1

6. PROBLEMY ENERGETYCZNE

Ś

WIATA

6.01. Teoria ludno

ś

ciowa Malthusa

6.02. Nakłady energetyczne na produkcj

ę ż

ywno

ś

ci

6.03. Dynamika zmian produkcji rolnej w latach 1995-2005

6.04. Produkt krajowy brutto (PKB) i zu

ż

ycie energii elektrycznej w ró

ż

nych regionach

ś

wiata (lata 1995-2005)

6.05. Produkt krajowy brutto (PKB) a zu

ż

ycie energii elektrycznej (lata 1970-2005

)

6.06. Zró

ż

nicowanie poziomu zu

ż

ycia no

ś

ników energii pierwotnej na

ś

wiecie

6.07. Globalne zu

ż

ycie no

ś

ników energii pierwotnej w perspektywie roku 2100

6.08. Globalne zasoby i rezerwy surowców energetycznych
6.09. Lokalizacja rezerw surowców energetycznych (w

ę

giel, uran) a zapewnienie bezpiecze

ń

stwa dostaw

6.10. Lokalizacja rezerw surowców energetycznych (ropa naftowa, gaz ziemny) a zapewnienie bezpiecze

ń

stwa dostaw

6.11. Globalne zu

ż

ycie no

ś

ników energii pierwotnej i jego struktura – dynamika zmian i prognozy

6.12.

Ś

wiatowa rezerwa paliw kopalnych

6.13. Energetyka cieplna – spalanie paliw kopalnych – destrukcyjne oddziaływanie na

ś

rodowisko

6.14. Energetyka j

ą

drowa – perspektywy rozwoju

6.15. Energetyka j

ą

drowa – problem odpadów

6.16. Energetyka j

ą

drowa – problem wycofywania elektrowni z eksploatacji

6.17. Energetyka termoj

ą

drowa – reaktor

6.18. Energetyka termoj

ą

drowa – schemat procesowy z reaktorem fuzyjno-j

ą

drowym deuteru z trytem

6.19. Hydroenergetyka
6.20. Odziaływanie hydroenergetyki na

ś

rodowisko

6.21. Energetyka solarna dzi

ś

6.22. Energetyka solarna przyszło

ś

ci

6.23. Energetyka wiatrowa

6.24. Energetyka wiatrowa – problemy
6.25. Energetyka wiatrowa przyszło

ś

ci

6.26. Fale i pływy
6.27. Energetyka geotermalna

2

2

6.01. Teoria ludno

ś

ciowa Malthusa

Thomas Robert Malthus, 1798 rok

Liczba konsumentów wzrasta w postępie geometrycznym,

środki spożycia wzrastają w postępie arytmetycznym

lata

li

cz

b

a

k

o

n

su

m

e

n

tó

w

śro

dki

sp

oży

cia

Miar

ą

rozwoju cywilizacyjnego od

zarania dziejów ludzko

ś

ci jest ilo

ść

zu

ż

ywanej energii.

I cho

ć

nie zawsze zdajemy sobie z

tego spraw

ę

, to wszystkie wojny tak

naprawd

ę

toczono wła

ś

nie o przej

ę

cie

zasobów energetycznych przeciwnika.

Niedobór szeroko rozumianej energii
skutkuje zawsze kryzysami
społecznymi i politycznymi

.

3

3

6.02. Nakłady energetyczne na produkcj

ę

ż

ywno

ś

ci

Zu

ż

ycie energii w cal na wyprodukowanie 1 cal

po

ż

ywienia

10 - 20

Łowiska dalekomorskie i hodowla zwierz

ą

t

na paszach specjalnych

0,2 – 0,5

Rolnictwo nowoczesne

0,5 – 1,0

Hodowla tradycyjna (mi

ę

so lub jaja)

2 - 5

Hodowla intensywna (mi

ę

so lub jaja)

