Przeczytaj
Rozwój cywilizacyjny człowieka od początku opierał się na wykorzystywaniu różnych źródeł energii. Była ona potrzebna do ogrzania się, przygotowania posiłków, a w końcu, wraz z rozwojem technologicznym, do napędzania różnych urządzeń. Początkowo wykorzystywano w tym celu ogień ze zwykłego ogniska czy siłę płynących wód. Postęp techniczny przyniósł jednak inne rozwiązania związane z wykorzystaniem m.in. węgla, gazu czy ropy naftowej, czyli nieodnawialnych źródeł energiinieodnawialnych źródeł energii. Ich użycie okazało się bardzo efektywne i umożliwiło szybki rozwój gospodarczy w wielu krajach. Do dzisiaj światowy transport uzależniony jest od dostępności ropy naftowej a energetyka od węgla czy gazu ziemnego. Surowce te stały się niezwykle cenne.
Po latach eksploatacji energetycznych zasobów nieodnawialnych okazało się jednak, że ma ona destrukcyjny wpływ na środowisko przyrodnicze.
Eksploatacja zasobów nieodnawialnych jest przyczyną:
zanieczyszczenia środowiska;
wzrostu średniej globalnej temperatury;
wyczerpywania się zasobów Ziemi;
wymierania gatunków.
Przyszłość to odnawialne źródła energii (OZE)
Alternatywą w tej sytuacji jest zwrócenie się w stronę odnawialnych źródeł energii (OZE)odnawialnych źródeł energii (OZE). Według ekologów aż około 70% zapotrzebowania energetycznego w naszym kraju może być pokryte właśnie z tego typu źródeł.
Wyróżniamy następujące odnawialne źródła energii:
Promieniowanie docierające od Słońca do powierzchni Ziemi jest w niewielkim zakresie, na poziomie ok. 0,1 proc., wykorzystywane przez rośliny w procesie fotosyntezy. Ilość tego promieniowania docierająca w ciągu godziny jest większa niż ilość energii, którą nasz kraj zużywa przez cały rok! Jest to jeden z argumentów, dla których właśnie energetykę słoneczną określa się mianem technologii przyszłości.
Energię słoneczną można wykorzystywać w sposób bezpośredni oraz pośredni. Sposób bezpośredni opiera się na naturalnych zjawiskach, takich jak wymiana ciepła, i w tym przypadku nie jest potrzebna specjalna technologia. Za pomocą kolektorów słonecznych możliwe jest uzyskiwanie energii cieplnej, natomiast ogniwa fotowoltaiczneogniwa fotowoltaiczne pozwalają na produkcję energii elektrycznej. Te ostatnie są obecnie najbardziej rozpowszechnioną metodą produkcji energii elektrycznej ze słońca. Co ciekawe, już w latach 50. ubiegłego stulecia stosowano je w satelitach i amerykańskich statkach kosmicznych.
Ogniwa fotowoltaiczne są zbudowane z płyt krzemowych. Promienie słoneczne padające na ogniwo powodują przemieszczanie się elektronów z dolnej warstwy do górnej i generują napięcie elektryczne. Cały proces został zobrazowany na poniższym schemacie.
W wielu miejscach na świecie buduje się specjalne farmy paneli fotowoltaicznych. Największe z nich powstają na pustyniach, np. Longyangxia Dam Solar Park w Chinach (mająca 28 kmIndeks górny 22 powierzchni) czy Kamuthi Solar Power Project w Indiach (o powierzchni ok. 10 kmIndeks górny 22).
Żywotność większości paneli fotowoltaicznych to około 25 do 30 lat. Utylizacja i recykling ogniw fotowoltaicznych, choć możliwe, są stosunkowo kosztowne. Proces wytwarzania ogniw jest ciągle udoskonalany, aby ponowne użycie wykorzystanych surowców było jak najprostsze i nie zagrażało środowisku naturalnemu.
Jest to cieplna energia wnętrza Ziemi nagromadzona w skałach oraz wodach podziemnych. Głębokość jej złóż warunkuje opłacalność wykorzystania gospodarczego i najczęściej wynosi od 1000 do 4500 metrów. Temperatura wód sięga od 30 do 130°C, choć niektóre złoża lokalne mogą mieć temperaturę nawet 200°C. Wody termalne wydobywane są na powierzchnię dzięki specjalnym odwiertom, a te, które osiągają temperaturę rzędu 120°C i wyższą, opłaca się wykorzystywać do produkcji energii. Zasoby złóż w naszym kraju są duże, ale ich głębokość czyni wydobycie nieopłacalnym. Istnieją jednak kraje, np. Islandia, w których głównym źródłem energii są wody geotermalne.
Siła wiatru napędza turbiny umieszczone na znacznej wysokości. Następuje tu zamiana siły wiatru na energię mechaniczną (obroty łopat turbiny), a następnie uzyskanie energii elektrycznej za pomocą generatora. Łopaty elektrowni wiatrowej obracają się z prędkością około 15 do 20 obr./min. W celu efektywnego wytwarzania takiej energii tworzy się tzw. farmy wiatrowe, składające się z kilkunastu do kilkuset wiatraków. Jedna z większych farm wiatrowych w Polsce znajduje się w okolicach Kamieńska, na zrekultywowanej hałdzie po wydobyciu węgla brunatnego z kopalni w Bełchatowie. Natomiast w Europie jest to Fântânele‑Cogealac Wind Farm w Rumunii. Wiatraki znane były jednak od IX w. – łopaty napędzane siłą wiatru umożliwiały poruszanie kół żarnowych i mielenie zbóż.
