Energia wodna, słoneczna i geotermalna, a także ta generowana przez wiatr oraz różnego rodzaju biopaliwa. Ludzkość w coraz większym stopniu korzysta ze źródeł odnawialnych energii. To korzyść dla środowiska, oszczędność dla kieszeni i doskonała alternatywa dla ograniczonych zasobów paliw kopalnych, których eksploatacja powoduje szkodliwą emisję dwutlenku węgla do atmosfery. Jakie są rodzaje odnawialnych źródeł energii oraz czym się one charakteryzują?
Co to jest energia odnawialna?
Odnawialne źródła energii są doskonałą alternatywą dla paliw kopalnych – węgla, ropy i gazu ziemnego. W przeciwieństwie do nich energia odnawialna ma ogromny potencjał do samouzupełniania się w krótkim czasie. Sprawia to, że jest praktycznie niewyczerpalna, a przy tym tania. Odnawialne źródła energii są ekologiczne, co oznacza, że ich pozyskiwanie nie wiąże się ze znaczną ingerencją w środowisko naturalne. I choć eksploatacja odnawialnych źródeł energii wymaga wykorzystania zaawansowanych urządzeń technologicznych, których produkcja oraz użytkowanie może mieć niekorzystny wpływ na przyrodę, to ogólny bilans korzystania z takich zasobów jest pozytywny.
Odnawialne źródła energii są coraz częściej wykorzystywane przez człowieka. Obecnie zaspokajają ponad 18 procent zapotrzebowania ludzi na energię. Ich popularność wiąże się przede wszystkim z ogromnym postępem technologicznym, ale także ze wzrostem zapotrzebowania na energię i coraz bardziej szkodliwą dla środowiska eksploatacją paliw kopalnych. Wiele wskazuje zatem na to, że odnawialne źródła energii to przyszłość cywilizacji.
Najważniejsze źródła odnawialne, z których pozyskujemy energię to słońce, woda, wiatr oraz biopaliwa i ciepło ziemi. Człowiek cały czas uczy się je efektywnie wykorzystywać. Mobilizuje go do tego pogarszający się stan środowiska naturalnego, a pomagają tym w nowoczesne technologie. Postęp techniczny w zakresie sprawnego wykorzystania energii pochodzącej ze słońca, wiatru i wody jest bardzo szybki. Umożliwia też stosowanie tego rodzaju rozwiązań nie tylko na skalę przemysłową, ale także w pojedynczych gospodarstwach domowych. Tego typu inwestycje są bardzo opłacane. Generują mniejsze rachunki, a na ich realizację można otrzymać różnego rodzaju dofinansowanie. Do korzystania ze źródeł odnawialnych w pojedynczych gospodarstwach domowych motywuje też ludzi troska o środowisko naturalne.
Moc słońca
Wśród najpotężniejszych źródeł energii odnawialnej należy wymienić energię słoneczną. Docierająca do Ziemi energia promieniowania słonecznego wystarczyłaby, by zaspokoić zapotrzebowanie energetyczne dla 5 tysięcy cywilizacji takich jak ludzka. Słońce to nic innego jak wielki reaktor termojądrowy, który generuje ogromną moc, docierającą na naszą planetę w postaci fal elektromagnetycznych. Wpływa ona na generowanie także innych źródeł energii wykorzystywanych przez człowieka – zwłaszcza energii wiatru i wody.
Człowiek korzysta z mocy promieniowania słonecznego w coraz większym stopniu. Najbardziej efektywny sposób to wykorzystanie jej do celów grzewczych. Służą do tego specjalne kolektory słoneczne, czyli tzw. solary, Jak działają? Ciepło promieniowania kosmicznego akumulowane jest w specjalnych zbiornikach za pomocą cieczy. Taka energia wykorzystywana jest do podgrzewania bieżącej wody oraz w systemach centralnego ogrzewania. Efektywność instalacji solarnej uzależniona jest od poziomu nasłonecznienia. Warto jednak dodać, że takie systemy działają z powodzeniem nawet przy zachmurzonym niebie oraz przy niskich temperaturach. Są wykorzystywane zarówno w dużych budynkach użyteczności publicznej, jak i domach mieszkalnych. Tego rodzaju instalacje coraz częściej spotykamy przy gospodarstwach domowych. Zobacz co na temat solarów mówią specjaliści z firmy Eko Idea.
Energię słoneczną wykorzystują też instalacje fotowoltaiczne. To urządzenia opracowane z myślą o wytwarzaniu energii elektrycznej. Proces możliwy jest dzięki efektowi fotowoltaicznemu, czyli zdolności wytwarzania siły elektromotorycznej na ciałach stałych. W nowoczesnych urządzeniach fotowoltaicznych najczęściej wykorzystuje się w tym celu płytki krzemowe. Sprawność tak zbudowanych ogniw fotowoltaicznych wynosi około 30 procent. To znacznie mniej niż w przypadku solarów, ale technologia ta intensywnie się rozwija. Jest coraz powszechniej stosowana przez użytkowników prywatnych, ale na świecie nie brakuje też ogromnych elektrowni słonecznych, które generują bardzo dużą moc. Do tego niezbędna jest jednak ogromna powierzchnia oraz duże nasłonecznienie.
