OZE (7-8)

OZE

czyli

odnawialne

źródła

Kliknij na rysunek elektrowni, aby dowiedzieć sie więcej.

energii

OZE

czyli

odnawialne

źródła

Kliknij na rysunek elektrowni, aby dowiedzieć sie więcej.

energii

Jak działają panele słoneczne?

Si

Czym jest krzem?

Co się dzieje gdy na panel pada światło?

Si

Si

Si

Energia zawarta w promieniowaniu słonecznym wybija elektrony, które następnie mogą przepływać przez panel

Si

Si

Si

A przepływ elektronów to własnie prąd!

Si

Si

Si

Dlaczego to dobre dla środowiska?

Wyzwania

Turbiny wiatrowe

Kliknij w element turbiny, aby sprawdzić, jak się nazywa

Wyzwania

Kliknij, żeby przypomnieć sobie czym jest energia kinetyczna

Dlaczego to dobre dla środowiska?

Przykładowe farmy wiatrowe

Jak działają elektrownie wodne?

Dlaczego to dobre dla środowiska?

Wyzwania

Jak działają elektrownie geotermalne?

Dlaczego to dobre dla środowiska?

Wyzwania

Jak działają elektrownie na biomasę?

Dlaczego to dobre dla środowiska?

Wyzwania

Foto: Richard Hurd (Creative Commons)

Foto: Daniel L. Sanchez, Daniel M. Kammen (CC BY 4.0)

Jak działają elektrownie wodorowe?

Dlaczego to dobre dla środowiska?

Jak działaja elektrownie wodorowe?

Wyzwania

Foto: Richard Hurd (Creative Commons)

Napędzanie turbin:

Gorąca para wprawia w ruch turbiny, podobnie jak w elektrowniach wodnych czy na biomasę. Turbiny obracają generator, który produkuje prąd elektryczny.

Jakie są wyzwania?

• Zajmują dużo miejsca: Duże farmy słoneczne mogą wymagać ogromnych przestrzeni. Czasami zajmują tereny, które wcześniej były np. siedliskami dla zwierząt.
• Produkcja paneli: Aby stworzyć panele słoneczne, potrzebne są surowce, takie jak krzem czy metale, które trzeba wydobywać z ziemi. To może prowadzić do zanieczyszczeń podczas produkcji.
• Co po 30 latach? Panele słoneczne nie działają wiecznie. Po około 25-30 latach trzeba je wymienić. Ważne jest, aby móc je dobrze przetworzyć, żeby nie zalegały na wysypiskach.
• Podsumowując, elektrownie słoneczne to fajny sposób na produkcję czystej energii. Dzięki nim możemy korzystać z prądu, nie niszcząc przy tym planety. Ale jak przy każdej technologii, musimy dbać o to, żeby dobrze zarządzać surowcami i terenami, które są do tego potrzebne.

Paliwo wodorowe:

Elektrownie te wykorzystują wodór jako paliwo. Wodór może być pozyskiwany z wody (H₂O) za pomocą procesu elektrolizy lub z gazu ziemnego.

Jakie są wyzwania?

• Zanieczyszczenia powietrza: Chociaż biomasa emituje mniej szkodliwych substancji niż węgiel, jej spalanie nadal może powodować emisję dwutlenku węgla oraz pyłów, które mogą zanieczyszczać powietrze.
• Wycinka lasów: Jeśli biomasa pochodzi z drzew, nadmierne pozyskiwanie drewna może prowadzić do wylesiania, co jest szkodliwe dla ekosystemów.
• Transport biomasy: Biomasa często musi być przewożona z różnych miejsc do elektrowni. Jeśli odległości są duże, transport może generować dodatkowe emisje CO2.

Dlaczego to dobre dla środowiska?

• Brak zanieczyszczeń: W przeciwieństwie do tradycyjnych elektrowni, które spalają węgiel czy gaz, elektrownie słoneczne nie emitują żadnych szkodliwych gazów. Dzięki nim możemy oddychać czystszym powietrzem i walczyć ze zmianami klimatu.
• Odnawialna energia: Słońce nie skończy się tak łatwo jak paliwa kopalne (węgiel, ropa). Dlatego elektrownie słoneczne mogą dostarczać energię przez wiele lat bez obawy, że zabraknie surowca.
• Oszczędność wody: W porównaniu do innych elektrowni, które potrzebują ogromnych ilości wody, elektrownie słoneczne zużywają jej bardzo mało. To ważne, szczególnie w miejscach, gdzie wody brakuje.

