OZE Odnawialne źródła energii

Transkrypt

1 OZE Odnawialne źródła energii

2 Rodzaje OZE Energia niekonwencjonalna nie zawsze jest energią odnawialną. Do niekonwencjonalnych źródeł energii, których zasoby są wyczerpywalne zalicza się m.in.wodór, i ogniwa paliwowe. Z kolei odnawialne źródła energii to: biomasa - będąca najstarszym znanym źródłem energii, energia wody - dostarczająca światu około 20% elektryczności, energia wnętrza Ziemi - zwana też geotermalną, energia wiatru - wykorzystywana już przed 4 tysiącami lat, energia Słońca - trudna do akumulacji, lecz za to tysiąckrotnie przekraczająca globalne zapotrzebowanie.

3 Do OZE zalicza się również część odpadów komunalnych i przemysłowych, jak na przykład odpady organiczne i ścieki. Współcześnie, zarówno w Polsce jak i na świecie najczęściej wykorzystuje się energię biomasy. W 2009 roku jej udział w strukturze wykorzystania OZE w Polsce przekraczał 98%.

4 Na Kongresie Amerykańskiego Towarzystwa Mikrobiologicznego w maju 2006 roku naukowcy zaprezentowali sposoby wykorzystania bakterii do produkcji energii. Jeden z nich to mikrobowe ogniwo paliwowe, w którym bakteria nazywana geobakterem przyczepia się do metalowej elektrody i przekazuje do niej elektrony. Elektrony te pochodzą z metabolizmu bakterii, są ubocznym produktem jej życia. Pożywką dla bakterii są dowolnego rodzaju odpady organiczne, na przykład ścieki. Bakterie jednocześnie wytwarzają prąd elektryczny i oczyszczają ścieki. Dotychczas wynalazek ten nie był w praktyce stosowany, gdyż był za mało wydajny. Teraz naukowcy zapowiadają, że już wkrótce stanie się na tyle wydajny, że będzie opłacało się go stosować.

5 Udział OZE w produkcji energii na świecie

6

7

8 Popularyzacji OZE służą specjalne programy, w rodzaju niemieckiego dachów : kto zdecyduje się na montaż instalacji wykorzystującej energię Słońca, może liczyć na korzystny kredyt. Proekologiczna polityka państwa często przynosi spodziewane efekty. W Niemczech od roku 1998 ilość energii elektrycznej pozyskiwanej z biomasy potroiła się, zaś produkowanej z wiatru wzrosła sześciokrotnie.

9 Czy poza w walorami, takimi jak niewyczerpywalność, nieszkodliwość dla środowiska i niskie ceny, odnawialne źródła energii posiadają jeszcze jakieś zalety? Tak, i to istotne. W odróżnieniu od źródeł konwencjonalnych są dostępne na całym świecie (chociaż nie wszędzie w tym samym stopniu). W skali kraju produkcja energii odnawialnej pozwala uniezależnić się od importu paliw, zwiększając tym samym bezpieczeństwo energetyczne.

10 W skali lokalnej umożliwia redukcję nadwyżek w rolnictwie (na przykład ziemniaków czy roślin oleistych), pozwala zagospodarować nieużytki, przyczynia się także do zmniejszenia bezrobocia. Najistotniejszą zaletą OZE pozostaje jednak ich przyjazność dla środowiska, fakt, że nie powodują wzrostu koncentracji gazów cieplarnianych w atmosferze i tym samym zwiększenia niepokojących zmian klimatycznych, których ewentualnych skutków nie jesteśmy w stanie w pełni przewidzieć.

11 Rodzaje biomasy Stałe, płynne i gazowe biopaliwa produkowane są z biomasy, która sama występuje w rozmaitych stanach skupienia. Istnieją jednak różne rodzaje biopaliw w określonym stanie skupienia, podobnie jak różne są rodzaje surowców, wykorzystywanych do ich produkcji. Wśród biopaliw stałych wyróżniamy np. brykiet, który może być wytwarzany z każdego rodzaju biomasy roślinnej, lecz najczęściej produkowany jest z trocin, wiórów, zrębków drzewnych czy słomy oraz pelety, do produkcji których nadaje się kora, zrębki, rośliny energetyczne i słoma, lecz najczęściej wykorzystywane są trociny i wióry.

12 Wśród biopaliw stałych wyróżniamy np. brykiet, który może być wytwarzany z każdego rodzaju biomasy roślinnej, lecz najczęściej produkowany jest z trocin, wiórów, zrębków drzewnych czy słomy oraz pelety, do produkcji których nadaje się kora, zrębki, rośliny energetyczne i słoma, lecz najczęściej wykorzystywane są trociny i wióry.

13 Podobnie biopaliwa płynne bioolej, biodiesel czy bioalkohole - produkowane są z rozmaitych surowców, przy użyciu rozmaitych technologii. Jeśli chodzi o biopaliwa gazowe, to obok pozyskiwanego w procesie fermentacji metanowej biogazu do celów energetycznych wykorzystywany jest także holzgas, czyli gaz drzewny powstający w procesie pirolizy. Omówimy teraz pokrótce najważniejsze rodzaje biopaliw.

14 DREWNO I ODPADY DRZEWNE Drewno było podstawowym surowcem energetycznym jeszcze w początkach XX wieku. Choć później jego miejsce zajęły paliwa kopalne, drewno nie przestało odgrywać istotnej roli w budownictwie, meblarstwie i innych sektorach gospodarki, takich, jak przemysł chemiczny czy górnictwo.

