ZIELONA ENERGIA... LEKCJA MULTIMEDIALNA PRZYGOTOWANA W GIMNAZJUM NR 2 W JAWORZNI W RAMACH KONKURSU FUNDACJI GAP POLSKA w oparciu o materiały serwisu www.biomasa.org/edukacja oraz dostępne serwisy internetowe

ZASOBY PRZYRODY ODNAWIALNE NIEODNAWIALNE SUROWCE ENERGETYCZNE: węgiel kamienny i brunatny ROPA NAFTOWA GAZ ZIEMNY PIERWIASTKI PROMIENIOTWÓRCZE SUROWCE SKALNE: wapienie, piaskowce, granity ROŚLINY ZWIERZĘTA POWIETRZE WODA GLEBA BOGACTWA NATURALNE W SKORUPIE ZIEMSKIEJ SĄ ROZMIESZCZONE NIERÓWNOMIERNIE, A ICH ZASOBY OGRANICZONE. GDY BĘDZIEMY JE NADMIERNIE EKSPLOATOWAĆ – W PRZYSZŁOŚCI MOŻE ICH ZABRAKNĄĆ!!!

SKĄD CZERPIEMY ENERGIĘ? Większość energii, bo około 80% jej produkcji światowej dostarczają paliwa kopalne: ropa naftowa, gaz ziemny i węgiel. STRUKTURA WYKORZYSTANIA ŻRÓDEŁ ENERGII W POLSCE W 1999 r

ODNAWIALNE ŹRÓDŁA ENERGII: CO DALEJ? CIĄGŁE ZAPOTRZEBOWANIE NA ENERGIĘ WE WSZYSTKICH KRAJACH ŚWIATA, PERSPEKTYWY WYCZERPANIA SIĘ ZAPASÓW PALIW KOPALNYCH ORAZ ZABIEGI MAJĄCE NA CELU OCHRONĘ ŚRODOWISKA NATURALNEGO CZŁOWIEKA – ZWIĘKSZYŁY ZAINTERESOWANIE ODNAWIALNYMI ŹRÓDŁAMI ENERGII. ŹRÓDŁA TEJ ENERGII SĄ PRAKTYCZNIE NIEWYCZERPYWALNE, GDYŻ ICH ZASOBY UZUPEŁNIANE SĄ NIEUSTANNIE W PROCESACH NATURALNYCH. ODNAWIALNE ŹRÓDŁA ENERGII: ENERGIA SŁOŃCA ENERGIA WIATRU ENERGIA WODY ENERGIA ZIEMI ENERGIA BIOMASY

ENERGIA SŁONECZNA Energia promieniowania słonecznego jest podstawowym źródłem energii na Ziemi. Promieniowanie słoneczne wykorzystywane jest bezpośrednio do produkcji energii elektrycznej oraz cieplnej. Jest ono również wykorzystywane w procesie FOTOSYNTEZY przez rośliny. Ludzie od zawsze wykorzystywali energię Słońca: do suszenia produktów żywnościowych i do rozniecania ognia. Z czasem energię Słońca zaczęto wykorzystywać do produkcji energii cieplnej. W 1897 r w miejscowości Pasadena koło Los Angeles ogrzewano w ten sposób 30% domów. Później energię słoneczną zaczęto wykorzystywać do produkcji energii elektrycznej.

PROMIENIOWANIE SŁONECZNE ŹRÓDŁEM PRĄDU ELEKTRYCZNEGO 1.OGNIWO FOTOWOLTAICZNE Zbudowane jest z 2 płytek krzemowych. Gdy promienie słoneczne padają na ogniwo – elektrony z dolnej warstwy przemieszczają się do warstwy górnej generując napięcie elektryczne. ZASTOSOWANIE: w zegarkach w kalkulatorach zasilają telefony przy autostradach umożliwiają pracę latarni morskich pompowanie i destylacja wody słonej zasilanie kolejowej sygnalizacji świetlnej zasilanie telefonów komórkowych, radioodbiorników

