Alternatywne źródła energii. Jak z nich korzystać?
Alternatywne źródła energii z każdym rokiem coraz częściej wykorzystywane są przez gospodarstwa indywidualne, przedsiębiorstwa, rolników oraz instytucje. Mają na to wpływ czynniki ekonomiczne, społeczne oraz polityczne. Członkowie UE są zobowiązani do zwiększenia udziału odnawialnych źródeł energii.
Warto mieć świadomość, że zasoby paliw kopalnych kurczą się z każdym rokiem. Dlatego OZE coraz śmielej wkraczają w naszą codzienność. Wyjaśniamy, czym są i jak z nich można korzystać.
Czym są alternatywne źródła energii?
Alternatywne źródła energii to niewyczerpalne zapasy energii pochodzące z otaczającej nas przyrody. Zaliczamy do nich energię, która jest w stanie się samodzielnie odnowić w krótkim czasie lub jest niewyczerpalna. Do alternatywnych źródeł energii nazywanych także odnawialnymi źródłami energii (OZE) zaliczamy między innymi wodę, powietrze, energię geotermalną, energię słoneczną czy biomasę.
Główną zaletą odnawialnych źródeł energii jest ich neutralny wpływ na środowisko naturalne. Oznacza to, że podczas wytwarzania energii i jej przetwarzania emitowanych jest bardzo mało szkodliwych substancji lub nie powstają one w ogóle. Ta cecha alternatywnych źródeł energii przyczynia się do poprawy stanu środowiska naturalnego i przeciwdziałaniu postępującego kryzysu klimatycznego.
Czytaj także: Odnawialne Źródła Energii w Polsce
Jakie są rodzaje alternatywnych źródeł energii?
Jak już wyjaśniliśmy powyżej, do alternatywnych źródeł energii będziemy zaliczać wszystkie te, które mają zdolność samoregeneracji lub te, o których można powiedzieć, że są niewyczerpalne. Do znanych nam i wykorzystywanych odnawialnych źródeł energii zaliczamy zatem:
- wodę,
- wiatr,
- słońce,
- biomasę i biogaz,
- energię geotermalną,
- energię atomową.
Jakie cechy ma każda z wymienionych alternatywnych form energii, dowiesz się z dalszej lektury artykułu.
Energia z wiatru
Wiatr, czyli poziomy ruch powietrza skierowany do powierzchni ziemi, jest zjawiskiem, które powstaje dzięki różnicy temperatury i ciśnienia. Energia z wiatru produkowana jest dzięki wykorzystaniu turbin wiatrowych. Sektor wytwarzania energii z wiatru rozwija się bardzo prężnie. Turbiny wiatrowe najczęściej są grupowane w tak zwane farmy wiatrowe, które mogą wytwarzać moc nawet 50 kWh.
Na ilość wytwarzanej energii z wiatru wpływa nie tylko moc, z jaką wieje, ale także częstotliwość jego występowania. W Polsce najlepsze warunki do produkcji tego typu alternatywnej energii występują na północy kraju w obszarach nadmorskich oraz w przełęczach górskich. W Europie pionierami w wytwarzaniu i przetwarzaniu energii z wiatru są Hiszpanie oraz Niemcy.
Energia pochodząca z wiatru jest niezwykle tania i prosta w przetworzeniu jej na energię elektryczną. Jednak koszty związane z budową turbin są dość wysokie. Dodatkowo trwałość turbin, które mają żywotność na poziomie około 20 lat, staje się czasami barierą dla nowych inwestorów. Jednak energia pobierana z wiatru należy do jednych z najczystszych, dlatego coraz częściej turbiny wiatrowe są widoczne w polskim krajobrazie.
Energia czerpana z wody
Energia wodna, choć mogłoby się wydawać, że jest wynalazkiem ostatnich lat, była z sukcesem stosowana od wieków. Można, chociażby przywołać przykłady, kiedy to energia pochodząca z wody była wykorzystywana do nawadniania pól, napędzania młynów lub turbin. Jednak pierwszy raz wodę jako alternatywne źródło energii elektrycznej wykorzystano dopiero w XIX w.
