Marcin Janik
III OŚ
Alternatywne źródła energii w gminie Toruń
Odnawialne źródła energii są ostatnio coraz częściej wykorzystywane. Główną przyczyną tej rosnącej popularności jest nieszkodliwość dla środowiska i ich niewyczerpywalność.
Cechy te odróżniają je od źródeł konwencjonalnych, których eksploatacja jest główną przyczyną niepokojących zmian klimatu, i których światowe zasoby wcześniej czy później zostaną całkowicie wyczerpane.
Zgodnie z opracowaną przez Ministerstwo Środowiska STRATEGIĄ ROZWOJU ENERGETYKI ODNAWIALNEJ ( realizacja obowiązku wynikającego z Rezolucji Sejmu Rzeczypospolitej Polskiej z dnia 8 lipca 1999r. w sprawie wzrostu wykorzystania energii
ze źródeł odnawialnych), celem strategicznym jest zwiększenie udziału energii ze źródeł odnawialnych w bilansie paliwowo-energetycznym w kraju do 7,5 % w 2010 roku i do 14 % w 2020 roku w strukturze zużycia nośników pierwotnych.
Racjonalne wykorzystanie energii ze źródeł odnawialnych tj. energii rzek, wiatru, promieniowania słonecznego, geotermalnej lub biomasy, jest jednym z istotnych komponentów zrównoważonego rozwoju przynoszącym wymierne efekty ekologiczno-energetyczne. Wzrost udziału odnawialnych źródeł energii w bilansie paliwowo-energetycznym świata, przyczynia się do poprawy efektywności wykorzystania
i oszczędzania zasobów surowców energetycznych, poprawy stanu środowiska poprzez redukcję zanieczyszczeń do atmosfery i wód oraz redukcję ilości wytwarzanych odpadów.
Biomasa to stałe lub ciekłe substancje pochodzenia roślinnego, lub zwierzęcego, które ulegają biodegradacji, pochodzące z produktów, odpadów i pozostałości z produkcji rolnej oraz leśnej, a także z przemysłu przetwarzającego ich produkty, a także części pozostałych odpadów, które ulegają biodegradacji.
Właściwe zagospodarowanie biomasy (odpadów organicznych, odchodów zwierzęcych, roślin energetycznych w tym: wierzby, brzozy, topoli) oraz odpadów komunalnych skutecznie zasilić może bilans energetyczny.
Ogólnie z 1ha użytków rolnych zbiera się rocznie 10-20 ton biomasy, czyli równowartość 5-10 ton węgla. Rolnictwo i leśnictwo zbierają w Polsce biomasę równoważną pod względem kalorycznym 150 mln ton węgla.
Biogaz - Biomasa zawierająca dużą ilość wilgoci (nie wysuszona) nie nadaje się do spalania, może natomiast być zużytkowana w procesie fermentacji beztlenowej (metanowej), celem uzyskania produktu zwanego biogazem. Na terenie miasta Torunia zinwentaryzowano dwie instalacje zużywające biogaz na potrzeby produkcji energii.
Przykładem jest zautomatyzowana i skomputeryzowana instalacja biogazu pracująca na wysypisku śmieci w Toruniu. Instalacja, będąca najnowocześniejszą na terenie Europy, wymagała zainwestowania prawie 8 mln zł.. Obecnie na składowisku jest eksploatowanych 67 studni, z których uzyskuje się ~300.000m3/m-c gazu wysypiskowego o średniej zawartości objętościowej: CH4- 55%; CO2- 36%; O2 - 1%; N2- 8%. Efektem działania toruńskiej instalacji pozyskiwania i utylizacji gazu wysypiskowego jest utylizacja 3.500.000Nm3/rok gazu wysypiskowego.
Potencjał produkcji energii w instalacji to:
5.500-6.000 MWh energii elektrycznej; 24,0 TJ/rok ciepła.
Każdego miesiąca na "śmieciowym" gazie spółka Biogaz uzyskuje około 80 tys. zł zysku. Ale najważniejszymi efektami pracy tej instalacji nie są jedynie korzyści materialne, bezcenne jest jeszcze czyste środowisko. Wyprodukowana w ciągu roku energia odpowiada energii uzyskanej ze spalenia 2,6 tys. ton węgla.
