Ekoenergia sposobem na czyste środowisko naturalne

Trudno w dzisiejszych czasach wyobrazić sobie życie bez użytkowania energii elektrycznej. Energia była, jest i będzie potrzebna ludziom w ich życiu. Jej postać, forma czy wykorzystanie może być różne, ale przede wszystkim potrzebujemy jej przy produkcji przemysłowej, transporcie, ogrzewaniu domów czy oświetleniu. Początkowo tej energii dostarczało nam środowisko w postaci zasobów naturalnych nieprzetworzonych paliw, jak np. drewna, węgla brunatnego, kamiennego, ropy naftowej czy gazu. Jednak ciągły wzrost zapotrzebowania na energię, kurczenie się zasobów kopalnianych oraz względy ekologiczne i ekonomiczne stawiają przed ludźmi nowe zadania i wyzwania w tej dziedzinie.
W ostatnich latach dąży się do opracowania efektywnych metod pozyskiwania prądu ze źródeł odnawialnych takich jak: Słońce, woda, czy naturalne ciepło Ziemi. Atrakcyjność i zalety tych źródeł coraz bardziej utwierdzają nas w tym, iż powinniśmy dbać o nasze środowisko naturalne i korzystać z zasobów odnawialnych źródeł energii. Czym zatem są odnawialne źródła energii?

Odnawialne źródła energii - to źródła wykorzystujące w procesie przetwarzania energię słoneczną występującą w rozmaitych postaciach, w szczególności promieniowania słonecznego, energii wiatru, czy biomasy, a także energię kinetyczną płynącej wody i wewnętrzne ciepło Ziemi. Przy obecnym poziomie cywilizacji technicznej za odnawialne źródło energii można w pewnym sensie uznać także tę część odpadów komunalnych i przemysłowych, która nadaje się do energetycznego przetworzenia, zwłaszcza tworzywa sztuczne.

Zalety źródeł odnawialnych to minimalny wpływ na środowisko, oszczędność paliw (eliminacja zużycia węgla, ropy i gazu w produkcji energii elektrycznej),duże stale odnawiające się zasoby energii, stały koszt jednostkowy uzyskiwanej energii elektrycznej, możliwość pracy na sieć wydzieloną, rozproszone na całym obszarze kraju, co rozwiązuje problem transportu energii, gdyż mogą być pozyskiwane w dowolnym miejscu oraz eliminuje straty związane z dystrybucją i pozwoli uniknąć budowy linii przesyłowych.

Rodzaje energii odnawialnej:
- energia wiatru,
- energia słońca,
- energia geotermalna,
- energia wody

Energetyka wiatrowa jest jedną z najszybciej rozwijających się sektorów energetyki niekonwencjonalnej na świecie. Polska jest przeciętnym krajem jeśli brać pod uwagę zasoby energetyczne wiatru. Tylko w niektórych regionach kraju średnia prędkość wiatru przekracza 4 m/s, co stanowi minimalną prędkość startową większości elektrowni. Są one jednak na tyle duże, żeby w przypadku właściwej polityki państwa stać się bardzo wydajnym źródłem energii elektrycznej. Energia wiatru jest dziś powszechnie wykorzystywana w gospodarstwach domowych, jak i na szerszą skalę w elektrowniach wiatrowych. Stosowanie tego typu rozwiązań nie jest bardzo kosztowne, ze względu na niezbyt skomplikowaną budowę urządzeń jak i nieskomplikowaną eksploatację. Energię wiatru możemy wykorzystywać do budowy małych instalacji o mocy od jednego do kilkuset kW, które mogą współpracować z bateriami akumulatorów i pompami ciepła jak i dużych instalacji o mocy od 1-5 MW, które mogą współpracować z małymi elektrowniami wodnymi. W celu zwiększenia uzyskiwanej mocy budowane są tzw. farmy wiatrowe - zespoły wielu ustawionych obok siebie elektrowni wiatrowych- które cieszą się dużym zainteresowaniem użytkowników. Zalety elektrowni wiatrowych to: zaspokojenie rosnących potrzeb energetycznych ludności poprzez rozwój ekologicznie czystej energii, możliwość zasilania miejsc trudno dostępnych, wzrost udziału energii uzyskiwanej ze źródeł odnawialnych w bilansie energetycznym, możliwość aktywizacji terenów słabo zaludnionych lub o ubogich glebach. Wady elektrowni wiatrowych to: wysokie koszty instalacji, hałas, zmiany w krajobrazie negatywny wpływ na populacje ptaków na danym terenie.