Potęga wody
Energia pozyskiwana z wody, czyli hydroenergia, jest wykorzystywana przez człowieka od wieków. Obecnie to również najbardziej efektywny sposób pozyskiwania energii. Płynąca bądź spadająca woda jest nośnikiem ogromnej siły. Niegdyś wykorzystywano ją do napędzania młynów, tartaków i kuźni. Dziś służy przede wszystkim do produkcji energii elektrycznej. Jak to działa? Energia spadku wody wykorzystywana jest do napędzania turbin, czyli ogromnych wirników generujących prąd elektryczny. Do ujarzmienia takiej energii służą specjalne budowle hydrotechniczne.
W przypadku wód śródlądowych często stosuje się piętrzenie rzek, czyli zapory, wykorzystujące energię spadku wody. W rejonach, których na szeroką skalę wykorzystuje się ten sposób pozyskiwania energii elektrycznej, rachunki za prąd są bardzo niskie. Tego rodzaju rozwiązanie mają jednak swoich przeciwników, którzy protestują przeciwko budowie tam ze względu na ich znaczną ingerencję w środowisko naturalne. Innego rodzaju elektrownie wodne wykorzystują m.in. energię pływów morskich oraz prądów i falowania. Energia pływów morskich to gałąź odnawialnych źródeł energii, w której tkwi ogromny, niewykorzystany dotąd potencjał.
Siła wiatru
Człowiek od wieków skutecznie wykorzystuje też energię wiatru, czyli moc drzemiącą w przemieszczających się masach powietrza. Niegdyś służyła ona głównie do napędzania wiatraków oraz żaglowców. Dziś dzięki niej wytwarza się głównie energię elektryczną. Służą do tego turbiny wiatrowe, czyli ogromne, wysokie instalacje ustawiane na dużych, otwartych przestrzeniach. Siła wiatru napędza znajdujące się wewnątrz wiatraków prądnice, generując tym samym prąd elektryczny. Efektywność tego rodzaju źródeł energii zależy od warunków atmosferycznych. Gdy wiatr nie wieje, wiatrak nie pracuje. W bezwietrzną pogodę energię wiatru trzeba więc zastąpić alternatywnymi źródłami energii. Zwykle są to tradycyjne elektrownie węglowe.
Na świecie funkcjonuje wiele wydajnych tzw. ferm wiatrowych, składających się z wielu połączonych w sieć turbin wiatrakowym. Dobrym miejscem na lokalizowanie tego rodzaju elektrowni są obszary przybrzeżne, gdzie wiatry są silniejsze i stabilniejsze. Wiatraki umieszczone na morzu w mniejszym stopniu ingerują też przestrzeń, w której funkcjonują ludzie.
Ciepło z ziemi
Do źródeł odnawialnych należy też energia geotermalna. Chodzi o energię cieplną Ziemi, która zgromadzona jest pod ziemią w skałach, wodzie i gruncie. To praktycznie niewyczerpalne źródło, które jest w stanie dostarczyć ludziom bardzo dużą ilość energii. Jak z niego korzystać? Niezbędne są do tego głębokie odwierty lub umieszczone pod gruntem tzw. pompy ciepła. To pierwsze rozwiązanie stosowane jest w przypadku przemysłowej eksploatacji warstw wodonośnych i wymaga dużych nakładów inwestycyjnych. Jego efektywność zależy od temperatury podziemnych złóż.
Pompy ciepła pozyskują natomiast energię z wody lub powietrza znajdującego się pod gruntem. Do ich działania niezbędna jest niewielka ilość energii elektrycznej. Tego rodzaju instalacje z powodzeniem wykorzystywane są w gospodarstwach jednorodzinnych oraz budynkach publicznych. Służą do ogrzewania pomieszczeń oraz bieżącej wody. Do ich działania niezbędny jest jednak prąd elektryczny, który zasila całą instalację. Użytkowanie pomp ciepła może się zatem wiązać z większymi rachunkami za prąd.
Potencjał biopaliw
Innymi rodzajami energii odnawialnej są różnego rodzaju biopaliwa. Powstają w wyniku przetwarzania biomasy, czyli materii organicznej, która jest efektem pracy organizmów żywych, zarówno roślinnych, jak i zwierzęcych. Istnieją różne rodzaje biomasy. Zalicza się do niej m.in. drewno, słomę, odchody zwierząt, osady ze ścieków, odpady organiczne oraz oleje roślinne. Pozyskiwane w ten sposób biopaliwo poddaje się spalaniu, a generowane ciepło przetwarza się na energię elektryczną.
Biomasę pozyskuje się poprzez przetwarzanie odpadów, a także dzięki hodowli specjalnych roślin o dużym przyroście rocznym i sporej wartości opałowej, których spalanie prowadzi do uwolnienia dużej ilości energii. Warto dodać, że w procesie spalania biopaliwa do atmosfery uwalniany jest dwutlenek węgla. Nie powoduje on jednak szkodliwego dla środowiska efektu cieplarnianego, ponieważ jest wchłaniany w procesie fotosyntezy.
