Energia odnawialna, oszczędność energii – techniki i opłacalność zastosowań

W ostatnich latach obserwuje się szybki rozwój technik poboru energii z źródeł odnawialnych (wiatr, słońce, biomasa, geotermia). Dzieje się tak nie tylko z powodu dbałości o środowisko i coraz większej świadomości ekologicznej społeczeństwa. Głównych powodów należy dopatrywać się w ekonomi (pieniądze). Z powodu zawirowań politycznych i ekonomicznych, ceny tradycyjnych paliw kopalnych coraz bardziej rosną. Za to urządzenia do pozyskania energii odnawialnej staja się coraz wydajniejsze i tańsze, przez co znajdują się w zasięgu cenowym większej liczby potencjalnych odbiorców. Oprócz zmian prawnych promujących wykorzystanie energii odnawialnej w wielu przypadkach można starać się o preferencyjne kredyty lub nawet bezzwrotne dotacje do podjętych inwestycji (zarówno z środków krajowych jak i UE).
Poniższe opracowanie powstało na podstawie materiałów zebranych dla celów edukacyjnych i doradczych w Wydziale Ochrony Środowiska, Rolnictwa i Leśnictwa w Starostwie Powiatowym w Słupcy i uzupełnione w maju 2005r. Przedstawia ono różne techniki rozwoju energii odnawialnej z szczególnym zwróceniem uwagi na jej opłacalność zastosowań w Polskich warunkach. Pełne opracowanie znajduje się na stornie www.energiaodnawialna.republika.pl. W opracowaniu poruszono problematykę energii z wiatru (turbiny powietrzne, turbiny morskie), energii słonecznej (słoneczne technologie termiczne, baterie fotowoltaniczne, pasywne technologie słoneczne, kolektory grzewcze, wieże słoneczne), energii z wnętrza ziemi (geotermia, pompy cieplne), energii z biomasy (biogaz, biopaliwa, biomasa), paliw i napędów samochodowych (ogniwa paliwowe, silniki elektryczne, pneumatyczne), problemy termomodernizacji budynków (ocieplenie, wentylacja z odzyskiem ciepła, ogrzewanie, domy pasywne) oraz podsumowanie starające się zwrócić uwagę na znaczenie energii odnawialnych w stosunku do kopalnych.
Energia z wiatru
Jedną z ekspansywniej rozwijających się gałęzi w tej branży jest pozyskiwanie energii z wiatru. Pierwsze elektrownie wiatrowe stawiano już w latach międzywojennych. Jednak prawdziwy ich rozkwit nastąpił w latach siedemdziesiątych podczas kryzysu paliwowego. Obecne tendencje światowe dążą do budowy dużych ferm i dużych wiatraków. Związane jest to z dużymi kosztami planów budowlanych, przyłączeniem do sieci oraz lepszą efektywnością wykorzystania wiatru.
Największe z wiatraków osiągają 130m wysokości z łopatami o długości 80m. Czym większa ferma tym opłaty stałe związane z pozwoleniami, podatkami i podłączeniem do sieci są mniej znaczące. Według Global Wind Energy Council w 2005r największymi producentami energii z wiatru są Niemcy 16629 MW i Hiszpanie 8263 MW. W całej Europie łączna moc zainstalowanych wiatraków wynosi 34205 MW, w Ameryce Północnej 7184 MW, a w Azji 4674 MW. Roczny przyrost mocy urządzeń pozyskujących energię z wiatru szacuje się na poziomie 20% rocznie. Największe inwestycje w tej dziedzinie podejmują Niemcy, Duńczycy i Wielka Brytania. Dla porównania w Polsce jest to ok 60 MW (2004r).
W ostatnich latach dużą popularnością zaczynają cieszyć się nieduże wiatraki o mocy do 50-100 KW. Obsługują one nieduże zakłady, osiedla mieszkaniowe lub domy wypoczynkowe. Najpopularniejszym i najtańszym rozwiązaniem w takim przypadku jest elektrownia pracująca w sieci energetycznej. W porównaniu do konstrukcji pracujących tylko na potrzeby inwestora ma ona dużo prostszą budowę i prostszy system podłączenia, gwarantujący nie tylko dużo niższe koszty, ale także dużo wyższą żywotność i bez awaryjność pracy. Poza tym dostarczanie energii do sieci i następnie pobieranie z niej uniezależnia nas od warunków wietrznych.
Aby elektrownia wiatrowa dobrze pracowała wiatr nie może być ani za słaby ani za mocny. Przy za słabym nie chce ruszyć, przy za silnym może nastąpić przeciążenie i należy ją wyłączyć (na ogół zajmuje się tym automatyka).
Za minimalne warunki dla których opłaca się uruchomienie elektrowni wiatrowej przyjmuje się przepływ powietrza z prędkością 4m/s, optymalnie 8-15m/s. Średnie warunki dla Polski przyjmuje się na 4,5-5m/s. Dla większości elektrowni jest to wystarczające, aby opłacało się ich uruchomienie. najkorzystniejsze rejony w naszym kraju to wybrzeże od Koszalina, aż po Hel 5-6m/s, wyspa Uznan 5m/s, Suwalszczyzna 4-5m/s, środkowa część Wielkopolski i Mazowsza 4-5m/s. Oczywiście istnieje także wiele mikrorejonów (zwłaszcza w rejonach górskich) o bardzo korzystnych warunkach (nawet 10m/s).
Dla małych elektrowni o mocy kilkunastu, kilkudziesięciu KW całkowity koszt budowy z podłączeniem do sieci szacuje się na 100-150 tys złotych (styczeń 2004). Ilość uzyskanej energii z takiej instalacji, pozwala na całkowity zwrot kosztów w przeciągu 4-5 lat (przy korzystnych warunkach wietrznych, przy niekorzystnych czas zwrotu może być więcej niż trzykrotnie dłuższy(2005r)), włączając w to koszty eksploatacyjne. Podczas gdy żywotność urządzeń szacuje się na ok. 20 lat.
Największym mankamentem elektrowni wiatrowych jest kapryśność warunków wietrznych. Na przykład Niemcy w 2003r. z powodu kilku bezwietrznych dni zmuszone były do zakupu wielu MW energii między innymi z polskich elektrowni. Specjaliści od sieci energetycznych zwracają tu uwagę na potrzebę rozbudowy razem z rosnącym udziałem wiatru w wytwarzaniu prądu, wysokonapięciowych instalacji przesyłowych. Jako przykład także podają Niemcy. W przypadku kilku bezwietrznych dni zaczynają działać jak gąbka ściągając prąd z całej Europy. Powoduje to, że instalacje przesyłowe zaczynają działać na granicy swych możliwości, co może doprowadzić do przeciążeń i załamania się całej infrastruktury. Przykład czym to grozi mieliśmy nie tak dawno na wschodnim wybrzeżu Stanów Zjednoczonych (USA), kilka dni bez prądu. Nieprzewidywalność warunków wietrznych coraz częściej gromadzi nad tą formą energii odnawialnej ciemne chmury. Na terenie Niemiec znajduje się ok 16 tys. wiatraków powinny one pokrywać ok. 15% zapotrzebowania na prąd, w rzeczywistości pozwalają pokryć ok. 3% zapotrzebowania (maj 2005). Wszystko właśnie dlatego, że wiatr nie zawsze wieje tam gdzie i kiedy jest potrzebny, a wydajnego sposobu magazynowania energii brak.
Kłopotliwy może okazać się hałas, który przy dużych wiatrakach niekiedy przekracza 100 dB. Jest to wartość mogąca doprowadzić do uszkodzenia słuchu. Jednak natężenie dźwięku szybko maleje z odległością za to pozostaje dokuczliwa monotonność powtarzającego się szumu. Rozwiązaniem jest stosowanie nowoczesnych urządzeń nisko szumowych, niestety także często dużo droższych.
Kontrowersyjny jest także wpływ elektrowni wiatrowych na ptactwo. Podczas gdy wiele organizacji ekologicznych uznaje je za „młynki do mielenia ptaków”, budowniczowie mówią, że prawdopodobieństwo zderzenia ptaka z śmigłami jest trzykrotnie mniejsze niż wpadnięcie na linie energetyczne. Ponieważ stawia się je w pobliżu odbiorców gwarantują one mniejszą liczbę przewodów w powietrzu.
Duża śmiertelność ptaków będzie związana z znacznym negatywnym nastawieniem społecznym, co może doprowadzić do zamknięcia przedsięwzięcia. Przykładem może być duża farma wiatraków w Altamont Pass w USA. W 2004r przegrała proces sądowy w którym oskarżono ją o zabijanie ponad 1000 ptaków rocznie. Orzeczeniem sądu farma została zmuszona do okresowego wyłączania wiatraków. Dlatego stawiając elektrownie wiatrowe należy uważać, aby nie znajdowały się one w pobliżu miejsc szczególnie ważnych dla rozrodu ptaków lub na trasach ich przelotów. Można także próbować zastosować różne sygnalizatory ostrzegające na łopatach np. jaskrawych kolorów łopat czy w postaci mrugających lampek (niestety brak informacji na temat ich skuteczności).