15 Pod względem składu chemicznego drewno jest substancją niejednorodną, zawierającą głównie celulozę, hemicelulozę, ligninę i wodę. Wraz z wiekiem drzewa nasila się proces lignifikacji: zawartość ligniny w drewnie wzrasta, a zawartość wody maleje.

16 Z czego składa się drewno? W 20-60% z wody. Zawartość wody w świeżym drewnie zależy głównie od gatunku drzewa i jest wyższa w przypadku drewna o mniejszym ciężarze właściwym. Z materiału palnego, w którym 50-52% stanowi węgiel, 40-44% tlen, 6-6,5% wodór, ok. 0,2% azot i ok. 0,1% siarka. W około 0,5% z popiołu, zawierającego wapń, magnez i potas.

17 Paliwa drewnopochodne charakteryzują się wysoką zawartością składników lotnych. Zaledwie 20% ich masy stanowią nielotne związki węgla, które nie odparowują w procesie suchej destylacji (ogrzewania) drewna, lecz zostają spalone na ruszcie. Tymczasem większość związków lotnych spala się nad rusztem.

18

19 Drewno kawałkowe to: pozostałość (ok. 2%) drewna konstrukcyjnego, przycinanego na wymiar, bądź też odpad z produkcji przycinanych na wymiar półwyrobów (np. fryzów), lub materiał nie spełniający norm półwyrobu (stanowi nawet do 50% przerabianego drewna) jego wartość opałowa wynosi MJ/kg, wilgotność 20-30%, a zawartość popiołu 0,6-1,5% suchej masy zawiera minimalne ilości kory.

20 Trociny stanowią około 10% drewna przerabianego w tartakach. Są także produktem ubocznym skrawania, frezowania itp. w zakładach bardziej zaawansowanej obróbki drewna. Oczyszczone z drewna kawałkowego stanowią cenne paliwo i mogą być wykorzystywane w kotłowniach. Poziom wilgotności trocin jest zróżnicowany i waha się od 6-10% do 45-65% dla trocin z niedawno ściętego drzewa. Przy wilgotności 5-15% zawartość popiołu wynosi mniej niż 0,5%.

21 Wady trocin to trudności związane z magazynowaniem, skłonność do zaparzania (trociny bukowe) i podatność na zawilgocenia. Z uwagi na te słabe punkty trociny powinny być spalane w pierwszej kolejności.

22 Wióry są, podobnie jak trociny, produktem ubocznym przemysłu drzewnego, powstającym podczas skrawania i frezowania. Cechą charakterystyczną wiórów jest niska wilgotność (5-15%). Zawierają niewielką ilość zanieczyszczeń.

23 Zrębki drzewne to rozdrobnione drewno w postaci długich na 5-50 mm ścinków o nieregularnych kształtach. Są produkowane: podczas pierwszego trzebienia drzewostanów, wierzchołków i innych pozostałości po wyrębach, podczas obrabiania kłód w tartakach, na szyborosnących plantacjach wierzby, z odpadów drzewnych w dużych zakładach przetwarzających drewno.

24 Wartość opałowa zrębków wynosi 6-16 MJ/kg, wilgotność 20-60%, a zawartość popiołu, którą zwiększa ewentualne zanieczyszczenie kamieniami, glebą i piachem stanowi od 0,6 do 1,5% suchej masy. Zrębki są doskonałym paliwem dla kotłów, wykorzystuje się je również do produkcji płyt wiórowych i jako topnik w hutnictwie. Wadą tego paliwa jest wrażliwość na zmiany wilgotności powietrza i podatność na choroby grzybowe. Długo magazynowane zrębki powinny być co jakiś czas przewracane.

25 Kora to wartościowy pod względem energetycznym odpad przemysłu drzewnego, stanowiący od 10 do 15% masy pozyskiwanego drewna. Jej wartość opałowa wynosi 18,5-20 MJ/kg, wilgotność 55-65%, a zawartość popiołu, który ma tendencję do żużlowania stanowi 1-3% suchej masy. Część kory zostaje podczas obróbki drewna przetworzona na trociny. Korę przed podaniem do kotła z podajnikiem ślimakowym należy poddać zrębkowaniu w rębaku z górnym zasypem, zrębkowanie kory przebiega jednak szybko i pochłania niewielkie ilości energii.

26 Paliwo uszlachetnione, czyli brykiet i pelety cechuje się wysoką wartością opałową, za którą odpowiada niska wilgotność i małą objętością, związaną z dużym ciężarem właściwym. Zaletą brykietu i pelet to ich jednolita wielkość, ułatwiająca wykorzystanie.

27 Brykiet drzewny to walec lub kostka, utworzona z suchego rozdrobnionego drewna (trocin, wiórów czy zrębków), sprasowanego pod wysokim ciśnieniem bez dodatku substancji klejących. W czasie zachodzącego pod ciśnieniem 200 atmosfer procesu brykietowania wydziela się lignina, która po obniżeniu temperatury zastyga, spajając surowiec w formie brykietu. Duże zagęszczenie materiału w stosunku do objętości sprawia, że proces spalania brykietu zachodzi stopniowo i powoli. Wartość energetyczna: GJ/t; wilgotność: 6-8%; zawartość popiołu: 0,5-1% suchej masy.

28

29 Pelety (inaczej granulat) to produkowane z odpadów drzewnych - najczęściej z trocin i wiórów - długie na kilka cm granulki o średnicy 6-25 mm. Granulat wytłacza się w prasie rotacyjnej, bez dodatku substancji klejącej i pod dużym ciśnieniem, które umożliwia duże zagęszczenie surowca. Pelety są paliwem łatwym do transportowania, najpraktyczniejszym w magazynowaniu i najwygodniejszym w eksploatacji. Ich zaletą jest też bardzo niska zawartość popiołu (0,4-1% suchej masy). Wartość energetyczna pelet wynosi 16,5-17,5 MJ/kg, a wilgotność 7-12%.