Hydroenergia, bo tak również jest nazywana energia pobierana z wody, czerpana jest głównie z rzek oraz otwartych zbiorników wodnych. Coraz popularniejsze jest również wykorzystanie fal, pływów i prądów morskich.
A jak wygląda proces przetwarzania hydroenergii w elektrowniach wodnych? Energia potencjalna wody zostaje zamieniona w energię kinetyczną, która kolejno jest zamieniana w prądnicach na energię elektryczną.
Największym producentem energii pochodzącej z wody są Chiny i USA. W Europie natomiast liderem jest Norwegia, która z hydroenergii wytwarza aż 98% energii elektrycznej. Dla Polski jest to niedościgniony wzorzec, ponieważ w naszych zasobach elektrownie wodne stanowią zaledwie 7% całkowitej produkcji energii elektrycznej. Najbardziej znane elektrownie wodne w naszym kraju znajdują się we Włocławku, w Żarnowcu, Solinie czy Porąbce.
Alternatywna energia słoneczna
Słońce od zawsze stanowiło najważniejsze źródło energii. Już w starożytności wykorzystywano je choćby do pokazywania czasu (zegary słoneczne). Naukowcy obliczyli, że do Ziemi dociera ze Słońca 89 petawatów, które w przeliczeniu na 1 m² dają 180 W.
Energię ze Słońca od lat wykorzystywano przykładowo do zasilania zegarków, kalkulatorów lub znaków drogowych. Jednak dopiero od kilkudziesięciu lat energię pochodzącą ze Słońca zaczęto wykorzystywać do produkcji energii elektrycznej. To wszystko dzięki fotowoltaice, czyli technologii, która przechwytuje energię słoneczną przy pomocy ogniw fotowoltaicznych i przetwarza ją z pomocą inwertera na energię elektryczną, nadającą się do wykorzystania w różnego rodzaju urządzeniach.
Niekwestionowaną zaletą paneli PV jest ich dostępność oraz coraz niższe koszty zakupu i montażu instalacji. Inwestorów przyciąga perspektywa niższych rachunków za prąd, niezależność energetyczna i możliwość uniknięcia kolejnych cen podwyżek opłat za energię elektryczną. Z pomocą różnego rodzaju dotacji oferowanych przez państwo, programy unijne czy regionalne, inwestycja w fotowoltaikę staje się jeszcze bardziej opłacalna, znacznie skracając okres zwrotu.
Tak dynamiczny rozwój sektora odnawialnych źródeł pochodzących ze słońca sprawił, że tematem tym interesują się nie tylko inwestorzy indywidualni, ale także rolnicy i przedsiębiorcy. Co ważne, przemysł energii słonecznej ciągle się rozwija, podnosząc z roku na rok skuteczność oraz żywotność modułów PV. Ważnym aspektem w kontekście alternatywnych źródeł energii i ich wpływu na środowisko jest fakt, że moduły PV niemal w całości podlegają recyklingowi, co tym bardziej czyni z nich produkt przyjazny środowisku.
Czytaj także: Czy fotowoltaika się opłaca?
Alternatywne źródła energii z biomasy i biogazu
Biomasa określa materię pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego. Można wyodrębnić trzy rodzaje biopaliw, które mogą przybierać formę:
- stałą (na przykład drewno, słoma),
- ciekłą (bioetanol, biodiesel),
- gazową (gaz wysypiskowy).
Co istotne, rośliny, które mogą być zaliczane do biomasy, muszą spełniać kilka warunków. Przede wszystkim ich uprawa musi być tania. Ważne także, aby mogły rosnąć na mało żyznej glebie przy małej ilości wody. Muszą też być odporne na warunki atmosferyczne oraz na choroby. Dodatkowo po wysuszeniu muszą generować dużą ilość energii. Dopiero po spełnieniu tych kryteriów rośliny można zaliczyć do biomasy.
W Polsce najczęściej do spalania w postaci biomasy wykorzystuje się wierzbę wiciową, z której 1 ha uprawy można uzyskać równowartość energii ze spalenia około 10-13 ton węgla.
