Katalog

Anna Rudy
Różne, Artykuły

Alternatywne źródła energii.

- n +

Energia była, jest i będzie potrzebna ludziom w ich życiu. Potrzebujemy jej przy produkcji przemysłowej, transporcie, ogrzewaniu mieszkań czy oświetleniu. Początkowo tej energii dostarczało nam środowisko w postaci zasobów naturalnych nieprzetworzonych opału i paliw np. drewna, węgla brunatnego, kamiennego, ropy naftowej czy gazu. Również dawniej przetwarzano energię w wiatrakach czy młynach wodnych. Rosnące zapotrzebowanie na energię, zalety energii elektrycznej, kurczenie się zasobów kopalnianych, względy ekologiczne i ekonomiczne stawiają przed ludźmi nowe zadania i wyzwania w tej dziedzinie. Kryzys energetyczny, który spowodował skokowy wzrost najpierw ceny ropy naftowej, a następnie wszystkich paliw oraz względy ochrony środowiska zwiększyły zainteresowanie nowymi, niekonwencjonalnymi źródłami i technologiami wytwarzania energii.

Te niekonwencjonalne źródła energii można podzielić na; źródła odnawialne i nieodnawialne:
  1. odnawialne: energia słoneczna, energia wiatru, pływów morskich, fal morskich i energia cieplna oceanów (maretermiczna)
  2. nieodnawialne: wodór, energia magneto-hydro-dynamiczna i ogniwa paliwowe. Energię wewnętrzną ziemi (geotermiczną) można zaliczyć do obu rodzajów źródeł; gejzery są źródłem nieodnawialnym, energia gorących skał zaś energią odnawialną.
Wykorzystywanie niekonwencjonalnych źródeł energii elektrycznej jest związane z minimalnym, bądź nawet żadnym wpływem na środowisko naturalne. Z tego względu stanowią bardzo atrakcyjną alternatywę w stosunku do konwencjonalnych źródeł.

Ograniczenia w ich stosowaniu mogą wynikać ze względów:
  1. technologicznych - na postać ich występowania i możliwości praktycznego wykorzystania
  2. ekonomicznych - duże koszty stosowania
  3. politycznych lub prawnych - możliwość dywersji w przypadku elektrowni jądrowych
  4. społecznych - akceptacja to najważniejszy problem energetyki jądrowej.
Energia elektryczna jest najcenniejszą formą energii finalnej, jest ekologicznie czysta, łatwo ją przesyłać i przetwarzać w różne postacie energii użytkowej. Obecnie 60% światowej energii elektrycznej dostarczają klasyczne elektrownie cieplne, 20% elektrownie jądrowe zaś 16% wodne. Uważa się, że nawet przy wzroście tylko o 3,5% rocznie wszystkie kraje świata w 2010 roku będą zużywały o 70% więcej energii elektrycznej niż obecnie. Stąd przy tym stale rosnącym zapotrzebowaniu problemem staje się jej wciąż rosnąca produkcja. Klasyczne elektrownie i elektrociepłownie mają znaczący wpływ na czystość powietrza atmosferycznego, gleby i wody, a za ich pośrednictwem na rośliny, zwierzęta, ludzi i konstrukcje metalowe. Istotny wpływ mają spaliny, pyły, SO2, tlenki azotu, CO i CO2, żużel spod kotłów, odpady i ścieki z instalacji odsiarczania spalin, hałas przy rozładunku i kruszeniu węgla oraz pracy sprężarek i wentylatorów. Skutki zanieczyszczeń są wielorakie: choroby ludzi i zwierząt, niszczenie konstrukcji budowlanych, korozja metali, straty światła słonecznego, straty transportu lotniczego i samochodowego w wyniku pogorszonej widoczności. Naruszona zostaje równowaga chemiczna gleby, następują bezpośrednie oparzenia tkanek roślinnych i ograniczenie intensywności fotosyntezy. Problemem przy wykorzystywaniu konwencjonalnych źródeł energii staje się zmniejszanie ich zasobów. Polska leży na węglu, to nasze "czarne złoto', jednak koszt jego wydobycia rośnie. Musimy eksploatować coraz głębsze pokłady. Gaz ziemny i ropę naftową importujemy uzależniając się od innych państw. Niezbędne staje się zarówno w Polsce jak i na świecie wykorzystywanie alternatywnych źródeł energii. W pierwszej kolejności zwrócono się ku najstarszym znanym człowiekowi rozwiązaniom. Należy do nich wykorzystanie siły wiatru. W 1941 roku w stanie Vermont uruchomiono pierwszą nowoczesną elektrownie wiatrową. Tego typu siłownie szybko zyskały na popularności. Wiele ich działa na małych wyspach i w pustynnych oazach. W państwach gdzie występują częste i silne wiatry ten sposób otrzymywania energii elektrycznej może być niezwykle ważny. W ciągu kilkunastu lat np. Dania zainstalowała wiatraki o łącznej mocy 500 MW. W unii europejskiej w 1996 roku zbudowano tych urządzeń za sumę 1, 5 mld ECU, co dowodzi dużego zainteresowania wytwarzaniem tego typu energii. Istnieją jednak ograniczenia w budowie wiatraków, choć by wywołane sprzeciwami ekologów. Oznacza bowiem ich budowa dewastację nieraz najciekawszych krajobrazów. Z taką reakcją mieliśmy do czynienia w Polsce gdy próbowano nie dopuścić do budowy elektrowni wiatrowej koło Darłowa, ponieważ częściowo zmieniała ona otoczenie jeziora Kopań. Przy bardzo dużej ilości turbin pojawia się też problem hałasu. Największe i najnowocześniejsze elektrownie wiatrowe w naszym kraju znajdują się na północy niedaleko Lisewa.

