Obnovitelné zdroje energie

Tepelné elektrárny
Dnes existuje dost cest jak získat energii.
Největší množství energie se získá z tepelných elektráren. Nejprve se chemická energie uhlí, ropy, zemního plynu nebo jaderná energie přeměňují na energii tepelnou, dále na mechanickou a pak elektrickou energii. Hlavní součástí elektráren jsou strojovny s turbínami a generátory a dále část transformační a rozvodná. V elektrárnách spalujících fosilní paliva, což je uhlí, ropa a zemní plyn,se téměř 2/3 uvolněné tepelné energie ztrácejí do atmosféry nebo do okolního prostředí, a jen o něco málo víc než 1/3 energie se skutečně použije k výrobě elektřiny. K dalším ztrátám dochází při přenosu elektrické energie rozvodnou sítí. Spotřebitel tuto energii zpravidla znovu přeměňuje na teplo, a to buď záměrně, nebo zcela náhodně při jiném využití. Třebaže je celý systém výroby a spotřeby energie nedokonalý, představuje nejlepší zdroj energie pro množství zařízení, strojů a přístrojů v domácnostech a průmyslu. Tepelné elektrárny ale značně znečišťují ovzduší. Ve většině elektráren pracuje víc než jeden generátor, aby se v případě jeho poruchy nezastavil provoz. V době špičkové spotřeby elektřiny pracují většinou všechny generátory na maximální výkon. Jakmile se spotřeba sníží, mohou se jednotlivé generátory vyřadit z provozu, ale některé se ponechávají částečně zatížené a v době náhlého zvýšení spotřeby je zle rychle uvést do chodu. generátory jsou spojeny přípojnicemi, což jsou velké pevné vodiče ve tvaru kovových tyčí s transformátory ,které zvyšují napětí proudu pro dálkový přenos. Z elektráren se střídavý proud o napětí 110 nebo 400 kV rozvádí dálkovým vedením, což jsou vodiče zavěšené na vysokých ocelových stožárech, do různých míst, kde se jeho napětí snižuje transformátory na výši potřebnou pro rozvod ke spotřebitelům, což je asi 110kV. Část rozvodu lze vést kabely uloženými v zemi, které končí v rozvodně. Tam se opět sníží napětí, tentokrát na 22kV a dalším vedením se vede se do průmyslových a osídlených oblastí, kde se napětí opět snižuje na 380 a 230V. Toto napětí je odebíráno domácnostmi. Rozvodná soustava střídavého proudu o vysokém napětí je zpravidla trojfázová.

Vodní elektrárny
Dále se u nás používají vodní elektrárny. Voda totiž patří k nevyčerpatelným (obnovitelným) zdrojům energie. Energie vody je historicky nejstarším využívaným zdrojem energie a využívá se zejména k výrobě elektrické energie. Ta může být použita k vlastní spotřebě výrobce např. k osvětlení, vytápění objektů, k ohřevu vody nebo může být využívána lokálně více odběrateli (v případě vyšších výkonů). U větších zařízení je možné dodávat vyrobenou elektrickou energii do veřejné rozvodné sítě. Pro výrobu elektrické energie má v současnosti z technického hlediska největší význam mechanická energie vody. V České republice jsou možnosti využití energie vody omezené vzhledem k přírodním podmínkám. Hydroenergetický technicky využitelný potenciál našich toků je asi 3 400 GWh/rok. Z toho v malých vodních elektrárnách je využitelné 1 600 GWh/rok. V současné době se v ČR provozuje asi 550 malých vodních elektráren. Přibližně 2/3 z nich mají výkon do 100 kW. Vodní elektrárny fungují tomto principu. Na vodní tok navazuje vtokový objekt (jez, přehrada), který soustřeďuje průtok a zvyšuje spád vodního toku. Voda je přivedena přivaděčem přes česle (hrubé a jemné), které zadržují mechanické nečistoty, do strojovny. Tam se hydraulická energie vody v turbíně mění na mechanickou. Mechanická energie z turbíny je přes hřídel přenášena do generátoru, kde se mění na elektrickou energii. Vodní elektrárny se dělí podle systému zadržení vodní energie.
Jsou to:
 přehradní a jezové, které využívají vzdouvacího zařízení (jez, přehrada).
 derivační, které odvádí vodu z původního koryta přivaděčem a opětně ji přivádí do koryta.
 přehradně derivační, kde je vzdouvacím zařízením přehrada, která soustřeďuje spád i průtok. Voda je přivaděčem vedena k turbínám
 přečerpávací, která má horní a dolní nádrž. V době nedostatku elektrické energie je voda pouštěna z horní nádrže do spodní a dodává elektrickou energii do rozvodné sítě. V době přebytku elektrické energie přečerpává zpět vodu z dolní nádrže do horní, k tomu využívá elektrickou energii odebranou ze sítě.

