Dlaczego świat potrzebuje energii odnawialnej?
Trudno w dzisiejszych czasach wyobrazić sobie życie bez użytkowania energii elektrycznej. Jest niezastąpiona dla takich gałęzi przemysłu jak: produkcja przemysłowa, transport, ogrzewanie domów czy oświetlenie. Dawniej energia ta była dostarczana poprzez środowisko w postaci naturalnych zasobów nieprzetworzonych paliw, takich jak drewno, węgiel brunatny, kamienny, ropa naftowa czy gaz ziemny. Ciągle jednak wzrasta zapotrzebowanie na energię, a w sytuacji zmniejszania się drastycznie zasobów kopalnianych w ciągu ostatnich paru lat, zauważalne jest dążenie do wypracowania efektywnych metod pozyskiwania energii z zasobów odnawialnych, jakie stanowią: Słońce, woda, wiatr czy naturalne ciepło Ziemi.
Zalety źródeł odnawialnych:
nie oddziałują destruktywnie na środowisko,
powodują oszczędzanie paliw (poprzez eliminację zużycia naturalnych kopalnych surowców),
stanowią duże zasoby energii, które się stale odnawiają
to jednorazowe koszty uzyskiwania energii elektrycznej,
stwarzają możliwości pracy poprzez sieć wydzieloną,
znajdują się na całym obszarze kraju, co niweluje problem transportu energii, gdyż może być ona uzyskiwana na dowolnym terenie oraz redukuje straty związane z dystrybucją i nie wymaga budowy linii przesyłowych.
ENERGIA WIATRU
Odnawialne źródło energii, jakie stanowi siła wiatru, może być wykorzystywane do pozyskania energii elektrycznej. Jest to jedna z najszybciej rozwijających się dziedzin zajmujących się światowymi niekonwencjonalnymi źródłami energii. Największa nadzieja związana jest z polami pełnymi wiatraków- to forma najlepszej znanej energii odnawialnej, która mogłaby z powodzeniem zastąpić paliwa kopalne jako surowiec do otrzymywania elektryczności. Odnawialne źródło energii jakie stanowi siła wiatru to duży potencjał, a i koszty wprowadzenie tej technologii są rozsądne. W Polsce istnieją możliwości rozwijające energetykę wiatrową, jednak rozkład prędkości wiatru uzależniony jest w głównej mierze od miejscowych warunków topograficznych. Odnawialne źródło energii jakie stanowi siła wiatru jest też różna w różnych porach roku. Najsilniejsze wiatry w Polsce występują w okresie od listopada do marca, a więc w miesiącach, kiedy zapotrzebowanie na energię elektryczną jest największe. Najczęstsze wykorzystanie wiatru ma miejsce na terenach nadmorskich, gdzie jego siła i częstotliwość stwarzają możliwości otrzymywania energii na ściśle określonym poziomie.
Odnawialne źródło energii jakie stanowi siła wiatru wymaga zbudowania farmy, co uzależnione jest od dużych nakładów ropy i materiałów, które wraz z rosnącymi cenami paliw również drożeją. Zanim zwróci się energia zainwestowana w budowę, minie sporo lat. Te argumenty przeważają, więc nie dziwi, że na dzień dzisiejszy globalna ilość produkowanej energii z siły wiatru jest niewielka.
Zalety elektrowni wiatrowych to:
urządzenia o nieskomplikowanej budowie i nieskomplikowanej eksploatacji
brak przeszkód natury technicznej, ekologicznej i ekonomicznej
siła wiatru stanowi najbardziej obiecującą formę energii.
Wady elektrowni wiatrowych to:
znaczne koszty wdrożenia
hałas
nie można opierać się wyłącznie na wietrze (kiedy wiatr wieje za słabo lub za mocno, generator nie może pracować)
energii tej nie można wykorzystać do transportu (przy samolotach, statkach, ciężarówkach)
uzależniona od klimatu
z energii wiatru nie ma możliwości wyprodukowania plastików
nie gwarantuje ciągłej i pewnej elektryczności
wymaga podczas wdrażania pokonania przeszkód polityczno-przemysłowych.
ENERGIA SŁOŃCA
Energia słońca stanowi ogromne źródło energii. Może być przetwarzana na energię cieplną przy pomocy kolektorów słonecznych.
