Z ziemi wyrasta drzewko otoczone żarówką, wokół żarówki znajduje się pięć ikon symbolizujących źródła energii odnawialnej. W tle intensywna zieleń.

Odnawialne źródła energii

2023-01-30 / ABC montażu

Czy odnawialne źródła energii to przyszłość naszej planety? Jakie są ich rodzaje i co decyduje o ich przewadze nad źródłami konwencjonalnymi?

W dzisiejszych czasach każdy sektor gospodarki opiera swoje funkcjonowanie na energii elektrycznej. Jest ona wykorzystywana do zasilania wszystkich urządzeń stosowanych w życiu codziennym i umożliwia ich działanie. W Polsce energia ta pozyskiwana jest przede wszystkim z nieodnawialnych źródeł energii, takich jak węgiel kamienny i brunatny. Tendencja ta ulega jednak zmianie.

Wraz z rosnącymi kosztami energii elektrycznej oraz postulatami ekologów, którzy dążą do poprawy jakości środowiska, odnawialne źródła energii (OZE) stają się coraz bardziej atrakcyjne. Energia uzyskana ze źródeł odnawialnych określana jest mianem energii ekologicznej. Pozyskiwanie energii z OZE jest przede wszystkim tańsze w produkcji oraz ma mniej szkodliwy wpływ na otoczenie w porównaniu z energią wytwarzaną z paliw kopalnych. Działania ekologów oraz rosnące ceny energii elektrycznej przyczyniły się do wzrostu atrakcyjności tzw. ekoenergii. Z uwagi na fakt, iż odnawialne źródła energii są niewyczerpalne i odnawiają się w krótkim czasie, zyskują one coraz większe znaczenie w dostarczaniu energii i zastępowaniu źródeł nieodnawialnych.

Wśród rodzajów energii odnawialnej można wyróżnić: energię słoneczną, energię wodną, energię geotermalną, energię wiatrową oraz biomasę. Omówimy je precyzyjniej w dalszej części artykułu.

Do odnawialnych źródeł energii nie należą powszechnie stosowane w produkcji energii paliwa kopalne, takie jak: węgiel brunatny, węgiel kamienny, ropa naftowa, gaz ziemny.

Wpływ nieodnawialnych źródeł energii i istota OZE

Korzystanie z nieodnawialnych źródeł energii do pozyskiwania energii elektrycznej niesie za sobą szereg negatywnych skutków, zarówno pod względem środowiskowym, jak i gospodarczym oraz społecznym. Spalanie paliw kopalnych jest jedną z głównych przyczyn powstawania efektu cieplarnianego, który ma szkodliwy wpływ na naszą planetę w dłuższym okresie. Zmiany klimatu oraz związany z tym wzrost średniej temperatury powietrza zaburza prawidłowe funkcjonowanie całego ekosystemu. Główną przyczyną tego zjawiska jest wzrost emisji dwutlenku węgla do atmosfery, który jest efektem ubocznym konwencjonalnych metod produkcji energii elektrycznej ze spalania paliw kopalnych. Efekty tego są widoczne podczas analizy zjawisk atmosferycznych, takich jak np. topniejące lodowce, uciążliwe fale upałów, smog.

Podzielona na pół drzewo. Po lewej stronie bogate w liście, żywe drzewo na intensywnie zielonej trawie. Po prawej obumierające drzewo, bez liści na wyjałowionej ziemi.

Wśród negatywnych skutków nieodnawialnych źródeł energii należy wyróżnić również skutki gospodarcze. Z uwagi na ciągły rozwój różnych sektorów gospodarki i związany z tym wzrost zapotrzebowania na energię elektryczną, gospodarka nie może już polegać wyłącznie na tradycyjnych źródłach energii. Zasoby te, przede wszystkim paliwa kopalne, nie są już wystarczająco wydajne, aby podtrzymywać potrzeby dzisiejszej gospodarki. W miarę wyczerpywania się kolejnych złóż trzeba poszukiwać ich coraz dalej, np. w Arktyce. To sprawia, że nieodnawialne źródła energii są coraz droższe, a w konsekwencji czyni je to mniej opłacalnymi. Negatywnym aspektem jest również fakt, że złoża paliw kopalnych są nierównomiernie rozmieszczone na całym świecie. Sprawia to, że są one źródłem energii, które rozpala konflikty między państwami i powoduje rywalizację o zasoby. Nie dość, że państwa o ograniczonych możliwościach wydobywczych wydają duże sumy na import surowców, są one również zmuszone do polegania na krajach, które tę energię eksportują. Sytuacja ta generowała konflikty pomiędzy krajami zarówno w przeszłości, jak i obecnie.

