Dbanie o środowisko naturalne jest palącym tematem rozmów zarówno prywatnych, jak i prowadzonych na arenie międzynarodowej. Rosnąca świadomość ekologiczna sprawia, że coraz bardziej inwestuje się w odnawialne źródła energii. Każdy z nas stara się prowadzić lepsze i bardziej przyjazne naturze życie. Z tego powodu ograniczamy zużycie plastiku czy segregujemy odpady. Degradacja środowiska jest niestety na tak wysokim poziomie, że konieczne są zmiany na skalę światową, głównie w sektorze energetycznym. Z tego powodu zaczynamy zmieniać tradycyjne źródła energii na źródła energii odnawialnej. Przykładem tego są elektrownie słoneczne, wodne lub wiatrowe. Warto jednak uzupełnić swoją wiedzę na ten temat i sprawdzić nasz przewodnik po OZE.
Spis treści
Zmiany klimatu
W mediach cały czas słyszymy o zmianach klimatu oraz ich tragicznych skutkach. Jest to jednak bardzo szerokie zagadnienie, które odnosi się do długotrwałych warunków pogodowych na planecie, takich jak: opady, poziom mórz oraz temperatura. Zagrożenia środowiskowe, ekonomiczne i społeczne wywołane są globalnym ociepleniem, do którego dochodzi przede wszystkim wskutek emisji gazów cieplarnianych do atmosfery podczas procesu spalania paliw kopalnych. Klimat Ziemi staje się coraz cieplejszy, co doprowadza do topnienia lodowców oraz wzrostu poziomu wód w oceanach.
Równie naglącym problemem jest nadmierna ilość odpadów. Pod tym względem również cierpi najbardziej ocean, który jest zasypany tonami plastiku. Śmieci pływające w oceanach doprowadzają z kolei do zadławienia, zaplątania lub zatrucia się morskich zwierząt. Winę za zniszczenie środowiska ponosi człowiek i jego działalność. Większość z nas jednak nie zauważa problemu i go lekceważy. Na co dzień nie widać pływających gór śmieci lub topniejących lodowców, ale dostrzec można mniej oczywiste zmiany klimatu. Przykładem może być sucha i popękana ziemia, zimy pozbawione śniegu, fale upałów w lecie, smog, gwałtowne ulewy oraz następująca po nich susza, a także trudne do ugaszenia pożary.
Zmiany klimatu wymagają szybkiego i kompleksowego działania, a przede wszystkim odejścia od szkodliwych praktyk. Należy zatem zrezygnować z tradycyjnych źródeł energii i przejść na odnawialne źródła energii. Tylko w ten sposób możemy uratować planetę, mnogość gatunków roślin i zwierząt, a także zapewnić zdrowe warunki do życia przyszłym pokoleniom.
Energia odnawialna i nieodnawialna
Rozwój cywilizacji powoduje stałe i zwiększające się zapotrzebowanie na energię. Prąd stanowi podstawę nowoczesnych społeczeństw, towarzysząc nam na każdym kroku. W każdym domu znajdują się urządzenia elektryczne, zaś przemysł wykorzystuje go do produkcji dóbr oraz oferowania usług. Gospodarka opiera się na energii, co oznacza, że nie możemy po prostu przestać z niej korzystać. Do tej pory ludzkość bazowała na wykorzystaniu paliw kopalnych, do których należą: węgiel kamienny i brunatny, uran, torf, ropa naftowa i gaz ziemny. Niestety te zasoby się wyczerpują. Przewiduje się, że znikną zupełnie w przeciągu 10-20 lat.
Tradycyjne źródła energii wpływają na pogarszającą się jakość powietrza. Dochodzi do nich z powodu spalania paliw kopalnych, działalności rolniczej i górniczej. Każdego dnia oddychamy dwutlenkiem węgla i siarki, a także różnego rodzaju pyłami, ołowiem oraz lotnymi związkami organicznymi. Doprowadza to do rozwoju alergii, chorób płuc i wątroby, a także niedokrwienia serca. Mówiąc inaczej, wykorzystanie nieodnawialnych źródeł energii powoli zabija zarówno nas, jak i zwierzęta, rośliny oraz całą planetę.
