1. Co to jest alternatywne źródło energii ?

2. Dlaczego powinno się korzystać z alternatywnych źródeł energii ?

3. Rodzaje alternatywnych źródeł energii .

• Energia słoneczna

• Energia geotermiczna

• Biomasa

• Biogazy

4. Energia wiatru.

• Wiatrak

• Turbina wiatrowa

• Elektrownia wiatrowa

5. Energia wody.

• Koło wodne

• Elektrownia wodna

• Mała elektrownia wodna (MEW)

• Energia pływów morskich

• Energia pływów

• Energia falowania

6. Podsumowanie

1. Co to jest alternatywne źródło energii ?

Alternatywne źródło energii to rodzaj pozyskiwania energii niezależny od dużych, instytucjonalnych dostawców. Energia ta wykorzystywana jest do zasilania zakładów, miast, często wytwarzana przez gospodarstwa domowe, będące jej konsumentami.

2. Dlaczego powinno się korzystać z alternatywnych źródeł energii ?

Zasadniczym i coraz bardziej powszechnym powodem, dla którego ludzie coraz częściej korzystają z alternatywnych źródeł energii jest ocieplenie klimatu. Prowadzi to do topnienia lodowców, a co za tym idzie – ryzyka zalania nisko położonych obszarów oraz przybrzeżnych miast poprzez nadmiar wody. Dzieje się tak, ponieważ podczas spalania paliw kopalnych do atmosfery przedostają się duże ilości dwutlenku węgla oraz gazów cieplarnianych. Zatrzymują one ciepło, przez co można zaobserwować wzrost efektu cieplarnianego. Innym ważnym powodem jest ograniczona ilość zasobów naturalnych na Ziemi. Nadmierna ich eksploatacja przyspiesza moment, kiedy w końcu ludzie będą zmuszeni do korzystania z innych źródeł energii. Dobrym przykładem są bezustanne wydobycia ropy naftowej, której zasoby mogą się skończyć już za 40 lat. Patrząc z perspektywy ekonomicznej można też wyszczególnić inny powód. Mianowicie oszczędności płynące z korzystania z alternatywnych źródeł energii. Jako obrazujący to przykład można przyjąć na przykład baterię słoneczną. Koszty jakie trzeba ponieść to zakup panelu oraz jego montaż, zaś samo odzyskiwanie energii jest znaczącą oszczędnością . Porównując koszty zakupu pieca grzewczego oraz niezbędnego do niego paliwa, oszczędności wydają się bardzo duże i opłacalne. Kolejnym argumentem skłaniającym do korzystania z alternatywnych źródeł energii jest zanieczyszczenie środowiska spowodowane korzystaniem z paliw kopalnych. Elektrownie bazujące właśnie na tych surowcach energetycznych emitują szkodliwe gazy (tlenek węgla, dwutlenek węgla, tlenki azotu i siarki) oraz pyły przyczyniając się do powstawania kwaśnych deszczy, które powodują usychanie roślinności oraz erozji budynków i budowli. Alternatywne źródła energii nie przyczyniają się do emisji tak dużych ilości podobnych substancji, przez co są dużo bardziej ekologiczne oraz nie wpływają zbytnio na zmiany w krajobrazie.

3. Rodzaje alternatywnych źródeł energii .

Wyróżnia się kilka rodzajów alternatywnych źródeł, z których pozyskuje się energię. Są to energia słoneczna, geotermiczna, biomasa, biogaz oraz energia wiatru i wody, którym poświęcone zostały osobne punkty.

• Energia słoneczna

Jest to źródło energii odnawialnej, które wykorzystuje baterie słoneczne do przemiany promieniowania słonecznego w np. energię elektryczną (można je także wykorzystać do uzyskiwania energii cieplnej). Jest to modne oraz łatwo dostępne alternatywne źródło energii. Baterie słoneczne montuje się na dachach domów, ale są także przemysłowe elektrownie słoneczne. Zaletami korzystania z energii słonecznej jest właśnie łatwa dostępność oraz możliwość uzyskiwania różnych rodzajów energii, a jedyną wadą zależność od warunków pogodowych.