W niewielkim stopniu wykorzystywana jest przez człowieka energia słoneczna. Możliwości wykorzystania rezerw energii słońca ograniczają przeszkody technologiczne i klimatyczne. Strumień energii słonecznej zależy od szerokości geograficznej, pory roku i doby. Poza tym baterie słoneczne muszą mieć stosunkowo dużą powierzchnię np. o mocy 1000 MW dziesiątek kilometrów kwadratowych. Aby przesyłać ją trzeba by wybudować tysiące kilometrów linii przesyłowych. Z tych względów kolektory słoneczne popularne są w gospodarstwach domowych i małych gospodarstwach rolnych. Umieszczone zwykle na dachach budynków ogrzewają wodę dla celów gospodarczych tj. ogrzewania budynków, mycia oraz suszenia ziarna i pasz.

W gospodarstwach domowych, rolnictwie i medycynie od lat wykorzystuje się zasoby geotermalne - energię gorących źródeł i gejzerów (wody termalne na gł. 250-600 m. Mogą osiągać temp. Rzędu 300°C).

Pierwszą elektrownię geotermiczną wybudowano w 1904 roku we Włoszech. Obecnie wiele podobnych pracuje w USA, na Islandii i Nowej Zelandii jak i w krajach byłego ZSSR. Dosyć często wykorzystuje się energię tą do ogrzewania domków jednorodzinnych, hal sportowych a nawet osiedli mieszkalnych. Do przyszłości należy wykorzystanie tzw. "suchego ciepła" zawartego w nagrzanej litej skale.

Silne rozczłonkowanie linii brzegowej a zwłaszcza występowanie głęboko wciętych zatok sprzyja w wykorzystaniu energii pływów morskich. Tradycyjne rozwiązanie polega na wybudowaniu zapory zamykającej ujście zatoki. Nagromadzona w czasie przypływu w zbiorniku woda jest następnie wypuszczana do morza i napędza turbiny elektryczne. Barierą rozwoju tej dziedziny energetyki są wysokie koszty budowy tego typu elektrowni.