Napędzanie gospodarki węglem, ropą, benzyną i gazem ziemnym było dobrym rozwiązaniem na dawne czasy, gdy cywilizacja nie była tak rozwinięta i nikt nie zastanawiał się nad skutkami eksploatacji zasobów oraz emisji gazów cieplarnianych. Współcześnie są to jednak działania szkodliwe. Jeśli chcemy żyć razem ze wszystkimi wygodami, jakie wynikają z rozwoju przemysłowego, musimy zmienić myślenie oraz wprowadzić nowe, bardziej przyjazne środowisku rozwiązania. W przeciwnym razie doprowadzimy do poważnych katastrof naturalnych, których skutki odczuwać będziemy zarówno my, jak i nasze dzieci, wnuki i prawnuki. Z tego powodu na naszych oczach dokonuje się rewolucja energetyczna, która polega na przechodzeniu na odnawialne źródła energii. Nie niosą one takich szkód dla środowiska jak ich poprzednicy. Są praktycznie nieinwazyjne dla planety, a jednocześnie opłacalne i skuteczne.
Jakie są odnawialne źródła energii?
Odnawialne źródła energii (OZE) to takie, które same się regenerują i wytwarzają energię odnawialną (niekonwencjonalną). Naturalne zasoby są niewyczerpane, co oznacza, że ich wykorzystanie nie zuboży planety.
Energia ze źródeł odnawialnych powstaje za sprawą:
- Promieniowania słonecznego,
- Wiatru,
- Wody,
- Energii geotermalnej,
- Biomasy,
- Biogazu.
Powyższe przykłady odnawialnych źródeł energii są obecnie wykorzystywane przez wszystkie kraje na świecie, a ich procent udziału w światowym miksie energetycznym zwiększa się z roku na rok. To pozytywne zjawisko znacznie przyspieszyło w ostatnich latach, między innymi za sprawą bardziej rygorystycznych przepisów dotyczących emisji zanieczyszczeń, wysokich kar za niedostosowanie się do wymogów oraz ustaleniu celu energetycznego dla państw Unii Europejskiej, który obejmuje poprawę jakości powietrza oraz inwestycję w odnawialne źródła energii.
Najważniejsze oraz najbardziej rozpowszechnione odnawialne źródła energii na świecie to woda, wiatr, ziemia i słońce. Stanowią one podstawę alternatywnego rynku i kształtują jego kierunki rozwoju. Aktualnie przeważający model energetyczny przedstawia OZE jako uzupełnienie lub wsparcie źródeł tradycyjnych. Jednak w ostatnich latach podstawowe cztery odnawialne źródła energii zaczynają mieć coraz większe znaczenie, szczególnie jeśli chodzi o fotowoltaikę. Panele fotowoltaiczne są na tyle dostępne, że sięgają po nie zarówno osoby prywatne, jak i właściciele firm oraz gospodarstw rolnych.
Elektrownie odnawialne
Najbardziej dostępnym źródłem energii jest energia słoneczna. Rocznie do Ziemi dociera więcej energii niż jej potrzebujemy (ok. 5000 razy więcej niż wynosi zapotrzebowanie ludzkości. Codziennie na każdy metr kwadratowy naszej planety dociera promieniowanie słoneczne wytwarzające 3-7 kWh energii elektrycznej. Oznacza to, że w ciągu jednej godziny na Ziemię dociera więcej energii niż jesteśmy w stanie zużyć przez cały rok. Blisko 1% tej mocy zostaje przekształcone na moc wiatrów, której z kolei jest ok. 50 razy więcej niż wynosi zapotrzebowanie ludzkości.
Część mocy słonecznej doprowadza do parowania wody, która następnie powraca w postaci opadów atmosferycznych. Deszcz wykształca rzeki, które napędzają elektrownie wodne. Moc wszystkich rzek na planecie wygenerowana w ciągu roku mogłaby pokryć aż 40% światowego zapotrzebowania. Inwestowanie w odnawialne źródła energii jest więc w zasięgu ręki, wystarczy wprowadzić nowoczesną technologię do naszej codzienności. Dzięki temu cała ludzkość mogłaby nie tylko żyć w zdrowszym środowisku, ale także zupełnie zapomnieć o konfliktach, które powstają z powodu walki o kończące się paliwa kopalne.
Elektrownia słoneczna
Energia słoneczna posiada dwa główne zastosowania. Pierwszym z nich jest wytwarzanie energii elektrycznej lub ciepła. Jest to możliwe za sprawą kolektorów słonecznych pochłaniających energię ze Słońca i zmieniających ją na ciepło. Wytworzone ciepło można stosować celem ogrzania wody. Drugie zastosowanie to fotowoltaika. Zamontowane na dachu lub gruncie panele fotowoltaiczne wykonane są z materiału półprzewodnikowego (zazwyczaj krzemu), który pozyskuje promieniowanie słoneczne. Następnie dochodzi do zmiany prądu stałego na prąd zmienny, który można wykorzystać do zasilania urządzeń elektrycznych w domu lub firmie.
