Osmotická elektrárna

1.
Úvod .................................................................................................................................... 2
2.
Princip ................................................................................................................................. 3
3.
Výhody a nevýhody ............................................................................................................ 4
4.
První osmotická elektrárna.................................................................................................. 5
5.
Závěr ................................................................................................................................... 6
6.
Zdroje .................................................................................................................................. 7
1
1. Úvod
Téma o osmotických elektrárnách jsem si vybrala, protože sama jsem o nich předtím
mnoho neslyšela, neměla ponětí, jakým způsobem elektrárna energii vytváří. Zajímalo mě, jak
přesně elektrárna funguje, kde je možné je vybudovat, kolik by stála stavba, kolik energie
vznikne, jaké jsou výhody a nevýhody, kde vznikla první elektrárna a jaký je její výkon.
A především mě zajímalo, jestli by taková elektrárna mohla přispět ke zdrojům energie
v naší republice.
2
2. Princip
Osmotické elektrárny využívají osmózu. Jedná se o fyzikální jev, který nastává i v buňkách
rostlin a živočichů. Princip osmózy prvně zdokumentoval francouzský přírodovědec Henri
Dutrochet ve 20. letech 19. století. Fyzikální jev jednosměrného pohybu kapaliny přes
polopropustnou membránu nevyžaduje energii, funguje na principu vyrovnávání koncentrací
v roztocích.
Voda proniká přes polopropustnou membránu, která odděluje dva roztoky s rozdílnou
koncentrací iontů. Membrána je vyrobena z polymerů, takže voda může až do ustanovení
rovnováhy přecházet z méně koncentrovaného roztoku do koncentrovanějšího.
Když je elektrárna zprovozněna, je z pobřeží pumpována do dvou nádrží sladká voda
(s nižším osmotickým tlakem) a slaná voda (s vyšším osmotickým tlakem), ty jsou odděleny
membránou z polymerů. Voda proniká z jedné nádrže do druhé a vytváří tlak, který odpovídá
asi 120 metrům vodního sloupce (můžeme porovnat s energií padající vody ve vodopádu
o stejné výšce).
Stručně řečeno tato elektrárna vyrábí elektřinu mícháním slané a sladké vody v ústích řek
přes speciální membránu. Přitom se uvolňuje poměrně velké množství dosud nevyužívané
energie.
O BRÁZEK 1 - J AK FUNGUJE OSMOTICKÁ ELEKTRÁRNA
3
3. Výhody a nevýhody
Jednou z výhod osmotických elektráren je poměrně stabilní produkce elektřiny, která je
závislá maximálně na přítoku vody z řeky.
Nevýhodou je umístění. Je zapotřebí značné plochy v ústí řek do moře, která jsou už tak
hustě osídlena. Polopropustnou polymerovou membránu mohou ucpávat organismy žijící ve
vodě a bahno. Elektrárna s výkonem 25 megawattů (pokud počítáme s městem
pro 30 000 obyvatel) vyžaduje plochu fotbalového stadionu a potřebuje asi 5 000 000 m2
svinuté membrány.
Hlavní technologický problém spočívá v efektivnosti membrány, kterou je nutno zvýšit ze
zhruba jednoho wattu na 1 m2 na asi 5 wattů. Pak budou podle Statkraftu náklady tohoto
zařízení údajně srovnatelné s ostatními obnovitelnými zdroji. Jen pro zajímavost, na počátku
vývoje v 90. letech 20. století byla účinnost membrán pouze 0,01 W/m2.
Osmotické elektrárny by se daly postavit na všech pobřežích kde je dostupná slaná a sladká
voda. Výkyvy by mohly způsobit pouze sezónní oscilace hladiny vody.
O BRÁZEK 2 - N EJVHODNĚJŠÍM UMÍSTĚNÍM JSOU ÚSTÍ ŘEK
4
4. První osmotická elektrárna
První elektrárna vznikla v Norsku. Zkušební zařízení, využívající energie z procesu mísení
mořské a sladké vody, stojí u jihonorského městečka Tofte. V budoucnu by Evropa mohla
z osmotických elektráren získávat 5 % své současné spotřeby.
O BRÁZEK 3 - PRVNÍ OSMOTICKÁ ELEKTRÁRNA V T OFTE
Třítisícové městečko Tofte se zapíše do dějin "zelené energetiky" jako první místo, kde
elektrárnu na principu osmózy spustili. Norští vědci ze společnosti Statkraft věří, že budoucí
potenciál podobných elektráren na světě je výroba až 1 700 TWh ročně, jak napsal server The
Norway Post.
Samotná Evropa by potom byla schopna produkovat kolem 180 TWh ročně, tedy asi pět
procent své spotřeby.
