Upload
phungdan
View
231
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
ŹRÓDŁA ENERGII
ODNAWIALNEJ
A OCHRONA KLIMATU
Program "Człowiek, energia środowisko. Zrównoważona przyszłość Mazowsza, Kujaw
i Ziemi Łódzkiej" finansowany z dotacji Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i
Gospodarki Wodnej w Warszawie
Odnawialne Źródła Energii.
• Kolektory słoneczne,
• Pompy ciepła,
• Elektrownie wodne,
• Elektrownie wiatrowe,
• Energia z wysypisk odpadów
ENERGIA Pożywienie dla organizmu
Prąd elektryczny w telewizorze
Paliwo w samochodzie
Z CZYM KOJARZY SIĘ WAM
POJĘCIE ENERGIA”?
Brak energii wiąże się z...…
Brak pożywienie - brak energii dla organizmu
Brak węgla - brak prądu
Brak ropy i gazu - brak paliwa dla pojazdów
ENERGIA ZE ŹRÓDEŁ
ODNAWIALNYCH
to tak jakby
ZJEŚĆ ciastko i MIEĆ ciastko
gdyż źródła tej energii są niewyczerpalne
Odnawialne źródła energii to źródła
energii, których używanie nie wiąże się z
długotrwałym ich deficytem.
USTAWA PRAWO ENERGETYCZNE
„Odnawialne źródło energii – źródło wykorzystujące w procesie przetwarzania energię wiatru, promieniowania słonecznego, geotermalną, fal, prądów i pływów morskich, spadku rzek oraz energię pozyskiwaną z biomasy, biogazu wysypiskowego, a także z biogazu powstałego w procesach odprowadzania lub oczyszczania ścieków albo rozkładu składowanych szczątek roślinnych i zwierzęcych” .
Przeciwieństwem ich są nieodnawialne źródła energii, czyli
źródła, których wykorzystanie postępuje znacznie szybciej niż
naturalne odtwarzanie.
Najważniejszym ze źródeł odnawialnych jest energia spadku
wody. Pozostałe źródła odnawialne - energia słoneczna, energia
wiatru, biomasy, biogazu, fal, pływów morskich, energia
geotermalna i inne - są używane na mniejszą skalę.
Energii odnawialnej nie należy mylić z energią przyjazną dla
środowiska naturalnego, gdyż instalacje do jej produkcji mogą
(choć nie muszą) powodować szkody ekologiczne.
W Polsce nałożono obowiązek zakupu energii z odnawialnych
źródeł energii o czym mówi rozporządzenie ministra gospodarki z
dnia 19 grudnia 2005 r.
Rys historyczny
Energetyka oparta na wykorzystaniu odnawialnych źródeł energii jest znana człowiekowi od zarania dziejów.
Promienie słoneczne wykorzystywane były do ogrzewania i suszenia już przez człowieka pierwotnego.
Palenie ognisk, a więc spalanie biomasy w celach energetycznych stanowiło pierwszy, znaczący skok cywilizacyjny. W czasach średniowiecza powszechnie już wykorzystywano energię wiatru i wody do napędzania urządzeń, które świadczyły pracę na rzecz człowieka - wiatraków i młynów wodnych.
Współcześnie cywilizacja ludzka uzależniła się od energii produkowanej z paliw kopalnych.
Świadomość, iż ich zasoby są ściśle określone i nie mają zdolności odnowienia, sprawiła że podczas pierwszego poważnego kryzysu paliwowego, pod koniec lat 70-tych, zaczęto poważnie myśleć o powrocie do paliw odnawialnych.
Dążenia te wzmocniły ruchy ekologiczne w latach 90-tych, kiedy to spostrzeżono zmiany klimatyczne powodowane przez nagromadzenie gazów szklarniowych, emitowanych głównie w procesie produkcji energii ze źródeł konwencjonalnych.
Dziś nikt nie ma wątpliwości, że wykorzystanie odnawialnych źródeł energii w produkcji nie tylko energii cieplnej, ale także, a może przede wszystkim w wytwarzaniu energii elektrycznej, jest koniecznością i będzie stanowić podstawę systemów energetycznych przyszłych pokoleń.
W Polsce rozwój energetyki odnawialnej rozpoczął się
wraz z wejściem do UE.
