1

Wpływ energetyki

na

ś

rodowisko

Wykład XIV

Wpływ energetyki na

ś

rodowisko wyra

ż

a si

ę

przed

przede wszystkim w oddziaływaniu na:

powietrze atmosferyczne - zwi

ą

zany z emisj

ą

zanieczyszcze

ń

zawartych w spalinach

powierzchni

ę

ziemi – zwi

ą

zane ze

składowaniem
odpadów paleniskowych

wody podziemne – np. pobierane do celów
technologicznych

wody powierzchniowe – zrzut wód
pochłodniczych, tak

ż

e problem elektrowni

wodnych

przyrod

ę

i krajobraz – oddziaływanie to ma

charakter potencjalny i odnosi si

ę

do lokalizacji

np. elektrowni konwencjonalnych oraz du

ż

ych

farm wiatrowych

2

1. Energetyka konwencjonalna

Schemat działania elektrociepłowni konwencjonalnej

3

Energetyka konwencjonalna

W konwencjonalnej elektrowni
kondensacyjnej nast

ę

puje w procesie

spalania zamiana energii chemicznej
paliwa w energi

ę

ciepln

ą

pary, nast

ę

pnie

energia cieplna zamieniana jest w energi

ę

kinetyczn

ą

, a ta z kolei w energi

ę

elektryczn

ą

. Zarówno energia elektryczna

jak i energia cieplna przesyłana jest liniami
elektroenergetycznymi, czy te

ż

sieci

ą

wodoci

ą

gow

ą

do odbiorców.

Energetyka konwencjonalna

4

Oddziaływanie na powietrze

atmosferyczne

emisje z elektrowni konwencjonalnych

urz

ą

dzenia do ograniczania

zanieczyszczenia powietrza – urz

ą

dzenia

odpylaj

ą

ce (zasadnicze, zasilaj

ą

ce,

wentylacyjne, obiegi wtórne, aparatura
pomiarowa)

w elektrowniach stosuje si

ę

: elektrofiltry,

odpylacze mechaniczne, wielostopniowe

Oddziaływanie na powietrze

atmosferyczne

Na

ś

rodowisko oddziaływaj

ą

przede wszystkim

produkty spalania paliw, a wi

ę

c pochodz

ą

ce z

obiegu paliwowego elektrowni. Nale

żą

do nich:

spaliny, zawieraj

ą

ce niewychwycony przez

odpylacze popiół lotny (pył), dwutlenek siarki,
tlenki azotu, tlenek w

ę

gla, popiół lotny

wychwycony przez odpylacze spalin,

ż

u

ż

el spod

kotłów, odpady i

ś

cieki z instalacji odsiarczania

spalin.

W obiegu paliwowym nast

ę

puje tak

ż

e pylenie

powierzchniowe: przy rozładunku, składaniu
czerpaniu w

ę

gla ze składów, jak równie

ż

przy

transporcie, składowaniu i załadunku popiołu i

ż

u

ż

la.

5

Oddziaływanie na powietrze

atmosferyczne

Ograniczanie zanieczyszcze

ń

:

zmniejszanie emisji tlenków azotu

uszlachetnianie surowca (zgazowanie w

ę

gla,

oczyszczanie spalin kotłowych)

zmniejszanie ilo

ś

ci NO

x

powstaj

ą

cych w

procesie spalania w kotłach (spalanie
dwustrefowe, palniki o specjalnej konstrukcji,
recyrkulacja spalin, doprowadzenie wody i pary
do strefy spalania, zmniejszenie nadmiaru
powietrza, obni

ż

enie temperatury gor

ą

cego

powietrza

Wykorzystanie wody w procesach

wytwarzania energii elektrycznej

produkcja pary w obiegu wodno-parowym

ochładzanie pary w obiegu chłodz

ą

cym

skraplacze

szczególne wymagania dotycz

ą

ce jako

ś

ci

wody

6

Zapotrzebowanie elektrowni

na wod

ę

:

chłodz

ą

c

ą

do chłodzenia i skraplania pary w

procesie wytwarzania energii elektrycznej
(główny problem oddziaływania na

ś

rodowisko)

ruchow

ą

do chłodzenia ło

ż

ysk pomp, silników,

generatorów, turbin, chłodzenia transformatorów
olejowych (3-5%)

kotłow

ą

do uzupełniania strat w obiegu wodno-

parowym

do transportu hydraulicznego odpadów
paleniskowych oraz do utrzymania czysto

ś

ci

(korzysta si

ę

ze

ś

cieków powstaj

ą

cych w

elektrowniach)

do zaspokojenia potrzeb gospodarczo-
higienicznych załogi i ochrony ppo

ż

.

