Odnawialne źródła energii

–

czy zastąpią surowce

wykorzystywane obecnie?

www.biomasa.org/edukacja

prezentacja dla uczniów

szkół

ponadgimnazjalnych

Prezentacja przygotowana w ramach projektu
Fundacji Partnerstwo dla Środowiska
współfinansowanego przez NFOŚiGW.

Energia

Energia jest potrzebna człowiekowi na każdym kroku.

Człowiek na różnych etapach rozwoju wykorzystywał

różne źródła energii.

Bez niej nie byłoby możliwe używanie sprzętów

elektrycznych, korzystanie ze środków transportu

czy praca zakładów przemysłowych.

Trudno też wyobrazić sobie życie w naszych domach

i mieszkaniach, pozbawionych energii cieplnej,

energii elektrycznej czy też gazu.

www.biomasa.org/edukacja

Courtesy of DOE/NREL

Surowce energetyczne

Zapotrzebowanie na energię wzrosło gwałtownie w

czasach rewolucji przemysłowej (około 1750 roku).

W początkowym okresie rewolucji podstawowym

surowcem energetycznym było

drewno

, zastąpione

później przez

węgiel kamienny

(

poł

. XIX

–

poł

. XX w.),

a następnie przez

ropę naftową

Od połowy ubiegłego stulecia gwałtownie zaczęło

rosnąć znaczenie ropy naftowej.

Natomiast w ostatnim trzydziestoleciu XX w. coraz

większego znaczenia zaczęło nabierać

wykorzystanie gazu ziemnego.

www.biomasa.org/edukacja

Wyczerpywanie się

konwencjonalnych źródeł energii

Zasoby paliw kopalnych są nieodnawialne:

prędzej czy później ulegną zupełnemu wyczerpaniu.

Ocenia się, że:

najdłużej, bo jeszcze przez prawie 220 lat będzie

można korzystać ze złóż węgla,

ponad 60 lat trwać będzie eksploatacja gazu ziemnego,

zaś ropy naftowej wystarczy na około 30

40 lat.

www.biomasa.org/edukacja

Courtesy of DOE/NREL

Zmiany klimatyczne

powszechne wykorzystanie paliw kopalnych spowodowało

gwałtowny wzrost emisji gazów cieplarnianych,

najprawdopodobniej ich stężenie w atmosferze nie było

tak duże jak obecnie przez ostatnich 20 milionów lat!

zmiany składu atmosfery wywołały globalne ocieplenie,

a także wiele innych zmian klimatycznych,

których skutki mogą zagrozić człowiekowi

i całemu środowisku naturalnemu

www.biomasa.org/edukacja

Courtesy of DOE/NREL

Źródła energii

ODNAWIALNE

biomasa

energia Słońca

energia wiatru

energia

geotermalna

energia wody

NIEODNAWIALNE

węgiel kamienny

węgiel brunatny

ropa naftowa

gaz ziemny

rudy metali

pierwiastki

promieniotwórcze

www.biomasa.org/edukacja

Courtesy of DOE/NREL

Energia Słońca

Energia promieniowania słonecznego jest

podstawowym źródłem energii na Ziemi.

Wykorzystują ją w procesie fotosyntezy rośliny, z

których następnie powstają zasoby biomasy.

Nawet energia paliw kopalnych w pośredni sposób

pochodzi od energii Słońca: węgiel, ropa naftowa i gaz

ziemny to przekształcona w biochemicznych

i fizycznych procesach biomasa sprzed milionów lat.

Słońce w ciągu zaledwie jednego dnia dostarcza więcej energii, n

iż

przez 27 lat zużywa cała ludzkość.