Gdzie montujemy kolektory? Na dachach budynków Na ścianach 2. KOLEKTORY SŁONECZNE Służą do zamieniania energii słonecznej na energię cieplną. Najczęściej stosuje się kolektory płaskie gazowe lub cieczowe oraz rurowe kolektory próżniowe, które posiadają wyższą sprawność przetwarzania energii. Kolektor płaski składa się z przezroczystego pokrycia pochłaniającego energię słoneczną, wymiennika ciepła oraz izolacji. Promienie przenikając przez taflę szklaną trafiają na pokryty specjalną warstwą absorber i zostają przetworzone w ciepło. Energia cieplna uzyskana przez kolektor jest transportowana za pomocą specjalnej pompy do zbiornika. Gdzie montujemy kolektory? Na dachach budynków Na ścianach Na specjalnym stelażu obok budynku Kolektor powinien być skierowany na południe, aby jak najdłużej docierało do niego promieniowanie słoneczne !

DO CZEGO WYKORZYSTUJEMY KOLEKTORY SŁONECZNE? do ogrzewania pomieszczeń do podgrzewania wody w domach, gospodarstwach rolnych, obiektach sportowych, zakładach przemysłowych do ogrzewania wody w basenach do suszenia produktów rolnych: zboża, nasion, owoców, ziół i grzybów Ocenia się, że w Polsce kolektory słoneczne są w stanie pokryć 60% rocznego zapotrzebowania domu jednorodzinnego na energię cieplną, jeżeli budynek zostanie odpowiednio zbudowany! JEDNAK: wykorzystanie energii Słońca wymaga sporo miejsca i odpowiednich warunków energetycznych, które nie zawsze i nie wszędzie występują. Im większe zachmurzenie, im większa szerokość geograficzna, im bliżej miast – tym mniejsza ilość promieni słonecznych docierających do powierzchni globu.

NOWOCZESNE PANELE SŁONECZNE W Polsce najmniej korzystne warunki energetyczne panują w okolicach Warszawy i na Górnym Śląsku – czyli na terenach najbardziej zanieczyszczonych. Nasz kraj posiada skromne możliwości wykorzystywania energii Słońca: trudno np. ogrzewać budynki przy pomocy kolektorów słonecznych jeśli na sezon grzewczy ( jesienno – zimowy ) przypada zaledwie 20% całkowitej rocznej sumy nasłonecznienia. Taki rozkład promieniowania słonecznego w ciągu roku pozwala na szerokie wykorzystywanie kolektorów słonecznych w rolnictwie, gdyż okres maksymalnego nasłonecznienia zbiega się z okresem suszenia pasz. Dlatego Polska była jednym z pierwszych krajów w Europie, która zastosowała kolektory słoneczne w rolnictwie.

ZALETY I WADY OGNIW FOTOWOLTAICZNYCH I KOLEKTORÓW SŁONECZNYCH wykorzystywanie energii Słońca nie powoduje emisji żadnych zanieczyszczeń wszechstronność zastosowań oraz długotrwałe użytkowanie instalacji WADY do jej wykorzystania potrzebne jest dużo miejsca niezbędne są odpowiednie warunki energetyczne wysoki koszt kolektorów słonecznych W Polsce pogoda jest kapryśna a ilość dni słonecznych w roku zmienna, dlatego trudno jest podać formułę na ilość dostępnej energii. Najlepiej w takim przypadku posłużyć się statystyką, która mówi, że najlepsze i najsprawniejsze kolektory słoneczne są w stanie dostarczyć rocznie z każdego metra kwadratowego powierzchni czynnej około 450 kWh energii.

POMPY CIEPŁA Są to urządzenia, które pobierają energię z otoczenia i przekazują ją do budynku, podnosząc jednocześnie jej temperaturę. Korzystają one przy tym z energii elektrycznej lecz stanowi ona tylko niewielki % w ogólnym bilansie energii.

POMPY CIEPŁA GRUNTOWE Energia cieplna pobierana jest z poziomego kolektora gruntowego. Po podniesieniu temperatury w pompie ciepła ogrzana woda zasila układ centralnego ogrzewania pomieszczeń. Najczęściej jako źródło ciepła stosuje się kolektory gruntowe zwane też kolektorami ziemnymi. Kolektor gruntowy nie jest źródłem ciepła jest tylko wymiennikiem wykonanym z rur ułożonych (zakopanych) w gruncie. Tak naprawdę  to i grunt też nie jest źródłem ciepła, a tylko akumulatorem, który gromadzi energię promieniowania słonecznego i ciepło zawarte w opadach atmosferycznych.