Emitery hałasu w elektrowniach

urz

ą

dzenia na składowiskach w

ę

gla

(maszyny rozładowcze, kruszarki, młyny
w

ę

gla)

chłodnie kominowe i wentylatorowe
(równie

ż ź

ródło roszenia przyległych

terenów)

transformatory

wył

ą

czniki powietrzne wysokiego napi

ę

cia

7

Inne problemy hała

ś

liwo

ś

ci

energetyki

wydmuchy pary z zaworów
bezpiecze

ń

stwa (zwłaszcza

rozruchowych)

wydmuchy spr

ęż

onego powietrza

hała

ś

liwa praca wentylatorów powietrza i

ich przewodów ss

ą

cych

Zabiegi zapobiegaj

ą

ce nadmiernej

hała

ś

liwo

ś

ci urz

ą

dze

ń

energetycznych

uwzgl

ę

dnienie w opracowywaniu konstrukcji i

technologii nowych urz

ą

dze

ń

odpowiednia eksploatacja i konserwacja urz

ą

dze

ń

i

zabezpiecze

ń

zabezpieczenie stanowisk obsługi

stosowanie indywidualnych

ś

rodków

zabezpieczaj

ą

cych

zwi

ę

kszenie chłonno

ś

ci akustycznej pomieszcze

ń

racjonalne usytuowanie budynków, pomieszcze

ń

i

urz

ą

dze

ń

8

Główne czynniki wpływaj

ą

ce na

stan terenu, lasów i gleb

wykorzystanie powierzchni przez elektrownie
(moc turbozespołów, parametry pracy kotłów i
turbin, rodzaj paliwa, system chłodzenia
skraplaczy turbin

powierzchnia składu w

ę

gla, zbiorników na olej

opałowy i gaz ziemny, całkowita powierzchnia
zbiornika wody chłodz

ą

cej

powierzchnia stacji elektroenergetycznej
wysokiego napi

ę

cia

powierzchnia terenu zajmowanego przez
napowietrzne linie elektroenergetyczne

Procesy degradacji gleb zwi

ą

zane z

obecno

ś

ci

ą

zanieczyszcze

ń

w powietrzu

nadmierne zakwaszenie

alkalizacja

akumulacja substancji szkodliwych dla

ś

wiata ro

ś

linnego

problem – odpady paleniskowe:

ź

ródło

zanieczyszcze

ń

atmosfery (pylenie

składowisk)

9

2. Energetyka j

ą

drowa

Co to jest reaktor j

ą

drowy?

Energia pochodzi z
reakcji rozszczepienia
j

ą

der w rdzeniu

reaktora

Reaktory:
energetyczne,
naukowo-badawcze,
militarne

10

Reaktory energetyczne

Elektrownie j

ą

drowe – bezpieczne i

ekologiczne

ź

ródła energii

Energia w postaci ciepła zamieniana jest
na energi

ę

elektryczn

ą

Analogia do elektrowni w

ę

glowej – energia

cieplna ze spalania w

ę

gla.

Obiegi technologiczne

elektrowni j

ą

drowej

1.

Pierwotny: rozszczepienie atomów,
wytwarzanie energii cieplnej w reaktorze
j

ą

drowym, przekazanie do obiegu

wtórnego w wymienniku

2.