30

31 ROŚLINY POCHODZĄCE Z UPRAW ENERGETYCZNYCH

32 Bogate w związki celulozowe i ligninowe rośliny energetyczne mogą być wykorzystywane do produkcji energii cieplnej i energii elektrycznej oraz do wytwarzania paliw: zarówno ciekłych jak i gazowych. Rośliny energetyczne można przy tym spalać albo w całości, albo w formie wyprodukowanego z nich brykietu czy pelet. Uprawy energetyczne umożliwiają zagospodarowanie nisko produktywnych bądź zdegradowanych terenów rolniczych, co ma niemałe znaczenie w naszym kraju, gdzie na ponad 20% terenu stężenie metali ciężkich w glebie przekracza dopuszczalne normy.

33 Rośliny energetyczne mają szczególną zdolność do akumulowania zanieczyszczeń w systemie korzeniowym. Ich plantacja może w ciągu 15 lat oczyścić glebę z takich metali ciężkich, jak arsen, ołów, chrom, miedź, mangan, nikiel, rtęć i cynk. Dodatkowym plusem takiej rekultywacji jest fakt, że zanieczyszczenia gromadzą się wyłącznie w korzeniach roślin, nie przenikają więc do produktów spalania. Mimo to plantacje energetyczne mają również pewne wady: powstawanie wielkoobszarowych monokultur jest niekorzystne dla środowiska, poza tym uprawy energetyczne mogą prowadzić do ograniczenia lub wręcz eliminacji bioróżnorodności i powodować wyjałowienie gleby.

34 Pożądane cechy roślin energetycznych to: duży przyrost roczny, wysoka wartość opałowa, znaczna odporność na choroby i szkodniki stosunkowo niewielkie wymagania glebowe.

35 Wyróżniamy cztery podstawowe grupy roślin energetycznych: rośliny uprawne roczne: zboża, konopie, kukurydza, rzepak, słonecznik, sorgo sudańskie, trzcina; rośliny drzewiaste szybkiej rotacji: topola, osika, wierzba, eukaliptus; szybkorosnące, rokrocznie plonujące trawy wieloletnie: miskanty, trzcina, trzcina laskowa; wolnorosnące gatunki drzewiaste.

36 W Polsce jedną z najczęściej uprawianych roślin energetycznych jest wierzba wiciowa (zwana też energetyczną). Jej uprawa w naszym kraju jest opłacalna ze względu na korzystne warunki klimatyczne, które są lepsze od warunków panujących na przykład w Szwecji. W związku z dużym zainteresowaniem uprawami energetycznymi należy się jednak spodziewać wprowadzania coraz to nowych gatunków i odmian roślin.

37 PRODUKTY I ODPADY ROLNICZE

38 Tak, jak uprawa roślin energetycznych umożliwia zagospodarowanie nieużytków rolnych, tak wykorzystanie na cele energetyczne nadwyżek i odpadów produkcji rolnej zapobiega marnotrawstwu żywności i rozwiązuje problem utylizacji odpadów. Słoma, siano, buraki cukrowe, trzcina cukrowa, ziemniaki, rzepak czy pozostałości przerobu owoców bądź zwierzęce odchody to cenne z energetycznego punktu widzenia surowce, które warto wykorzystywać. Najbardziej rozpowszechnione jest wykorzystywanie do celów energetycznych słomy.

39

40 Słoma to jak podaje Mała Encyklopedia Rolnicza dojrzałe lub wysuszone źdźbła roślin zbożowych, a także wysuszone rośliny strączkowe, len czy rzepak. W energetyce znajduje zastosowanie słoma wszystkich rodzajów zbóż oraz rzepaku i gryki, przy czym za szczególnie cenną uchodzi słoma żytnia, pszenna, rzepakowa i gryczana oraz osadki kukurydzy. Słoma jest zasadniczo wykorzystywana jako pasza i jako podściółka w hodowli zwierząt gospodarskich, do celów energetycznych wykorzystuje się zaś jej nadwyżki. Z drugiej strony dużą wartość energetyczną ma zupełnie nieprzydatna w rolnictwie słoma rzepakowa, bobikowa i słonecznikowa

41 Wykorzystanie nadwyżek słomy do celów energetycznych pozwala uniknąć ich spalania na polach. Ta częsta praktyka wyrządza wielkie szkody środowisku naturalnemu, stąd kraje posiadające mało inwentarza, lecz produkujące dużo zbóż i dużo rzepaku starają się znaleźć alternatywne formy wykorzystywania słomy na przykład Kanadyjczycy używają jej do produkcji płyt, zaś Duńczycy już w 1992 roku wykorzystywali aż 55% produkowanej słomy na cele energetyczne. Wilgotność słomy wynosi 10-20%, zaś wartość opałowa i zawartość popiołu odpowiednio 14,3 MJ/kg i 4% suchej masy dla słomy żółtej oraz 15,2 MJ/kg i 3% s. m. dla słomy szarej.

42

43 Ziarno energetyczne- W celach energetycznych uprawia się wiele słabo rozpowszechnionych gatunków roślin, uprawia się jednak także rośliny znane już od dawna, lecz hodowane najczęściej z innym przeznaczeniem. Taką rośliną jest wykorzystywany zazwyczaj jako pasza dla zwierząt i pożywienie dla człowieka owies, którego uprawa znana jest w naszym kraju co najmniej od VIII wieku.

