Źródła energii

Źródła energii

start

Autor: Małgorzata Stypa

RODZAJE ŹRÓDEŁ

Źródła energii dzielimy na odnawialne, czyli takie, których zasoby mimo użytkowania ulegają samoodtwarzaniu w toku naturalnych procesów zachodzących na Ziemi, oraz nieodnawialne, czyli - najprościej mówiąc - takie, które mogą się wyczerpać, ponieważ czas ich powstawania jest bardzo długi.

ŹRÓDŁA

ODNAWIALNE

NIEODNAWIALNE

Źródła odnawialne

Do odnawialnych źródeł energii zaliczamy energię wiatru, Słońca i wody oraz energię geotermalną i biomasy.

ENERGIA SŁONECZNA

Energia słoneczna, czyli energia pozyskiwana dzięki promieniowaniu elektromagnetycznemu Słońca, może być później przekształcana na przykład w energię elektryczną. Do wykorzystania bezpośredniego energii słonecznej potrzebny jest specjalistyczny sprzęt, np. ogniwa fotowoltaiczne (wykorzystywane do produkcji energii elektrycznej) czy kolektory słoneczne (wykorzystywane do pozyskiwania energii cieplnej).

Na zdjęciu: ogniwa fotowoltaiczne

Całkowita ilość energii słonecznej padającej na Ziemię znacznie przekracza obecne i przewidywane zapotrzebowanie na energię na świecie. Odpowiednie wykorzystanie tego silnie rozproszonego źródła może zaspokoić wszystkie przyszłe potrzeby energetyczne. Energia słoneczna stanje się coraz bardziej atrakcyjna jako odnawialne źródło energii ze

względu na jej niewyczerpane zasoby i niezanieczyszczający charakter,w przeciwieństwie do ograniczonych zasobów np. paliw kopalnych.

Na zdjęciu: panele fotowoltaiczne

Panele fotowoltaiczne zamieniają energię promieniowania słonecznego w energię elektryczną. Wytworzony w fotowoltaice prąd stały przepływa przez inwerter (falownik) i zostaje przekształcony w prąd przemienny. Uzyskaną w ten sposób energię elektryczną można zużywać na bieżąco lub magazynować - w zależności od rodzaju instalacji fotowoltaicznej. Kolektory słoneczne zamieniają promieniowanie słoneczne na ciepło i są wykorzystywane najczęściej do podgrzewania wody. Energia słoneczna, która dociera do kolektora, jest zamieniana na energię cieplną nośnika ciepła - cieczy (np. wody) lub gazu.

ENERGIA WODNA

Elektrownie wodne generują energię elektryczną z energii płynącej wody lub zmian poziomu wody morskiej wywołanych pływami. Woda nieustannie ulega przemianom w cyklu obiegu wody w przyrodzie (ilustracja) - parując z jezior i oceanów, tworząc chmury, a następnie spływając z deszczem lub śniegiem z powrotem do oceanu. Co ważne, woda nie jest zużywana w tym procesie i można ją ponownie wykorzystać, dlatego energia wodna jest uważana za energię odnawialną.

Na zdjęciu: obieg wody w przyrodzie

Zalety energii wodnej:- paliwo (woda) nie jest spalane, więc zanieczyszczenie jest minimalne; - energia wodna odgrywa główną rolę w ograniczaniu emisji gazów cieplarnianych; - woda do zasilania elektrowni jest wodą pozyskaną z natury, więc ma stosunkowo niskie koszty eksploatacji i utrzymania; - niezawodna technologia wykorzystywana już od wielu lat; - odnawialny charakter.

Wady energii wodnej: - wysokie koszty inwestycji; - zależność od hydrologii (opadów); - w niektórych przypadkach może spowodować zalanie terenów i siedlisk dzikich zwierząt; - modyfikacja, zajmowanie siedlisk ryb.

Na zdjęciu: elektrownia wodna

Energia mechaniczna płynącej wody napędza turbiny w elektrowniach wodnych i jest przetwarzana na energię elektryczną. Można ją także wykorzystywać bezpośrednio do napędu maszyn.

Na zdjęciu: turbina wodna

ENERGIA WIATRU

Energia wiatru to energia kinetyczna przemieszczających się mas powietrza, która jest przekształcana w energię elektryczną za pomocą turbin wiatrowych, stanowiących główny element elektrowni wiatrowej.

Na zdjęciach: turbiny wiatrowe

Na zdjęciu: elektrownia wiatrowa

Energia wiatrowa ma wiele zalet, co wyjaśnia, dlaczego jest jednym z najszybciej rozwijających się źródeł energii na świecie.

