Wykorzystanie niekonwencjonalnych źródeł energii

Energia jest bardzo potrzebna człowiekowi do życia. Potrzebujemy jej do transportu, produkcji przemysłowej, ogrzewania domów czy oświetlania. Pogarszający się stan środowiska i wyeksploatowanie złóż substancji używanych tradycyjnie do produkcji energii zmusiły ludzi do pozyskiwania jej w bardziej przyjazny dla ziemi sposób. Kryzys energetyczny w 1973r. spowodował wzrost kosztów energii, przez co zwiększyło się zainteresowanie niekonwencjonalnymi źródłami energii. Dzielą się one na dwie grupy: odnawialne i nieodnawialne. Do odnawialnych należą:
-energia słoneczna;
-energia wiatru;
-biomasa;
-woda w postaci fal, pływów i spływu rzek;
-energia wnętrza ziemi (geotermiczna);
natomiast do nieodnawialnych zalicza się np.:
-drewno opałowe;
-torf;
-węgiel kamienny;
-węgiel brunatny;
-ropa naftowa;
-gaz ziemny.

Energia słoneczna
Ten rodzaj energii uważany jest za najbezpieczniejszy. 50% energii docierającej od Słońca dostępna jest Ziemi. 20% jest pochłaniane, a 30% odbijane przez atmosferę Ziemską. Część z tych 50% wykorzystują organizmy zamieszkujące naszą planetę. Niestety, energia słoneczna jest wykorzystywana w małym stopniu ze względu na mało precyzyjne urządzenia do jej przetwarzania. Jej zastosowanie sprowadza się jedynie do ogrzewania domów, wydobądź suszenia zbóż poprzez umieszczenie na dachu specjalnych baterii słonecznych. W Polsce zastosowanie tego rodzaju energii jest bardzo małe ze względu na zbyt małą ilość dni słonecznych.

Energia wiatru
Potencjał wiatru przetwarza się na energię za pomocą silnika wiatrowego zespolonego z generatorem prądotwórczym. Wadą tej metody pozyskiwania energii jest to, że wymaga ona zamontowania na dużym terenie ok. 1000 wiatraków. Ponadto wiele ludzi uważa, że źle komponują się one z krajobrazem.

Energia geotermalna
Do wytworzenia energii używa wykorzystuje się podwyższoną temperaturę skał i wód podziemnych, których temperatura może dochodzić do 300*C na głębokości 250-600m. W geoelektrowniach przetwarza się energię pochodzącą z wnętrza ziemi w energię elektryczną. Wydajność urządzeń służących do tego celu jest niska, bo wynosi tylko 20-25%. Mimo, że wody termalne występują dość powszechnie, nie stanowią one idealnego źródła ciepła. Przy wydobyciu gorącej cieczy wydostaje się również m. In. siarkowodór - szkodliwy gaz, którego zneutralizowanie podwyższa koszty eksploatacji oraz radon, substancja radioaktywna.

Energia wody
Związana jest z energią, jaką niesie woda spływająca z pewnej wysokości. Wodę, która płynie przez turbinę hydroelektrowni zamienia się na prąd za pomocą generatora prądotwórczego. Wydajność takich urządzeń wynosi 80-90%. Tego typu energię wydobywa się również z fal morskich, jednak tego typu rozwiązania są rzadko stosowane ze względu na małą wydajność.

Biomasa
Aby wykorzystywać biomasę do celów energetycznych, wykorzystuje sięnajczęściej:
•drewno
•odchody zwierząt
•osady ściekowe
•odpady produkcji rolniczej, m. in. słomę lub makuchy
•wodorosty uprawiane specjalnie docelów energetycznych
•odpadki organiczne, m. in. łodygi kukurydzy, trawy, bądź lucerny
•oleje roślinne i tłuszcze zwierzęce.
Spalanie biomasy jest korzystniejsze dla środowiska niż spalanie paliw kopalnych, ze względu na mniejszą zawartość szkodliwych pierwiastków, natomiast powstanie w procesie spalania dwutlenku węgla jest zredukowane niedawnym pochłanianiem go przez te rośliny.
Energię z biomay pozyskuje się również dzięki procesom:
•zgazowania – kiedy gaz generatorowy (głównie wodór i tlenek węgla) jest spalany w kotle lub napędza bezpośrednio turbine gazową bądź silnik spalinowy;
• fermentacji – w jej wyniku otrzymuje się biogaz, metanol, etanol, butanol i inne związki mogące służyc jako paliwo;
• estryfikacji.