Problemem jest jednak techniczne

wykorzystanie tych zasobów.

www.biomasa.org/edukacja

Warunki sprzyjające

wykorzystaniu energii Słońca

bezchmurna pogoda,

długi okres

usłonecznienia

, czyli godzin z

bezpośrednio widoczną tarczą słoneczną,

małe zapylenie powietrza

... im większe zachmurzenie,

... im większa szerokość geograficzna,

... im bliżej wielkich miast,

... tym mniejsza ilość promieni słonecznych,

docierających do powierzchni globu

www.biomasa.org/edukacja

Courtesy of DOE/NREL

Potencjał i wykorzystanie

energii Słońca

Nasz kraj posiada raczej skromne możliwości

wykorzystywania energii Słońca:

trudno, na przykład, ogrzewać budynki przy pomocy

kolektorów słonecznych, jeśli na półrocze jesienno

zimowe

–

a zatem na sezon grzewczy

–

przypada

zaledwie 20% całkowitej rocznej sumy nasłonecznienia.

W Polsce największym potencjałem

energii Słońca dysponują:

część województwa lubelskiego,

południowe krańce województwa podlaskiego,

Wybrzeże Środkowe i Wybrzeże Szczecińskie.

www.biomasa.org/edukacja

Courtesy of DOE/NREL

Zalety energii Słońca

Energia Słońca to odnawialne źródło energii.

Jej wykorzystanie:

nie przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych,

nie powoduje żadnych zanieczyszczeń,

nie pociąga za sobą produkcji odpadów.

www.biomasa.org/edukacja

Dostarczający 35 000 l ciepłej wody użytkowej

kolektor słoneczny o powierzchni 6 m

pozwala

zredukować roczną emisję:

•

dwutlenku węgla (CO2) o 1,5 t,

•

dwutlenku siarki (SO2) o 12 kg,

•

tlenków azotu o 5 kg i

•

pyłów o 2

Courtesy of DOE/NREL

Wady energii Słońca

zmienność dobowa i sezonowa promieniowania

słonecznego,

mała gęstość dobowa strumienia energii

promieniowania słonecznego, która nawet w

rejonach równikowych wynosi zaledwie 300 W/m

zaś w Polsce nie przekracza 100 W/m

(czyli 1000

kWh

w skali roku),

trudności z magazynowaniem

będące obecnie

w użyciu zasobniki ciepłej wody pozwalają

magazynować pozyskaną z energii Słońca

energię cieplną jedynie przez 1

2 dni,

wysokie ceny urządzeń

www.biomasa.org/edukacja

Courtesy of DOE/NREL

Energia wiatru

Wiatr to spowodowany różnicami

temperatur i ciśnień ruch powietrza.

Człowiek wykorzystuje jego siłę od bardzo dawnych

czasów. Już 4000 lat temu starożytni Babilończycy

pompowali wodę przy pomocy wiatraków, nawadniając

pola i osuszając mokradła, o wiele wcześniej zaś

wykorzystywano wiatr w żegludze.

Współcześnie energia wiatru służy także do produkcji

elektryczności, a energetyka wiatrowa jest jedną

z najdynamiczniej rozwijających się gałęzi przemysłu.

www.biomasa.org/edukacja

Courtesy of DOE/NREL

Warunki sprzyjające

wykorzystaniu energii wiatru

częste występowanie wiatru

duża siła wiatru

Elektrownie wiatrowe pracują zazwyczaj przy wietrze

wiejącym z prędkością od 5 do 25 m/s, przy czym

prędkość od 15 do 20 m/s uznawana jest za optymalną.

Najlepsze pod względem warunków

wiatrowych obszary to:

morskie wybrzeża,

otwarte równiny,

wierzchołki wzniesień

górskie przełęcze.

www.biomasa.org/edukacja

Elektrowni

wiatrowych nie

należy za to

lokalizować

w górskich dolinach

i kotlinach.

Potencjał i wykorzystanie

energii wiatru

W Polsce najlepsze warunki wiatrowe panują na:

Pomorzu i w północno

wschodnich rejonach kraju,

dużym potencjałem energii wiatru dysponują też

górzyste i pagórkowate tereny Sudetów, Beskidu Śląskiego

i Żywieckiego, Bieszczad, Pogórza

Dynowskiego

, Garbu

Lubawskiego i

Kielcczyzny

Współcześnie szybki rozwój energetyki wiatrowej

następuje zwłaszcza w Europie.

