9. Źródła energii odnawialnej, kształtowanie środowiska

1. Wstęp

Naukowcy przypuszczają, że dotychczas znane złoża ropy naftowej przy obecnym wydobyciu, wyczerpią się w przeciągu 40 lat!!! Złoża gazu ziemnego powinny wystarczyć na eksploatację ich przez najbliższe 70 lat. Oba te surowce jak i węgiel powstały przed wieloma milionami lat w ściśle określonych warunkach jakie już się nie powtórzą. Trzeba się już teraz zastanowić skąd będziemy czerpać energię za 100 lat...Może warto by było już teraz skorzystać z energii Słońca, wiatru, mórz? Z tych zasobów będziemy mogli korzystać jeszcze przez co najmniej milion lat.

Niekonwencjonalne źródła energii elektrycznej można podzielić na źródła odnawialne i źródła nieodnawialne. Do odnawialnych źródeł należą : energia wód, energia słoneczna, energia wiatru, pływów morskich, fal morskich, energia cieplna oceanów, energia biomasy, a do nieodnawialnych: wodór, energia magneto-hydro-dynamiczna i ogniwa paliwowe . Energią geotermiczną tj. energię gejzerów, gorących skał można zaliczyć do obydwu grup. Wykorzystanie prawie wszystkich niekonwencjonalnych źródeł energii elektrycznej jest związane z minimalnym, bądź nawet żadnym wpływem na środowisko.

2. Dlaczego warto wykorzystywać energię ze źródeł odnawialnych?

Energia odnawialna jest energią tanią, przyjazną człowiekowi i środowisku. Odnawialne źródła są dostępne za darmo (energia słońca, wiatru, biogazu) lub po niewielkich kosztach (słoma, drewno).

3. Rodzaje odnawialnych źródeł energii

a) Energia słońca

Energia słoneczna może być przetwarzana w kolektorach wodnych i powietrznych w ciepło służce do:

- ogrzewania mieszkań - pomieszczeń produkcyjnych, obiektów sportowych, szkół, ośrodków kultury

- podgrzewania wody w gospodarstwach domowych, rolnych, basenach, zakładach przemysłowych

- suszenia: ziarna zbóż, tytoniu, nasion, owoców, ziół, grzybów (kolektory powietrzne)

Energia słoneczna może być przekształcona w energię elektryczną w ogniwach fotowoltaicznych. Małe baterie słoneczne zasilają nasze kalkulatory, zegarki, zabawki, radia czy nawet przenośne telewizory. Dużą uwagę przywiązuje się obecnie do wykorzystania ogniw fotowoltaicznych w systemach wolnostojących, montowanych na obszarach oddalonych od sieci elektrycznej. Takie rozwiązania stosuje się do zasilania urządzeń automatycznych takich jak: telefony awaryjne na autostradach, boje nawigacyjne, latarnie morskie, stacje meteorologiczne i telekomunikacyjne.

Bateriami słonecznymi zasilane są urządzenia pokładowe w satelitach telekomunikacyjnych, badawczych, wojskowych. W krajach o dużym nasłonecznieniu, które leżą na trudnym terenie, bez możliwości dostarczania do elektrowni węgla, światło słoneczne jest często jedynym źródłem energii.

W Polsce energia może być przetwarzana na prąd i ciepło przez instalacje zamontowane na dachach budynków lub w miejscach zabudowanych. Takie warunki istnieją na ok. 0,5% powierzchni Polski. Natomiast ogniwa fotowoltaiczne wykorzystywane są głównie w urządzeniach nawigacyjnych na Morzu Bałtyckim.

b) Energia wiatru

Siła wiatru może być przetwarzana na energię elektryczną w siłowniach przekazujących prąd do sieci elektroenergetycznej lub pracujących indywidualnie - na potrzeby użytkownika (zakładu przemysłowego, gospodarstwa rolnego czy jednorodzinnego domku).

