Energia elektryczna jest obecnie niezbędna – bez niej nie można przeczytać na przykład tego tekstu na ekranie komputera czy tabletu. Energią elektryczną zasilane są także telefony komórkowe oraz mnóstwo innych urządzeń, które ułatwiają nam pracę. Skąd wziąć tyle energii, by móc z nich wszystkich korzystać?

R1HjackL9lzDe1

Elektrownia Sheringham

1. Nieodnawialne źródła energii i skutki ich wykorzystania

Energię elektryczną tradycyjnie uzyskuje się podczas spalania paliw kopalnychpaliwa kopalnepaliw kopalnych, takich jak węgiel kamienny, węgiel brunatny, ropa naftowa oraz gaz ziemny. Paliwa te zawierają węgiel i związki węgla i są pochodzenia organicznego – powstały z obumarłych szczątków roślin, które przetrwały wiele milionów lat pod powierzchnią ziemi. W warunkach beztlenowych oraz pod ogromnym ciśnieniem uległy one przekształceniu do takiej formy, w jakiej oglądamy je dzisiaj. Te źródła energii nazywane są konwencjonalnymi i zaliczane do nieodnawialnych zasobów przyrody.

R13OyxVXygTgV1

Diagram przedstawia zasoby paliw na świecie. Udokumentowanych zasobów węgla starczy na 95 lat, szacowanych na 470 więcecej. Udokumentowanych zasobów gazu starczy na 70 lat, szacowanych na 75 let więcej. Udokumentowanych zasobów ropy naftowej starczy na 42 lata, szacowanych na 21 lat więcej.

Pozyskiwanie energii elektrycznej z paliw kopalnych jest stosunkowo wydajne, ponieważ w ciągu wielu lat korzystania z tych surowców opracowano efektywne technologie. Energetyka oparta na węglu nie jest obojętna dla środowiska. Zarówno jego wydobycie, jak i spalanie mają niekorzystny wpływ na przyrodę. W przypadku odkrywkowych kopalni węgla brunatnego niszczone są krajobrazy na ogromnych przestrzeniach. Powstaje też wiele odpadów: skał wydobytych wraz z węglem oraz pyłów i popiołów – produktów jego spalania. Ponadto podczas uzyskiwania energii z węgla uwalniane są do atmosfery ogromne ilości dwutlenku węgla, tlenki siarki i inne zanieczyszczenia mające niekorzystny wpływ na środowisko i nasze zdrowie. Dostępne do eksploatacji złoża węgla i innych paliw z czasem się wyczerpują – trzeba je wydobywać z coraz większych głębokości, co podraża koszt ich pozyskiwania. Należy też liczyć się z tym, że wkrótce złoża się skończą i trzeba będzie szybko zastąpić je innymi surowcami. W Polsce na przykład płytkie pokłady węgla kamiennego są na wyczerpaniu, a eksploatacja głębiej położonych złóż jest zbyt droga, by opłacało się je wydobywać.

RQA3zrhlRdFZr1

diagram przedstawia ilość paliw potrzebnych do uzyskania 1 kWh energii. W przypadku gazu jest to 1,8 kg, paliw ciekłych 3,0 kg, a węgla 4,6 kg.

Innym surowcem do produkcji energii elektrycznej jest uran wykorzystywany w elektrowniach jądrowych. Szacuje się, że światowe zasoby tego surowca wystarczą na koło 300 lat. Pozyskiwanie energii z uranu jest bezpieczne dzięki bardzo restrykcyjnym przepisom dotyczącym procesów technologicznych i stale doskonalonym metodom produkcji. Problemem są radioaktywne odpady, które zwykle zostają zabetonowane w stalowych beczkach, a następnie umieszczone w najgłębszych sztolniach nieczynnych kopalni soli. Odpady z elektrowni jądrowych muszą być bezpiecznie składowane przez dziesiątki tysięcy lat, zanim przestaną emitować szkodliwe promieniowanie.

2. Odnawialne źródła energii: zalety i wady

Odnawialne źródła energii to wiatr, energia słoneczna, energia wody czy pochodząca z wnętrza Ziemi energia geotermalnaenergia geotermalnaenergia geotermalna. Źródła te się nie wyczerpią, a elektrownie pozyskujące taką energię nie zanieczyszczają środowiska. Jednak oparta na nich energetyka nie jest pozbawiona wad. W przypadku elektrowni wiatrowych ilość uzyskanej energii zależy od siły wiatru, więc działają one tylko wtedy, gdy wieje, i są opłacalne w krajach, gdzie wiatry są stałe i silne. Ponadto turbiny wiatrowe zajmują duże powierzchnie, zmieniają krajobraz i stosunkowo często wymagają kosztownych remontów.

