnénk a mai akkumulátorokkal, akkor nem maradna hely és tömeg az utasoknak, mert mindet lefoglalná az akkumulátor. De a többlet súly miatt még a gépek felszállása sem sikerülhetne. Persze lehet olyan áttörés az akkumulátorok energia tároló teljesítményében, ami ezen a téren is új lehetőségeket nyit meg. Ám a zöldhidrogén, olyan fenntartható energia termelési és felhasználási lehetőség, amely már ma is rendelkezésünkre áll.

A nap-szél-biomassza-víz-földhő által termelt elektromos árammal végzett vízbontás mellett a nukleáris erőművekben előállított elektromos árammal termelt hidrogént is a megújulók közé számítom. Zöldnek nevezem a munkámban több helyen kifejtett érvek alapján.

A lehetőségek között megemlítem a metanolt mert, ha sikerül gazdaságosan a légköri széndioxidot és/vagy a nagy CO2 termelők kibocsátását metanollá alakítani, akkor az emberiség egy olyan lehetőség birtokába jut, amely segíthet megfordítani a klíma változás veszélyes trendjét. A metanol kényelmesen használható, folyadék halmazállapotú oxigéntartalmú szénhidrogén, amelyet napjainkban a fosszilis tüzelőanyagokból származó szintézisgázból állítanak elő. De a kutatók olyan új módszereken dolgoznak, amelyek a metanolt a még meglévő óriási földgáz készletek közvetlen átalakításával állítanák elő. A másik sokkal előre mutatóbb kutatási irány a fosszilis tüzelőanyagokat égető hőerőművek és más ipari létesítmények széndioxidban gazdag füstgázaiból gyártana metanolt. Végül arra is van lehetőség, hogy széndioxid forrásként a légköri széndioxidot vessük be s kémiai úton ennek termeljünk metanolt. Az ehhez szükséges hidrogént a vízből, mint mondhatni kifogyhatatlan forrásból állíthatjuk elő, a folyamat energiaigényét atomenergia, illetve megújuló energiaforrások szolgáltathatják. Így az igen illékony hidrogéngáz kényelmesen és biztonságosan tárolható, mivel CO2 segítségével folyékony metanollá alakul át.

Következő blogom témája: Hőszigetelés, passzív-aktív-hibrid ház

Kedves Olvasó!
Köszönöm, hogy velem tartott. Számítok kitüntető figyelmére az újévben is.