prezentacja dla uczniów szkół gimnazjalnych www.biomasa.org/edukacja Odnawialne źródła energii –czy zastąpią surowce wykorzystywane obecnie? prezentacja dla uczniów szkół gimnazjalnych Prezentacja przygotowana w ramach projektu Fundacji Partnerstwo dla Środowiska współfinansowanego przez NFOŚiGW.

Energia jest potrzebna człowiekowi na każdym kroku. Człowiek na różnych etapach rozwoju wykorzystywał różne źródła energii. Bez niej nie byłoby możliwe używanie sprzętów elektrycznych, korzystanie ze środków transportu czy praca zakładów przemysłowych. Trudno też wyobrazić sobie życie w naszych domach i mieszkaniach, pozbawionych energii cieplnej, energii elektrycznej czy też gazu. Courtesy of DOE/NREL www.biomasa.org/edukacja

Surowce energetyczne Zapotrzebowanie na energię wzrosło gwałtownie w czasach rewolucji przemysłowej (około 1750 roku). W początkowym okresie rewolucji podstawowym surowcem energetycznym było drewno, zastąpione później przez węgiel kamienny (poł. XIX – poł. XX w.), a następnie przez ropę naftową. Od połowy ubiegłego stulecia gwałtownie zaczęło rosnąć znaczenie ropy naftowej. Natomiast w ostatnim trzydziestoleciu XX w. coraz większego znaczenia zaczęło nabierać wykorzystanie gazu ziemnego. www.biomasa.org/edukacja

Wyczerpywanie się konwencjonalnych źródeł energii Zasoby paliw kopalnych są nieodnawialne: prędzej czy później ulegną zupełnemu wyczerpaniu. Ocenia się, że: najdłużej, bo jeszcze przez prawie 220 lat będzie można korzystać ze złóż węgla, ponad 60 lat trwać będzie eksploatacja gazu ziemnego, zaś ropy naftowej wystarczy na około 30-40 lat. Courtesy of DOE/NREL www.biomasa.org/edukacja

Zmiany klimatyczne powszechne wykorzystanie paliw kopalnych spowodowało gwałtowny wzrost emisji gazów cieplarnianych, najprawdopodobniej ich stężenie w atmosferze nie było tak duże jak obecnie przez ostatnich 20 milionów lat! zmiany składu atmosfery wywołały globalne ocieplenie, a także wiele innych zmian klimatycznych, których skutki mogą zagrozić człowiekowi i całemu środowisku naturalnemu Courtesy of DOE/NREL www.biomasa.org/edukacja

Źródła energii ODNAWIALNE biomasa energia Słońca energia wiatru energia geotermalna energia wody NIEODNAWIALNE węgiel kamienny węgiel brunatny ropa naftowa gaz ziemny rudy metali pierwiastki promieniotwórcze Courtesy of DOE/NREL www.biomasa.org/edukacja

Problemem jest jednak techniczne wykorzystanie tych zasobów. Energia Słońca Energia promieniowania słonecznego jest podstawowym źródłem energii na Ziemi. Wykorzystują ją w procesie fotosyntezy rośliny, z których następnie powstają zasoby biomasy. Nawet energia paliw kopalnych w pośredni sposób pochodzi od energii Słońca: węgiel, ropa naftowa i gaz ziemny to przekształcona w biochemicznych i fizycznych procesach biomasa sprzed milionów lat. Słońce w ciągu zaledwie jednego dnia dostarcza więcej energii, niż przez 27 lat zużywa cała ludzkość. Problemem jest jednak techniczne wykorzystanie tych zasobów. www.biomasa.org/edukacja

Warunki sprzyjające wykorzystaniu energii Słońca bezchmurna pogoda, długi okres usłonecznienia, czyli godzin z bezpośrednio widoczną tarczą słoneczną, małe zapylenie powietrza Im większe zachmurzenie … Im większa szerokość geograficzna … Im bliżej wielkich miast … ... tym mniejsza ilość promieni słonecznych, docierających do powierzchni globu. Courtesy of DOE/NREL www.biomasa.org/edukacja

Potencjał i wykorzystanie energii Słońca Nasz kraj posiada raczej skromne możliwości wykorzystywania energii Słońca: trudno, na przykład, ogrzewać budynki przy pomocy kolektorów słonecznych, jeśli na półrocze jesienno-zimowe – a zatem na sezon grzewczy – przypada zaledwie 20% całkowitej rocznej sumy nasłonecznienia. W Polsce największym potencjałem energii Słońca dysponują: część województwa lubelskiego, południowe krańce województwa podlaskiego, Wybrzeże Środkowe i Wybrzeże Szczecińskie. Courtesy of DOE/NREL www.biomasa.org/edukacja