Wtórny: dalsze ogniwa wytwarzania
energii elektrycznej

11

Idea działania reaktora

Reakcja rozszczepiania
j

ą

der promieniotwórczych

(Uran)

235

U

92

+

1

n

0

=> [

236

U

92

]* =>

141

Ba

56

+

92

Kr

36

+ 3

1

n

0

+ Q

Reakcja ła

ń

cuchowa,

samopodtrzymuj

ą

ca si

ę

MASA KRYTYCZNA –
bez niej niemo

ż

liwa jest

reakcja ła

ń

cuchowa

Rozszczepienie j

ą

dra uranu 235

powolnym neutronem

Idea działania reaktora

Warunkiem
samopodtrzymywania si

ę

reakcji jest, aby w reakcji
rozszczepienia był
wytwarzany co najmniej
jeden neutron zdolny
wywoła

ć

nast

ę

pne

rozszczepienie. Gdy w
ka

ż

dej reakcji

rozszczepienia b

ę

dzie

powstawa

ć ś

rednio

wi

ę

cej ni

ż

jeden takich

neutronów, reakcja
rozwinie si

ę

lawinowo,

gdy mniej reakcja
ła

ń

cuchowa wyga

ś

nie.

12

Porównanie elektrowni tradycyjnej (a)

i j

ą

drowej (b)

• Dobrze zaprojektowana i

obsługiwana elektrownia
j

ą

drowa jest ekologiczna i

całkowicie bezpieczna w
przeciwie

ń

stwie do klasycznej

elektrowni opałowej
(w

ę

glowej, gazowej etc.).

• Elektrownie konwencjonalne =

odpady (hałdy pow

ę

glowe)

i gazy cieplarniane

• Elektrownia j

ą

drowa nie

emituje szkodliwych gazów

• Koszty eksploatacji elektrowni

j

ą

drowej s

ą

mniejsze

Wymagania stawiane

elektrowniom j

ą

drowym

dotycz

ą

ce usytuowania (odległo

ść

od

siedzib ludzkich, wpływ na

ś

rodowisko –

ro

ś

liny, zwierz

ę

ta, ludzie)

dotycz

ą

ce odpadów (usuwanie odpadów

promieniotwórczych, kontrola

strefy ochronne

13

Dlaczego ludzie boj

ą

si

ę

energetyki j

ą

drowej?

Brak wiedzy i radiofobia (Czarnobyl)

Lobby energetyki w

ę

glowo-naftowej

Nieprzemy

ś

lanie działania grup

pseudoekologicznych

S

ą

siedzi Polski maj

ą

elektrownie

j

ą

drowe

Energetyka j

ą

drowa – jedyna szansa na

niezale

ż

no

ść

energetyczn

ą

kraju

test ''Ivy Mike'', pierwsza na

ś

wiecie eksplozja termoj

ą

drowa

14

Najwi

ę

ksze awarie elektrowni

j

ą

drowych

1979 – Three Mile Island

1986 - Czarnobyl

Na Ziemi to nie człowiek pierwszy wykorzystał energi

ę

j

ą

drow

ą

…

2 miliardy lat temu „pracowały” tzw. reaktory naturalne.
Najbardziej znanym jest naturalny reaktor w miejscowo

ś

ci

Oklo w południowo-wschodnim Gabonie (Afryka)

15

3. Nowe rozwi

ą

zania w energetyce

Nowe technologie

wzbogacanie w

ę

gla kamiennego (zmniejszanie

zasiarczenia i zapopielenia)

stosowanie kotłów fluidalnych (mo

ż

liwo

ść

znacznego odsiarczania – 90% i odazotowania
– 85% paliwa w procesie spalania

wykorzystanie układów gazowo-parowych
(pozwalaj

ą

na podniesienie sprawno

ś

ci

wytwarzania energii elektrycznej z 35% do 45-
50%)

zagazowanie paliw stałych (pozwala na spalanie
w elektrowniach „czystego” paliwa)

16

Niekonwencjonalne metody

wytwarzania energii

energia geotermiczna (mo

ż

liwo

ś

ci w

Polsce)

wykorzystanie energii słonecznej

wykorzystanie energii wiatru

wykorzystanie energii fal morskich

wykorzystanie biomasy (plantacje
energetyczne, np. wierzba energetyczna)

inne: metoda magnetohydrodynamiczna
(MHD), ogniwa paliwowe, wodór

Czy turbiny wiatrowe s

ą

hała

ś

liwe?

