Alternatywne źródła Energi
person
brightness_auto
1 odpowiedź
LTERNATYWNE ŹRÓDŁA ENERGII
Na kryzys energetyczny w zimie 1973/74 roku światowa opinia publiczna zareagowała niepokojem przed wyczerpaniem się kopalnych nośników energii za parę dziesięcioleci. Dlatego też rozpoczęto poszukiwania nowych, samoregenerujących się źródeł energii. Niektóre kraje postawiły na rozbudowę energii jądrowej, jednakże tendencja ta trafiła pod ostrzał grup przeciwników energii jądrowej. W dyskusji wyłoniły się następujące alternatywy: energia słoneczna, włącznie z zależną od promieniowania słonecznego energią wodną, energia wiatru, fal morskich i ciepła morza, energia przypływów i odpływów i energia geotermiczna.
Energia słoneczna.
Bezpośrednimi przetwornikami energii promieniowania słonecznego na energię elektryczną są ogniwa słoneczne. Ze względu na sposób przetwarzania energii słonecznej w energię elektryczną rozróżnia się ogniwa fotochemiczne i ogniwa fotoelektryczne.
Energia z biomasy.
Według definicji biomasa jest to każdy materiał organiczny (żywy lub martwy) zawierający węgiel, ale nie ulegający takim znacznym przemianom fizykochemicznym, które prowadzą do powstania specyficznych właściwości ropy naftowej lub węgla kamiennego.
Jedną z możliwości zastępowania konwencjonalnych paliw i materiałów pędnych jest wykorzystanie gazu biologicznego (biogazu, zwanego równiż agrogazem). Do wytworzenia biogazu mogą być użyte odchody zwierzęce, jak również wszystkie inne odpadki pochodzenia roślinnego (słoma, łęty ziemniaczane, liście buraczane itd.) i zwierzęcego, zawierające substancje organiczne. Biogaz powstaje w wyniku fermentacji substancji organicznych, procesu znanego już od bardzo dawna. Fermentacja metanowa dostarcza nie tylko paliwa energetycznego w postaci biogazu, ale pozwala zarazem ograniczyć zanieczyszczenia środowiska i uzyskać wartościowy nawóz organiczny.
Energia wiatru.
Energia elektryczna uzyskana z wiatru jest ekologicznie czysta, gdyż jej wytworzenie nie pociąga za sobą spalania żadnego paliwa. Do innych zalet tego źródła energii należą: pełna odnawialność energii wiatru, a co za tym idzie możliwość wykorzystywania jej w nieograniczonym czasie, możliwość decentralizacji poszczególnych siłowni, prowadząca w efekcie do zmniejszenia strat przesyłu energii oraz stosunkowo niskie koszty jednostkowe pozyskania energii, które w obecnej chwili niewiele są wyższe od jednostkowych kosztów energii uzyskiwanej w elektrowniach konwencjonalnych.
Aby uzyskać 1 MW mocy, wirnik takiej turbiny powinien mieć średnicę około 50 metrów. Ponieważ duża konwencjonalna elektrownia ma moc sięgającą nawet gigawata, to jej zastąpienie wymagałoby użycia nawet 1000 takich generatorów wiatrowych.
Energia wodna.
Koło wodne, historia którego sięga wstecz do I w. n. e., służyło wpierw do napędzania żaren w młynach. Dopiero około 1000 lat później ludzie zaczęli zaprzęgać wodę do innych zadań, a to przyczyniło się do rozwoju przemysłu właśnie w dolinach rzek, nadających się do energetycznego wykorzystania. Koła wodne napędzały miechy i ciężkie młoty w kuźniach piły w tartakach i wiele innych urządzeń. Przemysły metalurgiczny, tekstylny i papierniczy we wczesnej fazie rozwoju były nierozerwalnie związane z wodą, aż do czasu wynalezienia maszyny parowej w końcu XVIII wieku. Dziś ich nowoczesne odpowiedniki w postaci turbin wodnych z powodzeniem napędzają potężne generatory wielkich elektrowni wodnych, produkujących znaczne ilości energii elektrycznej.
Rozróżnia się elektrownie wodne:
przepływowe (wykorzystujące energię przepływających wód po ich spiętrzeniu);
zbiornikowe (mające możliwość magazynowania wody zbiornika, aby -zależnie od potrzeb -wykorzystywać ją do napędu turbin),
pompowe (o dwu zbiornikach -górnym i dolnym).
W przeciwieństwie do elektrowni parowych układy generatorowe w elektrowniach wodnych muszą być wyposażone w bardzo dokładne urządzenia regulujące prędkość obrotową i synchronizację z siecią.
Hydroelektrownia o największej mocy na świecie ( 12,600 MW) znajduje się na rzece Parana na granicy Brazylii i Paragwaju.
Energia geotermiczna.
W obecnej chwili wykorzystanie energii geotermicznej ograniczone jest do terenów wulkanicznych i powulkanicznych, na których energia ta jest dostępna na powierzchni Ziemi lub na niewielkiej głębokości.