• Energia geotermiczna

Jest to odnawialne źródło energii, które wykorzystuje ciepło wód z wnętrza ziemi. Jest zaliczane jako odnawialne źródło energii, ponieważ wody te ogrzewają się dzięki ciepłu, płynącemu z jądra Ziemi, którego koniec nie jest na razie zapowiadany. Jest wykorzystywana jako źródło ciepła i ciepłej wody.

W Polsce istnieją zakłady cieplne wykorzystujące energię geotermiczną. Są to: Bańska Niżna, Pyrzyce, Stargard Szczeciński, Mszczonów, Uniejów, Słomniki, Lasek oraz Klikuszowa. Do zalet tego źródła energii zalicza się możliwość wykorzystania wód geotermalnych w układach centralnego ogrzewania oraz fakt, że zużyta woda jest ponownie ogrzewana. Niestety istnieją także wady. Między innymi ryzyko zanieczyszczenia wód głębinowych.

• Biomasa

Nazywa się tak masę materii w organizmach żywych. Może być wykorzystana jako pokarm (energia) dla człowieka lub jako energia elektryczna. Do uzyskania energii wykorzystuje się: drewno słabe technologicznie, odchody zwierząt, słomę, wodorosty, odpady organiczne, osady ściekowe oraz oleje roślinne i tłuszcze zwierzęce. Spalanie biomasy jest korzystniejsze niż paliw kopalnych, bo emituje mniej siarki oraz dwutlenku węgla, który był wchłaniany przez rośliny, które stworzyły biomasę. Co roku w Polsce do wykorzystania na cele energetyczne pozostaje ok. 5-6 mln ton słomy, z której można produkować brykiet i ogrzewać za jego pomocą gospodarstwa domowe. Do zalet można zaliczyć niski koszt oraz łatwość pozyskiwania energii, ale wadą korzystania z tego źródła jest emisja dwutlenku węgla.

• Biogazy

Ich inną nazwą jest gaz wysypiskowy. Nazwa ta nawiązuje do miejsca ich powstawania, czyli wysypiska. Biogazy powstają z odpadów organicznych (np. ścieków). Na nowoczesnych wysypiskach instaluje się specjalne komory fermentacyjne oraz bioreaktory. Przykładowym zastosowaniem biogazów jest motoryzacja. Do używania instalacji na biogaz zachęca niska cena gazu. Właśnie niewielki koszt oraz samoczynne wytwarzanie są zaletami gazu wysypiskowego, natomiast do wad wliczyć trzeba emisję gazów do środowiska.

4. Energia wiatru.

Historia tego źródła energii sięga aż do czasów kodeksu Hammurabiego. Jest to jedno z najbardziej rozpowszechnionych obecnie alternatywnych źródeł energii. Energią wiatry nazywa się energię wytwarzaną przez ruchy mas powietrza oraz zalicza się do odnawialnych źródeł energii. Jest przekształcana w energię elektryczną za pomocą turbin wiatrowych, jak również wykorzystywana jako energia mechaniczna w wiatrakach.

• Wiatrak

Wiatrak to budowla drewniana, niekiedy murowana, wyposażona w skrzydła poruszane siłą wiatru i napędzające urządzenia. Jest najstarszym silnikiem wiatrowym – przetwarza energię wiatru na energię kinetyczną w ruchu obrotowym. Jest poprzednikiem turbiny wiatrowej, którą czasami również nazywa się wiatrakiem. Wytwarzaną przez nie energię mechaniczną od IX wieku wykorzystywano do poruszania kamieni zwanych żarnami, które służyły do mielenia zbóż. W późniejszym czasie wynaleziono wiatraki tarczowe, które mełły i mieszały pigmenty, rozdrabniały skały na kruszywa, plotły sznury konopne, wyciskały olej, mieliły tytoń,, drewno (na papier) kawę, kakao, oraz gorczycę (na musztardę).

Typy historyczne wiatraków to:

1 – koźlak

2 – holender

3 – paltrak

• Turbina wiatrowa

Inne jej nazwy to silnik wiatrowy, wieża wiatrowa, siłownia wiatrowa, generator wiatrowy. Jest to urządzenie zamieniające energię kinetyczną wiatru na pracę mechaniczną w postaci ruchu obrotowego wirnika. Mylnie nazywana elektrownią wiatrową – turbina wiatrowa stanowi zasadniczy element elektrowni wiatrowej.