W fazie eksperymentalnej znajduje się projekt wykorzystania różnicy temp wody morskiej. W strefach klimatu gorącego temp wody przy pow. Może wynosić ponad 30 °C podczas gdy na dużych głębokościach spada do 3 - 4 °C. Stworzenie zamkniętego obiegu wody pomiędzy warstwami o różnej temp pozwoliłoby uzyskać parę wodną napędzającą generatory. Również w fazie eksperymentalnej jest projekt wykorzystania wody morskiej jako surowca do produkcji wodoru- paliwa w kontrolowanej reakcji fuzji wodorowej. W kilku krajach świata podjęto eksploatację zbóż łupków i piasków bitumicznych. Zawierają one olej mineralny, z którego na drodze destylacji można otrzymać benzynę i olej opałowy. Do nowatorskich pomysłów należy też wykorzystywanie do produkcji energii odpadów komunalnych i przemysłowych oraz odpadów organicznych. te ostatnie wykorzystuje się do produkcji oleju opałowego, bądź też do produkcji tzw. "biogazu".

Hydro energia, czyli energia spadku masy wody ma już długą historię. Dawniej poruszała młyny warsztaty sukiennicze i garbarnie. Współcześnie budowane są na rzekach tamy, często gigantycznych rozmiarów, które pozwalają wykorzystać ten rodzaj energii do celów przemysłowych a także i domowych. Zasadniczo wyróżnia się 3 typy elektrowni wodnych: przepływowe, zaporowe, zbiornikowe o wysokim spadku. Przepływowe umieszcza się w niewielkim spiętrzeniu rzeki, a ich moc jest ściśle uzależniona od przepływu wody - dlatego opłaca się budować je tylko na dużych rzekach. Elektrownie zaporowe lokalizuje się u stóp przegrody spiętrzającej wody rzeki (powyżej tamy tworzy się sztuczne jezioro). Elektrownie te mają charakter szczytowy tzn. uruchamia się je w godzinach największego zapotrzebowania na energię. Pozwala to na wyrównanie poziomu wody w zbiorniku poza godzinami pracy. Elektrownie zbiornikowe związane są z terenami wysoko górskimi a o ich wydajności decyduje wysokość z jakiej spada woda napędzająca turbiny. Uruchamianie tego źródła energii jest opłacalne w krajach dysponujących odpowiednimi warunkami terenowymi jak Norwegia, Szwecja czy Szwajcaria. W wielu tych krajach potencjał energetyczny rzek wykorzystywany jest w zakresie od 60 - 100 %, co ogranicza możliwości dalszego rozwoju tej dziedziny energetyki. Poza tym potrzebne są duże nakłady inwestycyjne na budowę zapór wodnych, hydro elektrownii i linii przesyłowych wysokiego napięcia. Tego rodzaju inwestycje mogą realizować bogate kraje lub korzystające z pomocy zagranicznej. Rolę hydroenergetyki ograniczają nie tylko wysokie koszty ale również zagrożenia dla środowiska gdy spiętrzenie wód, zmiana nurtu rzek wpływa często niekorzystnie na strukturę gleby i klimat w danym rejonie, powoduje utratę gruntów rolnych i przesiedlanie ludności a często napięcia pomiędzy sąsiadującymi państwami, np. tama na Dunaju w Gabikowie, która spowodowała konflikt między Węgrami a Słowacją. Do największych na świecie hydroelektrowni zaliczamy elektrownię w Krasnojarsku na Jenisjeu, Ust - Ilimsk na Angarze, Wołgogradzką i Kujbyszewską na Wołdze oraz amerykańskie Glen Canion i Hoover na Colorado. W Afryce duże elektrownie pracują na Zambezji, Nilu i Wolcie. Potencjał energetyczny wód polskich ocenia się na 12TWh rocznie. Wykorzystywany jest obecnie w około 15%. Największa nasza elektrownia szczytowo-pompowa działa w Żarnowcu. Jej moc wynosi 716 MW. W początkowych planach miała współpracować z elektrownią jądrową.