W roku 2004 najwięcej mocy zainstalowanej przybyło w

Hiszpanii

–

kraju o ponadprzeciętnej prędkości wiatru (do 10m/s)

i znakomitych warunkach do rozwoju energetyki wiatrowej.

www.biomasa.org/edukacja

Wykorzystanie energii wiatru

na świecie

W roku 2005 w 10 krajach „starej” Unii Europejskiej

moc zainstalowana elektrowni wiatrowych wynosiła 34 630 MW

- blisko trzy czwarte światowej mocy zainstalowanej.

www.biomasa.org/edukacja

Produkcja energii wiatrowej na świecie w 2004 roku

Ameryka

Północna

15,4%

Azja

9,1%

pozostałe

1,9%

Europa

73,6%

Zalety i wady energii wiatru

Produkcja energii

elektrycznej z energii wiatru:

nie powoduje

zanieczyszczeń

nie przyczynia się do emisji

gazów cieplarnianych

nie wiąże się z eksploatacją

wyczerpanych zasobów

Elektrownie wiatrowe:

szpecą krajobraz

emitują hałas

stanowią zagrożenie dla

ptaków

www.biomasa.org/edukacja

Courtesy of DOE/NREL

Energia wody

Ludzie od dawna wykorzystują energię wody.

Pierwsze koła wodne powstały w starożytnym Rzymie

w I wieku p.n.e. W Polsce zaczęto je stosować

w XII wieku. Służyły do napędzania różnych urządzeń

w młynach, tartakach i kuźniach.

Energia wody znalazła nowe zastosowanie gdy

w początkach XIX wieku wynaleziono turbinę wodną.

W 1882 roku uruchomiono pierwszą na świecie

elektrownie wodną

–

instalację na rzece

Fox

River

w amerykańskim stanie

Wisconsin

www.biomasa.org/edukacja

Courtesy of DOE/NREL

Warunki sprzyjające

wykorzystaniu energii wody

Większość elektrowni wodnych wykorzystuje energię

wód śródlądowych

, czyli energię kinetyczną płynących

wód rzecznych. Wykorzystaniu tej energii najbardziej

sprzyjają górskie rzeki o wysokim spadzie.

Z kolei energia

pływów

morskich

może być

wykorzystywana tylko w dwudziestu miejscach na świecie,

bo tylko tam występuje odpowiednio duża różnica między

przypływem a odpływem.

www.biomasa.org/edukacja

Courtesy of DOE/NREL

Wykorzystanie energii wody

Światowe zasoby wody to także wielki magazyn energii, z którego

współcześnie pochodzi około 20% globalnej energii elektrycznej.

www.biomasa.org/edukacja

Udział rejonów świata w wielkości zainstalowanych mocy

w małych elektrowniach wodnych

Chiny

30%

Europa

39%

Reszta świata

Ameryka Północna

17%

Ameryka Południowa i

Środkowa

Zalety energii wody

Produkcja energii elektrycznej z energii wody:

nie przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych,

nie powoduje zanieczyszczeń,

nie pociąga za sobą wytwarzania odpadów.

Zasoby energii wody można łatwo magazynować,

a elektrownie wodne cechują się dużą żywotnością:

68% polskich hydroelektrowni ma już ponad 50 lat.

Zaletą elektrowni wodnych jest także możliwość

wykorzystania zbiornika wodnego np. do ochrony

przeciwpowodziowej, rybołówstwa i celów rekreacyjnych.

www.biomasa.org/edukacja

Courtesy of DOE/NREL

Wady elektrowni wodnych

Mimo, że energia woda jest odnawialnym źródłem energii,

elektrownie wodne

–

zwłaszcza duże

–

mogą wywierać

negatywny wpływ na środowisko:

budowa dużej zapory wiąże się z zalaniem

sporych obszarów,

pod wodą mogą znaleźć się tereny rolnicze,

miejsca historyczne,

zwierzęta i ptaki mogą stracić naturalne siedliska.

Duże elektrownie wodne wywierają negatywny wpływ na

krajobraz, a zapory wodne uniemożliwiają rybom

przemieszczanie się w górę i w dół rzeki.