KOLEKTOR SŁONECZNY POWIETRZNY Kolektor słoneczny powietrzny przeznaczony do suszenia nasion kwiatów i warzyw oraz cebulek kwiatowych Kolektory słoneczne umieszczone na dachu domu umożliwiają ogrzanie wody do 40°C, co wystarcza przy ogrzewaniu podłogowym. Kolektory słoneczne na budynku dyrekcji Wigierskiego Parku Narodowego

BATERIE SŁONECZNE Energia słoneczna pochodząca z baterii słonecznych służy do ładowania akumulatorów co umożliwia korzystanie z energii elektrycznej również w nocy. W Wielkiej Brytanii stacje meteorologiczne korzystają z baterii słonecznych. Ilość energii pochodząca z baterii słonecznej zależy od nasłonecznienia. Dlatego też jest możliwe aby latarnia o mocy 360 KW na lądowisku samolotów pracowała na zamarzniętej Alasce.

NAJWIĘKSZA OBECNIE ELEKTROWNIA SŁONECZNA NA ŚWIECIE Na środku pustyni Mojave w południowej Kaliforni znajduje się największa komercyjna elektrownia słoneczna produkująca 350MW, które to stanowią około 90% całkowitej produkcji elektrowni słonecznych na świecie. Solar Electric Generating System (SEGS) (System produkcji elektryczności z słońca) jest zbudowany z siedmiu różnych jednostek SEGS III do SEGS IX zajmujących 1000 arów. Znajduje się na nich 400 000 luster. Każde lustro ma średnice około 6 metrów i zawiera specjalnie izolowaną rurę średnicy 10 cm z olejem. Każde lustro może nagrzać olej do prawie 400°C. Olej podgrzewa wodę zmieniając ją w parę która napędza turbiny.

PLAN BUDOWY NAJWIĘKSZEJ ELEKTROWNI SŁONECZNEJ NA ŚWIECIE Edison International, największy nabywca energii odnawialnej w Stanach Zjednoczonych oraz Stirling Energy Systems ogłosiły porozumienie w sprawie budowy stacji przetwarzającej energię słoneczną na energie użyteczną, o łącznej powierzchni 4 500 arów. Stacja byłaby zlokalizowana w Południowej Kalifornii – po zakończeniu jej budowy byłaby to największa na świecie „elektrownia słoneczna”, zdolna wyprodukować tyle energii, ile obecnie produkują wszystkie tego typu instalacje w Stanach Zjednoczonym razem wzięte. Technologia Stirlina konwertuje energię słoneczną na energię użyteczną, wykorzystując panele lustrzane, które skupiają wiązkę światła w jednym miejscu Projekt elektrowni słonecznej w Niemczech

SŁONECZNY DOM W CORRALES W STANACH ZJEDNOCZONYCH

ENERGIA WIATRU...    Energia wiatru – to energia wykorzystująca prędkość wiatru /energię wiatru, czyli ruch powietrza spowodowanego różnicami ciśnienia atmosferycznego. Wiatr jest czystym źródłem energii nie emitującym żadnych zanieczyszczeń. W korzystnych warunkach (przy prędkości średniej długoterminowej V>5,5 m /s na wysokości wirnika) cena jednostkowa energii pochodzącej z tego źródła może być i często jest niższa od ceny energii z konwencjonalnych elektrowni cieplnych. Elektrownie wiatrowe wymagają dużej otwartej przestrzeni w celu zachowania wymaganej odległości między poszczególnymi elektrowniami, jak i od obszarów zamieszkanych. Obecnie na świecie występuje duża różnorodność technicznych rozwiązań siłowni wiatrowych. Dostępne są instalacje o mocy od kilkuset watów do 2 megawatów. Jeden z takich wielkich wiatraków stanął już w Cisowie koło Darłowa. Światowym standardem stały się jednostki o mocy przynajmniej 600 – 750 kilowatów