Dość popularne staje się również wykorzystywanie gazów powstających naturalnie w mule torfowisk oraz w warstwie odpadów na wysypiskach śmieci. Tak powstały biogaz wykorzystywany jest do ogrzewania budynków lub zasilania pojazdów.
Natomiast do powstawania biodiesla wykorzystuje się metodę estryfikacji, dzięki której z oleju słonecznikowego lub zużytego oleju spożywczego można stworzyć paliwo zasilające auto.
Energia geotermalna
Energia geotermalna
Doskonałym przykładem potencjału, jaki drzemie w alternatywnych źródłach energii, jest energia geotermalna, wydobywana z gejzerów lub wód pochodzących z wnętrza ziemi. Skąd jednak ciepła woda bierze się pod ziemią? Powstaje ona w wyniku szeregu procesów chemicznych, które swój początek mają w jądrze ziemi.
Warto podkreślić, że energię z ziemi można czerpać bez względu na panujące warunki atmosferyczne. Dodatkowo poza energią pochodzącą z gejzerów i podziemnych zbiorników wody, można także pozyskiwać energię z ciepłych skał. Dokonuje się tego poprzez system odwiertów, do których następnie wtłaczana jest zimna woda, która jest ogrzewana przez skały. Następnie już ogrzana woda jest wykorzystywana bezpośrednio do ogrzewania budynków lub trafia do turbin parowych. Aby z energii geotermalnej wytworzyć prąd, konieczna jest budowa elektrowni geotermalnej.
Energia jądrowa
Całkowity udział w światowej produkcji prądu z elektrowni jądrowych wynosi około 14%. Energia jądrowa pochodzi z reakcji rozszczepienia jąder atomów uranu. Powstające w tym procesie neurony prowadzą do rozszczepienia kolejnych jąder uranu. Proces ten jest określany mianem reakcji łańcuchowej. Podczas pojedynczej reakcji wytwarzane jest około 80 000 MJ (dla porównania, z 1 g uranu można uzyskać tyle energii, ile z 2,5 tony węgla).
Choć potencjał drzemiący w energii jądrowej jest ogromny, to jednak należy mieć świadomość zagrożeń, jakie ze sobą niesie. Awarie reaktorów jądrowych w Fukushimie i Czarnobylu wywołały ożywioną dyskusję na temat bezpieczeństwa wykorzystania uranu do wytwarzania energii elektrycznej – nie bez powodu. Wydarzenia te kosztowały utratę życia wile istnień i stały się źródłem skażenia środowiska naturalnego na wiele lat.
Wady i zalety alternatywnych źródeł energii
Korzystanie z odnawialnych źródeł energii staje się z każdym rokiem nie tyle przywilejem, ile koniecznością. Nieracjonalna polityka wykorzystania paliw kopalnych rozpoczęta w okresie rewolucji przemysłowej doprowadziła w krótkim czasie do powstania poważnego kryzysu klimatycznego. Nadmierne spalanie paliw kopalnych skutkuje także zanieczyszczeniem gleby, wód powierzchniowych oraz zmniejszeniem bioróżnorodności.
Jedyną alternatywą pozostają OZE, które charakteryzują się znikomym wpływem na środowisko naturalne oraz niewyczerpalnością zasobów. I choć nadal niektóre z proponowanych rozwiązań budzą strach lub są kosztowne, to nie pozostaje nam nic innego, jak inwestowanie w ich dalszy rozwój. Również i dlatego, że źródła paliw kopalnych są na wyczerpaniu i w niedługiej perspektywie, może ich po prostu zabraknąć.
Nadzieją są jednak rozwiązania przyjazne dla środowiska oraz człowieka, takie, jak na przykład wykorzystanie paneli fotowoltaicznych lub mikro elektrowni wodnych, lub wiatrowych, które pozwolą wytworzyć energię elektryczną oraz ciepło konieczne do ogrzania domów bez konieczności zatruwania naszej planety. Ciągłe wysiłki naukowców zwiększają ich skuteczność, przy jednoczesnym ograniczaniu kosztów związanych z ich zakupem, montażem i eksploatacją.
Czytaj także: Energia słoneczna. Jak ją wykorzystać?
Masz pytania? Potrzebujesz więcej informacji? Skontaktuj się z nami
