Ciekawostki na temat wykorzystywania odnawialnych źródeł energii

Ciekawostki na temat wykorzystywania odnawialnych źródeł energii

ciekawostki

Energia wodna

Do lat 80 tych ubiegłego wieku panował powszechny pogląd, że elektrownie wodne są źródłem „czystszej” energii, to znaczy, że są najmniej szkodliwe dla środowiska naturalnego. Podczas wytwarzania energii przez elektrownię wodną do atmosfery nie dostają się żadne zanieczyszczenia, a poziom emitowanego hałasu (ze względu na małą prędkość obrotową turbin) jest niski. Jednak budowa elektrowni znacząco zmienia ekosystem i krajobraz otoczenia. Aby uzyskać wysoki poziom wody, często trzeba zalać ogromne obszary dolin rzek. Wiąże się to z przesiedleniem ludzi mieszkających dotychczas w tym miejscu oraz prawdopodobną zagładą żyjących zwierząt i roślin. Powstały w miejsce szybkiej, wartkiej rzeki zbiornik zawiera wodę stojącą, co sprawia, że rozwijają się tam zupełnie inne organizmy niż przed powstaniem zapory. Jednocześnie duży zbiornik charakteryzuje się znacznie większym parowaniem i zmienia wilgotność powietrza na stosunkowo dużym obszarze. Wartka dotychczas rzeka po wyjściu z zapory zwykle płynie już bardzo wolno. Zmniejsza się napowietrzanie wody, brak okresowych powodzi prowadzi do zamulenia dna. W celu zniwelowanie niekorzystnych wpływów zapory na środowisko w niektórych MEW stosuje się specjalne progi (przepławki) umożliwiające rybom łososiowatym wpłynięcie w górę rzeki na tarliska.

 

Wykorzystanie energii kinetycznej i potencjalnej cieków wodnych jest powszechnie znane. Aktualnie energia ta jest przekształcana do postaci energii elektrycznej przesyłanej w sieci elektroenergetycznej lub wykorzystywanej lokalnie. W przeszłości hydroenergia była użytkowana jedynie lokalnie do napędu prostych urządzeń mechanicznych; młynów czy tartaków. IEA (Międzynarodowa Agencja Energetyczna) nie wyodrębnia tutaj elektrowni wodnych o dużej mocy, mimo że te budowane były jako przedsięwzięcia komercyjne i nie wymagały, ani nie wymagają, dodatkowego wsparcia finansowego ze środków publicznych, jak ma to miejsce w przypadku małych hydroelektrowni. Wszystkie je zalicza do odnawialnych źródeł energii danego państwa.

 

Dla Polski dominujące znaczenie ma hydroenergetyki maja dolna Wisła oraz Dunajec. W 1990 roku produkcja energii elektrycznej z energii wód w Polsce wynosiła 3,3 TW*h, a na świecie – około 2162 TW*h. Ostatnio coraz większą uwagę poświęca się energetycznemu wykorzystaniu niewielkich cieków wodnych przez budowę tak zwanych małych elektrowni wodnych; w pierwszej kolejności dotyczy to tych cieków, na których istnieją już urządzenia piętrzące wykorzystywane do innych celów. Za rozwojem hydroenergetyki przemawia fakt , że koszt energii elektrycznej produkowanej w elektrowni wodnej jest niższy niż energii elektrycznej produkowanej w elektrowni cieplnej .

 

Zasoby hydroenergetyczne Polski szacuje się na 13,7 TWh rocznie, z czego 46% przypada na największą Polskę rzekę Wisłę. 44% na dorzecza Wisły i Odry, 8,8% na samą Odrę. Pozostałe 1,2% na rzeki Pomorza. To bardzo duży i niewykorzystywany obecnie potencjał. Przed II wojną światową elektrownie wodne na rzekach pomorskich dostarczały energię elektryczną do portu morskiego w Gdyni, Kartuzom oraz mieszkańcom Gdańska i jego okolic.

 

Obecnie Polska wykorzystuje swoje zasoby hydroenergetyczne jedynie w 12%, co stanowi 7,3% mocy zainstalowanej w krajowym systemie energetycznym. Liderem i niedoścignionym wzorcem w tej dziedzinie jest Norwegia, uzyskuje z energii spadku wody 96,1% energii elektrycznej.

(źródło: www.primaenergy.pl) 

Energia wiatrowa

Przed decyzją o wyborze miejsca na siłownię wiatrową należy przeprowadzić szczegółowe badania siły wiatru w wybranym pod inwestycję miejscu. Badania i pomiary takie powinny trwać nie krócej niż rok, a pojedyncze badania powinny byś przeprowadzone w tym okresie częstotliwością co 10 min. Na tej podstawie w odniesieniu do turbin jakie mają być zainstalowane można w miarę dokładnie określić wielkość produkcji energii.