Energia Słońca to odnawialne źródło energii. Zalety energii Słońca Energia Słońca to odnawialne źródło energii. Jej wykorzystanie: nie przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych, nie powoduje żadnych zanieczyszczeń, nie pociąga za sobą produkcji odpadów. Courtesy of DOE/NREL Dostarczający 35 000 l ciepłej wody użytkowej kolektor słoneczny o powierzchni 6 m2 pozwala zredukować roczną emisję: dwutlenku węgla (CO2) o 1,5 t, dwutlenku siarki (SO2) o 12 kg, tlenków azotu o 5 kg i pyłów o 2 kg. www.biomasa.org/edukacja

Wady energii Słońca zmienność dobowa i sezonowa promieniowania słonecznego, mała gęstość dobowa strumienia energii promieniowania słonecznego, która nawet w rejonach równikowych wynosi zaledwie 300 W/m2, zaś w Polsce nie przekracza 100 W/m2 (czyli 1000 kWh/m2 w skali roku), trudności z magazynowaniem - będące obecnie w użyciu zasobniki ciepłej wody pozwalają magazynować pozyskaną z energii Słońca energię cieplną jedynie przez 1-2 dni, wysokie ceny urządzeń Courtesy of DOE/NREL www.biomasa.org/edukacja

Wiatr to spowodowany różnicami temperatur i ciśnień ruch powietrza. Energia wiatru Courtesy of DOE/NREL Wiatr to spowodowany różnicami temperatur i ciśnień ruch powietrza. Człowiek wykorzystuje jego siłę od bardzo dawnych czasów. Już 4000 lat temu starożytni Babilończycy pompowali wodę przy pomocy wiatraków, nawadniając pola i osuszając mokradła, o wiele wcześniej zaś wykorzystywano wiatr w żegludze. Współcześnie energia wiatru służy także do produkcji elektryczności, a energetyka wiatrowa jest jedną z najdynamiczniej rozwijających się gałęzi przemysłu. www.biomasa.org/edukacja

Warunki sprzyjające wykorzystaniu energii wiatru częste występowanie wiatru duża siła wiatru Elektrownie wiatrowe pracują zazwyczaj przy wietrze wiejącym z prędkością od 5 do 25 m/s, przy czym prędkość od 15 do 20 m/s uznawana jest za optymalną. Najlepsze pod względem warunków wiatrowych obszary to: morskie wybrzeża, otwarte równiny, wierzchołki wzniesień górskie przełęcze. Elektrowni wiatrowych nie należy za to lokalizować w górskich dolinach i kotlinach. www.biomasa.org/edukacja

Potencjał i wykorzystanie energii wiatru W Polsce najlepsze warunki wiatrowe panują na: Pomorzu i w północno-wschodnich rejonach kraju, dużym potencjałem energii wiatru dysponują też górzyste i pagórkowate tereny Sudetów, Beskidu Śląskiego i Żywieckiego, Bieszczad, Pogórza Dynowskiego, Garbu Lubawskiego i Kielcczyzny. Współcześnie szybki rozwój energetyki wiatrowej następuje zwłaszcza w Europie. W roku 2004 najwięcej mocy zainstalowanej przybyło w Hiszpanii – kraju o ponadprzeciętnej prędkości wiatru (do 10m/s) i znakomitych warunkach do rozwoju energetyki wiatrowej. www.biomasa.org/edukacja

Wykorzystanie energii wiatru na świecie www.biomasa.org/edukacja W roku 2005 w 10 krajach „starej” Unii Europejskiej moc zainstalowana elektrowni wiatrowych wynosiła 34 630 MW - blisko trzy czwarte światowej mocy zainstalowanej.

