Wpływ wytwarzania energii na środowisko naturalne

Wpływ wytwarzania energii na środowisko naturalne




Energia jest niezbędna w życiu człowieka. Pozwala zaspokoić podstawowe potrzeby, osiągać coraz wyższy poziom życia, realizować nasze pragnienia. Produkcja energii i jej wykorzystanie wpływa na podniesienie poziomu naszego życia, ale jednocześnie powoduje degradację i niszczenie środowiska naturalnego. Pogodzenie sprzeczności jest możliwe tylko wówczas, gdy zostaną podjęte wszechstronne działania obejmujące podwyższenie efektywności wykorzystania energii, zastępowanie węgla paliwami mniej zagrażającymi środowisku, a więc paliwami niekopalnymi i paliwem jądrowym.

Mówimy o następujących rodzajach energii:
-energia pierwotna-organiczne paliwa kopalne (węgiel, ropa, gaz), paliwo jądrowe, energia geotermiczna oraz
odnawialne źródła energii:
·energia słoneczna
·energia wodna
·energia wiatru
·energia pływów i fal morskich
·ciepło oceanów
·energia biomasy
-energia końcowa- przetworzona forma energii pierwotnej. Najwygodniejszą formą energii końcowej jest energia elektryczna, którą przetwarza się w energię użytkową: mechaniczną, świetlną i cieplną.
Z czego produkujemy dziś energię elektryczną na świecie?
Źródła nieodnawialne:
·węgiel 39,3%
·ropa naftowa 11,7%
·gaz ziemny 13,3%
·energia jądrowa 17,0%
·energia geotermiczna 0,1%
Źródła odnawialne
·energia wodna 18,1%
·energia słoneczna
·energia wiatrowa
·biomasa
·energia pływów i fal morskich
·energia cieplna oceanów
udział odnawialnych źródeł, bez energii wodnej, w produkcji energii elektrycznej na świecie wynosi 0,5%.






Słońce jest jedną 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. Paliwa naturalne, takie jak węgiel i ropa naftowa, eksploatowane nadal w takim samym tempie jak obecnie wyczerpią się w przyszłym stuleciu. Elektrownie jądrowe, które wydawały się być dobrą alternatywą są dość ryzykowne, jak pokazała katastrofa w Czarnobylu (Ukraina) w 1986r. Ze wszystkich źródeł energii, energia słoneczna jest najbezpieczniejsza. Promienie słoneczne, to największe źródło energii na Ziemi, około 10000 razy większe, niż obecne zużycie energii. Aktualnie bardzo mała ilość tego źródła jest wykorzystywana w sposób bezpośredni. Główną częścią energii wykorzystanej przez człowieka jest min, węgiel, olej, naturalny gaz, co nie jest niczym innym, jak formą skumulowanej energii słonecznej. W ciągu ostatnich 100 lat zużyliśmy więcej energii niż wszystkie generacje przed nami. Skutki tego już odczuwamy! Zmiany klimatu mogą być jeszcze bardziej dotkliwie dla naszych dzieci i wnuków. Można temu zaradzić! Wykorzystujmy promieniowanie słoneczne. Energia słoneczna jest czysta ekologiczna a przede wszystkim za darmo.

Promieniowanie słoneczne
W ciągu 2 tygodni na ziemię dociera tyle energii w postaci promieni słonecznych ile wykorzystują wszyscy ludzie na ziemi w ciągu roku. Niestety nie możliwe jest pokrycie całej ziemi kolektorami słonecznymi. 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. Wiele pożarów w gorących regionach Ziemi jest wywołanych przez ogniskowanie promieni słonecznych w porannej rosie. Pierwsze instalacje solarne były wykonywane już 6500 lat temu. Pierwsze rozwiązania były stosowane przez Majów do ogrzewania pól uprawnych. 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. Niektóre kuchenki, zamiast zakrzywionego zwierciadła, wykorzystują płaskie reflektory, ustawione pod odpowiednim kątem. Podobna technika jest stosowana w piecach przemysłowych. W Mont Louis, we Francji wielopiętrowa konstrukcja małych reflektorów, odpowiednio ustawionych, tworzy gigantyczne, zakrzywione zwierciadło. W punkcie skupienia uzyskuje się temperaturę do 3000C - właściwą do obróbki wielu metali. W ogniskowej lustra umieszczono piec hutniczy.




ENERGIA SŁONECZNA


W Kalifornii na pustyni Mojave, 200 km na północny wschód od Los Angeles, w latach 1984-1992 powstał kompleks 13 elektrowni heliotermicznych o różnej mocy. Również w Kalifornii w 1984 r. uruchomiono elektrownię Carissa Plain wytwarzającą energię elektryczną metodą helioelektryczną. Metoda ta polega na bezpośredniej przemianie energii promieniowania słonecznego w energię elektryczną za pomocą ogniw fotoelektrycznych. Ogniwa takie przemieniają w energię elektryczną nie tylko bezpośrednie promieniowanie Słońca, lecz także promieniowanie rozproszone, przy zachmurzeniu. Elektrownia helioelektryczna o mocy 300 kW pracuje także od 1983 r. na niemieckiej wyspie Pellworm leżącej na Morzu Północnym.
Aktualnie w Europie największa elektrownia słoneczna pracuje we Włoszech, wytwarzając prąd o mocy 3,3 MW. Grecja ma zamiar wybudować do 2003 r. największą na świecie elektrownię słoneczną. Będzie ona wytwarzała prąd o mocy 50 MW, co zapewni energię elektryczną dla 100 tys. Mieszkańców.
Elektrownie słoneczne odznaczają się wysokimi kosztami eksploatacyjnymi, co powoduje, że większe nadzieje wiąże się z wykorzystaniem energii słonecznej w małych instalacjach, do produkcji ciepłej wody.
W związku z tym chciałbym przedstawić kilka przykładów bezpośredniego zastosowania energii słonecznej w energię elektryczną np.
-Baterie słoneczne – połączone szeregowo ogniwa słoneczne
Baterie słoneczne są to urządzenia elektroniczne, które wykorzystują zjawisko fotowoltaniczne do zamiany światła na prąd elektryczny(przetwarzają światło na energię elektryczną). 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. Czasem wykorzystuje się arszenik galu, ponieważ powala na pracę ogniw w wysokich temperaturach. Jest to istotne w zastosowaniach w przestrzeni kosmicznej, gdzie promieniowanie słoneczne jest dużo silniejsze.