Pod pojęciem kolektora słonecznego rozumie się urządzenie, które wychwytuje energię słońca i zamienia ją na energię cieplną. Kolektory słoneczne są mocowane w miejscach, które gwarantują docieranie maksymalnej ilości promieniowania, na przykład na dachu.
W przeciągu roku mamy do czynienia z nasłonecznieniem przez około 57 - 79 dni. W okresie czasu od maja do września padające promieniowanie ma na tyle dużą moc, że może wystarczyć na pokrycie zapotrzebowania związanego z ogrzewaniem wody zużywanej w domu. W okresie pór roku obejmujących wiosnę i zimę, nasłonecznienie jest zdecydowanie mniejsze, pomimo to odnawialne źródło energii jakie stanowi energia słońca może wspomagać systemy ogrzewania wody użytkowej lub działanie pomp ciepła.
Zalety wykorzystania energii słonecznej:
wydajność
możliwość szerokiego stosowania do bezpośredniego ogrzewania wody w kolektorach.
Wady wykorzystania energii słonecznej:
trudność procesu przekształcania energii słonecznej na energię cieplną
nieprzewidywalność jako jedna z uciążliwych cech systemu
koszt wdrożenia ogniw foto-woltaicznych jest spory
wydajność baterii słonecznych nie jest za wysoka i wzrasta wolno
w porównaniu z gęstością energetyczną i łatwością, z jaką transportuje się ropę, kolektory słoneczne wypadają dość blado
barierę stanowi magazynowanie energii i stosowanie we właściwym czasie
ENERGIA GEOTERMALNA
Energia znajdująca się we wnętrzu Ziemi (geotermalna) związana jest z naturalnym ciepłem wnętrza Ziemi, które gromadzi się w gorących skałach, parach wodnych i wodach, które wypełniają szczeliny skalne. Cały czas ma miejsce nieustający przepływ ciepła wewnątrz naszej planety od jądra przez górne warstwy skorupy ziemskiej aż na jej powierzchnię. Zmiany temperatury wnętrza Ziemi zachodzą wraz z głębokością i już na głębokości 100 km pod powierzchnią temperatura wnętrza ziemi osiąga wartość ok. 930 °C. Na skutek tego zjawiska obserwowane jest znaczne podgrzanie wód występujących na dużych głębokościach od kilkudziesięciu do nawet ponad 100 °C. Systemy geotermalne powstają w obrębie krawędzi płyt litosfery w tzw. strefach dryftowych, są to bardzo sprzyjające miejsca, do których dopływa gorąca materia z głębi Ziemi i także w strefach subdukcji - w miejscach, gdzie zachodzą intensywne procesy tektoniczne, dryftowe, wulkaniczne.
Energia geotermalna ma zastosowanie bądź jako bezpośrednio doprowadzana systemem rur lub pośrednio poprzez oddanie ciepła chłodnej wodzie i pozostając w obiegu zamkniętym. Woda geotermalna ma szerokie zastosowanie w Islandii, a na terenach Polski w okolicach Podhala.
Zalety wykorzystania energii geotermalnej:
dostępność
niezależność od pogody i klimatu
niewyczerpalność
obojętność dla środowiska
możliwość wykorzystywania przy elektrociepłowniach, w chemii
Wady wykorzystania energii geotermalnej:
niemożność wykorzystania do produkcji plastików i innych petrochemikaliów
niemożność wykorzystania energii geotermalnej do napędzania samochodów, samolotów, statków i innych form transportu
w związku w występowaniem jedynie w niektórych miejscach nie może zaspokoić potrzeb większości krajów
Zakładów geotermalnych w Polsce jest cztery: Bańska Niżna, Pyrzyce, Mszczonów, Uniejów.
POMPY CIEPŁA
Ziemia, która zostaje ogrzana przez Słońce świecące z zewnątrz i jednocześnie ogrzewana przez gorące jądro znajdujące się w jej wnętrzu, stanowi odnawialne źródło energii jakie w postaci niewykorzystywanych pokładów energii. Jest to sposób pozyskiwania ciepła, które może posłużyć przykładowo do ogrzania domów. Na skutek jądra znajdującego się zewnętrzu ziemi na głębokości kilku metrów panuje temperatura w granicach 8 - 12 °C, będąca źródłem energii, do której efektywnego wykorzystania mają zastosowanie pompy ciepła, umożliwiające pozyskiwanie energii poza wodami gruntowymi także z powietrza. Mogą być wyzyskiwane na ogrzanie budynków, do podgrzewania wody lub mogą działać jako klimatyzatory.
