ODNAWIALNE ŹRÓDŁA ENERGII. RODZAJE ELEKTROWNI.

WSTĘP Aby mogły pracować wszystkie maszyny i fabryki świata potrzeba ogromnych ilości energii. Większość tej energii zapewniają trzy paliwa: ropa naftowa, węgiel i gaz ziemny oraz energia jądrowa. Ropę naftową, węgiel i gaz nazywamy paliwami kopalnymi, gdyż wydobywane są z głębi ziemi. Paliwa kopalne są przyczyną zanieczyszczeń środowiska, a odpady jądrowe są niebezpieczne dla istot żywych. Poza tym ich zasoby wyczerpują się. Ludzie poszukują więc nowych rodzajów energii.

ODNAWIALNE (ALTERNATYWNE) ŹRÓDŁA ENERGII: SŁOŃCE WIATR WODA BIOMASA

Terminem energia odnawialna określa się energię pozyskiwaną ze źródeł niewyczerpalnych, w odróżnieniu od paliw kopalnych. Energia odnawialna jest energią tanią, przyjazną człowiekowi i środowisku, a jej źródła są dostępne praktycznie za darmo. Korzystanie z energii słońca, wody i wiatru nie powoduje żadnych zanieczyszczeń środowiska, natomiast energetyka konwencjonalna, czyli oparta na spalaniu paliw kopalnych – węgiel kamienny i brunatny, ropa naftowa, gaz ziemny – jest w największym stopniu odpowiedzialna za zanieczyszczenie powietrza atmosferycznego. Emitowane przez nią gazy są powodem zmian klimatycznych oraz kwaśnych deszczy.

ENERGIA SŁOŃCA Energia słoneczna może być przetwarzana w kolektorach wodnych i powietrznych w ciepło służące do: ogrzewania mieszkań, zakładów przemysłowych, obiektów użyteczności publicznej, podgrzewania wody dla gospodarstw domowych, rolnych, zakładów przemysłowych, basenów itp. suszenia produktów rolnych i drewna. Energię słoneczną można wykorzystać również do wytwarzania prądu elektrycznego.

Najprostszym sposobem przetwarzania energii słonecznej jest skupianie promieniowania słonecznego za pomocą zwierciadeł. Promienie odbite skupiają się w ognisku, w którym znajduje się woda, a wytworzona z niej para napędza turbiny. Są to elektrownie heliotermiczne . Innym typem są elektrownie helioelektryczne, w których oświetlany promieniami słońca metal - półprzewodnik bezpośrednio zmienia energię świetlną na elektryczną. Fotokonwersja – czyli bezpośrednia zamiana energii świetlnej na energię elektryczną , wykorzystuje zjawisko fotowoltaiczne, zachodzące w półprzewodnikach, czyli wzbudzanie przepływu prądu elektrycznego poprzez „wybijanie” elektronów przez fotony. Codziennie miliony małych baterii słonecznych zasilają nasze zegarki, kalkulatory, zabawki, radia czy przenośne telewizory.

"Solar One" w Kalifornii jest największą na świecie słoneczną "siłownią" o maksymalnej mocy 10 MW. Ponad 1800 zwierciadeł śledzi oddzielnie ruch słońca i odbija jego ciepło do kolektora znajdującego się w centrum urządzenia

                                                             Zakrzywione zwierciadła śledzą ruch słońca i skupiają promienie w celu podgrzania oleju w rurach. Ciepło przenosi się na wodę, która wrze. Para napędza turbiny podłączone do generatorów prądu elektrycznego.

ENERGIA WODY Energia wód śródlądowych – powstanie tej energii związane jest z cyklem krążenia wody w przyrodzie. Cykl ten powtarza się i polega kolejno na: opadzie wody, jej spływie oraz odparowaniu. Dzięki temu zasoby wody ciągle się odnawiają. Cząsteczki wody opadają na powierzchnię Ziemi, mając energię potencjalną, której wartość zależy od miejsca, w którym woda opadła. Poziomem odniesienia jest główny odbiorca wód – morze.