Energię wiatru można wykorzystać do oświetlenia pomieszczeń, pompowania wody konsumpcyjnej, nawadniania pól (zraszacze upraw) jak również rekultywacji i natleniania zbiorników wodnych. Minusem stosowania energetyki wiatrowej są zmiany krajobrazu, hałas oraz zagrożenia dla wędrownego ptactwa. Polska posiada dobre warunki do rozwoju energetyki wiatrowej. Najlepsze warunki występują na Wybrzeżu i Suwalszczyźnie - średnia roczna prędkość wiatru na wysokości 30 m - wynosi 5-6 m/s.

c) Energia Ziemi

Energia wnętrza Ziemi objawia się w postaci gejzerów i tak zwanych gorących skał. Pierwsze z nich są erupcja pary wodnej lub gorącej wody z wnętrza Ziemi, a do wykorzystania drugich trzeba wywiercić otwór i wtłaczać do wnętrza Ziemi zimną wodę, a wypompowywać gorącą. Ma to przeważnie miejsce na obszarach anomalii geologicznych. Energia geotermiczna o wyższym potencjale temperaturowym jest wykorzystywana do produkcji energii elektrycznej, energia zaś o niższym potencjale służy jako źródło ciepła do ogrzewania pomieszczeń. Gejzery są wykorzystywane do napędu turbin parowych bezpośrednio bądź pośrednio.

W Polsce, położonej poza strefami aktywności tektonicznej i wulkaniczno-magmowej, brak jest złóż geotermalnych, które mogłyby być wykorzystane do wytwarzania energii elektrycznej. Eksploatować można źródła naturalne oraz pochodzące z odwiertów z wypływem naturalnym (somowypływ) lub sztucznym (wywołanym pompami).

Wody znajdujące sie na dużych głębokościach nie muszą być parami, tj. mieć temperaturę wyższą niż 100 stopni, by mogły być wykorzystane i bardzo przydatne. Zawierają przecież bardzo duże zasoby energii cieplnej mogącej doskonale służyć do celów grzewczych. I takich wód w Polsce są ogromne niewyczerpalne zasoby. 2/3 obszaru Polski zawiera wody geotermalne, których temperatury gwarantują ich wykorzystanie do celów centralnego ogrzewania i ogrzewania ciepłej wody użytkowej. Na większości obszaru kraju występują dużej miąższości serie skał osadowych, które zawierają wody o temperaturach ( zależnie od głębokości i gradientu termicznego ) od 30 do 150 stopni Celsjusza )

d) Energia biomasy

Pod pojęciem wykorzystania biomasy do celów energetycznych rozumiemy bezpośrednie spalanie produktów organicznych fotosyntezy (drewno i jego odpady, słoma, odpadki produkcji roślinnej lub "rośliny energetyczne", często po uprzednim zgranulowaniu lub zbrykietowaniu), względnie po ich wstępnym przetworzeniu do postaci wygodniejszej w użyciu (olej pirolizowy o właściwościach zbliżonych do oleju opałowego, olej rzepakowy lub słonecznikowy, gaz drzewny, alkohol etylowy lub metylowy). Tych pięć ostatnich produktów przetworzenia biomasy może być wykorzystywanych jako dodatki do paliw płynnych służy do napędu silników spalinowych, zarówno stacjonarnych jak i trakcyjnych.

Ilość energii wytwarzana z 1kg biomasy:

Słoma żółta 14,3 MJ/kg

Słoma szara 15,2 MJ/kg

Drewno opałowe 13,0 MJ/kg

Trzcina 14,2 MJ/kg

e) Energia wody

Siłownie wodne na świecie dostarczają ok. 5% używanej energii. Wiele rzek w krajach rozwijających się nadaje się do budowy zapór. Minusem stosowania energetyki wodnej jest fakt iż budowa ogromnych obiektów zmusza ludzi do przesiedlania się, odbiera im się ziemię i ma negatywny wpływ na środowisko. Polska jako kraj nizinny ma niewielkie zasoby energii wodnej. Obecnie działa w Polsce ok. 127 dużych elektrowni wodnych i 300 małych.

4. Korzyści wynikające z zastosowania odnawialnych źródeł energii:

a) Ekonomiczno - społeczne

- wprowadzenie niewyczerpalnych i tanich źródeł energii - w miejsce trudniej dostępnych i coraz droższych paliw kopalnych

- zmniejszenie uzależnienia od obcych źródeł energii

- stworzenie warunków konkurencji między producentami energii (ceny energii wynikają z kosztów jej pozyskania)

- stworzenie nowych stanowisk pracy (redukcja bezrobocia w regionach rolniczych)

- zagospodarowanie nieużytków na produkcję rolną dla sektora paliwowo - energetycznego)

- wykorzystanie nadwyżek produkcji rolnej (zbóż, ziemniaków, roślin oleistych oraz odpadów np. słomy)

b) Ekologiczne

- zredukowanie emisji zanieczyszczeń powietrza związanych z przetwarzaniem paliw kopalnych