Urządzenie dostępne na rynku w postaci pomp ciepła należą do urządzeń proekologicznych, nowoczesnych i coraz bardziej przystępnych dla różnego rodzaju inwestycji, które pozwalają na zmniejszenie kosztów ogrzewania domów.
Zalety stosowania pomp ciepła:
pompa może dostarczać prawie darmową energię, dzięki swej cichej i wygodnej pracy
jej sprawność nie ulega zmianie na niekorzyść wraz ze zmieniającym się czasem
nie stanowi żadnego zagrożenia wobec środowiska naturalnego
uniezależniona finansowo od sytuacji w której mogą nastąpić podwyżki cen paliw
Wady stosowanie pomp ciepła:
koszty pompy i całego układu produkującego energię jest stosunkowo wysoki
ENERGIA WODY
Pierwszym urządzeniem, które stało się zamiennikiem siły mięśni ludzkich oraz zwierzęcych w postaci zwierząt pociągowych był zastosowany do czerpania wody oraz na mielenie zbóż przyrząd zwany kołem wodnym. Już w I wieku p.n.e. pierwsze koła wodne znalazły zastosowanie na terenach ówczesnego państwa rzymskiego. W XII wieku urządzenia w postaci kół wodnych zaczęto również wykorzystywać w Polsce. Miały one wówczas zastosowanie jako środki napędzające różne urządzenia w młynach, tartakach i kuźniach.
Dzisiejsze zainteresowanie odnawialnymi źródłami energii sprawiło, że również energia wody stała się obiektem szczególnego zainteresowania.
Poprzez sztuczne podniesienie górnego poziomu wody lub obniżanie poziomu dolnego, buduje się odpowiednie warunki do budowy zakładu, jako że w naturze istnieje niewiele miejsc charakteryzujących się wystarczająco dużym spadem wody. Odnawialne źródło energii jakim jest woda stwarzające możliwość korzystanie z elektrowni wodnych które dzielą się na małe i duże.
Zalety wykorzystania energii wody:
są źródłem tzw. "czystej" energii elektrycznej
przyczynia się bezpośrednio do wzrostu bezpieczeństwa energetycznego kraju
uniezależnienie od dostaw energii wobec stosowania własnych zasobów hydroenergetycznych
możliwość wykorzystania zbiorników wodnych do celów rybołówstwa, rekreacyjnych czy też ochrony przeciwpożarowej
Wady wykorzystania energii wody:
niekorzystnie wpływa na populację ryb- rybom nie umożliwia się wędrówki w górę lub w dół rzeki,
niszczy cenne środowisko nabrzeża,
zależność od ilości wody przez co hydroelektrownie są niezdolne do pracy przykładowo w czasie suszy
Głównym światowym potentatem w tej dziedzinie energii hydroelektrycznej jest Brazylia, gdzie aż 90% wyzyskiwanej energii pokrywane jest z elektrowni wodnych zasilanych wodami Amazonki transportującej jedną piątą słodkiej wody świata.
Alternatywne źródła energii
HYDRO-POTENCJALNA
Polska nie posiada zbyt dobrych warunków do rozwoju energetyki wodnej. Spośród wszystkich odnawialnych źródeł energii, to właśnie energia wody stanowi największe możliwości wykorzystania, natomiast jest wyzyskiwana zaledwie w 11 procentach. W innych państwach takich jak np. Białoruś wyzyskuje się jej zaledwie 3% spośród wszystkich zasobów natomiast w Norwegii ze spadku wody powstaje aż 98% energii elektrycznej.