Elektrownia wiatrowa, jak ka

ż

de urz

ą

dzenie techniczne,

emituje d

ź

wi

ę

k. Prawidłowo zlokalizowane elektrownie

wiatrowe, dzi

ę

ki zastosowaniu wielu rozwi

ą

za

ń

słu

żą

cych ekranowaniu emisji d

ź

wi

ę

ku, nie s

ą

hała

ś

liwe.

Praca elektrowni wiatrowych posadowionych w
odległo

ś

ci kilkuset metrów od domostw i zabudowa

ń

gospodarskich nie jest w ogóle słyszalna, z uwagi na to,

ż

e d

ź

wi

ę

k emitowany przez obracaj

ą

ce si

ę ś

migła jest

pochłaniany przez otoczenie (szum wiatru w drzewach i
ro

ś

linach, tzw. „hałas otoczenia”). Uzyskanie zgody na

realizacje inwestycji wymaga przeprowadzenia
szczegółowych bada

ń

w zakresie emisji hałasu. Ka

ż

dy

realizowany projekt musi spełnia

ć

normy w zakresie

dopuszczalnych poziomów emisji hałasu.

Ś

rednio

przyj

ąć

mo

ż

na,

ż

e w odległo

ś

ci 350m od pracuj

ą

cej

turbiny odbieramy d

ź

wi

ę

k o nat

ęż

eniu 40 dB.

17

Czy turbiny wiatrowe s

ą

hała

ś

liwe?

78

Pralka

70

Odkurzacz

115

Płacz

ą

ce dziecko

70

Hała

ś

liwa restauracja

60

Klimatyzacja

80

Ruch uliczny w miastach

Gło

ś

no

ść

Ź

ródło ha

ł

asu

Jaki jest wpływ elektrowni

wiatrowych na ptaki?

Badania naukowe przeprowadzone na

ś

wiecie

wskazuj

ą

,

ż

e wpływ elektrowni wiatrowych na

ptaki zale

ż

y od zastosowanego typu urz

ą

dze

ń

,

ich wysoko

ś

ci, liczby, ustawienia wzgl

ę

dem

siebie, ale w najwi

ę

kszym stopniu uzale

ż

niony

jest od wyboru lokalizacji inwestycji. Parki
wiatrowe stanowi

ą

przeszkod

ę

na trasie przelotu

ptaków jednak jako obiekty o du

ż

ej wysoko

ś

ci, w

dodatku poruszaj

ą

ce si

ę

, s

ą

widoczne dla

ptaków, które w wi

ę

kszo

ś

ci przypadków z

łatwo

ś

ci

ą

je omijaj

ą

(dostosowuj

ą

kurs przelotu

lub jego pułap).

18

Jaki jest wpływ elektrowni

wiatrowych na ptaki?

Kolizje ptaków z elektrowniami zdarzaj

ą

si

ę

w

sytuacji zlokalizowania elektrowni na trasie
głównych przelotów ptaków lub w miejscu, gdzie
znajduj

ą

si

ę

wa

ż

ne dla nich

ż

erowiska. Pewne

zagro

ż

enie wyst

ę

powa

ć

mo

ż

e tak

ż

e w trakcie

nocnych przelotów i w warunkach złej
widoczno

ś

ci. Pami

ę

ta

ć

nale

ż

y jednak,

ż

e

wi

ę

kszo

ść

migracji ptaków odbywa si

ę

na

wysoko

ś

ciach znacznie przekraczaj

ą

cych 150

m, czyli zdecydowanie ponad pracuj

ą

cymi

elektrowniami wiatrowymi. A tak

ż

e o tym,

ż

e

wpływ energetyki wiatrowej na

ś

miertelno

ść

ptaków jest w porównaniu z innymi formami
działalno

ś

ci ludzkiej niewielki.

Jaki jest wpływ elektrowni

wiatrowych na ptaki?

5500

Budynki

1000

Koty

1000

Inne formy działalno

ś

ci cz

ł

owieka

880

Linie wysokiego napi

ę

cia

700

Pojazdy

700

Pestycydy

250

Wie

ż

e telekomunikacyjne

<1

Elektrownie wiatrowe

Ilo

ść

(na 10000

przypadków)

Przyczyna

19

Czy elektrownie wiatrowe

wpływaj

ą

na krajobraz?

