Plan wykladu
" Użytkowanie energii w regionie bałtyckim
" Ujemny wpływ współczesnych systemów
energetycznych
" Energia odnawialna w regionie bałtyckim
Energetyka konwencjonalna
Energetyka konwencjonalna  wykorzystuje energiÄ™ chemiczna
zawartą w paliwach naturalnych, tj. paliwach stałych (węgiel
kamienny, brunatny, torf), paliwach płynnych (ciekłe frakcje ropy
naftowej) oraz paliwach gazowych (gaz ziemny, biogaz), a także
paliwachnuklearnych (uran 235).
1
Użytkowanie energii
przemysł
32%
transport
32%
inne
budynki
6%
30%
Tempo zużycia energii pierwotnej na świecie
y
ródło: Scientific American, vol. 263, nr 3, s. 56
Straty energii
0,32 kWh
0,9 kWh
turbina
generator
przesyłanie
spalanie
elektryczności
wydobycie
0,015 kWh
1 kWh węgla lampa
Klub Rzymski   Granice wzrostu
I Raport Klubu Rzymskiego
 Granice wzrostu (1972):
" węgiel 150lat
" ropa naftowa, gaz ziemny <100lat
Polska
" węgiel kamienny 110lat
" węgiel brunatny 70 lat
2
Paliwa kopalne
w regionie bałtyckim
y
ródło:  Zrównoważony Region Bałtyku (red. J. Salay),
zeszyt 2, Uniwersytet Bałtycki.
Energia w Polsce
SO2
170 mln ton węgla / rok
4 mln ton
pył
popiół
3 mln ton NOx
60 mln ton
1 mln ton
CO2
400 mln ton
Emisja CO2
w regionie
Morza Bałtyckiego
3
http://www.balticuniv.uu.se/environmentalscience/
Efekt cieplarniany (szklarniowy)
(John Tyndall 1861)
CO2
CH4, NOx, O3, freony
Skutki efektu cieplarnianego
360
340
320
300
1850 1900 1950 2000
lata
" podwojenie stężenia CO2 w atmosferze (do 0,06%)
zwiÄ™kszy temperaturÄ™ na powierzchni ziemi o 2,3°C
(prowadząc do stopienia lodowców podbiegunowych i
wzrostu poziomu wody o60-75cm),
" przyspieszenie obiegu wody w przyrodzie, prowadzÄ…ce do
intensyfikacji parowania i opadów.
Wzrost stężenia CO2 w powietrzu
360
340
320
300
1850 1900 1950 2000
lata
4
2
stężenie CO [ppm]
2
stężenie CO [ppm]
Skutki efektu cieplarnianego
1961-1990 2071-2100
podwojenie stężenia CO2 w atmosferze (do 0,06%)
zwiÄ™kszy temperaturÄ™ na powierzchni ziemi o 2,3°C
stopienie lodowców przyspieszenie obiegu wody w
podbiegunowych i wzrost przyrodzie (intensyfikacja
poziomu wody o 60-75 cm parowania i opadów)
Dwutlenek siarki (SO2)
y
ródło:
" spalanie zasiarczonych paliw
O2, [kat, h½] H2O
SO2 SO3 H2SO4
SO2 SO3 H2SO4
 kwaśny
deszcz
Działanie kwaśnego opadu:
" niszczenie materiałów,
" korozja budowli:
H2SO4 + CaCO3 CaSO4" 2H2O + CO2
gips
Tlenki azotu (NOx)
NO, NO2  toksyczne gazy.