Z kolei wadą elektrowni wodnych jest to, że często są budowane na zaporach, które zmieniają naturalny bieg rzek i są barierą dla organizmów wodnych. Ilość energii wytwarzanej w hydroelektrowniach zależy od poziomu wody, który w warunkach obserwowanych zmian klimatycznych jest bardzo zmienny. Ich budowa, poza pozyskiwaniem energii, może przynosić inne korzyści: polegają one na spiętrzaniu wody i tworzeniu zbiorników retencyjnych, które gromadzą ją na czas suszy.

Najmniej szkodliwe dla środowiska są elektrownie słoneczne i geotermalne. Ogniwa słoneczne są jednak opłacalne przy dużym nasłonecznieniu. Z kolei energia wnętrza Ziemi może być wykorzystywana tylko w tych rejonach, gdzie stosunkowo płytko (do 10 km pod ziemią) znajdują się skały lub wody gromadzące ciepło.

Warunki naturalne w Polsce pozwalają przede wszystkim na pozyskiwanie energii wody i energii geotermalnej. Trzeba jednak pamiętać, że wciąż jeszcze produkcja energii z odnawialnych źródeł jest znacznie droższa, niż pozyskiwanie jej ze źródeł nieodnawialnych.

RwxtkBxKD9Y891

Fotografia przedstawia z daleka zabudowania przemysłowe wgórzystym krajobrazie. Za nimi zbiornik wodny, na pierwszym planie zwały ziemi. Wokół zakładu jest pusto. Z trzech wysokich, białych kominów ulatniają się kłęby pary wodnej. Z mniejszych kominów unosi się biały dym.

R1e9mYFR5PtLS1

Fotografia przestawia rzędy baterii słonecznych na piasku. Baterieustawione są pod kątem ku słońcu. Stoją w oddaleniu, żeby cień jednych nie padał na inne. Ogniwa są ciemne, błyszczące, tworzą kratkowany wzór.

RFEAFYR5twsvl1

Fotografia przestawia kilkadziesiąt jasnych turbin wiatrowych na tlegór. Stoją gęsto ustawione, wśród rudej trawy. Jest słoneczny dzień, błękitne niebo z obłokami.

R3CAA74AHXcmh1

Fotografia przedstawia widok z góry na zaporę wodną w górach. Napierwszym planie spod tamy wypływa woda, ujęta w betonowe koryto. Po obu stronach słupy i linie wysokiego napięcia. Za tamą błękitna rzeka, z obudowanymi brzegami. Nad nimi wznoszą się brązowo – fioletowe górskie stoki.

Przyszłość energetyki musi być oparta na odnawialnych źródłach energiienergia odnawialnaodnawialnych źródłach energii, ponieważ ich pozyskanie i przetworzenie na ogół nie prowadzi do skażenia środowiska, a instalacje raczej nie wymagają skomplikowanej obsługi czy konserwacji. Dzięki mnogości odnawialnych źródeł energii niemal każde miejsce na Ziemi mogłoby czerpać z nich energię elektryczną. Na przykład tereny pustynne o dużym nasłonecznieniu są doskonałe do budowy elektrowni słonecznych, bogata w gorące źródła Islandia korzysta z energii geotermalnej, a Szkocja z energii wiatru.

RLYK7tFjC1tFX1

Ilustracja przedstawia rodzajie energii odnawialnej:energie wody, wiatru, słońca, biomasy i ilustrujące je obrazki.

3. Zużycie energii w gospodarstwie domowym

Zapotrzebowanie na energię elektryczną zależy od liczby osób w rodzinie, liczby urządzeń elektrycznych, czasu ich pracy oraz ilości zużywanej przez nie energii. Obecnie dąży się do tego, by urządzenia pobierały jak najmniej energii, a przy tym osiągały dobre efekty w pracy. Stare urządzenia są na ogół energochłonne, np. kupiona 10 lat temu lodówka zużywa 3 razy więcej energii niż lodówka nowa, o podobnych właściwościach.

Sprzętowi elektrycznemu nadaje się klasy energetyczne i zaopatruje w etykiety energetyczne. Klasa energetyczna G oznacza urządzenie najmniej efektywne, pochłaniające dużo energii. Najmniej energii zużywają urządzenia klasy A, zwłaszcza najbardziej efektywne z nich – A+++. Etykiety energetyczne zawierają także informację, ile energii takie urządzenie zużywa w ciągu roku. Są to dane szacunkowe i podaje się je w kWh.