44 BIOGAZ-czyli gaz wysypiskowy to powstająca w wyniku fermentacji metanowej mieszanina gazów, której głównym składnikiem jest metan. Biogaz wykorzystywany do celów energetycznych zawiera ponad 40% metanu, zaś jego właściwości nie odbiegają od właściwości gazu ziemnego. W energetyce wykorzystuje się biogaz powstający w wyniku fermentacji: odpadów organicznych na składowiskach odpadów, odpadów zwierzęcych w gospodarstwach rolnych, osadów ściekowych w oczyszczalniach ścieków.

45 BIOPALIWA PŁYNNE Do biopaliw płynnych zaliczamy: oleje roślinne, np. olej rzepakowy, bioolej otrzymywany przez poddanie biomasy szybkiej pirolizie,(piroliza, inaczej destylacja rozkładowa to proces rozkładu termicznego substancji prowadzony poprzez poddawanie ich działaniu wysokiej temperatury, ale bez kontaktu z tlenem i innymi czynnikami utleniającymi.) biodiesel, czyli estryfikowany olej rzepakowy oraz bioalkohole, wśród których największe znaczenie ma etanol.

46

47 Obecnie koszty produkcji olejów roślinnych nie pozwalają na ich szerokie wykorzystanie w energetyce, trwają jednak próby wyhodowania roślin, których olej będzie wykorzystywany wyłącznie do celów energetycznych.

48 Biomasa zalety i wady

49 Biomasa to nieszkodliwe dla środowiska, odnawialne źródło energii. Jej największą zaletą jest zerowy bilans emisji dwutlenku węgla (CO2), uwalnianego podczas spalania biomasy, a także niższa niż w przypadku paliw kopalnych emisja dwutlenku siarki (SO2), tlenków azotu (NOx) i tlenku węgla (CO). Przykładowo, spalając 1 GJ oleju napędowego, powodujemy emisję 1,255 kg tlenków azotu, 0,004 kg podtlenku azotu (N2O) i aż 73,84 kg dwutlenku węgla. Spalenie analogicznej ilości drewna opałowego przyczynia się jedynie do emisji 0,202 kg tlenków azotu, zaś współczynnik emisji podtlenku azotu i dwutlenku węgla jest równy zeru.

50 W Unii Europejskiej zwiększenie produkcji energii z biomasy z 69 mln ton ekwiwalentu olejowego w 2003 roku do 149 mln w roku 2010 pozwoliła zmniejszyć emisję dwutlenku węgla o 209 mln ton rocznie. Warto zaznaczyć, że wykorzystywanie biomasy na cele energetyczne jest korzystne dla środowiska zwłaszcza wtedy, gdy energię pozyskujemy na przykład w procesie pirolizy czy w procesie fermentacji, nie zaś drogą bezpośredniego spalania surowca.

51 Wykorzystanie biomasy jest korzystne z punktu widzenia ochrony środowiska nie tylko ze względu na zmniejszoną emisję zanieczyszczeń. Pozyskując energię z biomasy zapobiegamy marnotrawstwu nadwyżek żywności, zagospodarowujemy odpady produkcyjne przemysłu leśnego i rolnego, utylizujemy odpady komunalne.

52 Wysypisko, na którym składowane jest ton odpadów komunalnych w ciągu jednej godziny dostarcza 50 m3 biogazu tyle, ile potrzeba do wyprodukowania 90 kw energii elektrycznej i 156 kw energii cieplnej. Dodatkową korzyścią, wynikającą z wykorzystania biogazu jest fakt, że woń rozkładających się na wysypisku opadów traci na intensywności, a stan środowiska naturalnego w pobliżu wysypiska ulega znacznej poprawie.

53 Zasoby biomasy są dostępne na całym świecie. Jako źródło energii elektrycznej biomasa jest mniej zawodna niż na przykład - energia wiatru czy energia Słońca. Jej zasoby mogą być magazynowane i wykorzystywane w zależności od potrzeb, a ich transport i magazynowanie nie pociąga za sobą takich zagrożeń dla środowiska, jak transport czy magazynowanie ropy naftowej bądź gazu ziemnego.

54 Poza tym wykorzystanie biomasy z terenów leśnych i z pastwisk zmniejsza ryzyko pożaru, zaś uprawy na cele energetyczne pozwalają też zagospodarować nieużytki rolne i rekultywować tereny poprzemysłowe: w Polsce aż 20% powierzchni kraju to obszary, na których została przekroczona norma stężenia metali ciężkich w glebie, co oznacza, że uprawiane tam rośliny mogą być wykorzystywane wyłącznie przemysłowo. Wykorzystanie biomasy wspomaga zrównoważony rozwój rolnictwa, ma także pozytywne skutki społeczne, gdyż wzrastający popyt na produkty rolne przyczynia się do powstawania koniunktury i do tworzenia nowych miejsc stałej pracy, zwłaszcza na wsi.

55 Wykorzystywanie biomasy otwiera także nowe perspektywy przed eksportem. Zapotrzebowanie na technologie konwersji i utylizacji biomasy, które wzrasta zarówno w krajach uprzemysłowionych, jak i rozwijających się, stwarza nowe możliwości dla eksportu europejskich technologii i usług, zwłaszcza tych przydatnych w instalacjach o małych i średnich mocach.

56

57 Wady To posiadające tak wiele zalet źródło energii ma jednak także pewne wady, wśród których można wymienić: stosunkowo małą gęstość surowca, utrudniającą jego transport, magazynowanie i dozowanie, szeroki przedział wilgotności biomasy, utrudniający jej przygotowanie do wykorzystania w celach energetycznych,

58 mniejszą niż w przypadku paliw kopalnych wartość energetyczną surowca: do produkcji takiej ilości energii, jaką uzyskuje się z tony dobrej jakości węgla kamiennego potrzeba około 2 ton drewna bądź słomy, fakt, że niektóre odpady są dostępne tylko sezonowo.

