Wzrost świadomości ekologicznej oraz dążenie do ograniczenia emisji gazów cieplarnianych sprawia, że coraz więcej uwagi poświęca się odnawialnym źródłom energii. Wśród najbardziej obiecujących i przyjaznych środowisku technologii znajdują się m.in. energia słoneczna, wiatrowa, wodna, geotermalna oraz biogaz. Każde z tych rozwiązań ma swoje mocne i słabsze strony, jednak wszystkie odgrywają kluczową rolę w transformacji energetycznej. Przyjrzyjmy się bliżej 5 najważniejszym ekologicznym sposobom na pozyskiwanie energii elektrycznej.
Energia słoneczna jako ekologiczne źródło energii
Fotowoltaika - zasada działania i zalety
Energia słoneczna wykorzystywana jest najczęściej w postaci energii elektrycznej z paneli fotowoltaicznych. Fotowoltaika bazuje na zjawisku fotowoltaicznym, czyli bezpośredniej konwersji energii światła słonecznego na energię elektryczną. Promieniowanie słoneczne padające na ogniwa fotowoltaiczne wykonane z krzemu powoduje w nich powstawanie ruchu elektronów i prądu stałego. Instalacje fotowoltaiczne montuje się zazwyczaj na dachach budynków, choć coraz popularniejsze stają się farmy słoneczne. Zaletami fotowoltaiki są zeroemisyjność, prostota konstrukcji oraz możliwość montażu praktycznie wszędzie, gdzie dociera światło słoneczne.
Koszt instalacji paneli fotowoltaicznych
Koszt instalacji fotowoltaicznej w dużej mierze zależy od jej mocy, którą dobiera się pod kątem zapotrzebowania na energię elektryczną. Przydomowe instalacje o mocy 2-10 kWp kosztują średnio 6-15 tys. zł. Duże farmy słoneczne to nakłady rzędu 1-3 mln zł za 1 MW mocy. Cena paneli fotowoltaicznych systematycznie spada, więc inwestycja zwraca się po ok. 7-10 latach. Aby zachęcić do stosowania OZE, można ubiegać się o dotacje z programu „Mój Prąd” (nawet 5 tys. zł dopłaty) lub o ulgę termomodernizacyjną.
Dopłaty i dotacje na fotowoltaikę w 2023 r.
W 2023 r. nadal będzie można starać się o dofinansowanie na montaż paneli fotowoltaicznych. Planowana jest kolejna edycja programu „Mój Prąd” z budżetem ok. 700 mln zł. Dotację w wysokości do 20-30% kosztów inwestycji można uzyskać także z regionalnych programów wsparcia OZE. Dodatkowo, firmy mogą odliczyć nawet 50% kosztów instalacji PV z podatku dochodowego w ramach ulgi termomodernizacyjnej.
Elektrownie wiatrowe przyjazne środowisku
Moc i wydajność turbin wiatrowych
Energię wiatru wykorzystuje się na szeroką skalę dzięki farmom wiatrowym, na których ustawia się dziesiątki lub setki turbin wiatrowych. Nowoczesne turbiny mają moc rzędu 2-5 MW i średnicę wirnika sięgającą nawet 160 m. Im większa turbina, tym wyższa jej wydajność - potrafią one pokryć roczne zapotrzebowanie na prąd setek gospodarstw domowych. Farmy wiatrowe buduje się na otwartym terenie o dużym potencjale wietrznym, np. na Bałtyku, wybrzeżu lub otwartej przestrzeni lądowej.
Lokalizacja farm wiatrowych w Polsce
Najwięcej turbin wiatrowych w Polsce stoi na Pomorzu i Kujawach - w północnej części kraju wiatry są najsilniejsze. Duże farmy powstały m.in. w okolicach Ustki i Władysławowa, a także w województwach zachodniopomorskim, wielkopolskim i łódzkim. Ogółem w naszym kraju działa ponad 1,2 tys. turbin o łącznej mocy 6,7 GW. Rząd planuje zwiększenie udziału energii wiatrowej do co najmniej 10 GW do 2025 r.
Kontrowersje wokół elektrowni wiatrowych
Mimo wielu zalet, farmy wiatrowe budzą też kontrowersje. Postuluje się większą odległość od zabudowań (obecnie 500 m) ze względu na hałas i zaburzenia krajobrazu. Turbiny stanowią zagrożenie dla ptaków i nietoperzy. Ponadto energia wiatrowa jest niestabilna i zależy od warunków atmosferycznych. By ją efektywnie wykorzystać, potrzebne są systemy magazynowania i stabilizacji prądu.
Energia wodna wykorzystująca siłę natury
Małe elektrownie wodne - zasada działania
Energię kinetyczną i potencjalną wody wykorzystuje się w elektrowniach wodnych. Najczęściej buduje się małe elektrownie na rzekach - woda wpływa na turbinę, wprawiając ją w ruch, co z kolei porusza generatory wytwarzające prąd. Taka instalacja może mieć moc od kilkudziesięciu kW do nawet 10 MW w przypadku większych rzek.
Budowa stopni wodnych i zbiorników retencyjnych
Aby zwiększyć wydajność, na rzekach buduje się zbiorniki i stopnie wodne podnoszące poziom wody. Retencjonowanie jej zasobów pomaga też ograniczyć skutki suszy i powodzi. Największe sztuczne jeziora w Polsce, będące zbiornikami zaporowymi, to Jezioro Solińskie czy Jezioro Czorsztyńskie w woj. małopolskim.
