ODNAWIALNE ŹRÓDŁA ENERGII.

RODZAJE ELEKTROWNI.

WSTĘPAby 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.

ODNAWIALNE (ALTERNATYWNE) ŹRÓDŁA ENERGII:

SŁOŃCE

WIATR

WODA

BIOMASA

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.

ENERGIA SŁOŃCAEnergia słoneczna może być przetwarzana w kolektorach

wodnych i powietrznych w ciepło służące do:

-ogrzewania mieszkań, zakładów przemysłowych, obiektów

użyteczności

publicznej,

-podgrzewania wody dla gospodarstw domowych, rolnych,

zakładów

przemysłowych, basenów itp.

-suszenia produktów rolnych i drewna.

Energię słoneczną można wykorzystać również do wytwarzania

prądu elektrycznego.

Najprostszym sposobem przetwarzania energii słonecznej jest

skupianie promieniowania słonecznego za pomocą zwierciadeł.

Promienie odbite skupiają się w ognisku, w którym znajduje się woda,

a wytworzona z niej para napędza turbiny. Są to elektrownie

heliotermiczne .

Innym typem są elektrownie helioelektryczne, w których oświetlany

promieniami słońca metal - półprzewodnik bezpośrednio zmienia

energię świetlną na elektryczną.

Fotokonwersja – czyli bezpośrednia zamiana energii świetlnej na

energię elektryczną , wykorzystuje zjawisko fotowoltaiczne,

zachodzące w półprzewodnikach, czyli wzbudzanie przepływu prądu

elektrycznego poprzez „wybijanie” elektronów przez fotony.

Codziennie miliony małych baterii słonecznych zasilają nasze zegarki,

kalkulatory, zabawki, radia czy przenośne telewizory.

                                                                                                                                                                                                                    

"Solar One" w Kalifornii jest największą na świecie słoneczną "siłownią" o maksymalnej mocy 10 MW. Ponad 1800 zwierciadeł śledzi oddzielnie ruch słońca i odbija jego ciepło do kolektora znajdującego się w centrum urządzenia

        

                                                     Zakrzywione zwierciadła śledzą ruch słońca i skupiają promienie w celu podgrzania oleju w rurach. Ciepło

przenosi się na wodę, która wrze. Para napędza turbiny podłączone do generatorów prądu elektrycznego.

ENERGIA WODY

Energia wód śródlądowych – powstanie tej energii

związane jest z cyklem krążenia wody w przyrodzie. Cykl

ten powtarza się i polega kolejno na: opadzie wody, jej

spływie oraz odparowaniu. Dzięki temu zasoby wody

ciągle się odnawiają. Cząsteczki wody opadają na

powierzchnię Ziemi, mając energię potencjalną, której

wartość zależy od miejsca, w którym woda opadła.

Poziomem odniesienia jest główny odbiorca wód –

morze.

RODZAJE ELEKTROWNI WODNYCH

• przepływowe,

• pompowe,

• zbiornikowe,

• zbiornikowe z pompowaniem,

• pływakowe, pływów morskich i fal.

Zapora Itaipu na rzece

Parana,ma prawie 8km

długości. Zbudowano na niej największą

na świecie elektrownię

wodną.>>>

                                                                  

         

    

Zapora Hoovera - widoczna korona i 4 wieże wlotowe - ujęcia wody dla turbin.

Podczas budowy zapory wykorzystuje się grodzę, tymczasową przegrodę. Grodza ukazana na tym rysunku stanie się częścią zapory

Elektrownia wodna Tumut 3 jest częścią węzła

hydroenergetycznego Snowy Mountains w

Nowej Południowej Walli w Australii

ELEKTROWNIE ZBIORNIKOWE

Elektrownie wodne zbiornikowe działają na zasadzie wykorzystania

energii potencjalnej masy wody spadającej z wysokości zwanej spadem.

W miarę spadania wody jej energia potencjalna przekształca się w

energię kinetyczną przekazywaną na dolnym poziomie turbinie. Główne

elementy elektrowni zbiornikowej to: zapora, gromadząca wodę w

zbiorniku; rurociąg doprowadzający wodę do turbiny; turbina wodna

przejmująca energię kinetyczną wody; prądnica (generator) prądu

przemiennego przetwarzająca energię mechaniczną na elektryczną;

wyposażenie pomocnicze niezbędne do regulacji mocy, napięcia i

częstotliwości oraz do zapewnienia bezpiecznej pracy urządzeń.

ENERGIA FAL

Elektrownia pływowa jest elektrownią wodną wykorzystującą zjawisko pływów morskich lub oceanicznych dzięki różnicy poziomów i przepływowi wody między akwenem otwartym i odpowiednio utworzonym zbiornikiem. Siła pływów podobnie jak w elektrowniach wodnej, obraca turbiną, połączoną z generatorem. Jednak w niewielu miejscach budowa takiej elektrowni jest opłacalna, gdyż elektrownie te cechują sie znikomą rentownością. Na świecie największa elektrownia tego typu znajduje się we Francji u ujścia rzeki Rance (moc 240 MW). Elektrownie wodne produkują ok. 20% świat. energii elektrycznej.

                                                    

Jedyna na świecie elektrownia wykorzystująca pływy morskie,zbudowana w ujściu rzeki Rance we Francji. Na zaporze zamontowano turbiny pracujące w czasie przypływu i odpływu. Wydajność elektrowni jest stosunkowo niska.

