Energia odnawialna

Woda, wiatr, słońce, ziemia – to cztery podstawowe żywioły, które określa się mianem energii odnawialnej. W rzeczywistości jest trochę więcej takich źródeł, jednak to te są najbardziej rozpowszechnione, znane i używane. Przede wszystkim należy zacząć od tego czym jest energia odnawialna. Odnawialne źródła energii to takie, których zasoby są właściwie nieograniczone lub odtwarzają się bardzo szybko i nieprzerwanie w przeciwieństwie do nieodnawialnych źródeł energii takich jak węgiel kamienny, brunatny, gaz ziemny czy też ropa naftowa. Wytworzenie tych ostatnich zajmuje wiele setek a nawet milionów lat, przez co traktowane są jako nieodnawialne.
Energia odnawialna
(zdjęcie: Matt / flickr)

Woda jako energia odnawialna

Najbardziej rozpowszechnioną metodą pozyskiwania energii z odnawialnych źródeł jest wykorzystanie siły spadku wody. Dzięki naturalnie ukształtowanemu krajobrazowi oraz sile grawitacji, spływająca po pochyłym terenie woda może stać się świetnym źródłem, ekologicznej energii. Różnego rodzaju zapory i tamy, na których budowane są elektrownie wodne pozwalają uzyskać czystą i przede wszystkim odnawialną energię elektryczną.

Jak to działa? Wystarczy wyobrazić sobie młyn wodny z wielkim kołem wybudowany nad rzeką. Płynąca rzeka wprawia w ruch koło a ono dalej porusza żarnami do młócenia zboża – w przypadku elektrownie zasada działania jest dosyć podobna – woda przepuszczana przez odpowiednio zbudowane turbiny wprawia je w ruch dzięki sile grawitacji a te wytwarzają prąd elektryczny.

Jednak czy energia płynąca z elektrowni wodnych jest całkowicie ekologiczna i czysta? Otóż nie do końca… Powszechnie uważa się, że małe elektrownie wodne nie powodują właściwie żadnych ujemnych skutków dla środowiska znajdującego się w pobliżu, te duże elektrownie w znacznym stopniu wpływają na otoczenie. Przede wszystkim poprzez spiętrzanie wody na cieku niszczy się naturalne siedliska ptaków, zwierząt i roślin. Zmienia się mikroklimat panujący w okolicach dużych tam, poprzez co część gatunków skazanych jest na wymarcie. Skutki mogą być o wiele gorsze – o największej na świecie Tamie Trzech Przełomów zbudowanej w Chinach na rzece Jangcy mówi się jak o jednym z cudów współczesnej inżynierii – jednak mało kiedy wspomina się o negatywnych aspektach tej budowy. Naukowcy sądzą, że w pełni wypełniony zbiornik wodny będzie miał wpływ na przebiegunowanie Ziemi.
Z całą pewnością energia pozyskiwana dzięki naturalnym właściwościom krajobrazu oraz wodzie jest o wiele bardziej ekologiczna niż taka, pozyskiwana z surowców kopalnych. Warto zaznaczyć, że w krajach wysokorozwiniętych coraz większy nacisk kładzie się na pozyskiwanie energii z właśnie takich źródeł energii. W samej Norwegii aż 99,6% prądu uzyskiwanego jest właśnie dzięki wodzie.

Energia słoneczna

Innym odnawialnym źródłem energii jest ta pozyskiwana dzięki używaniu odpowiednich ogniw oraz promieniom słonecznym. Na samym początku należy rozróżnić te służące do pozyskiwania energii elektrycznej od tych służących do pozyskiwania ciepła. Z pozoru wyglądają one dokładnie tak samo, jednak ich konstrukcja, zasada działania i przede wszystkim zastosowanie są całkowicie odmienne.

Ogniwa fotowoltaiczne jak fachowo nazywa się urządzenia do pozyskiwania energii elektrycznej wykorzystuje ruch małych cząsteczek – fotonów i elektronów – których ruch wywołuje napięcie elektrycznie. Tak w ogromnym uproszczeniu można przedstawić zasadę ich funkcjonowani. Działają nawet przy słabym nasłonecznieniu, w lekko pochmurne dni i w te zimne też. Dają energię bardzo czystą – nie powodującą żadnych zanieczyszczeń i ubocznych efektów na środowisko. Jest to jednak energia bardzo droga ze względu na wykorzystywaną technologię do produkcji samych fotoogniw. Obecnie mało kto może pozwolić sobie na używanie takiej energii, dodatkowym minusem jest dosyć słaba wydajność – energia pochodząca a elektrowni jądrowych jest kilkakrotnie tańsza niż ta uzyskiwana ze Słońca. Energia pozyskiwana z fotoogniw stosowana jest głownie tam, gdzie dostęp do tradycyjnych źródeł energii i linii energetycznych jest znacznie utrudnione lub wręcz niemożliwe. Dotyczy to głównie takich miejsc, gdzie zapotrzebowanie na samą energię jest stosunkowo nieduże – np. w przypadku pojedynczego domu, stacji meteorologicznych itd.

Ogniwa fototermiczne służą do zamiany promieniowania słonecznego na energię cieplną. Takie źródło energii powszechne jest w krajach o dużej ilości dni słonecznych – szczególnie w rejonie basenu Morza Śródziemnego gdzie kolektory słoneczne są w stanie pokryć w 100% zapotrzebowanie gospodarstw na energię cieplną używaną do kąpieli czy mycia się. Zasada działania takich ogniw jest inna niż tych służących do wytwarzania energii elektrycznej. Kolektory słoneczne podgrzewają znajdującą się w specjalnych, próżniowych rurkach wodę. Uzyskanie odpowiedniej wydajności uzależnione jest od nasłonecznienia, w Polsce system solarny z całą pewnością nie pokryje całkowitego zapotrzebowania na ciepło, jednak może pomóc w znacznym zredukowaniu zużywanej energii cieplnej.

