WIELKOPOLSKA AGENCJA ZARZĄDZANIA ENERGIĄ SP. Z O.O. Materiały szkoleniowe dla nauczycieli Bartosz Królczyk, Patrycja Moszkowicz maj 2011 Projekt współfinansowany przez Unię Europejską (w ramach Programu Inteligentna Energia Europa)
Plan (grupa wiekowa 7-9): 1. Co w naszym codziennym życiu wymaga użycia energii? Każda działalność człowieka jak jazda samochodem, uprawa roli, ogrzewanie mieszkania czy domu, świecenie światła, oglądanie telewizji, słuchanie muzyki wymaga energii, którą trzeba pozyskać z jakiegoś źródła. Źródło informacji : http://zielonaenergia.eco.pl/ 2. Energia wykorzystywana przez ludzi : Bardzo dawno temu ludzie do pracy wykorzystywali jedynie siłę własnych rąk. Zbierali drewno i palili ogniska w celu ogrzania się, ręcznie sadzili i zbierali owoce i warzywa. Z biegiem czasu ludzie dążyli do poprawy i ułatwienia swojego życia. Wynaleźli samochody, statki, samoloty, telewizory, komputery oraz wiele innych urządzeń i maszyn, które do działania potrzebowały energii. Praca rąk przestała być wystarczająca ludzie zaczęli potrzebować wiele różnych rodzajów energii: Ciepła do ogrzewania, Elektryczności do działania urządzeń w domu, Paliw płynnych do zasilania samochodów samolotów i statków. Ludzie w celu pozyskiwania energii zaczęli używać ( paliwa kopalne, czyli takie, które są wydobywane spod ziemi jak np. węgiel kamienny, gaz ziemny, ropa naftowa. Paliwa te dawały ludziom duże ilości taniej energii jednak posiadały dwie bardzo ważne wady: 1 nie odnawiały się! Ludzie musieli poszukiwać ciągle nowych miejsc gdzie mogliby wydobywać paliwa. 2 zanieczyszczały środowisko! Aby odzyskać energię z paliw kopalnych ludzie musieli je spalać, przez co bardzo zanieczyszczali powietrze. (tutaj można pokazać zdjęcia) Źródło informacji : http://zielonaenergia.eco.pl/ Źródło dodatkowe : http://www.6paliwo.pl/sz%c3%b3ste+paliwo/dlaczego+trzeba+oszcz%c4%99dza%c4%87 +energi%c4%99/ile+energii+zu%c5%bcywamy
3. Plusy energii odnawialnej i minusy energii nieodnawialnej: PLUSY: - nie ulegają wyczerpaniu, gdyż ciągle się odnawiają - nie emitują zanieczyszczeń - są przyjazne dla środowiska MINUSY: - nie odnawiają się, kiedyś się wyczerpią - emitują wiele zanieczyszczeń - nie są przyjazne dla środowiska Źródło informacji : http://zielonaenergia.eco.pl/ 4. Opis energii odnawialnej? Energia odnawialna jest tania, przyjazna człowiekowi i środowisku, a źródła są dostępne praktycznie za darmo. Korzystając z energii wiatru,słońca i wody nie powodujemy żadnych zanieczyszczeń środowiska. 5. Wielkości fizyczne: Energetykę odnawialną, jak i tą opartą na paliwach kopalnych charakteryzują te same wielkości fizyczne, z których najważniejsze są: W większości krajów świata obowiązuje międzynarodowy układ jednostek miar tzw. układ SI zatwierdzony w 1960r. Jego wprowadzenie w znacznym stopniu ujednoliciło i uprościło posługiwanie się wielkościami fizycznymi. kwh
Kilowatogodzina [kwh] jest podstawową jednostką w elektro-energetyce wykorzystywaną np. do określania ilości energii elektrycznej zużytej bądź wyprodukowanej przez dane urządzenie elektryczne (np. telewizor, komputer, pralkę). Dżul Dżul [J] jest podstawową jednostką energii w ciepłownictwie wykorzystywanymi np. do określania ilości energii cieplnej wyprodukowanej przez urządzenie grzewcze (np. kocioł gazowy) czy ciepłownię. Źródło informacji : http://zielonaenergia.eco.pl/ 6. Omówienie OZE Energia Słoneczna: Słońce jest źródłem olbrzymiej i niewyczerpywanej ilości energii. Energia słoneczna dociera do Ziemi w postaci promieniowania słonecznego, które zapewnia Ziemi ciepło i światło. W celu zwiększenia ilości energii słonecznej docierającej do urządzeń, które ją wykorzystują ustawia się je w kierunku południowym. Z uwagi na zmieniające się pory roku cyklicznie zmienia się optymalny kąt ustawienia urządzeń wykorzystujących energię słoneczną. Głównym urządzeniem w instalacjach pozyskiwania energii solarnej jest KOLEKTOR. Zdolność przepuszczania promieni słonecznych przez przezroczyste pokrywy kolektorów zależy od kąta padania promieniowania. Ogniwa fotowoltaiczne łączone są w grupy tworząc panel fotowoltaiczny nazywany baterią słoneczną. Panele podobnie jak ogniwa łączone są w instalacje. Zazwyczaj montuje się je na dachach domów w miejscach dobrze oświetlonych przez słońce. Ogniwa fotowoltaiczne wykorzystują zjawisko bezpośredniej produkcji energii elektrycznej z promieniowania słonecznego zwane : efektem fotowoltaicznym. Źródło informacji : http://zielonaenergia.eco.pl/ http://www.geresasco.com/index.php?action=informacje Źródło dodatkowe : http://energiaodnawialna.net/index.php?option=com_content&view=article&id=63&ite mid=37 (energia słoneczna i jej wykorzystanie)
Energia Wiatru: Wiatr jest to poziomy ruch powietrza względem powierzchni Ziemi. Jest to energia przemieszczania się powietrza pod wpływem jego nierównomiernego nagrzania. Prędkość wiatru wynosi od kilku do kilkudziesięciu km/h. Urządzenia, które produkują energię elektryczną z wiatru nazywają się turbinami. Źródło informacji : http://zielonaenergia.eco.pl/ Źródło dodatkowe : http://energiaodnawialna.net/index.php?option=com_content&view=article&id=49&ite mid=2 (energia wiatru i jej wykorzystanie) http://www.waze.pl/energia-wiatru (ocena mocnych i słabych stron energetyki wiatrowej) Energia Wody : Energia wody jest jednym z odnawialnych źródeł energii i uzależniona jest od naturalnego obiegu wody w przyrodzie (parowanie, skraplanie, opad atmosferyczny) i jest jednym z najstarszych i najbardziej wykorzystywanym źródłem spośród wszystkich form energii odnawialnej. Woda jest niezbędna do życia dla ludzi zwierząt i roślin. Płynąca woda w rzece umożliwia także produkcję prądu. Typowym sposobem wykorzystania energii wody jest zapora. Spiętrza ona wodę i tworzy w ten sposób sztuczne jezioro, które napędza turbinę. Źródło informacji : http://zielonaenergia.eco.pl/ http://www.uwm.edu.pl/kolektory/energia-wody/ Źródła dodatkowe : http://energiaodnawialna.net/index.php?option=com_content&view=article&id=46&ite mid=27 http://www.waze.pl/energia-wody
