Energia odnawialna

Energia odnawialna (odnawialne źródła energii, OZE) są to zasoby, których zasoby wykorzystywane do produkcji energii cieplnej, mechanicznej czy elektrycznej nie ulegają zmniejszeniu albo ich odnawianie następuje w krótkim czasie np. biomasa. Z powodu odmienności źródeł od reszty trudno je jednoznacznie zdefiniować .

Ustawa Prawo energetyczne odnawialne źródła energii uznaje, że do OZE zaliczamy źródła, które wykorzystują w swoim procesie przetwarzania energię promieniowania słonecznego, fal, wiatru, geotermalną, spadku rzek, fal, prądów i pływów morskich oraz energię zdobywaną z biogazu wysypiskowego czy biomasy. Ponadto do energii odnawialnej zaliczmy biogazy, które powstały w procesach rozkładu składowanych szczątek roślinnych i zwierzęcych oraz odprowadzania lub oczyszczania ścieków .

Odnawialne źródła energii - według międzynarodowej agencji energetycznej i unii europejskiej

Grupa Robocza ds. Odnawialnych nośników energii, utworzona przez Międzynarodową Agencję Energetyczną(International Energy Agency - IEA), przyjęła następującą doprecyzowaną definicje.

"Odnawialna energia jest tą ilością energii, jaką pozyskuje się w naturalnych procesach przyrodniczych stale odnawialnych. Występując w różnej postaci, jest generowana bezpośrednio lub pośrednio przez energię słoneczną, lub z ciepła pochodzącego z jądra Ziemi. Zakres tej definicji obejmuje energię generowaną przez promieniowanie słoneczne, wiatr, z biomasy, geotermalną cieków wodnych i zasobów oceanicznych oraz biopaliwo i wodór pozyskany z wykorzystaniem wspomnianych odnawialnych źródeł energii"..

Wzorując się, na obszernej definicji, do odnawialnych źródeł energii zalicza się następujące nośniki oraz źródła energii:

• energia cieków wodnych
• energia ruchu fal morskich i przepływów
• energię geotermalną
• energię wiatrową
• odnawialne źródła energii i odpady palne tj. stałą biomasę, gazy i paliwa ciekłe otrzymywane z biomasy, produkty pochodzenia zwierzęcego, odpadu komunalne palne.

Biomasa - produkt pochodzenia rolniczego, biodegradowalny, wykorzystywany jako paliwo, przetworzony lub bezpośredni .

Energia słoneczna

Energia pochodzenia słonecznego jest jedną z najpopularniejszych źródeł energii na naszej planecie. Ilość energii tej, która bezpośrednio dociera do naszej planety, zależy od wielu czynników np. warunków atmosferycznych oraz klimatycznych, czystości atmosfery oraz położenia geograficznego.

Energia słoneczna kieruje, się dwoma głównymi parametrami:

• nasłonecznienie- działanie promieniowania słonecznego na powierzchnię Ziemi. Jego intensywność zależy od astronomicznej wysokości Słońca oraz przezroczystości atmosfery. Nasłonecznienie określa się, mierząc natężenie światła słonecznego, które jest ilością energii słonecznej padającej na powierzchnie w jednostce czasu.
• natężenie promieniowania słonecznego jest to chwilowa wartość mocy promieniowania słonecznego padającego w ciągu jednej sekundy na powierzchnię jednego metra kwadratowego, prostopadłą do kierunku promieniowania. Do atmosfery ziemi dociera ze słońca strumień energii o mocy 1366 W/m² i jest to tak zwana stała słoneczna. Energia ta częściowo odbija się od atmosfery i jest rozpraszana, zanim dotrze do powierzchni ziemi. Średnia wartość natężenia promieniowania słonecznego w Polsce oscyluje w granicach 100-800 W/m2.

Usłonecznienie - liczba godzin słonecznych w danym okresie, zazwyczaj w ciągu roku. Wartość ta nie zależy od położenia, ale od warunków atmosferycznych panujących na danym regionie w ciągu roku. Najwyższa wartość usłonecznienia w Polsce odnotowano podczas badań przeprowadzonych w latach 1951-2000. Wynosiła ona 1624 h/rok i miała miejsce w Kołobrzegu .

Źródła energii odnawialnej

Energia słoneczna

Promieniowanie słoneczne jest podstawowym źródłem energii odnawialnej na Ziemi. Jest to energia pochodząca bezpośrednio z promieniowania słonecznego. Ilość energii słonecznej docierającej do powierzchni Ziemi zależy od wielu czynników, takich jak kąt padania promieni słonecznych, grubość atmosfery, obłoki, a także pora dnia i szerokość geograficzna.

Natężenie promieniowania słonecznego to wartość mocy promieniowania padającego na jednostkę powierzchni. Jest mierzone w kilowatach na metr kwadratowy (kW/m²) lub w watach na metr kwadratowy (W/m²). Natężenie promieniowania słonecznego różni się w zależności od miejsca i pory roku. Największe natężenie promieniowania słonecznego występuje w strefach równikowych, gdzie słońce jest najwyżej na niebie.