Niepokojąco wynikają także najnowsze dane ekonomiczne (2005r). W większości przypadków szacują koszty uzyskania prądu z wiatru na trzy razy wyższe od innych źródeł, a w przypadku instalacji na morzu jeszcze więcej. Wyniki raportów wskazują, że bez dotacji rządowych i obniżek podatku wiatr ma bardzo marne szanse na konkurowanie z innymi źródłami energii.
Generatory wiatrowe są to wszelkiego rodzaju urządzenie służące do przerabiania wiatru w prąd elektryczny. Popularnie nazwa ta przyjęła się do niewielkich urządzeń o rozpiętości łopatek od kilkunastu do kilkudziesięciu centymetrów. Ich ogólna zasada działania zmierza do wykorzystania najmniejszych podmuchów wiatru, aby przerobić go na prąd. Stosuje się je na jachtach, sygnalizatorach do ładowania akumulatorów. Mimo skromnych rozmiarów potrafią osiągnąć stosunkowo dużą moc. Przy wietrze 10m/s niektóre generatory przekraczają 100 wat mocy. Na Polskim rynku ich cena sięga od ponad 1 tys. do kilku tys. złotych. W sprzedaży pojawiły się także urządzenia o bardziej nowoczesnych kształtach śrub, ślimaków, żagli itd. Można je montować na dachach budynków czy ustawić w ogródku. Zestaw takich urządzeń pozwala na pełne zaopatrzenie w energię niewielkiego zakładu, czy sklepu.
Pewnym rozszerzeniem energetyki wiatrowej jest wykorzystanie pływów, prądów i fal morskich. W Polsce nie rozważane, a w krajach zainteresowanych tą technologia (Francja, Norwegia, Wielka Brytania, Kanada, Chiny) na razie na poziomie eksperymentów i projektów (2004r). Zaznaczyć należy, że turbiny morskie produkują dużo więcej prądu niż powietrzne. Przyczyną jest dużo większa gęstość wody (ok. 800 razy). Planowane instalacje w Francji miały by mieć moc od 1000 do 3000 MW. Zaspakajało by to ok. 5% zapotrzebowania kraju na energię. Pierwsze urządzenie tego typu powstało w Francji w 1967r, funkcjonuje do dziś i ma moc 240 MW. Konstrukcje z tego okresu opierały się na budowaniu potężnych tam gromadzących wodę w czasie przypływu do napędu turbin, wiązało się to z dużymi zniszczeniami w środowisku. Obecne konstrukcje przypominają śmigłowe turbiny powietrzne i opierają się na wykorzystaniu naturalnych przepływów wody.
Energia słoneczna
Energia słoneczna w sposób naturalny była i nadal jest wykorzystywana od czasów prehistorycznych. Głównie do produkcji żywności – rośliny i ogrzewania – leżenie w słonku.
Pod pojęciem technologii wykorzystujących energię słoneczną rozumie się, te które bezpośrednio wykorzystują światło i ciepło słoneczne. Dzielimy je na cztery podstawowe systemy:
Słoneczne technologie termiczne – przetwarzające energię słoneczną na mechaniczną turbin elektrycznych i dalej na prąd. Są to przeważnie duże instalacje, wykorzystujące wiele parabolicznych luster w celu skupienia światła i uzyskania wysokich temperatur, rzędu 400-2000 oC. Roboczy zakres temperatur wynosi 400 oC. W naszym klimacie nie spotykane, mało wydajne. Największe tego typu instalacje spotyka się w Francji i Izraelu.
Słoneczne technologie fotowoltaniczne – popularnie zwane bateriami lub ogniwami słonecznymi. Szerzej stosowane między innymi w Niemczech. Ich zaletą jest, że mogą działać także w dni pochmurne. Z powodu dużych kosztów u nas rzadko spotykane. Najczęściej w różnego rodzajach automatycznych sygnalizatorach czy czujnikach.
Pasywne technologie słoneczne – wykorzystywane w budownictwie, zdobywające sobie coraz większą popularność, prawidłowo zaprojektowane są bardzo wydajne. Polegają na wykorzystaniu różnego rodzaju materiałów budowlanych oraz projektowaniu gwarantującemu jak najszersze wykorzystanie słońca w budynkach. Stosuje się tu między innymi duże powierzchnie szklane, dwuwarstwowe powierzchnie ścian wychwytujące ciepło, stawianie izolowanych patio, werand, szklarni wyłapujących ciepło. Do tego potrzebna jest odpowiednio zaprojektowana wentylacja z małymi otworami na północnej ścianie, aby rozprowadzić ciepło po cały budynku, a jednocześnie zapobiec jego przegrzaniu.
Słoneczne systemy grzewcze – wykorzystujące kolektory słoneczne do ogrzewania wody lub pomieszczeń. Najpowszechniej wykorzystywane w naszym klimacie. Umieszczane na dachach w kierunku południowym, południowo-wschodnim. Wykorzystuje się tu szybko nagrzewające się materiały (aluminium, miedź, tworzywa sztuczne), które ogrzewają krążący w nich płyn. Pobrane w ten sposób ciepło oddawane jest następnie do zbiornika z wodą.
Wyróżniamy dwa rodzaje kolektorów płaskie i próżniowe (rurowe). W kolektorach płaskich elementy wystawione do słońca pokrywa się czarną farbą albo warstwami selektywnymi, wychwytującymi ciepło ale nie wypuszczającymi go do otoczenia. Powoduje to znaczne zwiększenie sprawności kolektora. Cały element absorpcyjny umieszcza się w izolowanej obudowie przykrytej szkłem. Znacznie wydajniejsze ale i dużo droższe są kolektory próżniowe (rurowe). Zbudowane z wielu szczelnie zamkniętych szklanych termosów, pokryte warstwami pochłaniającymi ciepło i z lustrami skupiającymi na tylnych ściankach dają nawet trzykrotnie większą wydajność od kolektorów płaskich. Niestety najczęściej są również tyle samo droższe.
Dzięki zastosowaniu specjalnych niezamarzających płynów możliwe jest stosowanie kolektorów słonecznych także w okresie zimy. Przy czym zimą ich wydajność jest znacznie mniejsza. W naszym klimacie za opłacalny okres ich stosowania uważa się czas od połowy marca do połowy października.
Instalację zaopatrującą w tym okresie 4-6 osobową rodzinę w ciepłą wodę można nabyć już w granicach 4-5 tys złotych razem z montażem (październik 2003). W naszym klimacie umożliwia ona zaspokojenie 70-90% zapotrzebowania w ciepłą wodę, latem. Dużo słabiej przedstawia się sytuacja zimą gdzie zaspakaja ona najwyżej 20-40% potrzeb. Jeżeli chcielibyśmy wykorzystywać tego typu instalację także do ogrzewania budynku należy pomyśleć o dużo wydajniejszych kolektorach próżniowych.
Duży spadek ceny zwłaszcza kolektorów płaskich powoduje, iż coraz częściej można je spotkać na różnego rodzajach budynków użyteczności publicznej: szkoły, szpitale, biurowce, hotele itd., wykorzystywane są także w rolnictwie przy suszarniach zboża, siana i innych produktów. Szczególnie opłacalne są w budynkach turystycznych i otwartych basenach kąpielowych, gdzie z powodu największego ruchu w sezonie letnim, mogą pokryć nawet 100% zapotrzebowania na ciepło.
Kolektory płaskie łatwo wykonać sposobem domowym. Najprostsze konstrukcje tego typu, składają się z kilkudziesięciu metrów ciemnego węża lub niegłębokiego, blaszanego zbiorniki o dużej powierzchni umieszczone na dachu budynku. Całość zaopatrzona w zawór umożliwiający zlanie nagrzanej w ciągu dnia wody do termicznie izolowanego zbiornika, zabezpieczonego przed szybkim wychłodzeniem. Temperatura wody w takiej instalacji może przekraczać 60 oC.
