Przeczytaj
Alternatywne i konwencjonalne źródła energii
Unia Europejska postawiła sobie ambitny cel osiągnięcia neutralności klimatycznejneutralności klimatycznej do 2050 roku. Oznacza to konieczność przeobrażenia krajowych gospodarek w taki sposób, aby zminimalizować, a w przyszłości całkowicie odstąpić od źródeł kopalnych, które powodują wysokie emisje szkodliwych substancji w procesie wydobycia i spalania paliw. Chociaż Polska jako jedyny kraj nie złożyła tego typu twardej deklaracji, nie ulega wątpliwości, że – niezależnie od obecnych postanowień – w przyszłości także i w naszym kraju wzrośnie udział alternatywnych źródeł energii ze względu na wyczerpanie zasobów kopalnianych – zarówno na terenie naszego kraju, jak i w innych państwach, z których Polska importuje surowce mineralne.
Źródła konwencjonalne (nieodnawialne) | Źródła alternatywne (odnawialne) | |
|---|---|---|
Źródła energii | węgiel kamienny węgiel brunatny ropa naftowa gaz ziemny uran | Słońce wiatr woda (energia płynącej rzeki, prądy morskie) geotermia (ciepło wnętrza Ziemi) biomasa |
Główne różnice | – są wyczerpywalne (nieodnawialnie), po wydobyciu i wykorzystaniu nie ulegną odtworzeniu – w większym stopniu zanieczyszczają środowisko (zarówno proces wydobycia, jak i spalania dostarcza szkodliwych substancji - pyłów i gazów cieplarnianych) | – są niewyczerpywalne (odnawialne), nie można ich bezpowrotnie zużyć (energii Słońca) lub odnawialne w krótkim czasie (biomasa) – są mniej szkodliwe dla środowiska |
Elektrownie wodne
Źródłem energii we wszystkich typach elektrowni wodnych jest ruch wody. Ruch ten może być związany z pokonywaniem różnic wysokości przez wodę płynącą – rzekę (elektrownie przepływowe), wykorzystywać pływy morskie (elektrownie pływowe), falowanie czy też polegać na przepuszczaniu wody między dwoma zbiornikami wodnymi (elektrownie szczytowo‑pompowe). Elektrownia wodna o największej zainstalowanej mocy na świecie (22 500 MW) to Zapora Trzech Przełomów. Zlokalizowana jest w Chinach na rzece Jangcy (dla porównania największa w Polsce elektrownia wodna w Żarnowcu ma moc 716 MW). Kolejną co do wielkości zaporą na świecie jest Itaipu, znajdująca się na rzece Parana, na granicznym odcinku pomiędzy Brazylią a Paragwajem, o mocy 14 000 MW. Innym przykładem wielkiej budowli hydrotechnicznej może być Zapora Grand Coulee, znajdująca się w Stanach Zjednoczonych, której moc wynosi 6 809 MW.
Na podstawie powyższej fotografii wyjaśnij, w jaki sposób budowa elektrowni wodnej wpłynęła na rozwój infrastruktury komunikacyjnej.
Wady | Zalety |
|---|---|
– duże powierzchniowo zbiorniki wodne (ingerencja w krajobraz) – zmiana warunków siedliskowych (biocenoz) – dominacja organizmów eurotypowychorganizmów eurotypowych mieszkających w zbiornikach wodnych, spadek bioróżnorodności – przecięcie szlaków migracyjnych ryb – przerwanie tamy może być katastrofalne w skutkach – emisja COIndeks dolny 22 w czasie budowy elektrowni – zamulanie zbiorników – przesiedlenia ludności związane z budową elektrowni oraz utratą terenów wcześniej zagospodarowanych – wzrost wartości gruntów w okolicy zbiorników wodnych – konieczność budowy przepławek dla ryb, celem pokonania różnicy wysokości między zbiornikami | – brak emisji szkodliwych substancji – bardzo odporne instalacje – mały hałas – małe elektrownie mogą być wkomponowane w krajobraz – możliwość wykorzystania zbiorników w celach przeciwpowodziowych i retencjiretencji wody – rozwój turystyki w bezpośrednim sąsiedztwie – duża wydajność |
Elektrownie wiatrowe
Źródłem energii w elektrowniach wiatrowych jest ruch strumienia powietrza (energia wiatru), który wprawia w ruch obrotowy turbinę. Energia przekazywana jest do generatora, który przekształca ją w energię elektryczną. Zespoły wiatraków tworzą tzw. farmy wiatrowe, nazywane też parkami wiatrowymi (lub siłowniami wiatrowymi). Farmy wiatrowe budowane są zarówno na lądzie, jak i na morzu, a głównym czynnikiem środowiskowym, który decyduje o możliwości ich lokowania, jest wiatr. Bezpośrednio wpływa on na ilość wyprodukowanej energii. Przyjmuje się, że granicą opłacalności budowy elektrowni wiatrowych jest średnioroczna prędkość wiatru na danych obszarach wynosząca minimum 4–5 m/s (przy tej prędkości turbina zaczyna swój ruch). Obecne regulacje prawne obowiązujące w Polsce jako jeden z warunków lokalizacji wiatraków stawiają zachowanie odległości od najbliższych zabudowań mieszkaniowych równą co najmniej 10‑krotności wysokości konstrukcji. W praktyce oznacza to, że odległości te powinny wynosić ok. 2 km, co znacząco ogranicza obszar, na którym mogłyby powstawać tego typu parki wiatrowe.