Odręczny napis "If not now, when? There is no planet B"

Produkcja energii z nieodnawialnych źródeł energii ma również niekorzystny wpływ pod względem społecznym. Dużym problemem są wypadki, do których dochodzi np. na platformach wiertniczych lub w kopalniach podczas wydobycia ropy lub węgla. Wypadki mogą mieć miejsce również podczas transportu paliw kopalnych, np. gdy wycieki ropy z tankowców do mórz i oceanów powodują wymarcie ogromnej liczby zwierząt morskich. Nawiązując do efektu cieplarnianego i związanego z tym zjawiska podnoszenia się poziomu wód, ludzie mogą być zmuszeni do opuszczenia swoich domów w wyniku powodzi. Globalne ocieplenie i inne problemy środowiskowe mogą zwiększyć również częstotliwość występowania różnych chorób zakaźnych, np. malarii. Niebezpieczne mogą być również produkty spalania węgla, takie jak tlenek węgla. Narażenie na takie zanieczyszczenia powoduje reakcje zapalne w organizmie, które ostatecznie mogą prowadzić do mutacji nowotworowych. Największe trudności z oddychaniem zanieczyszczonym powietrzem mają dzieci oraz osoby starsze, ponieważ ich układy oddechowe są podatne na uszkodzenia. W rezultacie astma i zapalenie oskrzeli stały się bardziej powszechnymi problemami u młodych ludzi.

Analizując powyższe przykłady, dochodzimy do wniosku, że należy nieustannie dążyć do ograniczenia konwencjonalnych metod wytwarzania energii, które oparte są na paliwach kopalnych. Zapotrzebowanie na alternatywne metody wytwarzania energii jest zatem bardzo duże, gdyż istotą OZE jest produkcja energii z zasobów naturalnych, które są przyjazne dla środowiska i nie szkodzą życiu społeczeństwa.

Rodzaje odnawialnych źródeł energii

Energia odnawialna pochodzi z naturalnych zasobów Ziemi. W przeciwieństwie do nieodnawialnych źródeł energii, takich jak ropa, węgiel lub gaz ziemny – nie powoduje zanieczyszczeń planety ani niebezpiecznych zmian klimatycznych. OZE nigdy nie ulegną wyczerpaniu.

Odnawialne źródła energii:

Energia słoneczna – energia pozyskiwana z promieniowania słonecznego. Technologie słoneczne mogą wykorzystać tę energię do różnych zastosowań, w tym do wytwarzania energii elektrycznej oraz energii cieplnej. Całkowita ilość energii słonecznej otrzymanej na Ziemi jest znacznie większa niż obecne i przewidywane zapotrzebowanie na energię na świecie. Odpowiednio wykorzystana energia słoneczna może zaspokoić wszystkie przyszłe potrzeby energetyczne.
Energia wodna – energia pozyskiwana z przepływającej wody. Jest to jedna z najstarszych form pozyskiwania energii, która była stosowana już setki lat temu. Ciągłe udoskonalanie technologii hydroenergetycznych pozwala na coraz efektywniejsze wykorzystanie wody do produkcji energii. Elektrownie wodne, w których produkowana jest energia, mogą kontrolować, ile wody przepływa przez ich turbiny, a tym samym ile wytwarzają energii oraz kiedy. Obecnie jest to jeden z najbardziej opłacalnych sposobów wytwarzania energii elektrycznej.
Energia geotermalna – energia pozyskiwana z ciepła pochodzącego spod powierzchni ziemi. Może być wykorzystywana bezpośrednio do ogrzewania lub wytwarzania energii elektrycznej. Elektrownie geotermalne pozyskują zasoby do produkcji energii ze specjalnych odwiertów sięgających głębokości nawet kilku kilometrów. Zaletą energii geotermalnej jest jej dostępność o każdej porze dnia i roku (w przeciwieństwie np. do energii wiatrowej).
Energia wiatrowa – energia pozyskiwana z wiatru. Jest jedną z najstarszych form pozyskiwania energii – obok energii wodnej. Energia wiatru nie emituje do powietrza substancji toksycznych ani zanieczyszczeń, które mogą być bardzo szkodliwe dla środowiska i ludzi. Obecnie wykorzystywana jest głównie do produkcji energii elektrycznej, która wytwarzana jest poprzez ruch łopat turbiny wiatrowej napędzanej przez wiatr.
Biomasa – energia pozyskiwana z materiału organicznego roślin i zwierząt, który ulega biodegradacji. Najpowszechniejszymi materiałami biomasy wykorzystywanymi do produkcji energii są materiały stałe (rośliny, drewno, odpady), ciekłe (biopaliwa) oraz gazowe (biogazy).