Energia Geotermalna : Wnętrze kuli ziemskiej jest bardzo gorące. Ciepło ze środka Ziemi kieruje się ku górze gdzie wykorzystywane jest przez człowieka i nazywa się energią geotermalną. Ciepło to można wykorzystać do ogrzewania domów i mieszkań oraz kąpieli w ciepłych źródłach. Woda ogrzewana ciepłem Ziemi tworzy gorące źródła, w których można wypocząć i kąpać się nawet w zimie. Ciepło ziemi sprawia, że w niektórych miejscach na świecie gorąca woda wystrzeliwuje z dużą siłą spod ziemi. Zjawisko to nazywa się gejzerem. Źródło informacji: http://zielonaenergia.eco.pl/ Źródło dodatkowe: http://energiaodnawialna.net/index.php?option=com_content&view=article&id=47&ite mid=41 (energia geotermalna, atrakcyjność źródeł, elektrownie ciepłownicze w Polsce) Bioenergia : Bioenergia to pozyskiwanie energii z roślin i roślinnych odpadków. Drewno pozyskiwane z lasów jest popularnym rodzajem bioenergii. Drewno może być wykorzystywane pod różnymi postaciami między innymi jako: granulat, trociny i zrębki. Słoma znajdująca się na polach po żniwach także może być źródłem bioenergii. Wiele roślin uprawia się celowo, aby pozyskiwać z nich bioenergię. Biomasa powstaje w procesie zwanym fotosyntezą. Rośliny pobierają dwutlenek węgla z otaczającego je powietrza, wodę i sole mineralne z gruntu, następnie pod wpływem promieni słonecznych budują swoje komórki. Energię zawartą w roślinach można wykorzystać poprzez jej spalanie. W wyniku tego procesu uzyskuje się ciepło, które może być przetworzone na inne rodzaje energii, np. energię elektryczną. Biouprawy to celowe uprawy określonych roślin zwanych energetycznymi w celu późniejszego ich wykorzystania do produkcji energii lub nośników energii. Rośliny wykorzystywane na ten cel powinny charakteryzować się: dużym plonem suchej masy z hektara, odpornością na warunki atmosferyczne, szkodniki, choroby,
niskimi wymaganiami glebowymi muszą rosnąć na słabych glebach, niskim erodowaniem i wyjaławianiem gleby. Biogaz jest mieszaniną gazów, w której dominują metan i dwutlenek węgla. Źródło informacji: http://zielonaenergia.eco.pl/ Źródła dodatkowe: http://energiaodnawialna.net/index.php?option=com_content&view=article&id=45&ite mid=50 http://www.waze.pl/biomasa-na-cele-grzewcze 7. Akcja Energia: Oszczędzanie energii polega na zmniejszeniu jej zużycia przy zachowaniu takich samych rezultatów. Mniejsze zużycie energii ma wiele pozytywnych stron możecie oszczędzić pieniądze i równocześnie pomóc środowisku. Produkowanie energii wymaga korzystania z cennych źródeł naturalnych, np. węgla, ropy lub gazu. Dlatego też rozsądne używanie energii pomaga nam zachować te źródła, aby wystarczyły dłużej na przyszłość. Dlaczego oszczędzanie energii jest ważne? Jeżeli ludzie zużywają mniej energii, nacisk na podniesienie dostaw, np. przez konstruowanie nowych elektrowni, lub poprzez import energii z innych krajów, jest mniejszy. Jak można oszczędzać energię? Na przykład używając energooszczędnych żarówek. Zużywają one jedną piątą energii tradycyjnych żarówek. Pamiętaj, by całkiem wyłączyć telewizor. Zostawiony w stanie uśpienia nadal zużywa prąd. Poza tym zobaczysz, że tak samo łatwo możesz oszczędzać energię w przypadku czajnika elektrycznego, pralki czy okien. Ale najpierw wyłącz światło Źródła informacji: http://www.futurenergia.org/ww/pl/pub/futurenergia/activity/save_energy.htm http://www.learn-energy.net/education/kidscorner/pl/u11/animations.htm Źródło dodatkowe: http://eszkola.pl/czytaj/zuzycie_energii/8902 ( zużycie energii)
8. KRZYŻÓWKA Źródło informacji: http://zielonaenergia.eco.pl/
Plan (grupa wiekowa 10-12): 1. Zużycie energii: Aby mogły pracować wszystkie maszyny i fabryki świata potrzeba ogromnych ilości energii. Większość tej energii zapewniają trzy paliwa: ropa naftowa, węgiel i gaz ziemny oraz energia jądrowa. Ropę naftową, węgiel i gaz nazywamy paliwami kopalnymi, gdyż wydobywane są z głębi ziemi. Paliwa kopalne są przyczyną zanieczyszczeń środowiska, a odpady jądrowe są niebezpieczne dla istot żywych. Poza tym ich zasoby wyczerpują się. Ludzie poszukują więc nowych rodzajów energii. Źródło informacji: sp5.d-si.pl/gim/odnawialne.ppt Źródła dodatkowe: http://www.energia-odnawialna.pl http://www.learn-energy.net/education/kidscorner/pl/o11/o11_re.htm 2. Opis energii odnawialnej jakie znamy źródła energii odnawialnej : Terminem energia odnawialna określa się energię pozyskiwaną ze źródeł niewyczerpalnych, w odróżnieniu od paliw kopalnych. Energia odnawialna jest energią tanią, przyjazną człowiekowi i środowisku, a jej źródła są dostępne praktycznie za darmo. Korzystanie z energii słońca, wody i wiatru nie powoduje żadnych zanieczyszczeń środowiska, natomiast energetyka konwencjonalna, czyli oparta na spalaniu paliw kopalnych węgiel kamienny i brunatny, ropa naftowa, gaz ziemny jest w największym stopniu odpowiedzialna za zanieczyszczenie powietrza atmosferycznego. Emitowane przez nią gazy są powodem zmian klimatycznych oraz kwaśnych deszczy. Źródło informacji: sp5.d-si.pl/gim/odnawialne.ppt 3. Plusy energii odnawialnej i minusy energii i nieodnawialnej: PLUSY: - nie ulegają wyczerpaniu, gdyż ciągle się odnawiają - nie emitują zanieczyszczeń - są przyjazne dla środowiska MINUSY: - nie odnawiają się, kiedyś się wyczerpią - emitują wiele zanieczyszczeń - nie są przyjazne dla środowiska
