Czym są alternatywne źródła energii? Jakie rodzaje alternatywnych źródeł wyróżniamy?

Zasoby naturalne Ziemi kurczą się z każdym rokiem. Węgiel kamienny, węgiel brunatny, ropa naftowa czy gaz ziemny to główne paliwa kopalne wykorzystywane do pozyskiwania energii. Wytworzona w ten sposób energia generuje zanieczyszczenia, które później przedostają się do powietrza, gleby czy wody. Redukcja emisji dwutlenku węgla to jeden z priorytetów międzynarodowej polityki środowiskowej. Osiągnięcie założonych celów jest możliwe dzięki zastępowaniu paliw kopalnych alternatywnymi źródłami energii. Z tego artykułu dowiesz się co to takiego oraz jakie rodzaje OZE wyróżniamy.

Czym są alternatywne źródła energii

Alternatywne źródła energii to naturalne, regularnie powtarzające się procesy przyrodnicze wykorzystywane do produkcji energii o niskiej emisyjności. Głównym wyróżnikiem tej grupy jest systematyczne uzupełnianie się surowców, dzięki czemu stają się one praktycznie niewyczerpalne. Stosowanie alternatywnych źródeł energii zostało ujęte w koncepcji zrównoważonego rozwoju oraz ma kluczowe znaczenie dla realizacji transformacji energetycznej gospodarki, która ma zapewnić ludzkości bezpieczną i długoterminową przyszłość. Do podstawowych alternatywnych źródeł energii zaliczamy: biomasę, biogaz, energię wiatru, energię słoneczną, energię geotermalną, energię wody oraz elektrownie atomowe.

Biomasa

Biomasę uzyskuje się w procesie biodegradacji. Polega ona na spalaniu:

  • biopaliw roślinnych takich jak: drewno, słoma, proso, trzcina cukrowa czy wierzba wiciowa.
  • biopaliw zwierzęcych: nawozy naturalne, mączka kostna.

Pierwszą z wymienionych grup nazywamy fitomasą, z kolei biomasa zwierzęca w literaturze przedmiotu określana jest jako zoomasa. Cechą charakterystyczną tego alternatywnego źródła energii jest wszechstronność stanów skupienia (stały, ciekły lub gazowy) oraz możliwość wykorzystania kilku technologii spalania. Do głównych procesów możemy zaliczyć:

  • Pirolizę – wykorzystywana zarówno do pozyskiwania energii cieplnej, jak i elektrycznej. Pirolizę prowadzi się w specjalnych kotłach w temperaturze ponad 600°C, w warunkach beztlenowych.
  • Gazyfikację – jak sama nazwa wskazuje, w tej metodzie spalaniu ulega gaz, który można przeznaczyć na produkcję energii cieplnej lub elektrycznej.
  • Kogenerację – w tym wypadku energia cieplna wytwarzana jest jednocześnie z energią elektryczną w odpowiednich układach.

Spalanie biomasy generuje dużo mniej zanieczyszczeń niż użytkowanie węgla czy ropy naftowej. Jednocześnie umożliwia oszczędność powstającego śladu węglowego podczas transportu – jednorodne rozmieszczenie surowca daje szansę na utworzenie odpowiedniej instalacji w optymalnym miejscu.

Biogaz

Biogaz jest innego rodzaju alternatywnym źródłem energii, który z powodzeniem może być wykorzystany zarówno do produkcji energii elektrycznej (w silnikach iskrowych lub turbinach), jak i cieplnej (w wyniku spalania w kotłach gazowych). Do wytworzenia energii dochodzi w procesie fermentacji metanowej, w której wykorzystuje się odpady spożywcze, roślinne, zwierzęce czy nawet komunalne (osady ściekowe). Biogaz powstaje także naturalnie na torfowiskach, na dnie mórz, w gnojowicy lub w żwaczach przeżuwaczy. Gotowa mieszanina gazów składa się w około 66% z metanu i w około 33% z dwutlenku węgla. Dodatkowo w biogazie odnaleźć można śladowe
ilości wodoru, siarkowodoru czy amoniaku.

Energia wiatru

Wiatraki to już klasyczny element ekosystemu Polski. Występują w wielu miejscach (głównie nad morzem, gdzie porywy wiatru są znacznie silniejsze niż w innych regionach) i są jednym z najważniejszych źródeł energii odnawialnej. W tym wypadku prąd powstaje dzięki ruchowi obrotowemu, który przy użyciu przekładni napędza prądnice. Uzyskiwana w ten sposób energia elektryczna jest wolna od jakichkolwiek produktów zanieczyszczających ziemską atmosferę. Energię wiatrową można uzyskiwać także z małych turbin w instalacjach domowych lub w przedsiębiorstwach. Produkcja ekologicznego prądu jest w wypadku tych ostatnich podmiotów nie tylko skuteczną formą oszczędności, ale także istotnym elementem poprawiającym wizerunek firmy.