Przełom w wykorzystaniu energii słonecznej nastąpił za sprawą przydomowych elektrowni fotowoltaicznych. Różnorodne konstrukcje można dopasować do każdego rodzaju dachu, dzięki czemu praktycznie każdy może zainwestować w fotowoltaikę. Nasłonecznienie potrzebne do działania paneli fotowoltaicznych jest na wysokim poziomie w większości miejsc na świecie, co gwarantuje wymierne zyski przez cały rok. Możliwość dobrania ilości i wielkości ogniw do posiadanej powierzchni (dachu lub gruntu) spowodowała powstawanie wielu małych instalacji, tzw. mikroinstalacji, dzięki którym coraz więcej gospodarstw domowych staje się bardziej ekologiczna i mniej emisyjna.
Elektrownia wiatrowa
Pozyskiwanie energii z wiatru opiera się na działaniu turbin wiatrowych. Przekształcają one energię kinetyczną wiatru w energię elektryczną. Farmy wiatrowe stanowią najbardziej rozwijający się sektor OZE, głównie w Unii Europejskiej. Aktualnie elektrownie wiatrowe na całym świecie produkują łączną moc o wartości ok. 550 GW. Tego rodzaju odnawialne źródło energii jest najpopularniejsze w Wielkiej Brytanii oraz Stanach Zjednoczonych. Ogromne znaczenia ma tutaj siła wiatru. Aby wiatrak funkcjonował poprawnie, wiatr musi osiągać prędkość minimum 4m/s.
W Polsce najlepszymi warunkami dla elektrowni wiatrowych panują na Pomorzu. Odpowiada to światowemu trendowi, gdyż wiatr na obszarach nadmorskich ma zazwyczaj większą prędkość niż w głębi lądu. Z tego względu nie wszędzie można postawić elektrownię wiatrową, a jednocześnie jest ona mniej wydajna niż elektrownia słoneczna.
Świetnym rozwiązaniem są również pompy ciepła, które do wytworzenia ciepła wykorzystują powietrze z otoczenia. Pozwalają one ogrzać lub ochłodzić budynek, a także służą do grzania wody użytkowej. Ponadto skutecznie zmniejszyć koszty domu. W porównaniu z tradycyjnymi systemami grzewczymi na paliwo stałe generują oszczędności na poziomie 75%. Pompy ciepła można łączyć z panelami fotowoltaicznymi, stając się w efekcie zupełnie samowystarczalnym i niezależnym względem zewnętrznych dostawców energii.
Elektrownia wodna
Woda posiada ogromny potencjał energetyczny, z którego korzystano już od dawna. Przykładowo warsztaty oraz młyny stawiano zawsze w pobliżu rzek, strumieni i wodospadów. Praktyka taka przetrwała do dziś, choć w nieco zmienionej formie. Budując elektrownie wodne, wykorzystuje się naturalny ruch wody. Zasada uzyskiwania energii wodnej jest taka sama zarówno dla dużych systemów turbinowych, jak i niewielkich instalacji przydomowych. Polega ona na wykorzystaniu siły wody płynącej przez system spiętrzeń, zapór i turbin, co powoduje wytworzenie się energii elektrycznej.
Sięga się również po energię prądów i pływów, która opiera się na regularnych zmianach poziomu wody w morzach i oceanach. Jedynym ograniczeniem jakie posiada to odnawialne źródło energii to występowanie w pobliżu ruchomej wody. Małe elektrownie wodne mogą zapewniać niezależność energetyczną, jednak dopiero po dość dużym wkładzie własnym związanym z postawieniem turbin wiatrowych.
Elektrownia biogazowa
Do wytwarzania zielonej energii mogą służyć substancje zwierzęcego i roślinnego pochodzenia, które podlegają biodegradacji. Takie naturalnie występujące i będące częścią środowiska substancje nazywa się biomasą. Są to zazwyczaj odchody zwierzęce, odpady organiczne (np. spożywcze) i poubojowe. Do powstawania energii z biomasy potrzebne jest zajście procesu fotosyntezy oraz spalania za sprawą promieniowania słonecznego. Biomasa może występować w formie stałej (np. rośliny, drewno), ciekłej (biopaliwo), a także gazowej (biogaz). Ta ostatnia forma jest najrzadziej wykorzystywana w Polsce, jednak powoli zyskuje na popularności. Umożliwia bowiem ekonomiczne zagospodarowanie biologicznych osadów ze ścieków komunalnych i przemysłowych.
Elektrownia biogazowa, czyli tzw. biogazownia, gromadzi odpady, poddaje je utylizacji, po czym wytwarzają energię za sprawą procesu fermentacji. Całość jest mieszana bez dostępu do światła i tlenu, co w efekcie powoduje wytworzenie się biogazu. Biogaz w większości składa się z metanu oraz siarkowodoru. Poddawany jest procesowi spalania w celu wytworzenia prądu i ciepła. Uzyskaną energię z biogazu wysyła się bezpośrednio do sieci.