Nowym pomysłem (marzec 2005r), można by rzec wchodzącym w zakres fantastyki ale jak najbardziej prawdziwym są słoneczne wieże. Stanowią one połączenie energii słonecznej z wietrznej. Elektrownia taka składa się z wysokiego komina otoczonego szklarniami. Powietrze pod szkłem nagrzewa się dużo szybciej niż na otwartej przestrzeni (łatwo się o tym przekonać zostawiając samochód na słońcu), rozgrzane w ten sposób daje silny ciąg (różnicę ciśnień między podłożem, a wierzchołkiem komina) wychwytywany przez komin w którym umieszczone są jedna nad druga turbiny powietrzne. Pierwsza taka instalacja powstała w Manzanares w Hiszpani w 1981r. Miała ona powierzchnię 4,5 ha i dwustumetrowy komin, pozwalało to na uzyskanie mocy 50 KW. Instalację zamknięto pod koniec lat osiemdziesiątych. Był to jednak tylko prototyp. Prawdziwy gigant do wykorzystania komercyjnego projektowany jest w Milduar (południowa Australia). Elektrownia będzie się składać z koła pokrytego szklarniami o średnicy blisko 7 km i komina ok. 1 km wysokości (tym samym będzie to najwyższa budowla na świecie). Pozwoli to na osiągnięcie mocy 200 MW. Aby elektrownia mogła działać w nocy w szklarniach będą znajdowały się bloki szybko nagrzewających się materiałów oddających ciepło po zachodzie słońca. Według inwestora, australijskiej firmy EnviroMission elektrownia ma ruszyć na przełomie 2006-2007 roku. Kilka dalszych instalacji jest planowanych w innych rejonach Australii i w południowych Chinach. Ze względu na wysokie wymagania co do nasłonecznienia wydaje się mało prawdopodobne zastosowanie tej technologii w Polsce.

Pozyskanie ciepła z ziemi, geotermia
Pozyskiwanie ciepła z ziemi jest jednym z nowszych źródeł energii odnawialnej. Pierwsze tego typu instalacje budowano w miejscach aktywnych sejsmologicznie, gdzie dostęp do ciepła ziemi był widoczny na powierzchni np. Islandia. Rozwój technologii w ostatnich latach znacznie rozszerzył możliwości jej pozyskania.
Wyróżniamy dwa podstawowe systemy: wykorzystujące ciepło wód geotermalnych oraz pompy ciepła wykorzystujące ciepło ziemi.
Wykorzystanie energii geotermalnej polega na wierceniu głębokich otworów (kilkaset, kilu tysięcy metrów) w celu pozyskania wód podziemnych o wysokiej temperaturze (40-200 C). Wody te kieruje się następnie do wymiennika ciepła, które wykorzystywane są do podgrzewania instalacji grzewczych w mieszkaniach lub wytwarzania prądu elektrycznego. Polska cechuje się jednymi z najlepszych warunków geotermalnych w Europie. Z badań wynika, że energia geotermalna może być opłacalna na ponad 80% powierzchni naszego kraju. Najlepsze warunki pod tym względem panują na pogórzu, gdzie też istnieją największe instalacje tego typu. Miasta, które zdecydowały się na inwestycje w tej dziedzinie uzyskują do ponad 50% ciepła z tego źródła. Z powodu dużych kosztów analiz, wykonania odwiertów, inwestycje te zalicza się do dużych przedsięwzięć. Dużym problemem może okazać się także znaczna mineralizacja wód geotermalnych (duża zawartość kamienia), co przyczynia się do zwiększenia kosztów konserwacji urządzeń.
Drugi system, pompy cieplne proponowany jest przeważnie dla małego budownictwa, chociaż zdarzają się instalacje budowane dal całych osiedli np. na Helu. Praca jego jest bardzo podobna do pracy lodówki. Z tyłu każdej lodówki znajduje się kratka z wielu cienkich przewodów. Jeśli lodówka jest sprawna to kratka ta jest ciepła. Jest to wynik pobieranego ciepła z wnętrza lodówki (dlatego w lodówce jest zimno). Tak samo działa pompa ciepła tyle, że energię cieplną pobiera z gleby, jeziora lub odwiertu studziennego.
W ziemi na głębokości 2 m panuje stała temperatura 8-10 C niezależna od warunków zewnętrznych. Jest to wystarczające do osiągnięcia temperatury wody 40-60 C i ogrzania mieszkań w warunkach zimowych. Pompy cieplne szczególnie wydatne są przy ogrzewaniu niskotemperaturowym (ogrzewanie podłogowe lub nawiew ciepłego powietrza).
Pompa cieplna po przełączeniu kierunku obiegu może działać także jako klimatyzacja chłodząca mieszkanie latem. Dlatego poleca się stosowanie ich razem z kolektorami słonecznymi, które po przełączeniu latem pompy na chłodzenie, przejmują rolę producenta ciepłej wody.
Wadą pompy ciepła jest jej kosztowność. Ogrzanie jednorodzinnego domu wymaga położenia w gruncie kilkudziesięciu do kilkuset metrów przewodów. Jest to głównym kosztem instalacji pompy ciepła, który może wynieść kilkanaście tysięcy złotych. Znaczne ograniczenie kosztów można uzyskać, kiedy zamiast w gruncie instalację pobierającą ciepło umieszcza się w istniejącym już otworze studziennym lub na dnie zbiornika wodnego, gdy w pobliży domu jest jezioro lub staw.
Czas zwrotu poniesionych nakładów wynosi od ok. 10-30 lat. Należy pamiętać, że działanie pompy wymaga pobierania prądu. Duży rozrzut związany jest z warunkami konstrukcyjnymi budynku. Ogólnie zakłada się, że pompa cieplna przy ogrzewaniu jest o ok. 1/3 tańsza od węgla.
W sprzedaży pojawiają się (Poznańskie targi pol-eko 2004r) konstrukcje, które zamiast wkopywać w ziemię, można ustawić w ogródku. Jest to blok rur i promienników o wysokości ok. 2 m i podobnej szerokości. Dzięki zastosowaniu jako wymienników płynów a o bardzo niskiej temperaturze wrzenia (-50oC) i wydajnych pomp, mogą one pobierać ciepło z powietrza także zimą nawet przy -20oC. Wadą ich jest wysoka cena (ok. 30 tys złotych) i duży pobór prądu.
Energia z biomasy
Za biomasę uważa się materie organiczną zawartą w żywych organizmach lub wytwarzaną przez nie. Biomasę do produkcji energii można wykorzystywać na trzy zasadnicze sposoby: do produkcji biogazu, biopaliw lub spalać bezpośrednio.
Biogaz można uzyskać z fermentacji odpadów komunalnych, osadów ściekowych, roślin uprawnych, odchodów zwierzęcych. W sprzedaży można także znaleźć propozycje specjalnych instalacji do montażu na składowiskach odpadów i pozyskiwania z nich biogazu.
Ze względu na wymagania technologiczne wszystkie powyższe instalacje uznaje się za duże przedsięwzięcia. Możliwe jest też stosowanie ich w mniejszej skali ale nie zawsze gwarantuje to zwrot nakładów ponoszonych na użytkowanie instalacji.
Biopaliwa otrzymuje się z przerobu produktów pochodzenia roślinnego. Uzyskuje się trzy jego formy: etanol, metanol i bioolej.
Tylko metanol nadaje się do bezpośredniego zastosowania w czystej postaci jako paliwo silnikowe. Jednak ze względu na wysokie koszty produkcji oraz podejrzenie o działanie rakotwórcze jego zastosowanie jest ograniczone. Chociaż ostatnio dużo się słyszy o wykorzystaniu go jako źródło wodoru w ogniwach paliwowych. Etanol i bioolej przed zastosowaniem jako paliwo w silnikach należy przerobić w specjalnych instalacjach. Na rynku można nabyć także nieduże instalacje do użytku domowego. Polecane zwłaszcza dla rolników, gdzie uzyskane z nich paliwo może być wykorzystywane w ciągnikach i innych maszynach rolniczych. Koszt takiej instalacji to od kilkunastu tysięcy do kilkudziesięciu tysięcy złotych. Pozwala na uzyskanie 100-400 l paliwa/dobę. W zależności od wydajności wytłaczarek z tony rzepaku można uzyskać od 300-400 l paliwa. Przy założeniu ceny za jedną tonę rzepaku 800 zł, metanolu 2.28 zł/l, wodorotlenek potasu (KOH) 4.53 zł/kg koszt paliwa powinien zamknąć się w granicach 1.3-2.5 zł za litr, w zależności od możliwości zagospodarowania odpadów (makuchy, gliceryna, frakcje mydlane) i kosztów robocizny.(2003r)
Ponieważ w Polsce odbywa się dyskusja nad wpływem biopaliw na żywotność silników, należy zaznaczyć, że te same biopaliwa do tych samych silników (niezależnie od ich wieku) stosowane są w między innymi w Europie Zachodniej i Stanach Zjednoczonych. Nikt tam nie przeraża się stanem silników mimo, że poziom dodatków jest na poziomie proponowanym lub wyższym niż w Polsce. Co ciekawe w naszym kraju dodatki biopaliw do benzyn są stosowane od wielu lat. Ich udział znacznie się zmniejszył lub zanikł po rozpoczęci się dyskusji nad ustawą paliwową i wpływem biopaliw na silniki.