0,02

Rolnictwo prymitywne

G

ę

sto

ść

energii w GJ/(ha rok)

w niektórych rodzajach działalno

ś

ci człowieka

10

6

Rafineria ropy naftowej

0,6

Hodowla owiec

15

Intensywna produkcja rolna

200

Intensywne rybołówstwo

0

Społecze

ń

stwo

łowiecko-zbierackie

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0

1

0

0

2

0

0

3

0

0

4

0

0

5

0

0

6

0

0

7

0

0

8

0

0

9

0

0

1

0

0

0

energia dodana, GJ/(ha rok)

w

y

d

a

jn

o

ś

ć

p

ro

d

u

k

c

ji

b

ia

łk

a

,

k

g

/(

h

a

ro

k

)

wzrost wydajno

ś

ci

z 2 kg do 3 kg - ok. 100 GJ/(ha rok)

z 4 kg do 5 kg - ok. 200 GJ/(ha rok)

4

4

6.03. Dynamika zmian produkcji rolnej w latach
1995-2005

zmiany warto

ś

ci produkcji roliniczej w

stosunku do 2000 roku (ceny stałe)

0,8

0,9

1

1,1

1,2

1,3

1995

2000

2005

ś

wiat

Afryka

Ameryka Pd.

Ameryka Płn..

Ameryka

Ś

r.

Azja

Europa

Oceania

zmiany warto

ś

ci produkcji roliniczej w w

przeliczeniu na mieszka

ń

ca (ceny stałe)

0,8

0,9

1

1,1

1,2

1995

2000

2005

ś

wiat

Afryka

Ameryka Pd.

Ameryka Płn..

Ameryka

Ś

r.

Azja

Europa

Oceania

Produkcja rolnicza w przeliczeniu na mieszka

ń

ca ro

ś

nie wolniej ni

ż

produkcja globalna –

porównanie za okres 2000-2005:

ś

wiat - 0,06/0,13 = 0,46

Afryka – 0,05/0,17 = 0,29 (najwi

ę

ksza dysproporcja)

Azja –

0,11/0,18 = 0,61 (du

ż

a dynamika)

Ameryka Południowa - 0,16/0,24 = 0,67 (najlepszy wska

ź

nik)

Europa – 0,01/0,02 = 0,50 (mała dynamika – stan nasycenia)

5

6.04. Produkt krajowy brutto (PKB) i zu

ż

ycie

energii elektrycznej w ró

ż

nych regionach

ś

wiata

(lata 1995-2005)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

1

9

9

5

2

0

0

0

2

0

0

5

2

0

1

0

P

K

B

,

ty

s

U

S

D

/c

a

p

Afryka

Azja

świat

Europa

Oceania

Ameryk

aPółnoc

na

0

2

4

6

8

10

12

1

9

9

5

2

0

0

0

2

0

0

5

2

0

1

0

e

n

e

rg

ia

e

le

k

tr

y

c

z

n

a

,

M

W

h

/c

a

p

Ameryka

Północna

i Środkowa

Oceania

Europa

świat

Azja

Afryka

6

6.05. Produkt krajowy brutto (PKB) a zu

ż

ycie

energii elektrycznej (lata 1970-2005)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0