RODZAJE ELEKTROWNI WODNYCH przepływowe, pompowe, zbiornikowe, zbiornikowe z pompowaniem, pływakowe, pływów morskich i fal.

Zapora Itaipu na rzece Parana,ma prawie 8km długości Zapora Itaipu na rzece Parana,ma prawie 8km długości. Zbudowano na niej największą na świecie elektrownię wodną. >>>                                                                            

     Zapora Hoovera - widoczna korona i 4 wieże wlotowe - ujęcia wody dla turbin. Podczas budowy zapory wykorzystuje się grodzę, tymczasową przegrodę. Grodza ukazana na tym rysunku stanie się częścią zapory

Elektrownia wodna Tumut 3 jest częścią węzła hydroenergetycznego Snowy Mountains w Nowej Południowej Walli w Australii

ELEKTROWNIE ZBIORNIKOWE Elektrownie wodne zbiornikowe działają na zasadzie wykorzystania energii potencjalnej masy wody spadającej z wysokości zwanej spadem. W miarę spadania wody jej energia potencjalna przekształca się w energię kinetyczną przekazywaną na dolnym poziomie turbinie. Główne elementy elektrowni zbiornikowej to: zapora, gromadząca wodę w zbiorniku; rurociąg doprowadzający wodę do turbiny; turbina wodna przejmująca energię kinetyczną wody; prądnica (generator) prądu przemiennego przetwarzająca energię mechaniczną na elektryczną; wyposażenie pomocnicze niezbędne do regulacji mocy, napięcia i częstotliwości oraz do zapewnienia bezpiecznej pracy urządzeń.

ENERGIA FAL Elektrownia pływowa jest elektrownią wodną wykorzystującą zjawisko pływów morskich lub oceanicznych dzięki różnicy poziomów i przepływowi wody między akwenem otwartym i odpowiednio utworzonym zbiornikiem. Siła pływów podobnie jak w elektrowniach wodnej, obraca turbiną, połączoną z generatorem. Jednak w niewielu miejscach budowa takiej elektrowni jest opłacalna, gdyż elektrownie te cechują sie znikomą rentownością. Na świecie największa elektrownia tego typu znajduje się we Francji u ujścia rzeki Rance (moc 240 MW). Elektrownie wodne produkują ok. 20% świat. energii elektrycznej.

Jedyna na świecie elektrownia wykorzystująca pływy morskie, zbudowana w ujściu rzeki Rance we Francji. Na zaporze zamontowano turbiny pracujące w czasie przypływu i odpływu. Wydajność elektrowni jest stosunkowo niska.                                                     

Rozmieszczenie elektrowni wodnych w Polsce   Rozmieszczenie elektrowni wodnych w Polsce

ZALETY ENERGII WODY oszczędność paliw i produkcja energii ekologicznie czystej, brak zanieczyszczeń środowiska naturalnego, regulacja poziomu wód w rowach melioracyjnych, zahamowanie niekontrolowanego spływu wód, zabezpieczenie przed erozją gleb i spływem najwartościowszych cząstek gleby,  zbiorniki retencyjne zapobiegają powodziom, wykorzystanie zbiorników zaporowych dla rozwoju gospodarki rybnej i turystyki, małe elektrownie wodne wymagają mniejszych nakładów eksploatacyjnych niż elektrownie cieplne.

ENERGIA WIATRU Wiatr jest odnawialnym źródłem energii. Jest to ruch powietrza spowodowany różnicą gęstości ogrzanych mas powietrza i ich przemieszczaniem ku górze. Powoduje to różnicę ciśnień, a naturalna tendencja do ich wyrównywania powoduje powstawanie wiatru Nie wymyślono do dzisiaj lepszego sposobu wykorzystania energii wiatru niż wiatrak, jednak dziś budowane są całe zespoły wiatraków. Budowane są one szczególnie na wybrzeżach, a więc w miejscach o dość dużych ilościach dni wietrznych w roku. Dziś są one coraz bardziej znaczącym źródłem energii, tym bardziej, iż dają one energię w 100 % czystą.