Wykorzystywanie odnawialnego źródła energii, w postaci dużych hydroelektrowni, znacznie ingerują w środowisko stąd nie zalicza się ich do źródeł energii ekologicznych. Znane są różne rodzaje występowania elektrowni wodnych. Jedną z takich elektrowni jest elektrownia przepływowa bezpośrednio bazująca na energii biegnącej w dorzeczu wody. Elementem elektrowni zbiornikowych jest zbiornik, który wyrównuje natężenie przepływu wody. Elementem elektrowni szczytowo - pompowych jest możliwość magazynowania energii na czas małego zapotrzebowania na energię tego typu.
PRZYPŁYWY MORSKIE
Kolejnym odnawialnym źródłem energii jest energia zmagazynowana w oceanach w postaci energii wody. Ma postać pływów morskich, fal, prądów, różnic temperatur wód powierzchniowych i głębinowych.
FALOWANIA WÓD
Energia fal jako odnawialne źródło energii jest trudna do wyzyskiwania, co ma związek z dużym rozproszeniem i uzależnieniem od warunków klimatycznych. Zasoby energii falowania wód są jednak wiele tysięcy razy większe od energii pływów morskich, podobnie zresztą jak rezerwy w postaci prądów oceanicznych. Prąd Zatokowy jest w stanie produkować więcej energii, niż na dzisiejszy dzień zużywa się jej przez całą ludność świata.
ENERGIA JĄDROWA
Większość reaktorów na świecie bazuje na ubogim uranie, który ma zastosowanie do reaktorów. Na skutek działania reaktorów samopowielających możliwa jest przeróbka uranu w postaci dużych ilości, mogących mieć zastosowanie nie tylko do reaktorów wysokotemperaturowych, ale i do źródeł masowego rażenia.
Zalety wykorzystania energii jądrowej:
elektrownia jądrowa nie powoduje zanieczyszczenia środowiska gazami cieplarnianymi
elektrownia jądrowa jest niezależna od występowania surowca - można ją uruchomić w miejscu, w których jest aktualnie potrzebna
energia nuklearna jest stosunkowo tania, natomiast wybudowanie elektrowni jądrowej niesie ze sobą duże koszty
Wady wykorzystania energii jądrowej:
znaczny czas potrzebny na wybudowanie uruchomienie elektrowni atomowej
jest źródłem niebezpiecznych odpadów radioaktywnych
zawsze istnieje niebezpieczeństwo awarii elektrowni
niemożność stosowania energii jądrowej dla zapewnienia transportu ciężarówek, samolotów czy statków
niemożność stosowania energii jądrowej jako surowca do produkcji tworzyw sztucznych, nawozów i środków ochrony roślin
wybudowanie elektrowni atomowej wiąże się z problemami nie tylko technicznymi czy fizycznymi, ale również ma związek z nierozprzestrzenianiem broni masowego rażenia
GAZ ZIEMNY
Zalety wykorzystania gazu:
nietoksyczność
nie stanowi zagrożenia w postaci korozji
nie jest źródłem ołowiu
jeśli chodzi o emisję CO2 stanowi lepsze paliwo od ropy i węgla
technicznie mogą być wytwarzane z gazu różne petrochemikalia
Wady wykorzystania gazu:
gaz ziemny nie jest w stanie napędzić samoloty, statki, napędza traktory, kombajny
przeróbka na paliwo użytecznego na statkach lub samolotach wymaga dużych kosztów w postaci nakładów energii i pieniędzy
kosztowny i niebezpieczny proces skraplania i transportowania gazu (potrzebna jest energia, aby go skroplić)
nie można z niego wyprodukować tak wielu petrochemikaliów, jak z ropy
sposobem technicznym da się wyodrębnić z gazu różne petrochemikalia, jednak niesie to ze sobą znaczne trudności związane z dodatkowymi kosztami energetycznymi.
HYDRATY METANU
Hydraty metanu znajdują się dnie oceanów. Do najbardziej zasobnych miejsc należą arktyczne obrzeża Ameryki Północnej i Zatoka Meksykańska. Składają się one w znacznej mierze z pokładów gazu ziemnego. Jest to jeden ze sposobów zastąpienie ropy naftowej, jednak wydobycie należy do niebezpiecznych, trudnych i znacznie droższych, niż w przypadku klasycznego wydobycia ropy i gazu ziemnego. Jakkolwiek zasoby hydratów metanu występują obficie, ciężko zgromadzi się z nich gaz w ilościach komercyjnych.
Ewa Arutjunian IIIgc