Z przeprowadzonych w Polsce badań wynika, że jeśli udział biodisla w paliwie nie przekracza 30% może być on stosowany do wszystkich silników dislowskich. W maszynach rolniczych o mniej wymagających silnikach jego udział może wynosić w okresie letnim do 100% (preferowany ok. 70%), a w okresie zimowym (ze względu na możliwe kłopoty z odpalaniem) 50%. W pojazdach sprawdzanych w warunkach polowych jedyną konsekwencją zastosowania biodisla była potrzeba częstszej wymiany filtrów paliwa.(2003-2004r)
Biomasa stosowana bezpośrednio do spalania jest najszerzej stosowaną i najszybciej się rozwijającą formą energii odnawialnej w Polsce. Można tu wykorzystać począwszy od odpadów z przeróbki drewna, po przez słomę zbóż czy roślin oleistych (rzepak), a kończąc na specjalnie uprawianych w tym celu roślin energetycznych. Ten sposób użytkowania biomasy ma także szeroki zakres opłacalności. Z powodzeniem może być stosowana w dużych inwestycjach zasilających kotły energetyczne w elektrowniach jak i w piecach do ogrzewania domków jednorodzinnych. Biomasę w tej formie można stosować jako paliwo czyste jak i jako dodatek do węgla czy szutu.
Do spalania materiału silnie rozdrobnionego (zrębki, trociny) lub o dużej wilgotności należy stosować specjalne przygotowane do tego piece. Specjalnie projektowane piece stosuje się także do spalania słomy z wkładem na całe snopki czy bele lub w formie rozdrobnionej. Materiał w postaci sieczki (tj. przynajmniej kilkunasto centymetrowe gałązki, szczapy drewna) można spalać w piecach węglowych lub na szut. Należy jednak pamiętać, że piece specjalnie przystosowane do spalania drewna mają dużo wyższa wydajność (zużywają mniej drewna, a uzyskują wyższą temperaturę), wydzielają mniej spalin i popiołów.
Ponieważ biomasa staje się coraz bardziej popularna zwłaszcza pod względem opłacalności do innych paliw, przed inwestycją w nowy piec należy się zorientować czy będzie ona dostępna na lokalnym rynku. Po pojawieniu się zainteresowania tym paliwem jego ceny mogą znacznie wzrosnąć.
Rozwiązaniem może być założenie własnej plantacji roślin energetycznych. Można tu stosować zarówno gatunki drzew jak traw charakteryzujących się dobrym i szybkim wzrostem. W Polsce najbardziej popularna jest wierzba. Może ona być uprawiana na wszystkich rodzajach gleb, przy czym na słabych i suchych ziemiach jej plon będzie niższy. Ponieważ wierzba najsilniej przyrasta w drugim i trzecim roku pozyskuje się ją co trzy lata. Na ogrzanie domu jednorodzinnego potrzeba ok.13-20 arów na rok, przy trzyletnim okresie pozyskania daje to średnio 0.3-0.6 ha. Uprawę z 1 ha wierzby można przeliczyć przeciętnie na 15 t węgla. Zwiększyć wydajność uprawy można przez jej nawożenie osadami ściekowymi, gnojowicą lub przy odpowiednim zaprojektowaniu, użytkując jako przydomową biologiczną oczyszczalnię ścieków. Raz założoną plantację można używać przez 20-30 lat.
Napęd: ogniwa paliwowe, akumulatory, napęd pneumatyczny
Od kilkunastu lat liczba samochodów na naszych drogach wzrasta lawinowo. Co widać chociażby po rosnących korkach drogowych. Ogólną liczbę pojazdów z silnikami spalinowymi szacuje się na 700 mln i są one jednym z głównych producentów gazów cieplarnianych na świecie. Prostym rozwiązaniem tego problemu może być zastąpienie silników spalinowych silnikami elektrycznymi. Aby jednak było to skuteczne, potrzebne jest wydajne i tanie źródło prądu elektrycznego. Zastosowanie akumulatorów nie daje żadnych efektów ekologicznych gdy ich ładowanie (tak jak w Polsce) odbywa się z sieci zasilanej z elektrowni opalanej węglem. Przy zastosowaniu ogniw paliwowych ten sam problem pojawi się przy zaopatrywaniu się w paliwo, jakim jest wodór, obecnie głównym jego źródłem jest gaz ziemny.
Pierwsze ogniwa paliwowe powstały w 1839r. jeszcze przed elektrowniami cieplnymi. Działanie ogniwa paliwowego jest zbliżone do baterii i akumulatorów tyle, że paliwo ulegające reakcji dostarcza się w sposób ciągły. Jest to najczęściej wodór (z butli) i tlen (z powietrza atmosferycznego).
Warstwy paliwowe poprzedzielane są elektrolitem, który bierze udział w przenoszeniu jonów do odpowiednich elektrod i wytwarzaniu prądu. Właśnie od rodzaju elektrolitu zależy z jakim ogniwem paliwowym będziemy mieli do czynienia. Zasadniczo dzielimy je na trzy grupy: niskotemperaturowe (o temperaturze pracy do 100 C), średniotemperaturowe (od 100 C do około 300 C) i wysokotemperaturowe (o zakresie pracy od ok. 400 C do ponad 1000 C). Ostatnio coraz popularniejsze stają się ogniwa z elektrolitami z ciała stałego: polimerów i ceramiki.
Zastosowanie ogniw paliwowych staje się coraz szersze jako: mini elektrociepłownie przy szpitalach, niedużych zakładach, osiedlach mieszkaniowych; przy napędzie lokomotyw pociągów, samochodów; jako baterie do laptopów, kamer cyfrowych, telefonów komórkowych. Według doniesień prasowych (2004 lipiec) najmniejsze ogniwa paliwowe zasilane metanolem ważą 8 gramów. Dwa mililitry metanolu przy tych ogniwach wystarczy na zasilanie odtwarzacza MP3 przez 20 godzin. Wkład z metanolem jest oczywiście wymienny.
Największą wadą ogniw paliwowych jest ich cena około 1000$ za 1 KW mocy urządzenia.
Napęd elektryczny w pojazdach staje się coraz popularniejszy także w Polsce. W ostatnim czasie pojawiły się propozycje niedużych skuterów z tym napędem w cenie 500-1000 zł zależnie od mocy silnika i baterii (maj 2004). Jeśli decydujemy się na napęd elektryczny w samochodzie ważne jest, jaką moc otrzymamy z zastosowanego urządzenia. Najistotniejsze są tutaj dwa wskaźniki: moc wytwarzana (W/kg) i moc magazynowana (Wh/kg), przypadające na 1 kg urządzenia. Na dzień dzisiejszy zdecydowanie najlepiej wypadają tu silniki spalinowe, osiągając 400-1000 W/kg, natomiast energia zmagazynowana jest zależna od pojemności zbiornika na paliwo i jej dolną granicę przyjmuje się na poziomie 100 Wh/kg. Moc wytwarzana w akumulatorach zależna jest od typu urządzenia, w: kwasowa-ołowianych wielkości te wynoszą odpowiednia 0.2-200 W/kg i 2-40 Wh/kg, w akumulatorach litowo-jonowych 1-400 W/kg i 100-400 Wh/kg, a w akumulatorach Ni-MH 10-800 W/kg i 60-100 Wh/kg. Moc wytwarzana obecnie stosowanych ogniw paliwowych jest jeszcze mniejsza, na poziomie 2-200 W/kg, a energia magazynowana tak jak w silnikach spalinowych zależy od pojemności zbiornika na paliwo. (2003r)
Z powyższych porównań wynika, że zastosowanie nowoczesnych akumulatorów Ni-HM daje dla samochodu podobne osiągi prędkości i przyspieszenia jak silnik spalinowy, przy krótszym zasięgu bez ładowania. Natomiast przy akumulatorach litowo-jonowych osiągamy dłuższy dystans jazdy ale osłabnie prędkość i przyspieszenie. Przy tego typie problemów dobrym rozwiązaniem może okazać się zastosowanie pojazdów hybrydowych. Samochód taki zawiera jednocześnie silnik spalinowy i elektryczny. W warunkach miejskich zaleca się stosować silnik elektryczny nie emitujący spalin i dużo cichszy, a po przejściu na silnik spalinowy jego prądnica z powrotem ładuje akumulatory. Użycie obydwu silników na raz umożliwia osiąganie dużo większej mocy i przyspieszeń.
Przy ogniwach paliwowych problemem może być dość mała energia wytwarzana (W/kg). Jako rozwiązanie proponuje się stosowanie dodatkowych akumulatorów czy kół zamachowych. Na krótkim okres czasu mogą one stanowić dodatkowe źródło mocy. Z całej gamy dostępnych na rynku ogniw paliwowych w samochodach najlepiej sprawdzają się ogniwa polimerowe (PEFC, PEMFC) osiągające wysokie moce przy niskiej temperaturze pracy (90 C).
