Dodaj do listy

Przemysł energetyczny w Polsce i na świecie. Wykorzystanie alternatywnych źródeł energii.

Człowiek, aby móc funkcjonować potrzebuje energii. Energia występuje w różnych postaciach, człowiek wykorzystuje ja zarówno w życiu codziennym (ogrzewanie, oświetlenie) a także jest ona niezbędna

w przemyśle, transporcie, rolnictwie. Środowisko naturalne, stanowiło od początku istnienia człowieka główne źródło energii. Dostarczało ono, naturalnych, nieprzetworzonych surowców energetycznych: drewna, węgla kamiennego, ropy naftowej, gazu. (energia pierwotna) Z czasem człowiek, próbował pozyskiwać energię wykorzystując wiatraki i młyny wodne. Wraz z rozwojem przemysłu i ciągle rosnącym popytem na energię, zasoby naturalnych surowców energetycznych zaczynają się kurczyć. Obecnie poszukuje się nowych ekologicznych i korzystnych ekonomicznie rozwiązań, które umożliwiłby pozyskiwanie energii. Wiek XIX to przede wszystkim dynamiczny rozwój technologiczny a także powstanie pierwszych urządzeń elektrycznych, ich powstanie spowodowało, uruchomienie elektrowni, które dostarczają do indywidualnych odbiorców prąd elektryczny. Aby wytworzyć prąd, elektrownie przetwarzają energię pierwotną zawartą w różnych źródła energii. W zależności od postaci energii pierwotnej elektrownie dzieli się na cieplne, jądrowe, wiatrowe, słoneczne, maretermiczne (wykorzystujące różnice temperatur poszczególnych warstw wody morskiej), maremotoryczne (pozyskujące energię fal i prądów morskich) a także geotermalne (energia z wnętrza ziemi).

Źródła i nośniki energii można podzielić na nieodnawialne czyli takie które w "ludzkiej skali czasu" nie dają się odtworzyć w znaczącym stopniu odtworzyć. Zaliczamy do nich drewno, torf, węgiel kamienny, brunatny, ropę naftową, gaz ziemny. Do odnawialnych źródeł energii zaliczamy te które są praktycznie nie wyczerpujące: promieniowanie słoneczne, biomasa, wiatry, fale i pływy morskie a także energia geotermiczna.

Obecnie obserwuje się rozwój tzw. alternatywnych źródeł energii, czyli takich których wykorzystanie nie negatywnego wpływu na środowisko naturalne.

Typy elektrowni:

Elektrownie wiatrowe - wiatr mógłby w znacznym stopniu zaspokoić potrzeby energetyczne. Szacuje się że, na świecie zasoby energii pochodzącej z wiatru wynoszą około 53 tys. TWh/rok. Ilość ta jest cztery Cztery Liczba cztery symbolizuje wszechświat materialny, cztery pory roku, cztery strony świata, cztery kwadry księżyca, cztery wiatry, cztery wieki ludzkości, cztery rzeki Hadesu, cztery konie Apokalipsy,... Czytaj dalej Słownik symboli literackich razy większa niż ilość zużytej energii w 1998 w skali globalnej. Od czasów starożytnych wiatr był wykorzystywany jako jeden z nośników energii. Pierwsze silniki wiatrowe zostały wykorzystane w Chinach i krajach śródziemnomorskich. około 1800 lat temu. Początkowo energia wiatru wykorzystywana było do osuszania pól lub do ich nawadniania, tak było w starożytnym Babilonie. W Europie specjalistami od budowania wiatraków byli Holendrzy. To oni jako pierwsi w VIII wieku zbudowali 4-skrzydłowe wiatraki. W okresie średniowiecza wiatraki zaczęto wykorzystywać w młynach prochowych a także na obszarach polderowych, (polder - nadmorskie tereny główne w Holandii i północno-zachodnich Niemczech, położone niżej poziomu morza), gdzie służyły one do osuszania terenu przeznaczonego pod uprawę. Okres w którym energia wiatru odgrywała największą rolę, to wiek XVI, moc młynów działających dzięki sile wiatru wynosiła łącznie około 1 TW.

W XIX wieku wraz z rozwojem przemysłu i rosnącymi potrzebami energetycznymi, silniki wiatrowe wychodziły z użycia. Najwięcej silników wiatrowych funkcjonowało w Danii (około 30 tys.) a także w Holandii. Dania Dania Królestwo Danii. Członek Unii Europejskiej (od 1973 r.). Państwo położone w północnej części Europy na Półwyspie Jutlandzkim pomiędzy Morzem Bałtyckim a Morzem Północnym. W skład państwa wchodzi... Czytaj dalej Słownik geograficzny posiadała do 1940 roku około 1300 czynnych generatorów wiatrowych. W Stanach Zjednoczonych do roku 1940 wybudowano blisko 6 milionów generatorów wiatrowych. Było do główne źródło energii szczególnie dla mieszkańców wsi. Turbiny wiatrowe niejednokrotnie były jedynym osiągalnym dostarczycielem energii na wsiach. Na świecie w roku 1960 funkcjonowało ponad milion siłowni wiatrowych. W 1973 roku po wielkim kryzysie energetycznym zainteresowanie energią wiatru, znacznie wzrosło, powstały kolejne urządzenia

i mechanizmy, które aby wytworzyć energię elektryczną wykorzystują siłę wiatru. Elementami, które wpływają na korzyść i opłacalność urządzeń napędzanych wiatrem, jest prędkość wiatru oraz stała obecność go na danym obszarze. Ze względu na te elementy obszarami, na których głównie buduje się elektrownie wiatrowe są nadmorskie i podgórskie tereny. W Europie państwami w których wykorzystuje się energię wiatru na większą skale są: Dania, Niemcy, Szwecja oraz Wielka Brytania. W Danii działa około 5 tys. wiatraków z których pozyskuje się energię elektryczną. W 1997 roku ich energia zaspokajała 6,5% zapotrzebowania ludności na prąd. Duńska kolej planuje budowę 80 wiatraków w okolicach torów kolejowych. Każdy wiatrak będzie posiadał moc 1,5 MW. Wytwarzana przez nie energia wystarczy na wytworzenie prądu niezbędnego dla poruszania się pociągów. Wpłynie to również korzystnie na środowisko naturalne, gdyż spadnie emisja zanieczyszczeń powietrza wytwarzanych przez obecne elektrownie. Na duńskich wybrzeżach planowa jest również budowa pięciu kompleksów wiatrowych elektrowni, które będą liczyły około 500 wiatraków.