2

4

6

8

10

12

energia elektryczna, MWh/cap

P

K

B

,

ty

s

U

S

D

/c

a

p

Afryka

Azja

świat

Europa

Oceania

Ameryka

Północna

i Środkowa

1995-2005

∆

- rok 1970,

♦

- rok 1980,

∇

- rok 1990

zaczernione – gospodarka rynkowa,

puste – gospodarka centralnie sterowana

lub w okresie transformacji

7

63 %

60 %

17 %

kraje rozwini

ę

te

kraje rozwijaj

ą

ce si

ę

poziom

ż

ycia

37 %

udział w zu

ż

yciu energii elektrycznej

83 %

udział w ludno

ś

ci

ś

wiata

40 %

udział w zu

ż

yciu no

ś

ników energii

zapotrzebowanie energii

pierwotnej w Gtoe

0

5

10

15

1980

1985

1990

1995

2000

2005

1 toe =41,86 GJ

świa

t

OECD

zu

ż

ycie w przeliczeniu na

mieszak

ń

ca w toe/cap

0

1

2

3

4

5

1980

1985

1990

1995

2000

2005

świa

t

OECD

6.06. Zró

ż

nicowanie poziomu zu

ż

ycia no

ś

ników

energii pierwotnej na

ś

wiecie

8

zapotrzebowanie energii pierwotnej

w Gtoe

0

5

10

15

20

25

30

35

1

9

8

0

1

9

9

0

2

0

0

0

2

0

1

0

2

0

2

0

2

0

3

0

2

0

4

0

2

0

5

0

2

0

6

0

2

0

7

0

2

0

8

0

2

0

9

0

2

1

0

0

świa

t

OECD

inne

kraje

Wzgl

ę

dn

ą

stabilizacj

ę

geopolityczn

ą

na

ś

wiecie

mo

ż

na uzyska

ć

jedynie poprzez wyrównanie

dost

ę

pu do energii w krajach bogatej Północy i

biednego Południa. Ten trend wyra

ź

nie si

ę

ju

ż

ujawnia.

Według szacunków Mi

ę

dzynarodowej Agencji

Energetycznej zapotrzebowanie na no

ś

niki energii

pierwotnej w roku 2030 wzro

ś

nie o 60 % w stosunku

do roku 2000.

W krajach nale

żą

cych do Organizacji Współpracy

Gospodarczej i Rozwoju (OECD) wzrost b

ę

dzie

umiarkowany (o 34 %). Zasadniczy wzrost produkcji
i zu

ż

ycia energii, bo o 92 %, nast

ą

pi w krajach o

ni

ż

szym poziomie rozwoju.

Poniewa

ż

kraje te cechuje najszybszy wzrost

demograficzny, bardziej miarodajny wydaje si

ę

wska

ź

nik zu

ż

ycia no

ś

ników energii w przeliczeniu

na 1 mieszka

ń

ca. I tak dla krajów zrzeszonych w

OECD wzro

ś

nie on o 21 %, natomiast w krajach

pozostałych o 37 %.

6.07. Globalne zu

ż

ycie no

ś

ników energii

pierwotnej w perspektywie roku 2100

9

6.08. Globalne zasoby i rezerwy surowców
energetycznych

ZASOBY NIEODNAWIALNE (finite recources

)

• węgiel kamienny i brunatny
• ropa naftowa
• łupki bitumiczne
• naturalne bituminy (smoły i piaski bitumiczne)
• gaz ziemny
• uran

ZASOBY POŚREDNIE

(

intermediate recources

)

• torf
• energia geotermalna

ZASOBY ODNAWIALNE (perpetual recources

)

• energia wodna
• bioenergia
• energia słoneczna
• energia wiatru

INNE ZASOBY ODNAWIALNE (other perpetual recources

)

• energia przypływów i odpływów
• energia fal morskich
• ciepło oceanów

klasyfikacja wg World Energy Council (WEC)

Światowej Rady Energetycznej

ZASOBY ENERGETYCZNE

całkowita ilość

udokumentowanych

złóż surowców

energetycznych

REZERWY

część zasobów

nadających się do

eksploatacji w obecnych

warunkach technicznych

i ekonomicznych

pozostałe zasoby

udokumentowane,

których wydobycie w

obecnych warunkach

jest trudne technicznie

i zbyt kosztowne

10

6.09. Lokalizacja rezerw surowców
energetycznych (

2000 r. wg World Energy Council

) a

zapewnienie bezpiecze

ń

stwa dostaw

w

ę

giel Mtoe

1

6

6

6

6

0

1

0

4

6

7

0

7

6

3

3

0

6

8

2

8

0

5

4

7

3

0

4

4

0

0

0

3

3

0

1

0

2

2

7

7

0

2

2

6

7

0

1

4

7

7

0

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

160000

180000

U

S

A

F

e

d

e

ra

c

ja

R

o

s

y

js

k

a

C

h

in

y

In

d

ie

A

u

s

tr

a

li

a

N

ie

m

c

y

A

fr

y

k

a

P

łd

.

U

k

ra

in

a

K

a

z

a

c

h

s

ta

n

P

o

ls

k

a

uran, tys.ton

6

7

0

6

0

0

3

5

0

3

3

0

3

0

0

1

5

0

1

6

0

1

4

0

8

3

8

1

0

100

200

300

400

500

600

700

800

A

u

s

tr

a

li

a

K

a

z

a

c

h

s

ta

n

U

S

A

K

a

n

a

d

a

A

fr

y

k

a

P

łd

.

