Energie morza, słonca i wiatru.doc

Energie:morza, słońca, wiatru.

Energia słoneczna.

W Kalifornii na pustyni Mojave, 200 km na NE od Los Angeles, w latach 1984-1992 utworzono kompleks 13 elektrowni heliotermicznych o przeróżnej mocy. Także w Kalifornii w 1984 r. zaczęła pracować elektrownia Carissa Plain, która produkowała energię elektryczną metodą helioelektryczną. Sposób ten polegał na bezpośredniej zamianie energii promieniowania słonecznego w energię elektryczną przy pomocy ogniw fotoelektrycznych. Ogniwa te zamieniają w energię elektryczną nie tylko bezpośrednie promieniowanie Słońca, ale również promieniowanie rozproszone, przy zachmurzeniu.

Elektrownia helioelektryczna, która posiada moc rzędu 300 kW działa również od 1983 r. na niemieckiej wyspie Pellworm, która leży na Morzu Północnym (Kucowski i inni, 1994).

Obecnie w Europie największa elektrownia słoneczna działa we Włoszech, produkując prąd którego moc osiąga nawet 3,3 MW. Grecja ma w planach wybudowanie do 2003 r. największą na świecie elektrownię słoneczną. Będzie ona produkowała prąd o mocy 50 MW,  zapewni on energię elektryczną dla 100 tys. mieszkańców (Kronika ekologiczna „Aura" 7/1997).

Elektrownie słoneczne wyróżniają się ogromnymi kosztami budowy, co sprawia, że o wiele większe nadzieje wiązane są  z zastosowaniem energii słonecznej w niewielkich instalacjach, do wyrobu ciepłej wody. Kolektory słoneczne ulokowane na dachach domów są w stanie ogrzać wodę do 40°C, co przy ogrzewaniu podłogowym powinno wystarczyć do nagrzania całego mieszkania (Brown i inni, 1994). Pierwszy takiego rodzaju dom powstał całkiem niedawno w Europie w szwajcarskiej miejscowości Oberburen (Z. Szpil, „Dziennik polski" nr 213 z 1996 r.).

Duże kolektory słoneczne, umieszczane są m.in. w USA, ogrzewają one wodę do temperatury 65°C. Stosowane są w rolnictwie, do nagrzewania basenów kąpielowych i do produkowania ciepłej wody tam, gdzie nie ma systemów ciepłowniczych.

W Szwajcarii przedstawiono także nową metodę wykorzystania energii słonecznej. Na ulicy niedaleko Interlaken zaczęła działać instalacja, która w ciągu lata zbiera i gromadzi ciepło z nagrzanej promieniowaniem słonecznym ulicy. Zimą natomiast oddaje ją podgrzewając ulicę, przeciwdziałając jej oblodzeniu. Jak taka instalacja działa. Pod ulicą umieszcza się ogromną wężownicę, przez którą płynie mieszana wody oraz glikolu. Nagrzana ciecz skierowana zostaje do środka góry, gdzie dochodzi do oddawania ciepła skałom przy pomocy 91 sond wytworzonych z polietylenu. Latem, gdy temperatura asfaltu bardzo często jest większa niż 60°C, skały w środku góry nagrzewają się do ok. 20°C. Cała góra jest w stanie gromadzić 200 tys. kWh energii cieplnej, którą zimą po woli  wykorzysta (Kronika ekologiczna „Aura" nr 2/1995).

Innym sposobem wykorzystania energii słonecznej jest zastosowanie fotosyntezy, czyli asymilacji przez rośliny dwutlenku węgla z powietrza, w czasie której powstaje energia biomasy. Bardzo prostą oraz powszechnie wykorzystywaną metoda otrzymania energii z biomasy jest jej spalanie. Tyczy się to takich surowców jak słoma, drewno opałowe oraz drewno odpadowe.  Wysuszona 1 tona biomasy posiada wartość opałową 0,7 tony węgla kamiennego. Jest to surowiec nieszkodliwy dla otoczenia, gdyż ma niewielką zawartość siarki i zamknięty cykl krążenia. Dwutlenek węgla, który wydziela się przy spalaniu biomasy jest absorbowany podczas  wegetacji roślin w takiej samej ilości (Z. Szpil, „Dziennik polski" nr 195 z 1996 r.).  W 1997 r. w gminie Grabowiec na Zamojszczyźnie uruchomiono ogromną kotłownię, która opalana była słomą (Kronika ekologiczna „Aura" 3/1997).