y
ródłotlenkówazotu:
wysokotemperaturowe spalanie paliw(1208-1765°C)
N2 + O2 2 NO
4
2 NO + O2 2 NO2
3
2
2 NO2 + H2O HNO2 + HNO3 1
2200 2600 3000 3200
temperatura spalania [ºC]
5
x
% obj. NO
Jak powstają kwaśne opady
y
ródła emisji gazów
tworzących kwaśne opady
SO2
gospodarstwa
transport domowe
przemysł
3%
14%
20%
NOx
gospodarstwa
domowe
5%
63%
35%
elektrownie
elektrownie
50%
transport 10%
przemysł
Występowanie kwaśnych opadów w Europie
pH=4,8
pH=5,0
pH=4,6
pH=4,3
6
Zmiany emisji SO2 i NOx
pochodzÄ…cych ze z
ródeł antropogenicznych
w regionie Morza Bałtyckiego
NOx
Polska
Szwecja
Białoruś
Polska SO2
Szwecja
Białoruś
Elektrownie jÄ…drowe
w rejonie
Morza Bałtyckiego
1320 MW
840 MW
2860 MW
3380 MW
2070 MW
2760 MW
1140 MW
3000 MW
1760 MW
Zawartość Cs-137 na obszarze zlewiska Morza Bałtyckiego
(y
ródło: HELCOM  Baltic Sea Environment Proceedings No. 110 (2007)
Stężenie radionuklidów
po awarii w Czarnobylu
nr 15 (2550) z 15-04-2006; s. 88
http://www.polityka.pl/archive/do/registry/secure/
Wg Nies, 1993
showArticle?id=3341160
7
http://www.balticuniv.uu.se/environmentalscience/
http://www.balticuniv.uu.se/environmentalscience/
http://www.balticuniv.uu.se/environmentalscience
Wady i zalety
energetyki konwencjonalnej
Zalety:
" dostępność naturalnych
z
ródeł
Wady:
" niski koszt
" skażenie powietrza produktami
" dyspozycyjność
spalania
" opanowanatechnologia
" groz
ba globalnego skażenia
środowiskawwypadku awarii
" kłopot z utylizacją odpadów
" wyczerpywaniesię zasobów
" dewastacja terenu (kopalnie,
odwiertyitp.)
Odnawialne z
ródła energii
Odnawialne z
ródło energii  z
ródło 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
biogazu powstałego w procesach odprowadzania lub oczyszczania
ścieków albo rozkładu składowanych szczątek roślinnych i
zwierzęcych.
Ustawa z 10 IV 1997 roku   Prawo energetyczne
(DzU 1997 nr 54 poz. 348, art. 3)
Podstawowe z
ródła energii odnawialnej
grawitacja
księżyca
promieniowanie
" pływy morskie
słoneczne
" biomasa
" energia wiatru
" energia wody
energia
" prÄ…dy morskie
wnętrza Ziemi
" energetyka słoneczna
" geotermia
8
Zużycie energii w XX i XXI wieku
TWh
Zużycie energii w Szwecji w XX wieku
y
ródło: http://www.balticuniv.uu.se/
Krajowy System Energetyczny (Polska)
Struktura krajowej produkcji energii elektrycznej wg rodzajów elektrowni stan na 31.12.2008 (y
ródło: PSE Operator SA)
Odnawialne z
ródła energii
potencjał
%
80
Polski
70
60
50
40
30
20
10
0
1999 2010
Polska 2,5 % 7,5%
Wykorzystanie z
ródeł
Szwecja 25,4 % 60 %
energii odnawialnej
Dania 7,3 % 29 %
9
OZE
w Polsce
Energia promieniowania słonecznego
1081
950
1726 Średnioroczne sumy promieniowania słonecznego
całkowitego padającego na jednostkę powierzchni
[kWh / m2 / rok]
1467
Średnioroczne sumy usłonecznienia
[godz. / rok]
Energia promieniowania słonecznego
G. Wiśniewski,
Ekodom
S. Gołębiowski,
M. Gryciuk
http://darmowa-energia.eko.org.pl/pliki/solar.html
10
y
ródło: Urząd Regulacji Energii
http://www.ekoenergia.pl
http://www.ekoenergia.pl
Energia promieniowania słonecznego
A  kolektor słoneczny
B  automatyka
C  zbiornik
Ekodom
Schemat systemu
solarnego
Energia kinetyczna wiatru
" 40% terytorium Polski spełnia
warunki doprodukcji energii z wiatru,
" Å‚Ä…czna moc zainstalowanych w
Polsce elektrowni wiatrowych wynosi
ok. 794 MW  stan na 29 III 2010
(możliweok. 3000MW),
Energia kinetyczna wiatru
" 40% terytorium Polski spełnia
warunki doprodukcji energii z wiatru,
" Å‚Ä…czna moc zainstalowanych w
Polsce elektrowni wiatrowych wynosi
ok. 794 MW  stan na 29 III 2010
(możliweok. 3000MW),
" wada: emitowanie dz
więków,
ujemniewpływającychnaptactwo.