N

a

m

ib

ia

B

ra

z

y

li

a

F

e

d

e

ra

c

ja

R

o

s

y

js

k

a

U

z

b

e

k

is

ta

n

U

k

ra

in

a

11

6.10. Lokalizacja rezerw surowców
energetycznych (

2000 r. wg World Energy Council

)

a zapewnienie bezpiecze

ń

stwa dostaw

ropa naftowa, Mtoe

3

5

9

8

0

1

5

1

4

0

1

3

3

1

0

1

2

9

2

0

1

2

6

7

0

1

1

0

0

0

6

6

5

0

4

7

9

0

3

8

9

0

3

8

5

0

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

A

ra

b

ia

S

a

u

d

y

js

k

a

Ir

a

k

K

u

w

e

jt

E

m

ir

a

ty

A

ra

b

s

k

ie

Ir

a

n

W

e

n

e

z

u

e

la

F

e

d

e

ra

c

ja

R

o

s

y

js

k

a

C

h

in

y

L

ib

ia

M

e

k

s

y

k

gaz ziemny, Mtoe

3

7

5

0

0

2

2

5

0

0

1

0

0

0

0

5

5

1

0

5

3

0

0

4

3

6

0

4

1

5

0

3

8

1

0

3

2

3

0

2

0

6

0

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

F

e

d

e

ra

c

ja

R

o

s

y

js

k

a

Ir

a

n

K

a

ta

r

E

m

ir

a

ty

A

ra

b

s

k

ie

A

ra

b

ia

S

a

u

d

y

js

k

a

U

S

A

A

lg

e

ri

a

W

e

n

e

z

u

e

la

N

ig

e

ri

a

Ir

a

k

12

6.11. Globalne zu

ż

ycie no

ś

ników energii

pierwotnej i jego struktura – dynamika zmian
i prognozy

5,0

9,2

11,1

13,9

15,3

0,0

2,0

4,0

6,0

8,0

10,0

12,0

14,0

16,0

1

9

7

0

1

9

8

0

1

9

9

0

2

0

0

0

2

0

1

0

2

0

2

0

2

0

3

0

29,2

25,8

24,5

23,8

23,7

48,6

39,4

38,4

38,1

37,9

18

22,7

25,2

26,4

27,4

1,4

7,6

6,3

5,3

4,6

1,4

2,3

2,5

3,1

2,3

1,4

2,3

3,1

4,4

4,1

0%

20%

40%

60%

80%

100%

1971

2000

2010

2020

2030

węgiel

ropa

gaz ziemny

en.jądrowa

en.wodna

inne odnawialne

zużycie energii w Gtoe

w

ę

giel: 1971 – 1,5 Gtoe/rok

2030 – 3,6 Gtoe/rok

ropa: 1971 – 2,4 Gtoe/rok

2030 – 7,4 Gtoe/rok

13

790

160

160

470

rezerwa

w Gtoe

100

razem

20

gaz ziemny

20

ropa naftowa

60

węgiel

udział

w %

paliwo

Światowa rezerwa paliw kopalnych

udokumentowana w 2005 roku

6

0,6

6

0,5

energia jądrowa

7

0,7

7

0,6

hydroenergia

2005 rok

1996 rok

Struktura
zużycia

100

22

38

27

%

10,7

2,5

3,9

3,0

Gtoe

8,8

2,0

3,3

2,4

Gtoe

100

razem

23

gaz ziemny

36

ropa naftowa

28

węgiel

%

paliwo

6.12.

Ś

wiatowa rezerwa paliw kopalnych

1 toe – ton of oil equivalent – jednostka miary energii stosowana w bilansach
mi

ę

dzynarodowych - 41,868 GJ lub 11,63 MWh

Pole pod czerwon

ą

lini

ą

oznacza globalne

zapotrzebowanie energii pierwotnej przy zało

ż

eniu,

ż

e paliwa kopalne zaspokoj

ą

85 % potrzeb

Pole pod niebiesk

ą

lini

ą

oznacza globalne

zapotrzebowanie energii pierwotnej w latach
2000 – 2100

zapotrzebowanie energii pierwotnej

w Gtoe

0

5

10

15

20

25

30

35

2

0

0

0

2

0

1

0

2

0

2

0

2

0

3

0

2

0

4

0

2

0

5

0

2

0

6

0

2

0

7

0

2

0

8

0

2

0

9

0

2

1

0

0

Strzałką zaznaczono rok wyczerpania się rezerw
paliw kopalnych udokumentowanych na rok 2005