Elektrownie wiatrowe jako urz

ą

dzenia wysokie

(do 150 m), o kolorze kontrastowym w stosunku
do tła nieba oraz powierzchni ziemi z ró

ż

nymi

formami jej u

ż

ytkowania, w dodatku poruszaj

ą

ce

si

ę

, wpływaj

ą

na krajobraz. W zale

ż

no

ś

ci od

ukształtowania terenu i sposobu jego
zagospodarowania, a tak

ż

e typu i liczby

posadowionych w jednym miejscu urz

ą

dze

ń

,

parki wiatrowe mog

ą

by

ć

widoczne nawet z

du

ż

ych odległo

ś

ci. Ocena wpływu

projektowanych inwestycji na krajobraz jest
jednak bardziej zło

ż

ona ni

ż

samo stwierdzenie,

ż

e s

ą

one widoczne.

Czy elektrownie wiatrowe

wpływaj

ą

na krajobraz?

Rozwa

ż

any jest tak

ż

e wpływ na zmian

ę

dotychczasowego charakteru otoczenia, który w
du

ż

ej mierze jest sprawa subiektywnego

postrzegania, zale

ż

ny bowiem od osobistych

upodoba

ń

i pogl

ą

dów oceniaj

ą

cego. Przez wiele

osób turbiny postrzegane s

ą

jako nowoczesne,

przyjazne

ś

rodowisku instalacje, o prostym a

jednocze

ś

nie wyrafinowanym kształcie.

Oceniaj

ą

c wpływ elektrowni wiatrowych na

krajobraz, pami

ę

ta

ć

nale

ż

y,

ż

e alternatywa dla

energii odnawialnej jest energia z
konwencjonalnych

ź

ródeł, których wpływ na

krajobraz jest nieporównywalnie wi

ę

kszy.

20

Dlaczego wykorzystanie

elektrowni wiatrowych zapobiega

globalnemu ociepleniu?

Produkcja energii z elektrowni wiatrowych stanowi
czyste, tzw. „zero-emisyjne”

ź

ródło generacji energii.

Oznacza to,

ż

e przy produkcji energii elektrycznej przez

turbiny wiatrowe do atmosfery nie s

ą

emitowane gazy

cieplarniane, które generowane s

ą

podczas spalania

paliw kopalnych w konwencjonalnych

ź

ródłach generacji

(elektrowniach i elektrociepłowniach). W polskim
systemie elektroenergetycznym produkcja 1 MWh
energii w oparciu o w

ę

giel kamienny powoduje emisje

0,9 t CO

2

, za

ś

w oparciu o w

ę

giel brunatny 1,05 t CO

2

.

Zast

ę

powanie

ź

ródeł konwencjonalnych przez

ź

ródła

energii odnawialnej pozwala wi

ę

c na unikni

ę

cie emisji

du

ż

ej ilo

ś

ci dwutlenku w

ę

gla do atmosfery.

Czy budowa elektrowni

wiatrowych wpływa na turystyk

ę

?

Do

ś

wiadczenia gmin, na terenie których wybudowano w

Polsce farmy wiatrowe (Wolin, Darłowo), dowodz

ą ż

e

elektrownie wiatrowe pozytywnie wpływaj

ą

na rozwój

turystyki. Turbiny postrzegane s

ą

jako atrakcje

turystyczne, a z czasem staja si

ę

lokalnymi symbolami.

Inwestycje budowy parków wiatrowych z reguły
korzystnie wpływaj

ą

na rozwój regionu, przyczyniaj

ą

c si

ę

do poprawy infrastruktury, a tak

ż

e promocji gminy jako

przyjaznej

ś

rodowisku.

Ś

rodki uzyskane z tytułu

podatków mog

ą

by

ć

przeznaczane m.in.: na rozwój

turystyki, projekty edukacyjne czy inne projekty
ekologiczne, które przyci

ą

ga

ć

b

ę

d

ą

turystów do

przyjazdu i wypoczynku na terenie gminy. W wielu
krajach europejskich w miejscu posadowienia turbin
tworzone s

ą

centra edukacji ekologicznej, do których

przyje

ż

d

ż

aj

ą

dzieci i młodzie

ż

.