Źródło informacji : http://zielonaenergia.eco.pl/ 4. Wielkości fizyczne: Energetykę odnawialną, jak i tą opartą na paliwach kopalnych charakteryzują te same wielkości fizyczne, z których najważniejsze są: W większości krajów świata obowiązuje międzynarodowy układ jednostek miar tzw. układ SI zatwierdzony w 1960r. Jego wprowadzenie w znacznym stopniu ujednoliciło i uprościło posługiwanie się wielkościami fizycznymi. kwh Kilowatogodzina [kwh] jest podstawową jednostką w elektro-energetyce wykorzystywaną np. do określania ilości energii elektrycznej zużytej bądź wyprodukowanej przez dane urządzenie elektryczne (np. telewizor, komputer, pralkę). Dżul Dżul [J] jest podstawową jednostką energii w ciepłownictwie wykorzystywanymi np. do określania ilości energii cieplnej wyprodukowanej przez urządzenie grzewcze (np. kocioł gazowy) czy ciepłownię. Źródło informacji : http://zielonaenergia.eco.pl/ 5. Omówienie OZE ENERGIA SŁONECZNA: Słońce jest źródłem olbrzymiej i niewyczerpywanej ilości energii. Energia słoneczna dociera do Ziemi w postaci promieniowania słonecznego, które zapewnia ziemi ciepło i światło. W celu zwiększenia ilości energii słonecznej docierającej do urządzeń, które ją wykorzystują ustawia się je w kierunku południowym. Z uwagi na zmieniające się pory roku cyklicznie zmienia się optymalny kąt ustawienia urządzeń wykorzystujących energię słoneczną. Głównym urządzeniem w instalacjach pozyskiwania energii solarnej jest KOLEKTOR. Zdolność przepuszczania promieni słonecznych przez przezroczyste pokrywy kolektorów zależy od kąta padania promieniowania. Jest to urządzenie do odbioru ciepła z promieniowania słonecznego i przeniesienia go w ciecz roboczą, która z kolei ogrzewa wodę w zbiorniku (bojlerze). Rozróżniamy kilka rodzajów kolektorów słonecznych, min.: kolektory płaskie oraz kolektory próżniowe. Ze względu na cenę i prostotę konstrukcji najpopularniejsze są kolektory płaskie. Kolektory zawsze muszą składać się z kilku warstw:
a) przezroczysta pokrywa b) absorber c) izolacja i obudowa Kolektory słoneczne najpowszechniej wykorzystywane są do: podgrzewania wody użytkowej, podgrzewanie wody basenowej, wspomagania centralnego ogrzewania, chłodzenia budynków, ciepła technologicznego. Ogniwa fotowoltaiczne łączone są w grupy tworząc panel fotowoltaiczny nazywany baterią słoneczną. Panele podobnie jak ogniwa łączone są w instalacje. Zazwyczaj montuje się je na dachach domów w miejscach dobrze oświetlonych przez Słońce. Ogniwa fotowoltaiczne wykorzystują zjawisko bezpośredniej produkcji energii elektrycznej z promieniowania słonecznego zwane : efektem fotowoltaicznym. Ciepło i gorąca woda dzięki słońcu Na dachach instaluje się czarne rury. Rury te są wypełnione specjalnym płynem (podobnym do płynu przeciw zamarzaniu stosowanego w samochodach). Przechwytują one ciepło Słońca. Ciepło to jest przekazywane do rur z wodą. Taką podgrzaną wodę można wykorzystać do wzięcia prysznica lub do prania ubrań. Źródła informacji: http://www.jan-gadziala.yoyo.pl/ http://www.energia-odnawialna.net/sloneczna.html http://www.geresasco.com/index.php?action=informacje http://www.learn-energy.net/education/kidscorner/pl/u11/animations.htm http://zielonaenergia.eco.pl Źródło dodatkowe : http://energiaodnawialna.net (energia słoneczna i jej wykorzystanie) http://hotsun2.elektroda.eu/budowa_kolektorow/index.html (kolektor próżniowy) http://systemyogrzewania.pl/wiadomo%c5%9bci/kolektory-s%c5%82oneczne-rodzaje-budowaw%c5%82a%c5%9bciwo%c5%9bci-i-zastosowanie-19649.html (kolektory słoneczne)
ENERGIA WIATRU : Wiatr jest to poziomy ruch powietrza względem powierzchni Ziemi. Jest to energia przemieszczania się powietrza pod wpływem jego nierównomiernego nagrzania. Prędkość wiatru wynosi od kilku do kilkudziesięciu km/h. Sprawność przemiany energii kinetycznej wiatru na energię elektryczną wynosi około 30% i jest ona zależna od konstrukcji elektrowni wiatrowej i prędkości wiatru. Nowoczesne elektrownie wiatrowe działają poprawnie przy prędkości wynoszącej 4 m/s dla małych i 6 m/s dla dużych siłowni. Przy prędkości wiatru wynoszącej 10-12 m/s turbiny wiatrowe (urządzenia, które produkują energię elektryczną z wiatru)osiągają moc nominalną. Energia wiatru jest praktycznie stała w ciągu roku, natomiast zmienia się w krótszych okresach. Przy prędkościach wiatru poniżej 4m/s i powyżej 25m/s elektrownia automatycznie zatrzymuje się. Zasada działania: Napływający na łopaty strumień powietrza wywołuje jego ruch obrotowy wirnika. Obracający się wirnik, przekazuje energię do przekładni w której następuje wzrost wartości prędkości obrotowej przekazywanej przez generator. Generator, często nazywamy prądnicą, przetwarza energię mechaniczną na energię elektryczną, która przewodami zostaje odprowadzona do odbiorników. Ster kierunkowy pozwala na utrzymanie całego wirnika w odpowiednim położeniu względem wiatru. cała konstrukcja spoczywa na stalowej wieży zakotwionej przez fundament w gruncie. Zaletą elektrowni wiatrowej jest to, że nie zanieczyszcza środowiska naturalnego, nie wymaga dostaw paliwa ani wody i wykorzystuje niewyczerpywane źródło energii jakim jest wiatr. Do wad elektrowni wiatrowej należą: wysoki koszt inwestycji w porównaniu z uzyskiwaną mocą, nierównomierność dostaw energii elektrycznej i jej duże wahania w określonym czasie. Energia wiatru Jak energia wiatru może być używana do wytwarzania prądu? Wiatr obraca śmigła turbiny. Śmigła są podłączone do napędu, który z ogromną prędkością porusza generator. Generator wytwarza prąd, który jest wysyłany do domów przy pomocy linii wysokiego napięcia. Źródło informacji : http://www.jan-gadziala.yoyo.pl/en_wiatru.php http://www.energia-odnawialna.net/wiatrowa.html http://www.learn-energy.net/education/kidscorner/pl/u11/animations.htm http://zielonaenergia.eco.pl http://www.miramare.pl/swind/zasady.html (zasady działania turbin wiatrowych) Źródło dodatkowe : http://energiaodnawialna.net/index.php?option=com_content&view=article&id=49&itemid=2 (energia wiatru i jej wykorzystanie; wiatraki energetyczne) http://www.waze.pl/energia-wiatru (ocena mocnych i słabych stron energetyki wiatrowej)