59 Potencjał i wykorzystanie biomasy Potencjał na świecie

60 Oszacowanie potencjału technicznego biomasy na świecie, możliwego do wykorzystania na cele energetyczne jest zadaniem trudnym. W dłuższym okresie czasu trudno bowiem przewidzieć rozwój technologii czy też zmiany w sposobie użytkowania gruntów, a co za tym idzie wielkość produkcji biomasy przeznaczonej na cele energetyczne. Dlatego też poszczególne szacunki różnią się znacznie. Należy również pamiętać, że w niektórych opracowaniach wzięto pod uwagę tylko biomasę pochodzącą z upraw, natomiast w innych podjęto również próbę oszacowania odpadów biomasowych z rolnictwa i leśnictwa.

61 Niemiecki Verband der Elektrizitaetswirtschaft (VDEW) powołując się na rozmaite źródła podaje, że światowy potencjał biomasy na lądzie wynosi około 150 gigaton (mld ton) rocznie, co odpowiada około 120 mld ton węgla kamiennego i blisko dziesięciokrotnie przekracza współczesne zapotrzebowanie świata na energię. Z tego potencjału, który aż w 99% stanowi biomasa pochodzenia roślinnego, faktycznie do użytku nadaje się prawdopodobnie 20-30%, zaś rzeczywiście wykorzystywane jest zaledwie 6 mld ton.

62 Potencjał w Polsce W Polsce potencjał techniczny biopaliw szacuje się na około 684,6 PJ w skali roku, z czego najwięcej 407,5 PJ - przypada na biopaliwa stałe. Ich zasoby składają się z nadwyżek biomasy pozyskiwanych w: rolnictwie 195 PJ leśnictwie 101 PJ sadownictwie 57,6 PJ oraz z odpadów przemysłu drzewnego 53,9 PJ.

63 Północna i zachodnia Polska dysponuje dużym potencjałem biomasy stałej ze względu na nadwyżki słomy w gospodarstwach rolnych, również północne, lecz także północno-wschodnie i północno-zachodnie rejony kraju posiadają największe możliwości wykorzystania biogazu z odpadów zwierzęcych. Według analiz Europejskiego Centrum Energii Odnawialnej potencjał techniczny drewna i jego odpadów z lasów i sadów, możliwy do wykorzystania w energetyce wynosi 8,81 mln ton. Natomiast nadwyżki słomy do energetycznego wykorzystania sięgają 7,84 mln ton rocznie.

64 Potencjał w Europie W Unii Europejskiej w 2003 roku produkcja energii z biomasy wynosiła 69 mln ton ekwiwalentu olejowego i pokrywała 4% zapotrzebowania na energię. By kraje Unii osiągnęły zakładany udział energii odnawialnych w strukturze produkcji energii, do roku 2010 produkcja energii z biomasy powinna się podwoić (to znaczy wynieść 180 mln ton ekwiwalentu olejowego), zaś do roku 2030 potroić (czyli wynieść mln ton ekwiwalentu olejowego). Obecnie udział biomasy w strukturze produkcji energii ze źródeł odnawialnych wynosi w Unii 65%, a wykorzystywana w celach energetycznych biomasa znajduje zastosowanie przede wszystkim jako surowiec do produkcji energii cieplnej i energii elektrycznej.

65

66 Wykorzystanie drewna ma największe znaczenie w krajach o dużym zalesieniu, takich jak Finlandia, Szwecja czy Austria, z kolei w najgęściej zaludnionych krajach o dużej powierzchni na przykład we Francji, w Niemczech czy w Hiszpanii - wykorzystanie energii pozyskiwanej z drewna ogranicza się do rejonów obfitujących w lasy.

67 Energia wody Na świecie istnieje około 1,4 mld km3 wody. Jest ona niezbędna do życia, które zresztą zaczęło się właśnie w niej. Człowiek potrzebuje jej na każdym kroku: w gospodarstwie domowym, w rolnictwie, w przemyśle, do celów sanitarnych, do transportu, do rekreacji. Nie zawsze pamiętamy jednak, że światowe zasoby wody to także wielki magazyn energii, z którego współcześnie pochodzi około 20% globalnej energii elektrycznej.

68 Istniejąca na kuli ziemskiej woda jest zmagazynowana w rozmaitych postaciach. Do 50% wody wchodzi w skład organizmów roślinnych i zwierzęcych, ponad 20% znajduje się pod ziemią, a nie mniej niż 20% przypada na wody gruntowe. Woda występująca na powierzchni ziemi i obecna w atmosferze to tylko 1% wszystkich światowych zasobów.

69 Głównym światowym producentem energii hydroelektrycznej jest Brazylia, kraj w którym aż 90% zapotrzebowania na energię pokrywają elektrownie wodne, zasilane wodami Amazonki transportującej jedną piątą słodkiej wody świata.

70

71 Energia oceanów Energia fal jest trudna do wykorzystania ze względu na swe duże rozproszenie i uzależnienie od warunków atmosferycznych. Jej zasoby są jednak wiele tysięcy razy większe od potencjału energetycznego pływów, podobnie zresztą jak rezerwy prądów oceanicznych. Sam Prąd Zatokowy mógłby dostarczyć więcej energii, niż jest współcześnie zużywane przez całą ludność świata.