Elektrownia wiatrowa nie wydziela zanieczyszczeń Elektrownia wiatrowa nie wydziela zanieczyszczeń. Lecz żeby osiągnąć odpowiednią moc, musi się ona składać z dużej liczby turbin. Bywa to przyczyną oskarżeń o niszczenie krajobrazu, hałas oraz wpływ na dzikie ptactwo na szlakach migracji sezonowych.

Moce wiatrowych zespołów prądotwórczych zawierają się w granicach 1-10kW, przez setki kW, do największych instalacji o mocy 3-5MW. Małe instalacje współpracują z bateriami akumlatorów, z pompami ciepła, duże zaś z małymi elektrowniami wodnymi i z elektrowniami dieslowskimi

Turbina wiatrowa Darrieusa o pionowej osi nie wymaga żadnej zmiany ustawienia, gdy zmienia się kierunek wiatru.

POMPY WIATROWE Pompy wiatrowe wykorzystują energię wiatru do pompowania wody. Stara technika pompowania wody z pomocą siły wiatru, rozwinęła się bardzo w ciągu ostatnich dwudziestu lat, dzięki nowoczesnej technice. Za pomocą pomp wiatrowych można pompować wodę z wszelkiego rodzaju zbiorników zwłaszcza: - studni (w tym głębinowych) - otwartych zbiorników wodnych (stawy, jeziora, baseny) - rzek, potoków - morza (np. do produkcji soli) Pompy wiatrowe mogą pompować wodę na znaczne odległości i wzniesienia. Wydajność pompy zależy od prędkości wiatru, odległości, na jaką ma być pompowana woda oraz wielkości wzniesienia

Turbiny wiatrowe napędzające pompy, wydobywające wodę ze studni Turbiny wiatrowe napędzające pompy, wydobywające wodę ze studni. Obrotowy ruch łopatek wirnika jest przekształcany na ruch posuwisto-zwrotny tłoka pompy.

ENERGIA BIOMASY Biomasa to nic innego jak suche rośliny. Na ogół jest to słoma bądź drewno z drzew szybko rosnących jak np. wierzba. Przy ich spalaniu emisja CO2 jest równa ilości tego związku, jaką pobrała roślina w czasie wzrostu, co w bilansie końcowym wychodzi na zero. Jako źródło energii biomasa jest również, przy racjonalnej gospodarce, odnawialna, gdyż rośliny mają to do siebie, że odrastają (w przeciwieństwie do np. pokładów ropy). Nie ma również problemu z utylizacją popiołu gdyż jest znakomitym nawozem. Wbrew pozorom jest to paliwo wydajne; dwie tony suchej biomasy, czy to słomy czy drewna, są równoważne energetycznie tonie węgla kamiennego. Również ze względów ekonomicznych warto się zastanowić nad zmianą dotychczasowego paliwa; ogrzewanie biomasą jest tańsze o 200% - 300%.

plantacja po 5 miesiącach sadzonki wierzby w pęczkach po 200 sztuk

ZAKOŃCZENIE Lata dziewięćdziesiąte były świadkiem bezprecedensowego wzrostu światowego rynku odnawialnych źródeł energii, m. in. przeciętnego rocznego wzrostu o 25,7% energii pochodzącej wiatru i o 16,8% energii słonecznej w latach 1990 - 1997. Te nowe źródła energii, chociaż startowały z niskiego poziomu, rozwijają się 10-krotnie szybciej niż przemysł paliw kopalnych. Odnawialne źródła energii przyciągają również rosnącą ilość lokalnych społeczności i małych inwestorów, jak również duże międzynarodowe koncerny. Pomimo tego rozwój odnawialnych źródeł energii jest hamowany przez zużycie dziesiątków miliardów ton paliw kopalnych. Pozostaje jeszcze wiele do zrobienia w nadchodzących dekadach, ażeby odnawialne źródła energii zmniejszyły zależność świata od paliw kopalnych i znacznie zmniejszyły emisję gazów szklarniowych. Udział odnawialnych źródeł energii w bilansie energetycznym jest ciągle zbyt mały w stosunku do możliwości, jakie one stwarzają.