ENERGIA WODY : Energia wody jest jednym z odnawialnych źródeł energii i uzależniona jest od naturalnego obiegu wody w przyrodzie (parowanie, skraplanie, opad atmosferyczny oraz spływ grawitacyjny) i jest jednym z najstarszych i najbardziej wykorzystywanym źródłem spośród wszystkich form energii odnawialnej. Najczęściej spotykanym sposobem wykorzystania energii wody jest energia spadku (rzeki, zbiorniki), ale oprócz tego w ostatnich latach powstały układy wykorzystujące energię pływów, fal i prądów morskich, a także różnic temperatur występujących na różnych głębokościach mórz. Są one jednak drogie w eksploatacji i używa się ich dość rzadko. Ziemia z kosmosu posiada niebieską barwę. Dzieje się tak, gdyż większość powierzchni naszego globu zajmują wody stojące jak i płynące. Woda jest niezbędna do życia dla ludzi roślin i zwierząt. Rozwój energetyki wodnej na szeroką skalę umożliwiło wynalezienie turbiny wodnej w XIX wieku. Upowszechnienie elektrowni wodnych przyczyniło się w znacznej mierze do rozwoju gospodarczego Europy w okresie przełomu XIX i XX wieku. Typowym sposobem wykorzystania energii wody jest zapora. Spiętrza ona wodę i tworzy w ten sposób sztuczne jezioro, które napędza turbinę. Energia z wody Słońce ogrzewa wodę w morzu. Woda paruje i spada na ziemię w postaci deszczu. Zapory umożliwiają gromadzenie wody w jeziorach na szczytach wzgórz. Woda przepływa szybko w dół długimi rurami, poruszając turbiny, które wytwarzają elektryczność. Energetyka wodna w Polsce W Polsce nadal hydroenergetyka jest niedoceniona, chociaż posiada walory, które wyróżniają ją z pośród innych źródeł energii. Pozyskiwanie energii z istniejących źródeł zwiększa bezpieczeństwo energetyczne kraju, zbiorniki gromadzące wodę mogą stanowić ochronę przeciwpowodziową, a energia uzyskiwana jest ekologicznie czysta. Źródło informacji : http://www.jan-gadziala.yoyo.pl/en_wody.php http://www.learn-energy.net/education/kidscorner/pl/u11/animations.htm http://zielonaenergia.eco.pl http://www.uwm.edu.pl/kolektory/energia-wody Źródła dodatkowe : http://energiaodnawialna.net/index.php?option=com_content&view=article&id=46&itemid=27 http://www.waze.pl/energia-wody
BIOENERGIA : Bioenergia to pozyskiwanie energii z roślin i roślinnych odpadków. Biomasą nazywamy substancję organiczną powstającą w wyniku procesu fotosyntezy. Wielkość zasobów biomasy na danym terenie zależy od intensywności nasłonecznienia oraz jakości (czystości) gleby i wody. Biomasa jest niczym innym jak zakumulowaną w postaci roślin energią słoneczną. W Polsce możliwe jest uzyskanie około 10 ton biomasy z 1 ha użytków rolnych. Stanowi to równowartość 5 ton węgla kamiennego. W wyniku spalania biomasy, do atmosfery przedostaje się dwutlenek węgla, ale tylko w takiej ilości jaka została pochłonięta przez rośliny podczas wegetacji. Właściwość ta jest istotną zaletą biomasy jako paliwa, gdyż jej spalanie nie zwiększa ogólnej emisji gazu cieplarnianego jakim jest dwutlenek węgla. Aby wyprodukować z biomasy energię cieplną, elektryczną można wykorzystać następujące postaci biomasy: Drewno odpadowe w leśnictwie i przemyśle drzewnym. Słomę zbożową, z roślin oleistych, strączkowych lub siano. Plony z plantacji roślin energetycznych. Odpady organiczne gnojownicę, osady ściekowe. Biopaliwa płynne do celów transportowych, np. oleje roślinne, biodiesel, bioetanol. Biogaz z gnojownicy, osadów ściekowych i wysypisk komunalnych. Rośliny energetyczne wykorzystywane na ten cel powinny charakteryzować się: dużym plonem suchej masy z hektara, odpornością na warunki atmosferyczne, szkodniki, choroby, niskimi wymaganiami glebowymi - muszą rosnąć na słabych glebach, niskim erodowaniem i wyjaławianiem gleby. Biomasa, szczególnie odpady drzewne i rolnicze, mogą być bezpośrednio spalane w odpowiednio przystosowanych do tego typu paliw kotłach. Jest to najprostsze rozwiązanie wykorzystania biomasy. W bardziej złożonych przypadkach przetwarza się rośliny na biopaliwa. Źródłem takich paliw mogą być rośliny oleiste takie jak słonecznik, rzepak, soja i orzeszki ziemne. Z innych roślin - ziemniaków, buraków cukrowych i trzciny cukrowej można uzyskać alkohol, który można dodawać do benzyny. Ciepło i gorąca woda dzięki drzewom Wierzby rosną, wykorzystując do tego dwutlenek węgla, wodę i światło słoneczne. Po czterech latach można je wysuszyć i spalić, aby wyprodukować ciepło i gorącą wodę dla budynków. Nie trzeba więc wykorzystywać do tego ropy naftowej, węgla ani gazu. Jako źródło bioenergii można też wykorzystać inne drzewa, odpady drewna i słomę nawet w dużych elektrowniach. W rolnictwie coraz większego znaczenia nabiera wykorzystanie odchodów zwierzęcych, a w miastach odpadów komunalnych do produkcji biogazu. Biogaz jest mieszaniną gazów, w której dominują metan i dwutlenek węgla.
Skład biogazu może różnić się w zależności od rodzaju, ilości i jakości substratów. Typowy skład zawiera: - metan CH 4 52-85 %, - dwutlenek węgla CO 2 14-18 %, - siarkowodór H 2 S 0,08-5,5 %, - wodór H 2 0-5 %, - tlenek węgla CO 0-2,1 %, - azot N 2 0,6-7,5 %, - tlen O 2 0-1 %. Źródło informacji : http://www.jan-gadziala.yoyo.pl/biomasa.php http://www.energia-odnawialna.net/biomasa.html http://www.learn-energy.net/education/kidscorner/pl/u11/animations.htm http://zielonaenergia.eco.pl Źródła dodatkowe: http://energiaodnawialna.net/index.php?option=com_content&view=article&id=369&itemid=98 =9 (uprawy energetyczne; brykiet) http://www.waze.pl/biomasa-na-cele-grzewcze ENERGIA GEOTERMALNA : Energia geotermalna to naturalne ciepło Ziemi skumulowane w wodach i skałach podziemnych. Ciepło to można wykorzystać do ogrzewania domów i mieszkań oraz kąpieli w ciepłych źródłach. Woda ogrzewana ciepłem Ziemi tworzy gorące źródła, w których można wypocząć i kąpać się nawet w zimie. Głównym źródłem ciepła jest rozpad z pierwiastków promieniotwórczych (Uranu, Toru, izotopów potasu) w jądrze Ziemi. Efektem rozpadu tych pierwiastków jest wytwarzanie się w jądrze bardzo wysokiej temperatury(ok. 5000 C), która spada wraz z przybliżaniem się do powierzchni zewnętrznej Ziemi. Naturalnym nośnikiem energii geotermalnej jest woda, para wodna, ropa naftowa oraz gaz ziemny, które są zgromadzone w porach i szczelinach skał budujących skorupę ziemską. Źródła energii geotermalnej ze względu na stan skupienia nośnika ciepła i jego wysokość temperatury można podzielić na następujące grupy: Grunty i skały do głębokości 2500 m, z których ciepło pobiera się za pomocą pomp ciepła. Wody gruntowe jako dolne źródło ciepła dla pomp grzejnych. Wody gorące, wydobywane za pomocą głębokich odwiertów eksploatacyjnych. Para wodna wydobywana za pomocą odwiertów, mająca zastosowanie do produkcji energii elektrycznej. Pokłady solne, z których energia odbierana jest za pomocą solanki lub cieczy obojętnych wobec soli. Gorące skały, gdzie woda pod dużym ciśnieniem cyrkuluje przez porowatą strukturę skalną.
