Dane INFORMACYJNE Nazwa szkoły: Gimnazjum nr 1 w Wągrowcu ID grupy: 98/59_P_G1 Kompetencje: Przedsiębiorczość Temat projektowy: „Znaczenie alternatywnych źródeł energii w Polsce i na świecie”. Semestr/rok szkolny:2011/2012

„ZNACZENIE ALTERNATYWNYCH ŹRÓDEŁ ENERGII W POLSCE I NA ŚWIECIE”

Cele projektu Zebranie informacji na temat stanu środowiska naturalnego w Polsce i na świecie. Zapoznanie z możliwościami wykorzystywania alternatywnych źródeł energii. Opracowanie dokumentacji dotyczącej wykorzystania alternatywnych źródeł energii w Polsce i na świecie. Ukazanie wad i zalet z wykorzystania alternatywnych źródeł energii. Prognozowanie w zakresie rozwoju tej dziedziny.

STAN ŚRODOWISKA NA ŚWIECIE

Wstęp Na przestrzeni ostatniego stulecia w gospodarce, jak również w wielu ekosystemach zaszły potężne i często nieodwracalne przemiany. W gruncie rzeczy około kilkudziesięciu lat potrzebował człowiek, aby doprowadzić kulę ziemską na skraj globalnej zagłady pod względem ekologicznym. Są już obecnie miejsca na świecie, gdzie prawidłowe funkcjonowanie organizmów różnych gatunków roślin, jak i zwierząt, a także człowieka, nie jest możliwe.

Globalne ocieplenie Promieniowanie słoneczne, jakie dochodzi do powierzchni Ziemi, jest przez nią pochłaniane. Następnie ogrzana Ziemia wysyła do atmosfery własne promieniowanie cieplne. Większa część z niego ulega rozproszeniu. Reszta zaś, po odbiciu się od warstwy koncentracji gazów cieplarnianych, wraca do powierzchni Ziemi. Jest to promieniowanie zwrotne, które powoduje dodatkowy wzrost temperatury powietrza.

Występowanie w atmosferze gazów cieplarnianych umożliwia życie na naszej planecie (bez nich temperatura spadłaby znacznie poniżej zera). Jednakże zbyt duża ich koncentracja – powstała np. w wyniku działalności człowieka – może prowadzić do katastrofalnego w skutkach ocieplenia.

Pod wpływem wyższej temperatury nastąpiłoby nadmierne topnienie lądolodów, co z kolei spowodowałoby podniesienie się poziomu wód morskich i zalanie wielu gęsto zaludnionych obszarów. Zimy byłyby cieplejsze, a lata zdecydowanie bardziej upalne (wręcz niebezpieczne dla życia).

W suchych rejonach Ziemi susze jeszcze zaostrzyłyby się, a obszary deszczowe nawiedzałyby częste powodzie. Jak na razie naukowcy odnotowali ocieplenie klimatu o około 0,8°C w ciągu ostatnich 100 lat. Jeżeli jednak emisja gazów cieplarnianych utrzyma się na obecnym poziomie, to za 50 lat globalna temperatura podniesie się średnio o 2°C. A to może już wywołać niebezpieczne skutki.

Dziura ozonowa Kolejny negatywny skutek działalności człowieka to powiększanie się dziury ozonowej. W wyniku stosowania w procesie produkcji lodówek i aerozoli freonu (w jego skład wchodzi m. in. chlor) warstwa ochraniająca Ziemię przed przenikaniem szkodliwych promieni słonecznych: UVA oraz UVB stopniowo ulega redukcji. Chlor wywołuje proces rozkładu cząstek ozonu.

Od kilkudziesięciu lat obserwuje się znaczny spadek zawartości ozonu w tej warstwie. Główną przyczyną tego zjawiska jest pojawienie się w atmosferze dużych ilości związków chlorofluorowęglowych (freonów) i związków azotu. Powodują one rozpad trójatomowych cząsteczek ozonu na dwuatomowe cząsteczki tlenu, co umożliwia docieranie do powierzchni Ziemi szerszego spektrum promieni ultrafioletowych.

Obecnie ocenia się, że człowiek zniszczył już około 5% całej warstwy ozonowej (największe ubytki notowane są nad obszarami polarnymi, co jest związane z ogólną cyrkulacją atmosfery. Zwiększona ilość promieniowania ultrafioletowego niszczy chlorofil u roślin, powoduje zmiany klimatyczne, ogranicza rozwój fitoplanktonu w oceanach, przyczynia się do wzrostu liczby zachorowań na raka skóry i choroby oczu.

ZANIECZYSZCZENIE WÓD Nieoczyszczone ścieki wpuszczone do rzek, jezior i mórz zatruwają a czasami całkowicie niszczą życie biologiczne tych środowisk. Organizmy, które przystosowują się do życia w zanieczyszczonych wodach często stają się nosicielami chorób. Poważnym zagrożeniem dla wód naturalnych jest rozwój rolnictwa a zwłaszcza stosowanie w nim substancji chemicznych. Największe szkody w tym zakresie wyrządzają nawozy sztuczne. Wyróżniamy dwa rodzaje ścieków : przemysłowe i komunalne.

Wyróżniamy dwa rodzaje ścieków : przemysłowe (w tym z tradycyjnych elektrowni) i komunalne.