W Niemczech rejonem w którym wiatraki stanowią jeden z głównych elementów krajobrazu jest land Szlezwik-Holsztyn. Na tym obszarze do 1996 roku działało 1000 elektrownie wiatrowych które łącznie zaspokajały 6% zapotrzebowania na prąd. W Europie do największych działających elektrowni wiatrowych należy uruchomiona w 1996 roku, elektrownia Elektrownia zakład przemysłowy wytwarzający energię elektryczną. Wyróżnia się elektrownie cieplne spalające paliwa stałe, płynne lub gazowe, elektrownie wodne wykorzystujące energię wód płynących oraz elektrownie... Czytaj dalej Słownik geograficzny w Walii, okolice Carno. W elektrowni działa 56 turbin, które łącznie posiadają moc 30 MW. Według Międzynarodowej Agencji Energii (IEA) mającej siedzibę w Paryżu, zapotrzebowanie na energię elektryczną, do roku 2020, wzrośnie dwukrotnie. W przypadku gdy 10% energii będzie wytwarzane za pomocą wiatru, to konieczne będzie wytworzenie, z tej energii od 2500 do 3000 TWh/rok. Realnie na skalę światową możliwe jest przy wykorzystaniu energii wiatru, wytworzenie około 20% energii elektrycznej. Niemcy Niemcy Republika Federalna Niemiec. Członek Unii Europejskiej. Państwo położone w środkowej Europie nad Morzem Bałtyckim i Północnym. Powierzchnia 356 970 km2. Liczba ludności 82 357 tys. (2001 r.).... Czytaj dalej Słownik geograficzny należą do krajów które jako pierwszy osiągnął poziom 2000 MW. W światowym bilansie energetycznym do osiągnięcia 10% udziału energii wytwarzanej za pomocą wiatru potrzebne są inwestycje których roczny koszt wynosi około 3 mld dolarów (1999) w 2020 roku koszty inwestycji oblicza się na 78 mld dolarów. Wykorzystywanie wiatru jako źródło energii niesie ogromne zyski dla środowiska naturalnego. Przewiduje się ograniczenie emisji dwutlenku węgla od atmosfery (redukcja o około 69 mln ton w 2005, 267 mln ton - 2010, 1780 mln ton - 2020 r.). Przewiduje się, że w latach od 1999 do 2020 nastąpi zmniejszenie emisji dwutlenku węgla, (o około 10 750 mln ton), który w głównej mierze, wpływa na klimat Klimat przebieg pogody na pewnym obszarze, ustalony na podstawie wieloletnich obserwacji.
Czytaj dalej Słownik geograficzny
i jego ocieplenie. W ciągu ostatnich ośmiu lat, obserwuje się ciągły wzrost mocy w nowo powstających elektrowniach wiatrowych. Średnio o około 40% na rok. Elektrownie wiatrowe należą do jednych z najbardziej dynamicznie rozwijających się elektrowni. Wpływ na to ma prowadzona przez rządy państw polityka, która w ostatnich latach nastawiona jest na rozwój alternatywnych źródeł energii, ułatwienie im wejścia na rynek i możliwość konkurowania z innymi działającymi technologiami. Podkreśla się zalety i korzyści jakie daje wykorzystywanie energii wiatru, przede wszystkim dla otaczającego środowiska. Przez ostatnie 10 lat zaobserwowano, że łącznie moc elektrowni wiatrowych wzrastała rocznie o około 30%. W roku 2000 w Europie moc elektrowni wiatrowych oszacowano na 13 000 MW. Prędkość z jaką w tym okresie elektrownie, uzyskiwały nową moc wynosił 40% na rok. Europejskie Stowarzyszenie Energetyki Wiatrowej w roku 2000 założyło, że istniejące

w Unii Europejskiej elektrownie wiatrowe do roku 2010 zwiększą swą moc do 60 GW. Rozwój energetyki wiatrowej jest w poszczególnych państwach zróżnicowany. W Unii Europejskiej państwami w których rozwój ten jest najbardziej dynamiczny są Dania, Niemcy, Holandia, Hiszpania, wynika to między innymi

z prowadzonej w tych państwach korzystnej polityki, odnoszącej się do energetyki wiatrowej. Prowadzenie korzystnej polityki, opiera się w głównej mierze na: ustaleniach dotyczących wielkości docelowych, zastosowanie odpowiednich środków informacyjnych, przeznaczenie odpowiedniej ilości środków finansowych na rozwój badań, prowadzenie odpowiedniej polityki rynkowej, opartej przede wszystkim na energetyce

i odnawialnych źródłach energii. Pośredni wpływ na rozwój energetyki wiatrowej ma również prowadzona polityka, odnosząca się do problemów związanych ze zmianami klimatycznymi i ochroną środowiska naturalnego (problem lokalnych zanieczyszczeń powietrza, bezpieczeństwo energetyczne) a także polityka związana z rozwojem gospodarczym. Ważnym elementem w rozwoju energetyki wiatrowej jest jej promocja

i promowanie odnawialnych źródeł energii. W Europie od lat osiemdziesiątych powstawały liczne projekty

i programy, które w większości były finansowane ze środków Komisji Europejskiej na rzecz rozwoju badań

i demonstracji. Projekty te i pozyskane środki finansowe pozwoliły na unowocześnienie turbin wiatrowych

i rozwój technologii w tej dziedzinie, dzięki temu zmniejszył się koszt wytwarzania energii wiatrowej. W Unii Europejskiej prowadzone są intensywne kampanie których celem jest promowanie odnawialnych źródeł energii (m.in. program ALTENER - obecnie trwający) a także informowanie społeczeństwa na temat dostępnych źródeł energii i problemów związanych z energetyką. Komisja Europejska w 1997 roku podjęła tzw. Białą Księgę Energetyki Odnawialnej, której głównym założeniem jest doprowadzenie do roku 2010, do dwukrotnego ( z 6% do 12%) wzrostu eksploatacji energii odnawialnej. Kraje będące członkami Unii Europejskiej w różnym stopniu podejmują działania mające na celu doprowadzenie do wzrostu udziału odnawialnych źródeł energii w produkcji energii elektrycznej. Pomimo otrzymywanych środków, działania te są utrudnione, gdyż następuje ciągły wzrost zapotrzebowania na energię elektryczną.