Elektrownia wiatrowa na Suwalszczyźnie Z analiz wykonanych przez Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej wynika, że jedna trzecia powierzchni Polski ma korzystne lub bardzo korzystne warunki do produkcji energii wiatrowej. Najlepsze warunki wiatrowe są na wybrzeżu Bałtyku i Suwalszczyźnie, a także w pasie nizin centralnych od Słubic po Warszawę. Potencjał wiatru wiejącego nad Polską oszacowany został na 80-90 mld kWh rocznie, czyli prawie dwie trzecie krajowego zużycia prądu. Elektrownia wiatrowa na Suwalszczyźnie Elektrownia w Gryfinie k/Szczecina

WARUNKI WIATROWE W POLSCE

FARMA WIATROWA W POBLIŻU KOPENHAGI Polska jest przeciętnym krajem pod względem zasobów energetycznych wiatru. Średnie roczne prędkości wiatrów w północnej Polsce wynoszą od 5,5 do 7,5 m/s. Najbardziej korzystne rejony to oczywiście północna część Polski. Zakłada się, że siłownia na tym terenie o mocy 2 MW powinna wyprodukować około 5 000 000 kWh rocznie. FARMA WIATROWA W POBLIŻU KOPENHAGI

ELEKTROWNIE WIATROWE W HOLANDII Energia elektryczna uzyskana z wiatru jest ekologicznie czysta, gdyż jej wytworzenie nie pociąga za sobą spalania żadnego paliwa. Aby uzyskać 1 MW mocy, wirnik takiej turbiny powinien mieć średnice około 50 metrów. Ponieważ duża konwencjonalna elektrownia ma moc sięgającą nawet gigawata tj. 1000 MW, to jej zastąpienie wymagałoby użycia nawet do 1000 takich generatorów wiatrowych. W niektórych krajach budowane są elektrownie wiatrowe, składające się z wielu ustawionych blisko siebie turbin. Jednak opinia publiczna bywa niekiedy nieprzychylna takim inwestycjom, gdyż szpecą one krajobraz. Dlatego też przyszłość elektrowni tego typu jest niepewna. Jednak niewielkie pojedyncze turbiny są doskonałym źródłem energii w miejscach oddalonych od centrów cywilizacyjnych, gdzie brak jest połączenia z krajową siecią energetyczną. Dawne wiatraki w Holandii Elektrownia wiatrowa w Holandii obecnie

WADY: Elektrownie wiatrowe podczas pracy mogą emitować hałas, którego źródłem jest układ przeniesienia mocy (wirnik – przekładnia - generator) oraz sam wirnik. Poziom hałasu zależy w dużej mierze od wielkości (mocy) elektrowni, ogólnych rozwiązań konstrukcyjnych oraz od staranności, z jaką poszczególne elementy konstrukcyjne zostały zaprojektowane i wykonane. Nie należy planować tego typu inwestycji blisko zabudowań mieszkalnych ( odległość około 400 m ). Działanie elektrowni wiatrowej może być zagrożeniem dla ptactwa, zarówno osiadłego na danym terenie, jak i przelotnego Uciążliwość związana z szybko poruszającym się cieniem oraz odblaski promieni słonecznych od obracającego się wirnika to kolejna wada. Są to elementy z pozoru błahe, ale mogące silnie oddziaływać na człowieka.

Stopień wykorzystania energetycznego rzek w wybranych krajach Europy ENERGIA WODY... Stopień wykorzystania energetycznego rzek w wybranych krajach Europy 1. Szwajcaria 2. Francja 3. Hiszpania 4. Norwegia 5. Szwecja 6. Austria 7. POLSKA 92% 82% 79% 63% 49% 14-15% Potencjał energetyczny naszych wód ocenia się na 12 TWh rocznie. Wykorzystywany jest obecnie w ok. 15%. Uwzględniając prawie całkowity brak ujemnego wpływu na środowisko, ten margines energetyki jest dla gospodarki bardzo ważny.