Zalety i wady energii wiatru Produkcja energii elektrycznej z energii wiatru: + nie powoduje zanieczyszczeń + nie przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych + nie wiąże się z eksploatacją wyczerpanych zasobów Elektrownie wiatrowe: - szpecą krajobraz - emitują hałas - stanowią zagrożenie dla ptaków Courtesy of DOE/NREL www.biomasa.org/edukacja

Ludzie od dawna wykorzystują energię wody. Courtesy of DOE/NREL Energia wody Ludzie od dawna wykorzystują energię wody. Pierwsze koła wodne powstały w starożytnym Rzymie w I wieku p.n.e. W Polsce zaczęto je stosować w XII wieku. Służyły do napędzania różnych urządzeń w młynach, tartakach i kuźniach. Energia wody znalazła nowe zastosowanie gdy w początkach XIX wieku wynaleziono turbinę wodną. W 1882 roku uruchomiono pierwszą na świecie elektrownie wodną – instalację na rzece Fox River w amerykańskim stanie Wisconsin. www.biomasa.org/edukacja

Warunki sprzyjające wykorzystaniu energii wody Większość elektrowni wodnych wykorzystuje energię wód śródlądowych, czyli energię kinetyczną płynących wód rzecznych. Wykorzystaniu tej energii najbardziej sprzyjają górskie rzeki o wysokim spadzie. Z kolei energia pływów morskich może być wykorzystywana tylko w dwudziestu miejscach na świecie, bo tylko tam występuje odpowiednio duża różnica między przypływem a odpływem. Courtesy of DOE/NREL www.biomasa.org/edukacja

Wykorzystanie energii wody Światowe zasoby wody to także wielki magazyn energii, z którego współcześnie pochodzi około 20% globalnej energii elektrycznej. www.biomasa.org/edukacja

Zalety energii wody Produkcja energii elektrycznej z energii wody: Courtesy of DOE/NREL Zalety energii wody Produkcja energii elektrycznej z energii wody: nie przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych, nie powoduje zanieczyszczeń, nie pociąga za sobą wytwarzania odpadów. Zasoby energii wody można łatwo magazynować, a elektrownie wodne cechują się dużą żywotnością: 68% polskich hydroelektrowni ma już ponad 50 lat. Zaletą elektrowni wodnych jest także możliwość wykorzystania zbiornika wodnego np. do ochrony przeciwpowodziowej, rybołówstwa i celów rekreacyjnych. www.biomasa.org/edukacja

Wady elektrowni wodnych Mimo, że energia woda jest odnawialnym źródłem energii, elektrownie wodne – zwłaszcza duże – mogą wywierać negatywny wpływ na środowisko: budowa dużej zapory wiąże się z zalaniem sporych obszarów, pod wodą mogą znaleźć się tereny rolnicze, miejsca historyczne, zwierzęta i ptaki mogą stracić naturalne siedliska. Duże elektrownie wodne wywierają negatywny wpływ na krajobraz, a zapory wodne uniemożliwiają rybom przemieszczanie się w górę i w dół rzeki. Dlatego korzystniejsza jest budowa małych elektrowni wodnych. www.biomasa.org/edukacja

Energia geotermalna Energia geotermalna jest wewnętrznym ciepłem Ziemi nagromadzonym w  skałach oraz w wodach wypełniających pory i szczeliny skalne. Energia geotermalna wykorzystywana była już przed tysiącami lat, na długo przed paliwami kopalnymi, o czym świadczą stare legendy potwierdzane późniejszymi odkryciami archeologicznymi. Jednak na szeroką skalę zaczęto ją wykorzystywać dopiero w początkach XX wieku. Courtesy of DOE/NREL www.biomasa.org/edukacja

Potencjał energii geotermalnej Występowanie gorących źródeł o temp. powyżej 150 st. C, ograniczone jest tylko do niektórych regionów globu. Są to: Azja środkowa, Afryka wschodnia i zachodnia, część Półwyspu Arabskiego, wyspy środkowego i zachodniego Pacyfiku (na przykład Hawaje), a w Europie – Alpy. Jednak chyba najbardziej znanym ze swych złóż geotermalnych miejscem świata jest Pierścień Ognia, obejmujący strefy przybrzeżne i zachodnie wyspy Oceanu Spokojnego. www.biomasa.org/edukacja

Wykorzystanie energii geotermalnej Elektrownie geotermalne na świecie wytwarzają ponad 8200 MW energii, zaopatrując w prąd około 60 milionów ludzi. Główni producenci wytwarzanego w ten sposób prądu to Stany Zjednoczone, Filipiny, Włochy, Meksyk, Japonia i Nowa Zelandia. W Polsce zasoby geotermalne znajdują się pod powierzchnią 80% terytorium, ich eksploatacja nie jest jednak łatwa. Zakłady geotermalne pracują w Zakopanem, w Pyrzycach k. Szczecina, w Uniejowie i w Mszczonowie k. Warszawy, zaś źródła geotermalne są wykorzystywane w uzdrowiskach, takich jak Cieplice, Duszniki Zdrój, Lądek Zdrój, Ustroń, Konstancin i Ciechocinek. www.biomasa.org/edukacja

