Energia słoneczna

200 km na NE od Los Angeles, w latach 1984-1992 w Kalifornii na pustyni Mojave, zbudowano pierwszy zespół 13 elektrowni heliotermicznych o różnych mocach. Także w Kalifornii w 1984 r. udostępniono do użytku elektrownię Carissa Plain produkującą energię elektryczną metodą helioelektryczną. Opiera się ona na bezpośredniej zamianie energii promieniowania słonecznego na energię elektryczną przy pomocy ogniw fotoelektrycznych. Ogniwa takie zamieniają w energię elektryczną promieniowanie bezpośrednie ale także promieniowanie Słońca, jak również promieniowanie rozproszone, przy zachmurzeniu.

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

Obecnie w Europie ogromną elektrownią słoneczną jest elektrownia działająca we Włoszech, produkując prąd rzędu 3,3 MW. Grecja chce skonstruować do 2003 r. Jeszcze większą elektrownię słoneczną, która wówczas byłaby największa na świecie. Produkować będzie ona prąd rzędu 50 MW, dzięki czemu wyposaży w energię elektryczną 100 tys. Mieszkańców.

Elektrownie słoneczne charakteryzują się ogromnymi kosztami eksploatacyjnymi, co sprawia, iż ogromne nadzieje łączy się z zastosowaniem energii słonecznej w niewielkich instalacjach, do wyrobu ciepłej wody. Kolektory słoneczne ulokowane są na dachach domów powodują ogrzewanie wody nawet do 40°C, co przy ogrzewaniu podłogowym powoduje ogrzanie całego domu (Brown i inni, 1994). Pierwszy tego rodzaju domek w Europie skonstruowano całkiem niedawno w szwajcarskiej miejscowości Oberburen.

Duże kolektory słoneczne, umieszczane choćby w Stanach Zjednoczonych, ogrzewające wodę do temperatury 65°C. Zastosowane są one w rolnictwie, do podgrzewania basenów kąpielowych a także do produkowania ciepłej wody tam, gdzie nie ma systemów ciepłowniczych.

W Szwajcarii skonstruowano także nowoczesny sposób wykorzystania energii słonecznej. Na ulicy niedaleko Interlaken oddano do używania instalację, która gromadzi latem ciepło z ogrzanej promieniowaniem słonecznym ulicy. Zimą natomiast ciepło nagromadzone oddaje ogrzewając w ten sposób ulice, zapobiegając chłodzeniu się je. Zasada działania instalacji jest prosta: pod ulicą ulokowano dużą wężownicę, przez którą płynie mieszanka wody oraz glikolu. Ogrzana ciecz skierowana jest do środka góry, gdzie dokonywane jest oddawanie ciepła skałom przy pomocy 91 sond zbudowanych z polietylenu. W lecie, gdy temperatura asfaltu na ogół przewyższa 60°C, skały w środku góry ogrzewają się do temperatury rzędu 20°C. Wówczas góra może gromadzić 200 tys. kWh energii cieplnej, którą w zimie się wykorzystuje.

Kolejną metodą wykorzystania energii słonecznej jest zastosowanie fotosyntezy, czyli asymilacji poprzez roślinki dwutlenku węgla z powietrza, w czasie której produkuje się energia biomasy. Bardzo prostą oraz aktualnie wykorzystywana metodą produkowania energii z biomasy jest jej spalanie. Tyczy się to takich surowców jak drewno opałowe, słoma, drewno odpadowe. Wysuszona 1 tona biomasy posiada wartość opałową 0,7 tony węgla kamiennego. Jest to surowiec korzystny dla otoczenia, gdyż posiada niewiele siarki i jest zamknięty cykl obiegu. Dwutlenek węgla wydobywany w czasie spalania biomasy jest absorbowany podczas trwania roślinek w takiej samej ilości. W 1997 r. w gminie Grabowiec na Zamojszczyźnie oddano do użytkowania ogromną kotłownię opalaną słomą.

Biomasa posiadająca ogromną ilość wilgoci (nie wysuszona) nie jest wykorzystywana do spalania, zużywać ją można jednak w procesie fermentacji beztlenowej (metanowej), by otrzymać produkt zwany biogazem. Np. może być zautomatyzowana, skomputeryzowana instalacja biogazu działająca na wysypisku śmieci w Toruniu. Instalacja ta wytwarza 550 kW energii elektrycznej a także 800 kW energii cieplnej na godzinę, stosowanej do podgrzewania domów. Tą energię wyprodukowaną podczas roku odpowiada energii otrzymanej ze spalenia 2,6 tys. ton węgla. Metoda stosowaną do otrzymania energii z biomasy jest jej kompostowanie oraz ujęcie wydobywanego ciepła. W Szwecji napisano program wyrobu biomasy roślinnej, robiąc specyficzne plantacje energetyczne. Aktualnie otrzymuje się z nich 50-70 m3 masy drewna wierzbowego, które urosło na obszarze 1 ha w czasie roku. Trzeba dodać tutaj jeszcze 4-7 ton biomasy wyprodukowanej z liści oraz korzeni tych drzew. Koszty jakie włożono w ta plantację zwróciły się po pięciu latach.

