Jakie źródło – jaka instalacja dla Prosumenta?

panel słoneczny z bliskaJeśli chcemy zostać prosumentami, mamy duże możliwości wyboru instalacji korzystającej z odnawialnych źródeł energii. Program Prosument obejmuje dofinansowania na aż sześć typów instalacji elektrycznych i cieplnych. Sposobów pozyskiwania energii odnawialnej jest tak wiele, że z pewnością znajdziemy taki, który najlepiej będzie odpowiadał naszym potrzebom, warunkom i możliwościom.

A może… żródła opalane biomasą

Biomasą nazywamy biodegradowalne produkty rolnictwa, leśnictwa i przemysłu pochodzenia organicznego. Dzięki procesowi fotosyntezy energia słoneczna gromadzi się w niej, co oznacza, że można wykorzystać ją w produkcji energii. Ta zawarta w biomasie przetwarzana jest na inne formy energii. Biomasa przechowywana w formie pelet służy jako paliwo do opalania, w wyniku którego uwalnia się energia cieplna. Może być ona następnie przetwarzana w energię elektryczną. Biomasa może być dwojakiego źródła – roślinnego (fitomasa) lub zwierzęcego (zoomasa). Roślinna biomasa to zwykle niskiej jakości drewno, słoma i inne odpady rolniczego pochodzenia lub specjalnie uprawiane z tym przeznaczeniem rośliny, na przykład wierzba energetyczna. Zwierzęca występuje najczęściej w formie nawozu. Spalanie biomasy generuje dwutlenek węgla, ale jest on łatwo pochłaniany przez hodowane rośliny, a co za tym idzie, bilans CO2 w atmosferze nie zmienia się. Paliwo to jest łatwo i szybko odnawialne i powszechnie dostępne.

Prosument i pompy ciepła

Pompa ciepła to maszyna, która wymusza przepływ ciepła z miejsca o niższej temperaturze do miejsca o temperaturze wyższej. W naturze ten przepływ przebiega oczywiście w przeciwnym kierunku, dlatego dla uzyskania takiego efektu niezbędne jest wykorzystanie dodatkowej energii. Jak możemy wykorzystać pompę ciepła do potrzeb grzewczych?

Pompy dają możliwość czerpania ciepła z gruntu, wody lub powietrza i przekazywania go do wnętrza budynku. Pompa korzysta ze źródła ciepła dolnego, czyli tego, z którego je pobieramy, i źródła górnego, czyli do którego jest dostarczane i które przekazuje ciepło w domu. Istnieją różne rodzaje pomp ciepła – powietrze/woda, woda/powietrze, woda/woda, powietrze/powietrze itd.

Dlaczego pompa ciepła uważana jest za odnawialne źródła energii, choć do jej działania niezbędny jest prąd? „Kradnąc” energię ze źródeł dolnych, produkuje bowiem więcej energii cieplnej, niż jej zużywa. Odpowiednie zaprogramowanie pompy cieplnej pozwala zaoszczędzić na rachunkach, a co ważne, taka forma ogrzewania nie jest szkodliwa dla środowiska.

Kolektor słoneczny – to też możliwość!

letnie słońce za chmuramiSłońce nieustannie dostarcza Ziemi bardzo dużo energii z promieniowania. Przez najbliższe miliardy lat się to nie zmieni – dlaczego by z tego nie korzystać, ile się da? Kolektory słoneczne to urządzenia, które przekształcają energię promieniowania słonecznego na energię cieplną. Najbardziej typowe kolektory składają się przezroczystego pokrycia, absorbera, czyli powierzchni chłonącej energię słoneczną, wymiennika ciepła i izolacji. Ciepło magazynowane jest w innym jego nośniku, zwykle powietrzu albo wodzie. Nośniki te znajdują się w specjalnych zasobnikach ciepła przyłączonych do kolektora, do których doprowadzana jest energia cieplna.

Kolektory słoneczne mają swoje zastosowanie przede wszystkim w celach grzewczych. Korzysta się z nich m.in. do podgrzewania wody użytkowej albo wspomagania systemu centralnego ogrzewania. Aby w pełni korzystać z energii słońca, powinniśmy zainwestować w kilka kolektorów, co razem ze zbiornikiem niesie ze sobą niemałe koszta. W jakim stopniu kolektory pokryją zapotrzebowanie na ogrzewanie?

Jeśli powierzchnia czynna optymalnie usytuowanych kolektorów słonecznych odpowiada 20% powierzchni ogrzewanych pomieszczeń, panele słoneczne pokrywają w około 40% zapotrzebowania na energię do ogrzewania pomieszczeń w domu dobrze zabezpieczonym przed stratami ciepła (zapotrzebowanie na energię do ogrzewania na poziomie 60 kWh/(m2·rok). Dlatego kolektory są raczej uzupełnieniem systemu grzewczego, ale są one skutecznym i całkowicie przyjaznym dla środowiska sposobem ogrzewania.

A może warto postawić na systemy fotowoltaiczne?

Energię słońca możemy wykorzystać nie tylko przetwarzając ją na ciepło, ale także na prąd elektryczny. Służą do tego systemy fotowoltaiczne. W jaki sposób działają? Podstawowymi elementami systemu są panele fotowoltaiczne, popularnie nazywane bateriami słonecznymi. Wbudowane w nie są ogniwa fotowoltaiczne, które pod wpływem działania energii słonecznej ulegają efektowi fotowoltaicznemu, polegającemu na wytworzeniu się pod wpływem promieniowania słonecznego siły elektromotorycznej. W ten sposób powstaje prąd stały. Dzięki urządzeniu o nazwie inwerter DC/AC, prąd stały zostaje przetworzony na prąd zmienny i może być wykorzystany w gospodarstwie domowym.