R1I3mKDoVGoOY1

Diagram kołowy przedstawia zużycie energii w domu przez różne urządzenia w %. Najwięcej energii zużywa lodówka i zamrażarka, prawia 30%, oświetlenie - ok.18% i kuchnia elektryczna - 15%.

RA1zGM6E4J89A1

ilustracja przedstawia przykładową etykietę energetyczną. Pokazuje ona 7 klas efektywności działania urządzenia.

RRiZoLNZ0ratZ1

ilustracja przedstawia przykładową etykietę energetyczna w postaci metalowej blszki umieszczanej na urządzeniach. Na czarnym tle białe litery. Napisy informują o rodzaju urządzenia, jego producencie, masie urządzenia i jego mocy.

Średnie roczne zużycie energii elektrycznej w Polsce to ok. 1900 kWh w czteroosobowym gospodarstwie domowym. Najwięcej energii pochłania ogrzewanie elektryczne oraz lodówka.

4. Sposoby oszczędzania energii

Oszczędzanie energii elektrycznej oznacza mniejsze zużycie surowców energetycznych oraz mniejsze szkody w środowisku. Pozwala także zmniejszyć domowe wydatki. Najprostszym sposobem, aby to osiągnąć, jest włączanie z urządzeń elektrycznych tylko wtedy, gdy są potrzebne, a gdy się zużyją, zastąpienie ich bardziej energooszczędnymi odpowiednikami (dotyczy to również żarówek).

Warto pamiętać, że wiele urządzeń elektrycznych, pozostawianych w tzw. trybie czuwania (stand‑by), tak jak wyłączony pilotem telewizor, także pobiera prąd. To może być nawet 30% energii pobieranej w czasie pracy.

Informacje na tabliczkach znamionowych pozwalają określić, które z urządzeń elektrycznych zużywają najwięcej prądu. Należy do nich lodówka, która pracuje całą dobę. Zużywa więcej energii, gdy jest często otwierana, nieszczelna, a zamrażalnik jest mocno oszroniony. Koszt eksploatacji takiej lodówki w stosunku do lodówki właściwie użytkowanej może wzrosnąć o 300‑500 zł rocznie.

Urządzeniem dużej mocy jest czajnik elektryczny. By oszczędzać energię, należy za każdym razem nalewać do niego taką ilość wody, jaka jest w danym momencie potrzebna. Podobnie jest z pralką i zmywarką – należy je włączać wtedy, gdy są wypełnione w całości. Nie należy też pozostawiać włączonego telewizora czy światła w pomieszczeniach, z których nikt nie korzysta. Warto też zastępować tradycyjne żarówki diodami LED, które zużywają około 20 razy mniej energii.

RPfbdAJAW0rE61

Ilustracja przedstawia schematycznie sposoby ograniczenia zużyciaenergii. W dużym zielonym kole napis: JAK OSZCZĘDZAĆ ENERGIĘ W DOMU? Od niego kropkowane linie prowadzą do mniejszych kół z niebieskimi symbolicznymi rysunkami i podpisami. W kole u góry symbole pasków i liter. Podpis: kupuj urządzenia z oznaczeniem klasy energetycznej A++. Rysunek pralki z podpisem: uruchamiaj pralkę, gdy jest pełna. Rysunek koła z pionową kreską. Podpis: wyłączaj urządzenia elektryczne, gdy z nich nie korzystasz. Rysunek przechylonego czajnika elektrycznego, kropla wpada do filiżanki. Podpis: gotuj tyle wody, ile aktualnie potrzebujesz.

Słowniczek

Podsumowanie

• Węgiel, ropa naftowa, gaz ziemny oraz uran to nieodnawialne źródła energii elektrycznej; pozyskana z nich energia jest tania.

• Odnawialne źródła energii to promieniowanie słoneczne, wiatr, energia geotermalna oraz energia pochodząca z przepływu wody; nie zanieczyszczają środowiska, nie wyczerpują się, ale pozyskana z nich energia jest droga.

• W Polsce większość energii pochodzi ze spalania węgla.

• W Polsce są dobre warunki do korzystania z energii płynącej wody i energii geotermalnej.

• Oszczędzanie energii elektrycznej w gospodarstwie domowym ma wpływ na stan atmosfery Ziemi, zasoby środowiska oraz domowy budżet.

• Oszczędzanie energii polega na korzystaniu z wydajnych urządzeń elektrycznych i używaniu ich w racjonalny sposób.

Zadania