14

6.13. Energetyka cieplna – spalanie paliw
kopalnych – destrukcyjne oddziaływanie na

ś

rodowisko

PALIWA STAŁE

1. depozycja zanieczyszcze

ń

pyłowych i gazowych (CO

2

, SO

2

, NOx, CO) w

atmosferze,

2. depozycja odpadu paleniskowego (popiół,

ż

u

ż

el) i nadkładu (górnictwo

odkrywkowe) w litosferze

,

3. degradacja jako

ś

ci wód powierzchniowych (wprowadzanie zasolonych wód

kopalnianych)

4. obni

ż

aniu poziomu wód gruntowych (wydobywanie w

ę

gla)

PALIWA CIEKŁE I GAZOWE

1. depozycja gazowych produktów spalania (CO

2

, SO

2

, NOx, CO) w atmosferze,

2. emisja CO

2

i w

ę

glowodorów towarzysz

ą

ca wydobywaniu paliw

3. degradacja jako

ś

ci wód powierzchniowych i gleby spowodowana katastrofami

towarzysz

ą

cymi wydobyciu i transportowi (platformy wiertnicze na l

ą

dzie i morzu,

tankowce)

15

6.14. Energetyka j

ą

drowa – perspektywy

rozwoju

Wg szacunków z 1970 r. ł

ą

czna moc energetyki j

ą

drowej w 1984 roku miała wynosi

ć

568 GW, a wynosiła

180 GW. Na przyhamowanie tempa rozwoju energetyki j

ą

drowej zło

ż

yło si

ę

kilka przyczyn:

••••

ograniczone zasoby uranu,

••••

problemy zwi

ą

zane z odpadami radioaktywnymi,

••••

wysokie koszty wycofywania elektrowni j

ą

drowych z eksploatacji,

••••

protesty społeczne spowodowane katastrofami,

••••

mało konkurencyjne ceny produkcji energii

do 2050 roku
globalne zu

ż

ycie

energii elektrycznej
wzro

ś

nie o 160 %

Dostarczenie takiej
energii bez
zwi

ę

kszania emisji

CO2 nie b

ę

dzie

mo

ż

liwe bez

rozwoju energetyki
j

ą

drowej

16

6.15. Energetyka j

ą

drowa – problem odpadów

Wg Mi

ę

dzynarodowe Agencji Energii Atomowej ka

ż

dego roku przybywa na

ś

wiecie ok. 10 000 m3 odpadów

radioaktywnych. I jak dot

ą

d

ż

aden kraj nie opracował i nie wprowadził długoterminowego planu ich

składowania. Wsz

ę

dzie stosuje si

ę

rozwi

ą

zania tymczasowe, przechowuj

ą

c wypalone paliwo w

przystosowanych do tego celu przechowalnikach na terenie elektrowni.

Trwałe składowiska podziemne

••••

odpady stałe oraz odparowane i zeszklone odpady ciekłe umieszczane w stalowych pojemnikach o długo

ś

ci

ok. 6 m i wstawiane w otwory wywiercone w skalnym sklepieniu magazynu setki metrów pod
powierzchni

ą

Ziemi

••••

planowana budowa takiego składowiska pod Yucca Mountain w Newadzie spotkała si

ę

ze zdecydowanym

sprzeciwem władz stanowych (1995)

Składowiska podmorskie

••••

pojemniki w kształcie pocisków zrzucane na dno morskie, gdzie zagł

ę

białyby si

ę

w podło

ż

e na dziesi

ą

tki

metrów lub umieszczane w gł

ę

bokich rowach oceanicznych (wchłoni

ę

cie przez skorup

ę

ziemsk

ą

w efekcie

procesów geologicznych)

••••

naruszenie mi

ę

dzynarodowych umów zakazuj

ą

cych zatapiania odpadów radioaktywnych (obawa przed

niekontrolowanym zatapianiem)