Výhody využití vodních elektráren
 vodní energie je obnovitelným nevyčerpatelným zdrojem energie.
 při vlastní spotřebě elektrické energie se vyhneme přenosovým ztrátám.
 při výrobě nejsou produkovány žádné škodlivé emise (SO2, CO2, NOx, popel).
 přebytky vyrobené elektrické energie může výrobce prodávat do veřejné rozvodné sítě na základě smluvního vztahu s distribuční společností (majitelem rozvodné sítě elektřiny) a tím může výrazně ovlivnit návratnost vložených finančních prostředků.
Nevýhody využití vodních elektráren
 poměrně časově a finančně náročná předrealizační fáze.
 při stavbě nového vodního díla je nutné vynaložit poměrně vysoké investiční náklady.
 návratnost vložených finančních prostředků je závislá na využití vyrobené elektrické energie.
 poměrně složitá obsluha a údržba zařízení.

Solární panely
Méně se u nás využívá energie sluneční i přesto, že celková doba slunečního svitu (bez oblačnosti) je u nás od 1400 do 1700 hod/rok. Energie dopadající kolmo na 1m2 plochy je 800 až 1000 Wh. Slunce ročně vyzáří k Zemi asi 900 biliard kilowatthodin. To je 10 000krát víc energie, než v současnosti potřebuje celá naše planeta. Z těchto čísel je vidět, že při dobré účinnosti solárního systému lze získat z poměrně malé plochy (podstatně menší než je střecha rodinného domku) poměrně velký výkon.
Nejlepších výsledků se obvykle dosáhne kombinací jednotlivých systémů přeměny energie slunečního záření na jinou pro nás použitelnou formu. Tyto systémy jsou:
 přeměna solárního záření na teplo pomocí kolektorů vzduchových nebo kapalinových
 přeměna solárního záření na elektrickou energii fotovoltaickými články nebo solárně termická
 přeměna sol. záření na teplo vhodným architektonickým návrhem budovy (podobně jako funguje skleník)

V našich podmínkách lze využívat solární energii aktivními a pasivnímy systémy. Pasivní systémy lze dobře využít zejména u nově budovaných staveb, kdy se jim musí přizpůsobit celé architektonické řešení, ale i u staveb staršího data vybudováním skleněných přístavků (příkladem mohou být skleněné verandy). Solární systémy se u nás budují většinou dodatečně k již existujícím objektům. Proto mají největší význam aktivní systémy, jež získávají tepelnou energii pomocí kapalinových kolektorů. Ty lze téměř vždy dodatečně instalovat a využívat zejména pro ohřev užitkové vody a přitápění. Často se jimi přihřívá voda v bazénu.

Solární kolektory se dělí na:
 Kapalinové solární kolektory přeměňují sluneční záření zachycené absorbérem kolektoru na tepelnou energii. Ta se koncentruje v teplonosné kapalině, jež ji odvádí do místa spotřeby například solárního zásobníku.
 Ploché kolektory mají čelní plochu stejně velkou jako absorpční. Používají se většinou pro nízkoteplotní systémy (do 100C). Jsou nejrozšířenější především díky svým dobrým parametrům, nízké ceně a snadnosti použití. Účinnost mají obvykle kolem 70 %. Dnes jsou na trhu kolektory se selektivní absorpční vrstvou, která podstatně zlepšuje pohltivost slunečního záření. Jejich provozní teplota může překročit i 100C, (zvlášť u vakuových plochých kolektorů se selektivní absorbční vrstvou).
 Koncentrační kolektory. U nich čelní nebo odrazová plocha koncentruje záření na menší absorpční plochu. Toho se obvykle využívá u vakuových kolektorů. Absorbérem je pak potrubí umístěné ve vakuové trubici. Záření se soustřeďuje na tuto trubku a okolní vakuum značně omezí únik tepla konvekcí. Dosáhne se tak vyšších teplot. Tyto kolektory mají většinou účinnost až 90 % a dosahují vyšší teplotní hladiny. Jsou mnohem dražší než ploché kapalinové kolektory.