ZANIECZYSZCZENIE POWIETRZA Źródła zanieczyszczeń powietrza a) naturalne : wybuchy wulkanów (gazy , dwutlenek węgla, dwutlenek siarki, i inne) pożary lasów, stepów; cząsteczki gleb i skał unoszonych przez wiatr; rozkład cząstek organicznych ;pyłki kwiatowe; bakterie, drobnoustroje b) antropogeniczne (sztuczne) : przemysł (zwłaszcza energetyczny, wydobywczy, chemiczny, spożywczy, papierniczy, rafineryjny); komunikacja ;rolnictwo; gospodarka komunalna.

Rodzaje zanieczyszczeń powietrza a) Stałe: pyły, sadze, nawozy sztuczne b) Ciekłe: środki ochrony roślin c) Gazowe: dwutlenki siarki, dwutlenek węgla, tlenek węgla, tlenki azotu, węglowodory, metan... Skutki zanieczyszczeń: Kwaśny deszcz Smogi Na przykład na Śląsku i w Delphi.

ZANIECZYSZCZENIE GLEBY Zanieczyszczeniami gleb i gruntów są wszelkie związki chemiczne i pierwiastki promieniotwórcze, a także mikroorganizmy, które występują w glebach w zwiększonych ilościach. Pochodzą m.in. ze stałych i ciekłych odpadów przemysłowych i komunalnych, gazów i pyłów emitowanych z zakładów przemysłowych. Zanieczyszczenia gleb mogą ulegać depozycji do środowiska wodnego na skutek wymywania szkodliwych substancji. Powodują tym samym zanieczyszczenie wód.

SKAŻENIE PROMIENIOTWÓRCZE Jest to skażenie wody, gleby lub powietrza substancjami promieniotwórczymi powstałe przeważnie podczas awarii elektrowni jądrowych, wybuchu bomby atomowej itp.

ZANIECZYSZCZENIE KRAJOBRAZU Polega na zmniejszeniu wartości estetycznych otoczenia przez ingerencję człowieka np. hałdy, las dymiących kominów.

Stan środowiska naturalnego w Polsce

Przyczyny przekształcenia Rozwój przemysłu oraz duży wzrost liczby ludności na obszarze Polski w XIX i XX wieku są głównymi przyczynami ogromnego przekształcenia środowiska naturalnego. W dążeniu do poprawy bytu niejednokrotnie zapominano o możliwościach adaptacyjnych środowiska. Prowadziło to często do nieodwracalnych zniszczeń. Każdy element środowiska naturalnego na obszarze Polski uległ przekształceniu.

Zanieczyszczenie powietrza Ważnym problemem jest zanieczyszczenie powietrza. Pochodzi ono z trzech głównych źródeł: działalności przemysłowej (głównie przemysł energetyczny, metalurgiczny, chemiczny i cementowo-wapienniczy) pojazdów spalinowych palenisk domowych.

Emisja zanieczyszczeń powietrza Rodzaj zanieczyszczenia Ilość w tys. pyły 1250 dwutlenek siarki 2370 dwutlenek azotu 1150 dwutlenek węgla 373 200 amoniak 360

Zanieczyszczenia wód ścieki przemysłowe i komunalne Zanieczyszczone zostały również wody powierzchniowe i podziemne. Głównymi źródłami zanieczyszczenia są: ścieki przemysłowe i komunalne nawozy sztuczne i środki ochrony roślin wypłukane z gleby. Większość ścieków przemysłowych to wody chłodnicze. Są one w zasadzie czyste, lecz szkodzą środowisku ze względu na podwyższoną temperaturę.

Ścieki przemysłowe i komunalne odprowadzane do wód powierzchniowych Ilość w hm3 ogółem 9961 odprowadzane bezpośrednio z zakładów 8269 odprowadzane siecią kanalizacyjną 1691 wymagające oczyszczenia 2849 oczyszczane 2329 nie oczyszczane 520

Gleby Często są zakwaszane przez kwaśne deszcze. Największym jednak problemem jest niewłaściwa gospodarka rolna, prowadząca do przenawożenia oraz erozji gleb. Dzisiaj w polskich lasach dominują drzewa iglaste, które ze względu na szybszy wzrost pozwalają na większe pozyskanie drewna. Ma to swoje negatywne konsekwencje. Kurczenie się naturalnych obszarów przyrodniczych powoduje spadek populacji wielu zwierząt. Niektóre gatunki wyginęły całkowicie (np. tur, tarpan).

Branża energetyczna Niekonwencjonalne źródła energii wykorzystywane w Polsce mają oczywiście olbrzymi wpływ na problem ochrony środowiska. Istnieje wśród fachowców jednoznaczne stanowisko, iż wykorzystywanie prawie wszystkich niekonwencjonalnych źródeł energii wiąże się z minimalnym, a często wręcz żadnym, wpływem na środowisko naturalne. To najważniejszy powód, dla którego traktuje się je jako niezwykle atrakcyjną alternatywę dla konwencjonalnych źródeł. Obecnie ze wszystkich nieodnawialnych źródeł energii tylko energetyka słoneczna nie niesie za sobą żadnych zagrożeń dla środowiska.

Energia pierwotna Energia pierwotna - organiczne paliwa kopalne (węgiel, ropa, gaz). Produkcja energii przy ich udziale powoduje ogromne zanieczyszczenie środowiska, jest ona nadal najpopularniejszym sposobem pozyskiwania energii.