Na rynku jest już cała gama pojazdów z ogniwami paliwowymi. Każdy większy producent stara się mieć taki samochód chociażby w wersji prototypowej. Jednak pierwszymi pojazdami wśród których ten typ napędu się upowszechni najprędzej będą autobusy miejskie. Już są miasta sprawdzające takie instalacje. Wyższe koszty ogniw paliwowych można tu szybko zrekompensować niższymi kosztami paliw i mniejszą awaryjnością.
Zupełnie inną propozycję napędu złożyła Francuska firma Moteur Development International, rozpoczynając produkcję samochodów napędzanych sprężonym powietrzem. Pod względem ekologicznym jest to jedyny napęd z ujemnym wskaźnikiem zanieczyszczenia spalin. Powietrze musi przejść przez cały szereg filtrów zanim trafi do silnika, a więc jest czystsze niż pobierane. Także pod względem ekonomicznym jest to napęd bardzo opłacalny. Do zatankowania wystarczy mocniejsza sprężarka. Powietrze jest przecież wszędzie dokoła nas.
Pomysł, jak to jest najczęściej przy energiach odnawialnych nie jest nowy. Pierwszy silnik na powietrze skonstruowano w 1870 roku w Francji jako napęd dla lokomotyw. Konstruktorem był inżynier polskiego pochodzenia Ludwik Mękarski. Silnik ten następnie adaptowany do tramwajów był przez kilkadziesiąt lat używany w całej Francji. Najdłuższe linie przewożące kilka milionów pasażerów powstały w Nantes i Paryżu. W 1882 roku Robert Hardi skonstruował działający na podobnych zasadach silnik w Nowym Jorku. Dopiero unowocześnienie silników spalinowych w latach 30 doprowadziło do zaniechań technologii pneumatycznej.
Obecnie stosowana technologia jest bardzo podobna do tej z przełomu zeszłego wieku. Powietrze pod bardzo wysokim ciśnieniem wtłacza się nad tłok, co przepycha go w dół. Następnie dla zwiększenia mocy silnika, wtłacza się je pod tłok, co pcha go do góry. Silnik jest bardzo cichy i dużo prostszy w budowie (np. nie potrzebuje systemy rozrusznikowego, zapłonowego, ma niższą temperaturę pracy), przez co jest mniej awaryjny. Sprawność takiego silnika pod względem wykorzystania paliwa jest dwukrotnie większa niż silnika spalinowego. Problemem nadal pozostaje wydajność. Proponowane przez francuską firmę modele osiągają do 110 km/h i na jednym tankowaniu mogą przejechać do 300 km.
W tym roku (marzec 2005) podobny pomysł napędu zaproponowała jedna z grup badawczych z Korei Południowej. Ich pomysł polega na zastosowaniu napędu hybrydowego, silnika na prąd i napędu pneumatycznego.
Termomodernizacja
Termin, który stał się modny razem z energią odnawialnymi. W czasie kiedy paliwa kopalne zaczęły gwałtownie drożeć, rozwiązań szukano w dwóch kierunkach. Pierwszym było znalezienie nowych źródeł – energia odnawialna. Drugim poszukiwanie jak największych oszczędności w gospodarowaniu dostępną energią. Obecnie za termomodernizaję uważa się wprowadzenie takich zmian w budynkach aby uciekało z nich jak najmniej ciepła, a osiąga się to przez dodatkowe ocieplenie, usprawnienie instalacji ogrzewania i ciepłej wody oraz wentylacji. Termin ten wykazuje tendencję rozszerzania swego znaczenia i coraz częściej słyszy się o nim przy modernizacji kotłowni czy instalacji produkcyjnych.
Ogólnie termomodernizacja jest tym korzystniejsza im mamy starszy i większy budynek. Przepisy sprzed 1985 roku nie regulowały warunków „ciepłochronnych” materiałów. Do tego Polska w tych czasach była potęgą w produkcji węgla. Liczyło się budownictwo szybkie i tanie. Budynki wybudowane przed 1985 roku zużywają ok. 250 kWh/m2/rok. Przeprowadzenie pełnej termomodernizacji takiego budynku daje oszczędności na ogrzewaniu ok. 50-70%. Dla budynków wybudowanych w latach 1986 - 1992 ok. 25-50%, a w latach 1993 – 1997 ok. 10-30%.
Obecnie obowiązujące przepisy nakazują przeprowadzenie przez projektanta kalkulacji strat ciepła dla nowo projektu. Budynek taki nie powinien tracić więcej jak 100-130 kWh/m2 pow./rok. Przepisy te jednak odnoszą się tylko do budownictwa wielorodzinnego i publicznego. W budownictwie jednorodzinnym inwestor sam musi zadbać aby projektant przeprowadził takie kalkulacje. Większość dobrych biur projektowych załącza już takie kalkulacje do swoich projektów gotowych.
Jeszcze dalej idą założenia budownictwa pasywnego. Budynki projektowane w tym systemie mają za zadanie, w naszym klimacie, przez większą część roku (poza najbardziej mroźnymi dniami zimą ok. -15oC,-20oC) ogrzewać się same. Budynki takie nie mogą tracić więcej ciepła niż 15 kWh/m2 pow./ rok. Z względu na duże wymagania co do ociepleń budynku i instalacji wentylacyjnej koszty jego budowy są o ok. 20-40% większe niż w budownictwie tradycyjnym. Za to oszczędności na ogrzewaniu, w naszym klimacie sięgają 80-100% i całe nakłady zwracają się w ciągu 10-20 lat. Przyjmuje się, że dom pasywny potrzebuje 7 razy mniej paliwa niż tradycyjny. Przy budynku w technologii tradycyjnej zużywającym 10 t węgla rocznie, budynek pasywny zużyje niecałe 1,5 t.
Teoretycznie budynek taki można zmienić w minielektrownię, czyli będzie wytwarzać więcej ciepła niż zużywać. Jednak koszty jego budowy są racjonalnie duże w stosunku do osiąganych korzyści.
Dla większości osób budujących dom, a nie chcących ograniczać się wymogami budownictwa pasywnego, ważne jest aby budynek był jak najbardziej energooszczędny przy najniższych kosztach. Warto wtedy skorzystać z podstawowych zasad termomodernizacji.

Według różnych danych największe oszczędności zyskuje się na ocieplaniu ścian. Następnie jest wymiana stolarki okiennej i drzwiowej. Równie wysokie oszczędności daje ocieplenie dach. Jednak przed wykonaniem powyższych prac należałoby zastanowić się nad dobrym zaprojektowaniem wentylacji aby nie doprowadzać do zawilgocenia budynku. Osobnym źródłem oszczędności może być modernizacja systemu ogrzewania, kotłowni, instalacji grzewczej.

Oszczędności na ogrzewaniu budynku można osiągnąć już na etapie projektowania i budowy. Ważne jest tutaj ustawienie budynku. Najlepiej jeśli jest on zorientowany według stron świata, północ - południe. Większość okien powinna znajdować się na stronie południowej, natomiast ich liczbę na ścianie północnej należy ograniczać i projektować jak najmniejsze. Bryła budynku powinna być jak najbardziej zwarta, ograniczać wystające elementy. Unikanie mostków termicznych, przez takie zaprojektowanie wieńców aby ich konstrukcja z ociepleniem zamykała się w ścianie budynku, a nie wychodziła na jej zewnętrzną powierzchnię. Także kolumny, czy słupy nośne powinny być zamknięte w bryle budynku.
