|
Słońce czy ropa, węgiel czy wiatr... Rozwój nowej jakościowo energetyki może jednak już wkrótce nabrać znaczących rozmiarów, a to za sprawą zarówno samorządów lokalnych, instytucji naukowych i badawczych, agencji, oraz średnich i dużych przedsiębiorstw, w tym firm zagranicznych.Biogaz
W ramach europejskiego projektu 100 communities 100% RES, zakładającego
pełne zaopatrywanie gminy w energię elektryczną ze źródeł odnawialnych,
pierwsza polska gmina Koczała na Pomorzu rozpoczyna inwestycję mającą na
celu uniezależnienie się od dostaw energii. W tym celu zostanie wykorzystana
nie tylko biomasa, ale również instalacja biogazu, a w dalszej perspektywie
prawdopodobnie energia wiatrowa.
Wytworzony gaz zostanie skierowany rurociągiem do kotłowni, gdzie w silnikach
gazowych z generatorami elektrycznymi i odzyskiem ciepła zostanie wytworzona
zarówno energia elektryczna i ciepłownicza.
Podobne rozwiązania projektują inne gminy na Pomorzu, np. gmina Choczewo, z
wykorzystaniem, oprócz wspomnianych źródeł, również źródeł
geotermalnych, biopaliw i energii słonecznej. Ta ostatnia była dotąd jednak
zbyt droga.
Energia słoneczna
Najlepsze możliwości wykorzystania w Polsce mają technologie konwersji
fototermicznej energii promieniowania słonecznego, oparte na wykorzystaniu
kolektorów zwanych absorberami. Zamiana energii promieniowania wykorzystywana
do produkcji ciepła odbywa się w sposób tak zwany pasywny lub aktywny. W
pierwszym przypadku konwersja zachodzi w elementach struktury absorberów bez
dodatkowej zewnętrznej energii. W odmianie aktywnej dostarczana jest energia do
napędu pomp i wentylatorów tłoczących wodę lub powietrze przez kolektor słoneczny,
który przenosi i oddaje ciepło w części odbiorczej instalacji grzewczej. Z
kolei w celu wytworzenia energii elektrycznej stosuje się konwersję
fotowoltaiczną. Wykorzystywany jest efekt fotowoltaiczny, czyli powstania siły
elektromotorycznej w materiałach o niejednorodnej strukturze, podczas ich
ekspozycji na promieniowanie elektromotoryczne. Zasoby energii słonecznej w
Polsce są znaczne i sięgają ok. 400 PJ, jednak warunki meteorologiczne
charakteryzują się bardzo nierównym rozkładem promieniowania. Gęstość
dobowa strumienia wynosi tylko
100 W/m2, czyli 1000 kWh/m2 i jest 3-krotnie niższa niż w rejonie równika.
Roczna gęstość promieniowania słonecznego w Polsce wynosi od 950 do 1250 kWh/
m2. Najwyższa jest we wschodniej części kraju i w pasie nadmorskim. 80% całkowitej
sumy nasłonecznienia przypada na 6 miesięcy wiosenno-letnich. Obecny potencjał
energii cieplnej kolektorów słonecznych zainstalowanych w Polsce sięga ok. 45
PJ.
Podejmowane działania oraz prace badawcze i wdrożeniowe sięgają znacznie
dalej i ich celem jest wykorzystanie w miarę możliwości pełnego potencjału
zasobów energii odnawialnej, które są blisko piętnastokrotnie większe, niż
obecnie eksploatowane dla energii elektrycznej, i wynoszą ok. 800 PJ. Zaś łącznie
zasoby energii odnawialnej z potencjałem wytwarzania biopaliw mogą sięgać
blisko 2500 PJ. Tylko potencjalne zasoby biomasy stałej sięgają 407 PJ, na które
składają się: rolnicze zasoby produkcyjne i odpady oraz nadwyżki sadownicze,
ogrodnicze i z produkcji drzewnej, w tym trociny i kora.
W prace te zaangażowane są czołowe polskie uczelnie i ośrodki badawcze, tj.
Politechnika Gdańska, Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Wyższa Szkoła
Morska w Szczecinie, Politechnika Śląska, Politechnika Warszawska, Akademia
Rolnicza w Poznaniu, Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej we współpracy z
ośrodkami i uczelniami zagranicznymi, tj. Holenderskim Instytutem
Energetycznym, Duńskim Instytutem Technologicznym, Szwedzką Administracją
Energetyczną oraz szeregiem uniwersytetów. Biopaliwa są najbardziej
dynamicznie rozwijającą się dziedziną energetyki odnawialnej w Polsce.
Wykorzystywane mogą być zarówno w celach energetycznych, cieplnych i
paliwowych w procesach spalania, gazyfikacji, fermentacji i pyrolizy.
Biopaliwa płynne
W wyniku pyrolizy, która polega na termicznym przekształceniu bez udziału
tlenu, powstają: węgiel drzewny, olej pyroliczny i mieszanina gazów palnych.
Olej pyroliczny jest płynnym paliwem o średnich wartościach grzewczych.
