Odnawialne źródła energii – w skrócie OZE – to źródła, z których długotrwałe korzystanie nie wiąże się z ich degradacją czy deficytem, ponieważ odnawianie następuje w krótkim czasie. Istotnym czynnikiem, decydującym, czy dane źródło zaliczymy do OZE, jest również jego oddziaływanie na środowisko przy długotrwałym wykorzystaniu.
Zgodnie z ustawą z 20 lutego 2015 roku OZE określa się jako odnawialne, niekopalne źródła energii obejmujące hydroenergię, energię fal, prądów i pływów morskich, energię geotermalną, energię wiatru, energię promieniowania słonecznego, energię aerotermalną i hydrotermalna, energię otrzymywaną z biomasy, biogazu rolniczego oraz biopłynów.
Zgodnie z prawem Unii Europejskiej Polska zobowiązana była do wygenerowania w 2020 roku 15% energii z OZE. Cel ten został osiągnięty z nawiązką.
Czym dokładnie są te źródła energii?
1. Energetyka wodna wykorzystuje specjalne budowle hydrotechniczne z systemem turbin, które poruszane są siłą płynącej lub opadającej na nie wody. Jest to stosunkowo tanie źródło energii, niemniej budowa elektrowni wodnej pociąga za sobą pewne niekorzystne zjawiska: zmienia się ekosystem oraz krajobraz otoczenia. By zbudować zbiornik retencyjny, muszą być zalane są spore obszary dolin rzek. Trzeba przesiedlić mieszkańców, mogą zniknąć pewne gatunki roślin i zwierząt. Ostatnie badania wskazują, że zbiorniki powstałe z zalania terenów lądowych mogą emitować gazy cieplarniane. W wyniku zalania, w sztucznym zbiorniku gromadzi się sporo materii organicznej, co powoduje więcej procesów gnilnych niż w naturalnych zbiornikach i to może się stać się źródłem emisji metanu.
2. Morza i oceany mają w sobie ogromny potencjał energetyczny. Moc, jaką mogą dać prądy morskie, liczona jest w terawatach, jednak jej wykorzystanie jest znikome, ze względu na trudności techniczne. Trwają badania naukowe nad sposobami wykorzystania prądów morskich, które nie zaburzyłyby równowagi środowiska. Natomiast elektrownie wykorzystujące pływy oraz ruch fal znajdują się w fazie projektowej.
3. Energetyka geotermalna wykorzystuje zasoby wody pod powierzchnią Ziemi, o temperaturze od kilkudziesięciu do stu stopni Celsjusza. Dzięki specjalnym odwiertom jest ona wydobywana na powierzchnię, a następnie przetwarzana w energię.
4. Energetyka wiatrowa to produkcja energii z wiatru z wykorzystaniem turbin wiatrowych, które mogą być umiejscowione na lądzie, jak również na morzach i oceanach. Jest to tania w uzyskaniu i wydajna energia, a Polska posiada jedne z najlepszych warunków do produkcji energii elektrycznej z morskich farm wiatrowych.
5. Energetyka solarna wytwarza energię i ciepło wykorzystując promieniowanie słoneczne, dzięki instalacjom fotowoltaicznymi i kolektorom grzewczym. Mimo że w Polsce pogoda bywa kapryśna i nie mamy tylu dni słonecznych, ile jest w krajach śródziemnomorskich, wielu Polaków sięga po to rozwiązanie, a liczba prosumentów stale rośnie. Nowoczesne panele fotowoltaiczne wcale nie potrzebują bezchmurnego nieba, są bardzo skuteczne również przy większym zachmurzeniu. Nawet niewielka ilość światła słonecznego docierającego przez powłokę chmur może uruchomić produkcję energii.
6. Pompy ciepła przekształcają energię zewnętrzną z powietrza lub gruntu – energia aerotermalna oraz wody – energia hydrotermalna. Zapewniają one wodę grzewcza, wodę chłodzącą oraz wodę ciepłą do domów mieszkalnych, obiektów handlowych i przemysłowych. Pompy mogą również wykorzystywać nadmiar ciepła pochodzący z budynków i procesów przemysłowych.
Jest to wydajna technologia. Ich moc to 2-20 kW w domach jednorodzinnych, do 100 kW w budynkach wielorodzinnych a nawet kilka MW w przepadku pomp stosowanych w przemyśle.
Wymiana ciepła odbywa się za pośrednictwem czynnika chłodniczego, jaki jest również stosowany w systemach klimatyzacji i chłodziarkach. Zasada działania opiera się na wymianie cieplnej między o obszarami różnej temperaturze. Płyn przenoszący jest poddawany działaniu źródła ciepła, gdzie odparowuje i schładza źródło. Kompresor spręża czynnik chłodniczy zwiększając temperaturę. Opary o wysokim ciśnieniu i temperaturze sprowadzane są do wymiennika ciepła, z którego energia jest przekazywana, np. do instalacji grzewczej w domu. Opary zostają schłodzone i ulegają kondensacji. Gdy spadnie ciśnienie płyn ponownie zostaje poddany działaniu źródła ciepła i następuje zamknięcie cyklu.
7. Pozyskiwanie energii z biomasy polega na spalaniu biodegradowalnych substancji (stałych lub ciekłych) pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego. Są to pozostałości lub odpady z produkcji rolnej lub leśnej oraz ziarna zbóż niespełniające wymagań. Biokomponenty dodawane są też do tradycyjnych paliw. Istotne jest, by biokomponenty powstawały z istniejących odpadów, a nie były tworzone z surowców, które można wykorzystać zgodnie z ich przeznaczeniem.
Budowa systemu energetycznego, którego podstawą są odnawialne źródła energii to spore wyzwanie. Przy obecnie stosowanych technologiach znaczna część produkcji zależy od dostępności wiatru czy słońca. Oznacza to, że w pewnych okresach mogą występować niedobory, a w innych nadmiar energii. Niezbędne jest stworzenie odpowiedniego systemu bilansującego, z wykorzystaniem między innymi magazynów energii elektrycznej. Dla zapewnienia stabilności systemu istotny może być również rozwój infrastruktury do produkcji i wykorzystania wodoru.
Źródła:
https://isap.sejm.gov.pl/isap.nsf/DocDetails.xsp?id=wdu20150000478
https://pgnig.pl/pompa-ciepla-co-to-jest-i-jak-dzialae
https://leonardo-energy.pl/wp-content/uploads/2018/01/Pompy-ciep%C5%82a-Decarb-Europe.pdf
https://www.gov.pl/web/edukacja-ekologiczna
Nathan Barros i inni, Carbon emission from hydroelectric reservoirs linked to reservoir age and latitude, „Nature Geoscience”, 4 (9), 2011, s. 593–596, DOI: 10.1038/ngeo1211 [dostęp 2020-07-14] (ang.).
https://lepiej.tauron.pl/zielona-energia
https://e-magazyny.pl/baza-wiedzy/energia-pradow-morskich-plywow-i-falowania/