Równie istotny jest odpowiedni dobór materiałów, który także należy przewidzieć już na etapie projektowania. Zarówno materiałów konstrukcyjnych (cegły) jak o ociepleniowych. Nie zawsze droższe i grubsza ściana zapewnia większe oszczędności ciepła. Stosowanie betonu komórkowego, silikatów czy dobrej ceramiki poryzytowej daje możliwość projektowania ścian nie dużo droższych od tradycyjnych, a znacznie poprawiających ich możliwości zapobiegania stratom ciepła. Nie należy zapominać, że ściany stanowią tylko około 10-30% całkowitych kosztów budowy budynku. Dlatego podniesienie kosztów ich budowy tylko nieznacznie wpłynie na koszt całego budynku. Należy także zwracać uwagę na firmę, w której się zaopatrujemy. Jeden i ten sam materiał w poszczególnych firmach może znacząco różnić się ceną jak i jakością. Branie większej ilości materiału albo kompleksowe zaopatrywanie całej budowy czy termomodernizacji z jednej firmy zawsze pozwala wynegocjować upusty cenowe. Istotnym czynnikiem jest także fachowość wykonania. Nierównomierne lub zbyt grube kładzenie zaprawy łączącej elementy, nierówne dopasowanie bloczków i następnie wypełnianie szpar spoiwem, pozostawianie mostków termicznych, złe połączenie ocieplenia z ścianą, złe dopasowanie elementów izolacyjnych to najczęstrze błędy, które mogą całkowicie zaprzepaścić efekt termoizolacji. Współczynnik przewodzenia ciepła dla nowoczesnej ściany nie powinny wynosić więcej jak 0,3 W/m2 * K, a dla domów pasywnych 0,15 W/m2 * K. Można to uzyskać zarówno przez dobór materiałów konstrukcyjnych (cegieł, bloczków) jak i zastosowanie odpowiedniego ocieplenia. Jako racjonalną grubość zastosowanego ocieplenia dla ścian zewnętrznych murowanych warstwowych przyjmuje się 15-18 cm, dla ścian zewnętrznych szkieletowych drewnianych 16-18 cm. Ocieplenie takie daje 10-30% oszczędności na kosztach ogrzewania. Koszty ocieplenia zwracają się w przeciągu 8-12 lat (początek 2005). Lepiej dać grubsze ocieplenie niż cieńsze. Zastosowanie 10 cm ocieplenia zamiast 15 cm. da nam ok. 5% oszczędności na kosztach materiału i ok. 30% większych strat ciepła zimą. Jak wcześniej wspomniano należy dbać o dokładne dopasowanie elementów. Jeśli pozostaną między nim szpary zapychane następnie klejem czy spoiwem, ocieplenie nie spełni swojej funkcji. Należy także zadbać o pozostawienie szpar wentylacyjnych, co zabezpieczy budynek przed zawilgoceniem ścian. Ocieplenie można także stosować od środka. Najczęściej występuje w postaci płyt gipsowych jednostronnie ocieplonych. Ma to znaczenie dla budynków o ozdobnej, historycznej lub drewnianej elewacji, gdy zależy nam na zachowaniu jej formy. Przy dachach warto pamiętać, iż ocieplenie nie tylko chroni przed zimnem zimą ale ma także znaczący udział w ochronie budynku przed przegrzaniem latem. Za racjonalną grubość ocieplenia dla stropodachów i dachów przyjmuje się 17-30 cm, dla stropów i poddaszy nieużytkowych 16-25 cm. Daje to oszczędności na ogrzewaniu 5-20%. Inestycja zwraca się w przeciagu 6-8 lat (początek 2005r).

Podłogi są najczęściej zapominanym elementem przy ociepleniach. Przy zastosowaniu ogrzewania podłogowego ocieplenie takie jest konieczne. W innych przypadkach, chociaż wkład podług w straty ciepła dla całego budynku nie jest duży (2-6%, z czasem zwrotu nakładów 10-20 lat (początek 2005r)), ma bardzo istotny wpływ na komfort odczuwania ciepła. Podłogi to pierwszy element, który odczuwamy, że jest zimny, z ścianami stykamy się raczej rzadko. Za racjonalną grubość ocieplenia dla stropów nad nieogrzewaną piwnicą i podłogą na gruncie przyjmuje się 10 cm. Zanim zabierzemy się za wymianę okien warto pomyśleć o wentylacji. To przez nieszczelne okna, i inne otwory wentylacyjne, budynek traci najwięcej ciepła (nawet do ok. 50% całkowitych strat ciepła). Zapewnia za to unikanie zawilgocenia i zagrzybienia budynku. Dlatego tak ważne jest aby o niej nie zapomnieć.
Mamy dwa podstawowe systemy wentylacji grawitacyjną i wymuszoną. Przy wentylacji grawitacyjnej nie zawsze wymagane jest budowanie nowej instalacji. Można korzystać z niektórych funkcji okien jak uchylanie czy rozszczelnianie (niestety rzadko kto wie, że w większość okien można to regulować położeniem klamki, na ogół błędnie przesuwa się ją do samego końca). Takie rozwiązanie nie ograniczy jednak strat ciepła z budynku. Rozwiązaniem może być zastosowanie wentylacji wymuszonej z odzyskiem ciepła - rekupretora.
Wymieniając okna należy pamiętać, że tracą one zawsze więcej ciepła niż ściana. Ich wymiana zapewnia jedne z prędzej odczuwalnych oszczędności na ogrzewaniu ok. 15-25%. Z powodu dużych kosztów dobrych okien czas zwrotu nakładów jest jednak dłuższy ok. 15 – 25 lat (początek 2005r). Dobre okna współczynnik strat ciepła mają poniżej 1,6 W/m2 * K, a dla budynków pasywnych nie więcej jak 0,8 W/m2 * K. Czasami producenci podają współczynnik strat ciepła tylko dal szyb ok. 1,1 dla całego okna zawsze będzie on większy i wyniesie ok. 1,8 – 2,0. Przy zakupie okna warto się pytać o możliwości wentylacji, uchylania czy rozszczelniania. Jeśli okno ma możliwość rozszczelniania stosowanie dodatkowych listw wentylacyjnych jest dyskusyjne i podraża cenę. Najczęściej wystarczy dobrze się zapoznać z regulacją szczelności okna za pomocą klamki. Modernizacja ogrzewania najczęściej kojarzy się z dużymi wydatkami i sporymi kosztami ale nawet niewielkie zmiany potrafią dać duże oszczędności. Zwykłe obłożenie rur w nieogrzewanych pomieszczeniach, materiałem izolacyjnym potrafi dać znaczący efekt. Założenie automatyki w kotłowni (serownika z programatorem) czy na grzejnikach potrafiącej sterować temperaturą w pomieszczeniach w zależności od przybywania w nich ludzi (z rozgraniczeniem godzinowym) daje do 10% oszczędności na ogrzewaniu i zwraca się w przeciągu 3-5 lat (początek, 2005r). Na rynku dostępne są tez sterowniki pogodowe instalowane na zewnątrz budynku. Reagują one szybciej od sterowników wewnątrz budynku nie dopuszczając do wyziębienia czy przegrzania, zapewniając przez to większy komfort cieplny i mniejsze zużycie paliwa. Niestety są także zdecydowanie droższe i czas zwrotu takiej inwestycji należy liczyć na ok. 20 lat lub więcej. Decydując się na wymianę pieca nie należy brać urządzeń o zbyt dużej mocy. Powoduje to nierówność w jego pracy i większe zużycie paliwa oraz gorsze go spalanie. Jeśli posiadamy stary piec (ok. 15 lat) to nowe będą cechować się w stosunku do niego większą wydajnością (zużyją mniej paliwa i dadzą więcej ciepła). Wymiana takiego kotła da ok. 10-20% oszczędności, a inwestycja zwróci się w przeciągu ok. 10 lat (początek 2005r.). Także wymiana instalacji grzewczej daje podobne oszczędności (10-20%), a zwraca się dużo szybciej w przeciągu ok. 4-8 lat (początek 2005r). Nowoczesne grzejniki lepiej przekazują ciepło, a razem z cieńszymi rurami potrzebują dużo mniej nośnika (wody). To z kolei wymaga mniej paliwa do jej ogrzania. Warto też się zapoznać czy piec albo grzejniki mają możliwość akumulacji ciepła (grzeje jeszcze przez kilka godzin po wygaszeniu paleniska – płyty szamotowe, ceramiczne, żeliwne itp.). Ostatnio coraz modniejsze staja się ogrzewanie niskotemperaturowe, podłogowe lub powietrzem. Zapewniają one dużo niższe koszty ogrzewania do tego dzięki możliwości zastosowania niższych temperatur nośnika znakomicie nadają się do współpracy z odnawialnymi źródłami energii (pompy ciepła, kolektory słoneczne), co jeszcze bardziej potania ich działanie. Ogrzewane podłogowe zapewnia nam bardzo korzystny rozkład temperatur w pomieszczeniu. Cieplej w nogi i chłodniej w głowę. Natomiast należy liczyć się z znacznymi kosztami instalacji. Podłogi znajdujące się na gruncie lub nad nieogrzewana piwnicą muszą być koniecznie ocieplane. Na tym układa się instalację cieplną i całość zalewa posadzką o dużych możliwościach akumulacji ciepła. Nie należy tu oszczędzać na ilości zwojów rury czy powierzchni pod którą znajduje się instalacja grzewcza (np. elektryczna). Umożliwi to stosowania niższych temperatur potrzebnych do osiągnięcia komfortu cieplnego, a przez to niższy koszt ogrzewania. Równe rozłożenie instalacji pozwala także szybciej się nagrzewać i lepiej magazynować ciepło w posadce. Wadą jest długi okres nagrzewania się instalacji po wychłodzeniu.