Jednymi z nielicznych krajów wykorzystujących Energia geotermiczna.
źródło energii geotermicznej (geotermalnej) są: Islandia, Nowa Zelandia, Włochy, Japonia i USA. W krajach tych energia cieplna pozyskiwana jest z gejzerów, tj. z gorących źródeł wyrzucających w pewnych odstępach czasu gorącą wodę lub parę wodną, oraz z fumarol, tj. wyziewów par i gazów o temperat. od 500 do 1100 K. Energia cieplna tych źródeł wykorzystywana jest zarówno w celach grzewczych, jak i dla pozyskiwania energii mechanicznej bądź elektrycznej.
morskich.
Energia pływów morskich jest zamieniana na energię elektryczną za pomocą odpowiednio zbudowanych hydroelektrowni. Podstawowym elementem takiej siłowni jest olbrzymia tama odgraniczająca wody morza od wód zbiornika spiętrzającego. W podstawie tamy, tuż nad dnem, znajdują się liczne kanały przepływowe. W kanałach tych zbudowane są turbogeneratory o odpowiedniej mocy oraz śluzy nastawne, pozwalające na sterowanie wielkością przepływu. Wirniki turbin obracają się napędzając wały generatorów zarówno w momencie przypływu morza, a więc w czasie napełniania zbiornika, jak i podczas spuszczania wody ze zbiornika. Praca turbin niezależnie od kierunku przepływu wody stała się możliwa dzięki zastosowaniu turbin Kaplana o zmiennym kącie natarcia łopat wirnika. W wyniku przyjęcia takiego rozwiązania uzyskuje się również możliwość optymalizacji wielkości przepływu przez kanały w zależności od wysokości wody w zbiorniku oraz możliwa się stała się praca turbin jako pomp, podobnie jak ma to miejsce w klasycznych hydroelektrowniach szczytowo - pompowych.
Energia fal.
Innym źródłem energii może być falowanie morza. Wielkie fale oceaniczne niosą ze sobą naprawdę znaczne jej ilości, lecz problemem jest jej efektywne pozyskanie. Testuje się obecnie różne rozwiązania, zwykle znajdujące się w fazie eksperymentów. W jednym z eksperymentalnych urządzeń pływak poruszany jest w górę i w dół, w miarę falowania powierzchni wody. Ruch ten napędza pompę, która dostarcza wodę pod ciśnieniem na turbinę, zasilającą generator.
Niedawno na wyspie Islay w Szkocji wybudowano elektrownię, wykorzystującą energię fal morskich. Jej moc całkowita wynosi ok. 180 kW.
Na kryzys energetyczny w zimie 1973/74 roku światowa opinia publiczna zareagowała niepokojem przed wyczerpaniem się kopalnych nośników energii za parę dziesięcioleci. Dlatego też rozpoczęto poszukiwania nowych, samoregenerujących się źródeł energii. Niektóre kraje postawiły na rozbudowę energii jądrowej, jednakże tendencja ta trafiła pod ostrzał grup przeciwników energii jądrowej. W dyskusji wyłoniły się następujące alternatywy: energia słoneczna, włącznie z zależną od promieniowania słonecznego energią wodną, energia wiatru, fal morskich i ciepła morza, energia przypływów i odpływów i energia geotermiczna.
Energia słoneczna.
Bezpośrednimi przetwornikami energii promieniowania słonecznego na energię elektryczną są ogniwa słoneczne. Ze względu na sposób przetwarzania energii słonecznej w energię elektryczną rozróżnia się ogniwa fotochemiczne i ogniwa fotoelektryczne.
Energia z biomasy.
Według definicji biomasa jest to każdy materiał organiczny (żywy lub martwy) zawierający węgiel, ale nie ulegający takim znacznym przemianom fizykochemicznym, które prowadzą do powstania specyficznych właściwości ropy naftowej lub węgla kamiennego.
Jedną z możliwości zastępowania konwencjonalnych paliw i materiałów pędnych jest wykorzystanie gazu biologicznego (biogazu, zwanego równiż agrogazem). Do wytworzenia biogazu mogą być użyte odchody zwierzęce, jak również wszystkie inne odpadki pochodzenia roślinnego (słoma, łęty ziemniaczane, liście buraczane itd.) i zwierzęcego, zawierające substancje organiczne. Biogaz powstaje w wyniku fermentacji substancji organicznych, procesu znanego już od bardzo dawna. Fermentacja metanowa dostarcza nie tylko paliwa energetycznego w postaci biogazu, ale pozwala zarazem ograniczyć zanieczyszczenia środowiska i uzyskać wartościowy nawóz organiczny.
Energia wiatru.
Energia elektryczna uzyskana z wiatru jest ekologicznie czysta, gdyż jej wytworzenie nie pociąga za sobą spalania żadnego paliwa. Do innych zalet tego źródła energii należą: pełna odnawialność energii wiatru, a co za tym idzie możliwość wykorzystywania jej w nieograniczonym czasie, możliwość decentralizacji poszczególnych siłowni, prowadząca w efekcie do zmniejszenia strat przesyłu energii oraz stosunkowo niskie koszty jednostkowe pozyskania energii, które w obecnej chwili niewiele są wyższe od jednostkowych kosztów energii uzyskiwanej w elektrowniach konwencjonalnych.
