Gwałtowny wzrost zużycia energii w XX w. wynika z rosnących potrzeb zwiększającej się populacji, rozwoju gospodarki oraz postępu technicznego. Głównymi producentami energii są zarówno kraje wysoko rozwinięte (Stany Zjednoczone, Japonia), jak i te, które weszły na drogę uprzemysłowienia (Chiny, Indie, Brazylia). Dwa państwa na świecie – Stany Zjednoczone i Chiny – produkują niemal 40% światowej energii elektrycznej. Z powodu trudności z efektywnym magazynowaniem energii na szeroką skalę i stratami energii w trakcie jej przesyłania, obszary produkcji energii pokrywają się z obszarami konsumpcji. Biorąc pod uwagę produkcję energii na jednego mieszkańca, Indie, Chiny i Brazylia wykazują niskie wartości, natomiast najwyższe wartości mierzone w kWh na mieszkańca osiągają: Norwegia (ok. 26 tys.), Kanada (ok. 18 tys.), Szwecja (ok. 15,5 tys.), Finlandia (14,6 tys.) i Stany Zjednoczone (13,6 tys.).

Tylko niektórzy główni producenci są jednocześnie liczącymi się eksporterami energii elektrycznej. Wymiana handlowa energii odbywa się zazwyczaj między sąsiednimi państwami, tak aby zminimalizować straty przesyłowe. Na liście importerów znajdują się przede wszystkim kraje wysoko rozwinięte, w szczególności kraje Europy Zachodniej, co wynika z deficytu surowców energetycznych na tym obszarze. Również największy producent energii, Stany Zjednoczone, jest jednym z głównych jej importerów, co dowodzi ogromnej energochłonności amerykańskiej gospodarki. Duże zapotrzebowanie na energię elektryczną w przypadku Brazylii i Argentyny świadczy o intensywnym rozwoju tych gospodarek.

Ludzie coraz częściej skłaniają się ku oszczędzeniu energii, ponieważ rośnie ich świadomość na temat konieczności ochrony środowiska. Kraje wysoko rozwinięte znacznie zmniejszyły jej zużycie. Rośnie też sprawność elektrowni, które są coraz wydajniejsze – wszystkie te czynniku pozwalają spojrzeć z optymizmem na energetyczną przyszłość świata.

Energia słoneczna

Polega na pozyskiwaniu energii elektrycznej i cieplnej z energii promieni słonecznych. Energię pozyskuje się z wykorzystaniem paneli fotowoltaicznych. Najczęściej spotykanymi panelami fotowoltaicznymi są monokrystaliczne i polikrystaliczne, które różnią się miedzy sobą właściwościami i wykorzystaniem.

Wydajność pojedynczego panelu fotowoltaicznego szacuje się na ok. 300 W. Największa elektrownia Noor Abu Dhabi, która powstała w Zjednoczonych Emiratach Arabskich, ma moc 1177 MW (dla porównania: szacuje się, że wszystkie elektrownie słoneczne w Polsce osiągają moc ok. 1000 MW). Przykładami wielkich elektrowni solarnych są elektrownia Topaz w Kalifornii (500 MW) i elektrownia Charanka w Gudźaracie w Indiach (221 MW).

Wykorzystanie energii słonecznej uzależnione jest od liczby dni słonecznych, zachmurzenia oraz kąta padania promieni słonecznych. Najlepsze warunki do wykorzystania tego źródła energii panują na obszarach międzyzwrotnikowych oraz na zboczach gór skierowanych w kierunku padających promieni słonecznych. Wykorzystywanie energii słonecznej odbywa się poprzez:

• bezpośrednią zamianę energii promieniowania słonecznego na energię elektryczną (baterie słoneczne składające się z szeregu fotoogniw),

• nagrzanie wody, która w trakcie parowania powoduje poruszanie się turbin.

Największe elektrownie słoneczne działają obecnie w Kalifornii (na pustyni Mojave), we Francji, Włoszech oraz w Niemczech. Przydatne okazało się także zastosowanie baterii słonecznych w przestrzeni kosmicznej, gdzie promieniowanie słoneczne jest dużo silniejsze.

RkpQ0vGQAlN0C

Zdjęcie przedstawia farmę słoneczną. Rzędami zainstalowano baterie słoneczne. Panele mają kształt prostokątów.

Energia wiatru

Energia wiatru jest pozyskiwana za pomocą turbin wprawianych w ruch przez podmuchy. Lokalizacja elektrowni wiatrowych uzależniona jest głównie od występowania częstych i silnych wiatrów. Takie warunki występują przede wszystkim na obszarach nadmorskich oraz w górach. Minimalna prędkość wiatru, przy której korzystna jest budowa elektrowni wiatrowych, wynosi 4 m/s. Dodatkowym czynnikiem, który sprzyja lokalizacji elektrowni wiatrowych, jest możliwość tworzenia ich na obszarach o stosunkowo niewielkiej gęstości zaludnienia, na których mogą być wykorzystywane przez pojedyncze gospodarstwa. Obecnie energetykę wiatrową na największą skalę wykorzystuje się w Niemczech, Stanach Zjednoczonych, Danii i Hiszpanii. W Polsce istnieje ponad 300 miejsc, w których do produkcji energii wykorzystuje się wiatr (ich łączna moc wynosi ok. 800 MW). Największe z nich zlokalizowane są w pasie polskiego wybrzeża.