Alternatywa dla konwencjonalnej energetyki Dla potrzeb wyjaśnienia pewnych nieścisłości terminologicznych warto wyróżnić dwie postacie niekonwencjonalnych źródeł energii. Są to: 1) odnawialne źródła energii elektrycznej - między innymi energia słoneczna, energia wód, energia wiatru. 2) nieodnawialne źródła energii elektrycznej - np. wodór.

energia słoneczna Około 40% promieniowania słonecznego dochodzącego do naszej planety jest odbijane przez atmosferę, 20% jest przez nią pochłaniane, a tylko 40% energii dociera do powierzchni Ziemi. Oświetlenie powierzchni Ziemi nie jest równomierne. Zależy od szerokości geograficznej, pory roku i pory dnia. Obliczono, że jednemu metrowi kwadratowemu powierzchni Ziemi Słońce dostarcza w ciągu dnia na naszej szerokości geograficznej średnio 2,7kWh energii.

PRZYKŁADY wykorzystania: - Do ogrzewania domów mieszkalnych. - Do ogrzewania wody. -Do wytwarzania prądu elektrycznego. Energetyka słoneczna – gałąź przemysłu zajmująca się wykorzystaniem energii promieniowania słonecznego zaliczanej do odnawialnych źródeł energii.

energia wiatru 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.

PRZYKŁADY: Światowym potentatem w produkcji energii wiatrowej są Niemcy (ok. 40% produkcji w skali całego świata).

energia spadku wód Energia wodna – wykorzystywana gospodarczo energia mechaniczna płynącej wody. Współcześnie energię wodną zazwyczaj przetwarza się na energię elektryczną (hydroenergetyka, często oparta na spiętrzeniach uzyskanych dzięki zaporom wodnym). Można ją także wykorzystywać bezpośrednio do napędu maszyn – istnieje wiele rozwiązań, w których płynąca woda napędza turbinę lub koło wodne.

biomasa (energia spalania roślin) Biomasa – masa materii zawarta w organizmach. Wyróżnia się czasem fitomasę (biomasę roślin) oraz zoomasę (biomasę zwierząt), a także biomasę mikroorganizmów (np. plankton). Inny podział wyróżnia w ekosystemach biomasę producentów i biomasę konsumentów, które składają się na całkowitą biomasę biocenozy. Biomasa producentów tworzona jest w procesie fotosyntezy.

PRZYKŁADY: Konsumenci i reducenci (destruenci) tworzą swoją biomasę kosztem biomasy producentów.

energia geotermalna (energia gorących wód głębinowych) Energia geotermalna - polega na wykorzystywaniu cieplnej energii wnętrza Ziemi, szczególnie w obszarach działalności wulkanicznej i sejsmicznej. Woda opadowa wnika w głąb ziemi, gdzie w kontakcie z młodymi intruzjami lub aktywnymi ogniskami magmy, podgrzewa się do znacznych temperatur. W wyniku tego wędruje do powierzchni Ziemi jako gorąca woda lub para wodna.

JAK WYKORZYSTUJE SIĘ ODNAWIALNE ŹRÓDŁA ENERGII W POLSCE

Elektrownie wodne Największe z nich znajdują się we Włocławku i Żarnowcu. Mimo to, ich sieć jest w skali kraju dość rzadka; szacuje się, że Polska wykorzystuje swoje zasoby hydroenergetyczne jedynie w 12 %. Budowa dużej elektrowni wodnej ma pewien niekorzystny wpływ na środowisko naturalne: zmienia znacząco ekosystem i okoliczny krajobraz. Jednak w porównaniu z efektami działalności np. elektrowni cieplnej, te szkody są niewspółmiernie małe. Natomiast niewielkie elektrownie wodne są w zasadzie zupełnie nieszkodliwe dla środowiska. Nie docenia się ich jednak w bilansie energetycznym kraju.

O ile budowa ogromnych elektrowni wodnych w Polsce wiąże się z bardzo dużymi kosztami o tyle niewykorzystywanie dla celów energetycznych polskich wód poprzez mniejsze hydroelektrownie nie jest uzasadnione.

wiatr Polska, co prawda, nie jest krajem, na którego terytorium prędkość wiatru jest duża, niemniej jednak wykorzystujemy energię wiatru znacznie poniżej istniejących w tym względzie możliwości. Najlepsze warunki do instalacji turbin wiatrowych istnieją na Pomorzu. Obecnie polskimi „zagłębiami wiatrowymi” są okolice Darłowa i Pucka. Warto brać przykład z aktywności Niemców w zakresie wykorzystywania wiatru do produkcji energii elektrycznej. Mimo, że warunki przyrodnicze (przede wszystkim atmosferyczne) naszych zachodnich sąsiadów są zbliżone do polskich.

Płynie stąd wniosek, że na terytorium Polski istnieje wiele miejsc nadających się pod zabudowę turbin wiatrowych. Przeciwnicy wykorzystywania energii wiatrowej często wskazują, jako przeszkodę w budowie wiatraków emitowany przez nie hałas. Jednak obecnie argument ten wydaje się być chybiony; polskie obostrzenia prawne zakazują budowy wiatraków zbyt hałaśliwych, uprzykrzających życie lokalnej społeczności. Warunki do zabudowy turbin wiatrowych wydają się być dobre skoro w ostatnich latach odnotowuje się zwiększone zainteresowanie zagranicznych inwestorów (przede wszystkim niemieckich) budową w Polsce dużych farm wiatrowych.

Energia słoneczna Energia słoneczna to kolejna alternatywa dla konwencjonalnych źródeł. Ze względu na położenie geograficzne Polski, wykorzystanie energii słonecznej niestety nie może być znaczne. Mimo to, coraz częściej instaluje się urządzenia umożliwiające produkcję energii elektrycznej pochodzącej z promieni słonecznych. Jako przykład na wydaje wykorzystywanie tego źródła, warto przytoczyć schronisko górskie na Jaworzynie Krynickiej. Tutaj zainstalowanie baterii słonecznych spowodowało zmniejszenie zużycia prądu elektrycznego o ponad 30 %

Energia biologiczna i geotermalna W Polsce coraz powszechniej wykorzystuje się także energię biologiczną i geotermalną. Wydaje się, że w przyszłości tego typu działania przybiorą na sile. Związane jest to z coraz większą świadomością ekologiczną Polaków. Nie bez znaczenia są także koszty energii, zwłaszcza w ujęciu długoletnim.