2010
2008
elektrownie istniejÄ…ce
w budowie
11
http://www.ekoenergia.pl
www.visventi.org.pl/energetyka_wiatrowa.htm
Energia kinetyczna wiatru
A
ączna moc zainstalowana w wybranych " 40% terytorium Polski spełnia
państwach wraz z tempem ich rozwoju
warunki doprodukcji energii z wiatru,
Kraj Moc [MW] Moc [MW]
" Å‚Ä…czna moc zainstalowanych w
(2001 rok) (2007 rok)
Polsce elektrowni wiatrowych wynosi
Niemcy 8743 22247
ok. 794 MW  stan na 29 III 2010
USA 4245 16818 (możliweok. 3000MW),
Hiszpania 3550 15145
" wada: emitowanie dz
więków,
Indie 1456 8000
ujemniewpływającychnaptactwo.
Chiny 406 6050
Dania 2456 3125
WÅ‚ochy 700 2726
UK 525 2389
Holandia 523 1746
Energia wody
" energia wodna wykorzystuje potencjał grawitacyjny ciekówwodnych 
2,9mln MW(wykorzystujesiÄ™ 0,15mlnMW),
" wPolscewykorzystywanaw11%(ostatniemiejscewEuropie),
" wada wielkich elektrowni wodnych: drogie inwestycje, zachwianie
stanu środowiska,
" małe elektrownie wodne  MEW(do 500 kW) budowane wmiejscach
naturalnychspiętrzeń wody,
" zalety MEW: brak emisji gazów i wytwarzania ścieków, zużycie
niewielkich ilości energii na własne potrzeby (0,5-1%), może stanowić
awaryjne z
ródłoenergii,
" rozważa się budowę elektrowni wykorzystujących ruch wody wtrakcie
przypływówi odpływów 1,57 mln MW(lata 60, Francja, ujście rzeki
Rance, 240MW),
" energiafal morskich 2,5mln MW(polskiewybrzeże 4000MW).
Elektrownie wodne w regionie bałtyckim
y
ródło:  Zrównoważony Region Bałtyku (red. J. Salay),
zeszyt 2, Uniwersytet Bałtycki.
12
www.visventi.org.pl/energetyka_wiatrowa.htm
Pozyskiwanie energii z fal morskich
Pozyskiwanie energii z fal morskich
TAPCHAN
Pozyskiwanie energii z fal morskich
WaveRoller
(AW-Energy Oy, Norwegia)
13
Energia gorącej wody z wnętrza ziemi
(energia geotermalna)
Energia gorącej wody z wnętrza ziemi
(energia geotermalna)
Potencjał geotermalny 380 tys. większy niż całkowite roczne zużycie
energii pierwotnej na świecie.
hodowla
przemysł
ryb ogrzewanie
7%
7% pomieszczeń
szklarnie
37%
12%
pompy
ciepła
rekreacja
14%
22%
http://pompaciepla.pl/
Energia biomasy
odchody osad odpady
zwierzęce ściekowy organiczne
fermentacja
beztlenowa
osad biogaz
nawóz kompost elektryczność ciepło
14
Biogaz
8
" metan 55-70%,
6
" dwutlenekwęgla 32-37%,
" azot  0,2-0,4%, 4
" dwutleneksiarki  0,004%.
2
20 40 60 80
czas fermentacji [dni]
Zastosowanie:
" produkcjaenergii elektrycznej,
" produkcjaenergii cieplnej,
" paliwodosilnikówtradycyjnych,
" wykorzystanie gazu w procesach technologicznych (np. produkcja
metanolu).
Wpływ technologii
wytwarzania energii elektrycznej
na środowisko
Emisje zanieczyszczeń [t/GWh]
y
ródło energii
odpady
CO2 NO2 SO2
jÄ…drowe
Węgiel 1058 3,00 3,00 nie dotyczy
Gaz ziemny 824 0,25 0,34 nie dotyczy
Energia jÄ…drowa 9 0,03 0,03 3,6
Biomasa 0 0,61 0,15 nie dotyczy
Geotermy 57 ślad ślad nie dotyczy
Wiatr 7 ślad ślad nie dotyczy
Światło słoneczne 4 ślad ślad nie dotyczy
Energia wodna 7 ślad ślad nie dotyczy
y
ródło:  Renewable Energy: Power for a Sustainable Future (red. G. Boyle), Oxford, 1996
15
3
produkcja biogazu [m /24 h]