Elektrownia wiatrowa - problemy

Zasadniczym problemem w przypadku działającej elektrowni wiatrowej jest wytwarzany przez nią hałas. Głównym jego źródłem jest wirnik i obracające się łopaty a także pośrednio hałas wytwarzany przez generator i przekładnie, dlatego przy budowaniu elektrowni wiatrowej, należy wziąć pod uwagę poziom dźwięku oraz obowiązujące normy dotyczące natężenia hałasu.

Polska - warunki dla funkcjonowania elektrowni wiatrowej

Czynnikiem który odgrywa decydującą role w lokalizacji elektrowni wiatrowej na danym obszarze jest prędkość wiatru. Pomiary prędkości wiatru wykonuje się na przynajmniej na dwóch wysokościach, w celu uniknięcia powstających zawirowań wiatru, spowodowanych występowaniem drzew i budynków. Prędkość wiatru musi być mierzona przez rok. Zebrane w ciągu roku dane pozwalają określić, za pomocą odpowiedniego programu, zasoby wiatru na danym obszarze. Prędkości wiatru musza być rejestrowane co 10 minut. Oprócz pomiaru prędkości wiatru rejestruje się również jego kierunek. W Polsce najbardziej odpowiednim obszarem, na którym mogłaby powstać elektrownia wiatrowa jest obszar byłego województwa suwalskiego. W Polsce obecnie powstaje elektrownia wiatrowa w Cisach, która zaliczana będzie do największych. Wysokość wiatraka: 80 metrów, średnica śmigła 80 metrów.

Elektrownie wodne - jednym z typów elektrowni wodnych jest elektrownia wykorzystująca energię pływów morskich. W sprzyjających warunkach topograficznych istnieje możliwość eksploatacji energii wytwarzanej przez pływy morskie. Do warunków sprzyjających wykorzystaniu pływów morza należy m.in. charakter ujścia rzeki do morza a także wysokość brzegów rzeki. Wysokie brzegi ułatwiają budowę zapory, dzięki której woda morska w czasie przepływu, wpływa do doliny rzecznej a następnie przez turbiny wodne uchodzi w czasie odpływu. Do największych elektrowni, wykorzystujących energię pływów należy, elektrownia we Francji która posiada 24 rewersyjne turbiny wodne, każda posiada moc 10MW. Łącznie cała elektrownia posiada moc 240MW. Została uruchomiana w 1967 roku. Elektrownie tego typu funkcjonują również na terenie Kanady, Chin a także w byłym ZSRR. Planowane jest również uruchomienie tego typu elektrowni w Wielkiej Brytanii, Korei Południowej oraz w Indiach. Elektrownie takiego typu mogą być wykorzystywane przez około 100 lat. Głównymi wadami tego typu elektrowni jest zasalanie rzek w pobliżu ujść a także procesy erozji brzegów

z powodu wahań wody. Maja one również niekorzystny wpływ na wędrówki ryb.

Elektrownie wykorzystujące energię fal morskich - energia fal morskich może być wykorzystywana na dwa sposoby. Jednym z nich jest napędzanie turbin wodnych przez fale a drugim turbin powietrznych. Napędzanie turbin wodnych przez fale morskie rozpoczyna się kiedy zwężającą się sztolnią woda morska wpływa do zbiornika znajdującego się na górze. Kiedy zbiornik jest napełniony woda przelewa się przez upust i wprowadza w ruch turbinę rurową Kaplana która jest połączona z generatorem. Woda wraca do morza po przepłynięciu przez turbinę. Zachodzi tu proces zamiany energii kinetycznej wytwarzanej przez fale morskie w energię potencjalną. Elektrownie tego typu, bazująca na wykorzystaniu energii fal morskich funkcjonuje na jednej

z norweskich wysp Toftestallen w okolicach Bergen. Została uruchomiona w 1986 roku. Posiada moc 350kW. Tak działający system w elektrowni zwany jest OWC. Drugim sposobem na wykorzystanie energii fal, jest zbudowanie zbiornika na brzegu morza. Zbiornik umieszczony jest na platformach, na podstawę platformy wpływają fale, które wypełniają zbiornik, powodując że powietrze unosi się do samej góry zbiornika. Powietrze sprężone przez siłę fal morskich napędza turbinę Wellsa a tym samym połączony z nią generator. System twego typu zwany jest MOSC. Elektrownie tego typu działają m.in. w Norwegii oraz na wyspie Tongatapu (południowy Pacyfik). W Szkocji ma powstać elektrownia z systemem MOSC, które posiadać będzie moc 2000MW w jej skład będzie wychodzić 5 modułów każdy o mocy 5MW. Elektrownia będzie również pełniła funkcje ochraniające brzeg morski. Fale morskie wykorzystuje się również stosując tzw. "tratwy", zbudowane są one z trzech połączonych ze sobą części, które poruszają się pod wpływem działania fal. W środkowej części "tratwy" umieszczone są pompy, których tłoki poruszane są ruchem fal, turbina zostaje uruchomiona a tym samym sprzężony z nią generator. Na wyspie Wight należącej do Wielkiej Brytanii, funkcjonuje "tratwa", pełniąca funkcje eksperymentalną. "Tratwy" działają dzięki pionowym ruchom fal, inne urządzenia twego typu zwane "kaczkami" działają podobnie z tym, że wykorzystują poziome ruchy wody. "Kaczki" połączone są ze sobą tworząc łańcuch, który zainstalowany jest na pręcie. "Kaczki" umieszczone na wodzie w wyniku działania fal poruszają się każda niezależnie od siebie napędzając w ruch pompę i jej tłoki oraz turbinę i generator. "Kaczki" posiadają małą moc, która w głównej mierze wykorzystywana jest do oświetlania boi.