Najbardziej znanym efektem ciepła Ziemi są wybuchy wulkanów - magma (lawa). W środku Ziemi następuje wędrówka magmy ku górze. Efektem jest jedno z najpiękniejszych zjawisk przyrodniczych, wybuch wulkanu. Jednakże nie zawsze magmy dociera na powierzchnię. Duża część krzepnie pod powierzchnią ziemi lub na głębokości kilkuset metrów. W ten sposób powstają głębinowe wulkaniczne skały magmowe o temperaturze kilkuset stopni Celsjusza. Innym zjawiskiem geotermalnym ściśle powiązanym ze skałami magmowymi są gejzery i gorące źródła. Gejzery to nic innego jak wybuchająca z głębi ziemi para wodna. Ojczyzną gejzerów jest Islandia skąd pochodzi nazwa od słowa Geysa co znaczy wylewać się bądź wytryskiwać. Zjawisko występuje tylko w kilku rejonach świata m.in. w Rotorua w Nowej Zelandii, w Parku Yellowstone w USA, Kamczatka, a także w Japonii i Ameryce Środkowej i Południowej. Najwyżej położony gejzer znajduje się na wysokości 4300 m n.p.m. na płaskowyżu El Tation w Chile. Proces powstania gorących fontann opiera się na ogrzaniu przez skały magmowe znajdujące się blisko powierzchni, wsiąkającej deszczówki i wód gruntowych. Wody osiągają temperaturę do 180ºC. Skumulowana wewnątrz woda jest przegrzana i przy niewielkich ruchach tektonicznych, znajduje ujście na powierzchnię. Wybuchy mogą sięgnąć nawet 20 metrów. Podczas wybuchów na powierzchnię ulatniają się trujące gazy zawierające dwutlenek węgla, dwutlenek siarki, kwas solny i siarkowodór. Energia z gejzerów jest wykorzystywana do produkcji elektryczności. Islandia poprzez energię geotermalną pozyskuje aż 89% całego zapotrzebowania na ciepłownictwo, natomiast produkcja energii elektrycznej z pary geotermalnej sięga 170MW. Najbardziej popularnym sposobem wykorzystania energii geotermalnej oprócz produkcji energii elektrycznej jest budowa ciepłowni geotermalnych. Ponadto wykorzystuje się ją także w balneologii (medycyna uzdrowiskowa), ogrzewaniu budynków przy pomocy pomp ciepła, uprawach, przemyśle chemicznym, suszarnictwie, przetwórstwie, hodowli ryb, basenach kąpielowych, itp. Pompa ciepła Coraz popularniejsze stają się systemy ogrzewania domów w oparciu o energię geotermalną z zastosowaniem pomp ciepła. Pompy ciepła są to urządzenia umożliwiające wykorzystanie ciepła niskotemperaturowego oraz odpadowego do ogrzewania, wentylacji i przygotowania ciepłej wody użytkowej. Energetyka geotermalna w Polsce Na obszarze 80 % terenu Polski stwierdzono obecność złóż geotermalnych, lecz opłacalne złoża zajmują 40 % obszaru kraju. Mimo bogatych zasobów, udział tego typu energii w bilansie energetycznym wynosi zaledwie 0.1 %. Wody geotermalne mają temperaturę w zakresie od 45 º C do 95 º C, które stosowane są w ciepłownictwie. Ze względu na niską temperaturę wód geotermalnych nie ma możliwości wykorzystania ich do produkcji energii elektrycznej. Największe złoża wód termalnych w naszym kraju znajdują się w Niżu Polskim, w Karpatach, Sudetach w dolinach śródgórskich i w strefach krzyżowania się dyslokacji. Wody te nie są najlepszej jakości i o niskim poziomie mineralizacji, a temperatura sięga zaledwie kilkudziesięciu stopni. Zdaniem geologów w obszarze Sudetów znajdują się nie odkryte jeszcze złoża gorących wód w okolicach Cieplic, Lądka - Zdroju i w rejonie Kudowy. Z wszystkich terenów gdzie występują wody geologiczne, najbardziej perspektywiczne złoża znajdują się w Niżu Polskim.
Źródło informacji: http://www.jan-gadziala.yoyo.pl/en_geo.php http://www.energia-odnawialna.net/geotermalna.html http://zielonaenergia.eco.pl Źródło dodatkowe: http://energiaodnawialna.net/index.php?option=com_content&view=article&id=47&itemid=41 (energia geotermalna, atrakcyjność źródeł, elektrownie ciepłownicze w Polsce) 6. Akcja energia. Oszczędzanie energii polega na zmniejszeniu jej zużycia przy zachowaniu takich samych rezultatów. Mniejsze zużycie energii ma wiele pozytywnych stron możecie oszczędzić pieniądze i równocześnie pomóc środowisku. Produkowanie energii wymaga korzystania z cennych źródeł naturalnych, np. węgla, ropy lub gazu. Dlatego też rozsądne używanie energii pomaga nam zachować te źródła, aby wystarczyły dłużej na przyszłość. Dlaczego oszczędzanie energii jest ważne? Jeżeli ludzie zużywają mniej energii, nacisk na podniesienie dostaw, np. przez konstruowanie nowych elektrowni, lub poprzez import energii z innych krajów, jest mniejszy. Ta animacja pokazuje jak można oszczędzać energię. Na przykład używając energooszczędnych żarówek. Zużywają one jedną piątą energii tradycyjnych żarówek. Pamiętaj, by całkiem wyłączyć telewizor. Zostawiony w stanie uśpienia nadal zużywa prąd. Poza tym zobaczysz, że tak samo łatwo możesz oszczędzać energię w przypadku czajnika elektrycznego, pralki czy okien. Ale najpierw wyłącz światło Szybki rachunek Jedna żarówka o mocy 100 W paląca się przez jedną godzinę dziennie zużywa rocznie 36,5 kwh energii. W Europie żyje 75 milionów nastolatków. Jeśli każdego dnia każdy z nas wyłączyłby na godzinę choć jedną lampę, czyli 36,5 x 75 milionów, oznaczałoby to oszczędność energii = 2738 milionów kwh. Dzięki temu do atmosfery dostałoby się 1,37 milionów ton dwutlenku węgla mniej, co odpowiada ilości emitowanej przez małą elektrownię (150 MWe). Źródła informacji: http://www.futurenergia.org/ww/pl/pub/futurenergia/activity/save_energy.htm http://www.learn-energy.net/education/kidscorner/pl/u11/animations.htm Źródła dodatkowe: http://eszkola.pl/czytaj/zuzycie_energii/8902 ( zużycie energii) 8. Quiz
Plan (grupa wiekowa 13-15): 1. Energia niezbędna do życia: Życie Europejczyków w dalszym ciągu uzależnione jest od paliw kopalnych. Paliwa te powstawały przez miliony lat z pozostałości prehistorycznych lasów. Pod powierzchnią ziemi, gdzie panuje wysokie ciśnienie, drzewa przekształciły się z czasem w ogromne pokłady ropy, gazu i węgla. Jednak połowa z tych pokładów została już zużyta, a za kilkadziesiąt lat znikną one na zawsze. Dlatego tak ważne jest, by Europa zaczęła opierać się na bezpiecznych i niewyczerpalnych źródłach energii: słońcu, wietrze, wodzie i roślinach. Odnawialne Źródła Energii odgrywają coraz większą rolę w gospodarce energetycznej poszczególnych krajów Unii Europejskiej głównie dlatego, że zasoby klasycznych źródeł energii (węgiel, gaz, ropa) w niedalekiej perspektywie czasowej wyczerpią się, a korzystanie z tych źródeł energii powoduje w większym lub mniejszym stopniu zanieczyszczenie środowiska naturalnego. Stąd w wielu krajach UE opracowano rządowe programy wspierające inwestycje związane z wykorzystaniem OZE. Również w Polsce funkcjonują programy wspierające przedsięwzięcia proekologiczne, wykorzystujące energię słońca, energię geotermalną, energię wody i wiatru oraz wytwarzające energię z ekologicznych substancji (biomasa wierzba itp.) Źródło informacji: http://www.energia-odnawialna.pl http://www.learn-energy.net/education/kidscorner/pl/o11/o11_re.htm 2. Opis energii odnawialnej jakie znamy źródła energii odnawialnej : Terminem energia odnawialna określa się energię pozyskiwaną ze źródeł niewyczerpalnych, w odróżnieniu od paliw kopalnych. Energia odnawialna jest energią tanią, przyjazną człowiekowi i środowisku, a jej źródła są dostępne praktycznie za darmo. Korzystanie z energii słońca, wody i wiatru nie powoduje żadnych zanieczyszczeń środowiska, natomiast energetyka konwencjonalna, czyli oparta na spalaniu paliw kopalnych węgiel kamienny i brunatny, ropa naftowa, gaz ziemny jest w największym stopniu odpowiedzialna za zanieczyszczenie powietrza atmosferycznego. Emitowane przez nią gazy są powodem zmian klimatycznych oraz kwaśnych deszczy. Źródło informacji: sp5.d-si.pl/gim/odnawialne.ppt 3. Plusy energii odnawialnej i minusy energii nieodnawialnej: PLUSY: - nie ulegają wyczerpaniu, gdyż ciągle się odnawiają - nie emitują zanieczyszczeń - są przyjazne dla środowiska
MINUSY: - nie odnawiają się, kiedyś się wyczerpią - emitują wiele zanieczyszczeń - nie są przyjazne dla środowiska Źródło informacji : http://zielonaenergia.eco.pl/ 4. Parametry fizyczne: Energetykę odnawialną, jak i tą opartą na paliwach kopalnych charakteryzują te same wielkości fizyczne, z których najważniejsze są: W większości krajów świata obowiązuje międzynarodowy układ jednostek miar tzw. układ SI zatwierdzony w 1960r. Jego wprowadzenie w znacznym stopniu ujednoliciło i uprościło posługiwanie się wielkościami fizycznymi. Moc definiowana jest, jako praca wykonana, w jednostce czasu. gdzie: P - moc, W - praca, t - czas. Jednostką mocy w układzie SI jest wat [W]. Moc danego urządzenia jest równa 1 wat, jeśli praca 1 dżula wykonywana jest w czasie 1 sekundy. Moc charakteryzuje każde urządzenie elektryczne, cieplne, mechaniczne. W zależności od wielkości urządzenia często można spotkać się z wielokrotnościami jednostki podstawowej: 1 [mw] jeden miliwat = 0,001 W Np. używany do określenia mocy małych urządzeń: wiatraczków, diod LED, małych żarówek. 1 [kw] kilowat = 1 000 W Np. używany do określenia mocy urządzeń średniej wielkości turbin wiatrowych, domowych instalacji fotowoltaicznych, domowych kotłów. 1 [MW] megawat = 1 000 000 W Np. używany do określenia mocy dużych urządzeń, dużych elektrowni wiatrowych, dużych instalacji fotowoltaicznych, ciepłowni geotermalnych. 1 [GW] gigawat = 1 000 000 000 W Np. używany do określenia mocy bardzo dużych instalacji, dużych farm wiatrowych, elektrowni węglowych.