Biomasa posiadająca ogromne ilość wilgoci (nie wysuszona) nie nadaje się do spalania. Może ona jednak być wykorzystana w procesie fermentacji beztlenowej (metanowej). Otrzymamy dzięki temu produktu zwany biogazem. Przykładem może być zautomatyzowana oraz skomputeryzowana instalacja biogazu działająca na wysypisku śmieci w Toruniu. Instalacja ta wytwarza 550 kW energii elektrycznej i 800 kW energii cieplnej na godzinę. Jest ona wykorzystywana do ogrzewania domów. Naprodukowana w ciągu roku energia odpowiada energii otrzymanej ze spalenia 2,6 tys. ton węgla (Kronika ekologiczna „Aura" 12/1997). Kolejną metodą otrzymania energii z biomasy jest jej kompostowanie oraz ujęcie wydzielanego ciepła. W Szwecji przedstawiono projekt otrzymywania biomasy roślinnej, produkując odpowiednie plantacje energetyczne. Aktualnie otrzymuje  się tam 50-70 m3 masy drewna wierzbowego, które zostaje wyhodowane na powierzchni 1 ha w czasie jednego roku. Do tego trzeba dodać jeszcze 4-7 ton biomasy wyprodukowanej z liści oraz korzeni tych drzew. Zwrot kosztów uruchomienia takiej plantacji nastąpi po pięciu latach (Z. Szpil „Dziennik polski" nr 207 z 1996 r.).

Energia morza.

Obecnie stosuje się energię pływów morskich, fal morskich i energię cieplną mórz. Szacuje się zastosowanie energii prądów morskich. Największa na świecie elektrownia pływowa, oddana do użytku w 1967 r., działa we Francji przy ujściu rzeki La Rance do Kanału La Manche (k. Saint-Malo). Posiada ona 24 turbiny wodne każdy o mocy po 10 MW, zatem jej moc równa się 240 MW. Elektrownie stosujące pływy morskie działają również w Kanadzie, Chinach oraz Rosji. Konstruowane są w Wielkiej Brytanii, Korei Południowej oraz w Indiach. Elektrownie stosujące energię fal morskich, które napędzają turbiny wodne, działają np. na norweskiej wyspie Toftestallen k. Bergen, dają one moc rzędu 350 kW, i na wyspie Islay u wybrzeży Szwecji. Energię otrzymuje się też także przy zastosowaniu różnicy temperatury wody oceanicznej na powierzchni oraz w głębi oceanu. Najlepsze warunki do tego celu są na oceanicznych terenach równikowych, tam temperatura wody na powierzchni równa się ok. 30°C, natomiast na głębokości 300-500 m - ok. 7°C. Zastosowanie takiej różnicy temperatury jest także przy wykorzystaniu amoniaku, freonu albo propanu, który paruje w temperaturze wody powierzchniowej oraz jest skraplany przy pomocy wody czerpanej z głębokości 300-500 m. Cała instalacja, razem z generatorem, jest na pływającej platformie, nazwano ja  elektrownia maretermiczną. Energia elektryczna jest wysyłana na ląd przy pomocy kabla podmorskiego. Prąd produkowany w tego typu elektrowniach stosowany jest na wyspie Bali w Indonezji (5 MW), w Japonii (10 MW), na Tahiti (5 MW) oraz na Hawajach (40 MW) (Kucowski i inni, 1994).

Energia wiatru.

Od momentu kryzysu energetycznego (1973 r.) utworzono na świecie kilka tysięcy instalacji, które wykorzystują wiatr do wyrobu energii elektrycznej. O korzystności tego typu instalacji decyduje ogromna prędkość wiatru oraz stałość jego pojawiania się w jakimś miejscu (Kucowski i inni, 1994). To jest powód dla którego elektrownie wiatrowe na ogół konstruowane są  na obszarach nadmorskich oraz podgórskich. W Europie Dania, Niemcy, Szwecja oraz Wielka Brytania są w czołówce państw, które wykorzystują wiatr do wyrobu energii elektrycznej.  Dania posiada już ponad 5 tys. wiatraków, które w 1997 r. zaspokajały 6,5% zamówienie na prąd. Koleje duńskie (DBS) chcą skonstruować niedaleko torów 80 ogromnych wiatraków, z których każdy będzie posiadał generator o mocy 1,5 MW. Energia czerpana z wiatraków pokryje zamówienie pociągów na prąd, co bardzo zmniejszy skażenie powietrza przez do tej pory działające elektrownie. Na wybrzeżach Danii planowane jest utworzenie kolejnych  pięć kompleksów elektrowni wiatrowych, które będą liczyły 500 wiatraków. Dzięki temu zrealizowana zostanie uchwała rządu która zakładała, iż do roku 2008 energia wiatru pokryje 15% zamówienia energetycznego kraju (Kronika ekologiczna „Aura" 3/1997 i 11/1997). W Niemczech, w landzie Szlezwik-Holsztyn wiatraki są od dawna fragmentem krajobrazu. Do końca 1996 r. 1000 zespolonych elektrowni wiatrowych dostarczyło 6% zamówienia energetycznego w tym rejonie (Kronika ekologiczna „Aura" 2/1997). W Szwecji k. Malmo działa elektrownia wiatrowa o mocy 3 MW (Kucowski i inni, 1994).  Ogromną w Europie elektrownię wiatrową uruchomiono w 1996 r. w Walii, niedaleko Carno. Elektrownia ta składa się z  56 turbin produkujących prąd o mocy nawet 30 MW.