Energia morza

Obecnie stosuje się energię cieplną mórz, pływów morskich, fal morskich. W przyszłości planowane jest korzystanie z energii prądów morskich. Ogromna na Ziemi elektrownia pływowa, oddana do użytku w 1967 r., jest we Francji przy ujściu rzeki La Rance do Kanału La Manche (k. Saint-Malo). Posiada ona dwadzieścia cztery turbiny wodne każdy o mocy rzędu 10 MW, zatem jej moc równa jest 240 MW. Elektrownie, które stosują pływy morskie działają również w Chinach, Rosji oraz Kanadzie. Konstruowane są także w Wielkiej Brytanii, Korei Południowej oraz w Indiach. Elektrownie, w których wykorzystywana jest energia fal morskich, napędzających turbiny wodne, działają między innymi na norweskiej wyspie Toftestallen k. Bergen, osiągając moc rzędu 350 kW, a także na wyspie Islay u wybrzeży Szwecji. Energię otrzymuje się również poprzez stosowanie różnicy temperatury wody oceanicznej na powierzchni oraz w głębi oceanu. Najkorzystniejsze możliwości do wykonania tego planu są na oceanicznych obszarach równikowych, tam temperatura wody na powierzchni osiąga 30°C, natomiast na głębokości 300-500 m - nawet 7°C. Zastosowanie tej różnicy temperatury jest możliwe przy wykorzystaniu propanu, freonu albo amoniaku który paruje w temperaturze wody powierzchniowej, jak również jest skraplany przy pomocy wody wydobywanej z głębokości 300-500 m. Instalacja ta, razem z generatorem, jest umieszczona na pływającej platformie nazywane jest elektrownią maretermicznej. Energia elektryczna jest przekazywana kablem podmorskim na ląd. Prąd produkowany w tego typu elektrowniach stosowany jest na wyspie Bali w Indonezji (5 MW), na Hawajach (40 MW), w Japonii (10 MW), na Tahiti (5 MW).

Energia wiatru.

Od 1973 roku, kiedy to nastąpił kryzys energetyczny, zbudowano na świecie kilkaset instalacji, które wykorzystywały wiatr do wyrobu energii elektrycznej. O tym czy będzie to dla nas opłacalna inwestycja czy nie decyduje ogromna szybkość wiatru, jak również ciągłość jego występowania w konkretnym obszarze. Wówczas elektrownie wiatrowe są na ogół konstruowane na obszarach nadmorskich lub podgórskich. Europa, Niemcy, Wielka Brytania, Dania, oraz Szwecja są to państwa które znajdują się na pierwszym miejscu jeżeli chodzi o produkcje energii elektrycznej przy pomocy wiatru. Dania użytkuj już około 5 tys. wiatraków, które w 1997 r. zaspokajały 6,5% zamówienie na prąd. Koleje duńskie (DBS) planują zbudować blisko torów 80 dużych wiatraków, z których wszystkie będą posiadać generator o mocy 1,5 MW. Energia pobierana z wiatraków w całości pokryje zamówienie kolei na prąd, co bardzo, że zmniejszy się skażenie powietrza przez do tej pory działające elektrownie. Na wybrzeżach Danii planowane jest zbudowanie kolejnych pięciu kompleksów elektrowni wiatrowych, które składać się będą z ponad 500 wiatraków. Dotrzymana zostanie w związku z tym uchwała rządu, która mówiła, że do roku 2008 energia wiatru pokryje 15% zamówienia energetycznego kraju. W Niemczech, w landzie Szlezwik-Holsztyn wiatraki już od jakiegoś czasu elementem krajobrazu. Do końca 1996 r. 1000 połączonych elektrowni wiatrowych przekazało 6% zamówienia energetycznego w tym obszarze. W Szwecji k. Malmo działa elektrownia wiatrowa o mocy 3 MW. Największą w Europie elektrownię wiatrową oddano do użytku w 1996 r. w Walii, niedaleko Carno. Elektrownia ta zaopatrzona jest w 56 turbin produkujących prąd o mocy rzędu 30 MW.