Pośród ogniw możemy wyróżnić min. się o ogniwa pojedyne(monokrystalicznych), wielokrystaliczne(polikrystaliczne) albo cienkowarstwowe (amorficzne). Różnica między ogniwem mono- i polikrystalicznym nie jest zbyt duża, właściwie chodzi o różny sposób produkcji materiału bazowego ogniwa. Dzięki jednolitemu materiałowi ogniwo monokrystaliczne ma nieco wyższą sprawność, tzn, że wytwarza nieco więcej energii na jednostkę powierzchni, niż ogniwo polikrystaliczne. Różnica jest jednak niewielka, 12-15% dla monokrystalicznego i 10-14 % dla polikrystalicznego.
Zwykłe ogniwo słoneczne z krystalicznego krzemu o wymiarach ok. 10 x 10 cm ma nominalne napięcie ok. 0,5 V. Istnieją baterie z różną ilością ogniw, w zależności od zastosowania, jak i od jakości ogniw. Bateria słoneczna, która będzie używana do ładowania baterii ołowiowych na naszej długości i szerokości geograficznej, potrzebuje co najmniej 30 ogniw, jeśli chodzi o monokrystaliczne, i 32 ogniwa, jeżeli chodzi o ogniwa polikrystaliczne. Przy wzrastającej temperaturze napięcie ogniwa spada, co oznacza, że może być potrzebna bateria z jeszcze większą ilością ogniw ( o ile jest bardzo gorąco w miejscu, gdzie będzie ona zainstalowana).
Zwykła bateria składająca się z 30-32 ogniw ma maksymalną moc rzędu 40-45 W. Inne wielkości można otrzymać poprzez albo dołożenie większej ilości ogniw, albo poprzez podział ogniwa na mniejsze części. Jest to jednak dość drogie, ponieważ wymaga dodatkowych zabiegów w procesie produkcji.
Bateria cienkowarstowa produkowana jest w ten sposób, że nakłada się cienką warstwę aktywnego materiału na specjalnie przygotowaną szybę ze szkła. Baterie słoneczne powinny być montowane w ten sposób, aby były maksymalnie wyeksponowane do światła. Moc wyjściowa jest wprost proporcjonalna do ilości energii odbieranej z baterii. Kierunek ustawienia powinno się wybierać pomiędzy południowym wschodem i południowym zachodem, a miejsce powinno być nie ocienione. Panele krystaliczne są szczególnie wrażliwe na zaciemnienie i nawet jeżeli jedno ogniwo w baterii jest zacienione traci się dużą część energii. Półcień nie jest tak niebezpieczny, jak całkowite zacienienie. Kąt ustawienia w kierunku słońca ma również znaczenie; w czasie półrocza zimowego jest ważne, aby panel był ustawiony pod kątem prostym do promieni słonecznych, podczas gdy w letniej porze roku wystarczy kąt 30-45 stopni. Bateria słoneczna produkuje energię również wówczas, gdy słońce jest za chmurami, lecz oczywiście energia, która jest produkowana jest zależna od natężenia promieniowania świetlnego. W słoneczny, letni dzień napromieniowanie wynosi aż do 1000 W/m2 i w tym czasie można ładować akumulator maksymalnie prądem 3 A, o ile oczywiście jest on już w pełni naładowany.
W pochmurny, letni dzień napromieniowanie może wynieść tylko ok. 200 W/m2 i wówczas prąd nie będzie większy niż ok. 0,5 A.
Baterii używa się również w małych kalkulatorach i zegarkach. W 1981 r. słoneczny samolot Solar Challengerer przeleciał nad kanałem La Manche wykorzystując jako źródło zasilania tylko energię słoneczna. Skrzydła tego samolotu pokryte były bateriami słonecznymi, które zasilały silnik elektryczny. Pojazd przypominający samochód, który był zasilany z baterii słonecznych osiągnął prędkość maksymalną 67 km/h w 1987 r podczas wyścigów tego typu pojazdów, na dystansie 3138 km. Na Florydzie, w Stanach Zjednoczonych publiczne automaty telefoniczne są zasilane przez baterie słoneczne montowane na chroniącym je dachu.
- Ogrzewanie domów
Wszystkie domy są ogrzewane przez słońce, ale tylko niektóre są skonstruowane 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. Inne zastosowanie energii słonecznej w domu polega na podgrzewaniu wody. Promienie słoneczne podgrzewają wodę, która przepływa przez płaskie panele tworzące kolektory absorbujące ciepło. Kolektory słoneczne wykonane są z wysokiej jakości materiałów jak: miedź, aluminium, specjalne szkło solarne i izolacja cieplna,. Te panele umieszcza się zazwyczaj na dachu domu, pod kątem zapewniającym największy pobór ciepła słonecznego. Zimna woda jest pompowana do paneli i tam podgrzewana przez ciepło absorbowane z promieni słonecznych. Umożliwiają one ogrzanie wody do 40C, co przy ogrzewaniu podłogowym wystarcza do ogrzania całego domu.
Większe kolektory słoneczne, podgrzewające wodę do temperatury 65C. Wykorzystywane są w rolnictwie, do ogrzewania basenów kąpielowych oraz do wytwarzania ciepłej wody tam, gdzie nie ma systemów ciepłowniczych
Ogólnie są znane dwa rodzaje kolektorów: płaskie oraz skupiające.
Płaskie kolektory słoneczne są idealnym rozwiązaniem dla , warunków klimatu polskiego. Wynika to m.in. z faktu, iż promieniowanie słoneczne docierające na powierzchnię ziemi dzieli się na promieniowanie bezpośrednie i tzw. rozproszone. Udział promieniowania rozproszonego w całkowitym można szacować na poziomie 50% w skali roku. Nie wszystkie rodzaje kolektorów słonecznych mogą pracować przy promieniowaniu rozproszonym.
Cechą płaskich kolektorów słonecznych jest fakt, iż pracują one nawet w warunkach promieniowania rozproszonego. W optymalnych warunkach pogodowych przy bezchmurnym niebie gęstość promieniowania wynosi około 1000 W/m2, w innych warunkach gęstość promieniowania słonecznego padającego na powierzchnię ziemi kształtuje się następująco

Kolektory skupiające pracują tylko przy promieniowaniu bezpośrednim. W czasie, gdy występuje promieniowanie rozproszone, kolektory te nie pracują.
Z uwagi na własności kolektorów, w których wydziela się energia cieplna wskutek pochłaniania energii promieniowania słonecznego, praktycznie nie można wyłączyć kolektorów (poza ich przykryciem np. materiałem). Jeżeli promieniowanie słoneczne padające na kolektor jest intensywne i nie ma odbioru energii cieplnej (np. wskutek zaniku energii elektrycznej), stosunkowo gwałtownie wzrasta temperatura i ciśnienie w układzie. Prowadzi to z reguły do otwarcia zaworu bezpieczeństwa.
Istnieją również kolektory słoneczne z próżniowymi rurami szklanymi, w których znajduje się rura połączona z absorberem. Należy zaliczyć je do grupy kolektorów płaskich. Wewnątrz rury jest ciecz, która w cyklu parowanie-kondensacja przekazuje energię cieplną wytworzoną w absorberze do strefy skraplania, gdzie następuje odbiór ciepła do wody ogrzewanej.
Rosnące ceny energii i świadomość konieczności działania na rzecz ochrony środowiska naturalnego, powodują coraz większe zainteresowanie wykorzystaniem energii słonecznej. Kolektory słoneczne mogą w ciągu roku zaoszczędzić średnio nawet do 75% energii potrzebnej do przygotowania ciepłej wody użytkowej oraz do 40% ciepła zużywanego na ogrzewanie. Zaoszczędzanie każdej kilowatogodziny energii cieplnej pozwala zmniejszyć emisję tlenków węgla od 0,56 do 1,1 kg a także w zależności od jakości paliwa również odpowiednie ilości tlenków siarki i azotu.
- można wykorzystać energie słoneczną do innych celów takich jak;
Do ładowania akumulatorów, co umożliwia korzystanie z energii elektrycznej również w nocy. Raz zamontowane nic wymagają konserwacji przez wiele lat.
W Wielkiej Brytanii niektóre niezamieszkane 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. Dlatego też jest możliwe, aby latarnia o mocy 320 kW na lądowisku samolotów pracowała na zamarzniętej Alasce.


