Tematem naszego referatu jest energia odnawialna oraz jej źródła. W naszej pracy znajdują się informacje na temat rodzajów energii odnawialnej oraz jej rozmieszczenia na terenie Polski. Zawarłyśmy w niej również przykładowy kosztorys montażu kolektorów słonecznych ukazujący zalety energii słonecznej. Odpowiemy sobie także na różne pytania związane z naszym tematem.
Zapotrzebowanie na energię w społeczeństwie przełomu XX i XXI wieku jest olbrzymie. Trudno w dzisiejszych czasach wyobrazić sobie życie bez użytkowania energii elektrycznej. Energia ta obecnie jest nam tak samo niezbędna do życia jak woda i powietrze. W dobie tak daleko posuniętego rozwoju techniki gdzie wszystkie urządzenia napędzane są za pomocą energii elektrycznej, a sama energia elektryczna stanowi główną gałąź gospodarki każdego kraju - musimy poszukiwać nowych jej źródeł.
Co skłoniło człowieka do korzystania z energii odnawialnej?
Naukowcy przypuszczają, że dotychczas znane złoża ropy naftowej przy obecnym wydobyciu, wyczerpią się w przeciągu 30 lat!
Między innymi, dlatego człowiek zdając sobie sprawę z narastających problemów, które dotykają naszą całą planetę zaczął racjonalnie wykorzystywać tańsze, bardziej przyjazne człowiekowi i środowisku źródła energii , które są alternatywą dla energii nieodnawialnej.
Co to jest źródło energii odnawialnej?
Źródła energii, których używanie nie wiąże się z długotrwałym ich deficytem - ich zasób odnawia się w krótkim czasie.
W Ustawie Prawo energetyczne źródła energii zdefiniowano następująco:
„Odnawialne źródło energii – źródło wykorzystujące w procesie przetwarzania energię wiatru, promieniowania słonecznego, geotermalną, fal, prądów i pływów morskich, spadku rzek oraz energię pozyskiwaną z biomasy, biogazu wysypiskowego, a także z biogazu powstałego w procesach odprowadzania lub oczyszczania ścieków albo rozkładu składowanych szczątek roślinnych i zwierzęcych”.
Do surowców odnawialnych należą:
energia wód,
energia geotermalna,
energia wiatru
Biogaz
biomasa (drewno, słoma, odchody zwierząt),
energia słoneczna
WODA WŚRÓD NAS…
Energia wód
Ziemia z kosmosu posiada niebieską barwę. Dzieje się tak, gdyż 75 powierzchni naszego globu zajmują wody, zarówno te stojące jak i płynące. Woda jest niezbędna do życia dla każdego organizmu oraz powszechnie wykorzystywana do wielu procesów technologicznych. Jest także źródłem energii odnawialnej w postaci: spadku wód , fal morskich oraz pływów i prądów morskich.
Energia kinetyczna prądów morskich.
Moc prądów morskich jest oceniana na 7 TW (to prawie dwa razy więcej niż moc możliwa do otrzymania ze spadku wód śródlądowych). Jednak jej wykorzystanie jest bliskie zeru z powodu problemów technicznych i obawy przed zaburzeniem naturalnej równowagi. Wielu badaczy uważa, że prądy morskie mają fundamentalne znaczenie dla klimatu i uszczuplenie ich energii, choćby niewielkie, mogłoby doprowadzić do nieobliczalnych zmian klimatycznych.
Energia pływów.
Pływy są źródłem energii o mniejszym potencjale (szacuje się, że możliwe do wykorzystania jest 200 GW) niż prądy morskie, ale za to bezpieczniejszym i lepiej poznanym. Pierwsza wzmianka na temat ich wykorzystania pochodzi z 1086 r. z Dover, gdzie podobno pracował młyn napędzany energią pływów. Pierwszą elektrownię pływową zbudowali w roku 1967 Francuzi w Saint-Malo. Elektrownia ta ma moc maksymalną 550 MW i pracuje od 4 do 8 godzin dziennie, wytwarzając średnio 600 GWh energii elektrycznej rocznie. Obecnie takie elektrownie są również w Rosji i Wielkiej Brytanii, jednak żadna z nich obecnie (styczeń 2007 r.) nie pracuje na skalę przemysłową z powodu problemów technicznych oraz niebezpieczeństwa sztormów i huraganów.
Energia falowania.