Jakie są wyzwania?

• Zajmują dużo miejsca: Potrzeba dużych przestrzeni na farmy wiatrowe, czyli miejsca, gdzie stoi wiele takich turbin.
• Hałas i widok: Niektórzy ludzie narzekają, że wiatraki są głośne i psują krajobraz. Ale są one zwykle stawiane daleko od miast, aby nie przeszkadzały ludziom.
• Zagrożenie dla ptaków: Istnieje obawa, że ptaki mogą się zderzać z wirującymi łopatami turbin. Dlatego elektrownie stawia się tam, gdzie takie ryzyko jest mniejsze.

Para lub gorąca woda:

W niektórych miejscach woda pod ziemią jest tak gorąca, że zmienia się w parę. Ta para jest wypompowywana na powierzchnię przez rury.

Prąd do sieci:

Gotowa energia elektryczna jest przesyłana do sieci energetycznej, z której mogą korzystać domy i fabryki.

Jakie są wyzwania?

• Pozyskiwanie wodoru: Wodór najczęściej pozyskuje się z gazu ziemnego, co wiąże się z emisją dwutlenku węgla. Proces elektrolizy (rozszczepiania wody) jest ekologiczny, ale wymaga dużo energii elektrycznej, którą trzeba produkować w sposób zrównoważony.
• Koszty produkcji: Produkcja wodoru na dużą skalę, szczególnie w sposób ekologiczny, jest obecnie kosztowna i wymaga zaawansowanej technologii.
• Transport i magazynowanie: Wodór musi być przechowywany pod bardzo wysokim ciśnieniem lub w niskich temperaturach, co stwarza wyzwania związane z bezpieczeństwem i logistyką.

Dlaczego to dobre dla środowiska?

• Brak emisji CO2: Elektrownie wodorowe nie emitują dwutlenku węgla ani innych szkodliwych gazów cieplarnianych. Produktem ubocznym jest jedynie czysta woda.
• Wodór jako odnawialne paliwo: Wodór może być pozyskiwany z wody, co oznacza, że mamy dostęp do praktycznie niewyczerpanego źródła paliwa.
• Zrównoważona produkcja energii: Elektrownie wodorowe mogą działać stabilnie, bez konieczności spalania paliw kopalnych, takich jak węgiel czy gaz.

Jakie są wyzwania?

• Zanieczyszczenie wód podziemnych: Jeśli nie są odpowiednio zabezpieczone, odwierty mogą zanieczyścić wody podziemne substancjami chemicznymi.
• Lokalne zjawiska sejsmiczne: W niektórych przypadkach wydobywanie gorącej wody spod ziemi może prowadzić do niewielkich trzęsień ziemi, zwłaszcza w regionach sejsmicznie aktywnych.
• Lokalizacja: Elektrownie geotermalne mogą być budowane tylko w miejscach, gdzie ciepło z wnętrza Ziemi jest dostępne na odpowiedniej głębokości. Najlepsze lokalizacje to obszary wulkaniczne, co ogranicza możliwość ich budowy w wielu regionach świata.
• Podsumowanie
• Elektrownie geotermalne to świetny sposób na produkcję czystej energii, wykorzystując ciepło z wnętrza naszej planety. Są bardzo efektywne i mają niewielki wpływ na środowisko, choć wymagają odpowiednich lokalizacji i zabezpieczeń, by uniknąć problemów, takich jak zanieczyszczenie wód podziemnych.

Ciepło z wnętrza Ziemi:

W głębi Ziemi, pod powierzchnią, znajduje się gorąca woda lub para wodna. Elektrownie geotermalne wiercą głębokie otwory, aby dotrzeć do tych gorących zasobów.

Dlaczego to dobre dla środowiska?

• Nie emituje zanieczyszczeń: Elektrownie wiatrowe nie wytwarzają dymu ani szkodliwych gazów, takich jak dwutlenek węgla (CO₂). To oznacza, że nie przyczyniają się do globalnego ocieplenia ani zanieczyszczenia powietrza.
• Odnawialna energia: Wiatr jest zasobem odnawialnym, co oznacza, że nigdy się nie skończy, w przeciwieństwie do węgla czy ropy. Dopóki wieje wiatr, mamy energię!