Kraje "Starej 15-stki", uzależnione w 50% od
importu paliw energetycznych spoza granic
Wspólnoty, położyły mocny nacisk polityczny na
konieczność rozwoju energetyki opartej o własne
zasoby odnawialnych źródeł. Zostały wyznaczone
ambitne cele, a w kolejnych dokumentach
określających europejską politykę energetyczną
wykorzystanie odnawialnych źródeł energii zajmuje
jedno z priorytetowych miejsc.
W Polsce energia ze źródeł odnawialnych jest wykorzystywana w niewielkim stopniu. Jej udział w całkowitym zużyciu energii kraju wynosi ok. 4,5%.
Dopiero w latach 90. odnotowano wyraźny wzrost wykorzystania energii, ze źródeł odnawialnych.
W drugiej połowie lat 90. inwestorów i producentów urządzeń wspierały instytucje finansowe wspomagające działania proekologiczne oraz samorządy terytorialne odpowiedzialne za planowanie energetyczne na szczeblu lokalnym.
Dopiero w październiku 2005 roku został wdrożony kompleksowy system wsparcia produkcji energii ze źródeł odnawialnych. Od tego momentu odnotowujemy stały, dynamiczny wzrost wytwarzania zielonej energii.
Energia wody
Jest ekologicznie czysta, jednak dostępna tylko na obszarach posiadających odpowiednio dużo opadów i korzystne ukształtowanie terenu.
Większość krajowych zasobów (68%) skupiona jest w dorzeczu Wisły.
Dogodne warunki do budowy małych elektrowni wodnych istnieją w Karpatach, Sudetach, na Roztoczu oraz na rzekach Przymorza. Duże znaczenie ma potencjał rzeki Odry.
Typy elektrowni wodnych Przepływowa bez zbiornika
Regulacyjna z dużym zbiornikiem
Zbiornikowa z małym zbiornikiem
kaskadowa Pompowo-szczytowa
Czynnikiem ograniczającym rozwój dużych obiektów hydrotechnicznych są obawy przed dewastacją naturalnych dolin rzecznych poprzez ich zatapianie.
Wobec protestów w ostatnich latach nie notuje się wzrostu budowy dużych elektrowni wodnych natomiast powstaje znaczna ilość małych elektrowni o mocy poniżej 2 MW.
Energia wody wykorzystywana jest do produkcji prądu elektrycznego.
Zapora Trzech
Przełomów
Zapora Trzech
Przełomów w Chinach
jest największą na
świecie budowaną tamą
z hydroelektrownią.
Budowę ukończono w
2006 r., elektrownia
pracuje w tej chwili
częściowo, trwa
napełnianie zbiornika,
planowane ukończenie
– 2009 r.
Energetyka
wodna
W Polsce ma największe
tradycje mimo stosunkowo
słabych warunków do
rozwoju tej branży. Zasoby
energii wody zależą od:
spadku koryta rzeki,
przepływów wody.
Polska jest krajem nizinnym,
o niewielkich opadach i
dużej przepuszczalności
gruntów.
Jest to znaczne ograniczenie
zasobów tego źródła energii.
Elektrownia wodna to zakład przemysłowy zamieniający
energię spadku wody na elektryczną
Elektrownie wodne dzieli się na: "duże" i "małe„
Małe elektrownie wodne MEW, to te o mocy poniżej 5 MW.
Podział ten jest dość umowny
Duże elektrownie wodne są tak na świecie rozpowszechnione (20% światowej produkcji energii elektrycznej), że traktowane są często jako konwencjonalne źródło energii, a duży stopień ingerencji w środowisko naturalne powstrzymuje wielu badaczy od nazywania dużych elektrowni wodnych ekologicznymi.
Zapora Hoovera na
rzece Kolorado
Elektrownia Żarnowiec
... położona jest nad jeziorem
Żarnowieckim w woj.
pomorskim. Została ona oddana
do użytku 20 maja 1983. Jest to
elektrownia pompowo-szczytowa,
która wykorzystuje jezioro
Żarnowieckie (polodowcowe)
jako dolny zbiornik.
Zbiornik górny położony jest na
pobliskim płaskowyżu.