Moc fal ocenia się na 3 TW, jednak wykorzystanie tej energii sprawia pewne trudności, pomimo iż opracowano wiele teoretycznych metod konwersji energii falowania na energię elektryczną. Największym problemem jest zmienność wysokości fal i wytrzymałość elektrowni. Najważniejsze sposoby konwersji energii fal na elektryczną:
elektrownie pneumatyczne – fale wymuszają w nich ruch powietrza, które napędza turbinę
elektrownie mechaniczne – wykorzystują siłę wyporu do poruszania się prostopadle do dna, co powoduje obracanie się wirnika połączonego z prądnicą
elektrownie indukcyjne – wykorzystują ruch pływaków do wytwarzania energii elektrycznej poprzez zastosowanie poruszających się wraz z pływakami cewek w polu magnetycznym
elektrownie hydrauliczne – w których przez ścianki nieruchomego zbiornika przelewają się jedynie szczyty fal, a woda wypływająca ze zbiornika napędza turbinę.
Typy elektrowni wodnych:
Zapory
Zapora Trzech Przełomów – największa elektrownia wodna na świecie.
Ponieważ źródłem energii elektrycznej w elektrowniach wodnych jest energia potencjalna wody, ilość tej energii jest proporcjonalna do wysokości, jaką traci woda w obrębie elektrowni. Aby zmaksymalizować tę energię, buduje się wysokie zapory, które umożliwiają spiętrzenie wody. Przykładowo, zapora Itaipu ma wysokość 196 metrów.
Elektrownie szczytowo-pompowe
Górny zbiornik elektrowni Dlouhé Stráně w Czechach.
Elektrownie szczytowo pompowe służą do dostosowywania produkcji energii do jej chwilowego zapotrzebowania. W czasie małego zapotrzebowania na energię, jej nadmiar jest wykorzystywany do pompowania wody do zbiornika znajdującego się na dużej wysokości. W czasie dużego zapotrzebowania, woda jest uwalniana i jej energia potencjalna przetwarzana jest z powrotem na energię elektryczną. Elektrownie szczytowo-pompowe stanowią aktualnie największe akumulatory energii potencjalnej i umożliwiają wykorzystywanie niestabilnych źródeł energii, takich jak elektrownie wiatrowe i elektrownie słoneczne.
Elektrownie przepływowe
Elektrownia przepływowa Chief Joseph w USA.
Elektrownie przepływowe nie spiętrzają dodatkowo wody i nie wymagają tworzenia zalewów. Ich moc jest ograniczona przez moc płynącej naturalnie wody. W czasie małego zapotrzebowania na energię woda swobodnie przepływa przez taką elektrownię. Elektrownie przepływowe działają najefektywniej jeśli są zbudowane w miejscach gdzie jest ona w naturalny sposób spiętrzona.
Elektrownie pływowe
Generator pływowy z wirnikiem wysuniętym nad powierzchnię wody.
Elektrownie pływowe wykorzystują energię potencjalną wody morskiej spiętrzonych w czasie pływów. Ich moc zmienia się w ciągu doby, ale w sposób całkowicie przewidywalny, co pozwala uzupełnić je w zbiorniki umożliwiające generowanie energii w sposób ciągły. Powstają też generatory czerpiące energię z energii kinetycznej wody przemieszczającej się w czasie pływów.
Elektrownia Wodna Żarnowiec to największa w Polsce elektrownia szczytowo-pompowa. Położona jest w miejscowości Czymanowo nad jeziorem Żarnowieckim w województwie pomorskim. Posiada moc turbinową 716 MW oraz pompową 800 MW. Jej budowę ukończono w roku 1983 po 8 latach prac budowlanych. W początkowym zamyśle elektrownia miała spełniać rolę akumulatora energii dla powstającej w pobliskim Kartoszynie elektrowni jądrowej Żarnowiec. Obecnie stanowi doskonały magazyn energii dla pomorskich farm wiatrowych.
Ciekawostka
W Polsce na elektrownie szczytowo-pompowe przypada najwięcej, bo około 1350 MW mocy zainstalowanej, spośród około 2250 MW, posiadanych ogółem przez elektrownie wodne.
Wady i zalety i energii wodnej
Zalety:
nie przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych,
nie powoduje zanieczyszczeń,
nie pociąga za sobą wytwarzania odpadów,
elektrownie wodne cechują się dużą żywotnością: 68% polskich hydroelektrowni ma już ponad 50 lat.
Wady:
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,
zapory wodne uniemożliwiają rybom przemieszczanie się w górę i w dół rzeki.
Czym jest energia geotermalna?
Energia geotermalna jest wewnętrznym ciepłem Ziemi nagromadzonym w skałach oraz wodach wypełniających pory i szczeliny skalne.