Systemy fotowoltaiczne są jednym z najpopularniejszych sposobów wykorzystania energii słonecznej. Składają się z paneli słonecznych, które przekształcają energię słoneczną w energię elektryczną za pomocą efektu fotowoltaicznego. Panele słoneczne składają się z komórek fotowoltaicznych wykonanych z półprzewodników, takich jak krzem lub tellur. Energia elektryczna wyprodukowana przez systemy fotowoltaiczne może być wykorzystana do zasilania domów, firm, a nawet całe sieci energetyczne.

Kolektory słoneczne są urządzeniami, które wykorzystują energię słoneczną do ogrzewania wody lub budynków. Składają się z płaskich paneli lub rur, które absorbują energię słoneczną i przekazują ją do nośnika ciepła, najczęściej wody lub glikolu. Kolektory słoneczne są szczególnie popularne w systemach podgrzewania wody użytkowej, basenów, a także w systemach centralnego ogrzewania.

Energia wiatrowa

Turbiny wiatrowe są jednym z najbardziej rozpoznawalnych symboli energii odnawialnej. To wielkie konstrukcje, które wykorzystują energię kinetyczną wiatru do produkcji energii elektrycznej. Turbiny wiatrowe składają się z łopat, które obracają się w wyniku działania wiatru. Ruch obrotowy łopat jest przekazywany na generator, który przekształca energię kinetyczną wiatru w energię elektryczną.

Farmy wiatrowe to duże instalacje składające się z wielu turbin wiatrowych. Są one budowane na obszarach o dużej dostępności wiatru, takich jak wzgórza, wybrzeża morskie lub pustynie. Farmy wiatrowe są efektywnym sposobem wykorzystania energii wiatru, ponieważ korzystają z naturalnego zasobu, jakim jest wiatr, i mogą dostarczać energię elektryczną na dużą skalę.

Polska jest krajem o dużym potencjale energetycznym wiatru. Ze względu na swoje położenie geograficzne, Polska jest wystawiona na wpływ różnych układów atmosferycznych, co skutkuje występowaniem silnych wiatrów. Wiatry w Polsce są szczególnie silne na wybrzeżu Bałtyku oraz w górach. Dlatego też wiele farm wiatrowych jest budowanych w tych regionach.

Wybrzeże Bałtyku ma duży potencjał energetyczny wiatru. Ze względu na otwartą przestrzeń i stałe występowanie wiatrów, wiele projektów dotyczących budowy farm wiatrowych na morzu jest realizowanych na tym obszarze. Budowa farm wiatrowych na morzu ma również dodatkową zaletę, ponieważ umożliwia uniknięcie problemów związanych z lokalizacją farm na lądzie, takich jak hałas czy zmniejszenie przestrzeni dla rolnictwa.

Energia geotermalna

Instalacje geotermalne wykorzystują ciepło wnętrza Ziemi do produkcji energii elektrycznej i ogrzewania. Istnieją różne technologie wykorzystywane w instalacjach geotermalnych, takie jak pompy ciepła, wymienniki ciepła lub generator geotermalny. Energia geotermalna jest szczególnie efektywna w krajach o aktywnych obszarach geotermalnych, gdzie temperatura wody pod ziemią jest wysoka.

Ciepła woda geotermalna znajduje zastosowanie w zakładach balneologicznych i basenach. Wiele miast korzysta z lokalnych źródeł ciepłej wody geotermalnej do ogrzewania basenów i łaźni. Jest to ekologiczne i oszczędne rozwiązanie, ponieważ energia geotermalna jest odnawialna i nie emituje szkodliwych substancji do atmosfery.

Polska ma obszary o dużej potencjalnej wydajności geotermalnej, szczególnie w regionach górskich, takich jak Sudety i Karpaty. Woda geotermalna o wysokiej temperaturze może być wykorzystana do produkcji energii elektrycznej, a także do ogrzewania budynków. Ponadto, polskie miasta często korzystają z lokalnych zasobów geotermalnych do celów rekreacyjnych, takich jak baseny termalne i spa.

Wykorzystanie energii geotermalnej w Polsce ma duży potencjał rozwoju. Obecnie istnieje kilka działających elektrowni geotermalnych, ale istnieje wiele niezagospodarowanych zasobów geotermalnych. Rozwój technologii i bardziej efektywne wykorzystanie zasobów geotermalnych mogą przyczynić się do zwiększenia udziału energii odnawialnej w polskim miksie energetycznym.

Energia fal morskich i przepływów

Energia fal morskich może być wykorzystana do produkcji energii elektrycznej za pomocą różnych technologii. Jedną z popularnych technologii jest wykorzystanie pływających urządzeń, które zamieniają ruch fal w energię kinetyczną, a następnie w energię elektryczną za pomocą generatorów. Inne technologie obejmują wykorzystanie ruchu przypływów i odpływów oraz wykorzystanie różnicy temperatur między powierzchnią wody a głębokościami oceanu.

