OZE wykorzystanie i wytwarzanie

turbina wiatrowa z bliskaW otaczającym nas świecie obserwujemy zmiany. Zachodzą one coraz szybciej. Od opatentowania do zastosowania wynalazku upływa coraz krótszy okres czasu. Porządek, do którego przywykliśmy odchodzi. Źródła energii nie są wyjątkiem.

Od lat w kopalniach wydobywane było „czarne złoto”. Kraj który nim dysponował miał liczącą się pozycję w handlu międzynarodowym… Nie tak dawno politycy w kampanii wyborczej odmieniali we wszystkich przypadkach “gaz łupkowy”. Specjaliści od PR do wyboru mieli wiele haseł, a jednak skupili się na tym…

Dostęp do źródła energii

Jedną z czynności poprzedzających budowę domu było wykonanie przyłącza elektrycznego. Jeżeli koszt doprowadzenia linii energetycznej do działki był zbyt wysoki – cena gruntu była bardzo niska…

Z pozoru różne sprawy, a jednak miały wspólny mianownik – dostęp do źródła energii. Wyobraźmy sobie, jak zmieni się nasze postrzeganie rzeczywistości, gdy okaże się, że monopol na wytwarzanie energii jest czysto umowny.

Zastanówmy się jak zmienią się ceny towarów, koszty utrzymania, wartości nieruchomości położonych z dala od cywilizacji, gdy okaże się, że energię na własne potrzeby możemy wytworzyć sami.Istna rewolucja myślowa i ekonomiczna.

Jakie są odnawialne źródła energii?

Węgiel, gaz ziemny, ropa naftowa należą do nieodnawialnych źródeł energii. Gdy zamienimy je w energię, znikną. Im dłużej z nich korzystamy, tym jest ich mniej. Kraje, które mają ich złoża mogą dyktować ceny, wpływać na globalną sytuację ekonomiczną. Alternatywą dla tradycyjnych źródeł energii jest energia odnawialna. Co oznacza termin, który ma tak duże znaczenie? Energia odnawialna to energia pozyskiwana ze źródeł, które są powszechnie dostępne lub w krótkim okresie (np. sezonu wegetacyjnego) są w stanie się zregenerować.

Jakie źródła energii należą do odnawialnych źródeł energii?

Do odnawialnych źródeł energii zaliczamy: wiatr, słońce, woda, źródła geotermalne, biomasa (biogaz, biopaliwa stałe i ciekłe). Energia wiatru, energia słoneczna czy energia wody nie muszą być wytwarzane przez człowieka. One w przyrodzie są. Aby z nich skorzystać należy zbudować urządzenie, które zamienia ją na energię elektryczną. Energia wiatru może być zmieniana w prąd elektryczny przy wykorzystaniu wiatraków lub turbin.

Energia słoneczna może być zmieniana w prąd elektryczny w panelach fotowoltaicznych lub w ciepło w panelach słonecznych. Analogicznie, energia wody może poruszać turbinę wodną. Energia geotermalna w zależności od tego jaką temperaturę ma źródło może być wykorzystana w różnorodny sposób. Najcieplejsze źródła są wykorzystywane do produkcji prądu elektrycznego, zasilania zakładów produkcyjnych (np. produkcja soli przez odparowanie wody). Źródła mniej zasobne w energię doskonale nadają się do: suszenia produktów, ogrzewania szklarni, produkcji cwu, ogrzewania basenów, stawów hodowlanych.

Na to czy wieje wiatr, świeci słońce, płynie woda nie mamy wpływu. Jeżeli teren, którym dysponujemy ma niekorzystne z punktu widzenia OZE położenie, wówczas możemy mieć dostęp do ograniczonej liczby źródeł energii. Alternatywą jest… wytwarzanie OZE.

Wytwarzanie OZE – czyli co?

Aby uniezależnić się od kaprysów pogody lub umożliwić sobie korzystanie z OZE, gdy warunki terenowe temu nie sprzyjają warto pomyśleć o wytwarzaniu OZE. Tak! Istnieją alternatywne źródła energii, które można wytwarzać. Należą do nich: biomasa, biogaz i biopaliwa. Czy wykluczają one wykorzystanie energii: wiatru, wody lub słońca? Absolutnie nie. Również jeśli mamy już elektrownię wiatrową, słoneczną lub wodną możemy stworzyć system hybrydowy.

