Niekonwencjonalne źródła energii

NIEKONWENCJONALNE ŹRÓDŁA ENERGII

Rosnące koszty energii i ryzyko wyczerpania się nieodnawialnych zasobów energetycznych zmusiły do poszukiwań alternatywnych – niekonwencjonalnych źródeł energii. Należą do nich:

ENERGIA WIATRU
Zajmuje się przetwarzaniem energii wiatru ( za pomocą silników wiatrowych) w elektrowniach i siłowniach wiatrowych.
Jest dziś powszechnie wykorzystywana - w gospodarstwach domowych, jak i na szerszą skalę w elektrowniach wiatrowych. Stosowanie tego typu rozwiązań nie jest bardzo kosztowne, ze względu na niezbyt skomplikowaną budowę urządzeń jak i tanią eksploatację.
Wiatry o największej prędkości występują w Polsce w pasie wybrzeża morskiego, na Podhalu, na północnym Mazowszu i w północnej części Suwalszczyzny. Oznacza to, że na jednej trzeciej obszaru Polski występują korzystne warunki wiatrowe i uzasadnione jest eksploatowanie elektrowni wiatrowych. Na pozostałym obszarze Polski na znacznych wzniesieniach instalowanie elektrowni wiatrowych również może być uzasadnione. Pompownie i silniki uniwersalne wolno i średniobieżne można instalować praktycznie na całym obszarze Polski w miejscach odsłoniętych zapewniających swobodny przepływ wiatru.
Najważniejszym czynnikiem jest duża prędkość wiatru, gdyż zwiększenie średnicy łopatek jest ograniczone względami konstrukcyjnymi do 100m. Nie mniej ważna niż prędkość wiatru jest jego stałość występowania w danym miejscu, gdyż od niej zależy ilość wyprodukowanej przez silnik wiatrowy energii elektrycznej w ciągu roku - a to decyduje o opłacalności całej inwestycji. Z tego względu elektrownie wiatrowe są budowane w miejscach ciągłego występowania wiatrów o odpowiednio dużej prędkości, zwykle większej niż 6m/s. Są to zazwyczaj rejony nadmorskie i podgórskie. Roczny czas wykorzystania mocy zainstalowanej elektrowni wiatrowej wynosi 1000-2000h/a i rzadko kiedy przekracza 2500h/a.
Czynnikiem wpływającym na opłacalność elektrowni wiatrowych jest również możliwość sytuowania ich na terenach o małej gęstości zaludnienia i braku sieci elektrycznej. Elektrownie wiatrowe buduje się w górach (do zasilania schronisk), na wyspach, do zasilania gospodarstw wiejskich leżących na odludziu.
Moce wiatrowych zespołów prądotwórczych zawierają się w granicach 1-10kW, poprzez setki kW, do największych instalacji o mocy 3-5MW. Małe instalacje współpracują z bateriami akumulatorów, z pompami ciepła, duże zaś z małymi elektrowniami wodnymi i z elektrowniami dieslowskimi.
Wady elektrowni wiatrowych, to zapotrzebowanie na wielkie powierzchnie, hałas, zeszpecenie krajobrazu i ujemny wpływ na ptactwo; odległość od domów mieszkalnych przy mocy wiatrowych zespołów prądotwórczych 300kW, powinna być większa niż 300m.

ENERGIA SŁONECZNA
Słońce, jedna z miliarda gwiazd, jest źródłem energii wszystkich znanych istot żyjących na Ziemi. Energia słoneczna docierająca na Ziemię w ciągu 40 minut pokryłaby zapotrzebowanie całoroczne człowieka. Ze wszystkich źródeł energii, energia słoneczna jest najbezpieczniejsza.
Promieniowanie słoneczne – około 30% promieniowania słonecznego dochodzącego do naszej planety jest odbijane przez atmosferę, 20% jest przez nią pochłaniane, a tylko 50% energii dociera do powierzchni ziemi. Już 400 lat p.n.e. Grecy wykorzystywali promienie słoneczne, skupione w szklanej kuli wypełnionej wodą, do rozniecania ognia. Chińczycy, 200 lat p.n.e., wykorzystywali zakrzywione zwierciadła do skupiania promieni słonecznych. W nowoczesnych kuchenkach słonecznych skupiane promienie służą do podgrzewania żywności. Zakrzywiony koncentrator ogniskuje promienie słoneczne na produktach.
Wszystkie domy są ogrzewane przez słońce, ale tylko niektóre są konstruowane w taki sposób, aby uzyskać jak najwięcej energii cieplnej. Umożliwia to znaczną redukcję zapotrzebowania energii. W takich domach duże okna projektuje się od strony najbardziej nasłonecznionej, a małe od przeciwnej. W niektórych rozwiązaniach stosuje się zasłony izolujące ciepło, które zamykane na noc nie pozwalają na ucieczkę ciepła nagromadzonego w dzień. Takie rozwiązanie jest tzw. systemem pasywnym.
Baterie słoneczne – są to urządzenia elektroniczne, które wykorzystują zjawisko fotowoltaniczne do zamiany światła na prąd elektryczny. Każde małe ogniwo wytwarza mały prąd, ale duża liczba ogniw, wzajemnie połączonych jest w stanie wytworzyć prąd o użytecznej mocy. Ogniwa są zbudowane z cienkich warstw półprzewodników, zwykle z krzemu. Baterii takich używa się w zastosowaniu w przestrzeni kosmicznej, a także w małych kalkulatorkach i zegarkach. W 1981r słoneczny samolot Solar Chalenger przeleciał nad kanałem La Manche wykorzystując jako źródło zasilania tylko energię słoneczną. Na Florydzie, w Stanach Zjednoczonych publiczne automaty telefoniczne są zasilane przez baterie słoneczne montowane na chroniącym je dachu.
Ogniwa słoneczne są niezawodne. Raz zamontowane nie wymagają konserwacji przez wiele lat. W Wielkiej Brytanii niektóre nie zamieszkane domy są zasilane energią słoneczną. Także stacje meteorologiczne korzystają z baterii słonecznych. Ilość energii pochodząca z baterii słonecznej nie zależy od temperatury otoczenia, a od nasłonecznienia.