 

Energia wiatru zależy od jego prędkości w trzeciej potędze w związku z tym niezwykle ważnym aspektem jest miejsce lokalizacji wiatraków. Dogodne miejsca to takie gdzie częstości występowania silnych wiatrów 10-20 m/s jest najwyższa. Wysoce zaawansowane wiatraki prądotwórcze pracują przy prędkości wiatru od 3 do 30 m/s. Dla turbiny wiatrowej o mocy 1 MW minimalna średnioroczna prędkość wiatru gwarantująca opłacalność inwestycji to 5 m/s. Aby uzyskać 1 MW mocy, poza odpowiednią siłą wiatru, wirnik turbiny wiatrowej powinien mieć średnicę około 50 metrów.
Konwencjonalna elektrownia ma moc sięgającą nawet 1 GW. Uzyskanie tej samej mocy wymaga użycia 1000 generatorów wiatrowych. W celu optymalnego wykorzystania miejsc w których występują korzystne warunki lokalizacyjne budowane są elektrownie wiatrowe składające się z wielu ustawionych blisko siebie turbin – tzw. farmy wiatrowe.

 

W Polsce średnia prędkość wiatrów wynosi 2,8 m/s w porze letniej i 3,8 m/s w zimie tylko w niewielu miejscach sezonowo prędkość wiatru przekracza 5m/sek, co stanowi absolutne minimum do zasilania turbin wiatrowych. Konsekwencją niskiej wietrzności jest to, że elektrownia wiatrowa wybudowana w Danii dostarczy 100 kW, podczas gdy taka sama elektrownia wybudowana w rejonie Szczecina dostarczy tylko 17,3 kW. Tylko nad Bałtykiem w okolicach Darłowa, Pucka i Kołobrzegu , w okolicach Suwalszczyzny oraz na Podkarpaciu można mówić o korzystnych warunkach pod względem lokalizacji farm wiatrowych. Tam też wiatraki stanowią stały element krajobrazu. Specjaliści z Politechniki Szczecińskiej twierdzą wręcz, że rola energii wiatrowej w bilansie energetycznym Polski jest i będzie w przyszłości mała. Problem ciszy wiatrowej dotyka także niemieckich fermy wiatrowe licznie lokalizowanych wzdłuż granicy z Polską. 16 tysięcy turbin wiatrowych, zainstalowanych w całych Niemczech, mogących produkować do 15% zapotrzebowania na energię elektryczną, jednak problemy ze zjawiskiem ciszy wiatrowej powodują, że produkują zaledwie 3%.

 

Problemy energetyki wiatrowej w Polsce dodatkowo potęgują kłopoty wynikające z polityki energetycznej firm – odbiorców energii. Żądają one zapewnienia stałej wielkości dostaw oraz fakt, że na terenie Niziny Szczecińskiej istnieje zespół elektrowni konwencjonalnych zaspokajających potrzeby tego regionu, a przesył energii ze względu na straty jest nieopłacalny. Rozwojowi energetyki wiatrowej w Polsce wydają się też nie sprzyjać przepisy prawne – szacuje się, że same wydatki dot. uzyskania pozwolenia na budowę wiatraków często stanowią nawet 25% kosztów ogólnych uruchamiania elektrowni wiatrowej, natomiast możliwość uzyskania kredytów na taką budowę jest w Polsce niewielka.

 

Pomimo tych wszystkich (mniejszych i większych) kontrowersji, Niemcy w Zatoce Pomorskiej chcą zbudować jedną z największych na świecie farm wiatrowych: 35 kilometrów na wschód od Rugii ma stanąć ok. 200 zakotwiczonych w dnie morskim wiatraków, których łączna moc zainstalowana ma docelowo wynieść ok. 1 GW. Projektanci tego przedsięwzięcia zapewniają, że zadbali o to, by wiatraki nie kolidowały z trasami przelotu ptaków ani z międzynarodowymi szlakami żeglugi. Całość ma być ukończona do 2010 roku.

(źródło: www.primaenergy.pl) 

 

Energia słoneczna

Energię słoneczną w postaci bezpośredniej wykorzystuje się do produkcji energii elektrycznej przy pomocy fotoogniw – energia fotowoltaiczna, oraz do produkcji energii cieplnej. Ogniwa fotoelektryczne, wykonane z półprzewodników na bazie krzemu charakteryzują się dużą niezawodnością i długą żywotnością. Są one jednak stosunkowo mało wydajne i bardzo kosztowne. Ich podstawową wadą jest wysokie zapotrzebowanie na powierzchnię instalacyjną. Energia wytwarzana przez takie ogniwa jest w tej chwili kilka razy droższa od energii wytwarzanej w konwencjonalny sposób. Wykorzystuje się je w elektrowniach słonecznych, w małych zegarkach i kalkulatorach, a przede wszystkim w przestrzeni kosmicznej, gdzie promieniowanie słoneczne jest dużo silniejsze.