Ilość wody przepływająca rurociągami wynosi 700
m3/s. Budynek elektrowni ma ponad 60 m wysokości
z czego 2/3 znajduje się pod ziemią. Proces
uruchomienia i odstawienia hydrozespołów jest
zautomatyzowany i sterowany zdalnie z Krajowej
Dyspozycji Mocy w Warszawie.
Elektrownia wodna we Włocławku
jest największą elektrownią przepływową w Polsce. Stopień wodny Włocławek zrealizowano w latach 1962-1979.
W wyniku spiętrzenia wody powstał zbiornik wodny o długości 55 km. Budynek elektrowni o długości 154 m i szerokości 60 m został podzielony na trzy sekcje. W każdej sekcji są dwa hydrozespoły. Hydrozespół zbudowany jest z turbiny o średnicy wirnika 8,0 m. Elektrownia połączona jest z Krajowym Systemem Energoelektrycznym 3 liniami napowietrznymi przez trzy transformatory blokowe. Moc zainstalowana elektrowni to 160,2 MW.
Elektrownia wodna Porąbka-Żar
... o mocy 500 MW i spadzie 440 m została wykonana po raz
pierwszy w kraju jako elektrownia podziemna. Jest ona
klasyczną elektrownią szczytowo-pompową. Elektrownia
zlokalizowana jest nad zbiornikiem retencyjnym istniejącej
hydroelektrowni Porąbka. Zbiornik górny ziemny, sztuczny
położony jest na szczycie góry Żar.
Regionalne Zarządy Gospodarki
Wodnej
Głównym celem funkcjonowania RZGW jest zarządzanie wodami na obszarze nadzorowanych zlewni dla zapewnienia ludności wody pitnej odpowiedniej jakości, ochrony wód przed
zanieczyszczeniem, ochrony przed powodzią i suszą, zapewnienia wody dla przemysłu, żeglugi i energetyki wodnej oraz administrowanie rzekami i kanałami w imieniu Skarbu Państwa.
Energia kinetyczna prądów
morskich Moc prądów morskich jest oceniana na 7 TW (to prawie 2 razy więcej niż moc
możliwa do otrzymania ze spadku wód śródlądowych).
Jednak jej wykorzystanie jest bliskie 0 z powodu problemów technicznych i obawy przed zaburzeniem naturalnej równowagi.
Wielu badaczy uważa, że prądy morskie mają fundamentalne znaczenie dla klimatu i uszczuplenie ich energii, choćby niewielkie, mogłoby doprowadzić do nieobliczalnych zmian klimatycznych.
Energia pływów
Elektrownia pływowa Rance
Zapory buduje się przy ujściach rzek na wysokich brzegach. Woda morska wpływa w koryto rzeki podczas przypływu, a wycofując się podczas odpływu, napędza turbiny.
Pływy są źródłem energii o mniejszym
potencjale) niż prądy morskie, ale za to
bezpieczniejszym i lepiej poznanym.
Pierwszą elektrownię pływową zbudowali
w roku 1967 Francuzi. Elektrownia ta ma
moc maksymalną 550 MW i pracuje od 4
do 8 godzin dziennie wytwarzając średnio
600 GWh energii elektrycznej rocznie.
Obecnie takie elektrownie są również w
Rosji i Wielkiej Brytanii, jednak żadna z
nich obecnie nie pracuje na skalę
przemysłową z powodu problemów
technicznych oraz niebezpieczeństwa
sztormów i huraganów.
Wadami takich elektrowni jest zasalanie
wód rzecznych, utrudnianie migracji ryb.
Energia falowania Moc fal ocenia się na 3 TW,
jednak wykorzystanie tej energii
sprawia pewne trudności
pomimo, iż opracowano wiele
teoretycznych metod
przekształcenia energii falowania
na energię elektryczną.
Największym problemem jest
zmienność wysokości fal i
wytrzymałość elektrowni.
Wykorzystuje się następujące metody:
Elektrownie pneumatyczne - fale powodują ruch powietrza, które napędza turbinę
Elektrownie hydrauliczne – w których przez ścianki nieruchomego zbiornika przelewają się jedynie szczyty fal, napędzając turbinę
Elektrownie indukcyjne - na falach unoszą się pływaki z cewkami, ponieważ całość znajduje się w polu magnetycznym w cewkach indukuje się prąd
Elektrownie mechaniczne - siła wyporu wywołuje ruch w kierunku prostopadłym do dna, co powoduje obracanie się wirnika połączonego z prądnicą.