W Polsce mamy obecnie pond 1 230 farm wiatrowych. Największe z nich to farma wiatrowa w Potęgowie, w Margoninie, w Baniach, w Marszewie czy farma wiatrowa „Lotnisko” w Kopaniewie.
Wady | Zalety |
|---|---|
– przerwy w pracy wiatraków – wahania wydajności w zależności od warunków pogodowych – zagrożenie dla życia nietoperzy i ptaków, zwłaszcza w przypadku niewłaściwie ulokowanych siłowni wiatrowych – hałas (dotyczy starszych konstrukcji) – ingerencja w krajobraz (duża powierzchnia zajmowana przez farmy wiatrowe) – spadek wartości gruntów w sąsiedztwie wiatraków – niska wydajność pojedynczego wiatraka (ok. 2‑4 MW) | – brak emisji szkodliwych substancji – niskie koszty eksploatacji – krótki czas budowy – możliwość prowadzenia działalności gospodarczej (np. uprawy zbóż) w sąsiedztwie wiatraków |
Energetyka słoneczna
Farmy fotowoltaiczne wytwarzają energię elektryczną z naturalnego źródła, jakim jest Słońce. Największą opłacalnością instalacji modułów słonecznych (baterii) cechują się obszary o wysokim usłonecznienieniuusłonecznienieniu.
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 (szacuje się, że wszystkie elektrownie słoneczne w Polsce osiągają moc ok. 1000 MW). Przykładami wielkich elektrowni solarnych są elektrownia Topaz w Kalifornii o mocy 500 MW czy elektrownia Charanka w Gudźaracie w Indiach o mocy 221 MW.
Wady | Zalety |
|---|---|
– zmienne warunki nasłonecznienia powodują różnice w produkcji energii elektrycznej – brak możliwości produkowania energii elektrycznej w nocy – zajmują obszary o dużych powierzchniach – wysokie koszty paneli słonecznych – zanieczyszczenia środowiska niebezpiecznymi substancjami w procesie produkcji paneli – konieczność utylizacji lub recyklingu zużytych paneli słonecznych | – brak emisji szkodliwych substancji – możliwość instalacji w trudno dostępnych lokalizacjach, a także na konstrukcjach budynków – brak zagrożenia dla mienia i życia ludzi w przypadku awarii – produkcja energii elektrycznej nawet w czasie częściowego zachmurzenia nieba – możliwość dostarczania energii elektrycznej z dala od sieci energetycznych (np. dla pojedynczych domów, do których nie doprowadzono elektryczności) |
Geotermia
Energetyka geotermalna polega na wykorzystaniu ciepła wnętrza Ziemi do ogrzewania lub produkcji energii elektrycznej. Woda, która wnika do wnętrza Ziemi, zostaje nagrzana do wysokiej temperatury dzięki sąsiedztwu ognisk magmowych. Szacuje się, że do pozyskania energii elektrycznej potrzeba zasobów, które osiągają temperaturę co najmniej 100°C. Polskie złoża geotermalne najczęściej nie osiągają takiej temperatury, dlatego ich wykorzystanie związane jest głównie z ogrzewaniem domów. W Europie w największym stopniu z geotermii (chociaż także w celach grzewczych) korzysta Islandia (np. elektrownie Svartsengi, Hellisheiði). Przykładem spoza Europy może być elektrownia geotermalna w Barangay Puhagan na Filipinach. W naszym kraju geotermia zajmuje obecnie ostatnie miejsce pod względem wytwarzania energii elektrycznej (zob. wykres „Struktura pozyskania energii ze źródeł odnawialnych w Polsce wg nośników w 2018 r.”) wśród alternatywnych źródeł energii. Udokumentowane złoża o najwyższej temperaturze zlokalizowane są na zachodzie kraju oraz na Podhalu.