Zalety energii wiatrowej:- nie zanieczyszcza środowiska i jest odnawialna; - jest opłacalna - jeśli weźmiemy pod uwagę skalę przemysłową, jest jednym z obecnie najtańszych dostępnych źródeł energii; - przemysł wykorzystujący energię wiatrową tworzy miejsca pracy - amerykański sektor wiatrowy zatrudnia ponad 100 000 pracowników, a technik turbin wiatrowych jest jednym z najszybciej rozwijających się zawodów w Ameryce; - turbiny wiatrowe można budować na istniejących farmach lub ranczach, gdzie farmerzy wciąż mogą uprawiać ziemię, ponieważ turbiny wiatrowe wykorzystują tylko jej ułamek. Właściciele elektrowni wiatrowych płacą czynsz rolnikowi lub farmerowi za użytkowanie ziemi, zapewniając właścicielom ziemi dodatkowy dochód.

ENERGIA GEOTERMALNA

Energia geotermalna to energia cieplna skał, wody i gruntu pod powierzchnią Ziemi - jądro Ziemi ma bowiem podobną temperaturę do powierzchni Słońca, ok. 5500–6500 °C (choć im dalej od niego, tym temperatura jest niższa) i to właśnie z niego pochodzi energia geotermalna. Energia cieplna gromadzi się w skałach i wodzie znajdującej się pod skorupą Ziemi.

Aby pozyskać tą energię, wykonuje się dwa odwierty o głębokości kilku kilometrów, wydobywa się z nich bardzo gorącą wodę (może mieć aż 250°C), która jest następnie przepompowywana przez turbinę w celu wytworzenia energii elektrycznej. Do wad tego typu źródła energii należą duże koszty infrastruktury potrzebnej do wybudowania elektrowni i niewielki zasięg występowania źródeł geotermalnych.

ENERGIA BIOMASY

Biomasa to materiał organiczny pochodzący z roślin i zwierząt. Podczas spalania biomasy energia chemiczna jest uwalniana w postaci ciepła i może wytwarzać energię elektryczną za pomocą turbiny parowej. Choć biomasa jest często uznawana za odnawialne, nieszkodliwe dla środowiska źródło energii, badania naukowców wykazują, że wiele form biomasy powoduje jeszcze większą emisję dwutlenku węgla niż paliwa kopalne. Z drugiej strony, istnieją też niskoemisyjne źródła biomasy, takie jak np. trociny i wióry.

Na zdjęciu: źródła biomasy

NIEODNAWIALNE ŹRÓDŁA ENERGII

Do nieodnawialnych źródeł energii zaliczamy surowce energetyczne, takie jak węgiel kamienny i brunatny, gaz ziemny oraz ropa naftowa. Paliwa te powstawały wiele milionów lat temu. Dla przykładu, węgiel powstawał w karbonie, czyli okresie około 300 milionów lat temu, ze szczątków roślin.

Przykłady NIEODNAWIALNych ŹRÓDeł ENERGII

węgiel kamienny

ropa naftowa

uran

gaz ziemny

Zasoby różnych paliw kopalnych mogą wkrótce się wyczerpać. Według prognoz światowe zasoby ropy naftowej nie wystarczą nam nawet na 50 lat. Na niewiele dłużej wystarczy gazu ziemnego, a węgla zabraknie nam za niecałe 200 lat. Choć niektóre kraje są bardzo zasobne w paliwa kopalne, nie ulega wątpliwości, że dalsze użycie tych źródeł w tak dużej ilości, jak ma to miejsce obecnie, doprowadzi do tego, że ich w końcu zabraknie.

Wykres "Na ile wystarczą światowe zasoby paliw kopalnych?"

Kolejną, a zarazem jedną z najważniejszych wad nieodnawialnych źródeł energii, jest zagrożenie zarówno dla środowiska, jak i zdrowia ludzi. Przykładowo, spalanie węgla skutkuje zanieczyszczeniem powietrza szkodliwymi gazami, a to, według najnowszych szacunków, w samym 2018 roku przyczyniło się do blisko 9 mln zgonów. Wydobycie ropy naftowej za pomocą górnictwa odkrywkowego może z kolei być przyczyną trzęsień ziemi i zanieczyszczenia wody, do czego doszło podczas eksplozji na platformie wiertniczej Deepwater Horizon w 2010 roku, w Zatoce Meksykańskiej.