Wpływ hydroelektrowni na ekosystem rzeczny
Mimo iż energia wody jest odnawialna, budowa zapór i elektrowni ingeruje w środowisko naturalne rzeki. Zatrzymywanie biegu rzeki może powodować zaburzenia ekosystemu i warunków bytowych organizmów wodnych. Dlatego ważna jest dbałość o przepławki, umocnienie brzegów i odpowiedni przepływ wody.
Ciepłownie geotermalne i energia wnętrza Ziemi
Zasoby geotermalne w Polsce i na świecie
Energia geotermalna bazuje na wykorzystaniu ciepła Ziemi z wnętrza naszej planety. Największy potencjał geotermalny mają regiony wulkaniczne i tektoniczne, np. Islandia, Włochy, Nowa Zelandia. W Polsce zasoby geotermalne występują głównie na Niżu Polskim - w okolicach Podhala, Mazur czy Pomorza Zachodniego.
Wykorzystanie ciepła z odwiertów geotermalnych
Aby uzyskać dostęp do ciepła Ziemi, wykonuje się odwierty na głębokość od kilkuset do nawet 5 tys. metrów. Gorąca woda wydobywana na powierzchnię może bezpośrednio zasilać systemy grzewcze lub przepływać przez wymienniki ciepła. Z geotermii korzystają np. szklarnie, osiedla mieszkaniowe i uzdrowiska.
Geotermia głęboka i płytka - różnice
Wyróżnia się geotermię głęboką, bazującą na wysokotemperaturowych zasobach z głębokich odwiertów oraz geotermię płytką z płytszych instalacji (do 200 m). Ta druga wykorzystuje powierzchniowe ciepło gruntu do zasilania pomp ciepła w budynkach. Obydwa rodzaje geotermii mają spory potencjał, zwłaszcza do celów ciepłowniczych.
Biogazownie szansą dla rolnictwa
Surowce do produkcji biogazu rolniczego
Biogaz powstaje w procesie fermentacji beztlenowej surowców pochodzenia rolniczego, takich jak obornik, gnojowica, kiszonki, produkty uboczne rolnictwa i przemysłu spożywczego. Jest to gaz palny, który można wykorzystać do produkcji ciepła i prądu. Typowa biogazownia zużywa rocznie kilkadziesiąt tysięcy ton biomasy.
Korzyści z przydomowych biogazowni
Małe biogazownie przy gospodarstwach rolnych pozwalają na przetwarzanie nawozów i innych odpadów w biogaz, który z kolei zasila urządzenia grzewcze i wytwarza prąd na potrzeby własne. Dla rolników to sposób na poprawę bilansu energetycznego, a dla środowiska - metoda utylizacji odpadów.
Wady i zalety dużych biogazowni rolniczych
Duże biogazownie przemysłowe produkują energię na szerszą skalę, lecz rodzą kontrowersje z uwagi na transport biomasy z okolicznych pól. Zaletą jest natomiast większa opłacalność i możliwość sprzedaży nadwyżek energii do sieci. Biogazownie wymagają jednak dopłat ze względu na niestabilne ceny skupu surowców i energii.
Magazynowanie energii ze źródeł odnawialnych
Akumulatory i baterie do magazynowania prądu
Odnawialne źródła energii mają tę wadę, że dostarczają prądu w sposób niestabilny i zależny od warunków (nasłonecznienie, wiatr, przepływ wody). Dlatego kluczowe jest gromadzenie wytworzonej energii w akumulatorach i bateriach - zarówno tych dużych, obsługujących całe elektrownie, jak i domowych.
Wykorzystanie nadwyżek energii z OZE
Możliwość magazynowania prądu pozwala najefektywniej wykorzystać nadwyżki produkcji z odnawialnych źródeł, powstające np. w słoneczne i wietrzne dni. Gromadzona energia jest później zużywana w okresach mniejszej wydajności instalacji OZE. Odpowiednie zarządzanie magazynami energii minimalizuje jej marnotrawstwo.
Stacje zasilania pojazdów elektrycznych
Rozwój elektromobilności także wymaga możliwości szybkiego ładowania pojazdów, a w przyszłości być może zasilania ich wprost z magazynów energii. Stacje ładowania aut elektrycznych mogłyby korzystać z zgromadzonego wcześniej prądu z OZE, co zwiększyłoby ekologiczność transportu.
Podsumowanie
Przedstawione ekologiczne źródła energii mają ogromny, jak dotąd niewykorzystany potencjał. Odnawialne zasoby, takie jak promieniowanie słoneczne, siła wiatru czy wody mogą z powodzeniem zaspokajać rosnące zapotrzebowanie na prąd, zastępując wysokoemisyjne paliwa kopalne. Warunkiem jest jednak rozwój technologii, infrastruktury oraz zmiana modelu produkcji i konsumpcji energii tak, by w jak największym stopniu opierał się na czystych źródłach. Tylko w ten sposób doprowadzimy do pożądanej transformacji w kierunku zrównoważonej gospodarki niskoemisyjnej.
Tagi
Udostępnij artykuł