Transmutacja j

ą

drowa

••••

pod wpływem bombardowania neutronami pierwiastki o okresie rozpadu si

ę

gaj

ą

cym dziesi

ą

tków tysi

ę

cy lat

przekształcaj

ą

si

ę

w inne o znacznie krótszym okresie rozpadu (setki a nawet dziesi

ą

tki lat)

••••

nadal wymagane składowiska, ale o mniejszej pojemno

ś

ci, poniewa

ż

ko

ń

cowe produkty reakcji

wydzielałyby znacznie mniej energii

••••

eksperymenty prowadzone od dziesi

ą

tków lat, ale zastosowanie tej metody na skal

ę

przemysłow

ą

uwarunkowane jest opracowaniem skutecznego sposobu separacji chemicznej odpadów

17

6.16. Energetyka j

ą

drowa – problem

wycofywania elektrowni z eksploatacji

Wysokie koszty wycofywania elektrowni j

ą

drowych z eksploatacji

wi

ążą

si

ę

z konieczno

ś

ci

ą

wykonania du

ż

ego zakresu prac ziemno-budowlanych oraz długim okresem nadzoru całego wył

ą

czonego z

u

ż

ytkowania obiektu.

Projekt Brytyjskiej Agencji Energii Nuklearnej (1995) przewiduje 6 etapów:

0 – 5 lat – usuni

ę

cie paliwa z reaktora, co zapewnia wyeliminowanie 99 % radioaktywno

ś

ci), na miejscu

pozostaje ska

ż

ona instalacja

5 – 6 lat - przygotowanie elektrowni do długiego le

ż

akowania pod

ś

cisłym nadzorem, zaimpregnowanie

całej konstrukcji w celu ochrony przed czynnikami atmosferycznymi, otoczenie cało

ś

ci wałem

ziemnym

6 – 25 lat – nadzór
35 – 37 lat – obudowanie elektrowni betonowym kokonem
37 – 135 lat – ponownie okres nadzoru
ok. 135 lat po zamkni

ę

ciu – rozmontowanie całej konstrukcji i dokładne oczyszczenie miejsca po niej albo

wy

ż

arzenie cało

ś

ci wewn

ą

trz sztucznego wzgórza.

Przeci

ę

tny okres eksploatacji elektrowni j

ą

drowej wynosi ok. 40 lat. Do ko

ń

ca 1990 r. zamkni

ę

to 55

elektrowni, ale były to obiekty eksperymentalne o małej mocy. W 2000 roku do zamkni

ę

cia b

ę

dzie si

ę

kwalifikowało ok. 60 du

ż

ych elektrowni komercyjnych. Ilo

ść

przeznaczonych do zamkni

ę

cia elektrowni

gwałtownie zacznie rosn

ąć

po 2005 r., osi

ą

gaj

ą

c szczyt ok. 2015 r.

18

6.17. Energetyka termoj

ą

drowa - reaktor

n

+

He

D

T

1

0

4

2

2

1

3

1

→

+

19

6.18. Energetyka termoj

ą

drowa – schemat

procesowy z reaktorem fuzyjno-j

ą

drowym

deuteru z trytem

20

6.19. Hydroenergetyka

Wypuszczanie nadmiaru wody na śółtej Rzece w Chinach

21

6.20. Odziaływanie hydroenergetyki na

ś

rodowisko

Hydroenergetyka powoduje:

••••

negatywne skutki społeczne zwi

ą

zane ze zmian

ą

przeznaczenia du

ż

ych

powierzchni terenu (wysiedlanie miejscowej ludno

ś

ci),

••••

zmian

ę

stosunków hydrologicznych – podniesienie si

ę

poziomu wód

gruntowych (infiltracja wody z nieszczelnych zbiorników wodnych do gruntu)
powoduj

ą

ce zatapianie i zasolenie okolicznych gleb w stopniu

uniemo

ż

liwiaj

ą

cym prowadzenie upraw rolniczych,

••••

zmian

ę

stosunków parazytologicznych (wzrost zachorowa

ń

okolicznej

ludno

ś

ci na choroby paso

ż

ytnicze przewodu pokarmowego),

Ponadto zbiorniki zaporowe w strefie tropikalnej:

••••

charakteryzuje słaba wymiana pionowa wód i zwi

ą

zane z tym słabe

dotlenienie gł

ę

bszych warstw wody, co utrudnia a niekiedy uniemo

ż

liwia

hodowl

ę

ryb,

••••

intensywne parowanie powierzchniowe i intensywne cyrkulacje mas

powietrza nad zbiornikami na skutek du

ż

ej ró

ż

nicy temperatury dnia i nocy,

co powoduje ogromne pomi

ę

dzy straty wody.

