Wiedza

Energia wiatrowa

Energia elektryczna uzyskana z energii wiatru jest uznawana za ekologicznie czystą, gdyż, pomijając nakłady energetyczne związane z wybudowaniem takiej elektrowni, wytworzenie energii nie pociąga za sobą spalania żadnego paliwa. Praca elektrowni wiatrowych powoduje jednak nietypowe i trudne do oceny oddziaływanie na środowisko.

Zespoły elektrowni wiatrowych wraz z infrastrukturą towarzyszącą nazywane są farmami lub parkami wiatrowymi.

Elektrownie wiatrowe dzielone są na typy ze względu na zastosowanie (przydomowe lub przemysłowe), moc (mikro, małe i duże) oraz lokalizację (lądowe i morskie). Do zastosowań przydomowych (na potrzeby własne użytkownika) wykorzystywane są mikro- i małe elektrownie. Duże elektrownie przemysłowe są przystosowane do sprzedaży energii.

Mikroelektrownie wiatrowe mają moc do 100 W. Małymi elektrowniami określane są te o mocy od 100 W do 50 kW. Duże elektrownie wiatrowe wytwarzają moc ponad 50 kW.

Przydomową elektrownią wiatrową określany jest zespół urządzeń terenowych służących do wytworzenia i magazynowania energii elektrycznej dla celów jej użycia w jednym lub kilku domach, najczęściej montowany w pobliżu odbiorców energii.

W ustawodawstwie polskim farmą wiatrową określana jest jednostka wytwórcza lub zespół tych jednostek wykorzystujących do wytwarzania energii elektrycznej energię wiatru, przyłączonych do sieci w jednym miejscu przyłączenia.

Zwykle jest to instalacja złożona z wielu turbin wiatrowych. Skupienie turbin pozwala na ograniczenie kosztów budowy i utrzymania oraz uproszczenie sieci elektrycznej.

Farmy wiatrowe mogą być lokowane na lądzie lub poza lądem. Pierwszą farmę wiatrową zbudowała amerykańska firma U.S. Windpower (później Kenetech) w 1980 roku na zboczach Crotched Mountain w południowym New Hampshire. Farma składała się z 20 turbin o mocy 30 kW każda.

Sieć farm wiatrowych szybko rozwija się np. w Danii i Niemczech. Światowym liderem są Chiny.

 

Energia słoneczna

Od początku XXI wieku rozwija się w tempie około 40% rocznie. W 2011 roku łączna moc zainstalowanych ogniw słonecznych wynosiła 69 GW i zaspokajały one 0,5% światowego zapotrzebowania na energię elektryczną.

Do górnych warstw atmosfery Ziemi dociera promieniowanie słoneczne o natężeniu napromieniowania 1366,1 W/m² (patrz stała słoneczna). Oznacza to, że całkowita moc docierająca do atmosfery wynosi około 174 petawatów. Około 30% tej mocy jest odbijane natychmiast w kosmos, a kolejne 20% jest pochłaniane przez atmosferę. Do powierzchni Ziemi dociera około 89 petawatów, co oznacza średnio około 180 W/m². Moc ta nie jest rozmieszczona równomiernie: obszar oświetlony światłem padającym prostopadle z góry może otrzymać do 1000 W/m², natomiast obszary, na których trwa noc, nie otrzymują bezpośrednio nic. Po uśrednieniu cyklu dobowego i rocznego najwięcej energii otrzymują obszary przy równiku, a najmniej obszary okołobiegunowe. Sumaryczna energia, jaka dociera do powierzchni poziomej w ciągu całego roku, wynosi od 600 kWh/m²/rok w krajach skandynawskich do ponad 2500 kWh/m²/rok w centralnej Afryce. W Polsce wynosi około 1100 kWh/m²/rok.

Z 89 petawatów docierających do powierzchni, około 0,1% jest wykorzystywane przez rośliny w procesie fotosyntezy. Zmagazynowana w ten sposób energia jest źródłem zarówno żywności, jak i paliw kopalnych. Całkowita moc wykorzystywana przez ludzi stanowi około 18 terawatów, czyli około 0,02% mocy promieniowania słonecznego. Szacuje się, że wszystkie istniejące na Ziemi złoża węgla, ropy naftowej i gazu ziemnego zawierają łącznie około 430 ZJ energii, co odpowiada energii jaka dociera ze Słońca do Ziemi w ciągu 56 dni.

Cała energia promieniowania słonecznego pochłonięta przez Ziemię, również ta wykorzystana w jakikolwiek sposób przez rośliny i zwierzęta, przekształca się w ciepło, a następnie jest emitowana w postaci promieniowania podczerwonego w kosmos.

 

Bioenergia

One of the advantages of biomass fuel is that it is often a by-product, residue or waste-product of other processes, such as farming, animal husbandry and forestry. In theory this means there is no competition between fuel and food production, although this is not always the case.

Biomass is the material derived from recently living organisms, which includes plants, animals and their byproducts. Manure, garden waste and crop residues are all sources of biomass. It is a renewable energy source based on the carbon cycle, unlike other natural resources such as petroleum, coal, and nuclear fuels. Another source includes Animal waste, which is a persistent and unavoidable pollutant produced primarily by the animals housed in industrial-sized farms.

There are also agricultural products specifically being grown for biofuel production. These include corn, and soybeans and to some extent willow and switchgrass on a pre-commercial research level, primarily in the United States; rapeseed, wheat, sugar beet, and willow (15,000 ha in Sweden) primarily in Europe; sugarcane in Brazil; palm oil and miscanthus in Southeast Asia; sorghum and cassava in China; and jatropha in India. Hemp has also been proven to work as a biofuel. Biodegradable outputs from industry, agriculture, forestry and households can be used for biofuel production, using e.g. anaerobic digestion to produce biogas, gasification to produce syngas or by direct combustion. Examples of biodegradable wastes include straw, timber, manure, rice husks, sewage, and food waste. The use of biomass fuels can therefore contribute to waste management as well as fuel security and help to prevent or slow down climate change, although alone they are not a comprehensive solution to these problems.

Biomass can be converted to other usable forms of energy like methane gas or transportation fuels like ethanol and biodiesel. Rotting garbage, and agricultural and human waste, all release methane gas—also called "landfill gas" or "biogas." Crops, such as corn and sugar cane, can be fermented to produce the transportation fuel, ethanol. Biodiesel, another transportation fuel, can be produced from left-over food products like vegetable oils and animal fats.Also, Biomass to liquids (BTLs) and cellulosic ethanol are still under research.

 

źródło: Wikipedia