Świat zużywa rocznie około 200 mln ton papieru („Świat Wiedzy", nr 15). Spalanie drewna przyczynia się więc w połowie do wycinania lasów.

Wszystkie cztery zanieczyszczające biosferę i marnujące cenne substancje, źródła dostarczają światu prawie około 90 proc. energii: ropa około 34 proc., węgiel około 26 proc., gaz ziemny około 17 proc., drewno około 12 proc. Nadzieją jest to, że przez ostatnie parę lat zaczął maleć udział trujących i spalających cenne substancje źródeł energii na rzecz czystych, odnawialnych, niewyczerpywalnych i rozwojowych.

2.

Energia wiatru. Od zarania dziejów aż do dziś używana do komunikacji morskiej (wszelkiego rodzaju żaglowce) oraz w wiatrakach do mielenia zbóż i pompowania wody. Wiatry wystarczające do wydajnego poruszania odpowiednio zbudowanych śmigieł wieją w bardzo wielu rejonach świata. W Polsce około 60 proc. powierzchni kraju ma odpowiednie warunki do rozwoju energetyki wiatrowej; jednak rozwój elektrowni wiatrowych w Polsce jest mały (pracuje około 120 małych i kilka większych). Coraz więcej krajów, w tym głównie Niemcy, Hiszpania, Holandia, Dania oraz Wielka Brytania, która ma bardzo dobre „warunki wiatrowe", powiększają ilość energii pozyskanej z siły wiatru. Niektóre stany USA budują systemy liczące po dziesiątki a nawet setki wiatraków, których prądnice zaopatrują w energię elektryczną okoliczne osiedla. W stanie Iowa olbrzymia „farma wiatrowa" o 200 turbinach, dostarcza energię do ok. 90 tys. domów.

W roku 2003 około 2 mln domów w Europie czerpało energię elektryczną z wiatru.

Już wiatr o prędkości 14 km/godz. może uruchomić elektrownię wiatrową. Jedyną wadą wiatraków są generowane długie fale akustyczne, które zaburzają życie niektórych ptaków.

3.

Energia ruchu wody. Wodospady — naturalne i sztuczne. Hydroelektrownie. Od wielu wieków naturalne wodospady wykorzystywane były do poruszania kół z łopatami, które napędzały żarna młyńskie. W wielu regionach globu, zwłaszcza w terenach górzystych, wielkie prądnice napędzane spadającą wodą są czystym źródłem energii elektrycznej. Jedyną wadą jest to, że tamy na rzekach i powstałe zbiorniki wody dość często powodują zaburzenie w środowisku przyrodniczym. Do rachunku ekonomicznego przy budowaniu elektrowni wodnych należy wliczać przewidywane straty ekologiczne, bowiem w niektórych rejonach mogą one przekroczyć oczekiwane korzyści ekonomiczne.

Fale morskie — ruch wody wywołany przez wiatr. Jest to źródło dość mało wydajne, ale stosowane w kilku krajach na świecie.

Pływy morskie — ruch wody w morzach wywoływany przez Księżyc i Słońce. W niektórych miejscach przybrzeżnych (np. w Zatoce Fundy u wybrzeży Kanady) różnica poziomów wody morskiej między przypływem i odpływem dochodzi do około 16 m, co wywołuje rodzaj wodospadu, który jest wykorzystywany do napędzania odpowiednio zbudowanych prądnic. Wydajność tego typu źródeł nie jest duża, jednak jedna z nich położona we Francji ma moc 100 MW.

Energia słoneczna cieplna (heliotermalna) z różnego rodzaju kolektorów ogrzewanych promieniami słonecznymi. Słońce wysyła w kierunku Ziemi w ciągu sekundy olbrzymią energię promienistą (ok. 1350 W/m²). Jeśli uwzględnimy wszystkie straty takie jak: pochłanianie i odbijanie atmosfery (40 proc.) okresy nocy (50 proc.), tylko 50 proc. wydajność kolektorów, co oznacza wykorzystanie tylko l proc. energii padającej na górne warstwy atmosfery, to z l km² na powierzchni Ziemi otrzymamy energię 1200 MJ (milionów dżuli) w ciągu dnia. Natomiast z powierzchni 14 proc. pustyni Sahary (l miliona km²⁾ pokrytej kolektorami słonecznymi możemy otrzymamy energię ok. 4 x l020 J (dżuli) rocznie. Jest to, w przybliżeniu, całkowita energia jaką świat zużywa rocznie.