Zalety energii geotermalnej energia geotermalna jest nieszkodliwa dla środowiska jej pokłady są zasobami lokalnymi, więc mogą być użytkowane w pobliżu miejsca pozyskiwania instalacje geotermalne nie wywierają najczęściej niekorzystnego wpływu na krajobraz zasoby energii geotermalnej są dostępne niezależnie od pogody Courtesy of DOE/NREL www.biomasa.org/edukacja

Wady energii geotermalnej efektem ubocznym korzystania z energii geotermalnej jest niebezpieczeństwo zanieczyszczenia atmosfery, a także wód powierzchniowych i głębinowych przez szkodliwe gazy i minerały - jednym z nich jest siarkowodór (H2S), który w wysokich stężeniach może być niebezpieczny dla ludzkiego zdrowia, istnieje ryzyko przemieszczenia się złóż geotermalnych, które na całe dziesięciolecia mogą „uciec” z miejsca eksploatacji dogodne do wykorzystania energii geotermalnej warunki występują w niewielu miejscach Courtesy of DOE/NREL www.biomasa.org/edukacja

Biomasa Biomasa to organiczne frakcje produktów, odpadów i pozostałości z rolnictwa (substancje roślinne i zwierzęce), leśnictwa oraz pokrewnych przemysłów, jak również odpady przemysłowe. Do celów energetycznych wykorzystuje się: drewno i odpady z przerobu drewna, rośliny pochodzące z upraw energetycznych, produkty rolnicze i odpady organiczne z rolnictwa, frakcje organiczne odpadów komunalnych, i komunalnych osadów ściekowych, niektóre odpady przemysłowe. Courtesy of DOE/NREL www.biomasa.org/edukacja

Warunki sprzyjające wykorzystaniu biomasy rozwinięty przemysł drzewny dostarczający dużej ilości odpadów, np. w Europie wykorzystanie drewna ma największe znaczenie w krajach o dużym zalesieniu, takich jak Finlandia, Szwecja czy Austria duże obszary niewykorzystanych słabo urodzajnych gleb W Polsce dużym potencjałem biomasy dysponują północne i zachodnie województwa, posiadające duże nadwyżki słomy z gospodarstw rolnych. Courtesy of DOE/NREL www.biomasa.org/edukacja

Zalety wykorzystania biomasy zerowy bilans emisji dwutlenku węgla – ilość dwutlenku węgla emitowana podczas spalania jest równoważona ilością dwutlenku węgla pochłanianego przez rośliny w procesie fotosyntezy, mniejsza niż w przypadku paliw kopalnych emisja innych zanieczyszczeń, wykorzystanie lokalnych źródeł energii, tworzenie nowych miejsc pracy, zwłaszcza na terenach wiejskich, zagospodarowanie nieużytków i utylizacja odpadów Courtesy of DOE/NREL www.biomasa.org/edukacja

Wady wykorzystania biomasy stosunkowo mała gęstość surowca, utrudniająca jego transport, magazynowanie i dozowanie; szeroki przedział wilgotności biomasy, utrudniający jej przygotowanie do wykorzystania w celach energetycznych; mniejsza niż w przypadku paliw kopalnych wartość energetyczna surowca: do produkcji takiej ilości energii, jaką uzyskuje się z tony dobrej jakości węgla kamiennego potrzeba około 2 ton drewna bądź słomy; niektóre odpady są dostępne tylko sezonowo www.biomasa.org/edukacja

Czy tradycyjne źródła energii można zastąpić alternatywnymi? W XX wieku potrzeby energetyczne świata gwałtownie wzrosły. Podczas gdy w roku 1960 ludzkość zużywała 142,5 EJ (1 EJ = 1018 J) energii pierwotnej, pod koniec stulecia wartość ta wynosiła już 425 EJ. Globalne zapotrzebowanie na energię nadal będzie wzrastać, zwiększając się o dwie trzecie przez pierwszych 30 lat XXI wieku. Tymczasem zasoby paliw kopalnych wyczerpują się, a ich wykorzystanie powoduje niekorzystne zmiany klimatu. Wszystko wskazuje na to, że w przyszłości OZE będą wykorzystywane coraz częściej. www.biomasa.org/edukacja