WYKORZYSTANIE FAL MORSKICH DO PRODUKCJI PRĄDU Nawet z małych, półmetrowych fal morskich można łatwo czerpać energię elektryczną - udowodnili to naukowcy. Rozwiązanie opracowane przez brytyjską firmę Trident Energy wykorzystuje pionowy ruch wody do wytwarzania energii, dzięki czemu jest efektywne już przy lekkim falowaniu morza. Urządzenie Brytyjczyków składa się z boi, która zwieszona jest z platformy na długim pręcie. Kiedy morze faluje, boja i pręt poruszają się w górę i w dół. Natomiast na platformie ruch pręta przekłada się na ruch zwojów przewodu elektrycznego względem magnesów i tak powstaje prąd. Zalety takiego rozwiązania to prostota oraz stosunkowo niskie koszty budowy i eksploatacji takiej instalacji.

TURBINA WODNA Turbina Peltona Turbina Kaplana W obecnych czasach odzyskiwanie energii z wód również stosowane jest na szeroką skalę i nosi nazwę hydroenergetyki. Nowoczesne hydroelektrownie wykorzystują olbrzymie zapory oraz zbiorniki wodne, dzięki którym powstaje znaczna różnica poziomów, a to z kolei zapewnia stały spad wody z dużej wysokości.      Wielkie, niewygodne w użyciu koła młyńskie o bardzo niskiej wydajności zostały wyparte przez turbiny wodne, czyli silniki wprawiane w ruch przez przepływającą wodę; każda turbina napędza prądnicę elektryczną. Cały system złożony z turbiny oraz prądnicy nosi nazwę hydrogeneratora. Ten typ turbiny funkcjonuje w miejscach, gdzie różnica poziomów wody nie przekracza 30m. Zamiast koła z łopatkami stosuje się tu urządzenie podobne do śruby okrętowej. Turbina Peltona Turbina Kaplana Ten typ turbiny używany jest w miejscach, gdzie różnica poziomów wody wynosi ponad 300m.

CZY WIESZ, ŻE... Naukowcy są zdania, że przy maksymalnym wykorzystaniu energii wód na Ziemi, można by uzyskać aż 2,25 mld kW energii elektrycznej. Tymczasem już w 1990 roku, w hydroelektrowniach uzyskano jedynie 363 miliony kW. Niewykorzystane zasoby energii wodnej znajdują się przede wszystkim w Afryce, Azji oraz w Ameryce Południowej.      Największe w świecie elektrownie wodne zbudowano na rzekach Parana na granicy pomiędzy Brazylią i Paragwajem (moc 12,6 mln kW), Kolumbia w USA, oraz na Jeniseju w Rosji.

ELEKTROWNIA PŁYWOWA Energię pływów można wykorzystać tylko w około 20 rejonach świata, bo tylko tam występuje odpowiednio duża amplituda pływów. Pierwszą na świecie elektrownię pływową uruchomiono we Francji w 1966 r przy ujściu La Rabce do Kanału La Manche

NAJWAŻNIEJSZE POLSKIE ELEKTROWNIE WODNE Energia wody jako odnawialne źródło energii nie powoduje: emisji gazów cieplarnianych powstawania zanieczyszczeń Wytwarzania odpadów

ZALETY ELEKTROWNI WODNYCH: łatwość gromadzenia zapasów energii długi okres eksploatacji elektrowni umożliwienie wykorzystania dużych zbiorników wodnych do ochrony przeciwpożarowej i przeciwpowodziowej nawadnianie upraw rybołówstwo cele rekreacyjne, uprawianie sportów wodnych WADY ELEKTROWNI WODNYCH: niewielka ilość miejsc odpowiednich do budowy elektrowni wodnych konieczność budowy zapory konieczność przesiedlenia okolicznych mieszkańców zalewanie terenów rolniczych uniemożliwienie rybom wędrówek negatywny wpływ na jakość wody, rośliny wodne