Obecnie na terenie Polski funkcjonuje lub jest w realizacji dziewięć ciepłowniczych zakładów geotermalnych, w których temperatura wody waha się średnio
od 30 do 130 °C.
Wady i zalety energii geotermalnej
Zalety:
nieszkodliwa dla środowiska
pokłady energii geotermalnej są zasobami lokalnymi, tak więc mogą być pozyskiwane w pobliżu miejsca użytkowania,
nie wywiera niekorzystnego wpływu na krajobraz,
dostępne zawsze, niezależnie od warunków pogodowych.
Wady:
niebezpieczeństwo zanieczyszczenia atmosfery, a także wód powierzchniowych i głębinowych przez szkodliwe gazy i minerały,
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.
Energia wiatru
Wiatr to spowodowany różnicami temperatur i ciśnień ruch powietrza.
Współcześnie energia wiatru służy także do produkcji elektryczności, a energetyka
wiatrowa jest jedną z najdynamiczniej rozwijających się gałęzi przemysłu.
Warunkiem sprzyjającym wykorzystania energii wiatru jest częste występowanie wiatru oraz jego duża siła. Elektrownie wiatrowe pracują zazwyczaj przy wietrze wiejącym z prędkością od 5 do 25m/s, przy czym prędkość od 15 do 20m/s uznawana jest za optymalną. Najlepszymi pod względem warunków wiatrowych obszarami są: morskie wybrzeża, otwarte równiny wierzchołki wzniesień, górskie przełącza. Najwięcej elektrowni wiatrowych znajduje się na Pomorzu.
W Polsce występuje silna rejonizacja zasobów energii wiatru. Najbardziej korzystne warunki do pozyskiwania energii wiatru występują w rejonach:
• Wybrzeża,
• Rejonie wyspy Wolin,
• Suwalszczyzny,
• Środkowej Wielkopolski i Mazowsza,
• Beskidu Śląskiego i Żywieckiego,
• Bieszczad i Pogórza Dynowskiego.
Rozkład prędkości wiatru silnie zależy od lokalnych warunków topograficznych. Znane są liczne mikro-rejony kraju o korzystnych bądź doskonałych warunkach wiatrowych np. wysokie partie gór. Niestety problemy z dojazdem i przyłączeniem do sieci elektroenergetycznej często dyskwalifikują te tereny, jako korzystne miejsca inwestycyjne dla energetyki wiatrowej.
Zgodnie z pomiarami wykonywanymi prze IMGW 5% obszaru Polski posiada wybitnie korzystne warunki wiatrowe. Na 30% obszaru kraju panują warunki bardzo korzystne a blisko 60 % kraju posiada korzystne warunki do wykorzystania energii wiatru.
Zalety i wady energii wiatru
Zalety:
nie powoduje zanieczyszczeń,
nie przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych,
nie wiąże się z eksploatacją wyczerpanych zasobów.
Wady:
elektrownie wiatrowe szpecą krajobraz,
elektrownie wiatrowe emitują hałas,
elektrownie stanowią zagrożenie dla ptaków.
Biogaz
Biogaz pochodzi głównie z oczyszczalni ścieków, składowisk odpadów oraz z gospodarstw rolnych. Gaz ten powstaje podczas fermentacji metanowej związków pochodzenia organicznego, które posiadają w swoim składzie celulozę, białka, węglowodany i skrobię (np. osady ściekowe, miejskie i przemysłowe odpady organiczne, odchody zwierząt). Biogaz składa się głównie z metanu, który jest gazem palnym i dwutlenku węgla. Pozostałe składniki, które może zawierać w mniejszych ilościach to siarkowodór, wodór, azot, tlen i tlenki węgla. W zależności od składu przetwarzanej masy organicznej i prawidłowości przeprowadzonego procesu fermentacji biogaz zawiera ok. 60% metanu, ok. 40% dwutlenku węgla.
Przykładem biogazu jest wodór, który jest najbardziej rozpowszechniony pierwiastek we Wszechświecie (główny składnik gwiazd). Na Ziemi występuje w stanie wolnym (w niewielkich ilościach), ponadto w wodzie, wodorkach, węglowodorach oraz innych związkach chemicznych, w organizmach roślinnych i zwierzęcych, minerałach, niektórych gazach.
Zalety i wady biogazu
Zalety:
energia czysta niezanieczyszczająca środowiska,
zmniejszenie emisji metanu do atmosfery (metan zwiększa efekt cieplarniany),
może być wykorzystywany w krajach rozwijających się niemających surowców naturalnych.
Wady:
konieczność przestrzegania ścisłych wymogów procesu fermentacji,
nakłady inwestycyjne.