Turbina o poziomej osi obrotu ma wirnik składający się z łopat i piasty umieszczonej na przedniej części gondoli (pionowo ustawionego słupa) ustawionej na wiatr. Wirnik przymocowany jest do głównego wału, który przenosi energię obrotów do generatora, przekształcającego ją w energię elektryczną. Najczęściej obecnie spotykaną turbiną wiatrową jest turbina śmigłowa o poziomej osi obrotu, wirniku ustawionym "na wiatr", zamocowanym w gondoli. Całość umieszczona jest na wieży o wysokości do 100 m.

Najwyższe na świecie turbiny wiatrowe znajdują się w Polsce, we wsi Paproć. Wysokość kratownicowych masztów tych turbin wynosi 160 m, a długość łopat wirnika – 50m.

• Elektrownia wiatrowa

Jest to elektrownia wytwarzająca energię elektryczną przy pomocy generatorów (turbin wiatrowych) napędzanych energią wiatru. Energia elektryczna uzyskana z energii wiatru jest uznawana za ekologicznie czystą, gdyż, pomijając nakłady energetyczne związane z wybudowaniem takiej elektrowni, wytworzenie energii nie pociąga za sobą spalania żadnego paliwa. Wyróżnia się elektrownie lądowe i morskie. Praca elektrowni wiatrowych powoduje jednak nietypowe i trudne do oceny oddziaływanie na środowisko.

Czynniki mogące wpływać na środowisko na etapie użytkowania elektrowni wiatrowej (tzw. nietypowe aspekty środowiskowe):

1. zagospodarowanie terenu i wykorzystanie gruntów,

2. efekty wizualne,

3. wpływ na krajobraz,

4. efekty akustyczne generowane przez łopaty, w tym hałas infradźwiękowy,

5. wibracje,

6. wpływ na ptaki, nietoperze i zwierzęta morskie,

7. niszczenie naturalnych siedlisk,

8. powstawanie aerozoli,

9. problemy z widocznością,

10. odbijanie fal i cząstek,

11. zakłócenia komunikacji elektromagnetycznej,

12. podwodny hałas i wibracje,

13. awarie i wypadki,

14. wpływ na działanie radarów,

15. wpływ na mikroklimat.

Wśród zalet energii wiatru można wymienić wszechstronne wykorzystanie oraz brak emisji zanieczyszczeń, jednakże do wad zalicza się zależność od warunków pogodowych oraz dużą ingerencję w wygląd krajobrazu i wyżej wymienione aspekty środowiskowe.

5. Energia wody.

• Koło wodne

Koło mające na obwodzie łopatki lub przegrody, poruszane siłą naporu wody, poprzednik turbiny wodnej. Najczęściej wykorzystywane do napędu młynów wodnych i narzędzi wykorzystywanych np. w tartakach lub kuźniach. W Polsce koła wodne stosowano od XII wieku.

Zależnie od sposobu zasilania koła wodne dzielimy na:

1 – nasiębierne (wykorzystuje głównie energię potencjalną wody) o największej wydajności)



2 – śródsiębierne (wykorzystuje energię potencjalną i kinetyczną wody),



3 – podsiębierne (wykorzystuje głównie energię kinetyczną wody)

• Elektrownia wodna

Jest to zakład przemysłowy zamieniający energię potencjalną wody w energię elektryczną. Jest najchętniej wykorzystywanym odnawialnym źródłem energii . Norwegia, Demokratyczna Republika Konga, Paragwaj i Brazylia uzyskują ponad 85% swojej energii elektrycznej z elektrowni wodnych. Wyróżnia się kilka rodzajów elektrowni wodnych: zapory, elektrownie szczytowo-pompowe, przepływowe, pływowe oraz niżej opisane małe elektrownie wodne.

Podczas produkcji energii nie emitują gazów ani pyłów do atmosfery, są stosunkowo tanim źródłem energii i mogą zmieniać generowaną ilość energii w zależności od zapotrzebowania, natomiast ich wadą jest ograniczona liczba lokalizacji, w których można je budować. Ponadto budowa zapór dla elektrowni wodnych pociąga za sobą zahamowanie naturalnego biegu rzeki i tworzenie zbiorników retencyjnych, drastycznie zmieniających środowisko.

