Alternatywne źródła energii

Czym są alternatywne źródła energii?
Alternatywne źródła energii to – najprościej mówiąc – odnawialne źródła energii. Pod tym pojęciem kryją się między innymi energia wiatrowa, słoneczna, hydroelektryczna, energia oceanów, energia geotermalna, biomasa i biopaliwa. Pod pewnymi warunkami można też tu zaliczyć energię jądrową. Dzieje się tak wówczas, gdy energia powstaje w zamkniętym cyklu paliwowym i obejmuje recykling odpadów jądrowych (bo sam uran nie jest odnawialnym źródłem energii). Wymienione źródła energii przyczyniają się do ograniczenia emisji gazów cieplarnianych i są alternatywą dla paliw kopalnych – ropy, gazu, węgla kamiennego i brunatnego.
Unijne dyrektywy i programy.
W związku ze zbliżającą się katastrofą klimatyczną (która tak naprawdę dzieje się na naszych oczach już teraz) Unia Europejska podjęła szereg działań mających ją oddalić lub zmniejszyć. Mowa o dyrektywach OZE, a zatem dyrektywach w sprawie odnawialnych źródeł energii. Pierwsza, z roku 2009, wskazywała cel na rok 2020. Było nim doprowadzenie do tego, by 20% zużywanej w krajach unijnych energii pochodziło z odnawialnych źródeł. Różne kraje deklarowały inny procent udziału zielonej energii w ogólnym zużyciu. Polska miała osiągnąć poziom 15%. Według minister klimatu, Anny Moskwy, cel został zrealizowany. W 2018 roku uzgodniono cel na rok 2030. Unia Europejska planuje, by 32% zużycia energii pochodziło z odnawialnych źródeł (w roku 2021 prowadzono rozmowy, by cel został zwiększony do 40%). Polska ma osiągnąć poziom 23%.
W grudniu 2019 roku Komisja przedstawiła komunikat w sprawie Europejskiego Zielonego Ładu. Dokument dotyczy tego, w jaki sposób sprawić, by Europa stała się kontynentem neutralnym dla klimatu do 2050 roku.
Dlaczego poszukuje się nowych źródeł energii?
Przyczyn poszukiwania nowych źródeł energii jest kilka. Najogólniej mówiąc, do tych działań skłaniają większe potrzeby społeczeństw i państw. Sukcesywnie rośnie liczba ludności. Obserwuje się duże tempo rozwoju gospodarczego (dotyczy to krajów rozwiniętych i rozwijających się). Dokonuje się ogromny postęp w zakresie tworzenia i wykorzystania nowych technologii. W stopniu znaczącym dochodzi do zanieczyszczenia środowiska (przyczyniają się do tego między innymi transport, produkcja, hodowla). Świat korzysta ograniczonych zasobów tradycyjnych źródeł energii (mocno już przetrzebionych), które – swoją drogą – znajdują się tylko w niektórych rejonach globu.
Ludzkość zaczyna sobie uświadamiać, że zasoby naturalne nie są niewyczerpalne, a rozbudzone na rozwój i luksus apetyty trzeba zaspokoić, bo inaczej nastąpi regres. Jednocześnie to, co ekologiczne, staje się modne, a zatem pożądane. I wreszcie uruchamiają się logika i niepokojąca pewność, że zaczynamy oglądać początek końca tego świata.
Energia wody.
1.Elektrownie wodne umożliwiają przechwytywanie części energii płynącej wody. Wyróżniamy elektrownie, które nie mają zbiornika (ilość wody w rzece decyduje o ilości wyprodukowanej energii); elektrownie zbiornikowe (woda spiętrzona jest w zbiorniku przed elektrownią); elektrownie pompowo – szczytowe (ze zbiornika dolnego pompuje się wodę do zbiornika górnego, a następnie doprowadza się do jej odpływu przez elektrownię). Właściwie w każdej z tych elektrowni działanie opiera się na jednym z praw fizyki, czyli na grawitacji. Energia potencjalna zamienia się w energię kinetyczną. Istotą pozyskania energii jest postawienie na drodze wody turbiny. Przetwarza ona energię wody w ruch obrotowy dzięki wirnikowi z łopatkami, a następnie napędza generator wytwarzający elektryczność. Turbina może wykorzystywać energię wody z rzeki (jest wówczas zależna od poziomu wód, od suszy). Może też wykorzystywać energię wody ze zbiornika (wówczas o ilości przepływającej wody decyduje się w zależności od potrzeb i dokonuje się większych lub mniejszych spustów). Elektrownia szczytowo-pompowa może dostarczać energię lub ją magazynować. Gdy zapotrzebowanie na energię jest mniejsze, np. w nocy, latem, wodę pompuje się ze zbiornika dolnego do górnego. W ten sposób energię się akumuluje. Gdy zapotrzebowanie jest większe, np. w dzień, zimą, wodę spuszcza się ze zbiornika górnego do dolnego przez system turbogeneratorów. W ten sposób energię się produkuje i przesyła dalej.
2.Zalety elektrowni wodnych:
nie zużywają paliw konwencjonalnych,

nie zanieczyszczają środowiska,

nie generują odpadów poprodukcyjnych,

produkują energię tańszą niż w elektrowniach węglowych,

są tańsze w eksploatacji niż elektrownie konwencjonalne,

są sprawne i niezbyt awaryjne,

gdy bazują na zaporach, te stanowią zabezpieczenie przeciwpowodziowe.