ENERGIA JĄDROWA
Zajmuje się pozyskiwaniem i przetwarzaniem energii jądrowej zawartej w pierwiastkach rozszczepialnych. Energia jądrowa jest wyzwalana w reaktorze jądrowym, głównie w postaci ciepła i wykorzystywana albo bezpośrednio do ogrzewania, albo przetwarzana na energię mechaniczną lub elektryczną (statki i okręty z napędem jądrowym lub elektrownie jądrowe).
Obecnie wszystkie pracujące reaktory wykorzystują do produkcji energii zjawisko rozszczepiania jąder ciężkich atomów. Lecz istnieje inny sposób otrzymywania jeszcze większej energii, wykorzystywany dotąd wyłącznie w celach militarnych. Jest nim synteza jądrowa. Energia wydziela się w skutek różnicy mas pomiędzy substratami i produktami reakcji. Reakcja ta nie wytwarza odpadów promieniotwórczych.

ENERGIA CIEPLNA
(termoenergetyka) zajmuje się przetwarzaniem energii w procesach, w których pośrednią lub końcową postacią energii jest ciepło uzyskiwane przez spalanie węgla, ropy naftowej, gazu, torfu. Procesy te realizowane są głównie w elektrowniach cieplnych, ciepłowniach, elektrociepłowniach. Tradycyjna energetyka, wykorzystująca paliwa konwencjonalne, jest jednym z głównych źródeł zanieczyszczenia środowiska.

ENERGIA GEOTERMICZNA
Zajmuje się pozyskiwaniem i przetwarzaniem (w elektrowniach geotermicznych) ciepła wnętrza Ziemi, którego źródłem są przemiany promieniotwórcze, reakcje chemiczne oraz inne procesy zachodzące w skorupie ziemskiej. W praktyce wykorzystuje się ciepło wnętrza ziemi zmagazynowane w masie stopniowych skał (magmie), skałach znajdujących się w stanie stałym, wodzie przenikającej z powierzchni i stykającej się z gorącymi skałami. Energię tą wykorzystuje się w podgrzewaniu wód jezior i rzek (ciepłem oddawanym przez parę dopływającą do skraplacza w elektrowni cieplnej lub jądrowej) oraz w degradacji terenu przez składowiska popiołów, a także w budowaniu wysokich kominów, wielkich chłodni kominowych i w wycinaniu lasów przy prowadzeniu linii elektroenergetycznych.

ENERGIA BIOGAZÓW
Biogazy są to gazy wytwarzające się w zbiornikach z gnojowicą lub w wysypiskach śmieci. Otrzymywany w biogazowniach gaz służy do produkcji energii elektrycznej bądź ogrzewania mieszkań.

ENERGIA PŁYWÓW MORSKICH
Rozczłonkowanie linii brzegowej lub występowanie głęboko wciętych zatok sprzyja wykorzystaniu tej energii. Polega to na wybudowaniu zapory zamykającej ujście do zatoki. Gdy w tej nagromadzi się woda podczas przypływu, zostaje wypuszczona do morza i napędza turbiny elektryczne. Barierą są tu wielkie koszty budowy zapory. Przykład: Rosja, Francja.

Przyczyny niskiego wykorzystywania niekonwencjonalnych źródeł energii:
- wysoki koszt budowy elektrowni
- brak pieniędzy na prace badawcze
- brak zainteresowania nowymi źródłami przez polityków i biznesmenów, którzy czerpią korzyści z eksploatacji, transportu i przetwórstwa energetycznych surowców