RbEnmtWqVU9Pn

Na mapie Polski zaznaczono warunki wiatrowe dla elektrowni. I - warunki wybitnie korzystne: zachodnie wybrzeże Bałtyku, rejon Suwałk. II - warunki bardzo korzystne: północna Polska. III - warunki korzystne: znaczna część Polski, szczególnie obszar nizinny, ale także województwo podkarpackie, rejon Bielska Białej (Beskidy). IV - warunki mało korzystne rejon Zamościa, południe Polski - od Kielc, przez Kraków, Katowice, południe województwa dolnośląskiego, północno‑wschodnia Polska. V - warunki niekorzystne: rejon Zakopanego i cienki pas na północny‑wschód od Zakopanego, niewielki obszar na zachodzie województwa dolnośląskiego oraz na granicy zachodniopomorskiego i pomorskiego.

R4bKMvxkMWlbG

Zdjęcie przedstawia zbiornik wodny. W tle na brzegu widać liczne wiatraki elektrowni wiatrowej.

Energia wody morskiej

Energia pływów morskich – wykorzystanie pływów morza uzależnione jest od topografii i wybrzeża. Najlepsze warunki panują w zatokach morskich o stromych, wysokich brzegach, do których wpadają rzeki. Umożliwia to konstrukcję zapory, przez którą wpuszcza się wodę morską w czasie przypływu i wypuszcza podczas odpływu. Największą tego typu elektrownię zbudowano w 1967 r. we Francji u ujścia rzeki Rance. Znajdują się one również m.in. w Kanadzie, Rosji i Chinach.

Energia fal morskich – wykorzystanie fal morskich do produkcji energii wciąż wiąże się z pewnymi trudnościami technicznymi. Tego typu eksperymentalne konstrukcje funkcjonują obecnie w Norwegii oraz u wybrzeży Szkocji.

Energia cieplna oceanu – wykorzystanie różnicy temperatury wody na powierzchni i w głębi morza lub oceanu jest możliwe tam, gdzie różnica ta jest maksymalnie duża. Najlepsze warunki panują w okolicach równika. W tym miejscu powierzchniowe warstwy wody osiągają temperaturę do 30°C, a kilkaset metrów niżej woda ma zaledwie kilka stopni Celsjusza. Elektrownia taka działa np. w Zatoce Gwinejskiej w pobliżu Wybrzeża Kości Słoniowej.

R1ZXnpdtSKJro

Zdjęcie przedstawia elektrownię przepływową. Na fotografii jest zbiornik wodny z dwoma poziomami. Woda z górnego poziomu przepływa przez konstrukcje elektrowni przypominającej betonowe żebra. Spływa na niższy poziom. Teren wokół zbiornika jest pagórkowaty.

Energia geotermiczna

Wykorzystanie ciepła Ziemi uzależnione jest od głębokości zalegania i temperatury znajdujących się w głębi Ziemi wód termalnych. Już temperatura wód powyżej 120°C pozwala na produkcję energii elektrycznej, a energię cieplną można pozyskiwać nawet przy niższych temperaturach. Najbardziej korzystne warunki geotermiczne panują w rejonach o zwiększonej aktywności sejsmicznej, np. w Kalifornii (USA), Włoszech, Nowej Zelandii, Islandii i Japonii. Szczególnie korzystne warunki panują wtedy, gdy gorąca woda zalega stosunkowo płytko lub wydostaje się na powierzchnię w postaci gejzerów. Oprócz pozyskiwania energii z wód termalnych stosuje się również technologię polegającą na wtłaczaniu wody pod powierzchnię, tak aby ogrzała się ona od skał o podwyższonej temperaturze. W Polsce jest kilka miejsc, w których energia geotermiczna jest powszechnie wykorzystywana. Dzieje się tak m.in. w rejonie Nowego Targu, Stargardu Szczecińskiego i Pyrzyc.

Energia biomasy

BiomasabiomasaBiomasa to masa materii organicznej zawarta w organizmach żywych. Biomasę może stanowić cała materia organiczna, czyli wszelkie substancje pochodzenia zwierzęcego i roślinnego. Prowadzone są uprawy roślin energetycznych z przeznaczeniem na produkcję energii. Najlepszymi surowcami energetycznymi są lignina, celuloza oraz hemiceluloza. Wykorzystanie energii tam zawartej obejmuje:

• spalanie drewna opałowego, odpadów drzewnych czy słomy,

• spalanie śmieci komunalnych,

• wytwarzanie oleju opałowego z roślin oleistych (np. z rzepaku),

• fermentację alkoholową dowolnego materiału organicznego (aby wytworzyć alkohol etylowy do paliw silnikowych),

• fermentację odpadów rolnych i spożywczych w celu wytworzenia biogazu, a następnie spalanie go w specjalnych paleniskach.

Energia biomasy jest powszechnie wykorzystywana np. w Kanadzie, Stanach Zjednoczonych i Danii. Także w Polsce powstaje coraz więcej instalacji wykorzystujących ten rodzaj energii.

Energia jądrowa produkowana w zamkniętym cyklu paliwowym

Obecnie na świecie działa ponad 440 reaktorów jądrowych w 30 krajach. Energia jądrowa zyskuje na popularności z powodu niekorzystnych zmian klimatycznych. Niestety nie jest odnawialnym źródłem energii. Dopiero energia produkowana w zamkniętym cyklu paliwowym zalicza się do odnawialnych źródeł energii. Technologia wykorzystująca zamknięty cykl paliwowy odzyskuje ze zużytego już surowca składniki, które znów można przetworzyć na energię.

Słownik