Energia promieniowania słonecznego stanowi największe źródło energii, którym dysponuje człowiek. Dużym problemem nie jest pozyskanie tej energii lecz jej zmagazynowanie i wykorzystanie we właściwym czasie. Cały czas trwają pracę nad lepszym wykorzystaniem energii słońca. W Polsce występują średnie warunki nasłonecznienia. W porównaniu z Włochami mamy ponad 60% mniej słońca rocznie. Jednak z opracowanej dla Polski mapy zasobów energii słonecznej wynika, że najlepsze warunki występują we wschodniej części Polski. Energia słoneczna może być przetwarzana na prąd i ciepło przez instalacje zamontowane na dachach budynków i w miejscach zabudowanych. Takie warunki występują na około 0,5% powierzchni Polski. Promieniowanie słoneczne jest wykorzystywane głównie w rolnictwie, ciepłownictwie (cieplne kolektory słoneczne) oraz elektroenergetyce (ogniwa fotowoltaiczne). Jednakże największe szanse rozwoju w krótkim okresie mają technologie oparte na wykorzystaniu kolektorów słonecznych. Kolektory słoneczne są to urządzenia wychwytujące energię słoneczną i zamieniające na energię cieplną. Zazwyczaj instalowane są w dachach, istnieje możliwość montażu na ścianie południowej budynku na specjalnie przygotowanym stelażu lub na ziemi. Przy wyborze miejsca należy pamiętać, że musi ono zapewniać jak najdłuższe operowanie słońca na płytę kolektora. Płaszczyzna kolektora powinna być skierowana w kierunku południowym. Optymalny kąt nachylenia kolektora do poziomu wynosi 45°. Kolektory są najczęściej stosowane do podgrzewania wody użytkowej, w basenach, rzadziej zaś jako ogrzewanie domów. Badania przeprowadzane w Polsce wykazały, że można zaoszczędzić około 70% energii konwencjonalnej w procesach przygotowywania ciepłej wody użytkowej i około 20% w procesach ogrzewania pomieszczeń.

Energia geotermalna to energia zgromadzona w gruntach, skałach i płynach wypełniających pory i szczeliny skalne. O energii geotermalnej mówi się przede wszystkim, gdy nośnikiem tej energii jest woda i para wodna. Energia ta biorąc pod uwagę okres istnienia cywilizacji ludzkiej, jest praktycznie niewyczerpalna w wyniku jej przenoszenia z wnętrza Ziemi przez przewodzenie i konwekcję. Energetyka geotermalna bazuje na gorących wodach cyrkulujących w przepuszczalnej warstwie skalnej skorupy ziemskiej poniżej 1000 m. O atrakcyjności tych źródeł świadczą: dostępność( źródła nie podlegają wahaniom warunków pogodowych i klimatycznych), niewyczerpalność zasobów(źródła nie ulegające wyczerpaniu), obojętność dla środowiska ( geotermia nie powoduje wydzielania jakichkolwiek szkodliwych substancji), urządzenia techniki geotermalnej nie zajmują wiele miejsca i nie wpływają prawie wcale na wygląd krajobrazu. Wody geotermalne znajdujące się pod powierzchnią zajmują prawie 80% terytorium Polski. Pomimo tak licznego występowania wód ich eksploatacja nie jest łatwa. Główną przeszkodą są zarówno warunki wydobycia jak i ekonomiczna strona tego typu przedsięwzięcia. Jak dotąd na terenie Polski funkcjonują cztery geotermalne zakłady ciepłownicze: Bańska Niżna Pyrzyce ,Mszczonów, Uniejów . Najbardziej popularnym sposobem wykorzystania energii geotermalnej oprócz produkcji energii elektrycznej jest budowa ciepłowni geotermalnych. Ponadto wykorzystuje się ją także w balneologii, ogrzewaniu budynków przy pomocy pomp ciepła, uprawach, przemyśle chemicznym, suszarnictwie, przetwórstwie, hodowli ryb, basenach kąpielowych, itp. Na świecie ok. 40 krajów zużywa energii geotermalne na potrzeby inne niż produkcja energii elektrycznej, co daje sumaryczną wartość 11 400 MW. Największymi odbiorcami ciepła z energii geotermalnej są: Japonia, Chiny, Węgry, Rosja, Islandia i USA. W Europie warto zwrócić uwagę na Islandię, aż 85% zapotrzebowania na ciepło pochodzi z energii geotermalnej i pokrywa aż 46% energii pierwotnej kraju. Coraz popularniejsze stają się systemy ogrzewania domów za pomocą pomp ciepła w oparciu o energię geotermalną. Pompy ciepła - są to urządzenia umożliwiające wykorzystanie ciepła niskotemperaturowego oraz odpadowego do ogrzewania, wentylacji i przygotowania ciepłej wody użytkowej. Zasada ich działania jest prosta i analogiczna do zasady działania lodówki. Pompa ciepła pobiera energię (ciepło) z powietrza lub ziemi z zewnątrz budynku, kumuluje je do odpowiedniej wysokości i przekazuje do wymiennika ciepła. Pozyskana energia może być przeznaczona na ogrzanie wody użytkowej lub budynku. Podstawową zaletą wyróżniającą pompy ciepła od innych systemów grzewczych jest to, że 75% energii potrzebnej do celów grzewczych czerpanych jest bezpłatnie z otoczenia, a pozostałe 25% stanowi prąd elektryczny. Powoduje to, że pompy ciepła, w obecnej chwili są najtańszymi w eksploatacji urządzeniami w porównaniu z innymi urządzenia grzewczymi.