Kolektory umieszczane na dachach lub na ziemi składają się z ciemnych rurek (miedzianych lub gumowych), w których płynie woda (lub niezamarzająca ciecz) ogrzewana przez promienie słoneczne. Ogrzana woda spływa do dużych zbiorników, z których może być pobierana do użytku domowego. Jest to prosty, ale jednak mało wydajny sposób wykorzystania ogrzanej wody. O wiele lepszą metodą jest umieszczenie w dużym zbiorniku z ogrzewaną wodą wymiennika pompy cieplnej. Pompa cieplna jest to, mówiąc obrazowo, „odwrócona lodówka": otwarte drzwi zanurzone w gorącej wodzie czerpią z niej ciepło ochładzając ją, natomiast gorąca sprężarka ogrzewa pomieszczenie. Już przy temperaturze 30°C wody w zbiorniku w którym umieszczony jest wymiennik, wydajność jest dwukrotna, tzn. połowę energii dostarcza prąd elektryczny sprężarki a drugą połowę Słońce. Zamiast wody używa się powietrza, roztworu soli glauberskiej lub glikolu. W Szwecji budowane są stawy o powierzchni kilkuset metrów kwadratowych pokryte specjalnymi „kocami" przepuszczającymi promienie słoneczne (w stawach umieszczone są wymienniki ciepła pompy cieplnej).

W Polsce np. na dachu budynku schroniska na Ornaku zbudowano 14 kolektorów słonecznych. Oprócz prostych w konstrukcji kolektorów płaskich używa się systemu zwierciadeł parabolicznych, które skupiają promienie na zbiorniku z wodą wytwarzając parę, która porusza prądnice.

Warto wspomnieć o najprostszym, tzw. biernym (passive solar heating system) sposobie częściowego ogrzewania pomieszczeń: na oszklonym i zasłanianym na noc tarasie ustawia się kilka słupów napełnionych wodą w dni słoneczne woda nagrzewa się; ciepło rozchodzi się po przyległym pomieszczeniu. W zimowe miesiące o temperaturach około -5°C może ten sposób dostarczyć około 20 proc. koniecznego ciepła.

Energia słoneczna „fotowoltaika" (helioelektryczna). W bateriach półprzewodnikowych ogniw fotowoltaicznych energia promieni słonecznych zamienia się wprost na energię elektryczną. Jest to najprostszy sposób wykorzystania energii słonecznej do prawie wszystkich celów. Baterie półprzewodnikowe są jednak droższe od kolektorów cieplnych. Jest to jedyne źródło energii sztucznych satelitów, sond i stacji kosmicznych. Podobnie jak kolektory termiczne, zestawy baterii fotowoltaicznych buduje się na dachach lub ustawia na gruncie. Uzyskaną energię elektryczną gromadzi się w akumulatorach lub przetwarza w specjalnych generatorach.

Japonia od co najmniej 6 lat przoduje w wykorzystywaniu energii słonecznej. Dzieje się to dzięki poparciu rządowemu.

Połowa zużywanej na świecie energii słonecznej wytwarzana jest w Japonii. W Niemczech dach pokryty 3200 bateriami fotowoltaicznymi produkuje moc l MW.

Geotermiczne źródła gorącej wody. W Polsce są liczne — i nie tylko na Podhalu — źródła geotermiczne o temperaturze wody około 60°C. Wydaje się, że najbardziej ekonomiczną metodą będzie tworzenie zakrytych basenów z gorącą wodą, w których umieści się wymienniki ciepła — pompy cieplne. W Polsce dotychczas zbyt mało wykorzystuje się termiczne źródła.

Biomasy roślinne. Głównie chodzi tu o wierzbę krzewiastą (salix viminalis), która ma bardzo duży przyrost biomasy w ciągu roku (około 14-krotnie więcej niż las naturalny, tj. około 40 ton z hektara). Spalanie tej wierzby jest najprostszą i niewiele zanieczyszczającą metodą wykorzystania, ale nie najlepszą; dostarcza tylko energię cieplną oraz jest źródłem dioksyn (organiczne związki toksyczne o działaniu rakotwórczym). Najlepszą, ale i najbardziej złożoną metodą jest zgazowanie rośliny w specjalnych urządzeniach. Ocenia się, że uprawa tego „zielonego węgla" to wielka szansa dla polskiego rolnictwa, energetyki i biznesu.