Elektrownie wykorzystujące energię cieplną oceanu (elektrowni maretermiczne) - energia cieplna oceanu

i jej przemiana bazuje na zjawisku różnicy temperatury powierzchni oceanu lub morza i jej głębszych warstw. Różnica ta jest najbardziej widoczna w obszarach równikowych, gdzie temperatura warstw powierzchniowych wody morskiej wynosi około 30ºC natomiast na głębokości 300 - 500 metrów temperatura spada do około 7ºC. Zróżnicowanie temperatury jest wykorzystywanie dzięki użyciu tzw. czynnika roboczego, który w wysokiej temperaturze warstw powierzchniowych wody paruje a następnie zachodzi proces skraplania w wyniku poboru wody z warstw głębszych (300 - 500 metrów). Jako czynnik roboczy stosuje się amoniak, freon, propan. Tak działający mechanizm z generatorem jest umieszczony na pływającej platformie. Dużym problemem wpływającym niekorzystnie na urządzenia działające w tego typu elektrowniach jest zachodząca pod wpływem działania wody morskiej korozja materiałów oraz osadzające się na nich organizmy morskie, które występują obficie w wysokiej temperaturze. Elektrownie maretermiczne posiadają sprawność 2,5%, kiedy różnica temperatur wynosi 20ºC oraz 6% kiedy różnica wynosi 40ºC. Tego typu elektrownie działają m.in. w Indonezji ich łączna moc wynosi 5MW, Japonii o mocy 10MW, Tahiti o mocy 5MW oraz na Hawajach o mocy 40MW.

Elektrownie wykorzystujące energię prądów morskich (elektrownie maremotoryczne) - pierwsza elektrownia, wykorzystująca energie prądów morskich powstała w II połowie 1995 roku w okolicach wybrzeża północnego Szkocji. Powstała ona w celu zastąpienia działającej wówczas siłowni atomowej, która miała niekorzystny wpływ na środowisko naturalne. Czynnikami, które w głównej mierze zadecydowały o takiej lokalizacji były bardzo silne prądy morskie działające na tym obszarze.

Elektrownie wykorzystujące energie wód - energie pozyskiwaną z wód dzieli się na energię pochodzącą

z wód śródlądowych a także energię pochodzącą z mórz. Energia wód śródlądowych uwarunkowana jest zachodzącym w przyrodzie cyklem obiegu wody. Głównym źródłem energii w tym cyklu jest energia słoneczna. W elektrownii wodnej bazującej na energii wód śródlądowych, zasadniczym procesem jest przemiana energii potencjalnej powstającej w turbinach na energię kinetyczną, która jest zamieniana w prądnicach elektrycznych na energię elektryczna. W celu uzyskania dużej mocy elektrowni, konieczne jest skoncentrowanie na jak najmniejszym obszarze znacznej różnicy poziomów a także jak największy masowy przepływ wody. Ze względu na bardzo małą ilość obszarów o dużych spadkach, wytwarza się sztucznie spady. Uzyskuje się je poprzez: spiętrzenie wody na górnym poziomie, obniżenie poziomu dolnego lub wybudowanie elektrowni podziemnej, ograniczenie strat przepływowych poprzez wybudowanie kanału skracającego, co powoduje, że droga przepływu jest krótsza. W celu uzyskania spadku możliwe jest zastosowanie kilku metod razem. Pozyskiwanie energii elektrycznej w elektrowniach wodnych ze względu na ograniczoną ilość zasobów wodnych oraz ze względu na wysokie koszty związane z budową urządzeń hydrotechnicznych, długi czas powstawania elektrowni, udział tego typu elektrowni w produkcji energii elektrycznej jest ograniczony. Jednak tam gdzie warunki hydrologiczne są korzystne, buduje się elektrownie wodne, które staja się głównym dostarczycielem energii elektrycznej. Do największych elektrowni wodnych należą te powstające na wielkich rzekach. Moc takich elektrowni wynosi od 500 - 700MW. Do największych elektrowni na świecie zalicza się: elektrownie Itaipu na terenie Brazylii

i Paragwaju łączna moc elektrowni 12 600MW, elektrownia Coulee w Stanach Zjednoczonych o mocy 9711MW, Guri w Wenezueli o mocy 9000MW, Krasnojarska obszar byłego ZSRR o mocy 6096MW, Churchill Falls w Kanadzie o mocy 5200MW. W ostatnich latach największy postęp nastąpił w przypadku elektrowni pompowych, ich moc największych pompoturbin dochodzi do 250MW. Na obszarze Polski zasadniczą rolę jeśli chodzi o elektrownie wodne, odgrywają elektrownie szczytowo-pompowe. Posiadają one moc, elektrownia Żydowo - 152MW, Porąbka-Żar - 500MW, Żarnowiec - 680MW, powstaje również elektrownia Młoty która ma osiągać moc 750MW.

Elektrownie wodną charakteryzuje się określając parametry takie jak: zainstalowana moc, przełyk oraz spad użyteczny elektrowni, osiągany czas pracy w ciągu doby, tygodnia, roku. Przełyk elektrowni jest parametrem, który ma decydujący wpływ na wielkość turbin, wielkość budynku elektrowni oraz urządzeń hydrotechnicznych, które powodują doprowadzanie wody do elektrowni. Odpowiednie dobranie wielkości przełyku jest bardzo trudne, gdyż jest ono uzależnione od czynników zmieniających się w poszczególnych porach roku (przepływ rzeki) oraz charakteru funkcjonującej elektrowni. Czynnikami decydującymi o spadku użytecznym elektrowni są czynniki topograficzne cieku oraz charakter stopnia wodnego. Elektrownie wodne należą do elektrowni które cechuje bardzo duża różnorodność rozwiązań, spowodowane jest to w głównej mierze, ciągłą potrzebą dostosowywania się do zmiennych warunków środowiska. Elektrownie wodne wykorzystujące energię wód śródlądowych dzieli się ze względu na: spadu i jego cechy, metodę pokrywania obciążeń działających w systemie elektroenergetycznym a także ze względu na sposób wykorzystywania zasobów wodnych. Według spadu elektrownie dzieli się na: niskospadowe, średniospadowe i wysokospadowe. W Polsce przyjmuje się następujący podział elektrowni ze względu na spad: niskospadowe ( spad do 15 metrów), średniospadowe (od 15-50 metrów), wysokospadowe (powyżej 50 metrów).