Elektryczność powstaje dzięki poruszaniu przez wodę urządzenia zwanego turbiną, połączonego bezpośrednio z prądnicą. Turbina to wydajniejsza wersja dawnego koła wodnego. Jest ona tak zaprojektowana, aby odbierać poruszającej się wodzie możliwie jak najwięcej energii. Hydroelektrownie buduje się często w terenach górzystych, gdzie występuje dużo opadów. Jezioro lub zbiornik wodny gromadzi wodę wysoko ponad elektrownią. Ilość potencjalnej energii zależy od wysokości spadku wody. Energetyczne zasoby wodne Polski są niewielkie (wykorzystanie potencjału zaledwie w 11%) ze względu na niezbyt obfite i niekorzystnie rozłożone opady, dużą przepuszczalność gruntów i niewielkie spadki terenów. Największa koncentracja zasobów wody ma miejsce w dorzeczu Wisły - ok. 68% (połowa w dolnym odcinku) i Odry i rzek przymorza, około 30%. Najczęściej są umiejscowione one na wybrzeżu (województwa: zachodniopomorskie, pomorskie, warmińsko-mazurskie). Jest ich także sporo w północnej części województwa kujawsko-pomorskiego. Ogólnie najsłabsze zagęszczenie elektrowni jest w Polsce wschodniej i centralnej. Sporo jest ich natomiast na ścianie zachodniej i wzdłuż granicy z Czechami i Słowacją. W ostatnich latach rozwinął się dział energetyki wodnej o małych mocach jednostkowych, tzw. małe elektrownie wodne budowane przeważnie na istniejących stopniach wodnych. Zalety małych elektrowni wodnych: wytwarzanie "czystej" energii elektrycznej, zużywanie niewielkich ilości energii na potrzeby własne, niewielki nadzór techniczny do ich obsługi, mogą być sterowanie zdalnie - nie wymagają licznego personelu, możliwość wykorzystywania energii z tych źródeł przez lokalnych odbiorców ,awaryjne źródło energii w przypadku uszkodzenia sieci przesyłowej, regulują stosunki wodne w najbliższej okolicy, co może mieć wpływ na obszary rolnicze, budowa budowli piętrzącej powoduje powstanie zbiornika wodnego, który stając się cennym elementem krajobrazu może decydować o rozwoju turystyki i rekreacji w danym regionie, budowla piętrząca może również w pewnym stopniu osłabić wielkość zatapiania okolic w przypadku występowania powodzi, nie zanieczyszczają środowiska i mogą być instalowane w licznych miejscach na małych ciekach wodnych, krótki okres od projektu do realizacji - mogą być zaprojektowane i wybudowane w ciągu 1-2 rozproszenia w terenie skraca odległości przesyłu energii i zmniejsza związane z tym koszty.