Ogrzewania powietrzem zaczyna dawać ciepło prawie natychmiast po jego uruchomieniu. Znakomicie sprawdza się w budynkach z odzyskiem ciepła. W domach pasywnych dogrzewania powietrza można ograniczyć do najzimniejszych dni w roku. Ważne jest aby zastosowany rekupretor (system wentylatorów dających przepływ powietrza z odzyskiem ciepła) miał odpowiednią wydajność. Nie powinna być mniejsza od 70-80% a przy budynkach pasywnych nie mniej jak 85%. Ponieważ hałas wentylatorów może być dokuczliwy w warunkach ciszy nocnej warto brać urządzenia niskoszumowe i z tłumikiem. Także odpowiednio szerokie kanały powietrzne pozwolą niwelować dokuczliwy hałas. Dla osób mający kłopoty z alergią można wybrać rekupretor z wymiennym filtrem anyalergicznym oraz nawilgacaniem powietrza, co znacznie wpłynie na poprawę samopoczucia w budynku. Obecnie produkowane rekupretory prawie standartowo zaopatrywane są w urządzenie dogrzewające (najczęściej grzałka elektryczna). Przy ogrzewaniu powietrzem warto pamiętać, iż nasz organizm odbiera ciepło przez promieniowanie. Przepływ powietrza zmniejsza odczucie ciepła. Dlatego dla komfortu odczucia ciepła przy tym typie ogrzewania jego temperatura zawsze musi być o kilka stopni wyższa od planowanej w pomieszczeniu (ok. 2-4oC). W ostatnim czasie w naszych domach coraz większą popularność zdobywają kominki. Warto wiedzieć, że nowoczesne kominki z zamkniętą komorą spalania, w wielu przypadkach pod względem pełnionych funkcji przypominają piece kotłownicze tyle, że ustawiane w salonach. Pojawia się nawet problem prawny. Ponieważ według naszych przepisów pieców kotłowniczych nie wolno stawiać w pomieszczeniach mieszkalnych. Aby kominek dobrze działał musi mieć zapewniony dopływ odpowiedniej ilości powietrza. Jeśli będzie to kominek z zamkniętą komorą spalania najlepiej postarać się o osobny przewód dostarczający powietrze, wyprowadzony na zewnątrz budynku. Wydajne ogrzewanie kominkiem przy grawitacyjnym przepływie powietrza, dotyczy tylko pomieszczenia w którym się znajduje, przyległych i nad nim. Jeśli chcielibyśmy ogrzewać cały dom należy zastosować wentylatory, które rozprowadzą ciepło. Dodatkowym urządzeniem jest płaszcz wodny. Zastosowanie go umożliwia uzyskanie ciepłej wody użytkowej. Płaszcz wodny można założyć w już zainstalownym kominku. Jednak w kominach specjalnie projektowanych do takich urządzeń będzie on dużo wydajniejszy. Niektóre z kominków mają dodatkowo specjalne wkłady akumulacyjne (szamot, płyty żeliwne), zapewniają utrzymanie ciepła, jeszcze przez kilka godzin po wygaszeniu paleniska.

Uwaga wszystkie powyższe szacunki dotyczą danych zebranych na początek 2005r przy założeniu ich niezmienności. Ponieważ paliwa grzewcza mają cały czas tendencję drożenia i to w tempie dużo większym niż materiały budowlane, koszty termomodernizacji mogą zwrócić się znacznie prędzej. Dla osób posiadających ogrzewanie na olej lub gaz, z powodu ostatnich szaleństw cen tych paliw (sierpień 2005), poważne zastanowienie się nad usprawnieniem termoizaolacji budynku powinno być już kwestią zdrowego rozsądku.
Podsumowanie
Światowe zasoby paliw kopalnych nadal są znaczne. Nie oznacza to, że ich zasoby nie maleją ale, że ich przyrost w wyniku nowo odkrywanych źródeł nadal jest porównywalny z wzrostem wydobycia. Nie należy się jednak spodziewać ich potanienie. Nowo odkrywane źródła znajdują się na ogół w miejscach trudniej dostępnych, a przez to i droższych. Obecnie największy wpływ na cenę paliw mają jednak dwa inne czynniki. Pierwszy to zawirowania polityczne, zwłaszcza w krajach będących głównymi dostawcami. Drugim mający decydujące znaczenie na wzrost cen paliw kopalnych to szybko rozwijające się gospodarki Chin, Indii, krajów Ameryki Środkowej i Południowej. W krajach tych mieszka ponad 2/3 (ponad połowa) całej ludzkości na świecie. Nawet niewielki wzrost zapotrzebowania na mieszkańca daje bardzo duże zapotrzebowanie w skali kraju. Szybki rozwój gospodarczy tych krajów pod wieloma względami coraz bardziej przybliża je do regionów wysoko rozwiniętych także pod względem zapotrzebowania na paliwa (gaz, ropa) i surowce. I to właśnie wzrastająca konsumpcja w wymienionych krajach będzie główną przyczyną podbijania cen paliw (i surowców) na rynkach światowych. Dla przykładu Chiny, jeszcze w latach 90 produkowały więcej ropy niż zużywały, obecnie ich zapotrzebowanie jest dwukrotnie wyższe od możliwości wydobywczych, a według prognoz International Energy Outlook 2004 do roku 2030 zapotrzebowanie w tym kraju ma wzrosnąć pięciokrotnie.
Według raportu International Energy Outlook 2002 wskaźnik wystarczalności zasobów (przy założeniu utrzymania dotychczasowego wydobycia) dla ropy kształtuje się na poziomie 30 lat. Należy jednak zaznaczyć, że w wyniku odkrywania nowych złóż wskaźnik ten nie zmienia się od 35 lat. Chociaż według najnowszych danych (Nature, czerwiec 2004) liczba nowo odkrywanych złóż ropy w ostatnim dziesięcioleci jest trzykrotnie mniejsza niż jej zużycie. Dla gazu ziemnego wskaźnik ten wynosi około 60 lat, a dla węgla kamiennego 220 lat. Podobnie wyglądają zasoby paliw rozszczepialnych (uran) szacowane na 210 lat. Stąd też należy się spodziewać, że w najbliższych latach paliwa te nadal pełnić będą strategiczną rolę w gospodarce światowej. Przy czym najszybszy wzrostu wskaźników zapotrzebowania obserwuje się dla gazu ziemnego (prawdopodobnie to on zostanie paliwem XXI wieku).
Dużym zaskoczeniem ostatnich lat jest nagły wzrost koniunktury na węgiel. Od 2003r światowe ceny na ten surowiec wzrosły dwukrotnie. Nasze bankrutujące kopalnie nagle zaczęły świetnie prosperować i nie nadążać z produkcją. Chodzi plotka, że Chinczycy kupują prawie, wszystki węgiel jaki chcemy sprzedać, a jeśli chodzi o koks to kupują nawet to czego nie chcemy sprzedać. To cytat z audycji radiowej, który tłumaczy wszystko. Gwałtowny rozwój gospodarki Chin i Indii sprawia, że kraje te starają się pokryć szybki wzrost zapotrzebowania na energię najtańszymi sposobami. Źródłem takim właśnie jest węgiel. Według szacunków rządu Stanów Zjednoczonych (2004r) do 2015r. udział węgla w światowej produkcji energii podwoi się i sięgnie 50%. Według niektórych danych kraje Azjatycki zamierzają w ciągu najbliższych 2-3 dekad wybudować ok. 1000 nowych elektrowni węglowych. Także Stany Zjednoczone planują budowę 92 nowych elektrowni węglowych. W kraju tym, tak jak w Polsce energetyka jest oparta na węglu, do tego mają największe złoża na świecie (w stanie Wyoming węgiel kamienny jest wydobywany metoda odkrywkową).
O wykorzystaniu węgla mówi się także przy produkcji wodoru do ogniw paliwowych. To jednak sfera eksperymentów.
Po wybuchu w Czarnobylu rozwój energetyki atomowa został wystopowany. Stan taki utrzymywał się do końca lat 90-tych. Ostatnio coraz częściej słyszy się o jej powrocie. Od niedawna działa elektrownia w Czechach, ogólnonarodowa debatę nad rozwojem tego sektora prowadzi Wielka Brytania, zwiększyć swój potencjał chce Francja, taka możliwość rozważa także Szwecja i Finlandia, Chiny planują wybudowanie 40 obiektów itd.. Jedynie Niemcy planują do 2020r. zamknąć wszystkie elektrownie atomowe (każda, która ukończy 32 lata). Jest to jednak decyzja polityczna (może ulec zmianie po następnych wyborach) i pojawiają się głosy, że kraj ten może doprowadzić się do kryzysu energetycznego. W wielu krajach o potrzebie rozwoju energetyki atomowej mówi się w kontekście dbałości o czystość powietrza i środowiska, zwłaszcza obowiązku wywiązania się z Protokołu z Kioto o redukcji głównych gazów cieplarnianych. Ponieważ jest wiele głosów za i przeciw, pokrótce:
Za: Uran jest stosunkowo tani (w stosunku do tej samej ilości energii wyprodukowanej z węgla) i nietrudno dostępny; jest to energia czysta (żadnych wyziewów czy ścieków), bezpieczna ( Francja pozyskuje ponad 75% zapotrzebowania na prąd z energetyki atomowej, do tej pory bez większych awarii), daje tani prąd i ciepło.