Jedną z najbardziej dynamicznie rozwijających się dziedzin energetyki była do lat 80. energetyka jądrowa. W elektrowni tego typu wyzwolenie energii następuje w procesie rozszczepienia jąder atomów uranu, plutonu lub toru. Pierwszy reaktor jądrowy zbudowano w 1942 w Chicago. Od początki lat 80. Nie ma wzrostu produkcji tego rodzaju energii. Główne przyczyny zahamowań to wysokie koszty budowy, problem składowania odpadów radioaktywnych wywołujący protesty ekologów i miejscowych społeczności. Jednak najważniejsze jest negatywne nastawienie opinii publicznej. W 1979 roku na ekrany amerykańskich kin wszedł film "Chiński syndrom" opowiadający o awarii reaktora atomowego, później doszło do awarii w elektrowni Three Mile Island w Pensylwanii, która wywołała panikę w całej Ameryce. Kolejnym pechem była katastrofa w Czarnobylu w 1986 roku. Dla społeczeństw siłownie atomowe stały się synonimem wszelkiego zła. Odrzucono wówczas argumenty, że tradycyjne sposoby pozyskiwania energii są przyczyną największych tragedii i katastrof. Eksperci związani z lobby popierającym rozwój energetyki jądrowej twierdzą, że koszt wytwarzania energii elekt. Jądrowej jest niższy niż węglowej. Obecnie reaktory 3 generacji, określane jako "biernie bezpieczne" są chłodzone wodą i wyłączają się w razie awarii automatycznie więc powtórka Czarnobyla jest niemożliwa. Naukowcy zapewniają, że dziś uciążliwe odpady promieniotwórcze będą całkowicie neutralizowane w tzw. Akceleratorach cząstek. W otaczających Polskę państwach działa niemal 50 reaktorów jądrowych. Mają je wszyscy nasi sąsiedzi prócz Białorusi. Elektrownie jądrowe dostarczają ponad 80% energii zużywanej na Litwie, 70% we Francji, 505 w Belgii i Szwecji. Wyjątkowo czuła na problemy ekologiczne Szwajcaria ma 5 reaktorów wytwarzających 45% wykorzystywanej energii. W Polsce w latach 1989-90 toczył się ostry spór o dokończenie budowy elektrowni jądrowej w Żarnowców. W rezultacie tego sporu ówczesny rząd podjął decyzję o przerwaniu prac na zaawansowanej budowie. W gronie ekspertów twierdzi się, że zmarnowano ogromne środki już zainwestowane i rozproszyła się dobrze wyszkolona kadra.

Przewiduję się, że paliwa kopalne w najbliższym ćwierćwieczu będą eksploatowane i surowce te będą dominować w wytwarzaniu energii elektrycznej. Nie ma jednak wątpliwości, że wyczerpywanie się paliw kopalnych prędzej czy później stanie się dramatycznym problemem cywilizacyjnym. Oszczędne zużywanie energii, próby racjonalizacji jej zużycia, sięganie po dostępne w małej skali lokalne źródła energii pomoże odrobinę opóźnić ten problem, ale go nie rozwiąże. Ludzkość aby się rozwijać musi sięgać po alternatywne źródła energii. Uważa się, że najważniejsza będzie energetyka nuklearna. Energia jądrowa jest bowiem praktycznie niewyczerpywalna i paliwa tego wystarczy nam na dziesiątki tysięcy lat. Warunkiem jest jednak zachowanie środków ostrożności i wysokie wymagania wobec generatorów nowej generacji oraz nowych technologii np. syntezy atomowej (fuzji jąder lekkich), która może stać się przełomem w energetyce.

Opracowanie: Anna Rudy

Wyświetleń: 7411


Uwaga! Wszystkie materiały opublikowane na stronach Profesor.pl są chronione prawem autorskim, publikowanie bez pisemnej zgody firmy Edgard zabronione.