Najnowsza technologia ogniw fotowoltanicznych ma być zastosowana w stacji kosmicznej Freedom konstruowanej w Stanach Zjednoczonych. Ma być ona wyposażona w osiem skrzydeł, fotowoltanicznych, które umożliwili wytworzenie energii elektrycznej o mocy 75 kW. Możliwe, że w następnym stuleciu, będziemy korzystać z energii dostarczanej z przestrzeni kosmicznej. Ten projekt zakłada wystrzelenie na orbitę około ziemską zestawu 40 satelitarnych elektrowni słonecznych (SPS - Solar Power Satelites) wyposażonych w olbrzymie panele baterii słonecznych. Wytworzona elektryczność ma być zamieniana na promieniowanie mikrofalowe, transmitowane do odbiorników na Ziemi, gdzie nastąpi znowu zamiana mikrofal w prąd elektryczny. Zdaniem Europejskiej Agencji Przestrzeni Kosmicznej 40 SPS-ów zaspokoi jedna czwarta zapotrzebowania na energię elektryczna Zjednoczonej Europy do 2040 roku. Niestety mikrofalowe wiązki energii z satelitarnych elektrowni słonecznych spaliłyby wszystkie napotkane na drodze niemetalowe przedmioty oraz żywe istoty. Wielu naukowców uważa jednak, że w niedalekiej przyszłości będziemy korzystać z energii wytworzonej w przestrzeni okołoziemskiej. Może w następnym stuleciu satelitarne elektrownie słoneczne (SPS) rozwiążą problem pokrycia zapotrzebowania na energię.
.
W Szwajcarii opracowano również nowy sposób spożytkowania energii słonecznej. Na szosie w pobliżu Interlaken oddano do użytku instalację, która “zbiera” latem ciepło z rozgrzanej promieniowaniem słonecznym szosy, natomiast zimą oddaje je i podgrzewa jezdnię, przeciwdziałając jej oblodzeniu. Zasada działania instalacji jest następująca: pod jezdnią umieszczono wielkie wężownicę, przez które przepływa mieszanina wody i glikolu. Podgrzana ciecz kierowana jest do wnętrza góry, gdzie następuje oddawanie ciepła skałom za pośrednictwem 91 sond wykonanych z polietylenu. Latem, gdy temperatura asfaltu często przekracza 60C, skały wewnątrz góry podgrzewają się do ok. 20C. Cała góra może akumulować 200 tys. kWh energii cieplnej, którą zimą stopniowo się wykorzystuje. W Polsce nasłonecznienie trwa 1600 godzin w skali roku. Na budowę helioelektrowni i elektrociepłowni nie mamy wiec odpowiednich warunków.
Powstały już pierwsze, należące do właścicieli prywatnych, obiekty, w których energia słoneczna wykorzystywana jest do podgrzewania wody w basenach kąpielowych i ogrzewania budynków w okresie przejściowym.

KOLEKTORY SŁONECZNE
Budowa kolektora

Kolektor słoneczny jest urządzeniem wysokowydajnym stosowanym w celu przetworzenia energii słonecznej na niskopotencjalne ciepło, czyli na energię, która może być wprost wykorzystywana przez człowieka. Urządzenia te, najczęściej są stosowane do podgrzewania wody użytkowej. Wypromieniowana energia słoneczna przenika przez specjalne, dobrze przepuszczalne szkło i jest pochłaniana przez wysokowydajną warstwę rozdzielczą na podkładzie aluminiowym. Z powierzchni absorbcyjnej kolektora przechodzi ciepło do rury miedzianej lub aluminiowej zgiętej w kształcie litery "S", a z niej dalej, do cieczy przenoszącej ciepło. Ciecz jest transportowana rurami zbiorczymi do wyjścia z kolektora. Wszystkie części funkcyjne kolektora są umiejscowione między zabezpieczającym hartowanym szkłem przykrywającym i wanną aluminiową wypełnioną dobrze izolującym materiałem.






ENERGIA WODNA

Energia spadku masy wody jest od dawna wykorzystywana przez człowieka. Dawniej siła spadku wody poruszała młyny, warsztaty sukiennicze i garbarnie, z czasem również elektrownie wodne. Jest opłacalna w krajach, dysponujących odpowiednimi warunkami terenowymi, czyli wystarczająco dużymi różnicami wzniesień, w tj. Norwegia, Szwecja, Szwajcaria oraz niektóre kraje Ameryki np. Meksyk, Brazylia, Argentyna.
Energia wodna, należąca do zasobów odnawialnych, umożliwia uprzemysłowienie państw pozbawionych kopalnych surowców energetycznych.

Elektrownie wodne można podzielić na dwie kategorie:
Elektrownie z naturalnym dopływem wody:
-elektrownie regulacyjne - inaczej zbiornikowe, tzn., że przed elektrownią znajduje się zbiornik wodny,
który wyrównuje sezonowe różnice w ilości płynącej wody;
- elektrownie przepływowe, które nie posiadają zbiornika, więc ilość wyprodukowanej energii zależy
od ilości wody płynącej w rzece w danym momencie.
Działanie elektrowni wodnych jest dość proste. Woda z rzek spływa z wyżej położonych terenów takich jak np. góry, czy wyżyny do zbiorników wodnych (mórz lub jezior) położonych np. na nizinach. Przepływ wody w rzece spowodowany jest różnicą energii potencjalnej wód rzeki w górnym i dolnym biegu. Energia potencjalna zamienia się w energię kinetyczną płynącej wody. Fakt ten wykorzystuje się właśnie w elektrowni wodnej przepuszczając przez turbiny wodne płynącą rzeką wodę.
Elektrownie szczytowo - pompowe,
które znajdują się pomiędzy dwoma zbiornikami wodnymi - tzn. górny i dolnym. Te elektrownie umożliwiają kumulację energii w okresie małego zapotrzebowania na nią przez pompowanie wody ze zbiornika dolnego do górnego. Natomiast w okresie większego zapotrzebowania energia wyzwalana jest przez spuszczanie wody ze zbiornika górnego do dolnego za pomocą turbin wodnych.
Zasada działania: woda ze zbiornika górnego w godzinach szczytowego poboru mocy spuszczana jest rurami w dół; na końcu trafia na turbinę z generatorem i wytwarza prąd; trwa to około 4,5-5 godzin. Najczęściej nocą, gdy zapotrzebowanie na prąd elektryczny w sposób naturalny radykalnie spada - przeprowadza się cykl odwrotny.
Na świecie energia rzek zaspokaja ok. 3 % zapotrzebowania na energię pierwotną.
Rozwój elektrowni wodnych - czystych dla otoczenia, niezależnych od wydobycia i transportu paliw - ograniczony jest jedynie wymogami odpowiednich warunków zewnętrznych (terenowych i geologicznych) oraz zależy od wielkości kapitału posiadanego przez inwestora.
Pobieranie tej energii jest bardzo korzystne zarówno ze względu na ekologiczny, jak i ekonomiczny charakter, bowiem dostarcza ona ekologicznie czystej energii i reguluje stosunki wodne zwiększając retencję wód powierzchniowych, co polepsza warunki uprawy roślin oraz warunki zaopatrzenia ludności i przemysłu w wodę. Energia elektryczna produkowana w elektrowniach wodnych zazwyczaj wprowadzana jest do krajowego systemu przesyłu energii. Duża elektrownia wodna może zasilać nawet całe kilkutysięczne miasto.
Małe elektrownie wodne przeważnie dostarczają energii tylko właścicielom elektrowni i ich sąsiadom, jednocześnie:
- nie zanieczyszczają środowiska i mogą być instalowane w licznych miejscach na małych ciekach wodnych;
- mogą być zaprojektowane i wybudowane w ciągu 1-2 lat, wyposażenie jest dostępne powszechnie,
a technologia dobrze opanowana;
- mogą być wykonywane przy użyciu miejscowych materiałów i siły roboczej, a ich prostota techniczna
powoduje wysoką niezawodność i długą żywotność;
- wymagają nielicznego personelu i mogą być sterowanie zdalnie;
- rozproszenia w terenie skraca odległości przesyłu energii i zmniejsza związane z tym koszty;
- korzystny wpływ małej retencji na środowisko naturalne oraz możliwość znacznego obniżenia kosztu produkcji
energii elektrycznej w małych elektrowniach wodnych po podjęciu seryjnej produkcji stypizowanych turbin,
generatorów oraz innych elementów wyposażenia elektrowni.
Tak więc, w Polsce w małym stopniu wykorzystuje się energię rzek, bowiem w niektórych państwach, jak np. w Norwegii elektrownie wodne pokrywają zapotrzebowanie na energię elektryczną prawie w 100 %.




