Sposoby wytwarzania energii elektrycznej – ekologiczne źródła prądu

Sposoby wytwarzania energii elektrycznej są niezwykle liczne, zwykle jednak nie zastanawiamy się nad tym skąd pochodzi użytkowany przez nas prąd. Każdego dnia korzystamy z dobrodziejstwa urządzeń elektrycznych. Wiemy co zrobić, by je włączyć i jak je poprawnie eksploatować. Jednakże, czy wiemy, skąd pochodzi energia, dzięki której mogą działać? W Polsce energię elektryczną uzyskujemy głównie z elektrowni węglowych. Około połowę ze wszystkich elektrowni w naszym kraju stanowią te działające dzięki spalaniu węgla kamiennego, 30% uzyskiwało energię z węgla brunatnego. 16% energii udało się otrzymać dzięki odnawialnym źródłom energii, a 6% z elektrociepłowni gazowych. Ciekawostką jest, że jest to najniższy procent udziału węgla w pozyskiwaniu energii od stu lat! W tym artykule skupimy się jednak na tym, jak pozyskujemy prąd w korzystny dla środowiska sposób.

Sposoby wytwarzania energii elektrycznej – OZE

Odnawialne źródła energii (OZE), w przeciwieństwie do węgla czy paliwa jądrowego, mają następującą przewagę – nie wyczerpią się. W Polsce obserwujemy postępujący wzrost ich użycia, przy czym spory udział przypada biomasie. Stanowi nieco ponad jedną piątą spośród wykorzystanej energii odnawialnej w Polsce. Czym ona jest? Są to po prostu odpadki z produkcji rolnej, rybołówstwa, a także odchody zwierząt. Wszystkie te składniki mogą się łatwo rozłożyć, bez wytwarzania trujących substancji. Do jej produkcji zazwyczaj używa się niskiej jakości drewna, słomy, wodorostów, lub łodyg trawy czy kukurydzy. Jej spalanie jest korzystniejsze dla środowiska niż utlenianie tradycyjnych paliw, gdyż nie zawiera ona tyle siarki i innych szkodliwych pierwiastków co węgiel. Oprócz tego można z niej pozyskać inne paliwa, takie jak biodiesel, biogaz, a także alkohole.

Teoretycznie, biomasa ma korzystniejszy bilans dwutlenku węgla niż paliwa kopalne, gdyż rośliny na nią przeznaczane podczas swojego życia pochłaniają ten związek chemiczny. Niemniej jednak jej wykorzystanie nie jest tak korzystne, jak zakładałyby to obliczenia. Po pierwsze, jej przerabianie (granulowanie, prasowanie) generuje niepożądany dwutlenek węgla. Po drugie, większość biomasy wykorzystywanej w Europie pochodzi z importu z innych kontynentów. Dlaczego? Wymusiły to regulacje europejskie, które nakazały wykorzystanie jej jako paliwa w przemyśle. Ceny tego surowca na Starym Kontynencie więc wzrosły i aby utrzymać niskie koszty produkcji energii, jest on sprowadzany, a transport na nierzadko kilka tysięcy kilometrów ogranicza korzyści z wykorzystania tego ekologicznego paliwa.

Sposoby wytwarzania energii elektrycznej – elektrownie wiatrowe

Najpopularniejszym sposobem na pozyskiwanie ekologicznej energii w naszym kraju są farmy wiatrowe. Szacuje się, że w ten sposób pozyskujemy jej ponad połowę. Najistotniejszym ich elementem jest turbina wiatrowa, która jest zbudowana z wirnika połączonego z generatorem prądu. Wirnik ten jest zamocowany na wieży, tak wysokiej, jak to możliwe. Robimy tak, gdyż im wyżej się wznosimy, to prędkość wiatru będzie zasadniczo wyższa. Innym sposobem na intensyfikację produkcji energii jest zwiększenie średnicy wirnika. A co robi taka turbina? Jej celem jest zamiana energii kinetycznej wiatru na pracę mechaniczną wirnika. Ten element urządzenia jest przymocowany do wału, który z kolei energię z obrotów przenosi na generator prądu. Ten, jak sama nazwa mówi, kończy proces, wytwarzając energię elektryczną.

Elektrownie wiatrowe mają sprawność rzędu 20-40%, a koszt prądu z nich uzyskanego jest średnio 45% niższy niż takiego uzyskanego tradycyjnie. To rozwiązanie nie jest jednak pozbawione wad. Po pierwsze, moc uzyskiwana z takiej turbiny może się gwałtownie zmienić wraz z pogorszeniem warunków pogodowych. Wyprodukowana energia musi być zatem gromadzona lub turbiny muszą być wspomagane przez klasyczne elektrownie. Nie bez znaczenia są też duże koszty budowy takich turbin oraz generowane przez nie wibracje.

Sposoby wytwarzania energii elektrycznej – elektrownie wodne

Warto także wspomnieć o elektrowniach wodnych. Choć na terenie naszego kraju nie ma zbyt dogodnych warunków do ich budowy, gdyż nasze terytorium jest w większości nizinne, to energia wyprodukowana z ich udziałem stanowi 2% całości wyprodukowanego prądu w Polsce. Wyróżniamy następujące typy elektrowni wodnych: szczytowo-pompowe, pływowe oraz przepływowe. Te pierwsze, wbrew swojej nazwie, nie produkują prądu sensu stricto, lecz pozwalają gromadzić nadwyżki już wyprodukowanej energii (takie występują np. w godzinach nocnych) w postaci energii potencjalnej spiętrzonej wody. Z kolei elektrownia pływowa wykorzystuje fakt przypływów i odpływów.

Na zbiornikach, na których intensywnie występują te zjawiska, ustawia się zapory z turbinami, przez które może przepłynąć wznosząca się woda. Ostatni typ nie magazynuje w żaden sposób wody, lecz korzystają z jej ciągłego przepływu. Istnieją także tzw. małe elektrownie wodne, ale jedyny ich wyróżnik to niewielka ilość produkowanego prądu. Niestety, oprócz korzyści związanych z niską emisją CO2, taki sposób produkcji energii przynosi też straty. Spiętrzenie wody na dużą wysokość, potrzebną do intensywnej produkcji prądu, powoduje zmianę ekosystemu i zalanie obszarów dolin rzek. Ponadto, nierzadko na zalewanych obszarach znajduje się spora ilość roślinności. Po przykryciu wodą ulega ona rozkładowi, więc w pierwszych latach po zalaniu z nowego zbiornika emitowana jest spora ilość metanu. Mam nadzieję, że teraz już znacie ekologiczne sposoby wytwarzania energii elektrycznej.