Aby uzyskać 1 MW mocy, wirnik takiej turbiny powinien mieć średnicę około 50 metrów. Ponieważ duża konwencjonalna elektrownia ma moc sięgającą nawet gigawata, to jej zastąpienie wymagałoby użycia nawet 1000 takich generatorów wiatrowych.
Energia wodna.
Koło wodne, historia którego sięga wstecz do I w. n. e., służyło wpierw do napędzania żaren w młynach. Dopiero około 1000 lat później ludzie zaczęli zaprzęgać wodę do innych zadań, a to przyczyniło się do rozwoju przemysłu właśnie w dolinach rzek, nadających się do energetycznego wykorzystania. Koła wodne napędzały miechy i ciężkie młoty w kuźniach piły w tartakach i wiele innych urządzeń. Przemysły metalurgiczny, tekstylny i papierniczy we wczesnej fazie rozwoju były nierozerwalnie związane z wodą, aż do czasu wynalezienia maszyny parowej w końcu XVIII wieku. Dziś ich nowoczesne odpowiedniki w postaci turbin wodnych z powodzeniem napędzają potężne generatory wielkich elektrowni wodnych, produkujących znaczne ilości energii elektrycznej.
Rozróżnia się elektrownie wodne:
przepływowe (wykorzystujące energię przepływających wód po ich spiętrzeniu);
zbiornikowe (mające możliwość magazynowania wody zbiornika, aby -zależnie od potrzeb -wykorzystywać ją do napędu turbin),
pompowe (o dwu zbiornikach -górnym i dolnym).
W przeciwieństwie do elektrowni parowych układy generatorowe w elektrowniach wodnych muszą być wyposażone w bardzo dokładne urządzenia regulujące prędkość obrotową i synchronizację z siecią.
Hydroelektrownia o największej mocy na świecie ( 12,600 MW) znajduje się na rzece Parana na granicy Brazylii i Paragwaju.
Energia geotermiczna.
W obecnej chwili wykorzystanie energii geotermicznej ograniczone jest do terenów wulkanicznych i powulkanicznych, na których energia ta jest dostępna na powierzchni Ziemi lub na niewielkiej głębokości.
Jednymi z nielicznych krajów wykorzystujących Energia geotermiczna.
źródło energii geotermicznej (geotermalnej) są: Islandia, Nowa Zelandia, Włochy, Japonia i USA. W krajach tych energia cieplna pozyskiwana jest z gejzerów, tj. z gorących źródeł wyrzucających w pewnych odstępach czasu gorącą wodę lub parę wodną, oraz z fumarol, tj. wyziewów par i gazów o temperat. od 500 do 1100 K. Energia cieplna tych źródeł wykorzystywana jest zarówno w celach grzewczych, jak i dla pozyskiwania energii mechanicznej bądź elektrycznej.
morskich.
Energia pływów morskich jest zamieniana na energię elektryczną za pomocą odpowiednio zbudowanych hydroelektrowni. Podstawowym elementem takiej siłowni jest olbrzymia tama odgraniczająca wody morza od wód zbiornika spiętrzającego. W podstawie tamy, tuż nad dnem, znajdują się liczne kanały przepływowe. W kanałach tych zbudowane są turbogeneratory o odpowiedniej mocy oraz śluzy nastawne, pozwalające na sterowanie wielkością przepływu. Wirniki turbin obracają się napędzając wały generatorów zarówno w momencie przypływu morza, a więc w czasie napełniania zbiornika, jak i podczas spuszczania wody ze zbiornika. Praca turbin niezależnie od kierunku przepływu wody stała się możliwa dzięki zastosowaniu turbin Kaplana o zmiennym kącie natarcia łopat wirnika. W wyniku przyjęcia takiego rozwiązania uzyskuje się również możliwość optymalizacji wielkości przepływu przez kanały w zależności od wysokości wody w zbiorniku oraz możliwa się stała się praca turbin jako pomp, podobnie jak ma to miejsce w klasycznych hydroelektrowniach szczytowo - pompowych.
Energia fal.
Innym źródłem energii może być falowanie morza. Wielkie fale oceaniczne niosą ze sobą naprawdę znaczne jej ilości, lecz problemem jest jej efektywne pozyskanie. Testuje się obecnie różne rozwiązania, zwykle znajdujące się w fazie eksperymentów. W jednym z eksperymentalnych urządzeń pływak poruszany jest w górę i w dół, w miarę falowania powierzchni wody. Ruch ten napędza pompę, która dostarcza wodę pod ciśnieniem na turbinę, zasilającą generator.
Niedawno na wyspie Islay w Szkocji wybudowano elektrownię, wykorzystującą energię fal morskich. Jej moc całkowita wynosi ok. 180 kW.