Struktura wykorzystania źródeł energii ulega ciągłym zmianom. W czasie rewolucji przemysłowej podstawowym surowcem energetycznym był węgiel kamienny, choć drewno nadal odgrywało dużą rolę. W 1900 r. węgiel stanowił podstawę produkcji około 60% produkowanej energii. W XX w. wyraźnie wzrosło znaczenie ropy naftowej, która od lat 60. zdominowała udział w bilansie energetycznymbilans energetycznybilansie energetycznym świata. Kryzys energetyczny lat 70. spowodował kilkakrotny wzrost cen ropy naftowej i jednoczesny spadek jej udziału, lecz utrzymała ona pozycję dominującego surowca energetycznego. W XX w. rosła też rola gazu ziemnego i następował systematyczny spadek udziału węgla w bilansie energetycznym świata (choć w latach 80. odnotowano niewielki wzrost). W latach 70. i 80. XX w. wielkie nadzieje pokładano w energetyce jądrowej, jednak skutki awarii elektrowni jądrowej w Czarnobylu w 1986 r. i kilku reaktorów w Europie oraz Stanach Zjednoczonych zahamowały tempo jej rozwoju. W przyszłości, w związku z wyczerpywaniem się surowców energetycznych, wzrośnie rola alternatywnych źródeł energii. Zainteresowanie tymi źródłami istnieje od dawna, ale koszty pozyskiwania energii są na tyle duże, że surowce kopalne wciąż dominują w bilansie energetycznym.

Nieodnawialne źródła energii

Do nieodnawialnych źródeł energii możemy zaliczyć:

• węgiel kamienny,

• węgiel brunatny,

• ropę naftową,

• gaz ziemny,

• uran,

• torf.

Odnawialne źródła energii

Do odnawialnych źródeł energii zaliczamy:

• energię słoneczną,

• energię wodną,

• energię wiatru,

• energię geotermalną,

• energię biomasy.

Bilans energetyczny świata

RYtxerZNGlZpu

Wykres pierścieniowy dotyczy światowej struktury produkcji energii elektrycznej w 2019 roku. OZE 26%, węglowe 36,4%, gazowe 23,3%, jądrowe 10,4%, wodne 15,6%, wiatrowe 5,3%, naftowe 3,1%, słoneczne 2,7%, inne odnawialne w tym biomasa, biogaz i geotermalne 2,4%, inne 0,9%.

W 2019 roku około 74% światowych źródeł energii pochodziło ze spalania paliw kopalnych, głównie węgla (36,4%) i gazu (23,3%). Z odnawialnych źródeł energii brało się około 26% światowej produkcji energii elektrycznej, z czego 15,6% z elektrowni wodnych, a 5,3% z elektrowni wiatrowych.

Elektrownie cieplne

W elektrowniach cieplnych energię elektryczną uzyskuje się poprzez spalanie surowców energetycznych. Elektrownie opalane węglem kamiennym dostarczają ok. 41% światowej energii elektrycznej i dominują w Republice Południowej Afryki, Polsce, Chinach, Indiach i Stanach Zjednoczonych. Elektrownie oparte na gazie ziemnym dostarczają ok. 20% energii elektrycznej i są najbardziej przyjazne dla środowiska. Występują w krajach posiadających duży udział w produkcji gazu, np. w Holandii. Elektrownie bazujące na ropie naftowej są charakterystyczne dla państw Bliskiego Wschodu, np. Arabii Saudyjskiej, gdzie dostarczają 100% produkcji energii.

Najmniejsze znaczenie mają elektrownie opalane węglem brunatnym, lokalizowane w sąsiedztwie wydobycia surowca. Najczęściej dostarczają energii krajowej. Nadal są powszechne we wschodnich Niemczech oraz w Polsce. Przyczyniają się jednak do degradacji środowiska.

Elektrownie, które wykorzystują torf, to zjawisko rzadkie, wciąż jednak w kilku państwach istniejące. To przede wszystkim Rosja, Finlandia i Irlandia. W Kanadzie, gdzie znajduje się 40% powierzchni światowych torfowisk, działają niewielkie instalacje położone w odległych regionach kraju.

Jednym z surowców energetycznych o znikomym udziale w światowej produkcji energii elektrycznej i cieplnej są łupki bitumiczne. Ich spalanie sprawia duże trudności techniczne, ale w Europie znajduje się region, w którym są one od dawna podstawowym paliwem dla energetyki. W Estonii czynne są dwie największe elektrownie na świecie opalane łupkami bitumicznymi.

R1G1MhnSEB6CI

Zdjęcie lotnicze przedstawia widok na rozległy teren, na którym stoją liczne budynki fabryczne oraz kominy, między innymi chłodnie kominowe. Z kominów wydobywa się gęsty dym i para wodna.