Temperatura wód podziemnych

Unia europejska o środowisku Akcesja Polski do Unii Europejskiej oraz innych struktur międzynarodowych wymusza na naszych władzach tworzenie przyjaznego środowisku prawa. Oprócz tego w ramach Unii istnieje wiele programów wspierających wykorzystywanie alternatywnych źródeł energii, (np. w formie dofinansowań określonych inwestycji przez rolników). W Polsce nałożono nawet obowiązek zakupu energii z odnawialnych źródeł. Wynika on z rozporządzenia Ministra Gospodarki z grudnia 2005 roku. Wzrost wielkości udziału energii ze źródeł odnawialnych wyniesie w 2010 roku 9%.

Alternatywne źródła energii Wiadomości ogólne

Alternatywne źródło energii – inne niż klasyczne źródła energii, jakimi są paliwa naturalne.

podział Energia wiatru Energia wodna Energia słoneczna Energia biologiczna i geotermalna

ENERGIA WIATRU Energia wiatru jest dziś powszechnie wykorzystywana - w gospodarstwach domowych, jak i na szerszą skalę w elektrowniach wiatrowych. Stosowanie tego typu rozwiązań nie jest bardzo kosztowne, ze względu na niezbyt skomplikowaną budowę urządzeń jak i tanią eksploatację.

Najważniejszym czynnikiem jest duża prędkość wiatru, gdyż zwiększenie średnicy łopatek jest ograniczone względami konstrukcyjnymi do 100m. Nie mniej ważna niż prędkość wiatru jest jego stałość występowania w danym miejscu, gdyż od niej zależy ilość wyprodukowanej przez silnik wiatrowy energii elektrycznej w ciągu roku - a to decyduje o opłacalności całej inwestycji.

Elektrownie wiatrowe są budowane w miejscach ciągłego występowania wiatrów o odpowiednio dużej prędkości, zwykle większej niż 6m/s. Są to zazwyczaj rejony nadmorskie i podgórskie. Roczny czas wykorzystania mocy zainstalowanej elektrowni wiatrowej wynosi 1000-2000h/a i rzadko kiedy przekracza 2500h/a.

CZY WIATRAKI SŁUŻĄ TYLKO DO NAPĘDZANIA MŁYNÓW? Otóż nie. Kolejnym ważnym zastosowaniem jest wykorzystanie wiatraka do napędu pompy wodnej. W historii ludzkości tysiące takich pomp nawadniało lub osuszało pola pompując wodę. Rolnictwo Australii czy USA stosowało takie rozwiązania bardzo często. Ci z Was, którzy oglądali westerny zapewne widzieli takie pompy w akcji. Pompa wodna charakteryzuje się niskim kosztem eksploatacji i stosunkowo niskim kosztem początkowym.

FARMY WIATROWE Farmy wiatrowe to nasza największa nadzieja - najlepsza znana energia odnawialna, którą można by zastąpić paliwa kopalne w przestrzeni zaopatrzenia w elektryczność. Wykorzystanie energii wiatru ma duży potencjał, a koszt wdrożenia tej technologii jest rozsądny. Od momentu, w którym infrastruktura jest ukończona, nie emituje zanieczyszczeń, a do tego w najlepszych miejscach EROEI wiatru jest wysokie.

Gdybyśmy mogli wykorzystać 1% wiatrów występujących we wszystkich miejscach i na wszystkich wysokościach naszej planety, co jest technicznie niewykonalne, otrzymana energia zaspokoiłaby jedynie 80% aktualnych potrzeb energetycznych, na dodatek stanowiłoby to katastrofę ekologiczną, gdyż wiatry, według zasady najmniejszego oporu, zmieniłyby trasy. Wiatr jednak jest prawdopodobnie naszą najlepszą alternatywą, z najmniejszą ilością przeszkód: technicznych, ekologicznych i ekonomicznych.

Aby zastąpić jedną platformę dostarczającą12 tysięcy baryłek dziennie, musielibyśmy wybudować elektrownię wiatrową z dziesięcioma tysiącami wiatraków z łopatkami o długości 30,5 metra.

ELEKTROWNIA WIATROWA Elektrownia wiatrowa (czyli wiatrak) to sposób na darmową energię poprzez zmniejszenie opłat ponoszonych na opał, ogrzewanie, prąd itd. Energię elektryczną z wiatraka najlepiej zużyć do ogrzewania wody w bojlerze, do ogrzewania pomieszczeń itd.

CIEKAWOSTKA Od czasu kryzysu energetycznego (1973 r.) powstało na świecie tysiące instalacji wykorzystujących wiatr do produkcji energii elektrycznej. O opłacalności tych instalacji decyduje duża prędkość wiatru i stałość jego występowania w danym miejscu. Dlatego elektrownie wiatrowe są zazwyczaj budowane na terenach nadmorskich i podgórskich. W Europie - Dania, Niemcy, Szwecja i Wielka Brytania - znajdują się w czołówce państw wykorzystujących wiatr do produkcji energii elektrycznej.