Elektrownie - Mała energetyka wodna - w Polsce, jeśli chodzi o wykorzystywanie odnawialnych źródeł energii i produkowaną dzięki nim energię elektryczną, największy udział przypada na elektrownie wodne. Elektrownie wodne do których zalicza się tzw. Mała energetykę wodną (elektrownie których moc wynosi od 500kW). Zasoby wodne naszego kraju są bardzo ograniczone, wynoszą około 13,5 TWh/rok. Wynika to głównie z nizinnego ukształtowania terenu. Na obszarze Polski funkcjonuje około 250 tzw. małych elektrowni wodnych w większości są to elektrownie prywatne, są one opłacalne tylko wtedy gdy osiągają moc przynajmniej 30kW. Mała energetyka wodna (MEW), posiada wiele korzyści, wpływa na retencją wód powodując jej wzrost, jest nie szkodliwa dla środowiska naturalnego.

Tabela 1. Największe elektrownie na obszarze Polski

Lp.

Nazwa elektrowni

Główny zbiornik

Rok uruchomienia

Moc

[MW]

Spad

[m]

Rodzaj

1.

Żarnowiec

Piaśnica

1983

716

117

Sczytowo-pompowe

2.

Porąbka-Żar

Soła

1979

500

420

Szczytowo-pompowe

3.

Włocławek

Wisła

1970

162

11,3

Szczytowe

i podszczytowe

4.

Żydowo

Radew

1971

156

77,4

Szczytowo-pompowe

5.

Solina

San

1969

200

48,9

Szczytowe z czołem pompowym

6.

Dychów

Bóbr

1964

79

29,8

Szczytowe z czołem pompowym

7.

Koronowo

Brda

1961

26

24,8

Szczytowe

i podszczytowe

8.

Tresna

Soła

1966

21

20,4

Szczytowe

i podszczytowe

9.

Dębe

Narew

1963

20

5,7

Szczytowe

i podszczytowe

10.

Porąbka

Soła

1954

12,6

21

Szczytowe

i podszczytowe

11.

Brzeg Dolny (wały)

Odra

1958

9,8

6,5

Wodne przepływowe

12

Żur

Wda

1929

9,0

12,8

Wodne przepływowe

13.

Myczkowce

San

1962

8,4

22,7

Wodne przepływowe

14.

Czchów

Dunajec

1951

8,0

8,0

Wodne przepływowe

15.

Pilchowice

Bóbr

1912

7,9

46,7

Wodne przepływowe

16.

Bielkowo

Radunia

1924

7,5

45,0

Wodne przepływowe

17.

Jeziorsko

Warta

1994

4,8

11,5

Wodne przepływowe

18.

Otmuchów

Nysa Kłodzka

1933

4,8

17,3

Wodne przepływowe

Elektrownie wykorzystujące energię słoneczną (helioelektrownie) - obszar Polski pod względem możliwości wykorzystania energii której źródłem jest promieniowanie słoneczne jest bardzo zróżnicowany, wynika to m.in. z położenia geograficznego kraju a także z panujących warunków klimatycznych. Na obszarze Polski spotykają się dwa ważne fronty atmosferyczne, front atlantycki i kontynentalny. Ścieranie się tych dwóch frontów powoduje, że w Polsce kształtuje się specyficzny klimat. Powodują one, że w okresie jesiennym i wiosennym zachmurzenie jest duże i często występują opady deszczu. W okresie zimowym temperatury spadają i często wieją dość silne wiatry. Na płaszczyznę poziomą poda rocznie promieniowanie słoneczne, którego gęstość wynosi średnio od 950 do 1250kWh/m2. Ze względu na warunki klimatyczne, obszary nad Bałtykiem otrzymują największe wartości promieniowanie słonecznego. Nasłonecznienie na wybrzeżach Bałtyku jest podobne do nasłonecznienia na terenie Europy Środkowej (m.in. Austrii, Węgrzech). Niekorzystne warunki dla występowania wysokich wartości promieniowania występują na Śląsku, spowodowane jest przede wszystkim wysokim zanieczyszczeniem powietrza. Obliczono średnie usłonecznienie dla Polski, które wynosi około 1600 godzin, największe wartości usłonecznienia występują nad morzem a najmniejsze na Dolnym Śląsku.

Elektrownie heliotremiczne funkcjonują m.in. w Stanach Zjednoczonych. W okresie 1984-1992

w Kalifornii na pustyni Mojave wybudowano 13 elektrowni napędzanych energią promieniowania słonecznego. Każda z nich posiada różną moc. W 1984 także w Kalifornii została uruchomiona elektrownia Carissa Plain bazująca na metodzie helioelektrycznej, która polega na uzyskaniu energii elektrycznej, poprzez przemianę energii dostarczanej przez strumień promieniowania. Przemiana jest bezpośrednia i odbywa się za pomocą ogniw fotoelektrycznych, ogniwa przemieniają nie tylko energię promieniowania ale również energie pochodzącą z promieniowania rozproszonego. Elektrownie helioelektryczne funkcjonują również w Europie.