ENERGIA WIATRU


Współcześnie szybki rozwój energetyki wiatrowej następuje zwłaszcza na terenie Europy. W roku 2004 w krajach starej Unii Europejskiej moc zainstalowana elektrowni wiatrowych zwiększyła się o 20,3% w stosunku do roku 2003 i wynosiła 34 366 MW - blisko trzy czwarte światowej mocy zainstalowanej.Europejskim liderem w wykorzystywaniu energii wiatru pozostają Niemcy, które w 2001 roku dysponowały aż 46,1% światowej mocy zainstalowanej , jednak w roku 2004 najwięcej mocy zainstalowanej przybyło w Hiszpanii – kraju o ponadprzeciętnej prędkości wiatru (do 10m/s) i znakomitych warunkach do rozwoju energetyki wiatrowej. Spośród nowych członków UE największą ilość mocy zainstalowanej – 68,1 MW - posiada Polska, jednak w roku 2004 nasz kraj zwiększył swój potencjał tylko o ponad 11%, podczas gdy w innym nowym państwie Unii – w Estonii – zasoby mocy zainstalowanej wzrosły aż o 583,8%.


Eergia wiatru znajduje zastosowanie od bardzo dawnych czasów. Już 4000 lat temu starożytni Babilończycy pompowali wodę przy pomocy wiatraków, nawadniając pola i osuszając mokradła, o wiele wcześniej zaś wykorzystywano wiatr w żegludze. Od VI wieku Persowie mełli ziarno w młynach wiatrowych. W VIII wieku w Europie pojawiły się duże czteroskrzydłowe wiatraki, wykorzystywane przez Holendrów do wypompowywania wody z obszarów nisko położonych. Wraz z odkryciem elektryczności energia wiatru znalazła nowe zastosowanie: pod koniec XIX wieku podjęto pierwsze próby wykorzystania jej do produkcji prądu, zaś do roku 1960 na świecie działało już ponad milion siłowni wiatrowych.
Żeby móc wykorzystywać energię wiatru do produkcji prądu niezbędne są odpowiednie warunki, to znaczy stałe występowanie wiatru o określonej prędkości. Elektrownie wiatrowe pracują zazwyczaj przy wietrze wiejącym z prędkością od 5 do 25 m/s, przy czym prędkość od 15 do 20 m/s uznawana jest za optymalną. Zbyt małe prędkości uniemożliwiają wytwarzanie energii elektrycznej o wystarczającej mocy, zbyt duże zaś – przekraczające 30 m/s – mogą doprowadzić do mechanicznych uszkodzeń wiatraka. Najodpowiedniejsze warunki dla energetyki wiatrowej istnieją zazwyczaj w okolicach nadmorskich – takich jak na przykład Dolna Saksonia, skupiająca ponad 40% niemieckich elektrowni wiatrowych - i na terenach podgórskich. W naszym kraju obszary szczególnie sprzyjające wykorzystywaniu energii wiatru to województwa pomorskie i zachodniopomorskie, gdzie obecnie, w miejscowości Tymień powstaje największa polska farma wiatrowa – zakład o mocy 50 MW, który będzie oddany do użytku w czerwcu 2006 roku.
Energia wiatru jest odnawialnym źródłem energii (OZE) - niewyczerpywalnym i niezanieczyszczającym środowiska. Nie znaczy to jednak, że jest dla środowiska neutralna. Jak się okazuje, elektrownie wiatrowe mogą wywierać negatywny wpływ na otoczenie – na ludzi, na ptaki, na krajobraz. Problemem jest na przykład wytwarzany przez turbiny wiatrowe stały, monotonny hałas o niskim natężeniu, niekorzystnie oddziaływujący na psychikę człowieka. By zneutralizować jego wpływ, wokół masztów elektrowni wiatrowych wyznacza się strefę ochronną o szerokości 500 metrów. Inna kwestia to niebezpieczeństwo, stwarzane przez elektrownie wiatrowe dla ptaków. Mimo, że zdania naukowców w tej sprawie są podzielone i - jak utrzymują niektórzy – migrujące ptaki umieją omijać elektrownie, inni szacują, że farma wiatrowa o mocy 80 MW może zabić nawet 3500 ptaków w ciągu roku. Na koniec wspomnieć należy także o ujemnym wpływie wywieranym przez elektrownie wiatrowe na krajobraz: zajmują one duże powierzchnie i zlokalizowane są często w turystycznych rejonach nadmorskich i górskich.




ENERGIA PŁYWÓW MORSKICH

Na świecie wykorzystuje się również inne sposoby wykorzystania wody jako źródła energii, które jednak są niemożliwe do zastosowania w Polsce. Chodzi mianowicie o energię pływów.
W korzystnych warunkach topograficznych możliwe jest wykorzystanie przypływów i odpływów morza, oceanu. Ujście rzeki wpływającej do morza i wysokie jej brzegi umożliwiają budowę zapory, pozwalającej na wpłynięcie wód morskich w dolinę rzeki podczas przypływu i wypuszczenie ich poprzez turbiny wodne do morza podczas odpływu.
Największa na świecie elektrownia pływowa pracuje we Francji, przy ujściu rzeki La Rance do kanału La Manche (koło Cherbourga). Ma ona 24 turbiny wodne rewersyjne o mocy po 10 MW każda, a więc moc 240 MW. Została ona uruchomiona w 1967 roku. Maksymalna amplituda pływów wynosi 13,5 m, a minimalna 5 m. 100% zainstalowanej mocy osiąga ona przy spadzie wynoszącym 6 m.
Elektrownie wykorzystujące pływy morskie pracują również w Kanadzie, Chinach i w Rosji. Dla ekonomii ich pracy nie jest bez znaczenia, że okres ich eksploatacji liczony jest na 100 lat.



ENERGIA FAL MORSKICH

Energię fal morskich ludzkość próbuje wykorzystać już od 1799 roku, kiedy to po raz pierwszy zarejestrowano w Anglii patent z tej dziedziny. Sto lat później Amerykanin Wrigth zgłosił w urzędzie patentowym "motor poruszany falami", zaś w drugiej dekadzie naszego wieku uruchomiono pierwszą elektrownię tego typu w Bouchaux-Praceique we Francji. W sumie do dziś zarejestrowano ponad tysiąc patentów z Europy i Ameryki Pn. Przodują w tej dziedzinie kraje wyspiarskie-Japonia i Anglia.
Elektrownie wykorzystujące przetworzony ruch fal morskich, ze względu na lokalizację dzieli się na trzy grupy: nadbrzeżne, przybrzeżne - zazwyczaj osadzone na dnie w płytkich wodach (10-20 m głębokości) i morskie (ponad 40 m głębokości).


ENERGIA CIEPLNA MÓRZ

Przemiana energii cieplnej oceanu to wykorzystanie różnicy temperatury wody na powierzchni i w głębi morza lub oceanu. Jest ona możliwa na obszarach równikowych; woda morska ma tam na powierzchni temperaturę około 30C, a na głębokości 300-500 m temperaturę około 7C. Wykorzystanie tej różnicy polega na zastosowaniu czynnika roboczego, który paruje w temperaturze wody powierzchniowej i jest skraplany za pomocą wody czerpanej z głębokości 300-500 m. Czynnikiem takim jest amoniak, freon lub propan. Cała instalacja wraz z generatorem znajduje się na pływającej platformie. Energia elektryczna dostarczana jest na ląd kablem morskim.
Sprawność elektrowni maretermicznej wynosi 2.5% przy różnicy temperatury 20C, a 6% przy różnicy temperatury 40C. Źródło energii jest jednak niewyczerpalne i stale gotowe do wykorzystania, gdyż różnice temperatury wody morskiej w strefie równikowej są prawie stałe, niezależne od pory roku i dnia.
Energia maretermiczna wykorzystywana jest na wyspie Bali w Indonezji (5 MW), w Japoni (10 MW), na Tahiti (5 MW) i na Hawajach (40 MW). Potencjał tego źródła energii jest w niektórych obszarach całkiem spory. Dla przykładu, w Indiach wybrzeże stanu Tamil Nadu pozwala na budowę elektrowni maretermicznych o łącznej mocy 10000 MW.