Jakie są wyzwania?

• Zmiany w ekosystemie: Budowa tam i zbiorników wodnych może zakłócać życie zwierząt, takich jak ryby, które potrzebują swobodnie płynąć w rzekach. Tamy mogą blokować ich naturalne szlaki migracyjne.
• Zajmowanie terenów: Tworzenie dużych zbiorników wodnych często wymaga zalania ogromnych obszarów. Może to prowadzić do wysiedlenia ludzi i zwierząt oraz zniszczenia lasów czy pól uprawnych.
• Zmiana przepływu rzek: Elektrownie wodne mogą zmieniać naturalny bieg rzek, co wpływa na rośliny i zwierzęta żyjące w tych ekosystemach. Może to również prowadzić do problemów z zasobami wodnymi w dolnych biegach rzek.

Zbiornik wody:

Elektrownia wodna znajduje się w pobliżu tamy, która zatrzymuje duże ilości wody w specjalnym zbiorniku.

Czysta woda:

Produktem ubocznym tego procesu jest woda w postaci pary, co sprawia, że elektrownie wodorowe są wyjątkowo przyjazne środowisku.

Dlaczego to dobre dla środowiska?

• Odnawialne źródło energii: Ciepło z wnętrza Ziemi jest niewyczerpalne – zawsze będzie gorące, więc elektrownie geotermalne mogą działać przez wiele lat bez przerwy.
• Niskie emisje: Elektrownie geotermalne emitują bardzo mało gazów cieplarnianych. W niektórych przypadkach w ogóle nie wytwarzają CO2, co czyni je bardzo przyjaznymi dla środowiska.
• Małe zużycie terenu: Elektrownie geotermalne zajmują stosunkowo mało miejsca w porównaniu z innymi odnawialnymi źródłami energii, takimi jak farmy słoneczne czy wiatrowe.

Ruch wody:

Gdy woda przepływa przez tamę, spływa w dół z dużą siłą.

Turbiny:

Woda wpada na ogromne turbiny, które zaczynają się obracać pod jej wpływem. To trochę jak wiatrak poruszany przez wodę.

Paliwo z biomasy:

Elektrownie na biomasę spalają różne materiały, takie jak drewno, resztki roślinne, słomę czy nawet odpadki rolnicze.

Czym jest wodór?

Wodór to najprostszy i najlżejszy pierwiastek chemiczny. Wyobraź sobie, że wszystko wokół nas składa się z małych cząsteczek, zwanych atomami. Atom wodoru składa się z jednego protonu i jednego elektronu. Jest najczęściej spotykanym pierwiastkiem we wszechświecie, a na Ziemi można go znaleźć np. w wodzie (H2O), bo każda cząsteczka wody składa się z dwóch atomów wodoru i jednego atomu tlenu. Wodór jest też używany jako paliwo, ponieważ może uwalniać dużo energii, kiedy się go spala.

Generator:

Obracająca się turbina jest podłączona do generatora, który zamienia ten ruch na prąd elektryczny. Tak powstaje energia, którą możemy przesyłać do domów i fabryk.

Prąd elektryczny:

Powstały w ogniwie paliwowym prąd elektryczny może być wykorzystany do zasilania domów, fabryk i innych urządzeń.

Jak działają elektrownie wodne?

Wykorzystują one rzeki, jeziora lub specjalne zbiorniki wodne do produkcji energii. Wyobraź sobie, że woda przepływa przez wielkie turbiny, a te zaczynają się obracać i wytwarzają prąd – to tak jakbyś kręcił dynamo w rowerze, tylko na gigantyczną skalę!

Elektrownie wodne to miejsca, gdzie prąd powstaje dzięki sile płynącej wody.

To są atomy krzemu

Si

Si

Si

Si

Si

Si

Si

Si

Si

Budowa kryształu

Krzem jest pierwiastkiem chemicznym. Jego cząstki (atomy) łączą się w strukturę zwaną kryształem. Każdy atom krzemu sąsiaduje z 4 innymi.

A to są elektrony walencyjne - jeszcze mniejsze cząsteczki, będące składnikiem atomów - dzięki nim atomy się łączą.