Wodór i tlen. Głównym problemem techniczno-ekonomicznym jest metodą otrzymywania wodoru. Prace w tym kierunku są zaawansowane. Japońskie firmy samochodowe wyprodukowały kilka modeli aut z silnikami, w których następuje łączenie się wodoru z tlenem. Przypomnijmy, że paliwem w silnikach rakiet i sond kosmicznych jest właśnie wodór z tlenem.

Ogniwa paliwowe o różnorodnym składzie. Są to źródła na pograniczu przyszłościowych, ale z szybko rozwijającą się technologią. Najpraktyczniejsze ich zastosowanie znajdzie się w silnikach aut — elektrochemiczne silniki samochodowe.

Dotychczas na świecie jeździ po drogach około 650 mln pojazdów zasilanych benzyną, które emitują ok. 3,7 mld ton dwutlenku węgla i innych zanieczyszczających atmosferę i płuca substancji. Wprowadzenie ogniw paliwowych, których produktem „spalania" jest para wodna, w olbrzymim stopniu „oczyści" atmosferę.

W ogniwach przez elektrolit płynie prąd jonowy (podobnie jak w „klasycznych" akumulatorach). Jest bardzo wiele odmian ogniw; różny bywa skład elektrolitów — są alkaliczne, kwasowe, z syntetycznych polimerów — główną substancją jest najczęściej wodór oraz platyna jako katalizator.

Elektrownie jądrowe. Oddzielną grupą współczesnych źródeł energii jest energia uzyskiwana z rozbicia ciężkich jąder atomowych (głównie uranu i plutonu). Samo źródło energii nie zanieczyszcza biosfery, pozostaje jednak nie w pełni rozwiązany problem powstającego z rozpadu „popiołu" promieniotwórczego. W USA z 123 reaktorów energetycznych w elektrowniach jądrowych około 20 postanowiono zdemontować, co okazało się bardzo trudnym problemem z powodu odpadów promieniotwórczych zatruwających teren. Na świecie jest czynnych około 450 bloków energetycznych w elektrowniach jądrowych w 34 krajach. Pozwoliło to zmniejszyć spalanie zatruwających biosferę węgla (kamiennego i brunatnego) o około 150 mld ton albo gazu ziemnego o 20.000 km³.

Francja około 75 proc. energii czerpie z elektrowni jądrowych; podobnie Litwa; Belgia około 55 proc. Szwecja około 46 proc. Natomiast w Polsce zaawansowana budowa bardzo dobrej elektrowni jądrowej została — z bezsensownych powodów — przerwana, co należy ocenić jako bolesny cios wymierzony polskiej energetyce.

W związku z przystąpieniem do Unii Europejskiej Polska jest zobowiązana zmniejszyć „czarną energię" (ropę naftową, węgiel, gaz ziemny) a powiększyć „białą" (słoneczną, wiatru, wody, geotermalną) z 2,7 proc. do 7,5 proc. Nie będzie to łatwe. Trzeba jednak przyznać, że od kilku lat zauważa się w wielu miejscach kolektory i baterie słoneczne, systemy wiatraków, otwieranie gorących źródeł oraz pola (planuje się 25 tys. ha) zasiane wierzbą krzewiastą.

4.

Wymieńmy w końcu dwa przyszłościowe źródła energii.

Energię uzyskiwaną ze stacji słonecznych baterii fotowoltaicznych poza atmosferą Ziemi; energia będzie przesyłana promieniowaniem mikrofalowym na powierzchnię Ziemi. Prace w tym kierunku są już zaawansowane. Isaac Asimov, amerykański biochemik i pisarz (autor ok. 300 książek popularnonaukowych) skierował do prezydenta USA J. Cartera apel, w którym przedstawił dobrze opracowany projekt budowy satelitarnej fotowoltaicznej elektrowni słonecznej.

Po przeczytaniu tego tekstu, czytelnicy często wybierają też: Etyczne przesłanie Nowej Duchowości Nie chcemy się uczyć – przyszłość energetyki

Zobacz komentarze (2)..

Wyślij mailem..

Wersja do druku    PDF    MS Word