ENERGIA WODNA Energia wodna – wykorzystywana gospodarczo energia mechaniczna płynącej wody. Współcześnie energię wodną zazwyczaj przetwarza się na energię elektryczną (hydroenergetyka, często oparta na spiętrzeniach uzyskanych dzięki zaporom wodnym). Można ją także wykorzystywać bezpośrednio do napędu maszyn – istnieje wiele rozwiązań, w których płynąca woda napędza turbinę lub koło wodne.

Energia wodna może być znacznie tańsza od spalania paliw kopalnych lub energii jądrowej. Obszary bogate w energię wodną przyciągają przemysł niskimi cenami elektryczności. W niektórych krajach o wykorzystaniu energii wodnej zaczynają decydować względy ekologiczne (troska o ochronę środowiska), przeważając nad kalkulacją cen.

POBIERANIE ENERGII Pobieranie tej energii jest bardzo korzystne zarówno ze względu na ekologiczny, jak i ekonomiczny charakter, bowiem dostarcza ona ekologicznie czystej energii i reguluje stosunki wodne zwiększając retencję wód powierzchniowych, co polepsza warunki uprawy roślin oraz warunki zaopatrzenia ludności i przemysłu w wodę

Działanie elektrowni wodnych jest dość proste Działanie elektrowni wodnych jest dość proste. Woda z rzek spływa z wyżej położonych terenów takich jak np. góry, czy wyżyny do zbiorników wodnych (mórz lub jezior) położonych np. na nizinach. Przepływ wody w rzece spowodowany jest różnicą energii potencjalnej wód rzeki w górnym i dolnym biegu. Energia potencjalna zamienia się w energię kinetyczną płynącej wody. Fakt ten wykorzystuje się właśnie w elektrowni wodnej przepuszczając przez turbiny wodne płynącą rzeką wodę.

PODZIAŁ ELEKTROWNI Elektrownie szczytowo - pompowe: Znajdują się pomiędzy dwoma zbiornikami wodnymi - tzn. górny i dolnym. Te elektrownie umożliwiają kumulację energii w okresie małego zapotrzebowania na nią przez pompowanie wody ze zbiornika dolnego do górnego. Natomiast w okresie większego zapotrzebowania energia wyzwalana jest przez spuszczanie wody ze zbiornika górnego do dolnego za pomocą turbin wodnych.

ELEKTROWNIE Z NATURALNYM DOPŁYWEM WODY elektrownie regulacyjne - inaczej zbiornikowe, tzn. , że przed elektrownią znajduje się zbiornik wodny, który wyrównuje sezonowe różnice w ilości płynącej wody elektrownie przepływowe, które nie posiadają zbiornika, więc ilość wyprodukowanej energii zależy od ilości wody płynącej w rzece w danym momencie

ENERGIA GEOTERMALNA 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 młodymi intruzjami lub aktywnymi ogniskami magmy, podgrzewa się do znacznych temperatur. W wyniku tego wędruje do powierzchni ziemi jako gorąca woda lub para wodna.

Źródłem energii geotermalnej jest wnętrze Ziemi temperaturze około 5400 °C, generujące przepływ ciepła w kierunku powierzchni. Początkowo, prawdopodobnie, ciepło wewnętrzne Ziemi pochodziło głównie z kontrakcji grawitacyjnej w okresie formowania się planety.

ENERGIA GEOTERMALNA W POLSCE Polska ma bardzo dobre warunki geotermalne, gdyż 80% powierzchni kraju jest pokryte przez 3 prowincje geotermalne: centralnoeuropejską, przedkarpacką i karpacką. Temperatura wody dla tych obszarów wynosi od 30-130 °C (a lokalnie nawet 200 °C), a głębokość występowania w skałach osadowych od 1 do 10 km. Naturalny wypływ zdarza się bardzo rzadko (Sudety – Cieplice, Lądek Zdrój).

TERMOLIZA WODY W wysokich temperaturach (ponad 2500 K) następuje termiczny rozkład pary wodnej na wodór i tlen. Otrzymanie tak wysokiej temperatury jest możliwe dzięki zastosowaniu odpowiednich zwierciadeł skupiających promienie słoneczne, zatem rozbicie wody na wodór i tlen nie stanowi problemu. Trudne jest natomiast rozdzielenie tak powstałych gazów. Przy obniżaniu temperatury następuje bowiem ich ponowne spalenie (powrót do postaci wody).

WODA GEOTERMICZNA Woda geotermiczna wykorzystywana jest bezpośrednio (doprowadzana systemem rur), bądź pośrednio (oddając ciepło chłodnej wodzie i pozostając w obiegu zamkniętym).

ENERGIA SŁONECZNA Energetyka słoneczna – gałąź przemysłu zajmująca się wykorzystaniem energii promieniowania słonecznego zaliczanej do odnawialnych źródeł energii.

PROMIENIOWANIE SŁONECZNE Do Ziemi dociera promieniowanie słoneczne zbliżone widmowo do promieniowania ciała doskonale czarnego o temperaturze ok. 5700 K. Przed wejściem do atmosfery moc promieniowania jest równa 1367 W/m² powierzchni prostopadłej do promieniowania słonecznego. Część tej energii jest odbijana i pochłaniana przez atmosferę, do powierzchni Ziemi w słoneczny dzień dociera około 1000 W/m².

OGNIWO SŁONECZNE Ogniwo słoneczne, ogniwo fotowoltaiczne, ogniwo fotoelektryczne, fotoogniwo – to element półprzewodnikowy, w którym następuje przemiana (konwersja) energii promieniowania słonecznego (światła) w energię elektryczną.

BIOPALIWO Biopaliwo – paliwo powstałe z przetwórstwa produktów organizmów żywych np. roślinnych, zwierzęcych czy mikroorganizmów. Trzcina cukrowa jest wykorzystywana do produkcji biopaliw.