Nevýhodou je pokles výkonu při zatažené obloze na pouhých 5 procent. Odpůrci solárních elektráren argumentují tím, že pro dosažení výkonu srovnatelné s tepelnou elektrárnou, by solární elektrárna zabrala mnoho desítek kilometrů čtverečních plochy, kterou by zastínila, a tím by došlo ke změně biotopu na zastíněném území. Na druhou stranu provoz solárních elektráren neuvolňuje do ovzduší žádné emise, otázkou zůstává množství emisí uvolněných při jejich výrobě. To je ale bezpečně nižší, než množství emisí vyprodukovaných tepelnou elektrárnou stejného výkonu za dobu životnosti solárních panelů.

Větrné elektrárny
Dále se ve světě využívá větrných elektráren. Energie větru patří k historicky nejstarším využívaným zdrojům energie. V České republice jsou možnosti využití energie větru, vzhledem k přírodním podmínkám (vnitrozemské klima s nepravidelným prouděním vzduchu), dosti omezené. Vhodné lokality pro využití větrné energie jsou většinou ve vyšších nadmořských výškách, kde vítr dosahuje vyšších rychlostí (nad 5m/s).
Málokdo by řekl, že ze všech druhů získávání energie potřebují nejvíce pracovníků. Jaderné elektrárny zaměstnávají na každých tisíc gigawattů za hodinu sto pracovníků ročně. Tepelné elektrárny na totéž množství potřebují sto šestnáct lidí, solární dvě stě čtyřicet osm a větrné pět set čtyřicet dva pracovníky. Zajímavý projekt, který by měl dokázat, že lze vyrábět energii pouze s využitím alternativních zdrojů, představilo Dánsko. Vláda na něj zatím vyčlenila v přepočtu 350 milionů korun. Tvůrci projektu počítají s tím, že ostrov Samsö bude kompletně převeden na samozásobování obnovitelnými energiemi. Podle dánské ministra životního prostředí Svena Aukena bude na ostrově mezi Jutskem a Švédskem po přechodné, maximálně desetileté fázi veškerá elektřina pocházet z větrných mlýnů a teplo ze spalování slámy a dřeva. V dopravě se bude v první fázi usilovat o přechod na elektromobily, jejichž baterie se budou rovněž dobíjet z větrných mlýnů. Dánská vláda chce podle Aukena na příkladu ostrova Samsö dokázat proveditelnost přechodu na obnovitelné zdroje energie.
Výhody využití větrných elektráren
 větrná energie je obnovitelným nevyčerpatelným zdrojem energie.
 při vlastní spotřebě elektrické energie se vyhneme přenosovým ztrátám.
 při výrobě nejsou produkovány žádné škodlivé emise (SO2, CO2, NOx, popel).
 přebytky vyrobené elektrické energie může výrobce prodávat do veřejné rozvodné sítě na základě smluvního vztahu s distribuční společností (majitelem rozvodné sítě elektřiny) a tím může výrazně ovlivnit návratnost vložených finančních prostředků.
Nevýhody využití větrných elektráren
 poměrně vysoká hlučnost (nutné snížit hlučnost na úroveň, která je požadována hygienickými předpisy , pod 45 dB).
 nestabilní zdroj.
 poměrně časově a finančně náročná předrealizační fáze.
 při stavbě větrné elektrárny o vyšších výkonech je nutné vynaložit poměrně vysoké investiční náklady.
 návratnost vložených finančních prostředků je závislá na využití vyrobené elektrické energie.