Energia - wielkość fizyczna charakteryzująca zdolność układu do wykonania pracy. W praktyce energia jest pojęciem bardzo ogólnym, gdyż występuje w różnych formach np. jako: energia kinetyczna, energia sprężystości, energia cieplna, energia jądrowa, energia elektryczna, energia słoneczna itd. Mimo różnych form energii występuje ich wspólna miara, czyli jednostka, w której są podawane. Jednostką energii podobnie jak pracy jest dżul [J]. W zależności od "wielkości" źródła energii często można spotkać się z wielokrotnościami jednostki podstawowej: 1 [MJ] jeden megadżul =1 000 000 J 1 [GJ] jeden gigadżul = 1 000 000 000 J Np. Używany do określania dziennego nasłonecznienia na powierzchnię kolektora. Np. Używany do określania rocznego nasłonecznienia na powierzchnię kolektora, rocznego zapotrzebowania budynków na ciepło. Jednostki energii Dżul 1 Dżul [J] odpowiada ilości energii, jaką zużywa urządzenie o mocy jednego wata (1W) w czasie jednej sekundy (1s). Dżul [J] oraz jego wielokrotności mega dżul [MJ], giga dżul [GJ] są podstawowymi jednostkami energii w ciepłownictwie wykorzystywanymi np. do określania ilości energii cieplnej wyprodukowanej przez urządzenie grzewcze czy ciepłownię. kwh 1 kilowatogodzina [kwh] odpowiada ilości energii, jaką zużywa przez godzinę urządzenie o mocy 1000 watów, czyli jednego kilowata [kw]. Kilowatogodzina [kwh] jest podstawową jednostką w elektroenergetyce wykorzystywaną np. do określania ilości energii elektrycznej zużytej bądź wyprodukowanej przez dane urządzenie elektryczne. Źródło informacji : http://zielonaenergia.eco.pl/
5. Omówienie OZE ENERGIA SŁONECZNA : Słońce jest źródłem olbrzymiej i niewyczerpywanej ilości energii. Energia słoneczna dociera do Ziemi w postaci promieniowania słonecznego, które zapewnia Ziemi ciepło i światło. W celu zwiększenia ilości energii słonecznej docierającej do urządzeń, które ją wykorzystują ustawia się je w kierunku południowym. Z uwagi na zmieniające się pory roku cyklicznie zmienia się optymalny kąt ustawienia urządzeń wykorzystujących energię słoneczną. Głównym urządzeniem w instalacjach pozyskiwania energii solarnej jest KOLEKTOR. Zdolność przepuszczania promieni słonecznych przez przezroczyste pokrywy kolektorów zależy od kąta padania promieniowania. Jest to urządzenie do odbioru ciepła z promieniowania słonecznego i przeniesienia go w ciecz roboczą, która z kolei ogrzewa wodę w zbiorniku (bojlerze). Rozróżniamy kilka rodzajów kolektorów słonecznych, min.: kolektory płaskie oraz kolektory próżniowe. Ze względu na cenę i prostotę konstrukcji najpopularniejsze są kolektory płaskie. Kolektory zawsze muszą składać się z kilku warstw: 1. Przezroczysta pokrywa - najlepiej wykonana ze szkła o niskiej zawartości tlenków żelaza. Raczej nie stosuje się pokryw z tworzyw sztucznych, gdyż niszczeją się stosunkowo szybko pod wpływem wysokich temperatur, promieniowania UV oraz mogą na nich powstawać zarysowania, które obniżą przepuszczalność promieni słonecznych. Zastosowanie pryzmatycznej szyby szklanej może znacznie polepszyć wydajność kolektorów. 2. Absorber - główny element kolektora słonecznego. Powinien być wykonany z metalu dobrze przewodzącego ciepło; najczęściej jest to miedź (najlepiej) albo aluminium. Metal ten jest pokryty substancjami, tworzącymi jego powłokę. W zależności od rodzaju kolektora, może być to powłoka nieselektywna (bardzo dobrze absorbuje ciepło, ale także dużo go emitują) lub selektywna (również bardzo dobrze absorbuje ciepło, a jednocześnie ogranicza emisję). Do płyty absorbera przylutowane są rurki, przez które przepływa ciecz robocza. 3. Izolacja i obudowa - aby kolektor nie oddawał ciepła do otoczenia, musi być izolowany. Jako izolator stosuje się najczęściej wełnę mineralną lub poliuretan. Całość mieści się w obudowie kolektora (najczęściej aluminiowej), która powinna być szczelna. Kolektory słoneczne można instalować wszędzie, w dowolnej konfiguracji. Mogą być instalowane zarówno na dachu jak i na ziemi - na stojaku. Aby jednak otrzymać najlepsze efekty, warto trzymać się następujących wskazówek: kolektor powinien być zwrócony stroną szklaną na południe. kolektor powinien być pochylony o ok. 45 stopni względem poziomu - jest to kąt idealny przy wykorzystaniu kolektora od lutego do listopada. jeżeli kolektor ma być używany tylko w miesiącach letnich (np. do ogrzewania wody w basenie lub do domku letniego), należy go zainstalować pod kątem 30 stopni. kolektory należy instalować w miejscu niezacienionym przez drzewa, krzaki itp. wskazane jest stosowanie - jako czynnika roboczego - specjalnych cieczy. Ograniczają one odkładanie się
minerałów na kolektorze i eliminują zagotowaniu się cieczy. Kolektory słoneczne najpowszechniej wykorzystywane są do: podgrzewania wody użytkowej, podgrzewanie wody basenowej, wspomagania centralnego ogrzewania, chłodzenia budynków, ciepła technologicznego. Ogniwa fotowoltaiczne łączone są w grupy tworząc panel fotowoltaiczny nazywany baterią słoneczną. Panele podobnie jak ogniwa łączone są w instalacje. Zazwyczaj montuje się je na dachach domów w miejscach dobrze oświetlonych przez słońce. Ogniwa fotowoltaiczne wykorzystują zjawisko bezpośredniej produkcji energii elektrycznej z promieniowania słonecznego zwane : efektem fotowoltaicznym. Ciepło i gorąca woda dzięki słońcu Na dachach instaluje się czarne rury. Rury te są wypełnione specjalnym płynem (podobnym do płynu przeciw zamarzaniu stosowanego w samochodach). Przechwytują one ciepło słońca. Ciepło to jest przekazywane do rur z wodą. Taką podgrzaną wodę można wykorzystać do wzięcia prysznica lub do prania ubrań. Źródła informacji: http://www.jan-gadziala.yoyo.pl/ http://www.geresasco.com/index.php?action=informacje http://www.energia-odnawialna.net/sloneczna.html http://www.learn-energy.net/education/kidscorner/pl/u11/animations.htm http://zielonaenergia.eco.pl Źródła dodatkowe : http://energiaodnawialna.net/index.php?option=com_content&view=article&id=63&itemid=37 (energia słoneczna i jej wykorzystanie) http://hotsun2.elektroda.eu/budowa_kolektorow/index.html (kolektor próżniowy) http://systemyogrzewania.pl/wiadomo%c5%9bci/kolektory-s%c5%82oneczne-rodzaje-budowaw%c5%82a%c5%9bciwo%c5%9bci-i-zastosowanie-19649.html (kolektory słoneczne-zdjęcia i opis) http://www.slideshare.net/viblog/powloki-absorbujace-selektywne (powłoki absorbujące selektywne)