22

6.21. Energetyka solarna dzi

ś

Baterie fotowoltaiczne na
fasadzie najwi

ę

kszego

budynku w Manchester

Źródło: Sharp, Sonne Wind &
Warme, 12,2,2005

Kolektor fototermiczny

– układ kolektorów wyposa

ż

onych w

silniki Stirlinga

Zwierciadła

ustawione tak,

by skupia

ć

wi

ą

zk

ę

na

podgrzewaczu

silnika Stirlinga,

który nap

ę

dza

pr

ą

dnic

ę

23

6.22. Energetyka solarna przyszło

ś

ci

Elektrownia słoneczna na
orbicie geostacjonarnej
mo

ż

e pracowa

ć

cał

ą

dob

ę

.

Przedstawiona na
rysunku pilota

ż

owa

instalacja mo

ż

e

przechwytywa

ć

4 GW energii słonecznej i

przekształca

ć

na 1,8 GW

w postaci mikrofal, które
po dotarciu do Ziemi
niosłyby energi

ę

1,1 GW

24

6.23. Energetyka wiatrowa

dynamiczny wzrost,

ale znaczenie marginalne

25

6.24. Energetyka wiatrowa - problemy

•

trafno

ść

prognoz pogody (bł

ą

d o ocenie pr

ę

dko

ś

ci wiatru o 1 m/s skutkuje nadwy

ż

k

ą

lub niedoborem rz

ę

du 350 MW)

• inwestycje nawet 10-krotnie przekraczaj

ą

ce całkowite nakłady na budow

ę

obecnych

sieci – linie pr

ą

du stałego (mniejsze straty przesyłu) balansuj

ą

ce wahania energii w

poszczególnych gał

ę

ziach, radz

ą

ce sobie z fluktuacjami popytu i poda

ż

y, awariami

oraz stale zmieniaj

ą

cym si

ę

udziałem energii z ró

ż

nych

ź

ródeł (Dania, Niemcy i

Skandynawia – wspólna sie

ć

energetyczna)

• globalizacja systemu – nawet po Afryk

ę

Północn

ą

, gdzie mogłyby stan

ąć

elektrownie słoneczne

•akumulowanie energii (spi

ę

trzanie wody w elektrowniach wodnych, ogrzewanie wody

w gigantycznych termosach, samochody elektryczne (ładowane przy nadwy

ż

kach –

ni

ż

sza cena, działaj

ą

ce jak gigantyczny akumulator, podobnie domy wyposa

ż

one w

baterie słoneczne i fotoogniwa

Wprawdzie w ci

ą

gu ostatnich 30 lat (Polityka, sierpie

ń

2009) energia pozyskiwana z wiatru

staniała 5-krotnie, ale wymagane s

ą

:

26

6.25. Energetyka wiatrowa przyszło

ś

ci

Wiatrakowiec zaprojektowany przez Sky WindPower wzbija si

ę

na

wysoko

ść

ponad 3 km

za pomoc

ą

przeciwbie

ż

nych

ś

migieł, po czym wył

ą

cza silniki i przeł

ą

cza si

ę

na tryb produkcji energii. Aby całe urz

ą

dzenie utrzymywało optymalna

pozycj

ę

, nachylenie łopat

ś

migieł jest sterowane komputerowo.

27

6.26. Fale i pływy

Rhode Island – 500 kW - 2006

Irlandia Północna – 1 MW – koniec 2006

Hiszpania 1,25 MW – 2007

Portugalia – 24 MW – 2007

Kornwalia GB – 5 MW – 2008

Pólnocny Devon GB – 10 MW -2010

Daishan – Chiny – 120 -150 kW – data
nieustalona

Instalacja pływowa - szereg generatorów

ustawionych w niewielkich odległo

ś

ciach.

Ponad 20-metrowe wirniki pracuj

ą

w zanurzeniu

.

28

6.27. Energetyka geotermalna