Co to za źródła energii, które sami możemy wytwarzać? Częściowe rozwiązanie podsuwa przedrostek bio.

Wytwarzanie OZE: biomasa

Podczas procesu wegetacji roślin zachodzi fotosynteza. Pod wpływem światła słonecznego roślina – mówiąc potocznie – rośnie. Innymi słowy zachodzi w niej proces fotosyntezy. Promieniowanie słoneczne jest akumulowane i zamieniane na masę. Biomasę można bezpośrednio spalić lub zamienić na biopaliwa. Biomasą jest np. drewno, które możemy spalić w ognisku lub piecu.

To również biopaliwa stałe

Do biopaliw stałych zaliczamy: drewno, słomę, siano, trawy roślin energetycznych, zrębki drzewne, węgiel drzewny, ziarna zbóż, brykiety i pelety. Pelety powstają np. z odpadowego drewna. W brykiety można zaś przetworzyć praktycznie każdy rodzaj biomasy – nawet: słomę, kompost, śmieci czy osady ściekowe.

Drzewa rosną wolno. Im mają one twardsze drewno i są bardziej energetyczne przy spalaniu, tym wolniej rosną. Rekordzistką wzrostu jest brzoza, ale spala się szybko dając mało energii. Mnóstwo energii podczas spalania dostarcza dąb, ale rośnie bardzo wolno.
Oprócz drewna można wykorzystywać rośliny energetyczne, czyli odmiany rosnące szybko i dające stosunkowo dużo energii przy spaleniu. Należą do nich: miskant, słonecznik, wierzba.
Oczywiście po zbiorze rośliny muszą być wysuszone i np. brykietowane, aby nie zajmowały wiele miejsca i łatwo było je wykorzystać jako biopaliwo.

Biopaliwa stałe mogą być produkowane również z odpadów przemysłowych oraz rolniczych.
Do biopaliw należy również ziarno. Wymaga ono jednak spalania w kotłach przystosowanych do tego paliwa.

Do tej grupy zaliczamy również biopaliwa ciekłe

Biopaliwa ciekłe to: olej roślinny surowy i przetworzony (biodiesel), oraz alkohole – metanol, etanol, butanol i propanol.

Olej roślinny surowy jest tłoczony z roślin oleistych. Natomiast, biodiesel wytwarzany jest z oleju roślinnego (lub tłuszczu zwierzęcego) i metanolu, w procesie noszącym nazwę transesteryfikacji. Produktem ubocznym powstającym przy produkcji biodiesla jest gliceryna.
Aby wytworzyć litr biodiesla, potrzeba niewiele ponad litr oleju roślinnego i ok. 0,1 litra metanolu.

Biodiesel można kupić na niektórych stacjach paliw. Na zachodzie określa się go skrótem B100 (paliwo o zawartości 100% biodiesla). Biodiesla nie należy mylić z paliwem o nazwie ekodiesel, czyli zwykłym olejem napędowym, o niższej zawartości siarki.

Biopaliwa gazowe

Do biopaliw gazowych należy przede wszystkim biogaz, otrzymywany w procesie fermentacji beztlenowej biomasy, składający się przede wszystkim z metanu. Powstaje on samorzutnie w przyrodzie. Jeśli w ciepły dzień, będąc nad jeziorem włożymy patyk w warstwę mułu zalegającego na dnie, na powierzchni wody pojawią się bańki gazu. Jest to tzw. gaz błotny. Powstaje on z gnijącej biomasy. Jego głównym składnikiem jest metan.Biopaliwem jest również gaz drzewny, powstający w procesie zgazowania jak najbardziej odnawialnego drewna.

Rzadziej spotykany jest gaz ze zgazowania innych surowców biomasowych. Po II wojnie światowej gaz z drewna tzw. holz gaz był używany do napędzania samochodów. Na skrzyni ciężarówki lub w bagażniku auta znajdował się piecyk, w którym paliło się drewno, a płomień podgrzewał drewno znajdujące się w zamkniętym pojemniku. Wydobywający się z drewna gaz był rurą kierowany do gaźnika samochodu.