ENERGIA WIATRU : Wiatr jest to poziomy ruch powietrza względem powierzchni Ziemi. Jest to energia przemieszczania się powietrza pod wpływem jego nierównomiernego nagrzania. Prędkość wiatru wynosi od kilku do kilkudziesięciu km/h. Sprawność przemiany energii kinetycznej wiatru na energię elektryczną wynosi około 30% i jest ona zależna od konstrukcji elektrowni wiatrowej i prędkości wiatru. Nowoczesne elektrownie wiatrowe działają poprawnie przy prędkości wynoszącej 4 m/s dla małych i 6 m/s dla dużych siłowni. Przy prędkości wiatru wynoszącej 10-12 m/s turbiny wiatrowe (urządzenia, które produkują energię elektryczną z wiatru)osiągają moc nominalną. Energia wiatru jest praktycznie stała w ciągu roku, natomiast zmienia się w krótszych okresach. Ciągłe zmiany kierunku i prędkości wiatru powodują konieczność instalowania systemów stabilizacji mocy i częstotliwości oraz systemu orientacji turbiny względem wiatru. Przy prędkościach wiatru poniżej 4m/s i powyżej 25m/s elektrownia automatycznie zatrzymuje się. Aby uzyskać odpowiednią skuteczność działania elektrowni wiatrowej należy zapewnić swobodny dostęp wiatru do śmigła. Nie można dopuścić do jakichkolwiek zawirowań powietrza przed śmigłem, które mogłoby spowodować zmniejszenie siły wiatru. Istnieje zależność pomiędzy wysokością najbliższego budynku i jego dopuszczalną odległością od wieży elektrowni. Ponadto ze względu na możliwość uszkodzenia się elektrowni (np. urwania się śmigła), musi być zachowana odpowiednia odległość wieży od najbliższych budynków mieszkalnych, dróg, linii kolejowej, telefonicznej lub elektroenergetycznej. Nie bez znaczenia jest również fakt, że elektrownia wiatrowa zwiększa istotnie poziom hałasu. Z tego względu farmy wiatrowe muszą być lokalizowane z dala od terenów gęsto zaludnionych. Zaletą elektrowni wiatrowej jest to, że nie zanieczyszcza środowiska naturalnego, nie wymaga dostaw paliwa ani wody i wykorzystuje niewyczerpywane źródło energii jakim jest wiatr. Do wad elektrowni wiatrowej należą: wysoki koszt inwestycji w porównaniu z uzyskiwaną mocą, nierównomierność dostaw energii elektrycznej i jej duże wahania w określonym czasie. Wyprodukowanie 1TWh energii elektrycznej w siłowni wiatrowej zapobiega emisji następujących zanieczyszczeń do atmosfery: - 5 500 ton SO 2, - 4 222 ton NO X, - 700 000 ton CO 2, - 49 000 ton pyłów i żużli. Zasada działania: Napływający na łopaty strumień powietrza wywołuje jego ruch obrotowy wirnika. Obracający się wirnik, przekazuje energię do przekładni w której następuje wzrost wartości prędkości obrotowej przekazywanej przez generator. Generator, często nazywamy prądnicą, przetwarza energię mechaniczną na energię elektryczną, która przewodami zostaje odprowadzona do odbiorników.
Ster kierunkowy pozwala na utrzymanie całego wirnika w odpowiednim położeniu względem wiatru. cała konstrukcja spoczywa na stalowej wieży zakotwionej przez fundament w gruncie. Energetyka wiatrowa w Polsce W Polsce energia kinetyczna wiatru wykorzystywana jest do napędu turbin elektrowni wiatrowych. Energetyka wiatrowa w naszym kraju oparta jest głównie na małej energetyce wiatrowej (MEW), to znaczy siłowniach wiatrowych o mocach nie przekraczających 1 MW. Tak duża liczba MEW wynika z umiarkowanych warunków wietrznych występujących nad większą częścią kraju. Do bezpośredniego wykorzystania energii wiatru i wytwarzania energii elektrycznej służą różnego rodzaju elektrownie wiatrowe. Instalacje te pozwalają zaoszczędzić minimum 50% rocznego zapotrzebowania na energię elektryczną, dla celów oświetlenia, ogrzewania, napędów maszyn i urządzeń. Rocznie, suma energii wiatru na powierzchnię 1 m 2 w Polsce wynosi 1000-1500 kwh/rok, w zależności od położenia (góry, wybrzeże). Na obszarze Polski wyróżnia się 6 podstawowych rejonów zasobów energii wiatru. Rys. Strefy zasobów energii wiatru w Polsce [7]. Rejony poszczególnych stref wietrznych w Polsce: RI - pas nadmorski, wybitnie korzystny, ze średnioroczną prędkością wiatru powyżej 6 m/s, ( Wybrzeże Szczecińskie, Wybrzeże Gdańskie, Suwalszczyzna ), RII - centralna część kraju, obszar korzystny, o średniorocznej prędkości wiatru: 4-6 m/s, RIII - przedgórze, obszar dość korzystny, średnia prędkość wiatru 3-4 m/s RIV - wyżyny, obszar niekorzystny, zmienna prędkość wiatru, RV - rejony górskie, obszar wybitnie niekorzystny, zmienna prędkość wiatru, RVI - wysokie partie gór, tereny wyłączone z energetyki wiatrowej, bardzo silne wiatry. Można stwierdzić, że na powierzchni prawie 2/3 terytorium Polski (Rejony I, II, III) występują korzystne warunki dla rozwoju energetyki wiatrowej, tj. średnioroczne prędkości wiatru wynosi min. 4 m/s (elektrownie systemowe). Roczna produkcja energii elektrycznej z jednej elektrowni wiatrowej o mocy 100kW, wynosi w Polsce około 300 000 kwh, co odpowiada rocznemu zapotrzebowaniu 20-25 domów jednorodzinnych. Energetyka wiatrowa może być racjonalnie wykorzystywana w Polsce, przede wszystkim w rolnictwie oraz
w tzw. małej energetyce (oświetlenie, ogrzewanie, zasilanie), przy wykorzystaniu energii wytworzonej przez pojedyncze elektrownie wiatrowe lub zespoły wielu elektrowni współpracujących ze sobą w tzw. farmach wiatrowych. W Polsce są dobre warunki do tworzenia takich właśnie farm wiatrowych. Pierwsze z nich powstały na Wybrzeżu (m.in. farma 6 elektrowni o mocy łącznej 5 MW), ponadto wytypowano wiele innych lokalizacji wzdłuż Wybrzeża, w Koszalińskiem, Suwalskim, w Bieszczadach. Źródło informacji : http://www.jan-gadziala.yoyo.pl/en_wiatru.php http://www.energia-odnawialna.net/wiatrowa.html http://www.learn-energy.net/education/kidscorner/pl/u11/animations.htm http://zielonaenergia.eco.pl http://www.miramare.pl/swind/zasady.html (zasady działania turbin wiatrowych) Źródło dodatkowe : http://energiaodnawialna.net/index.php?option=com_content&view=article&id=49&itemid=2 (energia wiatru i jej wykorzystanie; wiatraki energetyczne) http://www.waze.pl/energia-wiatru (Ocena mocnych i słabych stron energetyki wiatrowej) ENERGIA WODY : Energia wody jest jednym z odnawialnych źródeł energii i uzależniona jest od