Energia słoneczna

Energia słoneczna to najdynamiczniej rozwijająca się gałąź gospodarki energetycznej w Polsce. Może być ona wykorzystywana do produkcji energii cieplnej oraz elektrycznej. W tym pierwszym wypadku używa się kolektory słoneczne, które poprzez absorpcję promieniowania słonecznego podgrzewają wodę. Ta w kolejnym kroku jest przepompowywana do zbiornika ciepłej wody.

Do produkcji prądu wykorzystuje się z kolei panele fotowoltaiczne. Proces uzyskiwania energii rozpoczyna się w momencie padania słońca na powierzchnię modułów. Poprzez ruch elektronów powstaje napięcie, które w formie prądu stałego jest przekazywane okablowaniem solarnym do falownika. To tam następuje konwersja na prąd zmienny. Ten może być wykorzystany do zasilenia dowolnego urządzenia elektronicznego w gospodarstwie domowym, firmie czy budynku użyteczności publicznej. Instalacje fotowoltaiczne mogą powstawać na dachach budynków, gruntach czy w mniej standardowych lokalizacjach (nad stawami, na elewacji, na carportach).

Energia geotermalna

Energia geotermalna jest niszowym alternatywnym źródłem energii. To naturalny zasób pochodzący z wnętrza Ziemi wykorzystujący różnicę temperatur między jądrem Ziemi a skorupą ziemską. Pozyskanie wód podziemnych i pary wodnej odbywa się poprzez wykonanie specjalistycznego odwiertu. Wtłoczona tam zimna woda po nagrzaniu jest wypompowywana i wykorzystywana do ogrzewania pomieszczeń lub do napędzania turbin parowych. Istnieje także możliwość konwersji na energię elektryczną dzięki wykorzystaniu elektrowni geotermalnej. Główną zaletą energii geotermalnej jest uniezależnienie się od warunków atmosferycznych. Jej niewielkie wykorzystanie na terenie Polski wiąże się głównie z wysokimi kosztami wdrożenia rozwiązania. Już teraz stanowi ona ważne ogniwo w gospodarce energetycznej Islandii, Turcji, Nowej Zelandii, Indonezji i Filipin.

Energia wody

Pozyskiwanie energii z wody może przybierać różne formy. Tradycyjne młyny są coraz rzadziej wykorzystywane, natomiast popularność zyskują różnego rodzaju elektrownie. Wyróżniamy:

  • Elektrownie przepływowe – sytuujące się głównie na rzekach nizinnych.
  • Elektrownie regulacyjne – zlokalizowane na specjalistycznych zbiornikach wodnych.
  • Elektrownie kaskadowe – to szereg elektrowni wodnych położonych na rzece nizinnej, wzajemnie ze sobą powiązanych.
  • Elektrownie szczytowo-pompowe – w tym modelu wykorzystuje się pompowanie wody nocą z dolnego do górnego zbiornika wody. Gdy zapotrzebowanie na prąd w ciągu dnia wzrasta, następuje zrzucenie wody ze zbiornika górnego do dolnego. W ten sposób wytwarzana jest energia elektryczna.

Energia wodna jest także wykorzystywana na morzach i oceanach. Do produkcji prądu wykorzystuje się tu energię pływów, fal oraz energię prądów.

Elektrownie atomowe

Energia pozyskiwana z elektrowni atomowych także zaliczana jest do alternatywnych źródeł energii. Do produkcji wykorzystuje się reakcję rozszczepienia jądra atomu pierwiastka promieniotwórczego np. plutonu czy uranu. Elektrownie jądrowe są jednym z priorytetów polityki środowiskowej organizacji międzynarodowych, jednakże wdrażanie ich w praktykę gospodarczą trwa bardzo długo. Wiąże się to z olbrzymi kosztami inwestycyjnymi i eksploatacyjnymi.

Podsumowanie

Dekarbonizacja gospodarek jest niezbędnym krokiem ku zapewnieniu bezpiecznej przyszłości dla ludzkości. Odbywa się ona poprzez zastępowanie paliw kopalnych alternatywnymi źródłami energii. Prąd oraz ciepło uzyskiwane z promieniowania słonecznego, wiatru, wody czy biomasy nie szkodzą środowisku, posiadają wysoką wydajność i nie wyczerpują się. Dodatkowo część z nich sprzyja ograniczeniu ilości powstających odpadów oraz umożliwia sprzedaż powstałej energii. Inwestycje w alternatywne źródła energii mogą dokonywać rządy, instytucje publiczne, przedsiębiorstwa czy osoby fizyczne. W wielu przypadkach wiążą się one z możliwością generowania oszczędności i poprawą wizerunku publicznego.