- redukcja efektu cieplarnianego

- zmniejszanie ilości odpadów

- uregulowanie stosunków wodnych

c) Zdrowotne

- ograniczenie zachorowań wynikających z zanieczyszczeń środowiska

5. Podsumowanie

Głównym argumentem potwierdzającym konieczność stosowania alternatywnych źródeł energii jest fakt iż roczna produkcja energii elektrycznej przez odnawialne źródło o mocy 160 kw. zapobiega wyemitowaniu do atmosfery następujących zanieczyszczeń:

• dwutlenek siarki 2.000kg

• dwutlenek azotu l. 500kg

• dwutlenek węgla 250.000kg

• pyły i żużle 17.500kg

6. Objaśnienia znaczenia niektórych terminów fizykalnych:

- Biogaz - gaz powstający w wyniku fermentacji beztlenowej odchodów zwierzęcych, materii organicznej na oczyszczalni ścieków i na wysypiskach odpadów; zazwyczaj zawiera 40-60% obj. metanu i 60-40oźo dwutlenku węgla; inne gazy są obecne w małych ilościach lub śladowych, azot, siarkowodór, tlenek węgla, amoniak, węglowodory

- Ogniwo fotowoltaiczne - słoneczne ogniwa fotowoltaiczne, zwane też ogniwami słonecznymi lub fotoogniwami są urządzeniami posiadającymi zdolność bezpośredniej przemiany światła słonecznego w energię elektryczną

Energia odnawialna - perspektywy rozwoju w Polsce

W Polsce rozważa się zastosowanie następujących technologii odnawialnych źródeł energii:

- kotły na drewno,

- kotły na słomę,

- biogazownie rolnicze,

- biogazownie komunalne produkujące ciepło i energię elektryczną (surowiec w postaci osadu ściekowego),

- instalacje wykorzystania gazu wysypiskowego do produkcji energii elektrycznej lub współwytwarzania ciepła i elektryczności,

- kolektory słoneczne do podgrzewania wody użytkowej,

- kolektory słoneczne do podgrzewania powietrza,

- systemy fotowoltaiczne,

- elektrownie wiatrowe,

- małe elektrownie wodne,

- ciepłownie goetermalne.

Do produkcji energii cieplnej można wykorzystać energie promieniowania słonecznego, energie biopaliw stałych oraz energie geotermalną. Energetyka wiatrowa, wodna oraz skojarzona produkcja energii z biomasy stanowią potencjalne źródło energii elektrycznej. Wytwarzanie biopaliw, bioetanolu i estrów rzepakowych mogą stanowić uzupełnienie w produkcji paliw pędnych jako kilkuprocentowe dodatki.

Obecne nie istnieje w Polsce skoordynowana polityka rozwoju energetyki odnawialnej. Dlatego postuluje się stworzenie stabilnych warunków do rozwoju i racjonalnego wykorzystania energii odnawialnej, tak aby zwiększyć jej udział w krajowym bilansie zużycia energii. W pierwszym etapie proponuje się następujące działania:

- wprowadzenie uproszczonego trybu otrzymywania koncesji na wytwarzanie energii ze źródeł odnawialnych lub podniesienie progu koncesjonowania,

- wprowadzenie norm na biopaliwa ciekłe, a w szczególności na E85 (85 % etanolu i 15 % benzyny), E20 (20 % etanolu i 80 % benzyny) oraz na paliwo rzepakowe,

- zwolnienie z podatku akcyzowego paliwa rzepakowego oraz wprowadzenie ulg akcyzowych na benzyny z dodatkiem alkoholu etylowego,

- zmniejszenie do 7 % stawki podatku VAT na paliwo rzepakowe,

- uproszczenie procedur koncesjonowania produkcji biopaliw,

- ustalenie odpowiednich regulacji prawnych mających na celu obniżenie podatku dochodowego dla przedsiębiorstw wykorzystujących odpady i energię odpadową,

- zwiększenie możliwości kredytowania inwestycji w małe i średnie technologie OZE,

- stworzenia kampanii informowania społeczeństwa o możliwościach stosowania OZE, w szczególności wykorzystania biopaliw.

- zwolnienie z podatku VAT urządzeń wykorzystujących energię odnawialną do czasu uzyskania ich opłacalności, - tworzenie nowych miejsc na wsi w oparciu o rozwój produkcji biopaliw,

- zwiększenie udziału Polski w europejskich programach rozwoju technologii OZE, m.in. w programie ALTENER II,

- wprowadzenie norm dla urządzeń wykorzystujących energię odnawialną.

[ Pobierz całość w formacie PDF ]

9. Źródła energii odnawialnej, kształtowanie środowiska

Podstrony