Drewno opałowe
Może być pozyskiwane z lasów, jako drewno grube, drobne odpady drzewne o ograniczonych możliwościach wykorzystania w przemyśle, na plantacjach drzew szybkorosnących, w zakładach przemysłu drzewnego, oraz odpady komunalne. Drewno opałowe jest wykorzystywane również w formie przerobionej, czyli w postaci brykietów czy peletów. Ze światowych zasobów drewna ok. 50% przetwarzane jest na opał.

Torf
Jest produktem procesu torfienia polegającego na biochemicznych i strukturalnych przemianach obumarłych szczątków roślinności bagiennej, zachodzących w warunkach silnego uwilgotnienia i trwałej anaerobiozy, czyli braku dostępu tlenu. Wyróżnia się 2 typy torfu: wysokie i niskie. Do torfów wysokich zalicza się:
•torf mszarny wysoki
•torf wrzosowiskowy
•torf bagnowy
Natomiast do torfów niskich zalicza się:
•torf mechowiskowy
•torf turzycowiskowy
•torf olesowy
•torf szuwarowy.

Węgiel kamienny
Jest najczęściej występującym surowcem energetycznym pochodzenia organicznego. Znaczna jego część jest zużywana w przemyśle lub elektrowniach. Zanim zaczęto wydobywać n aszeroką skalę gaz ziemny, uzyskiwano go z węgla. Zawdzięcza on swoją popularność temu, że w przeciwieństwie do innych skał paląc się wydziela dużo ciepła i energii. Przerabia się go w procesie koksowania, czyli wysokotemperaturowego, bo ok. 1000*C, odgazowywania w piecach koksowiczych bez odstępu powietrza. Przy odgazowywaniu 1T węgla otrzymuje się:
•gaz koksowniczy – 330m³ (20%)
•koks – 650 kg (65%)
•smołę węglową – 42kg (5%)
•wodę pogazową – 10%

Węgiel brunatny
stosowany jest głównie jako opał (ze względu na dużą zawartość siarki- 3-4%, i wysoką popielność, do 40%, jego spalanie ma ujemny wpływ na środowisko). Stanowi także surowiec do chemicznych procesów wytlewania, uwodorniania i zgazowania węgla, stosowany także w ogrodnictwie (jako podłoże).

Ropa naftowa
Przetwórstwem ropy naftowej zajmuje się przemysł rafineryjny. Aby wyodrębnić z niej poszczególne składniki stosuje się destylację frakcyjną. Rozdziela się ją na frakcje dzięki różnicy w temperaturach wrzenia poszczególnych sładników. Ropa jest podstawowym surowcem przemysłu petrochemicznego. Uzyskuje się z niej m. in. benzynę, naftę, oleje, parafinę, smary, asfalty, mazuty, wazeliny i wiele materiałów syntetycznych.

Gaz ziemny
Jest to gaz zbierający się w skorupie ziemskiej w pokładach wypełniających przestrzenie, niekiedy pod wysokim ciśnieniem. Jego pokłady występują samodzielnie lub towarzyszą złożom ropy naftowej bądź węgla kamiennego. Zawartość składników zależy od miejsca wydobycia, jednak głównym składnikiem, który stanowi 90% gazu ziemnego jest metan. Oprócz niego występować mogą również niewielkie ilości etanu, propanu, butanu i innych związków organicznych i mineralnych. Gaz ziemny jest paliwem używanym w procesie produkcji energii elektrycznej w układach z turbiną parową lub gazową. Najlepsza sprawność produkcji energii elektrycznej osiągają układy wykorzystujące turbinę gazową i turbinę parową (tzw. combined cycle). Biorąc pod uwagę oddziaływanie na środowisko, gaz ziemny jest paliwem czystszym niż ropa naftowa czy wegiel bo przy jego spalaniu powstaje dużo mniej gazów cieplarnianych — o 30% mniej CO2 niż ze spalania ropy naftowej i ok. 45% mniej niż przy spalaniu wegla. Układy combined cycle opalane gazem ziemnym są w związku z tym najczystszym znanym źródłem energii elektrycznej.