Energetyka w dzisiejszym świecie


W dzisiejszych czasach, a już na pewno w najbliższej przyszłości, największym i najbardziej pożądanym bogactwem będzie energia. Opiera się na niej zarówno gospodarka państw jak i cały rozwój technologiczny na naszej planecie. Przyczyna jest prosta – bez energii nic nie ma prawa funkcjonować…

Energetyka a człowiek

Potocznie przyjmuje się, że energia którą używa ludzkość, to energia wyprodukowana w elektrowniach. Jednakże, jak mówi pierwsze prawo Newtona, energia nie znika, lecz przekształca się w poszczególne formy. Energia jest obecna wszędzie wokół nas, otrzymujemy ją od Słońca w postaci energii cieplnej, energia mechaniczna jest ukryta w płynących wodach i wiejącym wietrze, tkwi w ziemi, czy też wydziela się w procesach spalania jako energia cieplna.
Najważniejszym problemem pozostaje kwestia, w jaki sposób, z największą efektywnością, przetworzyć te różne rodzaje energii w najbardziej nam potrzebną energię elektryczną i cieplną, których każdy używa na co dzień i od których uzależniona jest nasza cywilizacja.

Znaczenie energetyki

Energetyka staje się obecnie główną kartą przetargową w większości sporów ekonomicznych i politycznych pomiędzy państwami posiadającymi bogate złoża paliw kopalnych (Wenezuela, Irak, Rosja), a krajami zmuszonymi do importowania surowców paliwowo-energetycznych (głównie kraje Unii Europejskiej oraz rozwijające się). Uzależnienie Unii Europejskiej (UE) od importu energii pierwotnej wynosi obecnie 50% i zakłada się, że w nadchodzącym czasie się powiększy. O ile nie zostaną podjęte działania zaradcze to w 2020 roku import ten osiągnie 70%. Dotyczy to szczególnie gazu oraz ropy naftowej, które w dużej mierze pochodzą z obszarów znacznie oddalonych od krajów UE [1]. Stoją za tym ogromne pieniądze, co niestety spycha aspekty związane z ochroną środowiska na dalszy plan.
Zapotrzebowanie na energię rośnie i dalej będzie rosło, z racji istnienia wielu krajów rozwijających się, potrzebujących ogromnych ilości energii dla przemysłu i gospodarki, a którym obce są metody oszczędzania energii i minimalizacji negatywnego wpływu na środowisko procesów jej pozyskiwania (Chiny, Indie, Brazylia). Obecnie energetyka opiera się na paliwach kopalnych takich jak ropa, węgiel i gaz. Oczywiste jest, że procesy wytwarzania energii bazujące na tych surowcach są niekorzystne dla środowiska naturalnego. Według raportu Komisji Europejskiej emisja gazów cieplarnianych aż w 80% pochodzi z energetyki [2]. Dzięki ogromnym nakładom finansowym wdraża się technologie oszczędne i produkujące tzw. „zieloną energię” – pochodzącą z odnawialnych źródeł. Metody te są konieczne ze względu na wyczerpujące się złoża paliw kopalnych. Szacuje się, że złoża węgla wystarczą jeszcze na 200 lat, a ropy naftowej i gazu na około 45-60 lat [3]. Także postępujące zanieczyszczanie naszej planety produktami spalania paliw kopalnych, przybierający na sile efekt cieplarniany, którego prawdopodobną przyczyną jest m.in. energetyka konwencjonalna, powoduje, że konieczny stał się rozwój technologii opartych na pozyskiwaniu energii ze źródeł odnawialnych.

Wymagania Unii Europejskiej – energetyka a ochrona środowiska

W ostatniej dekadzie UE podejmowała szereg kroków w zakresie przemysłu energetycznego, dotyczących pośrednio i bezpośrednio kwestii ochrony środowiska. Zdecydowano się wspierać rozwój energii pochodzącej z odnawialnych źródeł. Przyczyną nie są tylko kwestie środowiskowe takie jak ograniczenie emisji gazów cieplarnianych, ale także, a może przede wszystkim, rosnące ceny i wyczerpujące się źródła konwencjonalnych paliw kopalnych oraz coraz większa niepewność dostaw paliwa. Na korzyść OZE wpływa także negatywne nastawienie ludzi do energetyki jądrowej, która dodatkowo jest bardzo kosztowna na etapie inwestycyjnym oraz produkuje problematyczne odpady promieniotwórcze (nie ma odpowiedniej i bezpiecznej technologii ich unieszkodliwiania).
Odnośnie redukcji emisji gazów cieplarnianych UE określiła, że redukcja ta powinna wynosić 30% do roku 2020 (w porównaniu z rokiem 1990). Według większości specjalistów jest to niezbędne minimum, by zatrzymać wzrost temperatury poniżej 2°C rocznie, co pozwoli zmniejszyć postępujące zmiany środowiska na skutek efektu cieplarnianego [4]. Podczas szczytu Unii Europejskiej w Brukseli w marcu 2007 przyjęto zobowiązanie, że do 2020 roku 20% energii produkowanej w UE będzie pochodzić ze źródeł energii odnawialnej. Ustalono, iż dla poszczególnych krajów cel będzie różnicowany w zależności od sytuacji wyjściowej i potencjału w zakresie produkcji energii ze źródeł odnawialnych, jak również obecnego poziomu jej wykorzystania oraz struktury wykorzystania paliw w energetyce. W świetle Dyrektywy 2009/28/WE, cel dla Polski na rok 2020 to 15% udziały energii ze źródeł odnawialnych w końcowym zużyciu energii brutto. Cele pośrednie wyznaczone dla Polski to 8,76% w 2012 roku, 9,36% w 2014 roku, 10,44% w 2016 roku oraz 11,88% w 2018 roku. Biorąc pod uwagę obecny udział na poziomie kilku procent (7% w 2010), warunek ten będzie trudny do spełnienia.