72 Hydroenergetyka w Polsce Nasz kraj nie posiada zbyt dobrych warunków do rozwoju energetyki wodnej. Co prawda to właśnie woda dostarcza nam najwięcej energii elektrycznej spośród wszystkich odnawialnych źródeł energii, jednak jej zasoby są wykorzystywane zaledwie w 11%. To więcej niż przykładowo na Białorusi, gdzie eksploatuje się jedynie 3% wszystkich zasobów, jednak o wiele mniej niż na przykład w Norwegii, która ze spadku wody pozyskuje aż 98% energii elektrycznej. Polskie hydroenergetyczne zasoby techniczne wynoszą 13,7 tys. GWh na rok, z czego ponad 45% przypada na Wisłę.

73 Zalety i wady Jak wszystkie odnawialne źródła energii, energia wody jest nieszkodliwa dla środowiska i tak jak pozostałe OZE przyczynia się do wzrostu bezpieczeństwa energetycznego kraju. Państwa wykorzystujące własne zasoby hydroenergetyczne nie są zależne od zagranicznych dostaw energii.

74 Wśród wad hydroenergetyki należy wymienić niekorzystny wpływ na populację ryb, którym uniemożliwia się wędrówkę w górę lub w dół rzeki, niszczące oddziaływanie na środowisko nabrzeża, a także fakt, że uzależnione od dostaw wody hydroelektrownie mogą być niezdolne do pracy na przykład w czasie suszy.

75 Energia Słońca Energia promieniowania słonecznego jest podstawowym źródłem energii na Ziemi. Promieniowanie słoneczne wykorzystywane jest bezpośrednio do produkcji energii elektrycznej oraz cieplnej. Trzeba jednak pamiętać, że jest ono również wykorzystywane w procesie fotosyntezy przez rośliny, które następnie tworzą rezerwy biomasy. Energia paliw kopalnych, stanowiących obecnie główny surowiec energetyczny jest także energią pochodzącą od Słońca.

76

77 Ogniwo fotowoltaiczne zbudowane jest z dwóch płytek krzemowych. Gdy promienie słoneczne padają na ogniwo, elektrony z dolnej warstwy przemieszczają się do warstwy górnej, generując napięcie elektryczne. Ogniwa fotowoltaiczne mają dziś cały szereg zastosowań. Najczęściej wykorzystuje się je w zegarkach i w kalkulatorach, bardziej złożone instalacje służą zaś do oświetlania domów i ulic. W jednym z alzackich miasteczek osiągnięto spore oszczędności, oświetlając nocą ulice przy pomocy systemu fotowoltaicznego, zasilanego energią słoneczną za dnia.

78

79 Kolektor słoneczny służy do zamieniania energii słonecznej na energię cieplną. Najczęściej stosowane są kolektory płaskie gazowe lub cieczowe oraz rurowe kolektory próżniowe, które posiadają wyższą sprawność przetwarzania energii. Kolektor płaski składa się z przezroczystego pokrycia, absorbera pochłaniającego energię promieniowania słonecznego, wymiennika ciepła oraz izolacji. Promienie, przenikając przez taflę szklaną trafiają na pokryty specjalną warstwą absorber i zostają przetworzone w ciepło.

80

81 Potencjał energetyczny Słońca jest naprawdę olbrzymi: całoroczne światowe zapotrzebowanie na energię mogłoby zostać pokryte przez promieniowanie słoneczne, docierające do powierzchni Ziemi w ciągu zaledwie jednej godziny!

82 Niestety, problemem pozostaje akumulacja tych ogromnych zasobów. Wykorzystywanie energii Słońca wymaga sporo miejsca, wymaga także odpowiednich warunków helioenergetycznych, które nie zawsze i nie wszędzie występują. Im większe zachmurzenie, im większa szerokość geograficzna, im bliżej wielkich miast, tym mniejsza ilość promieni słonecznych, docierających do powierzchni globu.

83 Na przykład w Polsce najmniej korzystne warunki helioenergetyczne panują w okolicach Warszawy i na Górnym Śląsku czyli na terenach najbardziej zanieczyszczonych. Nasz kraj posiada zresztą raczej skromne możliwości wykorzystywania energii Słońca: trudno, na przykład, ogrzewać budynki przy pomocy kolektorów słonecznych, jeśli na półrocze jesiennozimowe a zatem na sezon grzewczy przypada zaledwie 20% całkowitej rocznej sumy nasłonecznienia.

84 Zalety i wady Stosowanie ogniw fotowoltaicznych oraz kolektorów jest bardzo korzystne dla środowiska. Wykorzystywanie energii Słońca nie powoduje emisji żadnych zanieczyszczeń. Do zalet stosowania technologii wykorzystujących energię promieniowania słonecznego można również zaliczyć wszechstronność zastosowań oraz długotrwałe użytkowanie instalacji. Po stronie wad energii Słońca obok faktu, że do jej wykorzystywania potrzebne jest dużo miejsca i niezbędne są odpowiednie warunki helioenergetyczne wymienić należy wysoki koszt kolektorów słonecznych.

85 Energia wiatru Zainteresowanie energią wiatru, tak jak i innymi odnawialnymi źródłami energii wzrosło w następstwie kryzysu energetycznego z 1973 roku. Od tego czasu na całym świecie zainstalowano ponad turbin wiatrowych, a energetyka wiatrowa jest jedną z najdynamiczniej rozwijających się gałęzi przemysłu.

86

87 Żeby móc wykorzystywać energię wiatru do produkcji prądu niezbędne są odpowiednie warunki, to znaczy stałe występowanie wiatru o określonej prędkości. 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.