Jak uważasz, jaki gaz wydobywa się z kominów elektrowni geotermalnej?
Wady | Zalety |
|---|---|
– zagrożenie uwolnienia szkodliwych substancji do wód powierzchniowych, głębinowych oraz do atmosfery – korozja instalacji na skutek wysokiego zasolenia wody, mineralizacji czy wysokiego stężenia niektórych pierwiastków chemicznych (Zn, Mg, Hg itp. ), konieczność wymiany – możliwość przemieszczenia się złoża, w związku z tym mała efektywność cieplna – wysoki koszt budowy, wiążący się z badaniami geologicznymi, odwiertami i infrastrukturą – trudności w transporcie energii cieplnej na duże odległości | – dostępność przez cały rok, niezależnie od warunków pogodowych (brak przerw w dostawie energii) – niski koszt obsługi – ciepła woda wydobywana otworem eksploatacyjnym zatłaczana jest z powrotem w głąb Ziemi – stały koszt energii |
Energia biomasy
Biomasa stanowi pierwotne źródło ciepła, które wykorzystywane było przez ludzi już w czasach przedprzemysłowych. Współcześnie przez biomasę rozumie się grupę produktów o różnych stanach skupienia (biopaliwa stałe, ciekłe i gazowe), które pochodzą ze specjalnych upraw energetycznych bądź też stanowią odpady i pozostałości z produkcji rolnej, przemysłu przetwórczego czy gospodarki leśnej. Pod pojęciem biomasy kryją się zatem m.in. drewno, słoma, rośliny energetyczne, odpady organiczne (np. łodygi kukurydzy), wodorosty, odchody zwierząt, oleje i tłuszcze roślinne i zwierzęce, a także odpady ściekowe i komunalne.
Jedną z największych na świecie elektrowni wykorzystującej biomasę jest Drax w Wielkiej Brytanii o mocy 645 MW, natomiast przykładem takiej elektrowni w Polsce jest Veolia w Świebodzinie czy Energa w Kaliszu.
- 1. zestaw danych:
- Miasto: Biopaliwa stałe
- Struktura pozyskania energii ze źródeł odnawialnych: 68,88
- 2. zestaw danych:
- Miasto: Energia wiatru
- Struktura pozyskania energii ze źródeł odnawialnych: 12,55
- 3. zestaw danych:
- Miasto: Biopaliwa ciekłe
- Struktura pozyskania energii ze źródeł odnawialnych: 10,33
- 4. zestaw danych:
- Miasto: Biogaz
- Struktura pozyskania energii ze źródeł odnawialnych: 3,29
- 5. zestaw danych:
- Miasto: Energia wody
- Struktura pozyskania energii ze źródeł odnawialnych: 1,93
- 6. zestaw danych:
- Miasto: Odpady komunalne
- Struktura pozyskania energii ze źródeł odnawialnych: 1,12
- 7. zestaw danych:
- Miasto: Energia słoneczna
- Struktura pozyskania energii ze źródeł odnawialnych: 0,94
- 8. zestaw danych:
- Miasto: Pompy ciepła
- Struktura pozyskania energii ze źródeł odnawialnych: 0,68
- 9. zestaw danych:
- Miasto: Energia geotermalna
- Struktura pozyskania energii ze źródeł odnawialnych: 0,27
Wady | Zalety |
|---|---|
– zagrożenie związane ze wzrostem opłacalności produkcji biomasy kosztem upraw rolniczych (co może pociągnąć za sobą wzrost cen żywności) – mniejsza wydajność niż innych paliw – niepewna wielkość plonów roślin przeznaczonych na biomasę (zależna od warunków pogodowych) – mogą mieć niekorzystny wpływ na pracę silników (m.in. poprzez zapychanie filtrów) | – niska emisja gazów cieplarnianych – powszechność występowania biopaliw na Ziemi – możliwość wykorzystania produktów ubocznych rolnictwa – możliwość korzystania z krajowych zasobów, wzrost bezpieczeństwa energetycznego kraju – rozwój obszarów wiejskich, możliwość wykorzystania dotacji |
Słownik
maksymalne ograniczenie emisji COIndeks dolny 22 przez gospodarkę państwa w taki sposób, aby ilość emitowanego COIndeks dolny 22 była równa ilości gazu absorbowanego przez środowisko przyrodnicze
organizmy, które mogą znieść duże wahania czynników środowiskowych (o dużej tolerancji na wahania czynników)
procedura magazynowania wody w zbiornikach naturalnych i sztucznych
czas bezpośredniego dopływu promieniowania słonecznego do powierzchni Ziemi (jego wielkość zależy od długości dnia oraz zachmurzenia)