Rozmieszczenie elektrowni wodnych w Polsce 

ZALETY ENERGII WODY

• oszczędność paliw i produkcja energii ekologicznie czystej,

• brak zanieczyszczeń środowiska naturalnego,

• regulacja poziomu wód w rowach melioracyjnych, zahamowanie

niekontrolowanego spływu wód,

• zabezpieczenie przed erozją gleb i spływem najwartościowszych cząstek gleby,

•  zbiorniki retencyjne zapobiegają powodziom,

• wykorzystanie zbiorników zaporowych dla rozwoju gospodarki rybnej i turystyki,

• małe elektrownie wodne wymagają mniejszych nakładów eksploatacyjnych niż

elektrownie cieplne.

ENERGIA WIATRUWiatr jest odnawialnym źródłem energii. Jest to ruch powietrza

spowodowany różnicą gęstości ogrzanych mas powietrza i ich

przemieszczaniem ku górze. Powoduje to różnicę ciśnień, a

naturalna tendencja do ich wyrównywania powoduje powstawanie

wiatru

Nie wymyślono do dzisiaj lepszego sposobu wykorzystania energii

wiatru niż wiatrak, jednak dziś budowane są całe zespoły wiatraków.

Budowane są one szczególnie na wybrzeżach, a więc w miejscach o

dość dużych ilościach dni wietrznych w roku. Dziś są one coraz

bardziej znaczącym źródłem energii, tym bardziej, iż dają one

energię w 100 % czystą.

Elektrownia wiatrowa nie wydziela

zanieczyszczeń. Lecz żeby osiągnąć

odpowiednią moc, musi się ona składać z dużej liczby turbin. Bywa to przyczyną oskarżeń o

niszczenie krajobrazu,hałas oraz wpływ na

dzikie ptactwo na szlakach migracji

sezonowych.

                                                                                                          

Moce wiatrowych zespołów prądotwórczych zawierają się w granicach 1-10kW, przez setki kW, do największych instalacji o mocy 3-5MW. Małe instalacje współpracują z bateriami akumlatorów, z pompami ciepła, duże zaś z małymi elektrowniami wodnymi i z elektrowniami dieslowskimi

Turbina wiatrowa Darrieusa o pionowej osi nie wymaga żadnej zmiany ustawienia, gdy

zmienia się kierunek wiatru.

POMPY WIATROWEPompy wiatrowe wykorzystują energię wiatru do pompowania wody. Stara

technika pompowania wody z pomocą siły wiatru, rozwinęła się bardzo w ciągu

ostatnich dwudziestu lat, dzięki nowoczesnej technice. Za pomocą pomp

wiatrowych można pompować wodę z wszelkiego rodzaju zbiorników zwłaszcza:

- studni (w tym głębinowych)

- otwartych zbiorników wodnych (stawy, jeziora, baseny)

- rzek, potoków

- morza (np. do produkcji soli)

Pompy wiatrowe mogą pompować wodę na znaczne odległości i wzniesienia.

Wydajność pompy zależy od prędkości wiatru, odległości, na jaką ma być

pompowana woda oraz wielkości wzniesienia

Turbiny wiatrowe napędzające pompy, wydobywające wodę ze studni. Obrotowy ruch łopatek wirnika jest przekształcany na ruch posuwisto-zwrotny tłoka pompy.

ENERGIA BIOMASY

Biomasa to nic innego jak suche rośliny. Na ogół jest to słoma bądź drewno z

drzew szybko rosnących jak np. wierzba. Przy ich spalaniu emisja CO2 jest równa

ilości tego związku, jaką pobrała roślina w czasie wzrostu, co w bilansie

końcowym wychodzi na zero. Jako źródło energii biomasa jest również, przy

racjonalnej gospodarce, odnawialna, gdyż rośliny mają to do siebie, że odrastają

(w przeciwieństwie do np. pokładów ropy). Nie ma również problemu z utylizacją

popiołu gdyż jest znakomitym nawozem. Wbrew pozorom jest to paliwo wydajne;

dwie tony suchej biomasy, czy to słomy czy drewna, są równoważne

energetycznie tonie węgla kamiennego. Również ze względów ekonomicznych

warto się zastanowić nad zmianą dotychczasowego paliwa; ogrzewanie biomasą

jest tańsze o 200% - 300%.

sadzonki wierzby w pęczkach po 200 sztuk

plantacja po 5 miesiącach

ZAKOŃCZENIELata dziewięćdziesiąte były świadkiem bezprecedensowego wzrostu światowego rynku

odnawialnych źródeł energii, m. in. przeciętnego rocznego wzrostu o 25,7% energii

pochodzącej wiatru i o 16,8% energii słonecznej w latach 1990 - 1997. Te nowe źródła

energii, chociaż startowały z niskiego poziomu, rozwijają się 10-krotnie szybciej niż

przemysł paliw kopalnych. Odnawialne źródła energii przyciągają również rosnącą ilość

lokalnych społeczności i małych inwestorów, jak również duże międzynarodowe

koncerny.

Pomimo tego rozwój odnawialnych źródeł energii jest hamowany przez zużycie

dziesiątków miliardów ton paliw kopalnych. Pozostaje jeszcze wiele do zrobienia w

nadchodzących dekadach, ażeby odnawialne źródła energii zmniejszyły zależność

świata od paliw kopalnych i znacznie zmniejszyły emisję gazów szklarniowych. Udział

odnawialnych źródeł energii w bilansie energetycznym jest ciągle zbyt mały w stosunku

do możliwości, jakie one stwarzają.