ENERGIA BIOMASY

Biomasę określa się jako masę materii organicznej, zawartą w organizmach zwierzęcych lub roślinnych. Wyrażana jest w jednostkach tzw. świeżej masy (naturalna masa organizmów) oraz suchej masy (masa bezwodna). Biomasa jest w Polsce w największym stopniu wykorzystywanym źródłem energii odnawialnej. Ogólnie, w krajach europejskich jej wykorzystanie znacznie przewyższa wszystkie pozostałe źródła.

W Polsce z 1 ha użytków rolnych zbiera się rocznie ok. 10 ton biomasy, co stanowi równowartość ok. 5 ton węgla kamiennego. Podczas jej spalania prawie nie wydzielają się związki siarki i azotu. Powstający gaz cieplarniany - dwutlenek węgla jest asymilowany przez rośliny wzrastające na polach, czyli jego ilość w atmosferze nie zwiększa się. Zawartość popiołów przy spalaniu wynosi ok. 1% spalanej masy, podczas gdy przy spalaniu gorszych gatunków węgla sięga nawet 20%.

Energię z biomasy można uzyskać poprzez:

*
spalanie biomasy roślinnej (np. drewno, odpady drzewne z tartaków, zakładów meblarskich i in., słoma, specjalne uprawy energetyczne),
*
wytwarzanie oleju opałowego z roślin oleistych (np. rzepak) specjalnie uprawianych dla celów energetycznych,
*
fermentację alkoholową trzciny cukrowej, ziemniaków lub dowolnego materiału organicznego poddającego się takiej fermentacji, celem wytworzenia alkoholu etylowego do paliw silnikowych,
*
beztlenową fermentację metanową odpadowej masy organicznej (np. odpady z produkcji rolnej lub przemysłu spożywczego)

Obecnie w Polsce wykorzystywana w przemyśle energetycznym biomasa pochodzi z dwóch gałęzi gospodarki: rolnictwa i leśnictwa. Najpoważniejszym źródłem biomasy są odpady drzewne i słoma.
Uwzględniając obecne zasoby drewna opałowego i odpadów drzewnych - z leśnictwa, sadownictwa, przemysłu drzewnego oraz miejskich terenów zielonych, potencjał techniczny energii w nich zawartej szacuje się na 270 PJ (1015J) rocznie. Wartość tę można by podnieść wykorzystując pod uprawę lasów szybkorosnących tereny o gruntach skażonych i ubogich. Część odpadów drzewnych wykorzystuje się w miejscu ich powstawania (przemysł drzewny), głównie do produkcji ciepła lub pary użytkowanej w procesach technologicznych.
W przypadku słomy, szczególnie cenne energetycznie, a zupełnie nieprzydatne rolnictwie, są słomy rzepakowa, bobikowa i słonecznikowa. Rocznie polskie rolnictwo produkuje ok. 25 mln ton słomy.

W ostatnim czasie obserwuje się zainteresowanie uprawą roślin energetycznych takich jak np. wierzba energetyczna. Jest to krzewiasta forma wierzby z rodziny Salix viminalis. Opracowano wiele genotypów tej rośliny, przyjmując jako wiodącą cechę maksymalnie szybki i duży przyrost masy drzewnej. Uprawiane odmiany charakteryzują się około 10-12-krotnie większym rocznym przyrostem biomasy niż las naturalny w naszych warunkach klimatyczno-glebowych. Roślinę tę można uprawiać prawie na wszystkich rodzajach gleb. Podstawową jej właściwością jest to, że we wczesnym okresie wegetacji akumuluje większą część węgla w łodygach, a w późniejszym okresie w korzeniach.
Wierzbę ścina się w zależności od przeznaczenia co dwa-trzy lata. Całkowity okres użytkowania plantacji ocenia się na 25-30 lat. Po tym czasie potencjał genetyczny wierzby maleje i powinno się rozpocząć uprawę od początku.
Biomasa wierzbowa zarówno świeża - wilgotna, jak i przesuszona może być przeznaczona do celów grzewczych. Drewno wierzbowe można spalać - wówczas sprawność wytworzonego ciepła nie będzie zbyt wysoka, al e można ją także zgazowywać i wytworzony gaz przeznaczać do ogrzewania, wówczas sprawność grzewcza jest wielokrotnie większa.

Uzyskana biomasa może być stosowana jako opał na użytek własny, lub dostarczana do elektrociepłowni, kotłowni itp. w postaci zrębków, bądź też w formie uszlachetnionej poprzez brykietowanie. Wartość kaloryczna 0,5 tony suchej biomasy odpowiada wartości kalorycznej jednej tony miału węglowego, natomiast koszt wytworzenia jest o połowę niższy.

Wierzba jest najefektywniejszą z roślin używanych do oczyszczania gleb z metali ciężkich, związków toksycznych i innych poprzez wbudowanie ich w swoją biomasę. Z powodu tych właściwości stosowana jest jako zielony pas ochronny wokół szkodliwych zakładów przemysłowych, autostrad, wysypisk śmieci itp. Korzenie wierzby wyłapują ponad 80% zanieczyszczeń.
Energię biomasy pozyskuje się również poprzez produkcję biogazu. Powstaje on w wyniku fermentacji beztlenowej odpadów zwierzęcych, osadów ściekowych i odpadów organicznych.
W czasie fermentacji beztlenowej nawet do 60% biomasy zamieniane jest w biogaz. Może on być wykorzystywany do produkcji energii elektrycznej, cieplnej, elektrycznej i cieplnej w jednostkach skojarzonych oraz jako paliwo do pojazdów i urządzeń a także w procesach technologicznych.



WĘGIEL

Węgiel (kopalny, kamienny, brunatny). Jego spalanie jest również zanieczyszczaniem biosfery przez miliony ton CO, CO2 i wielu innych szkodliwych substancji; ale jednocześnie spala się wiele cennych związków organicznych.

Z węgla - o ile go się nie spala - produkować można gaz koksowniczy (wysokokaloryczne paliwo), koks oraz smołę, która zawiera ok. 200 cennych substancji używanych do produkcji tłuszczów, mydeł, barwników, lekarstw, aromatów, tworzyw sztucznych, środków owadobójczych i innych cennych substancji.

Liczące się złoża węgla położone są w 16 tylko krajach. Dwa z nich: Chiny i Korea Pomocna, wydobywają około 46 proc. węgla światowego, a jeśli dodamy 6 następnych krajów: Niemcy, Rosja, Indie, Australia, Polska i RPA, to w tych 8 krajach znajdzie się około 85 proc. złóż węgla. Na całym świecie wydobywa się i prawie w całości spala około 4,5 mld ton węgla rocznie, co oznacza trucie i zarazem marnotrawstwo bogactwa tworzonego przez dziesiątki i setki milionów lat. W Niemczech, najliczniejszym i najbogatszym kraju Europy, około połowy energii elektrycznej tworzy się w elektrowniach węglowych. Polska należy do krajów najbardziej zatruwanych spalaniem węgla. Niemcy ostatnio intensywnie przechodzą do czystych źródeł energii - do energii wiatru i słońca. W Polsce rozwój czystej energii odnawialnej jest bardzo powolny.