Elektrownie jądrowe

Produkcja energii elektrycznej odbywa się poprzez rozszczepianie jąder atomów pierwiastków promieniotwórczych, np. uranu i toru. Rozpoczęła się ona w latach 50. XX w., lecz jej rozwój został zahamowany już pod koniec lat 80. Na świecie funkcjonują elektrownie jądrowe o łącznej mocy 372 GW, przy czym aż 108 GW przypada na Stany Zjednoczone, 63 GW na Francję i 43 GW na Japonię (dane z 2007 r.). Ze Stanów Zjednoczonych pochodzi 31% światowej energii elektrycznej produkowanej w elektrowniach jądrowych (837 TWh z ok. 100 reaktorów w 2007 r.), z kolei z Francji – 16% (440 TWh z ok. 60 reaktorów). Wysokie pozycje zajmują też Japonia, Rosja, Korea Południowa i Kanada. Biorąc pod uwagę udział elektrowni jądrowych w produkcji energii w wybranych krajach, należy podkreślić dominację tych elektrowni we Francji, na Litwie, w Belgii oraz na Ukrainie.

RbAzAcjmsRjex

Zdjęcie przedstawia teren, na którym stoją chłodnie kominowe. Z kominów unosi się gęsta, biała para. Pomiędzy kominami stoją niskie budynki elektrowni.

Elektrownie wodne

Elektrownie wodne na większą skalę rozwinęły się w Europie Zachodniej, Kanadzie, Japonii oraz w Brazylii. W 2006 r. uruchomiono najpotężniejszą elektrownię na rzece Jangcy w Chinach (Tama Trzech Przełomów) o mocy 18,2 tys. MW. Do 2006 r. za największą elektrownię wodną uznawano Itaipu na rzece Parana na pograniczu Brazylii i Paragwaju o mocy 12,6 tys. MW. Uruchomiono ją w 1984 r. Inne wielkie elektrownie to: Grand Coulee na rzece Kolumbia w Stanach Zjednoczonych, Guri, Raul Leoni na rzece Caroni w Wenezueli, Tucuruii na rzece Tocantins w Brazylii, Sajańsko‑Szuszeńska i Krasnojarska na Jeniseju w Rosji. Na świecie zainstalowane są elektrownie wodne o łącznej mocy 889 GW, przy czym aż 126 GW przypada na Chiny, 99 GW na Stany Zjednoczone i po 73 GW na Brazylię i Kanadę (dane z 2007 r.). Z Chin, Brazylii i Kanady pochodzi niemal 40% światowej energii elektrycznej produkowanej w elektrowniach wodnych (łączna produkcja w 2007 r. wyniosła 1228 TWh). Wysokie pozycje zajmują też Stany Zjednoczone, Rosja, Norwegia i Indie. Największy udział w produkcji energii w wybranych krajach mają elektrownie wodne w Norwegii, Brazylii, Wenezueli oraz w Kanadzie.

R60NFqF403c55

Na zdjęciu jest zapora wodna. Ma postać pionowej, betonowej bariery. Widoczna jest różnica poziomów wody. Zapora znajduje się w terenie górzystym.

Energia słoneczna

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 parując, powoduje poruszanie się turbin.

R1IT7P8S66lMD

Zdjęcie przedstawia panele słoneczne. Są ustawione rzędami na metalowej instalacji nad gruntem. Mają postać płaskich, ustawionych pod kątem płyt.

Energia wiatru

Lokalizacja elektrowni wiatrowych uzależniona jest głównie od występowania częstych, regularnych i silnych wiatrów. Takie warunki występują przede wszystkim w obszarach nadmorskich oraz w górach. Minimalna prędkość wiatru, przy której opłacalna jest budowa elektrowni wiatrowych, wynosi 4 m/s. Dodatkowym czynnikiem, który sprzyja lokalizacji elektrowni wiatrowych, jest możliwość budowania ich na obszarach o stosunkowo niewielkiej gęstości zaludnienia, na których mogą być wykorzystywane przez pojedyncze gospodarstwa.

R18IRNVIFYtEh

Zdjęcie przedstawia elektrownię wiatrową zlokalizowaną na wodzie. Tworzy ją kilkanaście trójramiennych wiatraków ustawionych na grubych słupach.

Energia biomasy

Biomasa to masa materii organicznej zawarta w organizmach żywych. Wykorzystanie energii tam zawartej obejmuje m.in.: spalanie np. drewna opałowego, odpadów drzewnych, słomy, a także spalanie śmieci komunalnych czy wytwarzanie oleju opałowego z roślin oleistych (np. z rzepaku) oraz fermentację alkoholową dowolnego materiału organicznego (aby wytworzyć alkohol etylowy do paliw silnikowych) lub fermentację odpadów rolnych i spożywczych w celu wytworzenia biogazu, a następnie spalanie go w specjalnych paleniskach.

Słownik