Trochę teorii
Jak już wiesz 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 energetycznymbilansie 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.
W 2024 roku około 68% światowej produkcji energii elektrycznej pochodziło ze spalania paliw kopalnych, głównie węgla (34,1%) i gazu (22,3%) i z elektrowni jądrowych (9%). Z odnawialnych źródeł energii brało się około 32% światowej produkcji energii elektrycznej, z czego 14,3% z elektrowni wodnych, a 8,1% z elektrowni wiatrowych.
Elektrownie cieplne
W elektrowniach cieplnych energię elektryczną uzyskuje się poprzez spalanie surowców energetycznych. Elektrownie opalane węglem kamiennym dominują w Republice Południowej Afryki, Polsce, Chinach, Indiach i Stanach Zjednoczonych. Elektrownie oparte na gazie ziemnym z pośród elektrowni cieplnych 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.
Zalety elektrowni cieplnych | Wady elektrowni cieplnych |
|---|---|
niski stosunek kosztów budowy elektrowni do ilości wyprodukowanej energii brak hałasu w czasie wytwarzania energii wykorzystywanie nowoczesnych technologii | duże zanieczyszczenie środowiska przyrodniczego niska sprawność energetyczna lokalizacja elektrowni uzależniona od złóż (redukcja kosztów transportu) stanowi zagrożenie dla przelatujących ptaków zakłócenia fal radiowych i telewizyjnych |
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 397 GW (dane z 2024 r.), przy czym aż 98 GW przypada na Stany Zjednoczone, 63 GW na Francję, 55 GW na Chiny i 32 GW na Japonię). Ze Stanów Zjednoczonych pochodzi 31% światowej energii elektrycznej produkowanej w elektrowniach jądrowych, z Chin - 16% a z Francji – 13%. Wysokie pozycje zajmują też Rosja, Korea Południowa, Kanada i Japonia. Biorąc pod uwagę udział elektrowni jądrowych w produkcji energii w wybranych krajach, należy podkreślić dominację tych elektrowni we Francji, w Belgii oraz na Ukrainie.
Zalety elektrowni jądrowych | Wady elektrowni jądrowych |
|---|---|
niewielka ingerencja w środowisko naturalne w trakcie produkcji energii zużycie niewielkich ilości wysokokalorycznych pierwiastków promieniotwórczych ograniczenie wydobycia paliw kopalnych ograniczenie problemów usuwania lotnych popiołów i pyłów nowe miejsca pracy alternatywa dla elektrowni cieplnych | globalne zagrożenie dla środowiska i zdrowia ludzi w przypadku awarii reaktorów problem składowania i utylizacji odpadów radioaktywnych możliwość skażenia powietrza, gleb i wód w sąsiedztwie obszarów składowania odpadów zagrożenie niekontrolowanego użycia energii jądrowej w postaci broni atomowej wysoki koszt budowy i zamknięcia elektrowni mała moc takich elektrowni brak możliwości usytuowania w dowolnym miejscu |
Elektrownie wodne
Elektrownie wodne na dużą skalę rozwinęły się przede wszystkim w Chinach, Brazylii, Kanadzie, Stanach Zjednoczonych, krajach Europy Zachodniej, Norwegii, Indiach oraz Japonii. Największą elektrownią wodną świata jest Tama Trzech Przełomów na rzece Jangcy w Chinach o mocy 22,5 tys. MW, ukończona w 2012 r. (dane z 2023 r.). Do innych najpotężniejszych elektrowni należą: Baihetan na rzece Jinsha w Chinach (16 tys. MW), Itaipu na rzece Parana na pograniczu Brazylii i Paragwaju (14 tys. MW), Xiluodu na Jangcy w Chinach (13,9 tys. MW), Belo Monte na rzece Xingu w Brazylii (11,2 tys. MW) oraz Guri (Raúl Leoni) na rzece Caroní w Wenezueli (ponad 10 tys. MW) (dane z 2023 r.).
Na świecie zainstalowane są elektrownie wodne o łącznej mocy ok. 1,27 TW (1268 GW) bez uwzględnienia elektrowni szczytowo‑pompowych (dane z 2023 r.). Największą moc zainstalowaną w energetyce wodnej miały w 2023 r.: Chiny – ok. 371 GW, Brazylia – ok. 110 GW, Stany Zjednoczone – ok. 87 GW, Kanada – ok. 83 GW, Rosja – ok. 51 GW, Indie – ok. 47 GW oraz Norwegia – ok. 34 GW. Największy udział energii wodnej w krajowej produkcji energii elektrycznej miały m.in. Paragwaj (niemal 100%), Norwegia (ok. 89%), Wenezuela (ponad 75%), Brazylia (ponad 60%) oraz Kanada (ok. 58%) (dane z 2023 r.).
Zalety elektrowni wodnych | Wady elektrowni wodnych |
|---|---|
odnawialne i czyste źródło energii oszczędność paliw kopalnych brak odpadów i emisji szkodliwych związków mniejsze koszty eksploatacji niż w innych elektrowniach konwencjonalnych sztuczne zbiorniki retencyjne zmniejszają ryzyko powodzi nowe miejsca pracy możliwość szybkiego zatrzymania i ponownego uruchomienia elektrowni | duże nakłady inwestycyjne uzależnienie od warunków naturalnych ingerencja w środowisko zmiana krajobrazu tworzenie się specyficznego mikroklimatu zamulanie dna zbiorników i rozwój niepożądanych organizmów wymagają zalania dużych powierzchni i przesiedlenia mieszkańców |
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.
Zalety elektrowni słonecznych | Wady elektrowni słonecznych |
|---|---|
nieszkodliwość dla środowiska brak odpadów brak szczególnej konieczności ich konserwacji niezmniejszająca się wraz z upływem lat wydajność | dobowe i sezonowe zmiany usłonecznienia (brak możliwości pobierania energii w godzinach nocnych) problemy związane z magazynowaniem energii słonecznej wysokie koszty produkcji i instalacji ogniw słonecznych duże powierzchnie zajmowane przez tego typu instalacje duży kąt padania promieni słonecznych |
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.
Zalety elektrowni wiatrowych | Wady elektrowni wiatrowych |
|---|---|
czystość ekologiczna (nie odbywa się spalanie żadnych paliw) brak jakichkolwiek odpadów eksploatacja turbin wiatrowych nie jest zbyt kosztowna | wysokie koszty budowy zmiana naturalnego krajobrazu zajmowanie znacznych powierzchni zagrożenie dla przelatujących ptaków hałas |
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.
Zalety elektrowni biomasy | Wady elektrowni biomasy |
|---|---|
niska szkodliwość dla środowiska niskie koszty wykorzystywanie odpadów stały dostęp do energii | dużo niższe pozyskanie energii niż w elektrowniach wykorzystujących paliwa kopalne paliwo zasilające zajmuje dużą powierzchnię określony przedział wilgotności |