14. Energialähteet ja energiantuotanto

Transkriptio

1 14. Energialähteet ja energiantuotanto Primäärienergia = energia, joka on suoraan sitoutunut polttoaineeseen tai muuhun energianlähteeseen Primary energy = energy stored in fuel or other source of energy Sekundäärienergia = voimalaitoksessa tuotettua energiaa primäärienergiasta. Yleensä sähköä. Secondary energy = energy that a power plant produces from primary energy, usually electricity Miksi voimalaitokset yleensä tuottavat vain sähköä? Why do power plants usually make only electricity? Sähköenergia on helppoa ja edullista siirtää, toisin kuin liike-, potentiaali- tai lämpöenergia. Electricity is cheap and easy to transport.

2 Sekundaarienergian suhde primäärienergiaan kertoo voimalaitoksen hyötysuhteen, vaihtelee 30%-90% välillä. The ratio between secundary and primary energy tells the efficiency of the power plant. Lämpövoimalaitokset perustuvat siihen, että ne tuottavat polttamalla/fissiolla lämpöä, joka muutetaan höyryturbiinin liike-energiaksi, joka edelleen muutetaan sähköenergiaksi generaattorilla. Tämä on yleisin tapa tuottaa sähköenergiaa maailmassa. Thermal power stations use heat (from burning fuel or nuclear fission) to make steam go through turbine. The mechanical energy from the moving turbine is transformed into electricity in a generator. Vastapainevoimalaitos ottaa lisäksi lämpöenergiaa talteen ja siirtää sen kaukolämpönä asumuskäyttöön. Combined heat-and-power (CHP) plant transports the heat to households.

3 Ydinvoimalaitos Nuclear power plant Vesivoimalaitos saa turbiinin pyörimään veden potenttiaalienergian/liike-energian avulla. Hydroelectric power plant uses waters mechanical energy to spin the turbine. Tuulivoimalaitoksen turbiinia pyörittää suoraan tuulen liike-energia. Wind power station gets the wind to spin the turbine. Uusiutuvat energianlähteet renewable energy sources tuottavat n. 32% Suomen v energiankulutuksesta. Näistä puu wood (25%) ja vesi water (4%) ovat merkittävimmät.

4 15. Kehittyvät energiantuotantotavat Uusiutuvat energianlähteet = ei fossiilisten polttoaineisiin tai ydinvoimaan perustuva Renewable energy sources = no fossil fuels or nuclear energy pienet päästöt tai ei ollenkaan small or no emissions ehtymättömiä, usein peräisin auringon energiasta (entropia maapallolla pienenee) indefinite, originates from the sun (using them lowers the entropy on earth) energiakasvit = epäsuoraa aurinkoenergiaa puusta, sokeriruosta, rapsista, yms. energy crop = indirect solar power from wood, sugar cane, rape seed etc. Huom! Turve = fossiilinen polttoaine, koska se ei uusiudu riittävän nopeasti (1mm/vuosi) Note that peat is a fossil fuel, because it renews very slowly (1mm/year)

5 suora aurinkoenergia: direct solar power: aurinkokeräin varastoi auringon säteilyenergiaa lämpönä solar power can be used for heating water aurinkolämpövoimalaitos keskittää auringon säteilyn peilien avulla tehokkaasti concentrated solar power with mirrors, the heating is used similarly than in a thermal plant to produce electricity aurinkopaneeli muuttaa säteilyn suoraan sähköksi fotodiodien avulla solar cells transfer the suns radiation straight into electricity with photodiodes tuulienergia syntyy auringon lämmityksen aiheuttamista matalapaineista wind power originates from sun causing low and high pressure areas (because of heating the air), which are evened with wind maalämpö on auringon lämmittämästä maankuoresta otettava energiaa (lämmönsiirtokone!) Ground source heat pump (GSHP) uses energy from the soil/ground/lake.

6 bioenergia on biomassasta saatavaa energiaa, jonka energia on peräisin yhteyttämisestä bioenergy is energy gained from biomass, which gets its energy from photosynthesis aaltovoimalaitos ottaa talteen veden virtauksissa olevaa energiaa, samaan tapaan kuin tuulienergia, mutta vasta kehitteillä tidal power is energy in ocean currents, like wind power, but is not yet in wide use vety on päästötön polttoaine (syntyy vain vettä), mutta sen valmistaminen vie sähköenergiaa (elektrolyysi) hydrogen is fuel that has no CO2 emissions, but it requires lot of electricity to produce poistoilmasta/vedestä voidaan ottaa lämpö talteen, ennenkuin se päästetään luontoon thermal energy can be harnessed from waste air or water geoterminen energia hyödyntää maankuoressa olevia kuumia lähteitä, Espooseen rakennetaan tällä hetkellä geothermic energy gets its energy from the ground (like GSHP), but it needs a hot spring

7 16. Energiantuotannon ympäristö-vaikutukset ja kestävä kehitys Kasvihuoneilmiö = ilmakehän alimpien osien lämpenemistä kasvihuonekaasujen vaikutuksesta Greenhouse effect = lower parts of the atmosphere are heated by greenhouse gases

8 Kasvihuonekaasut toimivat kuin kasvihuoneen kattona, joka päästää läpi auringosta tulevaa lyhytaaltoista säteilyä, mutta imee enemmän maanpinnalta tulevaa pitkäaaltoista säteilyä. Greenhouse gases let short wavelength thermal radiation from the sun through, but absorbs the long wavelength thermal radiation from ground. Kasvihuonekaasuja ovat erityisesti hiilidioksidi CO2, metaani CH4, vesihöyry H2O, otsoni O3 ja dityppioksidi N2O. Ne ovat 3 tai useamman atomin molekyylejä, jotka vastaanottavat hyvin pitkäaaltoista lämpösäteilyä, joka maanpinnasta heijastuu. CO2, CH4, H2O, O3 and N2O are especially important greenhouse gases, because they are big molecules (3 atoms or more) which absorb long thermal radiation from the ground. Ilmastonmuutos on seurausta kasvihuoneilmiön voimistumisesta. Climate change is the result of the greenhouse effect getting stronger.

9 Kasvihuonekaasuja vapautuu ilmakehään mm. fossiilisten polttoaineiden polttamisessa. Ilmiö voimistuu entisestään lämpötilan noustessa, sillä suurempi lämpötila vapauttaa hiilidioksidia vedestä ja nostaa vesihöyryn määrää. Myös noen ja muiden tummien pienhiukkasten nopeuttamalla jäätiköiden sulamisella ilmiö voimistuu, koska paljas maanpinta tai vesi ei heijasta säteilyä takaisin yhtä hyvin kuin jää. Higher temperature => more water in the air (evaporation) more CO2 in the air (less diluted in water) ice melts and earth/water reflects less more CH4 from melted ground/ice into air Burning fossil fuels brings more greenhouse gases and soot particles from coal make the ice to melt quicker, because soot is dark Kestävä kehitys tarkoittaa sitä, että käytämme luonnonvaroja hallitusti, että niitä riittää myös seuraaville sukupolville. Sustainable development means we leave enough resources for later generations.

10