Biogaz produkowany w oczyszczalni ścieków od końca lat 90-tych produkowany jest w zamkniętych komorach i wykorzystywany jest do produkcji energii elektrycznej (w agregacje prądotwórczym) i energii cieplnej (w kotłowni). Od kilku lat wydajność produkcji biogazu wynosi ok. 320 Nm3/h . W oczyszczalni zastosowano dwa agregaty o parametrach:
- zainstalowana moc elektryczna 380 kW;
- zainstalowana moc cieplna 550 kW;
Niezależnie w oczyszczalni zabudowane są dwa kotły gazowe Paromat Triplex o mocy 720 kW każdy, przystosowane do spalania biogazu.
Dodatkowo w oczyszczalni powstaje ok. 100 ton/dobę osadu ściekowego o uwodnieniu 80%. Osad ten po wysuszeniu może stanowić paliwo odnawialne.
Parametry odwodnionego osadu przy założeniu jego granulacji mogą wynosić:
- wartość opałowa 11 200 kJ/kg;
- średnica 3-5 mm.
Granulat taki może stanowić paliwo dla źródeł systemowych ciepła.
Przy założeniach jw. na bazie osadu może zostać wyprodukowane przy sprawności przetwarzania 80% w układzie ciepłowniczym:
- ok. 65,3 TJ/rok - wielkość rocznej produkcji energii cieplnej;
- 9,9 MW - wielkość szczytowej produkcji mocy cieplnej.
Energię słoneczną wykorzystuje się dla celów ogrzewania budynków oraz podgrzewania wody. Energetyka słoneczna jest praktycznie najmniej wykorzystywaną formą energii w Polsce. Praktyczną możliwość wykorzystania energii słonecznej ograniczają warunki klimatyczne oraz wciąż jeszcze wysokie nakłady inwestycyjne, związane z zainstalowaniem odbiorników o bardzo dużych powierzchniach.
Położenie geograficzne Torunia powoduje, że sprawność urządzeń wykorzystujących energię promieniowania słonecznego nie jest największa. Istotna rola w propagowaniu energetyki odnawialnej leży po stronie miasta, a dotyczy to w szczególności realizacji instalacji w obiektach użyteczności publicznej. Toruń realizując to działanie zainstalował:
- baterię kolektorów słonecznych o powierzchni 101 m2 na budynku basenu przy Szkole Podstawowej nr 14 o mocy 74 KW
- baterię kolektorów słonecznych na budynku Komendy Miejskiej Straży Pożarnej.
Poza tym funkcjonuje szereg instalacji do podgrzewania wody w zabudowie jednorodzinnej.
Podstawowe cechy instalacji fotowoltaicznych to :
- żadne paliwo nie jest potrzebne, a zatem wszelkie problemy związane z transportem i magazynowaniem paliwa są wyeliminowane;
- nie wymagają one intensywnego chłodzenia, zatem mogą być lokalizowane z dala od rzek;
- ogniwa przekształcają także rozproszoną część promieniowania słonecznego padającego na Ziemię;
- ich wydajność nie zmniejsza się wraz z upływem czasu;
- żywotność wynosi 20-30 lat;
Energia wiatru.Zasoby tej energii są niewyczerpalne. Możliwości rozwoju energetyki wiatrowej w Polsce są bardzo obiecujące zarówno pod względem zasobów wiatru jak i potencjału technicznego. Ocenia się, że na 2/3 terytorium Polski ( w tym na terenie Torunia) występują korzystne warunki do rozwoju energetyki wiatrowej.
Razem w województwie kujawsko-pomorskim znajduje się 36 elektrowni wiatrowych. W tym w powiecie toruńskim (4 elektrownie wiatrowe). W samej gminie brak takich elektrowni.