Trzeba dodać, że praca w kopalniach węgla jest niebezpieczna i szkodliwa. Co roku giną setki górników na całym świecie i nie znane są metody, które mogą zapewnić bezpieczeństwo. Głębokość kopalń osiąga nawet 1300 m (Wielka Brytania). Nieunikniony kontakt górnika z węglem, węglowodorami, pyłem i siarkowodorem wywołuje często raka skóry i choroby płuc.



ROPA NAFTOWA

Jest surowcem kopalnym, węglowodorem. Zbierająca się w porowatych skałach pod powierzchnią ziemi ropa naftowa nazywana bywała dawniej olejem skalnym. W normalnych warunkach ponad złożem ropy tworzy się warstwa zawierająca gaz ziemny. W pewnych warunkach ropa naftowa przesiąka do powierzchni ziemi, gdzie jej bardziej lotne frakcje odparowują , pozostawiając oleiste , na wpół stałe substancje jak np. asfalt.
Do połowy XIX w. Ropa maiła bardzo nieliczne zastosowania. W 1853 roku Ignacy Łukasiewicz opracował metodę otrzymywania ropy nafty i skonstruował lampę naftową. W rok później uruchomił w Bórce pod Krosnem pierwszą na świecie kopalnię ropy naftowej. W latach dziewięćdzisiątych XIX wieku znaczenie ropy wzrosło, gdyż stała się ona surowcem do produkcji paliw silników spalinowych.
Wiele różnych substancji, włączając w to benzynę i naftę, otrzymuje się z ropy naftowej w trakcie procesu destylacji frakcjalnej, czyli retyfikacji.
Do najbogatszych złóż należą:
1. W Euroazji: Rosja - Zagłębie Wołżąńsko-Uralskie, Zagłębie Zachodniosyberyjskie, Kazachstan, Turkmenia, Azejbejdżan. Ponadto złoża w Wielkiej Brytanii, Norwegii, Indonezji, Chinach.
2. W Stanach Zjednoczonych: stany - Teksas, Oklahoma, Nowy Meksyk, Luizjana, Kansas; złoża podmorskie: Zatoka Meksykańska, Przylądek Barrow(Alaska)
3. W Ameryce Łacińskiej: Wenezuela, delta Orinoko, prowincja Chiopas
4. W Afryce: Libia, Tunezja, Algieria,Egipt, Nigeria.




GAZ ZIEMNY

Jest najbardziej ekologicznym paliwem, wygodnym w przesyłaniu i dystrybucji. Należy do paliw kopalnych, występuje w porowatych skałach osadowych, a pozyskuje się go technikami otworowego wydobycia.
Pierwszą wykorzystywaną instalacją gazowa na gaz węglowy był system oświetlenia gazowego kopalni węgla kamiennego w angielskim hrabstwie Cumberland, oddany do użytku w 1765. Gaz pochodził z płonącego pokładu węgla.
Gazownie
Człowiekiem , który najbardziej przyczynił się do stworzenia nowoczesnego systemu dystrybucji gazu był angielski biznesmen F.A.Winsor nie mający właściwie pojęcia o gazownictwie. Winsor uważał , że znacznie sensowniejsze jest sprzedawać gaz niż instalacje do jego produkcji. Pomysł ten leżał u podstaw powstawania gazowni oraz nowoczesnego systemu gazociągowego. Założona przez niego kompania gazownicza w 1813 roku oświetliła ulice Londynu. Sukces tego przedsięwzięcia spowodował budowę podobnych instalacji na całym świecie .Gdy sieć gazowa zapewniła gaz do oświetlenia, nie istniały przeszkody dla wykorzystania go w innych celach. Już w 1840 powstały pierwsze kuchenki gazowe. Trzy lata później ruszyła w USA pierwsza nowoczesna instalacja wydobywająca gaz ziemny.
Obecnie większość odbiorców jest zaopatrywana w gaz ziemny, choć w niektórych rejonach dalej używany jest gaz koksowniczy. Gaz bywa również wytwarzany z ropy naftowej.
Gaz koksowniczy- składa się w przybliżeniu w 50% objętościowo z wodoru i 30% z metanu, oraz azotu, tlenku węgla i mniejszych ilości cięższych węglowodorów, dwutlenku węgla i tlenu. Gaz ten jest zwykle produkowany w procesie ogrzewania węgla kamiennego w temperaturze 1350 stopni C bez dostępu powietrza. Grzanie powoduje wydostawanie się z węgla lotnych składników tworzących gaz. Surowy gaz koksowniczy zawiera gazy amonowe i siarkowodór. Wszystkie te niepożądane domieszki są usuwane w serii procesów oczyszczania. Oprócz gazu w procesie tym, zwanym suchą destylacją węgla, powstaje koks.
Gaz olejowy- pierwotnie gaz olejowy był wytwarzany z surowej ropy naftowej, lecz później stworzono metody pozyskiwania gazu z innych olejów. Gaz ten składa się z kilku węglowodorów, w tym metanu, acetylenu oraz benzenu. Jest dość czysty i bywa niekiedy mieszany z gazem koksowniczym.
Gaz ziemny- wiele państw posiada złoża gazu ziemnego, zwykle występujące wraz z pokładami ropy naftowej. Od lat 40 XX wieku są one głównym źródłem gazu w USA. Niedługo potem także Europa, dzięki złożom pod powierzchnią Morza Północnego oraz Rosji, przeszła głównie na ten rodzaj gazu.
Gaz ziemny składa się głównie z metanu wraz z etanem oraz niewielkich ilości propanu, butanu, azotu. Jego wartość opałowa jest znacznie wyższa niż gazu koksowniczego, co oznacza że spalenie danej masy gazu ziemnego da więcej energii niż spalenie tej samej masy gazu koksowniczego. Prowadzi to do komplikacji przy przestrajaniu sieci z gazu koksowniczego na ziemny .
Największe złoża gazu ziemnego:
1. W Rosji- Zachodnia Syberia niecka Wołżańsko-Uralska., dorzecze Leny
2. Środkowa Azja- Turkmenistan, Uzbekistan
3. Afryka Północna- Algieria
4. Europa- pod dnem Morza Północnego eksploatowano przez W. Brytanię, Norwegię, Danię, Holandię.


ENERGIA JĄDROWA

Energetyka jądrowa jest jedną z bardziej zaawansowanych dziedzin w dzisiejszym świecie. Dzieje się tak dlatego, że obecnie występuje ogromne zapotrzebowanie na energię elektryczną, czy to ze strony przemysłu, czy też odbiorców indywidualnych. Tymczasem dotychczasowe źródła energii, korzystające przeważnie z surowców naturalnych (węgiel, ropa), są bardzo nieekologiczne. Istnieją oczywiście próby stworzenia alternatywnej do węgla techniki pozyskiwania energii (np. elektrownie wodne, wiatrowe, geotermicznestosunkowo małą wydajność i wysokie koszty ), ale ze względu na utworzenia i utrzymania elektrowni nie mają one szans w niedalekiej przyszłości bardziej się rozpowszechnić. Dlatego świat widzi perspektywę dość efektywnego wykorzystania energii atomowej i wna wiele czynników, w innych wielu krajach już się ją stosuje. Jednak ze względu krajach ludność nadal jest przeciwna, traktując energetykę jądrową jako zło wymierzone przeciwko nim.