ENERGIA WIATRU
Jest jednym z odnawialnych źródeł energii. Współcześnie stosowane turbiny wiatrowe przekształcają ją na energię mechaniczną, która dalej zamieniana jest na elektryczną.
Niegdyś wiatraki służyły do pompowania wody i melioracji pól, a ich oś obrotu była pionowa. Przez ponad 2500 lat wiatraki miały pionową oś obrotu.
Dopiero w 1105 r. powstał pierwszy opis wiatraka o poziomej osi obrotu, czyli takiego, jaki jest obecnie najpopularniejszy. Z kolei pierwszym zapisem dotyczącym wiatraków w Polsce jest zezwolenie zakonnikom z Białego Buku na jego budowę wydane w 1271 roku.
Farma wiatrowa w okolicy Darłowa
Energia wiatru zależy od prędkości wiatru przez co lokalizacje pod siłownie wiatrowe dobierane są bardzo starannie pod kątem częstości występowania silnych (7-20 m/s) wiatrów.
Obecnie spotykane w energetyce wiatraki mogą pracować przy prędkościach wiatru od 3 do 30 m/s, przyjmuje się, że granicą opłacalności jest średnioroczna prędkość wiatru 5 m/s (dla śmigłowej turbiny około 1 MW), ale aby określić opłacalność inwestycji trzeba dysponować dużo dokładniejszymi danymi na temat wiatru w danej lokalizacji i innymi danymi ekonomicznymi.
Turbiny wiatrowe
Elektrownia wiatrowa to zespół urządzeń produkujących energię elektryczną, wykorzystujących do tego turbiny wiatrowe.
Energia elektryczna uzyskana z wiatru jest uznawana za ekologicznie czystą, gdyż, pomijając nakłady energetyczne związane z wybudowaniem takiej elektrowni, wytworzenie energii nie pociąga za sobą spalania żadnego paliwa.
Światowym potentatem w produkcji energii wiatrowej są Niemcy (ok. 40%
produkcji w skali całego globu).
Wydajność
Aby uzyskać 1 MW mocy, wirnik turbiny wiatrowej powinien mieć średnicę około 50 m.
W niektórych krajach budowane są elektrownie wiatrowe składające się z wielu ustawionych blisko siebie turbin - tzw. farmy wiatrowe.
Na polskim wybrzeżu Bałtyku oddano do użytku w 2006 roku taką farmę w miejscowości Tymień
Jednak opinia publiczna bywa niekiedy nieprzychylna takim inwestycjom, gdyż szpecą one krajobraz, generują uciążliwy hałas, oraz stanowią zagrożenie dla ptaków. Dlatego też przyszłość elektrowni takiego typu jest niepewna.
Jednak niewielkie pojedyncze turbiny mogą być dobrym źródłem energii w miejscach oddalonych od centrów cywilizacyjnych, gdzie brak jest połączenia z krajową siecią energetyczną.
Rozmieszczenie elektrowni wiatrowych w
Polsce
Godną uwagi są zasoby energii wiatru w rejonach wyżynnych i górzystych.
Jak wynika z mapy wiatrów, rejony te należałoby uznać za niezbyt wietrzne. Stacje meteorologiczne zlokalizowane są przeważnie w kotlinach, nieckach i blisko dużych skupisk ludzkich, dlatego wyniki pomiarów w stosunku do terenów położonych wyżej (np. grzbietów górskich) słabo odzwierciedlają prawdziwy stan wiatrów.
Rejony wyżynne i górzyste wymagają osobnych badań parametrów wiatru w celu określenia ich przydatności do budowy elektrowni wiatrowych. Wiatr w tych rejonach charakteryzuje się częstymi i szybkimi zmianami kierunku oraz prędkości.
Na terenie Polski przeważają strefy ciszy wiatrowej, czego doświadczyli
ponoszący straty posiadacze kilku elektrowni wiatrowych.