21

Gdzie w Polsce znajduj

ą

si

ę

parki wiatrowe?

30,6 MW

zachodniopomorskie

Jagni

ą

tkowo

30 MW

łódzkie

Kamie

ń

sk

40,5 MW

warmi

ń

sko-mazurskie

Kisielice

22 MW

pomorskie

Puck

50 MW

zachodniopomorskie

Tymie

ń

8,4 MW

pomorskie

Gniewino

30 MW

zachodniopomorskie

Zagórze

18 MW

zachodniopomorskie

Cisowo

5,1 MW

zachodniopomorskie

Barzowice

moc

województwo

lokalizacja

Jak wygl

ą

da stan rozwoju rynku

energetyki wiatrowej w Polsce na

tle rozwoju sektora w Europie?

Energetyka wiatrowa w Polsce nadal znajduje si

ę

w fazie

narodzin. Na terenie kraju posadowione s

ą

o ł

ą

cznej

mocy ok. 280 MW.

Ś

rednia moc posadowionej turbiny

wynosi ok. 1,52 MW. Nasycenie elektrowniami
wiatrowymi w Polsce nale

ż

y do najni

ż

szych w Europie.

W 2007 roku ł

ą

czna produkcja energii elektrycznej w

elektrowniach wiatrowych w Polsce wyniosła 392,6 GWh
energii elektrycznej - znacznie wi

ę

cej ni

ż

w roku 2006,

kiedy z wiatru wyprodukowano 245,5 GWh co oznacza,
i

ż

udział produkcji energii z wiatru w produkcji energii w

odnawialnych

ź

ródłach energii ogółem ukształtował si

ę

na poziomie ok. 6%.

22

Jak wygl

ą

da stan rozwoju rynku

energetyki wiatrowej w Polsce na

tle rozwoju sektora w Europie?

Tymczasem na terenie Europy posadowione s

ą

turbiny

wiatrowe o ł

ą

cznej mocy ponad 56535 MW, na

ś

wiecie

ponad 94122 MW. W samym 2007 roku, na terenie
krajów Unii Europejskiej posadowiono ł

ą

cznie turbiny o

mocy 8554 MW, co oznacza 18% wzrost zainstalowanej
mocy w stosunku do roku poprzedniego.

Jak wygl

ą

da stan rozwoju rynku

energetyki wiatrowej w Polsce na

tle rozwoju sektora w Europie?

Liderem bran

ż

y w zakresie wielko

ś

ci rynku nadal

pozostaj

ą

Niemcy, gdzie ł

ą

czna moc zainstalowana

przekracza 22 240 MW, na drugim miejscu pod
wzgl

ę

dem zainstalowanej mocy znajduje si

ę

Hiszpania –

ponad 15140 MW. Ponadto, w sze

ś

ciu krajach UE

zainstalowana moc znacznie przekracza 1GW – w Danii
(3136 MW), Włoszech (2726 MW), Wielkiej Brytanii
(2389 MW), Portugalii (2150 MW), Francji (2454 MW)
oraz Holandii (1746 MW). W Polsce nie wybudowano
dotychczas

ż

adnego projektu typu offshore, czyli

realizowanego na morzu, podczas gdy w krajach takich,
jak Wielka Brytania, Dania czy Holandia, inwestycje na
morzu stanowi

ą

główny kierunek rozwoju sektora.

23

Podstawowa literatura

Ciechanowicz W., Energia,

ś

rodowisko i

ekonomia. Wyd. IBS PAN, Warszawa 1997.

Kucowski J., Laudyn D., Przekwas M.,
Energetyka a ochrona

ś

rodowiska. WNT,

Warszawa 1987.

Lewandowski W.M., Proekologiczne

ź

ródła

energii odnawialnej. WNT, Warszawa 2001.

Flaga A., In

ż

ynieria wiatrowa. Podstawy i

zastosowania, Arkady, Warszawa 2008.

Boczar T., Energetyka wiatrowa, PAK,
Warszawa 2007.