ELEKTROWNIE WODNE W POLSCE ELEKTROWNIA WODNA - KORONOWO ELEKTROWNIA WODNA - TRYSZCZYN

ELEKTROWNIA WODNA - BLEDZEW ELEKTROWNIA WODNA W DOBRZYCY

ELEKTROWNIA WODNA - KAMIENNA ELEKTROWNIA WODNA - JASTROWIE

ENERGIA GEOTERMALNA... Energia geotermalna jest wewnętrznym ciepłem Ziemi nagromadzonym w  skałach oraz w wodach wypełniających pory i szczeliny skalne. WARSTWA GŁĘBOKOŚĆ [km] TEMPERATURA [° C] Skorupa i litosfera 0 - 100 930 płaszcz 100 - 2886 2730 Jądro zewnętrzne 2886 - 5156 4200 wewnętrzne 5156 - 6371 4500 Im dalej w głąb Ziemi, tym goręcej. Począwszy od skorupy ziemskiej z każdym kilometrem w głąb temperatura wzrasta o około 30°C. W głębi Ziemi znajduje się magma, będąca gorącą stopioną masą krzemianów i glinokrzemianów. A ponieważ ciepło zawsze wędruje od stref cieplejszych ku chłodniejszym, płynna magma, lżejsza i gorętsza od otaczających ją skał, wydostaje się niekiedy na powierzchnię ziemi w postaci lawy wulkanicznej. O wiele częściej niż lawa, z głębi ziemi wydobywa się jednak ogrzana przez magmę woda, występująca w formie gorących źródeł i gejzerów.

GEJZERY ŚWIATA Gejzery występują zaledwie w kilku rejonach świata. Odkryte zostały w Islandii i to właśnie z języka islandzkiego wywodzi się ich nazwa. Najwyższy, sięgający nawet 90 metrów gejzer świata - Steamboat Geyser - znajduje się jednak na terenie amerykańskiego Parku Narodowego Yellowstone, będącego największym światowym skupiskiem gejzerów. Jest ich tam blisko 400, czyli połowa wszystkich gejzerów świata. Również występowanie gorących źródeł o temperaturze powyżej 150°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.

W roku 1904 w Larderello we Włoszech otwarto pierwszą na świecie elektrownię geotermalną i choć przez następnych 50 lat wykorzystanie geotermii do produkcji energii elektrycznej ograniczało się do terenu Włoch, dziś zakłady takie pracują także w Islandii, w Nowej Zelandii, w Japonii, na Filipinach, w Stanach Zjednoczonych i w Rosji. Krajem, który w największym stopniu wykorzystuje energię geotermalną jest niewątpliwie Islandia, gdzie w ten sposób ogrzewanych jest prawie 87% budynków. Wykorzystanie wód geotermalnych do ogrzewania szklarni

ZASTOSOWANIE ENERGII GEOTERMALNEJ Do produkcji elektryczności nadają się tylko bardzo gorące wody, których temperatura przekracza 150°C. Wody o niższych temperaturach znajdują zastosowanie w ciepłownictwie, w balneologii, w rolnictwie i ogrodnictwie (do upraw szklarniowych), w hodowli ryb. Stosuje się je również przemysłowo, na przykład pasteryzując mleko czy też susząc drewno.

Ciepłownia geotermalna Około 10% energii wytwarzanej w Nowej Zelandii pochodzi z elektrowni Wairakei przetwarzającej ciepło z wnętrza Ziemi na energię elektryczną. Turbiny napędzane są przez wydobywającą się z głębi naszej planety gorącą wodę i parę. Ciepłownia geotermalna

ZALETY I WADY ENERGII GEOTERMALNEJ Jest odnawialnym źródłem energii Jest nieszkodliwa dla środowiska Nie powoduje zanieczyszczeń Jej pokłady są zasobami lokalnymi, tak więc może być pozyskiwana w pobliżu miejsca użytkowania Elektrownie geotermalne w odróżnieniu od zapór wodnych czy wiatraków nie wywierają niekorzystnego wpływu na krajobraz Zasoby energii geotermalnej są zawsze dostępne niezależnie od pogody WADY: mała dostępność energii geotermalnej dogodne do jej wykorzystania warunki panują jedynie w niektórych miejscach Ziemi Może się zdarzyć, że przy pobieraniu energii geotermalnej z głębi Ziemi wydostaną się szkodliwe gazy i minerały, których trudno się pozbyć.