Używanie biopaliw służy zmniejszeniu uzależnienia od ropy naftowej Używanie biopaliw służy zmniejszeniu uzależnienia od ropy naftowej. Metody produkcji biopaliw wytwarzanych z oleju rzepakowego, zbóż uprawnych oraz trzciny cukrowej na polu powstałym po wykarczowaniu lasu tropikalnego są poddawane krytyce. Równocześnie jednak taka metoda produkcji jest najbardziej rozpowszechniona dzięki subsydiowaniu uprawy biopaliw przez państwa. Wg niektórych szacunków produkcja i spalanie biopaliwa daje gorszy bilans energetyczny i ekologiczny niż przy produkcji i spalaniu paliw kopalnych.

WADY ALTERNATYWNYCH ŹRÓDEŁ ENERGII Elektrownie atomowe Elektrownie geotermiczne Energia wiatru Energia słoneczna Energia wodna Biopaliwa

Elektrownie atomowe Jeśli elektrownia nie ma właściwych układów bezpieczeństwa, istnieje groźba skażeń w razie awarii. Problemy ze składowaniem wypalonego paliwa. Wysokie koszty budowy i rozbiórki elektrowni gdy zakończy już swoją działalność.

Elektrownie geotermiczne Konieczność głębokich nawiertów. Bardzo wysokie koszty. Problemy techniczne przy utrzymaniu urządzeń. Odpowiednie skały występują w niewielu miejscach na świecie. Uwalnia się radon i siarkowodór.

Energia wiatru Wysokie koszty budowy i utrzymania. Ingerencja w krajobraz, instalacja wiatraków zajmuje rozległe obszary stracone dla rolnictwa. Hałas turbin. Zależność od wiatru. Zakłócają odbiór fal radiowych i telewizyjnych.

Energia słoneczna Do budowy ogniw fotowoltaicznych używa się pierwiastków toksycznych (kadm, arsen, selen, tellur).Instalacja ogniw zajmuje rozległe obszary. Trudność korzystania z tego źródła energii wynika m. in. ze zmienności dobowej i sezonowej promieniowania słonecznego. Do wad należy również mała gęstość dobowa strumienia energii promieniowania słonecznego, która nawet w rejonach równikowych wynosi zaledwie 300 W/m2.

Elektrownie wodne Zależność od opadów deszczu. Konieczność zalania dużych obszarów i przesiedlenia ludzi, co niszczy naturalne siedliska lądowych dla roślin i zwierząt. Lokalne zmiany klimatyczne.

BIOPALIWA Wg niektórych szacunków produkcja i spalanie biopaliwa daje gorszy bilans energetyczny i ekologiczny niż przy produkcji i spalaniu paliw kopalnych (degradacja środowiska związana z wzrastającym areałem upraw, duże zużycie nawozów sztucznych, nieracjonalna gospodarka produktami roślinnymi).

Zalety alternatywnych źródeł energii

Mała elektrownia wodna Nie zanieczyszczają środowiska i mogą być instalowane w licznych miejscach na małych ciekach wodnych;zwiększają tzw. małą retencję wodną (poziom wód gruntowych) na obszarze powyżej progu;

zmniejszają erozję denną powyżej progu;mogą być zaprojektowane i wybudowane w ciągu 1-2 lat, wyposażenie jest dostępne powszechnie, a technologia dobrze opanowana.Mogą być wykonywane przy użyciu miejscowych materiałów i siły roboczej, a ich prostota techniczna powoduje wysoką niezawodność oraz długą żywotność

Żywotność nie wymagają licznego personelu i mogą być sterowane zdalnie Żywotność nie wymagają licznego personelu i mogą być sterowane zdalnie. Rozproszenie w terenie skraca odległość przesyłu energii i zmniejsza związane z tym koszty. Wysokie dotacje i korzystne warunki kredytowania budowy MEW.

Wiatr Wiatrowe turbiny instalowane w wietrznych miejscach (duża liczba dni wietrznych i duża prędkość wiatru) mogą być opłacalne ekonomicznie.

Biogaz Na składowiskach odpadów biogaz wytwarza się samoczynnie, stąd nazwa gaz wysypiskowy. Obecnie na wysypiskach instaluje się systemy odgazowujące. Nowoczesne składowiska posiadają specjalne komory fermentacyjne lub bioreaktory, w których fermentacja metanowa odpadów odbywa się w stałych temperaturach 33- 37 °C dla bakterii metanogennych

temperaturach 33-37 °C dla bakterii metanogennych,ezofilnych, rzadziej 50-70 °C dla bakterii termofilnych oraz przy pH 6,5-8,5 i odpowiedniej wilgotności. Ze składowiska o powierzchni około 15 ha można uzyskać 20 do 60 GWh energii w ciągu roku, jeżeli roczna masa składowanych odpadów to około 180 tys. Ton.

Biomasa Poprzez fotosyntezę energia słoneczna jest akumulowana w biomasie, początkowo organizmów roślinnych, później w łańcuchu pokarmowym także zwierzęcych. Energię zawartą w biomasie można wykorzystać dla celów człowieka. Polega to na przetwarzaniu na inne formy energii poprzez spalanie biomasy lub spalanie produktów jej rozkładu. W wyniku spalania uzyskuje się ciepło, które może być przetworzone na inne rodzaje energii, np. energię elektryczną.