Przeciw: Droga budowa i drogie zamknięcie obiektu (uwzględnienie obu tych kosztów może podroży ceny prądu); kłopot z odpadami radioaktywnymi, dużo większy obszar zagrożenie w przypadku poważnej awarii.
Wyjaśnienia: Po wybuchu w Czarnobylu na terenie Polski nie wykryto zwiększonej zachorowalności z powodu zwiększonego promieniowania. Dawka promieniowania jaką każdy z nas otrzymał w wyniku wybuchu wyniosła 0,3 jednostki. 2,5 jednostki rocznie to naturalne promieniowanie ziemi jaki obdarza każdego z nas natura.
Co dale: Jedynie jeden z trzech scenariuszy Polityki Energetycznej Polski do roku 2020, zakłada budowę elektrowni atomowej. Miała by ona pokryć 9,1 % zapotrzebowania na prąd. Rozważane miejsca budowy: Żarnowiec, Klępicz, Bełchatów, Konin. Rozważane miejsca składowania odpadów radioaktywnych: wywiezienie za granicę, złoża soli Domasławk, Łanięty (Wał Kujawsko-Pomorski), Kłodawa; skały granitowe Krasnopol-Rydzewo-Kruszynian (Suwalszczyzna); skały ilaste Jarocin, Pogorzela (Wielkopolska).
Paliwa odnawialne (słońce, wiatr itd.) dopiero wchodzą w swój złoty wiek. I najprawdopodobniej na skalę umożliwiającą ograniczenie spalania paliw kopalnych, w skali całego świata, zaczną być stosowane nie prędzej jak za 50 lat. Jednak polityka, próby uniezależnienia się energetycznego poszczególnych krajów oraz rozwój technologii wpływają na coraz szybszy wzrost zapotrzebowania gospodarki światowej na energię odnawialną. Szacuje się, że o ile ceny paliw kopalnych będą ciągle rosnąć (spadków cen nie należy się spodziewać z w/w powodów), to ceny energii odnawialnej będą miały tendencje spadkową, a jej udział w gospodarce w następnych dziesięcioleciach będzie gwałtownie przyrastał.
Warto się zastanowić, które źródła energii odnawialnej w naszych warunkach mają największą szansę bytu i z jakim się to wiąże problemami.
Na dzień dzisiejszy najbardziej obiecujące w naszym kraju wydaje się energetyka geotermalna i biomasa. Oba wymienione źródła są szeroko dostępne i nie zależne (lub w ograniczonym stopniu) od zewnętrznych warunków pogodowych.
Przy geotermi kłopotem mogą być koszty badań. Zwłaszcza wysoki koszt wierceń, który daje ostateczną odpowiedź nad wydajnością odwiertu oraz skład wody termicznej (zawartość kamienia). Dopiero znając odpowiedź na te pytania można poważnie myśleć o całej inwestycji i jej opłacalności. Jeśli źródło ciepłej wody okazało by się nieodpowiednie należy liczyć się z koniecznością poniesienia kosztów następnych odwiertów. W skali jednego przedsięwzięcia może być to znaczący udział w jego opłacalności. Dużo korzystniejsze wydaje się przygotowanie krajowego programu odwiertów geotermalnych dla wielu potencjalnych inwestycji. Zbiorowe potraktowanie problemu znacznie obniżyłoby koszty badań i poszukiwań. Problem ten nie istnieje, gdy odwiert już istnieje. Wiele z gmin inwestujących w geotermię właśnie korzysta z tego, że na ich terenie były już tego typu odwierty najczęściej powstałe przy poszukiwaniu lub badaniach prowadzonych przy innych okazjach.
Inwestując w biomasę należy pamiętać, że nawet gdyby wszystkie ziemie uprawne w naszym kraju przeznaczyć pod produkcję biomasy nie wystarczyłoby ich na pokrycie obecnego zapotrzebowania na paliwa samochodowe, a tym bardziej na zapotrzebowanie w energię. Dlatego przed podjęciem decyzji o inwestycji należy się zapoznać z dostępem do taniego źródła biomasy. Należy brać pod uwagę także czynniki ekonomiczne, przy wzroście zainteresowania tym paliwem jego ceny mogą szybko poszybować w górę. Jeśli mamy dobre dojście do źródła i biomasę chcemy używać do bezpośredniego spalania, to całe przedsięwzięcie na pewno się opłaca nawet gdyby wymagało to nakładów na modernizację kotłowni czy nowy piec.
Produkując biopaliwa należy pamiętać, że oprócz biodisla w czasie przerobu powstaje także warstwa glicerynowa (zawiera około 40-50% czystej gliceryny) i mydła. Możliwość ich zagospodarowania może mieć znaczący wpływ na wartość ekologiczną i ekonomiczną produkcji.
Nastawiając się na inne źródła energii odnawialnej należy się liczyć z zależnością od warunków pogodowych, długim okresem zwrotu poniesionych kosztów lub małą wydajnością źródła. Oznacza to, że należy dokładnie planować typowane źródło do naszych oczekiwań.
Budując elektrownię wiatrową należy się liczyć z długotrwałymi bojami o podłączenie jej do sieci energetycznej. Dlatego całą inwestycje należałoby zacząć od tej formalności. Energetyka tłumaczy się tutaj głównie okresowością źródła, a więc trudnościami w jej sterowaniu. Pomocne mogą być badania na temat wietrzności w danym terenie, które umożliwią także zorientować się, co do rodzaju zastosowanych technologii i ich wydajności, a więc okresu zwrotu nakładów. Najkorzystniej wychodzi tu połączenie wielu tego typu przedsięwzięć z różnych regionów w jedną sieć, co pozwala zastępować brak prądu z jednej fermy wiatraków, prądem z innej. Należy także unikać stawiania wiatraków na trasach przelotów lub w pobliżu gniazdowania ptaków. Ptaki w Polsce cieszą się dużą sympatia, boje i niezadowolenie społeczne w wielu przypadkach mogą doprowadzić do zamknięcia niefortunnie ustawionych instalacji.
Coraz korzystniejsze, zwłaszcza pod względem cenowym jest zakładanie kolektorów słonecznych. Problemem będzie jednak duża sezonowość tego źródła. Z kolei przy pompach ciepła należy się liczyć z długim okresem zwrotu inwestycji. Najkorzystniej wychodzą pasywne technologie słoneczne. Dobrze zaprojektowany budynek, z nowoczesnych energo-izolacyjnych materiałów jest w stanie zaoszczędzić nawet do 80% naszych wydatków na ogrzewanie. Nawet modernizacja termoizolacyjna budynku stawianego w starych technologiach może przynieść większe oszczędności niż zastosowanie instalacji grzewczych na paliwa odnawialne. Dlatego przejście na ogrzewanie alternatywne zawsze powinniśmy zacząć od sprawdzenia naszej stolarki okiennej, drzwiowej, uszczelnienia termicznego pionów klatka schodowa - dach, ścian.
Trochę innego typu problemy powstają przy zastosowaniu ogniw paliwowych i akumulatorów. Przede wszystkim ich efekt ekologiczny jest dyskusyjny, gdy wodór pozyskiwany jest z gazu, natomiast produkcja metanolu jako źródła wodoru do ogniw jest bardzo energochłonna. Jeszcze droższa jest elektroliza wody. Aby uzyskać m3 wodoru potrzeba ok. 5 kW energii, natomiast w ogniwie paliwowym z 1 m3 wodoru uzyskujemy ok 1,8 kW prądu. Taki przelicznik może być korzystny tylko w miejscach gdzie prądu mamy za dużo, np. elektrownie wiatrowe, gdy akurat wieje więcej i mocniej niż potrzeba.
Także akumulatory ładowanych są prądem z sieci zasilanych z elektrowni węglowych. Osobnym problemem pozostaje sprawa recyklingu zużytych akumulatorów oraz żywotność ogniw paliwowych.
Podsumowując na dzień dzisiejszy najkorzystniejsze jest inwestowanie w energię geotermalną, gdy mamy rozwiązany problem odwiertu oraz w biomasę, gdy mamy zapewniony dostęp do jej źródła. W pozostałej kolejności pozostaje energia z wiatru, następnie słońca. Osobną kategorią, o których nie wolna zapominać pozostają pasywne technologie słoneczne i termo-izolację budynków.
Należy jednak zaznaczyć, że na dłuższą skalę każde z odnawialnych źródeł energii jest bardziej opłacalne niż wykorzystanie paliw kopalnych.