Takie rozwiązania są wciąż drogie i często poza naszym zasięgiem finansowym. Jednak trwające prace nad udoskonalaniem wyżej wymienionych metod powodują, że z roku na rok ta forma pozyskiwania czystej energii staje się coraz tańsza a przez to bardziej dostępna i powszechna co w znacznym stopniu może przyczynić się do ochrony środowiska.

Energia słoneczna
(zdjęcie: Constellation Energy / flickr)

Energia z powietrza: wiatraki

Energia wiatru wykorzystywana jest od tysięcy lat, pierwsze wzmianki na ten temat pojawiają się już blisko 4 tysiące lat temu. Od tamtych czasów niby nic się nie zmieniło w funkcjonowaniu popularnych wiatraków, jednak postęp cywilizacyjny uczynił z tych maszyn doskonałe źródło ekologicznej i odnawialnej energii.

Elektrownie wiatrowe działają na prostych zasadach – wiatr wprawia w ruch łopatki a te wprawiają w ruch prądnice. Podobnie, tyle że na mniejszą skalę działa dynamo w rowerze – energia mechaniczna zamieniana jest na energię elektryczną. Energia wiatru dostępna jest niemalże wszędzie, jednak słuszność budowania samych elektrowni wiatrowych zależy od głównie dwóch czynników – siły wiatru oraz częstotliwość dni wietrznych. Za opłacalne uznaje się takie rejony, gdzie wiatr wieje ze średnią prędkością 5 m/s. Polska niestety zaliczana jest do stref tzw. ciszy wiatrowej a co za tym idzie nasz kraj nie jest atrakcyjny pod względem budowy elektrowni wiatrowych. Samo pozyskanie energii elektrycznej jest stosunkowo tanie, jednak początkowe duże nakłady finansowe zniechęcają potencjalnych inwestorów. Zmienność warunków pogodowych również nie sprzyja takim inwestycjom. Coraz głośniej i powszechniej mówi się, że tego typu energia nie będzie w przyszłości stanowiła istotnego elementu na mapie producentów prądu.

Przykładowo niemieckie farmy wiatrowe (czyli skupiska kilkunastu a nawet kilkuset pojedynczych turbin wiatrowych) są w stanie pokryć aż 15% całkowitego zapotrzebowania kraju na energię elektryczną jednak ze względu na zmienne warunki pogodowe dostarczają zaledwie 3% energii elektrycznej. Ekolodzy coraz śmielej protestują przeciwko powstającym wiatrakom – nie ze względu na produkcję zanieczyszczeń oczywiście – jednak łopatki wirników powodują urazy wśród ptaków, zakłócają ich nawigację, a do tego wytwarzają infradźwięki niesłyszalne dla ludzi, jednak mogących płoszyć zwierzynę. Ekologia jak się okazuje to nie wszystko, to jednak warunki ekonomiczne dyktować będą w przyszłości sens istnienia takich farm wiatrowych.

Energia wiatraki
(zdjęcie: tochis / flickr)

Pozostałe źródła odnawialnej energii

Poza tymi najbardziej powszechnymi źródłami odnawialnej energii spotkać się również można z energią ziemi czyli energią geotermalną. Jest to energią pochodząca z wnętrzna naszej planety, a ściślej – ze źródeł wody znajdujących się pod powierzchnią. Tam podgrzana do niekiedy 200 st. C woda może stać się doskonałym sposobem do ogrzewania budynków a często nawet osiedli czy miast – jak dzieje się w przypadku Islandzkiej stolicy – Reykiawiku czy w naszym Zakopanym.

Innymi odnawialnymi źródłami energii jest ta uzyskiwana z pływów morskich – gdzie do produkcji energii wykorzystuję się fale morskie, których pływy wprawiają w ruch specjalne urządzenia produkujące prąd. Jest to metoda dość rzadko stosowana ze względu na skomplikowane technologie oraz mało miejsc, które sprzyjają wykorzystywaniu tego rodzaju energii a do tego naukowcy obawiają się ingerencji w prądy morskie oraz zachwianie ich równowagą.

Pozostałymi odnawialnymi źródłami jest biogaz, biomasa i biopaliwo – wszystkie te trzy źródła energii stanowią marginalny element w produkcji energii elektrycznej. Są pochodnymi od różnego rodzaju środków organicznych takich jak odpady komunalne, ścieki, odchody zwierzęce czy materiały niezdatne do użytku przez człowieka – np. drewno o niskiej jakości technologicznej.

Odnawialne źródła energii niewątpliwie będą stanowić coraz to istotniejszy element wykorzystywany przy produkcji energii elektrycznej. Technika oraz postęp cywilizacyjny zmuszają człowieka do szukania coraz to nowszych, bardziej oszczędnych i wydajnych źródeł odnawialnej energii. Zanieczyszczenie środowiska naturalnego powoduje, że walka z efektami spalania paliw kopalnych staje się dla wielu priorytetem. Obecnie mało kto słyszał o etanolu celulozowym czy energii geotermalnej suchych skał jednak za kilka, kilkanaście lat kiedy dostęp do paliw kopalnych będzie coraz trudniejszy, zaczną się intensywniej rozwijać takie niespotykane obecnie metody pozyskiwania energii odnawialnej.

autorem artykułu jest Marcin Małysz.

© 2008 - 2018 domhome.pl.
Wszystkie prawa zastrzeżone.