Tylko nad Bałtykiem, w okolicach Suwalszczyzny oraz na Podkarpaciu można mówić o jakimkolwiek rozwoju wiatraków.
Polskimi "zagłębiami wiatrowymi" są przybrzeżne pasy w okolicach Darłowa i Pucka
ZALETY siłowni wiatrowych
nie zanieczyszczają środowiska naturalnego
energia wiatru jest bezpłatna
mogą być lokowane w miejscach nieużytków
WADY siłowni wiatrowych
wysokie koszty inwestycyjne i eksploatacyjne
zagrożenie dla ptaków
konstrukcje amatorskie są źródłem hałasu
Energia geotermalna
(energia geotermiczna)
Jeden z rodzajów odnawialnych źródeł energii. Polega na wykorzystywaniu
cieplnej energii wnętrza Ziemi, szczególnie w obszarach działalności
wulkanicznej i sejsmicznej.
Woda opadowa wnika w głąb ziemi, gdzie w kontakcie z gorącym wnętrzem kuli
ziemskiej podgrzewa się do znacznych temperatur. W wyniku tego wędruje do
powierzchni ziemi jako gorąca woda lub para wodna.
2000 lat temu Rzymianie używali energii geotermalnej w postaci gorących źródeł do kąpieli w łaźniach
Woda geotermiczna wykorzystywana jest
bądź bezpośrednio (doprowadzana
systemem rur) lub pośrednio (oddając
ciepło chłodnej wodzie i pozostając w
obiegu zamkniętym).
Energię geotermalną na szeroką skalę
wykorzystuje się w Islandii, a w Polsce
m.in. na obszarze Podhala.
Energia geotermiczna - to naturalne ciepło wnętrza Ziemi zgromadzone w gorących
skalach, parach wodnych i wodach wypełniających szczeliny skalne. We wnętrzu naszej
planety zachodzi nieustający przepływ ciepła od jądra do górnych warstw skorupy
ziemskiej i na jej powierzchnię. Ciepło to pozostałość po procesach formowania się
planety oraz wynik reakcji rozpadu pierwiastków promieniotwórczych
Schemat budowy elektrowni
geotermicznej
W celu wydobycia wód geotermalnych na powierzchnię wykonuje się odwierty
do głębokości zalegania tych wód. W pewnej odległości od otworu czerpalnego
wykonuje się drugi otwór, którym wodę geotermalną po odebraniu od niej
ciepła, wtłacza się z powrotem do złoża.
Geotermalne zakłady ciepłownicze w Polsce
Bańska Niżna (4,5 MJ/s, docelowo 70 MJ/s),
Pyrzyce (15 MJ/s, docelowo 50 MJ/s),
Stargard Szczeciński (14 MJ/s)
Mszczonów (7,3 MJ/s),
Uniejów (2,6 MJ/s),
Słomniki (1 MJ/s).
Lasek (2,6 MJ/s)
Klikuszowa (1 MJ/h)
Energia słoneczna
Gałąź przemysłu zajmująca się wykorzystaniem energii promieniowania
słonecznego zaliczanej do odnawialnych źródeł energii. Energia promieniowania
słonecznego stanowi największe źródło energii, którym dysponuje człowiek.
Dużym problemem nie jest pozyskanie tej energii lecz jej zmagazynowanie i
wykorzystanie we właściwym czasie. Cały czas trwają pracę nad lepszym
wykorzystaniem energii słońca. Z opracowanej dla Polski mapy zasobów energii
słonecznej wynika, że najlepsze warunki występują we wschodniej części Polski.
Energia słoneczna może być przetwarzana na prąd i ciepło przez instalacje
zamontowane na dachach budynków i w miejscach zabudowanych. Takie warunki
występują na około 0,5% powierzchni Polski.
Promieniowanie słoneczne jest wykorzystywane głównie w rolnictwie, ciepłownictwie
(cieplne kolektory słoneczne) oraz elektroenergetyce (ogniwa fotowoltaiczne).
Jednakże największe szanse rozwoju w krótkim okresie mają technologie oparte na
wykorzystaniu kolektorów słonecznych.