88

89 Europejskim liderem w wykorzystywaniu energii wiatru pozostają Niemcy, które w 2001 roku dysponowały aż 46,1% światowej mocy zainstalowanej, jednak w roku 2004 najwięcej mocy zainstalowanej przybyło w Hiszpanii kraju o ponadprzeciętnej prędkości wiatru (do 10m/s) i znakomitych warunkach do rozwoju energetyki wiatrowej. Spośród nowych członków UE największą ilość mocy zainstalowanej 68,1 MW - posiada Polska, jednak od roku 2004 nasz kraj zwiększył swój potencjał tylko o ponad 11%, podczas gdy w innym nowym państwie Unii w Estonii zasoby mocy zainstalowanej wzrosły aż o 583,8%.

90 Zalety i wady Energia wiatru jest odnawialnym źródłem energii (OZE) - niewyczerpywalnym i niezanieczyszczającym środowiska. Nie znaczy to jednak, że jest dla środowiska neutralna. Jak się okazuje, elektrownie wiatrowe mogą wywierać negatywny wpływ na otoczenie na ludzi, na ptaki, na krajobraz. Problemem jest na przykład wytwarzany przez turbiny wiatrowe stały, monotonny hałas o niskim natężeniu, niekorzystnie oddziaływujący na psychikę człowieka.

91 By zneutralizować jego wpływ, wokół masztów elektrowni wiatrowych wyznacza się strefę ochronną o szerokości 500 metrów. Inna kwestia to niebezpieczeństwo, stwarzane przez elektrownie wiatrowe dla ptaków. Mimo, że zdania naukowców w tej sprawie są podzielone i - jak utrzymują niektórzy migrujące ptaki umieją omijać elektrownie, inni szacują, że farma wiatrowa o mocy 80 MW może zabić nawet 3500 ptaków w ciągu roku. Na koniec wspomnieć należy także o ujemnym wpływie wywieranym przez elektrownie wiatrowe na krajobraz: zajmują one duże powierzchnie i zlokalizowane są często w turystycznych rejonach nadmorskich i górskich.

92 Energia wnętrza Ziemi 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 energię wnętrza Ziemi zaczęto wykorzystywać dopiero w początkach XX wieku.

93

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

95

96 Inny rodzaj wykorzystania energii wnętrza Ziemi to ogrzewanie bądź też ochładzanie za pomocą pomp ciepła - podziemnych rur wypełnionych cieczą, które ogrzewają się pod wpływem naturalnego ciepła Ziemi lub też, podczas upałów, przechwytują nadmiar ciepła z otoczenia i odprowadzają je pod ziemię. W Stanach Zjednoczonych w ten sposób ogrzewanych i klimatyzowanych jest ponad budynków

97 Zalety i wady Energia geotermalna jest - podobnie jak pozostałe odnawialne źródła energii (OZE) - nieszkodliwa dla środowiska, nie powoduje bowiem żadnych zanieczyszczeń. Jej pokłady są zasobami lokalnymi, tak więc mogą być pozyskiwane w pobliżu miejsca użytkowania. Nie wszystkie OZE posiadają jednak pewne walory, charakterystyczne dla energii wnętrza Ziemi. Elektrownie geotermalne w odróżnieniu od zapór wodnych czy wiatraków nie wywierają niekorzystnego wpływu na krajobraz, a zasoby energii geotermalnej są, w przeciwieństwie do energii wiatru czy energii Słońca dostępne zawsze, niezależnie od warunków pogodowych.

98 Wśród wad energii wnętrza Ziemi trzeba wymienić jej małą dostępność: dogodne do jej wykorzystania warunki występują tylko w niewielu miejscach. Poza tym może się zdarzyć, że przy pobieraniu energii geotermalnej z głębi ziemi wydostaną się szkodliwe gazy i minerały, których następnie trudno się pozbyć.

99 Godne naśladowania Google najpopularniejsza marka w Internecie, której misją jest uporządkowanie światowych zasobów informacji, zobowiązała się do uzyskania neutralnej emisji dwutlenku węgla począwszy od 2007 roku. Zwiększenie świadomości ludzi na temat globalnych zmian klimatu poprzez produkty Google, inwestycja w odnawialne źródła energii oraz rozwój technologii, carbon offsetting to sposoby, dzięki którym Google zamierza osiągnąć założony cel.

100 Wymiana całego oświetlenia na energooszczędne we wszystkich biurach Google na świecie, dostarczanie pracownikom darmowych rowerów na dojazdy do pracy oraz poruszania się po kampusach Google, rabat w wysokości 5 tys. dolarów na zakup samochodów spalających 5l/100 km (dla pracowników w USA) to niektóre ze sposobów redukcji emisji gazów cieplarnianych przez korporację.

101 Google nie tylko zmniejsza swój wkład w emisję dwutlenku węgla, ale pracuje także nad przyspieszeniem rozwoju w dziedzinie technologii ekologicznych. Firma stworzyła projekt o nazwie Climate Savers Computing Initiative. Jest to konsorcjum, które działa na rzecz projektowania i eksploatowania bardziej energooszczędnych komputerów i serwerów.

102 Jednak największą inwestycją, na skalę światową, jest Google Solar Panel Project - instalacja na głównej siedzibie Google w Mountain View (Kalifornia) paneli słonecznych. Do uruchomienia komputerów, serwerów, do prawidłowego funkcjonowania wszystkich sprzętów biurowych zużywane są ogromne ilości energii. Aby zaspokoić, przynajmniej w szczycie jej zużycia, zapotrzebowanie na energię w kampusie Google, na dachu budynków zainstalowano panele słoneczne. Ogniwa fotowoltaiczne pokrywają dachy ośmiu budynków i dwóch świeżo skonstruowanych parkingów samochodowych. Łączna ich powierzchnia to ponad 18 tys. m2.