Dlatego korzystniejsza jest budowa małych elektrowni wodnych.

www.biomasa.org/edukacja

Energia geotermalna

Energia

geotermalna

jest wewn

trznym ciep

em Ziemi

nagromadzonym w

ska

ach oraz w wodach

wype

niaj

cych pory i szczeliny skalne.

Energia geotermalna wykorzystywana by

a ju

przed

tysi

cami lat, na d

ugo przed paliwami kopalnymi, o czym

wiadcz

stare legendy potwierdzane p

niejszymi

odkryciami archeologicznymi.

Jednak na szerok

skal

zacz

ją

wykorzystywa

dopiero w pocz

tkach XX wieku.

www.biomasa.org/edukacja

Courtesy of DOE/NREL

Potencjał energii geotermalnej

Występowanie gorących źródeł o temp. powyżej 150 st. C,

ograniczone jest tylko do niektórych regionów globu. Są to:

Azja środkowa,

Afryka wschodnia i zachodnia,

część Półwyspu Arabskiego,

wyspy środkowego i zachodniego Pacyfiku

(na przykład Hawaje),

a w Europie

–

Alpy.

Jednak chyba najbardziej znanym ze swych złóż geotermalnych

miejscem świata jest Pierścień Ognia, obejmujący strefy przybrze

żne

i zachodnie wyspy Oceanu Spokojnego.

www.biomasa.org/edukacja

Wykorzystanie energii geotermalnej

Elektrownie geotermalne na świecie wytwarzają ponad

8200 MW energii

, zaopatrując w prąd około

60 milionów ludzi. Główni producenci wytwarzanego

w ten sposób prądu to Stany Zjednoczone, Filipiny,

Włochy, Meksyk, Japonia i Nowa Zelandia.

W Polsce zasoby geotermalne znajdują się pod powierzchnią 80%

terytorium, ich eksploatacja nie jest jednak łatwa.

Zakłady geotermalne pracują w Zakopanem, w Pyrzycach k.

Szczecina, w

Uniejowie

i w

Mszczonowie

k. Warszawy, zaś

źródła geotermalne są wykorzystywane w uzdrowiskach,

takich jak Cieplice, Duszniki Zdrój, Lądek Zdrój, Ustroń,

Konstancin

i Ciechocinek.

www.biomasa.org/edukacja

Zalety energii geotermalnej

energia geotermalna jest nieszkodliwa dla środowiska

jej pokłady są zasobami lokalnymi, więc mogą być

użytkowane w pobliżu miejsca pozyskiwania

instalacje geotermalne nie wywierają najczęściej

niekorzystnego wpływu na krajobraz

zasoby energii geotermalnej są dostępne niezależnie

od pogody

www.biomasa.org/edukacja

Courtesy of DOE/NREL

Wady energii geotermalnej

efektem ubocznym korzystania z energii geotermalnej

jest niebezpieczeństwo zanieczyszczenia atmosfery,

a także wód powierzchniowych i głębinowych przez

szkodliwe gazy i minerały

jednym z nich jest

siarkowodór (H

S), który w wysokich stężeniach

może być niebezpieczny dla ludzkiego zdrowia,

istnieje ryzyko przemieszczenia się złóż

geotermalnych, które na całe dziesięciolecia mogą

„uciec” z miejsca eksploatacji

dogodne do wykorzystania energii geotermalnej

warunki występują w niewielu miejscach

www.biomasa.org/edukacja

Courtesy of DOE/NREL

Biomasa

Biomasa to organiczne frakcje produktów, odpadów

i pozostałości z rolnictwa (substancje roślinne

i zwierzęce), leśnictwa oraz pokrewnych przemysłów,

jak również odpady przemysłowe.