Biomasa
Biomasa- ogół materii organicznej, która może być wykorzystana energetycznie.
Jej produkcja może przebiegać praktycznie samoistnie i powszechnie. Możliwa jest także intensyfikacja produkcji biomasy poprzez nawożenie, nawadnianie, walkę ze szkodnikami i ochroną roślin.
Biomasa powstaje w procesie zwanym fotosyntezą. Rośliny pobierają dwutlenek węgla z otaczającego je powietrza, wodę i sole mineralne z gruntu, następnie pod wpływem promieni słonecznych budują swoje komórki. Energię zawartą w roślinach można wykorzystać poprzez jej spalanie. W wyniku tego procesu uzyskuje się ciepło, które może być przetworzone na inne rodzaje energii, np. energię elektryczną. 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.
Energia słoneczna
Energię słoneczną - wykorzystuje się do produkcji energii elektrycznej i cieplnej. Do uzyskania tej pierwszej niezbędne są fotoogniwa wykonane z półprzewodników stosownych np. w kalkulatorach, natomiast drugiej – kolektory, które- podgrzewając wodę – ogrzewają domy.
Rejonizacja zasobów energii słonecznej w Polsce jest bardzo mała. Najwyższe nasłonecznienie wynoszące ok. 1050 kWh/m² na rok posiada południowa część województwa lubelskiego. W centralnej Polsce nasłonecznienie waha się od 1022 – 1048 kWh/m² na rok. Najniższe nasłonecznienie wynoszące nieco poniżej 1000 kWh/m² na rok występuje na północy Polski, w centralnej części województwa śląskiego, południowej części województwa dolnośląskiego, południowej części Podkarpacia.
Warunki sprzyjające wykorzystaniu energii Słońca
bezchmurna pogoda,
długi okres usłonecznienia, czyli godzin z bezpośrednio widoczną tarczą słoneczną,
małe zapylenie powietrza.
osi zaledwie 300 W/m2, zaś w Polsce nie przekracza 100 W/m2
(czyli 1000 kWh/m2 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.
Kosztorys zakupu i montażu kolektorów słonecznych
Nasz przykładowy kosztorys zakupu i montażu trzech sztuk kolektorów słonecznych oraz zasobnika wodnego 300 L wraz z całą instalacją solarną wykonaną z akcesoriów połączeniowych, sterowników, czujników, pomp i innych elementów hydrauliczno - instalacyjnych. Łączna powierzchnia całkowita (trzech) kolektorów słonecznych przeznaczonych do przygotowania ciepłej wody użytkowej wynosi ok. 7 m2.
Gospodarstwa domowe które zakładają kolektory słoneczne otrzymują czterdziesto pięcio procentową(45%) dotację z Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej.
Tabela zawiera także przykładową formę spłaty inwestycji, rozłożoną na 36 miesięcy, zatem końcowy koszt założenia kolektorów słonecznych wynosi 7 455,60zł
Motto:
W dniach 6-7 marca 2013 roku odbył się, już po raz czwarty, Międzynarodowy Kongres Energii Odnawialnej greenPOWER.
Mottem tegorocznej edycji Kongresu były słowa:
„Energia ze źródeł odnawialnych kluczem do bezpieczeństwa energetycznego XXI wieku” i wokół tej problematyki toczyły się dyskusje, w których wzięli udział politycy, inwestorzy i eksperci branży OZE.
CO KAŻDY Z NAS MOŻE ZROBIĆ DLA KLIMATU?
1. Samochód jadący z prędkością 120 km/h zużywa 30% więcej paliwa niż przy prędkości 80km/h
2. Do produkcji papieru makulaturowego zużywa się o 70-90% energii mniej w porównaniu do papieru tradycyjnego
3. Świetlówki kompaktowe zużywają 5 razy mniej energii niż żarówki tradycyjne, a ich żywotność jest 10-krotnie dłuższa
4. Lodówka zużywa 30% mniej energii po rozmrożeniu zamrażarnika..
5. Gorący prysznic to przeciętnie 4 razy mniejsze zużycie energii niż gorąca kąpiel
6. Gotowanie z pokrywką pochłania 3 razy mniej energii nic gotowanie bez przykrywki
7. Obniżenie temperatury pomieszczeń tylko o 1°C może zmniejszyć nawet o 7% rachunek za energię
Bibliografia:
1. Prezentacja dr. Żuchowskiego z 2010 roku
2. www.energiaodnawialna.net
3. www.wikipedia.pl
4.kongresgreenpower.pl
5.www.dwspit.pl
7.www.czysta-energia.ovh.org