3.Wady elektrowni wodnych:
nie każde miejsce kwalifikuje się do ich lokalizacji,

są droższe w budowie niż elektrownie konwencjonalne,

wpływają na środowisko naturalne – na ukształtowanie terenu, klimat, florę i faunę,

gdy wymagają spiętrzenia wody, wymusza to przesiedlenie ludzi i zlanie dużych obszarów,

bywają przeszkodą dla zwierząt,

często zależą od stanu wód.

Energia wiatru.
1.Elektrownie wiatrowe – jeśli chodzi o działanie – przypominają dawne wiatraki. Łopaty pchane siłą wiatru napędzały różne urządzenia, np. młyny mielące zboża, pompy, tartaki. Obecnie turbiny wiatrowe produkują i dostarczają energię do domów i zakładów pracy. Turbina wiatrowa zbudowana jest z wysokiej wieży, na szczycie której umieszcza się wirnik składający się z trzech łopat (najczęściej) osadzonych na osi. Oprócz tego montuje się ruchomą gondolę, która może obracać się o 360 stopni. Na dużej wysokości wiatr jest silniejszy, wirnik zmienia energię kinetyczną wiatru w mechaniczną, a możliwość obrotu turbiny pozwala optymalnie ustawić turbinę względem kierunku wiatru. Wiatr powoduje różnicę ciśnień przed i za łopatami, dzięki czemu turbina się obraca, a wirnik napędza generator. Oprócz tego trzeba pamiętać o zastosowaniu odpowiedniej przekładni zwiększającej prędkość obrotową (bo tylko przy dużej prędkości powstanie energia), a umieszczonej pomiędzy osią wirnika a generatorem. O ilości energii decyduje ilość turbin wiatrowych, stąd pomysł na farmy wiatrowe. Pojawiają się one na lądzie i na morzu.
2.Zalety turbin wiatrowych:
produkowana jest czysta energia odnawialna,

po postawieniu wiatraka nie generuje on praktycznie kosztów,

można stosować małe turbiny wirowe i produkować prąd tam, gdzie sieciowy nie dotrze,

energia wiatru może zostać od razu wykorzystana, a jej przetworzenie na energię elektryczną jest stosunkowo proste.

3.Wady turbin wiatrowych:
użyteczne są tylko na tych obszarach, na których wieją stałe, silne wiatry,

wiatr jest zmienny i nieprzewidywalny,

farmy wiatrowe zajmują dużo miejsca i ingerują w krajobraz,

turbiny wiatrowe przyczyniają się do śmierci ptaków i nietoperzy,

turbiny zakłócają odbiór fal radiowych i telewizyjnych,

turbiny mogą być źródłem hałasu i dają efekt stroboskopowy,

koszty budowy wiatraków są wysokie, a liczba materiałów budowlanych duża, co nie jest obojętne dla środowiska,

wiatraki mają krótki okres eksploatacji (do 20 lat).

Energia słońca.
1.Energia Słońca jest potężna – dostarcza ono Ziemi w ciągu godziny tyle energii, że starczyłoby jej na cały rok. Nie jest ona jednak dobrze wykorzystywana i dlatego warto postawić na rozwój elektrowni słonecznych (obecnie zaspokajają one 1 procent światowych potrzeb). Energia słoneczna może być wykorzystywana w sposób bezpośredni (pasywny) i pośredni (aktywny). Pierwszy z nich jest naturalny i opiera się na wymianie ciepła i masy. Może on służyć do ogrzewania budynków, podgrzewania wody, suszenia drewna, żywności. Coraz częściej buduje się ekologiczne pasywne domy. W przypadku drugiego sposobu potrzebne są urządzenia, które produkują energię elektryczną, np. ogniwa fotowoltaiczne, lub te, które pozyskują energię cieplną, np. kolektory słoneczne. Ogniwo fotowoltaiczne zbudowane jest z dwóch płytek krzemowych. Działa w następujący sposób: promienie słoneczne padają na ogniwo, elektrony z dolnej warstwy przemieszczają się do górnej i generują napięcie elektryczne. Urządzenia łączy się szeregowo i równolegle, co ma zwiększyć ich napięcie i moc. Najczęściej wykorzystuje się ogniwa zbudowane na bazie krzemu monokrystalicznego, ale też na bazie krzemu polikrystalicz