"V době klimatických změn a vzrůstající potřeby po čisté energii jsme hrdí na ukázku
obnovitelného energetického zdroje, který dosud nebyl využit. Za vyjádření podpory jsme také
vděční korunní princezně Mette-Marit," zmínil šéf Statkraftu Bard Mikkelsen členku
královské rodiny, která na otevření elektrárny dorazila.
Do roku 2015 chce společnost Statkraft postavit elektrárnu, která by osmotickou energií
mohla zásobovat deset tisíc norských domácností.
Výroba elektřiny osmózou je zatím drahá, proto se vědci před spuštěním komerčního
provozu zaměří na zefektivnění technologie.
Na výstavbu první osmotické elektrárny přispěla 10 miliony EU a vláda Norska, dalších
20 milionů dolarů šlo ze zásob společnosti Statkraft, v nichž je zahrnut i samotný vývoj
osmotické energie. Stavba elektrárny přitom vyšla zhruba na 8 milionů dolarů a obsahuje
celkem 2000 m2 membrán.
5
O BRÁZEK 4 - O SMOTICKÉ ZAŘÍZENÍ
5. Závěr
Osmotické elektrárny nejsou příliš rozšířené téma, ale po vypracování své práce už vím,
že bychom měli o tomto tématu hovořit častěji.
Společnost Statkraft, která elektrárnu vybudovala a nadále bude testovat, však počítá s tím,
že se její výkon bude postupně zvyšovat. Nynější výkon je 4 kW, takže se zatím o praktickém
využití zatím příliš hovořit nedá.
Teoreticky by však v budoucnosti mohly osmotické elektrárny vyrobit až 1 600 TWh, což
je až polovina dnešní spotřeby elektrické energie v Evropě. Statkraft uvádí, že osmotická
energie bude velkou konkurencí pro jiné druhy nevyčerpatelných zdrojů, jako například
větrnou energii a produkci biomasy. Společnost říká, že v porovnání s plochou potřebnou na
výrobu stejného množství energie větrem nebo sklízením biomasy, je plocha pro osmotické
elektrárny neporovnatelně menší. Toto tvrzení podporuje i fakt, že osmotická energie bude
čistější a bez jakékoliv produkce CO2.
Statkraft dále věří, že do roku 2015 bude cena osmotické energie schopná konkurovat
dnešním nejslibnějším zdrojům obnovitelné energie, a to bioenergii a energii z mořských
proudů.
Avšak projekt osmotických elektráren má i svoje úskalí. Asi největším problémem by
mohl být nedostatek membrán, které jsou klíčovou složkou celé konstrukce elektráren.
Statkraft vypočítal, že na výrobu 1MW elektřiny z osmotické energie bude zapotřebí až
200 000 m2 membrány. Tento problém však může přinést i obrovské zisky firmám, které
budou membrány vyrábět. Dle výpočtů jich bude totiž zapotřebí přibližně 700 miliónů m2
v případě, že by Evropa využila osmotický potenciál a pokryla tak až 10 % celkové produkce
elektrické energie.
Nebude sice možné vybudovat osmotickou elektrárnu v České republice, např. někde
v okolí našeho města, ale to neznamená, že se nás tento nápad netýká. Český investor klidně
může vybudovat svou vlastní elektrárnu v zahraničí, z ní budeme mít prospěch i my.
6
6. Zdroje
 Osmotická elektrárna. In: [online]. [cit. 2014-01-18].
http://fyzmatik.pise.cz/118-osmoticka-elektrarna.html
Dostupné
z:
 Osmotická elektrárna. In: [online]. [cit. 2014-01-18]. Dostupné z: http://www.bydleni360.cz/clanky/osmoticka-elektrarna-nevycerpatelny-zdroj-ciste-energie-video.html
 HORČÍK, Jan. První osmotická elektrárna na světě spuštěna v Norsku. In: [online].
[cit. 2014-01-18]. Dostupné z: http://www.ekobydleni.eu/energie/prvni-osmotickaelektrarna-na-svete-spustena-v-norsku
 OTČENÁŠKOVÁ, Martina. První osmotická elektrárna. In: [online]. [cit. 2014-0118]. Dostupné z: http://www.rozhlas.cz/zpravy/technika/_zprava/prvni-osmotickaelektrarna--663378
 Osmotická elektrárna v Norsku: Konkurent fotovoltaiky. In: [online]. [cit. 2014-0118]. Dostupné z: http://www.nazeleno.cz/energie/energetika/osmoticka-elektrarna-vnorsku-konkurent-fotovoltaiky.aspx
 W, J. Norové začali jako první svítit energií z mixu mořské a říční vody. In: [online].
[cit. 2014-01-18]. Dostupné z: http://zpravy.idnes.cz/norove-zacali-jako-prvni-svititenergii-z-mixu-morske-a-ricni-vody-10r/domaci.aspx?c=A091124_153323_vedatech_jw
7