Do celów energetycznych wykorzystuje się najczęściej: Do celów energetycznych wykorzystuje się najczęściej: *drewno o niskiej jakości technologicznej oraz odpadowe *odchody zwierząt *osady ściekowe *słomę, makuchy i inne odpady produkcji rolniczej

wodorosty uprawiane specjalnie w celach energetycznych *wodorosty uprawiane specjalnie w celach energetycznych *odpady organiczne np. wysłodki buraczane, łodygi kukurydzy, trawy, lucerny *oleje roślinne i tłuszcze zwierzęce.

W Polsce na potrzeby produkcji biomasy można uprawiać rośliny szybko rosnące: *wierzba wiciowa (Salix viminalis) *ślazowiec pensylwański lub inaczej malwa pensylwańska (Sida hermaphrodita) *topinambur czyli słonecznik bulwiasty (Helianthus tuberosus)

róża wielokwiatowa znana też jako róża bezkolcowa (Rosa multiflora) *róża wielokwiatowa znana też jako róża bezkolcowa (Rosa multiflora) *rdest sachaliński (Polygonum sachalinense) *trawy wieloletnie, jak np.: miskant, miskant olbrzymi czyli trawa słoniowa (Miscanthus sinensis gigantea),

miskant cukrowy (Miscanthus sacchariflorus), spartina preriowa (Spartina pectinata), palczatka Gerarda (Andropogon gerardi), proso rózgowe (Panicum virgatum).

Spalanie biomasy jest uważane za korzystniejsze dla środowiska niż spalanie paliw kopalnych, gdyż zawartość szkodliwych pierwiastków (przede wszystkim siarki) w biomasie jest niższa, a powstanie w procesie spalania dwutlenku węgla jest zredukowane niedawnym pochłanianiem przez te rośliny CO2.

Natomiast dwutlenek wprowadzony do środowiska przy spalaniu paliw kopalnych jest dodatkowym dwutlenkiem węgla wnoszonym do atmosfery, zwiększającym globalne ocieplenie. Wadą biomasy stosowanej do spalania jest wydzielanie się szkodliwych substancji podczas spalania białek i tłuszczy.

Oprócz bezpośredniego spalania wysuszonej biomasy, energię pochodzącą z biomasy uzyskuje się również poprzez: zgazowanie – gaz generatorowy (głównie wodór i tlenek węgla) powstały ze zgazowania biomasy w zamkniętych reaktorach (tzw. gazogeneratorach) – jest on spalany w kotle lub bezpośrednio napędza turbinę gazową bądź silnik spalinowy, może być też surowcem do syntezy Fischera-Tropscha.

w wyniku fermentacji biomasy otrzymuje się biogaz, metanol, etanol, butanol i inne związki, które mogą służyć jako paliwo.

Energia Geotermalna Energia geotermalna (energia geotermiczna, geotermia) - 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 młodymi intruzjami lub aktywnymi ogniskami magmy, podgrzewa się do znacznych temperatur. W wyniku tego wędruje do powierzchni ziemi jako gorąca woda lub para wodna.

Woda geotermiczna wykorzystywana jest bezpośrednio (doprowadzana systemem rur), bądź 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 Słoneczna Obecnie całkowity koszt wytworzenia określonej ilości energii elektrycznej przy użyciu fotoogniw (uwzględniający ich cenę, i szacowany okres pracy) jest o rząd wielkości wyższy, niż w przypadku energii jądrowej. Mimo to, stosowanie fotoogniw staje się opłacalne w miejscach trudno dostępnych, o ile zapotrzebowanie na moc elektryczną jest niewielkie (pojedynczy dom), zaś odległość od najbliższej linii energetycznej jest większa niż kilka km lub też budowa nowej linii jest utrudniona z powodu ukształtowania terenu.

Zaletą fotoogniw, istotnie wpływającą na obszar ich zastosowań, jest w przybliżeniu liniowa proporcjonalność mocy ogniwa do jego ceny[3]. Dzięki temu, ogniwa słoneczne mogą być tanim źródłem energii dla przenośnych urządzeń małej mocy: kalkulatorów, zegarków i lamp (wyposażonych w akumulatory magazynujące energię zgromadzoną w ciągu dnia). Są również niezastąpione w przestrzeni kosmicznej, gdyż każdy inny sposób wytwarzania energii wymagałby transportu paliw, zaś energia słoneczna jest stale dostępna.

W niektórych miejscach na świecie, ogniwa fotowoltaiczne wykorzystywane są do zasilania automatów telefonicznych oraz aktywowanych ruchem kamer lub urządzeń pomiarowych . O możliwości zasilania z niewielkich fotoogniw decyduje w tych przypadkach krótki czas zapotrzebowania na energię (w trakcie rozmowy telefonicznej, przeprowadzania pomiaru lub nawiązania łączności) w porównaniu z długimi okresami czuwania, w których pobór energii jest znikomy.

W karawaningu, umieszczenie panelu fotoogniw na dachu wozu kempingowego pozwala na doładowywanie akumulatora pomimo korzystania z zasilanych z niego odbiorników energii, takich, jak radioodbiorniki lub telewizory przenośne. W podobny sposób stosuje się fotoogniwa w żeglarstwie, gdzie akumulator jest niezbędny do zasilania urządzeń nawigacyjnych i radiokomunikacyjnych (zwłaszcza na jachtach pełnomorskich).

Wzrost sprawności i spadek ceny fotoogniw może pozwolić na ich zastosowanie w transporcie lądowym (wiele eksperymentalnych konstrukcji samochodów słonecznych różnych firm) a nawet lotniczym. W 1981 r. słoneczny samolot Solar Challenger przeleciał nad kanałem La Manche, wykorzystując jako źródło zasilania tylko energię słoneczną. Skrzydła tego samolotu pokryte były bateriami słonecznymi, które zasilały silnik elektryczny.