Natomiast technologie cyrkulacyjne i fluidalne umożliwiają współspalanie
paliw, które są rozdrabniane w młynach miażdżących. Wykorzystuje się
odpady drewna, zrębki, brykiety, torf i inne. Biomasa z surowców skrobiowych
poddawana jest rektyfikacji i służy do wytwarzania biopaliw, będących
dodatkiem do etyliny lub ją zastępujących. Z surowców oleistych wytwarza się
olej dodawany bezpośrednio do ropy lub służący do kompozycji biodiesla. USA
są obecnie największym na świecie producentem bioetanolu, a roczna produkcja
sięga tam 7 mln m3.
W Polsce, w firmie Akwawit w Lesznie zbudowano, jak dotąd, najnowocześniejszą
wieżę rektyfikacyjną do wytwarzania bioetanolu. Ponadto kilkadziesiąt
polskich przedsiębiorstw wykorzystuje słomę na potrzeby energetyczne, a moc
zainstalowana waha się zazwyczaj od 1 do 5 MW. Największe zakłady znajdują
się Czerninie, Ostrowie Wlkp. i Goleniowie.
Energia z wiatru
Warunki atmosferyczne oraz położenie terenu sprawiają, że na ogromnych
obszarach Pomorza średnia prędkość wiatru jest wyższa niż 4 m/s w skali
roku, co czyni ten region szczególnie opłacalnym do instalowania turbin
wiatrowych. W Swarzewie, u nasady Półwyspu Helskiego, pracują jedne z
pierwszych w Polsce turbiny wiatrowe. W Lisewie w pobliżu Władysławowa została
w 1991 r. zbudowana elektrownia wiatrowa, dla której turbiny zakupił rząd duński.
W tym roku została uruchomiona elektrownia wiatrowa w Cisowie (niedaleko Darłowa)
o mocy 18 MW, składająca się z 9 turbin.
Obecnie w Polsce pracuje 12 farm wiatrowych złożonych z 37 turbin. W ciągu
kilku lat moc zainstalowana wzrosła z 4 do 28 MW. Dla porównania moc turbin
zainstalowanych w Niemczech sięga 4500 MW.
W świecie wykorzystuje się siłownie o pionowej i poziomej osi obrotu, które
wytwarzają energię elektryczną lub pompują wodę. Siłownie wiatrowe wyróżniają
się systemem regulacji mocy i rodzajem generatora elektrycznego.
Większość zainstalowanych stanowią elektrownie z generatorami
synchronicznymi albo asynchronicznymi, co umożliwia łatwość włączenia ich
do sieci energetycznej. Generatory o zmiennej prędkości obrotowej wytwarzają
moc użyteczną przy małych prędkościach obrotowych, umożliwiając tym samym
wyeliminowanie przekładni i bezpośrednie połączenie generatora do wirnika.
Do podłączenia do systemu wykorzystuje się układy elektroniczne dużej mocy.
Elektrownie te pracują ze zmniejszonym hałasem, są wydajniejsze i mniej
materiałochłonne. Posadawianie turbin wiatrowych na morzach wkracza w nową
niemal nieograniczoną fazę, za sprawą technologii opartej na wykonaniu
fundamentu ze stalowej rury cylindrycznej, w odróżnieniu od dotychczasowych
betonowych wykonywanych w specjalnych dokach. Wpłynęło to na znaczne
zmniejszenie wagi, przyspieszyło i uprościło system montażu oraz obniżyło
koszty. Pierwsza taka turbina została zainstalowana w Utgrunden w pobliżu
wyspy Öland. W ciągu najbliższych trzech lat moc zainstalowanych na Bałtyku
i należących do Szwecji turbin wzrośnie z 13 do 650 MW.
Najnowsza zaś duńska elektrownia wiatrowa na Bałtyku będzie miała moc 160
MW. W Polsce natomiast ciekawym rozwiązaniem jest zastosowanie energii
wiatrowej do rekultywacji jezior, przez zainstalowanie turbin zasilających
silniki w aeratorach pulweryzacyjnych, służących do natleniania. Obecnie
aeratory pracują m.in. na jeziorach Jaroszewskim i Resko.
W ciągu zaledwie kilku lat nowe elektrownie będą w stanie zaspokoić potrzeby
energetyczne kilkudziesięciu gmin i zasilić system energetyczny w Polsce, a w
przyszłości pokryć nawet kilkanaście procent zapotrzebowania energetycznego
kraju.
Podsumowanie
Ogromne znaczenie, szczególnie dla polskiego rolnictwa, będą miały
produkowane biopaliwa, których koszt szacowany jest na ok. 1,2-1,5 zł za litr
gotowego produktu bioetanolu netto. Rejon środkowego Pomorza, na którym powstały
już plantacje wierzby, trzciny i słomy jest oceniany jako jeden z najbardziej
wydajnych w Europie. Obecnie większość zbiorów jest eksportowana.
Jednak konieczne będą uregulowania i zmiany legislacyjne, w tym ustawa o
energetyce ze źródeł odnawialnych.
Dr Jacek Piestrzyński jest pracownikiem naukowym Uniwersytetu Gdańskiego
Promocje:
|
|