Na wyciągniętej kobiecej dłoni znajduje się sadzonka. W tle mapa przedstawiająca różne rodzaje źródeł energii odnawialnej.

Fotowoltaika jako sposób pozyskiwania energii elektrycznej

Współczesne koszty energii elektrycznej oraz coraz większe problemy związane z jej dostępnością, przyczyniły się do wzrostu popularności systemów fotowoltaicznych w Polsce i na świecie. Systemy te wytwarzają energię elektryczną bezpośrednio ze światła słonecznego. Proces przetwarzania energii słonecznej w energię elektryczną zachodzi w materiałach zwanych półprzewodnikami (panelach słonecznych) i polega na uwalnianiu elektronów w wyniku działania promieniowania słonecznego. Wyprodukowana w ten sposób energia elektryczna wykorzystywana jest do zasilania urządzeń elektrycznych lub przesyłana jest do sieci. Urządzenia fotowoltaiczne mogą być stosowane do zasilania zarówno małej elektroniki, jak i całych domów, dużych firm komercyjnych, a nawet niewielkich miast.

Rynek fotowoltaiki zyskał dużą popularność także ze względu na możliwość skorzystania z programów dofinansowań, które pomagają uzyskać szybszy zwrot z inwestycji w instalację fotowoltaiczną. Z dniem 1 kwietnia 2022 roku zmienił się jednak sposób rozliczania nadwyżek energii elektrycznej z fotowoltaiki. Prosumenci, którzy przyłączyli się do sieci energetycznej przed tą datą, korzystają z energii elektrycznej, a nadwyżki magazynują w sieci. W okresie zimowym, kiedy instalacja fotowoltaiczna wytwarza mniej prądu, odbierają nadwyżkę w celu zaspokojenia bieżących potrzeb energetycznych.

Po modyfikacji przepisów wprowadzono nowy model sprzedaży. Nowi prosumenci nie magazynują już energii rezerwowej w sieci. Dystrybuują oni wyprodukowaną nadwyżkę do sieci, a gdy potrzebują pozyskać większą ilość energii, kupują ją z sieci po cenie zgodnej z najnowszą taryfą i kosztami dystrybucji. Sytuacja ta doprowadziła do powstania nowych programów dofinansowań, które pozwalają na finansowanie instalacji fotowoltaicznych oraz nowoczesnych urządzeń do samodzielnego magazynowania nadwyżek energii.

Zachód słońca tworzy piękną, fioletową poświatę nad wielką farmą fotowoltaiczną.

Korzyści ze stosowania odnawialnych źródeł energii

Wykorzystywanie odnawialnych źródeł energii niesie za sobą szereg korzyści, które przekładają się na różne sfery życia społeczeństwa. Wśród zalet OZE należy wyróżnić:

Są przyjazne dla środowiska – odnawialne źródła energii pozwalają na ograniczenie emisji szkodliwych gazów cieplarnianych do atmosfery. Dzięki temu pomagają w łagodzeniu wpływu społeczeństwa na środowisko i zmniejszają skutki zmian klimatycznych.
Są niewyczerpalne – odnawialne źródła energii nigdy się nie skończą, w przeciwieństwie do konwencjonalnych źródeł energii (węgiel, gaz ziemny, ropa naftowa). Fakt ten sprawia, że OZE pomagają w stworzeniu zrównoważonego systemu energetycznego, który wspiera rozwój energetyki bez narażania przyszłości następnych pokoleń.
Zmniejszają niepewność ekonomiczną – koszty wytwarzania energii z paliw kopalnych nieustannie się zmieniają i są zależne od wielu czynników ekonomicznych oraz politycznych, natomiast koszty produkcji energii ze źródeł odnawialnych są przewidywalne i łatwe do zaplanowania. Ponadto odnawialne źródła energii są dostępne w dowolnej części planety, co stanowi dużą zaletę dla gospodarek krajowych – zapewniają niezależność energetyczną oraz eliminują konieczność importu paliw kopalnych z innych państw.

Korzystanie z odnawialnych źródeł energii to inwestycja w przyszłość naszej planety, dlatego powinniśmy dążyć do rozwoju nowoczesnych technologii i ograniczyć stosowanie paliw kopalnych.