naturalnego obiegu wody w przyrodzie (parowanie, skraplanie, opad atmosferyczny oraz spływ grawitacyjny) i jest jednym z najstarszych i najbardziej wykorzystywanym źródłem spośród wszystkich form energii odnawialnej. Najczęściej spotykanym sposobem wykorzystania energii wody jest energia spadku (rzeki, zbiorniki), ale oprócz tego w ostatnich latach powstały układy wykorzystujące energię pływów, fal i prądów morskich, a także różnic temperatur występujących na różnych głębokościach mórz, tzw. energia maretermiczna. Są one jednak drogie w eksploatacji i używa się ich dość rzadko. Ziemia z kosmosu posiada niebieską barwę. Dzieje się tak, gdyż większość powierzchni naszego globu zajmują wody stojące jak i płynące. Woda jest niezbędna do życia dla ludzi roślin i zwierząt. Rozwój energetyki wodnej na szeroką skalę umożliwiło wynalezienie turbiny wodnej w XIX wieku. Upowszechnienie elektrowni wodnych przyczyniło się w znacznej mierze do rozwoju gospodarczego Europy w okresie przełomu XIX i XX wieku. Typowym sposobem wykorzystania energii wody jest zapora. Spiętrza ona wodę i tworzy w ten sposób sztuczne jezioro, które napędza turbinę. Duże elektrownie wodne Najczęściej wykorzystuje się energię mechaniczną spadku wód w elektrowniach wodnych, budowanych na rzekach i jeziorach. W hydroelektrowniach zgromadzona energia potencjalna wody, poprzez
spiętrzenie przy pomocy zapory, przepływa w kierunku dolnego poziomu zamieniana jest w energię kinetyczną napędzającą turbinę. Wprowadzona w ruch turbina napędza generator wytwarzający energię elektryczną. Energię mechaniczną wody wykorzystuje się głównie w elektrowniach dużej mocy (w Polsce są to obiekty powyżej 5 MW). Sprawność takich elektrowni jest 2-krotnie większa niż w elektrowniach węglowych. Rys. 5 Typy dużych elektrowni wodnych: a) przepływowe bez zbiornika, b) regulacyjne z dużym zbiornikiem wodnym, c) zbiornikowe z małym zbiornikiem wodnym, d) kaskadowe, e) pompowoszczytowe [7]. Przepływowe bez zbiornika są to elektrownie o dużych kosztach budowy, a wielkość ich produkcji zależy od pory roku i od pogody. W elektrowniach tych nie ma możliwości regulacji mocy. Regulacyjne z dużym zbiornikiem wodnym zastosowanie zbiornika umożliwia regulację w cyklu dobowym i tygodniowym, dodatkowo zbiornik może stanowić zabezpieczenie przeciwpowodziowe. Zbiornikowe z małym zbiornikiem umożliwia krótkotrwałą regulację w tzw. godzinach szczytu. Kaskadowe zastosowanie wielu zbiorników możliwością indywidualnej i globalnej regulacji napełniania i opróżniania zbiorników pozwala na optymalne wykorzystanie i regulację mocy, a także na magazynowanie nadwyżek energii. Zbiorniki te stanowią też dobre zabezpieczenie przeciwpowodziowe. Pompowo szczytowe elektrownie te służą do przetwarzania w okresie nocnym, kłopotliwej w magazynowaniu, energii elektrycznej na energię potencjalną wody i zwracana jej do sieci elektroenergetycznej w okresie szczytowego zapotrzebowania w ciągu dnia. Największe elektrownie wodne zlokalizowane są na rzece Jangcy w Chinach, o mocy 20 000 MW oraz Itaipu na rzece Paran, o mocy 14 000 MW. Małe elektrownie wodne (MEW) Drugim rodzajem energetyki wodnej, jest mała energetyka wodna. Małe elektrownie mają moc do 5 MW. W MEW produkuje się głównie prąd elektryczny na potrzeby lokalne, ale można także energię mechaniczną wody wykorzystać do mielenia zboża, napędu kuźni, itd. Elektrownie wodne tego typu, ze względu na skalę występowania, mogą mieć istotne znaczenie dla poprawy zdewastowanego środowiska
naturalnego, gdyż dzięki budowie śluz i stawów, zatrzymują dużo wody i w efekcie mogą polepszyć bilans hydrologiczny i hydrobiologiczny kraju. Energia pływów morza Wzajemne oddziaływanie Słońca, Ziemi i Księżyca, których źródłem są siły przyciągania grawitacyjnego, działanie tych sił powoduje cykliczne ruchy ogromnych mas wód oceanicznych i mórz. W ciągu cyklu występuje podniesienie i obniżenie poziomu wody, czyli zachodzi zjawisko tzw. pływów morskich. Przypływy i odpływy są źródłem energii pływów morskich, tam gdzie różnica między przypływem a odpływem wynosi co najmniej 5 metrów oraz gdy pozwalają warunki topograficzne budowane są morskie elektrownie pływowe. Elektrownie pływowe wyposażone są w turbiny przystosowane do produkcji energii elektrycznej zarówno w czasie przypływu jak i odpływu. Pierwsza tego typu hydroelektrownia i jedna z największych pracuje we Francji, przy ujściu rzeki La Rance o mocy 240 MW. Ze względu na potrzebę budowy specjalnych zatok przy elektrowniach. Energia fal morskich Energia fal wywołana jest oddziaływaniem wiatru. Elektrownie w tym przypadku wykorzystują ruch fal morskich. Konwersja tego rodzaju energii w energię elektryczną jest trudna ze względu na duże różnice koncentracji tej energii w zależności od panujących warunków klimatycznych tj. sztorm lub brak wiatru. W pierwszym przypadku urządzenia elektrowni narażone są na uszkodzenia w drugim przypadku niska opłacalność produkcji. Godzinowe wykorzystanie zasobów energii pływów są ograniczone. Energetyka wodna w Polsce Polska jest krajem nizinnym o małych opadach atmosferycznych, dlatego udział energetyki wodnej w bilansie energetycznym kraju jest niewielki. Większość elektrowni stanowią małe elektrownie wodne, za taki stan związany jest z brakiem kompleksowej strategii rozwoju energetyki wodnej. Z tego względu duża część ma po kilkadziesiąt lat, nowych lub będących w budowie jest wciąż niewiele, mając na uwadze wykorzystanie potencjału hydroenergetycznego w pozostałych krajach Europy, w których wynosi średnio 50,2 %. W Polsce nadal hydroenergetyka jest niedoceniona, chociaż posiada walory, które wyróżniają ją z pośród innych źródeł energii. Pozyskiwanie energii z istniejących źródeł zwiększa bezpieczeństwo energetyczne kraju, zbiorniki gromadzące wodę mogą stanowić ochronę przeciwpowodziową, a energia uzyskiwana jest ekologicznie czysta. Źródło informacji : http://www.jan-gadziala.yoyo.pl/en_wody.php http://www.learn-energy.net/education/kidscorner/pl/u11/animations.htm http://zielonaenergia.eco.pl http://www.uwm.edu.pl/kolektory/energia-wody Źródła dodatkowe : http://energiaodnawialna.net/index.php?option=com_content&view=article&id=46&itemid=27 http://www.waze.pl/energia-wody