103 Instalacja została oddana do użytku 18 czerwca 2007 r. Jest największą instalację solarną w USA zamontowaną na jednym kampusie oraz, według Google, największą tego typu na świecie. Ogniwa, o łącznej mocy 1.6 MW, są w stanie pokryć zapotrzebowanie około kalifornijskich gospodarstw domowych, co jest równoznaczne z pokryciem w 30% zapotrzebowania na energię w Googleplex podczas dziennego szczytu jej zużycia. Dzięki ogniwom fotowoltaicznym jest to oszczędność 393 tys. dolarów rocznie i około 15 mln dolarów w ponad 30- letniej żywotności paneli. W takim tempie, system zwróci się za około 7,5 roku.

104 Rezultatem jest redukcja emisji dwutlenku węgla o 1,6 tys. ton/rok, co jest równoznaczne z przejechaniem 6,8 mln km/rok. Instalacja jest pierwszym, tak dużym, krokiem w redukcji wpływu firmy na środowisko. Projekt ma pokazać, że inwestycja w energię odnawialną może przynosić wymierne zyski. W planach Google jest osiągnięcie 50 MW mocy zainstalowanej z odnawialnych źródeł energii do 2015 r.

105 Korporacja stworzyła stronę internetową poświęconą projektowi Google Solar Panel Project Page. Strona zawiera wykres obrazujący ilość energii wygenerowanej przez ogniwa fotowoltaiczne w danym dniu, tygodniu lub od początku ich uruchomienia oraz przeliczenie tej energii na ilość energii jaką zużywają sprzęty domowe. Na przykład, czy wiedziałeś, że 6300 kwh to ekwiwalent ponad 52 tysięcy godzin oglądania telewizji? Teraz już wiesz

106 Najnowszą inicjatywą podjętą przez Google, ogłoszoną 28 listopada 2007 r. jest inicjatywa strategiczna RE<C (Renewable Energy Cheaper Than Coal), zmierzającą do uzyskania elektryczności z odnawialnych źródeł energii, która będzie tańsza niż elektryczność produkowana z węgla. W tym celu Google uruchomiło wewnętrzną grupę badawczo-rozwojową, której prace skupią się początkowo na technologiach związanych z pozyskiwaniem elektryczności ze źródeł solarno-termicznych, na badaniach nad innowacyjnym podejściem do wykorzystania energii wiatru i na poprawie systemów geotermalnych.

107 NATURALny DOM Oszczędny w eksploatacji, zdrowy dla mieszkańców, przyjazny środowisku - budując swój własny dom warto zastanowić się nad tymi cechami. Na energooszczędność i niezależność energetyczną budynków zwraca się obecnie coraz większą uwagę. Nie zapominajmy, że za oszczędnością finansową idzie dbałość o ochronę środowiska redukcja emisji gazów cieplarnianych. Budując swoje cztery ściany możemy zatem wpłynąć na zahamowanie postępujących zmian klimatu.

108

109 NATURALny DOM jest rozwiązaniem, które powinni wziąć pod uwagę ci, którym powyższe kwestie nie są obojętne. Dzięki wyeliminowaniu wentylacyjnych strat ciepła, wykorzystaniu energii słonecznej oraz recyclingu ciepła dom ten zużywa mniej energii niż dom tradycyjny. Dodatkowo, NATURALny DOM zbudowany jest w całości z materiałów naturalnych, dających się odzyskiwać lub utylizować.

110

111 W NATURALnym DOMu zastosowano, zgodny z prawami przyrody, system ERS (Energy Recycling System), którego podstawowymi elementami są: Pochłaniacz energii umieszczony na szczycie domu, służy do pozyskiwania energii słonecznej oraz odzyskiwania energii cieplnej przenikającej przez warstwę izolacyjną zewnętrzną i odzyskiwania energii z pary wodnej. Kominek z płaszczem wodnym służy do uzupełniania energii w systemie w czasie zimy poprzez spalanie drewna (biomasa). Grzałka elektryczna działająca w taryfie nocnej służy do awaryjnego uzupełnienia energii.

112 Zgromadzone w wymienione sposoby ciepło magazynowane jest w akumulatorach i służy do przygotowania ciepłej wody użytkowej przez cały rok oraz do ogrzewania domu w sezonie grzewczym. Dom energooszczędny cechuje się przede wszystkim bardzo dobrą izolacją termiczna ścian. NATURALny DOM zbudowany jest z oddychających aktywnych ścian składających się z dwóch warstw izolacji termicznej przedzielonych wentylowaną pustka powietrzną.

113

114 Para wodna przenika przez wewnętrzną warstwę i dostaje się do pustki, po czym jest z niej usuwana na zewnątrz. System taki eliminuje wentylacyjne straty ciepła, a także odzyskuje ciepło zawarte w parze wodnej przenikającej przez oddychające ściany aktywne. Oddychające ściany są podstawą systemu wentylacji, która zapewnia stałą wilgotność na poziomie 40 proc.

115 Wymienione oszczędności oraz solarny zysk ciepła powodują, że teoretycznie dom mógłby działać bez dostawy ciepła z zewnątrz, praktycznie zużycie energii w NATURALnym DOMu wynosi poniżej 20 kwh/m2a i jest 10 razy mniejsze od zużycia energii w domu tradycyjnym.

116 NATURALny DOM zapewnia swoim użytkownikom bezpieczeństwo energetyczne niezależne od rozwoju sytuacji na międzynarodowym rynku paliwowym. Do jego ogrzewania wykorzystywana jest bowiem niezależnie energia słoneczna, energia powstała przez spalania drewna oraz energię elektryczną, która może być produkowana z energii wiatru lub wody.

117 Dziękuje za uwagę