Do celów energetycznych wykorzystuje się:

drewno i odpady z przerobu drewna,

rośliny pochodzące z upraw energetycznych,

produkty rolnicze i odpady organiczne z rolnictwa,

frakcje organiczne odpadów komunalnych,

i komunalnych osadów ściekowych,

niektóre odpady przemysłowe.

www.biomasa.org/edukacja

Courtesy of DOE/NREL

Warunki sprzyjające

wykorzystaniu biomasy

rozwinięty przemysł drzewny dostarczający dużej ilości

odpadów, np. w Europie wykorzystanie drewna ma

największe znaczenie w krajach o dużym zalesieniu, takich

jak Finlandia, Szwecja czy Austria

duże obszary niewykorzystanych słabo urodzajnych gleb

W Polsce dużym

potencjałem biomasy dysponują

północne i zachodnie województwa, posiadające

duże nadwyżki słomy z gospodarstw rolnych.

www.biomasa.org/edukacja

Courtesy of DOE/NREL

Zalety wykorzystania biomasy

zerowy bilans emisji dwutlenku węgla

–

ilość dwutlenku

węgla emitowana podczas spalania jest równoważona

ilością dwutlenku węgla pochłanianego przez rośliny

w procesie fotosyntezy,

mniejsza niż w przypadku paliw kopalnych emisja

innych zanieczyszczeń,

wykorzystanie lokalnych źródeł energii,

tworzenie nowych miejsc pracy,

zwłaszcza na terenach wiejskich,

zagospodarowanie nieużytków

i utylizacja odpadów

www.biomasa.org/edukacja

Courtesy of DOE/NREL

Wady wykorzystania biomasy

stosunkowo mała gęstość surowca, utrudniająca jego

transport, magazynowanie i dozowanie;

szeroki przedział wilgotności biomasy, utrudniający jej

przygotowanie do wykorzystania w celach

energetycznych;

mniejsza niż w przypadku paliw kopalnych wartość

energetyczna surowca:

do produkcji takiej ilości energii, jaką uzyskuje się z

tony dobrej jakości węgla kamiennego potrzeba około

2 ton drewna bądź słomy;

niektóre odpady są dostępne tylko sezonowo

www.biomasa.org/edukacja

Czy tradycyjne źródła energii

można zastąpić alternatywnymi?

W XX wieku potrzeby energetyczne świata gwałtownie

wzrosły. Podczas gdy w roku 1960 ludzkość zużywała

142,5 EJ (1 EJ = 10

J) energii pierwotnej, pod koniec

stulecia wartość ta wynosiła już 425 EJ.

Globalne zapotrzebowanie na energię nadal będzie

wzrastać, zwiększając się o dwie trzecie

przez pierwszych 30 lat XXI wieku.

Tymczasem zasoby paliw kopalnych wyczerpują się, a ich

wykorzystanie powoduje niekorzystne zmiany klimatu.

Wszystko wskazuje na to, że w przyszłości OZE

będą wykorzystywane coraz częściej.

www.biomasa.org/edukacja

Document Outline

Odnawialne Ÿród³a energii –czy zast¹pi¹ surowce wykorzystywane obecnie?
Energia
Surowce energetyczne
Wyczerpywanie siê konwencjonalnych Ÿróde³ energii
Zmiany klimatyczne
ród³a energii
Energia S³oñca
Warunki sprzyjaj¹ce wykorzystaniu energii S³oñca
Potencja³ i wykorzystanieenergii S³oñca
Zalety energii S³oñca
Wady energii S³oñca
Energia wiatru
Warunki sprzyjaj¹ce wykorzystaniu energii wiatru
Potencja³ i wykorzystanieenergii wiatru
Wykorzystanie energii wiatruna œwiecie
Zalety i wady energii wiatru
Energia wody
Warunki sprzyjaj¹ce wykorzystaniu energii wody
Wykorzystanie energii wody
Zalety energii wody
Wady elektrowni wodnych
Energia geotermalna
Potencja³ energii geotermalnej
Wykorzystanie energii geotermalnej
Zalety energii geotermalnej
Wady energii geotermalnej
Biomasa
Warunki sprzyjaj¹cewykorzystaniu biomasy
Zalety wykorzystania biomasy
Wady wykorzystania biomasy
Czy tradycyjne Ÿród³a energii mo¿na zast¹piæ alternatywnymi?

Zródla energii

Document Outline