Ludzkość wobec energetyki atomowej

Politycy, a także eksperci zgodni są co do tego, że energetyka jądrowa odegra znaczącą rolę w przyszłości tylko wtedy, kiedy zaakceptuje ją społeczeństwo i kiedy uzyska poparcie na poziomie politycznym. Oczywiście, aspekty techniczne i ekonomiczne też są ważne: dojrzałość technologii, jakość urządzeń, bezpieczeństwo pracy, konkurencyjność ekonomiczna to bardzo istotne kwestie, ale nawet najnowocześniejsza i tania elektrownia nie zostanie zbudowana, jeśli nie będzie zgody społeczeństwa i woli politycznej. Trzeba przy tym zauważyć, że wymienione kwestie są ze sobą powiązane. Postawy społeczne zależą od tego, jak postrzegana jest jakość technologiczna reaktora, a postawy polityków zależą od postaw społeczeństwa i jednocześnie na nie wpływają. Dlatego należy przytoczyć zarówno korzyści jak i zagrożenia wynikające dla ludzkości ze względu na wykorzystanie energii atomowej.

Korzyści

W zasadzie trudno jest dziś przecenić korzyści wypływające z taniego i wydajnego źródła energii, wszystko jedno jakie ono jest. Jeżeli jeszcze do tego nie będzie ono zatruwało środowiska, to o sukces nietrudno. Dlatego wiele ludzi, głównie naukowców i inżynierów uważa, że energetyka jądrowa jest najlepszym sposobem pozyskiwania energii, spełnia bowiem większość wymagań. Po pierwsze, jest niezależna od surowców naturalnych (węgla, ropy naftowej, gazu ziemnego itp.), elektrownie mogą więc pracować bez obawy szybkiego wyczerpania się zapasów paliwa. Po drugie, z używanego paliwa można uzyskać więcej energii elektrycznej niż z jakiegokolwiek innego źródła naturalnego:

- 1 kg węgla dostarcza 3 kWh energii

- 1 kg drewna - 1 kWh energii

- 1 kg nafty - 4 kWh

- 1 kg uranu - 50 tys. kWh

Elektrownia konwencjonalna o mocy 1000 MWe zużywa 2,6 mln ton węgla (2 tys. wagonów kolejowych), 2 mln ton ropy (10 supertankowców), zaś jądrowa - uranu zaledwie 30 ton. Po trzecie, mimo krążących przeświadczeń, energetyka jądrowa jest prawie nieszkodliwa dla środowiska. Nie emituje żadnych trujących substancji do otoczenia, przez co nie zanieczyszcza powietrza, gleby i nie wpływa na pogorszenie warunków zdrowotnych ludzi. Tymczasem klasyczne elektrownie węglowe emitują duże stężenia dwutlenku siarki, dwutlenku węgla i innych trujących substancji przyczyniając się do powstawania efektu cieplarnianego, wyniszczenia lokalnego ekosystemu i większej zachorowalności wśród ludzi. Obecnie w 31 krajach działa 437 reaktorów jądrowych. Wytwarzają one ok. 17 proc. energii elektrycznej. Pozwala to uniknąć emisji do atmosfery 2,3 miliarda ton dwutlenku węgla - podstawowego gazu cieplarnianego, odpowiedzialnego za zmiany klimatyczne. Niestety, wiele ludzi nie dostrzega tych korzyści, albo ze względu na niedoinformowanie, albo strach przed konsekwencjami ewentualnej awarii. W konsekwencji w wielu państwach występują duże utrudnienia w zastosowaniu tej technologii, a w niektórych (Włochy, Polska), ze względu na protesty społeczne, w ogóle się jej nie stosuje.

Zagrożenia

Oczywiście, jak każda inna forma nowej technologii, energetyka jądrowa stwarza też pewne zagrożenia. Społeczeństwo najbardziej obawia się awarii reaktora, co zostało jeszcze bardziej spotęgowane po katastrofie w Czarnobylu w 1986 r. Skutki tego wydarzenia (skażenie ziemi na znacznym obszarze, wykraczającym nawet poza granice byłego ZSRR, wiele ofiar w ludziach), choć mniejsze niż przewidywano, spowodowały znaczne spustoszenia w świadomości ludzkiej dotyczące wszystkiego co jądrowe. Ludzie zaczęli obawiać się wszelkiego promieniowania nieuświadamiając sobie, że promieniowanie istnieje od zawsze, a jego emisja przez elektrownie jądrowe nie przekracza często nawet poziomu tła.

Oczywiście ryzyko awarii istnieje zawsze, dlatego stosuje się specjalne systemy zabezpieczeń, mające na celu niedopuścić do sytuacji kryzysowej. Często systemy te są podwojone lub nawet potrojone. Innym zagrożeniem, być może nawet większym od hipotetycznej awarii reaktora, jest składowanie odpadów radioaktywnych. Wiadomo, że w wyniku eksploatacji elektrowni atomowej powstaje zużyte paliwo, które jeszcze przez długi czas pozostaje aktywne. Należy je więc przechowywać w odpowiednio przygotowanym miejscu aż do czasu, kiedy przestanie być szkodliwe dla środowiska. Ze względu na długi czas połowicznego rozpadu, proces ten jest długotrwały i wymaga, aby składowisko było dobrze zabezpieczone. Również transport materiałów radioaktywnych wzbudza wśród ludzi duże obawy, zwłaszcza w przypadku ewentualnego wypadku. Materiały promieniotwórcze są przewożone przeważnie koleją lub drogą morską i są w tym celu odpowiednio zabezpieczone, ale i tak w świadomości ludzkiej ich transport w pobliżu miejsc zamieszkania budzi wiele kontrowersji i protestów.

Postawy społeczne

Energetyka jądrowa na świecie stanowi istotne źródło pozyskiwania energii elektrycznej.Na dzisiaj zapewnia produkcję ponad 1/6 całej energii elektrycznej
W wielu krajach Europy postawa społeczeństwa jest przychylna lub obojętna wobec energetyki jądrowej często dlatego, że już od dawna się ją stosuje i ludzie zdążyli już się przyzwyczaić. Taki jest na przykład stosunek mieszkańców Finlandii, których elektrownie atomowe w ogóle nie dziwią, a nawet popierają rozwój tej gałęzi energetyki. Finowie mieszkający w pobliżu elektrowni nie czują się zagrożeni, a do całego problemu podchodzą ze spokojem, widząc więcej korzyści niż zagrożeń. Podobnie jest w państwach, w których energetyka jądrowa jest podstawowym źródłem energii elektrycznej (np. Litwa). Rezygnacja z jej stosowania prowadziłaby w konsekwencji do uzależnienia się od dostaw prądu zza granicy (w tym przypadku z Rosji). Podobnie we Francji, energetyka jądrowa jako główne źródło prądu elektrycznego nie stanowi tam, ze względu na swe rozpowszechnienie, większego problemu społecznego.

Na energię jądrową postawiły kraje Dalekiego Wschodu. Dynamicznie rozwija się energetyka jądrowa w Korei Południowej oraz Japonii. Swój potencjał rozbudowują Chiny. Nowe elektrownie budują także kraje rozwijające się: Indie, Pakistan, Iran. Zdarzenia, które miały miejsce u naszych południowych sąsiadów - uruchomienie elektrowni jądrowej w Słowacji oraz decyzja rządu czeskiego o kontynuacji budowy elektrowni atomowej - świadczą o tym, że istnieje duże zapotrzebowanie na ten sposób pozyskiwania energii i ludzie są w stanie go zaakceptować, widząc w tym swoje korzyści.