 

Metody wykorzystywania energii słonecznej znane były już w starożytności i polegały na samoczynnym ruchu ciepła w budynkach, poprzez odpowiednie umieszczenie okien, ścian, otworów wentylacyjnych. W ten sposób energia słońca była magazynowana do ogrzewania pomieszczeń w nocy. Również współcześnie poszukuje się wydajnej metody pozwalającej
w ekologiczny sposób ogrzewać domy, a jednocześnie gwarantującej niskie koszty jej utrzymania. Najpopularniejszym i najtańszym urządzeniem jest obecnie kolektor słoneczny. Pochłania on promieniowanie i następnie przekazuje energię cieplną wodzie, która przepływając przez niego ogrzewa się do temperatury 40-65°C. System ten najczęściej wykorzystuje się w rolnictwie i do podgrzewania wody do celów gospodarczych głównie w domkach jednorodzinnych. Prawidłowo dobrana instalacja słoneczna zapewniająca 95% absorbcji promieniowania słonecznego może zaspokoić 50-60% zapotrzebowania na energię cieplną.

 

Z punktu widzenia przydatności promieniowanie słoneczne ma zarówno wady, jak i zalety. Pomimo, że dociera do całej powierzchni Ziemi, oświetlenie jej nie jest równomierne i zależy od szerokości geograficznej, pory roku i pory dnia. Obecność pyłów lub pary wodnej w atmosferze oraz zachmurzenie, uniemożliwiają efektywne wykorzystanie tego źródła energii. Z drugiej strony, spośród źródeł niekonwencjonalnych, energia słoneczna wykazuje najmniejszy ujemny wpływ na środowisko, przy czym szczególnie ważny jest brak emisji szkodliwych substancji. Oszacowano, że 20-letnia eksploatacja instalacji słonecznej wspomagającej grzejnictwo elektryczne, obniży emisję SO2 o 500kg a CO2 o 60 ton!

 

Na świecie stale ma miejsce rosnące zapotrzebowanie na energię. Jeśli w roku 1986 światowe zużycie energii wynosiło 11,2 TW lat, to prognoza na rok 2030 uwzględniając  zużycie w roku 2000 wynoszące ok. 15 TW lat, będzie wynosić prawdopodobnie 29,0 TW lat.

(źródło: www.primaenergy.pl) 

 

Energia geotermalna

Jest wykorzystywana do produkcji ciepła grzewczego dla potrzeb komunalnych i produkcji rolnej, a lokalnie – również – energii elektrycznej. Brak jest wyraźnego określenia sposobu obliczania mocy takich źródeł, uznając wartości naliczanych OZE jako tożsame z ilością energii przekazanej do użytkownika końcowego. Dotyczy to jednak tylko wykorzystania ciepła z pierwotnych nośników energii geotermalnej poprzez wymiennik ciepła, bez zastosowania tzw. pompy ciepła, gdyż ciepło netto pozyskiwane z pompy ciepła, generalnie, nie zalicza się do OZE, niezależnie od rodzaju dolnego źródła: grunt, powietrze, zbiornik wody powierzchniowej lub geotermalnej, czy energia odpadowa procesów technologicznych.

Jak dotąd na terenie Polski funkcjonuje osiem geotermalnych zakładów ciepłowniczych oraz 1 w budowie:

Najbardziej popularnym sposobem wykorzystania energii geotermalnej oprócz produkcji energii elektrycznej jest budowa ciepłowni geotermalnych. Ponadto wykorzystuje się ją także w balneologii, ogrzewaniu budynków przy pomocy pomp ciepła, uprawach, przemyśle chemicznym, suszarnictwie, przetwórstwie, hodowli ryb, basenach kąpielowych, itp.

 

Na świecie ok. 48 krajów zużywa energii geotermalnej na potrzeby inne niż produkcja energii elektrycznej co daje sumaryczną wartość ok. 11 400 MW. Największymi odbiorcami ciepła z energii geotermalnej są Japonia, Chiny, Indonezja, Włochy, Meksyk, Węgry, b r. ZSRR, Islandia, Filipiny, Nowa Zelandia i USA. W Europie warto zwrócić uwagę na Islandię, aż 85% zapotrzebowania na ciepło pochodzi z energii  geotermalnej i pokrywa aż 46% energii pierwotnej kraju.

(źródło: mojaenergia.pl)