A może OZE?

Odnawialne Źródła Energii to źródła energii, które teoretycznie nigdy się nie wyczerpią, więc można by korzystać z nich bez końca. Przyjmuje się też, że nie emitują one zanieczyszczeń. Do odnawialnych źródeł energii zalicza się:

• energię wiatrową
• energię biomasy
• energię geotermalną
• energię słoneczną
• energię wód

Wykorzystywanie energii konwencjonalnej wiąże się ze spalaniem jej źródeł, a w wyniku tego procesu uwalnia się przede wszystkim dwutlenek węgla oraz inne szkodliwe gazy. Ich emisja do atmosfery powoduje nieodwracalne zmiany w klimacie, takie jak ocieplenie czy powstanie dziury ozonowej. Nie mniej ważną sprawą jest degradacja środowiska, która następuje w wyniku wydobywania złóż węgla, ropy czy gazu. Oczywiście inwestycje związane z zielona energia także pozostawiają swój ślad w środowisku, ale tę ingerencję można zminimalizować i tak zaplanować, aby nie przyniosła dużych strat. Odnawialne źródła energii, stosowane na większą skalę niż obecnie, byłyby także sposobem na uniezależnienie się niektórych państw od dostaw paliw kopalnych z innych krajów, których decyzje co do cen tych surowców są często sprawą konfliktów politycznych. Należy także zaznaczyć fakt, iż obecnie według danych Międzynarodowej Agencji Energetycznej blisko 1,6 mld ludzi na świecie nie ma dostępu do elektryczności (oczywiście przoduje tutaj Afryka)! Przyczyną jest brak dostępu na tych terenach do technologii użytkowania źródeł energii konwencjonalnej. Użycie energii odnawialnej, np. słońca i wiatru, byłoby dla tych regionów szansą na zrównoważony rozwój i korzystanie z wszelkich dóbr cywilizacyjnych.
Pod względem zainstalowanej mocy, na czele OZE w Polsce znajduje się energetyka wiatrowa o nominalnej mocy elektrowni wynoszącej ponad 1 GW w 378 instalacjach wiatrowych. Dla porównania moc zainstalowana innych źródeł OZE w Polsce wynosi dla elektrowni wodnych 947 MW w 733 jednostkach, w przypadku elektrowni wykorzystujących biomasę jest to 252 MW w 15 jednostkach, a elektrowni na biogaz – 77 MW w 133 jednostkach. Natomiast jednostki w grupie elektrowni wytwarzających energię elektryczną z energii słonecznej posiadają niewiele ponad 0,01 MW mocy zainstalowanej. Zestawienie zamieszczono w tabeli nr 1. Na świecie największa moc zainstalowana jest w elektrowniach wodnych i wynosi ponad 800 GW.

  

Tabela nr 1. Moc zainstalowana w [MW] w OZE w latach 2005-2010 (bez technologii współspalania) stan na 30.06.2010 rok. 

Źródło: elektrownie-wiatrowe.org.pl/energetyka_wiatrowa.htm

Wszystko wskazuje na to, że energetyka wiatrowa w najbliższej przyszłości najprawdopodobniej utrzyma pozycję lidera OZE w Polsce. Z danych PSE Operator wynika bowiem, że aż 42% wszystkich planowanych inwestycji w zakresie nowych źródeł energii stanowią instalacje wiatrowe [5].

  

Rys. nr 1. Produkcja energii elektrycznej w [MWh] przez technologie OZE w latach 2005-2009 stan na 14.01.2010 r.
Źródło: elektrownie-wiatrowe.org.pl/energetyka_wiatrowa.htm

Obecnie w Polsce największą ilość zielonej energii wytwarza się w hydroelektrowniach, jest to ponad 2 TWh energii rocznie. Porównanie z innymi elektrowniami korzystającymi z odnawialnych źródeł energii zamieszczono na rysunku nr 1. Warto zwrócić uwagę na fakt, iż mimo tego, że moc zainstalowana w elektrowniach wiatrowych jest niewiele większa niż dla elektrowni wodnych, to produkcja energii z wiatru jest ponad dwukrotnie mniejsza niż w przypadku hydroelektrowni, co wynika to ze specyfiki działania elektrowni wiatrowych.

Bibliografia:

1. Kozłowska B., 2005, Ocena strategii rozwoju energetyki odnawialnej oraz kierunki rozwoju energetycznego wykorzystania biomasy uzyskiwanej z odpadów wraz z propozycją działań, Łódź
2. Komunikat Komisji Europejskiej do RUE i PE, Europejska Polityka Energetyczna, COM (2007)
3. Gumuła S., Knap T., Strzelczyk P., Szczerba Z., 2006, Energetyka wiatrowa, Wydawnictwa AGH, Kraków
4. Komisja Europejska, 2009, Działania UE przeciw zmianom klimatu: Unia Europejska na czele działań międzynarodowych do roku 2020 i później, Luksemburg
5. Internet – wnp.pl/artykuly/wiatr-wieje-najmocniej-energetyka-wiatrowa-na-czele-oze-w-polsce,6550.html

 

Autor: Mateusz Zduniak
Opracowanie: ogrzewnictwo.pl, klimatyzacja.pl
Materiał objęty prawem autorskim. Publikacja w części lub w całości wyłącznie za zgodą autora.

ZOSTAW ODPOWIEDŹ

Please enter your comment!
Please enter your name here