Rozkład nasłonecznienia kuli ziemskiej z uwzględnieniem wpływu atmosfery ziemskiej
Kolektory słoneczne Do przetwarzania promieniowania słonecznego w użytkową energię cieplną służą między innymi
kolektory słoneczne wytwarzane i użytkowane już dziś na całym świecie w dość dużych ilościach.
Są to urządzenia wychwytujące energię słoneczną i zamieniające na energię cieplną. Zazwyczaj
instalowane są w dachach. Istnieje możliwość montażu na ścianie południowej budynku na
specjalnie przygotowanym stelażu lub na ziemi. Przy wyborze miejsca należy pamiętać, że musi
ono zapewniać jak najdłuższe operowanie słońca na płytę kolektora. Płaszczyzna kolektora
powinna być skierowana w kierunku południowym. Optymalny kont nachylenia kolektora do
poziomu wynosi 45°. Kolektory są najczęściej stosowane do podgrzewania wody użytkowej, w
basenach, rzadziej zaś jako ogrzewanie domów. Różne przeprowadzane w Polsce analizy wykazały,
że można zaoszczędzić około 70% energii konwencjonalnej w procesach przygotowywania ciepłej
wody użytkowej i około 20% w procesach ogrzewania pomieszczeń.
Kolektory płaskie i próżniowe
Istnieją dwa rodzaje kolektorów: płaskie i próżniowe, inaczej zwane rurowymi. Zwyczajowo uważa
się, że te drugie są znacznie lepsze od kolektorów płaskich. Zapewne kolektory próżniowe lepiej
sprawdzają się w polskich warunkach, gdyż mają lepszą wydajność w okresach przejściowych.
Zanim jednak podejmiesz decyzję, zastanów się, czy ta inwestycja naprawdę jest konieczna.
Kolektory próżniowe są dużo droższe i jeśli potrzebujesz ich na przykład do ogrzewania wody w
basenie - wydatek taki byłby zbędny. Jeśli ogranicza Cię również cena, zastanów się czy nie lepiej
kupić kolektor płaski z wyższej półki, niż najtańszy kolektor rurowy. Wydajność tego pierwszego i
tak będzie większa, a koszt podobny.
W Polsce udział energii odnawialnej w całkowitej energii produkowanej rocznie stale rośnie.
Obecnie wynosi on około 3,1%, a w kolejnych latach na podstawie międzynarodowych zobowiązań
naszego kraju powinien znacznie wzrastać. Energetyka odnawialna opiera się w Polsce przede
wszystkim na biomasie (drewno, słoma, itd.) i w niewielkiej ilości na energetyce wodnej oraz
słonecznej, wiatrowej i geotermalnej.
Obowiązek
W Polsce nałożono obowiązek zakupu energii z odnawialnych źródeł o czym mówi ROZPORZĄDZENIE MINISTRA GOSPODARKI z dnia 19.12.2005 r., gdzie podane zostały wielkości wzrostu udziału energii ze źródeł odnawialnych w zakresie od 2,65% w 2003 r. do 9% w 2010 r.
Nowelizacja tej ustawy z 2006 r. ustala nowy poziom na 10.4% w 2010 roku.
Polska Izba Gospodarcza
Energii Odnawialnej (PIGEO)
została powołana 12.10.2004r
Izba ma na celu:
Zintegrowanie przedsiębiorców, instytucji oraz osób działających na rzecz
rozwoju rynku odnawialnych źródeł energii w Polsce,
Oddziaływanie na kształt prawa regulującego tworzenie rynku OZE, monitorowanie, wdrażania oraz interweniowanie w przypadkach jego nie przestrzegania,
Zwiększenie i ułatwienie dostępu inwestorów do źródeł finansowania przedsięwzięć OZE,
Promocja polskiego przemysłu OZE na rynku krajowym i zagranicznym,
Stwarzanie przyjaznego klimatu wokół energetyki odnawialnej wśród opinii społecznej,
Do produkcji papieru
makulaturowego zużywa
się o 70-90% energii
mniej w porównaniu do
papieru tradycyjnego
Świetlówki kompaktowe
zużywają 5 razy mniej
energii niż żarówki
tradycyjne, a ich żywotność
jest 10-krotnie dłuższa
Urządzenie AGD o klasie A potrzebuje około 15% więcej prądu niż urządzenie A+ i nawet 40% więcej niż urządzenia A++