Elektrownia geotermalna
Odnawialne źródła energii opierają się na mocy, która jest dostępna w przyrodzie, powstaje w niej samoistnie i stanowi jej naturalny element. Idealnym przykładem jest zatem energia geotermalna, czyli pochodząca z wnętrza ziemi. Geotermię wykorzystuje się głównie jako źródło energii cieplnej, ale możliwe jest także przekształcenie jej w energię elektryczną. Można ją uzyskać za sprawą ciepłej wody podziemnej oraz nagrzanych skał znajdujących się pod powierzchnią. Wiąże się to natomiast z dużą trudnością pozyskania. Wynika to z faktu, że złoża energii geotermalnej znajdują się bardzo głęboko pod ziemią, często nawet kilka kilometrów w głąb skorupy. Jak zatem pozyskać źródło energii odnawialnej w postaci energii geotermalnej? Wykonuje się odwierty, z których pobiera się gorącą wodę lub parę wodną.
Tak samo jak inne odnawialne źródła energii, geotermia nie emituje żadnych szkodliwych substancji, zarówno podczas jej generowania, jak i produkowania. Oznacza to, że nie wpływa na zmiany klimatu i efekt cieplarniany. Przynależy do zielonej energii, która została nam dana przez Matkę Ziemię. Musimy tylko nauczyć się jak z niej odpowiednio korzystać.
Energie odnawialne w Polsce i na świecie
Tzw. zielona rewolucja energetyczna zaczyna obejmować coraz więcej krajów i to w coraz większym zakresie. Wynika to po części z większej świadomości ekologicznej społeczeństwa, które wymusza na wielkich koncernach działania proekologiczne. Równie ważne są działania polityków dążących do osiągnięcia jak najniższego poziomu emisji zanieczyszczeń oraz promowanie przyjaznych środowisku praktyk.
Najpopularniejsze odnawialne źródło energii to energia promieniowania słonecznego oraz energia wiatru. Posiadają blisko 90% udziału w ogólnym rynku OZE. Aktualnie szacuje się, że na świecie funkcjonują elektrownie odnawialne o łącznej mocy wynoszącej ponad 2530 GW. Jeśli chodzi o nowe inicjatywy energetyczne to energia słońca i wiatru wynosi ok. 70% wszystkich inwestycji. Udział odnawialnych źródeł energii w globalnym miksie energetycznym wzrósł o ok. 30%.
Polska również podąża za światowym trendem i to w bardzo szybkim tempie. Szczególną popularnością cieszą się elektrownie słoneczne. Panele fotowoltaiczne na dachach domów jednorodzinnych, wspólnot mieszkaniowych oraz budynków przemysłowych już na dobre wpisały się w krajobraz Polski. Jest to spowodowane opłacalnością takiej inwestycji, gdyż po pierwsze koszt zamontowania modułów fotowoltaicznych zwraca się zazwyczaj w przeciągu 5-7 lat, a po drugie – istnieją liczne programy dofinansowania, które znacznie zmniejszają ponoszone koszty. Energia słoneczna może w pełni zasilić dom lub firmę, dzięki czemu gwarantuje niezależność energetyczną.
W 2020 r. moc energii słonecznej wynosiła w Polsce ok. 2300 MW. To wzrost o ponad 150% rok do roku. A to dopiero początek, gdyż uproszczenia procedur oraz korzystne rozwiązania prosumenckie zachęcają coraz więcej osób do inwestowania w fotowoltaikę.
Promowanie OZE w naszym kraju wynika z obowiązku zrealizowania celu wyznaczonego przez Unię Europejską. Zgodnie z ustaleniami z 2009 r. państwa członkowskie muszą zwiększyć udział odnawialnych źródeł energii w końcowym zużyciu energii brutto. Polska zobowiązała się osiągnąć wartość 15%, jednak cel ten nie został zrealizowany. Nie wiąże się to jednak z żadnymi konsekwencjami dla naszego kraju, gdyż Unia Europejska ocenia przede wszystkim to, czy państwa członkowskie rozwijają odnawialne źródła energii. Nie liczą się zatem liczby, a wdrożone przedsięwzięcia. Przed nami kolejny cel do osiągnięcia. Dla całej Unii Europejskiej jest to 32% udziału OZE w miksie energetycznym. Polska zobowiązała się wypracować 21-22%, jednak UE zaleca uzyskanie wartości na poziomie minimum 25%.