Prognozy Rozwoju odnawialnych źródeł energii w Polsce Źródło: prognozy firmy Deloitte

Do roku 2020 Polska musi zwiększyć do 15%, z obecnych 3,8% udział energii elektrycznej wytwarzanej ze źródeł odnawialnych. Jeśli nie osiągniemy tego poziomu, nasz kraj będzie musiał kupować tak zwane "zielone certyfikaty" od krajów mających nadwyżki w produkcji energii odnawialnej. Według ekspertów Grupy Energetycznej firmy doradczej Deloitte niezbędny jest szereg działań wspierających jej produkcję oraz likwidacja obecnie istniejących barier.

Unia Europejska pozostawia krajom członkowskim swobodę wyboru technologii, prowadzących do osiągnięcia zakładanego udziału energii odnawialnej. Według ekspertów Deloitte, w Polsce zdecydowanie największy potencjał rozwoju posiada energetyka oparta o biogaz i wiatr. W przypadku energetyki wodnej, która posiada obecnie największy udział w produkcji energii ze źródeł odnawialnych w Polsce, potencjał rozwoju jest umiarkowany, a w przypadku dużych elektrowni wodnych, niewielki.

„Krajowe regulacje przewidują, że w latach 2010 – 2014 udział odnawialnych źródeł energii w całkowitym jej zużyciu ma wynosić nieco ponad 10%. Z uwagi na przyjęcie przez Komisję Europejską nowej Dyrektywy, konieczne będzie dostosowanie regulacji krajowych do nowych celów unijnych. To jednak początek drogi, ponieważ zrealizowanie zakładanych celów wymaga całego szeregu zmian prawnych, które ułatwią produkcję energii ze źródeł odnawialnych w Polsce” – mówi Marek Kamiński, Dyrektor w Grupie Energetycznej Deloitte.

„Obecnie koszt wytworzenia 1 MWh ze źródeł odnawialnych jest znacznie wyższy, niż w przypadku energii wytworzonej ze źródeł konwencjonalnych. Odnawialne źródła energii mają jednak praktycznie nieograniczone zasoby i są przyjazne dla środowiska, co powoduje, że warto zapewnić odpowiedni system wsparcia do ich rozwoju. Na poprawę konkurencyjności OZE w stosunku do paliw kopalnych wpływa również brak kosztów związanych z emisją dwutlenku węgla oraz niskie tzw. koszty „zewnętrzne ” – dodaje Aleksander Gabryś z Deloitte.

Kluczowym działaniem dla zwiększenia produkcji energii ze źródeł odnawialnych w Polsce, a co za tym idzie, wypełnienia celów stawianych przez Unię Europejską, jest według ekspertów Deloitte optymalne wykorzystanie wszystkich technologii wytwarzania energii odnawialnej oraz rozbudowa Krajowego Systemu Elektroenergetycznego (KSE). Istotne, z punktu widzenia rozwoju produkcji energii ze źródeł odnawialnych, jest także zapewnienie stabilności i przewidywalności otoczenia regulacyjnego. Warto wykorzystać także środki finansowe przewidziane w funduszach unijnych na rozwój energetyki odnawialnej.

Kolejnym ważnym elementem dotyczącym produkcji energii ze źródeł odnawialnych, na który zwracają uwagę eksperci Deloitte są bariery podatkowe.

„Obecnie obowiązujące przepisy pozostawiają wątpliwości interpretacyjne, co do opodatkowania budowli energetycznych podatkiem od nieruchomości. Stawka tego podatku wynosi 2% wartości początkowej budowli. W praktyce, firmy energetyczne obciąża często podatek nie tylko od wartości części budowlanych, ale także od wartości najbardziej kosztownych elementów, jakimi są urządzenia montowane na nich – np. turbiny masztów wiatrowych…

…Również, inne zagadnienia, specyficzne dla sektora energetycznego, nie zostały jasno uregulowane w polskich przepisach. Rozwiązaniem może być wydanie przez Ministerstwa Finansów interpretacji ogólnej w tym zakresie lub zwrócenie się przez poszczególnych przedsiębiorców o interpretacje indywidualne” – mówi Marcin Matyka, starszy menedżer z Grupy Energetycznej Deloitte.

„W Polsce mamy już specjalną ustawę, która ma usprawnić przygotowania do organizacji Euro 2012, być może warto zastanowić się nad ustawą promującą rozwój produkcji energii ze źródeł odnawialnych. Dzięki temu nasz kraj będzie mógł spełnić wymagania stawiane przez Unię Europejską oraz korzystać z niewyczerpanych źródeł energii” – konkluduje Marek Kamiński z Deloitte.

Podsumowanie 1.Do roku 2020 Polska musi produkować 15% energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych. 2.Polska musi dostosować krajowe regulacje prawne do obecnych wymogów Unii Europejskiej. 3.Spełnienie wymogów unijnych w dużej mierze zależy od wsparcia przez Państwo produkcji OZE oraz likwidacji obecnie istniejących barier, zarówno organizacyjnych, jak i regulacyjnych. 4.Opłacalność produkcji energii ze źródeł odnawialnych względem źródeł konwencjonalnych, w miarę upływu czasu będzie rosła. 5.Największy potencjał spośród odnawialnych źródeł energii w Polsce ma produkcja biogazu oraz energetyka wiatrowa.

Źródła www.edukacja.edux.pl www.forum.biolog.pl www.stat.gov.pl www.energieodnawialne.pl www.ekoenergia.pl www.naszaekologia.pl www.ios.edu.pl