W 1983 roku na niemieckiej wyspie Pellworm (Morze Północne) została uruchomiona elektrownia helioelektryczna o mocy 300kW. Największa elektrownia helioelektryczna funkcjonuje obecnie we Włoszech, jej moc wynosi 3,3MW. W Grecji ma powstać jedna z największych helioelektrowni, o mocy 50MW, będzie ona wytwarzać energie elektryczna dla około 100 tys. mieszkańców. Koszty eksploatacyjne elektrowni helioelektrycznej są bardzo wysokie, z tego względu energie słoneczna wykorzystuje się w małych przydomowych instalacjach, głównie do nagrzewania wody. Na dachu domu umieszcza się kolektory słoneczne, które są w stanie ogrzać wodę do temperatury 40°C. Tego typu instalacja powstała po raz pierwszy w jednym ze szwajcarskich domów w miejscowości Oberburen. W Stanach Zjednoczonych instalowane są kolektory które są w stanie ogrzać wodę do 65°C. Kolektory słoneczne znalazły zastosowanie w rolnictwie, służą również do nagrzewania wody w basenach kąpielowych, oraz do ogrzewania wody w miejscach gdzie brakuje systemów ciepłowniczych. Szwajcarzy wykorzystują również energię słoneczną do ogrzewania jezdni w okresie zimowym. Opracowali oni metodę polegającą na "zbieraniu" energii słonecznej w ciągu lata. Zainstalowano urządzenia na jezdniach w okolicach miejscowości Interlaken, dzięki nim zostaje ciepło zostaje gromadzone a zimą oddawane, co zapobiega oblodzeniu jezdni w zimie. W jezdni została zainstalowana wężownica, w której przepływa woda zmieszana z glikolem, zostaje ona podgrzewana a następnie unoszona do góry za pomocą 91 polietylenowych sond. W przypadku gdy temperatura asfaltu osiąga 60°C, możliwe jest ogrzanie do około 20°C.

Elektrownie wykorzystujące energię biomasy - biomasę stanowią m.in. suche rośliny lub ich szczątki, najczęściej wykorzystuje się do produkcji energii słomę lub drewno Drewno ksylem - tkanka roślinna przewodząca na duże odległości wodę z solami mineralnymi. ksylem. Potocznie drewnem określa się ksylem wtórny, czyli twardą, zwartą tkankę stanowiącą wnętrze drzew... Czytaj dalej Słownik biologiczny z szybko rosnących drzew takich jak wierzba. Spalaniu słomy lub suchego drzewa towarzyszy emisja dwutlenku węgla, którego ilość jest równoważna ilości pobieranego CO2 przez roślinę w okresie wzrostu. Bilans energetyczny jest równy zero. Biomasa Biomasa żywa substancja organiczna, masa organizmów żywych. Biomasę podaje się w jednostkach wagowych najczęściej w odniesieniu do jednostki powierzchni (lasu, łąki) lub objętości (wody, gleby). Oblicza... Czytaj dalej Słownik biologiczny należy do odnawialnych źródeł energii, gdyż rośliny odrastają, wymaga to jednak prowadzenia racjonalnej i ekologicznej gospodarki. Powstały podczas spalania biomasy popiół jest znakomitym nawozem, nie ma więc problemu z jego utylizacją. Biomasa jest bardzo wydajnym paliwem, dwie tony słomy lub suchego drewna ma taką samą wydajność energetyczną jak tona węgla kamiennego. Korzyści jakie płyną z stosowania biomasy jako surowca energetycznego są bardzo duże, największe znaczenie mają względy ekonomiczne. Zastosowania biomasy jako paliwa jest w stosunku do innych paliw o 200 - 300% tańsze. Koszty zainstalowania odpowiedniego pieca do spalania biomasy zwracają się po dwóch lub czterech latach. W Polsce bardzo dużo suchej biomasy jest marnowane, produkcja słomy na rok wynosi około 25 mln ton z tego około połowa jest spalana na polach lub gnije (8-12 mln). Biomasa jako paliwo wykorzystywana może być zarówno

w indywidualnych gospodarstwach jak i w większych złożonych systemach grzewczych. Dodatkowo do instalacji grzewczych można zainstalować turbinę, generator i wytwarzać prąd

Wykorzystanie drewna jako źródła energii - w Polsce lasy zajmują 28,8% powierzchni w przeliczeniu na hektary jest ot około 8,9 mln hektarów. Lasy w Polsce są w większości własnością państwa - 7,4 mln ha. Do 2020 roku przewiduje się wzrost poziomu lesistości do 32%. Z leśnictwa w 1997 roku uzyskano 22,6 mln m3 drewna z czego 2,5 mln m3 drewna opałowego pochodziło z lasów państwowych. W lasach pozostaje około 2,5 mln m3 odpadów i resztek drewna, które z powodu niskiego popytu pozostaje w lasach. W Polsce przyrost masy drewna w ciągu roku jest szacowany na około 31,5 mln m3 natomiast zawarte w pniu zasoby drewna szacuje się na 1607 mln m3. Energia może być produkowana z drewna stanowiącego odpady Odpady zużyte przedmioty i substancje stałe oraz nie będące ściekami substancje ciekłe, powstałe w wyniku działalności gospodarczej lub bytowania człowieka już nie przydatne do dalszego wykorzystania (eksploatacji).... Czytaj dalej Słownik geograficzny z sadów, ogrodów oraz przemysłu drzewnego, ilość tych odpadów łącznie oceania się na 2 - 3 mln m3 na rok. Ważnym źródłem drewna jest recykling, ilość drewna pozyskiwanego tą drogą ocenia się na 3 mln m3, wykorzystanie drewna pochodzącego z tego źródła jest utrudnione z powodu różnorodnych zanieczyszczeń chemicznych oraz metalami ciężkimi. Obecnie zasoby drewna w Polsce opałowego oraz pochodzącego z odpadów, łącznie dają potencjał techniczny który ocenia się na 270 PJ. Potencjał ten może wzrosnąć w przypadku gdy na obszarach zanieczyszczonych i ubogich zacznie się sadzić szybko rosnące lasy. Tradycja wykorzystywania drewna jako opału jest w Polsce bardzo długa. W ostatnich latach unowocześniono technologie spalania drewna, zapewniają one wydajność energetyczną oraz zmniejszają emisje gazów i pyłów powstających w procesie spalania. Drewno z odpadów jest w większości wykorzystywane w miejscu powstania odpadów, jako źródło ciepła oraz pary

w procesach technologicznych często przy dużej ilości odpadów wykorzystuje się je do produkcji ciepła dla osiedli mieszkaniowych i innych budynków.