Prądy wodne, takie jak prądy morskie czy rzeczne, mogą być wykorzystywane do generowania energii elektrycznej. Technologie wykorzystujące prądy wodne obejmują m.in. turbiny podwodne, które obracają się pod wpływem przepływającej wody, oraz turbiny pływowe, które wykorzystują różnicę prędkości między górną a dolną warstwą wody.

Polska ma duży potencjał energetyczny fal morskich na swoim wybrzeżu Bałtyku. Ze względu na zmienne warunki atmosferyczne i silne wiatry, fale morskie na Bałtyku są wystarczająco silne, aby mogły być wykorzystane do produkcji energii elektrycznej. Polska rządząca wprowadziła programy wspierające rozwój energetyki morskiej, co może przyczynić się do wzrostu udziału energii odnawialnej w polskim systemie energetycznym.

Biomasa

Biomasa jest organicznym materiałem pochodzenia roślinnego, który może być wykorzystywany jako paliwo. Do źródeł biomasy należą drewno, resztki roślinne, a także odpady organiczne, takie jak skoszona trawa, odpady spożywcze czy osady ściekowe. Biomasa może być spalana, poddawana fermentacji (np. w przypadku biogazu) lub przekształcana w biopaliwa.

Biogaz jest jednym z produktów ubocznych przemiany biomasy. Powstaje on w wyniku fermentacji biologicznej, w której mikroorganizmy rozkładają organiczne materiały w beztlenowym środowisku. Biogaz składa się głównie z metanu i dwutlenku węgla i może być wykorzystywany jako paliwo w elektrowniach, kotłowniach czy w pojazdach z silnikiem spalinowym.

Biomasa ma duże znaczenie w obszarach wiejskich, gdzie może być lokalnie pozyskiwana i wykorzystywana do produkcji energii. Małe społeczności wiejskie mogą korzystać z biomasy jako źródła ciepła do ogrzewania domów, produkcji energii elektrycznej czy przygotowania posiłków. Wykorzystanie biomasy na lokalnym poziomie przyczynia się do niezależności energetycznej i redukcji emisji gazów cieplarnianych.

System certyfikatów zielonych jako wsparcie dla producentów energii odnawialnej

System certyfikatów zielonych jest narzędziem, które ma na celu promowanie produkcji energii odnawialnej poprzez zapewnienie dodatkowych korzyści finansowych dla producentów. Certyfikaty zielone są emitowane przez organizacje lub państwa i potwierdzają, że określona ilość energii została wyprodukowana z odnawialnych źródeł.

Posiadanie certyfikatów zielonych umożliwia producentom energii odnawialnej sprzedaż dodatkowych "zielonych" jednostek energii, co zwiększa ich dochody i zachęca do dalszych inwestycji w rozwój odnawialnych źródeł energii. System ten stanowi zachętę dla producentów do zwiększenia udziału energii odnawialnej w swojej produkcji i redukcji emisji gazów cieplarnianych.

System certyfikatów zielonych umożliwia również producentom energii odnawialnej sprzedaż nadwyżek wyprodukowanej energii na rynku. Jeśli producent wygeneruje więcej energii odnawialnej niż jest w stanie wykorzystać, może sprzedać nadwyżki innym podmiotom, które potrzebują dodatkowej energii.

Sprzedaż nadwyżek energii odnawialnej na rynku umożliwia producentom dodatkowe dochody i zwiększa atrakcyjność inwestycji w odnawialne źródła energii. W ten sposób system certyfikatów zielonych wspiera rozwój energii odnawialnej poprzez zachęcanie producentów do inwestowania w nowe projekty i zwiększanie produkcji energii odnawialnej.

Zobacz także: kolektor słoneczny, Termomodernizacja.

Energia odnawialna — artykuły polecane

Grupy żywności — Biomasa — Rośliny przemysłowe — Zasoby naturalne — Odżywka — Zanieczyszczenie wody — Emisja gazów cieplarnianych — Farma fotowoltaiczna — Odnawialne źródła energii — Etatyzacja

Bibliografia

• Hodana M., Holtzer G. (2012), Odnawialne źródła energii, Stowarzyszenie na rzecz efektywności energetycznej i rozwoju odnawialnych źródeł energii Helios
• Kochańska E. (2014), Determinanty rozwoju odnawialnych źródeł energii, Seria wydawnicza Acta Innovations
• Łysik E. (2016), Perspektywy rozwoju energii odnawialnej w Polsce, Uniwersytet Łódzki, Wydział Ekonomiczno-Socjologiczny, Katedra Gospodarki Światowej i Integracji Europejskiej
• Norwisz J., Musielak T. (2006), Odnawialne źródła energii - polskie definicje i standardy, Rynek Energii, nr 1
• Nowak A. (red.) (2016), Rola odnawialnych źródeł energii w rozwoju społeczno-ekonomicznym kraju i regionu, Wydawnictwo Naukowe Wydziału Zarządzania Uniwersytetu Warszawskiego, Warszawa
• Wójcicki Z. (2007), Energia odnawialna, biopaliwa i ekologia, Problemy Inżynierii Rolniczej, nr 2

Autor: Anna Górska