• Mała elektrownia wodna (MEW)

Elektrownia wodna o mocy zainstalowanej poniżej określonego w danym kraju kryterium (w Polsce jest to 5MW). Uznawane są za odnawialne źródła energii, a ich właściciele uzyskują certyfikat wytworzenia tzw. zielonej energii.

Na małą elektrownię wodną składa się:

• próg piętrzący rzekę: stały (piętrzący wodę do stałego poziomu) lub ruchomy (o zmiennej wysokości piętrzenia poziomu wody),

• budynek elektrowni z siłownią (urządzenia elektryczne produkcyjne i przesyłowe, turbiny),

• kanał doprowadzający i odprowadzający wodę z turbin.

Małe elektrownie wodne mają liczne zalety, ale także i wady, przez co mają wielu zwolenników i przeciwników. Najważniejszymi z zalet są wysokie dotacje na budowę MEW, możliwość zdalnego sterowania, zmniejszanie erozji dennej, niezanieczyszczanie środowiska oraz umożliwienie instalowania w licznych miejscach na małych ciekach wodnych. Wśród wad wymienić należy między innymi naruszenie równowagi biologicznej rzeki oraz zubożenie ekosystemu rzecznego w obrębie działania MEW, niska wydajność energetyczna w porównaniu z innymi źródłami odnawialnymi, niestabilność dostaw prądu przez wahania pływów w rzece oraz zagrożenie dla ryb przepływających przez turbiny.

• Energia pływów morskich

Moc prądów morskich jest oceniana na prawie dwa razy więcej niż moc możliwa do otrzymania ze spadku wód śródlądowych. Jednak jej wykorzystanie jest bliskie zeru z powodu problemów technicznych i obawy przed zaburzeniem naturalnej równowagi. Wielu badaczy uważa, że prądy morskie mają fundamentalne znaczenie dla klimatu i uszczuplenie ich energii, choćby niewielkie, mogłoby doprowadzić do nieobliczalnych zmian klimatycznych.

• Energia pływów

Pływy są źródłem energii o mniejszym potencjale niż prądy morskie, ale za to bezpieczniejszym i lepiej poznanym. Pierwsza wzmianka na temat ich wykorzystania pochodzi z 1086 r. z Dover, gdzie podobno pracował młyn napędzany energią pływów. Pierwszą elektrownię pływową zbudowali w roku 1967 Francuzi w Saint-Malo. Obecnie takie elektrownie są również w Rosji i Wielkiej Brytanii, jednak żadna z nich obecnie (styczeń 2007 r.) nie pracuje na skalę przemysłową z powodu problemów technicznych oraz niebezpieczeństwa sztormów i huraganów.

• Energia falowania

Wykorzystanie tej energii sprawia pewne trudności, pomimo iż opracowano wiele teoretycznych metod konwersji energii falowania na energię elektryczną. Największym problemem jest zmienność wysokości fal i wytrzymałość elektrowni.

Najważniejsze sposoby konwersji energii fal na elektryczną:

- elektrownie pneumatyczne – fale wymuszają w nich ruch powietrza, które napędza turbinę

- elektrownie mechaniczne – wykorzystują siłę wyporu do poruszania się prostopadle do dna, co powoduje obracanie się wirnika połączonego z prądnicą

-elektrownie indukcyjne – wykorzystują ruch pływaków do wytwarzania energii elektrycznej poprzez zastosowanie poruszających się wraz z pływakami cewek w polu magnetycznym

-elektrownie hydrauliczne – w których przez ścianki nieruchomego zbiornika przelewają się jedynie szczyty fal, a woda wypływająca ze zbiornika napędza turbinę.

6. Podsumowanie

Jak widać, sposobów na pozyskiwanie energii z alternatywnych źródeł jest wiele. Warto je znać, dowiedzieć się co nieco na temat ich wykorzystania oraz wad i zalet, które się z nimi wiążą. Zwłaszcza, że w ciągu najbliższych kilkudziesięciu lat grozi wyczerpanie surowców energetycznych, które w chwili obecnej są najbardziej eksploatowane. Być może obecne pokolenie dzieci i młodzieży, będzie musiało nauczyć swoje dzieci, jak korzystać z alternatywnych źródeł energii ? To się dopiero okaże, ale już teraz należy zacząć się do tego przygotowywać.