Istnieją jednak kraje, w których energia jądrowa wyzwala dużo emocji. Zależy to w głównej mierze od świadomości społeczeństwa i postawy polityków, dziennikarzy i ekologów. Na przykład w Niemczech mimo tego, że energetyka jądrowa jest dość rozpowszechniona, to jednak istnieją silne protesty zwłaszcza, gdy do władzy doszła koalicja socjaldemokratów i zielonych. Najprawdopodobniej rozwój tej dziedziny zostanie w Niemczech zatrzymany. Podobnie jest w Szwecji, która podjęła wcześniej decyzję o całkowitym wycofaniu się z budowy nowych obiektów, po referendum w 1980 r. - sześć lat wcześniej, zanim doszło do katastrofy w elektrowni w Czarnobylu. W najbliższym czasie zamierza zamknąć dwa reaktory spośród 12. Także Belgia wstrzymała inwestycje w sektorze energetyki jądrowej. Hiszpania w 1983 r. wprowadziła moratorium na budowę nowych elektrowni atomowych. Wielka Brytania odczuwa nadmiar mocy energii elektrycznej, tak więc na razie nie zamierza budować nowych elektrowni.

Inna grupa państw to te, w których energia elektryczna nie jest w ogóle stosowana. Występuje silny opór społeczny, wynikający często z nieświadomości lub z przez obawy i strach wywołany informacjami o awariach nuklearnych. W takiej sytuacji znajduje się Polska, gdzie energetyka jądrowa nie jest stosowana, a wszelkie próby odtworzenia tej koncepcji napotykają na silny opór. Tak na przykład było w przypadku elektrowni atomowej w Żarnowcu. Zaczęto już jej budowę, włożono dużo pieniędzy, jednak ze względu na protesty społeczne budowa została wstrzymana i prawdopodobnie już nie ruszy. Co prawda w perspektywach jest powrót do pozyskiwania prądu z elektrowni atomowych, lecz termin ten jest dość odległy (około roku 2010) i ciągle niepewny.

Ludzie często boją się wszelkiego przejawu energetyki jądrowej, traktując ją jako bombę atomową z opóźnionym zapłonem. Nie znając dokładniej zasad działania nowoczesnych reaktorów oraz mając w pamięci katastrofę w Czarnobylu ludzie obawiają się konsekwencji budowy elektrowni jądrowych w naszym kraju. Tymczasem nowoczesny, lekko wodny reaktor atomowy (LWR) nie ma szans wybuchnąć sam z siebie. Geometria rozmieszczenia materiałów rozszczepialnych i niewielkie wzbogacenie paliwa w izotop 235U uniemożliwia wybuch jądrowy nawet w warunkach wysokiej temperatury i ciśnienia. Przy prawidłowej eksploatacji i właściwych zabezpieczeniach katastrofa o skali Czarnobyla jest bardzo mało prawdopodobna. W ogólności energetyka jądrowa wcale nie należy do najbardziej niebezpiecznych. Wręcz przeciwnie, bo na przykład w ciągu 30 lat swojej pracy reaktory LWR, produkujące 80% energii jądrowej na świecie, nigdy nie były przyczyną śmiertelnego wypadku.

Jednak w przypadku ludzkiego postrzegania na zagadnienia energetyki jądrowej dużą rolę odgrywają emocje. Są one jeszcze wzmacniane przez media nagłaśniające wszelkie problemy, jak np. ubiegłoroczny wypadek w Japonii. Nic więc dziwnego, że w Polsce 55% badanych uznało energetykę jądrową za zagrożenie, a jedynie 29% - zauważyło korzyści. Społeczeństwo polskie boi się energetyki, bo jest systematycznie straszone.

W naszym kraju nadal większość ludzi nie chciałoby mieszkać w pobliżu elektrowni atomowej lub składowiska odpadów radioaktywnych. Większość ludzi chętniej za sąsiada widziałaby elektrownię węglową.

Badania potwierdzają występowanie syndromu NIMBY (Not In My BackYard – nie na moim podwórku). Budowę elektrowni jądrowej we własnej miejscowości popiera tylko 27% badanych, przeciw jest 61%. Ciekawe, że nawet część zwolenników energetyki jądrowej nie chciałaby mieć niej w pobliżu miejscowości, w której mieszkają. Natomiast co do budowy składowiska, to istnieje poparcie 66% ludzi, jednak zwolenników ubyło znacznie z chwilą, gdy zapytano ich o możliwość budowy takiego składowiska w okolicy ich miejsca zamieszkania (29%).

Energetyka jądrowa, mimo swych niezaprzeczalnych zalet, ciągle traktowana jest przez ludzi jako poważne zagrożenie. Nie zmienia tego fakt, że dzisiejsze reaktory są dość bezpieczne, a znajdujący się w fazie projektowania ich następcy (na przykład ciśnieniowy reaktor wodny EPR - wspólne przedsięwzięcie Francji i Niemiec) spełniać będą wszystkie, nawet te najbardziej rygorystyczne normy bezpieczeństwa. Odejście od energetyki jądrowej pionierów tej dziedziny: Amerykanów (gdzie po wprowadzeniu nowych przepisów dotyczących bezpieczeństwa koszty budowy elektrowni jądrowych stały się trzy razy wyższe niż w np. Japonii, a nakłady na ich eksploatację dwukrotnie wzrosły, buduje się obecnie zaledwie 2 nowe reaktory), Szwedów, rozwiniętych Niemców świadczy o coraz większym strachu i emocjach społeczności tych krajów, wzmaganym jeszcze bardziej przez organizacje ekologiczne. Do spadku popularności przyczyniły się także rygorystyczne przepisy, utrudniające powstawanie nowych elektrowni. Oczywiście, bezpieczeństwo jądrowe powinno być priorytetem, gdyż tylko wtedy uda się przekonać ludzi do zaakceptowania tej technologii, ale nawet najlepsze przepisy nie pomogą, kiedy społeczeństwo będzie niedoinformowane i będzie się trzymało starych mitów. Dlatego dużą rolę w informowaniu i wytworzeniu pozytywnego nastawienia do tej kwestii powinni odegrać eksperci (naukowcy, głównie fizycy jądrowi) oraz ekolodzy, gdyż te grupy cieszą się największym poparciem społecznym. Rozwój energetyki jądrowej w wielu innych państwach napawa mimo wszystko optymizmem. Być może część społeczeństw nie dojrzało jeszcze do zastosowania tej technologii i trzeba pewien czas odczekać, aby można było się z nią oswoić. Można być jednak pewnym, że jeśli poradzimy sobie z zapewnieniem odpowiedniego poziomu bezpieczeństwa pracy reaktora i rozwiążemy problemy składowania odpadów, wcześniej czy później energia atomowa powróci.



ENERGIA GEOTERMICZNA

Energia geotermiczna to energia wydobytych na powierzchnię ziemi wód geotermalnych. Energię tę zliczamy do kategorii energii odnawialnej, bo jej źródło - gorące wnętrze kuli ziemskiej - jest praktycznie niewyczerpalne. W celu wydobycia wód geotermalnych na powierzchnię wykonuje się odwierty do głębokości zalegania tych wód.
W pewnej odległości od otworu czerpalnego wykonuje się drugi otwór, którym wodę geotermalną po odebraniu od niej ciepła, wtłacza się z powrotem do złoża. Wody geotermiczne są z reguły mocno zasobne, jest to powodem szczególnie trudnych warunków pracy wymienników ciepła i innych elementów armatury instalacji geotermicznych. Energie geotermiczną wykorzystuje się w układach centralnego ogrzewania jako podstawowe źródło energii cieplnej. Drugim zastosowaniem energii geotermicznej jest produkcja energii elektrycznej. Jest to opłacalne jedynie w przypadkach źródeł szczególnie gorących. Zagrożenie jakie niesie za sobą produkcja energii geotermicznej to zanieczyszczenia wód głębinowych, uwalnianie się rodanu, siarkowodoru i innych gazów.
Gorące źródła tzw. gejzery są charakterystycznym elementem krajobrazu Islandii, która wykorzystuje je jako źródło ogrzewania i ciepłej wody. Nie wpływa to ujemnie na środowisko naturalne.