Systemy fotowoltaiczne zwykle montowane są na dachach i elewacjach budynków. Możemy je podpiąć pod standardową sieć elektryczną. Dzięki licznikowi dwukierunkowemu możemy wiedzieć, ile wynosi różnica między energią wyprodukowaną przez nie i pobraną z sieci – „słoneczny” prąd, którego nie wykorzystamy, możemy włączyć w sieć publiczną, a jeśli wyprodukowaliśmy go za mało, możemy dobrać więcej z sieci. Jednak wcale nie trzeba podłączać systemu fotowoltaicznego do sieci – energię przez niego wyprodukowaną można przekazywać bezpośrednio do urządzeń elektrycznych. Mówimy wówczas o instalacjach off-grid, niepodłączonych do sieci (więcej na ten temat w artykule On grid i off grid – przyłączona do sieci energetyki lub nie).

Więcej informacji na temat systemu fotowoltaicznego w artykule Przydomowa elektrownia fotowoltaiczna.

Małe elektrownie wiatrowe

Do najważniejszych odnawialnych źródeł energii należy także wiatr, czyli ruch powietrza wywołany różnicą ciśnień. Coraz popularniejsze staje się pozyskiwanie energii wiatrowej poprzez stawianie wiatraków lub turbin wiatrowych. Ale wykorzystać siłę powietrza możemy nawet we własnym gospodarstwie domowym i nie potrzebujemy do tego ogromnych maszyn. Z powodzeniem energię elektryczną produkować mogą małe elektrownie wiatrowe (MEWi). Zasada ich działania jest podobna, jak w przypadku dużych wiatraków – wiejący wiatr porusza łopatkami wirnika, a on uruchamia generator, w którym powstaje prąd elektryczny.

Mała elektrownia wiatrowa raczej nie może posłużyć jako jedyne źródło energii dla gospodarstwa domowego, ale może być jej uzupełnieniem, zwłaszcza w miejscach, gdzie zdarzają się częste przerwy w dostawach. Energię wiatrową można wykorzystać do ogrzewania wody lub pomieszczeń. Dobrze się sprawdza w przypadku domów jednorodzinnych, które nie zużywają dużo energii elektrycznej, gospodarstw rolnych czy domków letniskowych. Więcej informacji na temat MEWi w artykule Przydomowa elektrownia wiatrowa.

Jest jeszcze: mikrokogeneracja

Do tej pory omawialiśmy instalacje, które albo produkowały energię elektryczną, albo ogrzewały gospodarstwo domowe energią cieplną. A gdyby je połączyć? Służy temu kogeneracja, czyli produkcja skojarzona. Powyższe procesy są kojarzone, czyli występują równocześnie i są przeprowadzane przez jedno urządzenie. Produkuje ono energię elektryczną, a taki proces zawsze generuje ciepło. W przypadku typowych elektrowni oddawane jest do otoczenia, co ma niekorzystny skutek dla równowagi cieplnej w przyrodzie. Kogeneracja wykorzystuje powstałe ciepło do ogrzewania. W ten sposób środowisko nie otrzymuje szkodliwej dawki ciepła, które nie zostaje zmarnowane, lecz efektywnie wykorzystane.

Odmianą kogeneracji jest biokogeneracja, czyli wykorzystująca odpady pochodzenia zwierzęcego lub roślinnego oraz organiczne odpady z gospodarstw domowych. W wyniku fermentacji tych odpadków powstaje biogaz, cenne paliwo energetyczne. Dzięki biokogeneracji w otoczeniu zachowany zostaje także bilans dwutlenku węgla, więc jest to proces nie zwiększający poziomu zanieczyszczeń. W naszym gospodarstwie domowym biokogeneracja pozwoli rozwiązać problem odpadów – śmieci mogą nam się przydać!

Jakie źródło i jaką instalację wybrać?

Odpowiedź na to pytanie zależy oczywiście od wielu czynników. Na pewno kluczowym są nasze warunki finansowe. Każda z powyższych instalacji jest dość kosztowna i wymaga sporych nakładów pieniężnych. Nie ma co ukrywać – zwróci się dopiero po kilku latach (ok. 10), ale po tym czasie odczujemy korzyść finansową z oszczędności, jakie niesie zmniejszenie stopnia uzależnienia od firm energetycznych w postaci produkcji energii na własny rachunek.

Praktycznie wszystkie z powyżej opisanych źródeł sąwzględnie łatwo dostępne, szczególnie w przypadku energii słonecznej i wiatrowej, z której korzystać może dosłownie każdy. Pompy ciepła sprawdzą się we wszystkich warunkach, bo przecież pobierać mogą ciepło z każdego otoczenia. Mikrokogeneracja (zwłaszcza biokogeneracja) i źródła opalane biomasą mogą być znakomitym wyborem dla rolników i posiadaczy gospodarstw z produkcją roślinną czy zwierzęcą, które w naturalny sposób mogą być dostarczycielem paliwa. Dzięki tym sposobom mamy też szansę wykorzystać efektywnie odpady organiczne.

Każde z rozwiązań „zielonej energetyki” niesie ze sobą sporo praktycznych korzyści. Pamiętajmy też, że jakiekolwiek z nich wybierzemy, zyskamy na tym nie tylko my, ale także środowisko naturalne. To najbardziej długoterminowy zysk, jaki możemy osiągnąć dzięki odnawialnym źródłom energii.