Konsekwencją była śmierć 11 osób, ogromny wyciek ropy, który spowodował straty w przemyśle rybnym na 2,5 mld $ i 3 mld $ w branży turystycznej ze względu na to, że w niektórych miejscach zakazano połowu ryb, nie mówiąc już o ilości zabitych zwierząt. Była to największa katastrofa ekologiczna w historii Stanów Zjednoczonych Ameryki. Należy też podkreślić, iż wykorzystywanie tych surowców jako źródło energii przyczynia się też do globalnego ocieplenia.

Na zdjęciu: Wyciek ropy naftowej na platformie wiertniczej Deepwater Horizon w 2010r.

Podczas produkcji 1 kWh energii elektrycznej z węgla, do atmosfery zostaje wprowadzone aż 4,6 kg dwutlenku węgla. Ta wartość jest nieco mniejsza dla paliw ciekłych - są to 3 kg - oraz dla gazu ziemnego - 1,8 kg. Wciąż jest to jednak bardzo duża wartość.

ENERGIA ATOMOWA

Energia atomowa wzbudza kontrowersje ze względu na trudności w określeniu, czy jest to źródło dobre dla środowiska, czy też nie. Naukowcy twierdzący, że nie jest to najlepsze źródło energii, zwracają uwagę na fakt, iż wymaga ono kosztownego wydobycia paliwa ze skorupy ziemskiej do reaktorów.

Na zdjęciu: elektrownia atomowa

Warto podkreślić, że źródeł energii atomowej używa się także do produkcji śmiertelnej broni jądrowej.

Naukowcy twierdzą, że jest to niekorzystne dla środowiska źródło również dlatego, że podczas pozyskiwania energii atomowej produkowane są odpady promieniotwórcze, których przechowywanie jest problematyczne i niebezpieczne.

Z drugiej strony, wytwarzanie energii atomowej nie powoduje zanieczyszczenia powietrza, gdyż nie emituje dwutlenku węgla. Energia jest wytwarzana w wyniku rozszczepienia atomów. Zwolennicy energii jądrowej twierdzą, że tylko dzięki niej jesteśmy w stanie zapobiec najgorszym skutkom zmian klimatycznych.

Skoro te źródła mają tak wiele wad, dlaczego ludzie postanowili z nich korzystać? Wydawały się one wtedy bardziej opłacalne i wygodniejsze.Inną przyczyną takich decyzji mogło być to, że elektrownie wykorzystujące paliwa kopalne są w stanie wyprodukować więcej energii na

Na zdjęciu: dym z fabryk

żądanie. Z kolei dostępność źródeł odnawialnych jest w danym momencie ograniczona warunkami pogodowymi. Jednak naukowcy już od jakiegoś czasu poszukują alternatywy dla źródeł kopalnych. Dla przykładu, amerykańscy naukowcy pracują nad znalezieniem sposobu na magazynowanie energii ze źródeł odnawialnych, gdy zapotrzebowanie na nią jest niższe, by móc wykorzystać ją, gdy zapotrzebowanie wzrośnie. Pracuje się też na technologiami czeprania energii na przykład z podziemnych komór magmy (Islandia).

Nieodnawialne źródła energii a zmiany klimatyczne

Spalane w celu wytworzenia energii paliwa kopalne emitują gazy, które zatrzymują ciepło – gazy cieplarniane. Jest to między innymi dwutlenek węgla, o którym w ostatnim czasie tak wiele się mówi. To właśnie ten proces napędza zmiany klimatyczne.

Na czym polegają te zmiany? Międzyrządowy Zespół ds. Zmian Klimatu stwierdził, że jeśli nie wprowadzimy ograniczeń, już za maksymalnie 19 lat pojawi się problem naprawdę poważnych niedoborów wody, jeszcze większego zanieczyszczenia powietrza, podnoszenia się poziomu mórz, zniszczenia raf koralowych i topnienia pokrywy lodowej w niektórych miejscach na Ziemi. Już teraz średnia temperatura powierzchni Ziemi wzrosła o ponad 1°C w stosunku do jej wartości z epoki przedprzemysłowej, a po 10 latach może wzrosnąć nawet o 1,5°C.

Bilans energetyczny

- zestawienie udziału różnych źródeł w ogólnej produkcji energii

ropa naftowa i inne ciecze

gaz ziemny

węgiel

odnawialne źródla energii

pierwiastki promieniotwórcze

W roku 2018 na świecie tylko ok. 17% energii pochodziło ze źródeł odnawialnych. W Polsce ta wartość wynosiła prawie 10%.

Źródła energii elektrycznej w Polsce w 2016 roku

Polska a inne państwa ue

Procentowy udział odnawialnych źródeł energii w poszczególnych krajach Unii Europejskiej w 2018 r.

DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