Wykorzystanie słomy jako źródła energii - słoma należy do odnawialnych źródeł energii. W Polsce głównym producentem słomy jest rolnictwo, roczna produkcja słomy wynosi 25 mln ton. W rolnictwie słoma jest wykorzystywana m.in. do nawożenia pól oraz jako ściółka i pokarm dla zwierząt. Z powodu spadku pogłowia zwierząt hodowlanych w ostatnich latach, zużycie słomy w rolnictwie znacznie spadło, od początku lat 90 - tych mamy znaczne nadwyżki słomy dochodzące rocznie do 12 mln ton. Największe nadwyżki słomy występują w północnej i zachodniej części kraju, aby się ich pozbyć rolnicy spalają nadwyżki na polach, co jest bardzo niebezpieczne dla mieszkańców i stanowi zagrożenie dla środowiska naturalnego. Rosnące nadwyżki słomy mogłyby być wykorzystywane jako źródło energii, co przyniosłoby korzyści ekonomiczne rolnikom.

W tej chwili w Polsce funkcjonuje 7 kotłowni, które opalane są za pomocą słomy, łącznie posiadają moc 13MW. Ilość małych kotłów w indywidualnych gospodarstwach rolnych szacuje się na około 100, posiadają moc 20MW.

Wykorzystanie biogazu jako źródła energii - biogaz Biogaz łatwo palny gaz złożony z metanu i dwutlenku węgla, otrzymywany podczas fermentacji beztlenowej obornika, odpadów organicznych itp.
Czytaj dalej Słownik wyrazów obcych
powstaje w wyniku beztlenowej fermentacji substancji organicznej. Potencjał techniczny biogazu jest szacowany na 37,5PJ. Głównym jego źródłem są oczyszczalnie ścieków. W Polsce działa 1759 oczyszczalni przemysłowych (1997) oraz 1471 oczyszczalni komunalnych (1997). Rocznie notuje się ciągły wzrost liczby oczyszczalni ścieków. Pochodzący z osadów ściekowych biogaz posiada potencjał techniczny wynoszący 100PJ, również biogaz pochodzący z wysypisk ma podobny potencjał.

Elektrownie atomowe - wraz z powstaniem pierwszych reaktorów atomowych w latach 40 -tych XX wieku, zaczęły powstawać elektrownie jądrowe. Elektrownia jądrowa wytwarza energię elektryczną w wyniku przemian jąder atomowych, ich rozszczepiania. Zamiast występującego w elektrowniach tradycyjnych kotła

w elektrowniach jądrowych występuje reaktor w którym produkowana jest energia jądrowa. Zachodząca

w reaktorze reakcja rozszczepiania jąder jest reakcja łańcuchową i kontrolowaną, w zależności zapotrzebowania na energie elektryczna rozszczepiana jest odpowiednia ilość jąder.

Wyróżniamy następujące reaktory jądrowe:

Reaktor wodny wrzący - w reaktorze tego typu woda przechodzi w parę wodną w wyniku zachodzącej reakcji jądrowej w której powstaje odpowiednia ilość energii. Przemiana wody w parę zachodzi w reaktorze

w specjalnym zbiorniku ciśnieniowym. Powstała para wodna znajduje się pod ciśnieniem około 7 MPa, wprawia ona w ruch turbinę a ta z kolei dostarcza energie dla generatora, który wytwarza prąd. Zbiornik ciśnieniowy znajdujący się w reaktorze ma ścianki których grubość wynosi 16 cm, w zbiorniku tym umieszczony jest rdzeń reaktora, przepływająca przez niego woda jest doprowadzona do wrzenia. Rdzeń zbudowany jest z 800 części paliwowych, każda z nich jest umieszczona w pojemniku wykonanym z blachy, do każdego pojemnika woda przedostaje się przez otwór znajdujący się w spodzie zbiornika. Dostająca się do zbiornika woda, wypełnia go

i następuje zetknięcie się wody z prętami paliwowymi wykonanymi najczęściej z rozszczepionego uranu często jest to wzbogacony uran w postaci dwutlenku uranu. Podczas rozszczepiania jąder uranu powstaje ciepło, które jest pochłaniane przez tzw. chłodziwo czyli wodę chłodzącą. Woda pełni również rolę moderatora, którego zadaniem jest hamowanie powstałych w wyniku rozszczepiania jąder neutronów, w ten sposób są one zdolne do dalszego rozszczepiania jąder. Powstające w wyniku rozszczepiania neutrony muszą być kontrolowane,

w przeciwnym razie produkcja energii byłaby zbyt duża, co spowodowałoby że reaktor stałyby się wielką bomba atomową mogąca w każdej chwili wybuchnąć. W celu uniknięcia takiego zjawiska, w reaktorze znajdują się substancje które pochłaniają neutrony. Zwykle są to bor lub kadm. W wyniku absorpcji neutronów przez wymienione substancje, powstają pręty sterujące. W reaktorze pręty są wsuwane w zależności od zapotrzebowania na różne głębokości. W przypadku gdy pręty są bardziej wysunięte, absorpcja neutronów jest mniejsza a ilość rozszczepianych jąder większa, natomiast gdy pręty są mniej wysunięte absorpcja jest większa

a rozszczepianie jąder mniejsze. Mechanizm wysuwania prętów pozwala na kontrole przebiegu reakcji. Sterownie prętami odbywa się automatycznie. W przypadku gdy reaktor zostaje uruchomiany po raz pierwszy, konieczne jest dostarczenia neutronów z źródła znajdującego się na zewnątrz, kiedy reakcja zostaje na chwilę zatrzymana, jest to już niepotrzebne. Znajdujące się części paliwowe są już w stanie dostarczyć odpowiedniej ilości neutronów, co powoduje rozpoczęcie reakcji jądrowych a tym samym wysuwanie prętów sterujących przebieg reakcji.