ENERGIA BIOMASY... Biomasa to najstarsze i najszerzej współcześnie wykorzystywane odnawialne źródło energii. Należą do niej zarówno odpadki z gospodarstwa domowego, jak i pozostałości po przycinaniu zieleni miejskiej. Biomasa to cała istniejąca na Ziemi materia organiczna, wszystkie substancje pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego ulegające biodegradacji. Biomasą są resztki z produkcji rolnej, pozostałości z leśnictwa, odpady przemysłowe i komunalne.

Pojęcie biomasy obejmje szerokie spektrum odnawialnych technologii energetycznych: spalanie biomasy roślinnej (np. drewno opałowe pochodzenia leśnego, odpadowy materiał drzewny z tartaków, fabryk mebli itp., słoma, specjalne uprawy energetyczne); spalać biomasę można zarówno w sposób bezpośredni w paleniskach otwartych (ogniska) lub zamkniętych (wszelkiego rodzaju piece i kotły), jak i przy jej wstępnej gazyfikacji w odrębnych gazyfikatorach, a następnie poprzez spalanie otrzymanego w ten sposób gazu palnego np. w kotłach lub zasilanie nim silników spalinowych spalanie śmieci komunalnych (podobnie jak w poprzednim przypadku z ich wstępna gazyfikacją lub w sposób bezpośredni), wytwarzanie oleju opałowego z roślin oleistych (np. rzepak) specjalnie uprawianych dla celów energetycznych, fermentacja alkoholowa trzciny cukrowej, ziemniaków lub dowolnego materiału organicznego poddającego się takiej fermentacji w celu wytworzenia alkoholu etylowego (etanolu) jako dodatku do paliw silnikowych, beztlenowa fermentacja metanowa odpadowej masy organicznej (odchodów zwierzęcych, osadów w oczyszczalniach ścieków komunalnych, odpadów pochodzących z produkcji rolnej lub przemysłu spożywczego, itp.) w celu wytworzenia biogazu, a następnie spalanie biogazu w paleniskach kotłowych lub zasilanie nim silników spalinowych używanych np. do napędu generatorów prądu elektrycznego, energetyczne wykorzystanie gazu wysypiskowego (to też forma biogazu, ale technologia zupełnie odmienna niż w poprzedniej kategorii).

BIOMASA W POSTACI STAŁEJ SŁOMA – NATURALNE PALIWO OPAŁOWE Odpady drzewne w postaci zrębek i trocin są cennym paliwem biomasowym

Kocioł do spalania pelet drzewnych Różne rodzaje biomasy mają różne właściwości. Na cele energetyczne wykorzystuje się drewno i odpady z przerobu drewna, rośliny pochodzące z upraw energetycznych, produkty rolnicze oraz odpady organiczne z rolnictwa, niektóre odpady komunalne i przemysłowe. Im suchsza, im bardziej zagęszczona jest biomasa, tym większą ma wartość jako paliwo. Bardzo wartościowym paliwem jest na przykład produkowany z rozdrobnionych odpadów drzewnych brykiet. Paliwo uszlachetnione, takie jak brykiet czy pelety drzewne, uzyskuje się poprzez suszenie, mielenie i prasowanie biomasy. Koszty ogrzewania takim paliwem są obecnie niższe od kosztów ogrzewania olejem opałowym. Brykiet drzewny PELETY Kocioł do spalania pelet drzewnych

BIOMASA W POSTACI GAZOWEJ - BIOGAZ Przy oczyszczalniach ścieków i na składowiskach odpadów, tam gdzie rozkładają się odpady organiczne występuje biogaz będący mieszaniną głównie metanu i dwutlenku węgla. Zwany on jest czasami gazem błotnym, a powstaje podczas beztlenowej fermentacji substancji organicznych. Człowiek może go wykorzystywać na różne sposoby, m. in. do produkcji: energii elektrycznej w silnikach iskrowych lub turbinach, energii cieplnej w przystosowanych kotłach, energii elektrycznej i cieplnej w układach skojarzonych. Istotny jest fakt, że wykorzystując będący jednym z gazów cieplarnianych metan zapobiega się jego emisji do atmosfery. Im mniej zaś w atmosferze gazów cieplarnianych, tym mniejsze natężenie efektu cieplarnianego, tym mniej związanych z globalnym ociepleniem niekorzystnych zmian klimatu. Spalanie śmieci i powstawanie biogazu