Pomimo wielu zalet wykorzystanie energii wiatru ma także negatywne aspekty, m.in. nieprzewidywalność procesu produkcji energii oraz brak ciągłości jej dostaw. Farmy wiatrowe ingerują w krajobraz i stanowią zagrożenie dla ptaków, m.in. sokołów, jastrzębi, orłów i sów, które giną w kolizjach z turbinami. Turbiny generują pole elektromagnetyczne, a także infradźwięki i szum o niskiej częstotliwości. Ich wpływ na zdrowie ludzi i zwierząt wciąż jest przedmiotem badań naukowych.
Opiera się na przechwytywaniu części energii wód płynących lub pływów morskich. W naturalnych ciekach, dzięki sile grawitacji, woda przemieszcza się z obszarów położonych wyżej w kierunku ujścia położonego niżej. Budowa specjalnych turbin umożliwia przechwycenie części tej energii kinetycznej poruszającej się wody i wytworzenie z niej elektryczności. Często przy elektrowniach wodnych buduje się zapory, w których turbina jest napędzana dodatkowo siłą spadku wody. Na świecie największa elektrownia tego typu znajduje się w Chinach na rzece Jangcy (tzw. zapora Trzech Przełomów).
Warto pamiętać, że zapory wodne ingerują w środowisko naturalne. Budowa dużych obiektów hydrologicznych doprowadza do spadku bioróżnorodności na danym terenie, prowadzi do istotnych zmian w krajobrazie. Zapory wodne uniemożliwiają przepływ ryb, np. łososi. Mogą prowadzić do zamulenia zbiorników wodnych i zanieczyszczenia wód gruntowych. Ponadto utrudniają transport wodny i żeglugę.
Elektrownia pływowa wykorzystuje powtarzające się regularnie podnoszenie i opadanie poziomu wody w oceanie związane z cyklem pływów, którego przyczyną są siły grawitacyjne Księżyca i Słońca.
Zainteresowanie i realne wykorzystanie OZE w wielu krajach na całym świecie wzrasta. Wiąże się to nie tylko z zamiarem ograniczenia emisji zanieczyszczeń, lecz także z chęcią uzyskania stabilności energetycznej i uniezależniania się państw od zewnętrznych sprzedawców zasobów nieodnawialnych, co pozwoliłoby obniżyć koszty energii. Szczególne znaczenie ma tu energia grawitacyjna wody. W 2018 roku stanowiła ona globalnie 62,8% energii z odnawialnych źródeł. Kolejne źródła to energia wiatru (19,0%), energia słoneczna (8,8%), biopaliwa (6,3%) oraz energia geotermalna.
Znaczenie odnawialnych źródeł energii w Polsce
W Polsce wykorzystanie OZE jest jednym z priorytetów rozwojowych, ze szczególnym uwzględnieniem energii wiatru oraz biomasy. Zgodnie z Dyrektywą 2009/28/WE państwa członkowskie UE powinny stopniowo zwiększać udział energii ze źródeł odnawialnych w całkowitym zużyciu energii oraz w sektorze transportowym. Przewiduje się, że w latach od 2020 do 2025 udział „zielonej” energii w Polsce będzie na poziomie ok. 15,5%.
Zauważalne jest nierównomierne rozmieszczenie wykorzystywanych OZE na terenie Polski. Na północy dominują farmy wiatrowe, co wiąże się bezpośrednio z najkorzystniejszymi warunkami do uzyskiwania energii właśnie z tego źródła – nizinny obszar sprzyja osiąganiu przez wiatr minimalnej opłacalnej prędkości do napędzania turbin.
W centralnej i południowej części Polski do produkcji energii częściej wykorzystuje się biomasę. Wynika to z rolniczego charakteru tych obszarów i powstawania wielu odpadów właśnie z produkcji rolnej. Tam, gdzie duże znaczenie ma chów zwierząt, możliwe jest wykorzystanie biogazu. Surowcem w tym procesie są gazy, które powstają w procesach gnilnych, m.in. w czasie rozkładu odchodów zwierząt.
Elektrownie wodne w Polsce zlokalizowane są nad rzekami i wiążą się z zabudową hydrostatyczną, taką jak zapory. Największe polskie hydroelektrownie to Żarnowiec, Porąbka, Solina, Włocławek, Żydowo.
Co ciekawe, pomimo wzrostu wykorzystania energii słonecznej w prywatnych gospodarstwach domowych, w naszym kraju powstały dotychczas nieliczne instalacje, które można określić jako elektrownie słoneczne. Ta technologia wymaga zagospodarowania dużego obszaru na montaż ogniw fotowoltaicznych oraz bardzo wysokiego, stałego nasłonecznienia, co znacznie utrudnia wykorzystanie tej technologii na szeroką skalę.
W Polsce nie ma natomiast elektrowni wykorzystującej energię pływów morskich ani ciepła ziemi. W niewielkim stopniu – na południu kraju, głównie w rejonie Podhala – stosuje się energię geotermalną do ogrzewania wód (kąpieliska wód termalnych), chociaż zasoby tej energii w Polsce są bardzo bogate.
W przyszłości wykorzystanie OZE może stać się katalizatorem rozwoju wielu dziedzin gospodarki i podstawowym źródłem energii.
Słownik
źródła energii pozyskiwanej z zasobów nieodtwarzających się w przyrodzie w krótkim czasie, co znacznie zubaża zasoby naturalne na świecie; zalicza się tu głównie: węgiel kamienny i brunatny, ropę naftową, gaz ziemny, torf, uran
źródła energii opierające się na wykorzystaniu szybko odnawialnych zasobów przyrody, co nie powoduje długotrwałego niedoboru; za OZE uznaje się przede wszystkim: energię słoneczną, energię wiatru i wody, energię geotermalną oraz energię pozyskiwaną z biomasy
przyrząd półprzewodnikowy, w którym następuje przemiana energii świetlnej w energię elektryczną