Ile elektronów otacza cząsteczkę krzemu?

I bardzo dobrze! Do 8 to dla krzemu optymalna liczba elektronów walencyjnych

Schłodzenie i powrót wody:

Gdy para traci swoje ciepło i zmienia się z powrotem w wodę, jest z powrotem wpompowywana pod ziemię, aby znowu się ogrzała i mogła być ponownie użyta.

Jak działają elektrownie wodorowe?

Elektrownie wodorowe to miejsca, gdzie energia powstaje dzięki przekształcaniu wodoru w prąd elektryczny. Wodór, najprostszy i najpowszechniejszy pierwiastek we wszechświecie, może być używany jako paliwo. W tych elektrowniach wykorzystuje się wodór do produkcji energii elektrycznej, a co najlepsze – zamiast zanieczyszczeń, produktem ubocznym jest czysta woda!

Jak działają elektrownie na biomasę?

Elektrownie na biomasę to miejsca, gdzie energia pochodzi z roślin lub odpadów organicznych. Biomasa to wszelkie materiały, które pochodzą z natury, takie jak drewno, resztki roślin, a nawet odpady z gospodarstw domowych. Te materiały są spalane w celu wytworzenia energii. Wyobraź sobie to trochę jak ognisko, które rozpalasz, żeby zrobić ciepło, tylko na gigantyczną skalę – tu zamiast ciepła powstaje prąd!

Ogniwa paliwowe:

W procesie wytwarzania energii wodór wchodzi w reakcję chemiczną z tlenem w specjalnych urządzeniach zwanych ogniwami paliwowymi. Ogniwa te zamieniają energię chemiczną wodoru bezpośrednio na energię elektryczną.

Spalanie:

Biomasa jest spalana w specjalnych piecach, co wytwarza gorące powietrze lub parę wodną. Gorąca para obraca turbiny, podobnie jak w elektrowniach wodnych. Ta siła napędza generator, który zamienia ruch turbin na prąd elektryczny.

Turbiny parowe:

Dlaczego to dobre dla środowiska?

• Odnawialne źródło: Biomasa pochodzi z materiałów organicznych, które szybko odrastają, jak np. rośliny. Dlatego elektrownie na biomasę są odnawialnym źródłem energii.
• Redukcja odpadów: Elektrownie na biomasę mogą przetwarzać odpady rolnicze czy leśne, które w innym przypadku zostałyby zmarnowane. To sposób na zmniejszenie ilości śmieci.
• Mniejsze emisje CO2: Chociaż spalanie biomasy wytwarza dwutlenek węgla, to rośliny podczas swojego wzrostu pochłaniają CO2, więc bilans emisji może być zrównoważony.

Jak działają elektrownie geotermalne?

Elektrownie geotermalne wykorzystują ciepło, które znajduje się głęboko pod powierzchnią Ziemi, do produkcji energii elektrycznej. Ziemia jest jak ogromny piec – jej wnętrze jest bardzo gorące, a elektrownie geotermalne potrafią to ciepło wydobyć i przekształcić w prąd.

Generator prądu

Zimna woda

Gorąca woda

Foto: Rxn111130, CC BY-SA 4.0,

Dlaczego to dobre dla środowiska?

• Czysta energia: Podobnie jak elektrownie słoneczne, elektrownie wodne nie produkują szkodliwych gazów, takich jak dwutlenek węgla, więc pomagają walczyć z zanieczyszczeniem powietrza i zmianami klimatu.
• Odnawialne źródło: Woda ciągle krąży w przyrodzie, więc dopóki mamy rzeki i deszcze, elektrownie wodne mogą działać.
• Magazynowanie energii: Elektrownie wodne potrafią magazynować energię. Kiedy potrzebujemy więcej prądu, mogą szybko uwolnić więcej wody i produkować więcej energii.

Energia kinetyczna to energia związana z ruchem ciał.

prędkość ciała

masa ciała

mv

to dlatego na drogach obowiazują limity prędkości - szybko jadące auto ma dużą energię kinetyczną i w razie zderzenia spowoduje wieksze uszkodzenia niż auto stosujące się do limitów.

Czyli energia kinetyczna ciała wzrasta wraz z: - masą ciała - i jego prędkością.