Wady elektrowni wiatrowych, to zapotrzebowanie na wielkie powierzchnie, hałas, zeszpecenie krajobrazu i ujemny wpływ na ptactwo; odległość od domów mieszkalnych przy mocy wiatrowych zespołów prądotwórczych 300kW, powinna być większa niż 300m
Energia wód płynących. Pobieranie tej energii jest bardzo korzystne zarówno ze względu na ekologiczny, jak i ekonomiczny charakter, bowiem dostarcza ona ekologicznie czystej energii i reguluje stosunki wodne zwiększając retencję wód powierzchniowych.
Energetyka wodna ma 20% udział w światowej produkcji energii elektrycznej.
W Polsce udział energetyki wodnej w krajowej produkcji energii elektrycznej wynosi obecnie około 1,1%. Polska wykorzystuje swoje zasoby użytkowe zaledwie w 12%. Energetyka wodna ma bez wątpienia w naszym kraju największe tradycje. Zasoby wodne Polski
o znaczeniu energetycznym są niewielkie, głównie ze względu na niezbyt obfite
i niekorzystnie rozłożone opady, dużą przepuszczalność gruntów i niewielkie spadki terenów. Łączna moc zainstalowana dużych elektrowni wodnych wynosi około 630 MW, a małych
185 MW. Istnieje preferencja do budowy małych elektrowni wodnych. Energia elektryczna produkowana w elektrowniach wodnych zazwyczaj wprowadzana jest do krajowego systemu przesyłu energii. Konstrukcja elektrowni wodnych powinna brać pod uwagę negatywny wpływ na ryby migrujące i umożliwiać im przemieszczanie się poprzez specjalne przepławki.
Na obszarze miasta Torunia pracuje mała Elektrownia Wodna usytuowana na przepływającym przez miasta cieku-Strudze Toruńskiej (moc 2,2 kW). Elektrownia, zlokalizowana na ostatnim progu wodnym przed ujściem Strugi Toruńskiej do Wisły na terenie ruin Zamku Krzyżackiego ma za zadanie przede wszystkim promować pozyskiwanie energii ze źródeł odnawialnych. W całym województwie 91 z czego prawie połowa to elektrownie prywatne.
Ciepło geotermalne. Energetyka geotermalna bazuje na gorących wodach cyrkulujących w przepuszczalnej warstwie skalnej skorupy ziemskiej. Sposób wykorzystania zasobów geotermalnych zależy od temperatury. Wykorzystanie do produkcji energii elektrycznej, do celów ciepłowniczych, klimatyzacyjnych, wytwarzania ciepłej wody użytkowej w systemach miejskich i przemysłowych oraz do celów rekreacyjnych. W Polsce zasoby geotermalne znajdują się pod powierzchnią 80% terytorium, ich eksploatacja nie jest jednak łatwa.
Do zasadniczych cech zasobów geotermalnych decydujących o atrakcyjności ich wykorzystania w kraju zaliczyć można:
-praktyczną odnawialność,
- możliwość użytkowania bez powodowania zagrożeń środowiska naturalnego,
- powszechność występowania oraz możliwość pozyskiwania w pobliżu użytkownika,
- niezależność od zmiennych warunków klimatycznych i pogodowych,
Stąd też z biegiem czasu systematycznie będzie rosła konkurencyjność inwestycji geotermalnych w porównaniu do tradycyjnych form produkcji ciepła.
Szacuje się, że na terenie Torunia zasoby geotermalne przy głębokości około 2800-3000 m występują pod ciśnieniem ertezyjskim (samowypływ niewymagający pompowania wody), i osiągają temperaturę rzędu 85oC. Przy tej temperaturze możliwe jest nawet produkowanie energii elektrycznej w układach binarnych. A zatem można stwierdzić iż Toruń posiada dobre warunki do rozwoju energetyki geotermalnej, co potwierdzają podejmowane na terenie miasta działania.
W toruńskim magistracie, obecnie trwają prace nad nowym planem zaopatrzenia gminy w ciepło, energię elektryczną i paliwa gazowe. Gotowy dokument przejdzie konsultacje społeczne. Później prezydent przedstawi go radzie miasta. Plan będzie wykonany w przyszłym roku. - Dokument pokaże, jakie są możliwości wykorzystania energii z podziemnych ciepłych źródeł i czy warto po nie sięgnąć
2