ZALETY STOSOWANIA BIOGAZU Zalety wynikające ze stosowania instalacji biogazowych: produkowanie „ZIELONEJ ENERGII” ograniczanie emisji gazów cieplarnianych poprzez wykorzystanie metanu obniżanie kosztów składowania odpadów zapobieganie zanieczyszczeniu gleb oraz wód gruntowych, zbiorników powierzchniowych i rzek uzyskiwanie wydajnego i łatwo przyswajalnego przez rośliny nawozu naturalnego eliminacja odoru

BIOGAZ Z OCZYSZCZALNI ŚCIEKÓW Potencjał techniczny dla wykorzystania biogazu z oczyszczalni ścieków do celów energetycznych jest bardzo wysoki. W Polsce jest 1759 przemysłowych i 1471 komunalnych oczyszczalni ścieków i liczba ta wzrasta. Standardowo z 1m3 osadu (4-5% suchej masy) można uzyskać 10-20 m3 biogazu o zawartości ok. 60% metanu. Do bezpośredniej produkcji biogazu najlepiej dostosowane są oczyszczalnie biologiczne, które mają zastosowanie we wszystkich oczyszczalniach ścieków komunalnych oraz w części oczyszczalni przemysłowych. Ponieważ oczyszczalnie ścieków mają stosunkowo wysokie zapotrzebowanie własne zarówno na energię cieplną i elektryczną, energetyczne wykorzystanie biogazu z fermentacji osadów ściekowych może w istotny sposób poprawić rentowność tych usług komunalnych. Ze względów ekonomicznych pozyskanie biogazu do celów energetycznych jest uzasadnione na tylko większych oczyszczalniach ścieków przyjmujących średnio ponad 8 000-10 000 m3 /dobę.

GAZ WYSYPISKOWY Odpady organiczne stanowią jeden z głównych składników odpadów komunalnych. Ulegają one naturalnemu procesowi biodegradacji, czyli rozkładowi na proste związki organiczne. W warunkach optymalnych z jednej tony odpadów komunalnych może powstać około 400-500 m3 gazu wysypiskowego. Jednak w rzeczywistości nie wszystkie odpady organiczne ulegają pełnemu rozkładowi, a przebieg fermentacji zależy od szeregu czynników. Dlatego też przyjmuje się, że z jednej tony odpadów można pozyskać maksymalnie do 200 m3 gazu wysypiskowego.

BIOMASA W POSTACI CIEKŁEJ Postać ciekła, to alkohole produkowane z roślin o dużej zawartości cukru oraz biodiesel produkowany z roślin oleistych. W wyniku fermentacji, hydrolizy lub pirolizy na przykład kukurydzy czy też trzciny cukrowej otrzymuje się etanol i metanol – biopaliwa, które mogą być następnie dodawane do paliw tradycyjnych. Przykładowo, około 90% wyprodukowanego w Stanach Zjednoczonych etanolu wykorzystuje się do wytwarzania „E 10”, paliwa zwanego także „gazoholem”. Ta, zawierająca tylko 10% etanolu mieszanina może napędzać każdy silnik, pracujący normalnie na benzynie, jednak na „E 85”, paliwie zawierającym 85% etanolu i 15% benzyny mogą jeździć tylko specjalnie przystosowane samochody.

ROŚLINY ENERGETYCZNE Przemysłowa plantacja słoneczników Plantacja wierzby wiciowej Piec do spalania biomasy

ZALETY BIOMASY Biomasę warto wykorzystywać z wielu powodów. Paliwo to jest nieszkodliwe dla środowiska: ilość dwutlenku węgla emitowana do atmosfery podczas jego spalania równoważona jest ilością CO2 pochłanianego przez rośliny, które odtwarzają biomasę w procesie fotosyntezy. Ogrzewanie biomasą staje się opłacalne - ceny biomasy są konkurencyjne na rynku paliw. Wykorzystanie biomasy pozwala wreszcie zagospodarować nieużytki i spożytkować odpady.