Reaktor wodny ciśnieniowy - w reaktorze tego typu woda dostająca się do rdzenia znajdującego się

w reaktorze ze względu na swoje wysokie ciśnienie około 15MPa, nie jest doprowadzana do wrzenia, bierze ona udział w obiegu pierwotnym wody a następnie za pomocą wytwornicy pary doprowadza ona do ogrzania się wody krążącej w obiegu wtórnym. Temperatura wody w obiegu pierwotnym spada z 330ºC do 290ºC, natomiast woda w obiegu wtórnym ogrzewa się i wprowadza w ruch turbinę a następnie generator. W tym czasie woda krążąca w obiegu pierwotnym, znajdująca się w stanie ciekłym jest doprowadzana do rdzenia gdzie powtórnie zostaje ogrzana do temperatury 330ºC. Stałe ciśnienie tej wody jest utrzymywane za pomocą zainstalowanego regulatora. Standardowy reaktor wodny ciśnieniowy posiada moc 1300 MW. Znajdujący się w nim rdzeń posiada około 200 części paliwowych z których każdy składa się z 300 prętów paliwowych. Kontrola zachodzących w reaktorze reakcji prowadzona jest za pomocą prętów sterujących, składających się np. z kadmu, które są wysuwane na odpowiednią głębokość umożliwiają sterowanie reaktorem lub za pomocą roztworu boru absorbującego neutrony, poprzez zmianę stężenia roztworu możliwe jest sterownie reaktorem. Funkcje regulatora pełni również woda, która powoduje spowolnienie reakcji. W przypadku gdy reaktor zbytnio się nagrzeje, gęstość wody staje się mniejsza, co z kolei prowadzi do słabszego hamowania neutronów i mniejszej liczby rozszczepień jądrowych wytwarzających energię. Następuje ochłodzenie całego układu.

Reaktor jednorodny - tego typu reaktor posiada rdzeń, który jest wypełniony wodnym roztworem danego pierwiastka, pełniącego funkcje paliwa jądrowego. Roztworem tym może być m.in. siarczan uranylu (UO2SO4). Reaktory tego typu są opłacalne gdyż nie wymagają one instalacji kosztownych prętów paliwowych

a tym samym ich wymiany.

Wszystkie typy reaktorów posiadają dwa obiegi, ma to na celu ochronę przed promieniowaniem. Pierwotny obieg który przechodzi przez reaktor i obieg wtórny występujący z turbiną parową. Aby elektrownia jądrowa mogła funkcjonować potrzebne jest dostarczenie odpowiedniej ilości paliwa, niezbędne jest również usunięcie powstających podczas reakcji wypalonych pozostałości, zawierają one rozszczepione jądra, mogą one być ponownie odzyskane. Pozostałe niebezpieczne i szkodliwe odpadki muszą być usunięte w odpowiedni sposób. Dostarczanie paliwa do elektrowni jest procesem zwanym, obiegiem paliwowym. Obieg rozpoczyna się od eksploatacji w kopalniach i odkrywkach rud uranu i toru. Wydobyta ruda jest poddawana odpowiednim procesom obróbki, zostaje wzbogacana z niej powstają pręty paliwowe instalowane w reaktorze.

W przypadku elektrowni jądrowych bardzo ważnym procesem jest usuwanie powstających odpadów. Zużyte pręty paliwowe są usuwane a następnie przenoszone i składowane w specjalnych basenach gdzie są chłodzone, później przenoszone są do składu pośredniego a następnie do zakładów gdzie są odzyskiwane.

W zakładach tych materiały nadające się do ponownego użytku oddzielane są od odpadów. Promieniotwórcze

i niebezpieczne odpady są składowane w specjalnych podziemnych składach które nasza nazwę mogilników .

Eksploatacja uranu - uran jest zaliczany do metali ciężkich, pozyskuje się go z rud uranowych, jedną

z najbardziej popularnych rud jest tzw. smółka uranowa w której składzie znajduje się w 95% tlenek uranu. Występuje ona w postaci ogromnych wielotonowych bloków. Wśród innych rud uranu żadne, nie zawierają tak dużej ilości uranu. Eksploatacja uranu jest opłacalna tylko wtedy jeśli z tony wydobytej rudy otrzymamy około kilku kilogramów uranu. Obróbka rud uranu polega na łamaniu i mieleniu a także na wyługowaniu rud.

Po przeprowadzenie tych czynności otrzymujemy 70% koncentrat uranowy który jest nazywany "yellow cake" ("żółte ciasto"), uzyskany koncentrat jest poddawany dalszym procesom obróbki.

Problem zużytych elementów paliwowych - w elektrowni jądrowej konieczna jest coroczna wymiana jednej trzeciej elementów paliwowych. Elektrownia jądrowa o mocy 1300 MW rocznie pozbywa się około 30 ton uranu. Pochodzący z elektrowni uran jest niebezpieczny gdyż zawiera produkty rozpadu promieniotwórczego, w jego skład wchodzą również nadające się do odzysku materiały rozszczepialne. Dlatego zużyte materiały wymagają odpowiedniej obróbki oraz odpowiednich procesów usuwanie i składowania odpadów. Odpady promieniotwórcze muszą być składowane w odpowiedni bezpieczny sposób. Jednym z takich sposobów są podziemne składowiska solne, które pozwalają na złożenie odpadów promieniotwórczych na tysiąclecia. Odpady znajdujące się w beczkach umieszczane są w specjalnie wykonanych komorach solnych, dodatkowo przekłada się je warstwami soli i uszczelnia. Odpady których aktywność promieniotwórcza jest zaliczana do średnich, są umieszczane w komorach solnych niedostępnych dla ludzi, ich kontrola odbywa się za pomocą kamer. Odpady o wysokiej aktywności promieniotwórczej znajdują się w beczkach wykonanych ze stali nierdzewnej beczki są one umieszczane w specjalnie wywierconych otworach (głębokość 1000 metrów), które po umieszczeni w nich beczek zostają zaczopowane. Sól kamienna znajdująca się w pokładach ze względu na swą szczelność jest najodpowiedniejsza na mogilniki. Sól nie przepuszcza żadnych zanieczyszczeń promieniotwórczych, tym samym nie ma zagrożenia dla środowiska naturalnego. Pokłady soli znajdują się m.in. w Niemczech (okolice Gorleben). Długość pokładu 15 km, szerokość 4 km. Pokład znajduje się od 300 do 3000 metrów pod ziemią.