Wykorzystanie OZE – niewyczerpane złoża

OZE nie tylko się wytwarza. Można z nich czerpać energię pełnymi garściami, a raczej megawatami. Czemu nie robiono tego do tej pory na dużą skalę? Dostępne były w miarę tanie naturalne surowce energetyczne: ropa naftowa, węgiel kamienny, gaz ziemny. Ich złoża stopniowo wyczerpują się.

Większość odkryć złóż ropy miała miejsce do lat sześćdziesiątych XX wieku. W kolejnych dekadach, pomimo postępu technologicznego i trwających intensywnych poszukiwań, odkrycia były coraz mniejsze. Na jedną odkrywaną baryłkę przypada od 3 do 5 wydobywanych (zależnie od źródeł). Z podzielenia znanych rezerw ropy przez roczne zużycie otrzymujemy odpowiedź: 40 lat. Na podobny okres przewiduje się eksploatację zasobów węgla kamiennego w Polsce. Najwyższym czas, więc szukać alternatywnych źródeł energii. Najmniej doceniamy to co mamy za darmo…

Elektrownie fotowoltaiczne – to warto wiedzieć

Za darmo mamy promienie słoneczne. Są one od dawna wykorzystywane do ogrzewania pomieszczeń np. w szklarniach, tunelach foliowych.

panele fotowoltaiczne z bliskaKolejnym krokiem było czerpanie energii słonecznej z miejsca, w którym ona występuje (na zewnątrz budynku) i przesyłanie do miejsca w którym jest najbardziej potrzebna (grzejniki, zasobnik cwu). Kilka lat temu bardzo popularne były panele słoneczne. Jak każde pionierskie rozwiązanie nie było wolne od tzw. chorób wieku dziecięcego. Panele wystawione są na działanie ekstremalnych temperatur. Od +70 stopni latem (do takiej nagrzewa się panel w lecie) do -40 stopni w zimie. W panelach znajduje się nośnik ciepła. Mimo zmian temperatury panel nie może się rozszczelnić. Ciepła nie można magazynować. W związku z tym latem są jego nadmiary, a zimą niedobory.

Obecnie najdoskonalszym rozwiązaniem są panele fotowoltaiczne. Mają postać czarnych płyt. Wraz z przetwornikiem zamieniają energię słoneczną na energię elektryczną o parametrach takich jak w sieci energetycznej. Można ją wykorzystać do oświetlania, ogrzewania, napędzania urządzeń domowych.

Dużym ułatwieniem dla użytkowników domowych elektrowni słonecznych jest ustawa o fotowoltace. Pozwala ona wysyłać do sieci energetycznej (do której i tak podłączony jest budynek) nadmiar energii i czerpać bez dodatkowych opłat do 80% energii wysyłanej. Sieć pełni rolę bufora energii, a za tę przysługę każe sobie płacić owymi 20% energii. Rozliczenie jest w roczne. W miesiącach letnich produkowane jest więcej energii niż jest zużywane. W miesiącach jesiennych i zimowych “uskładana” energia jest pobierana z sieci na oświetlenie i ogrzanie obiektu. Rozwiązanie technologicznie i organizacyjnie genialne.

Elektrownia słoneczna jest obiektem doskonale skalowalnym. Potrzeba 250 W? Instalujemy jeden panel. Potrzeba 8 kW? Instalujemy 32 panele. Potrzeba 1 MW czy 10 MW? To tylko kwestia liczby paneli.

Czy można mieć prywatną elektrownię i sprzedawać prąd?

Można, aczkolwiek wymagania formalne są wyższe niż przy instalacji w programie Prosument (np. uzyskanie koncesji) i sprawa wysyłanie energii do sieci jest nieco bardziej skomplikowana. Trzeba wygrać aukcję. Podobną do aukcji dzieł sztuki, z tą drobną różnicą, że zaproponować trzeba cenę… najniższą.

Elektrownie wiatrowe i OZE

Za darmo mamy wiatr. Kiedyś napędzał on wiatraki, które poruszały żarna młynów. Współcześnie ten sam wiatr może napędzać śmigła lub turbiny, które poruszają prądnice. Tak w jak w przypadku elektrowni fotowoltaicznych mogą mieć one zastosowanie prosumenckie i komercyjne.

Działanie elektrowni wiatrowych jest nieco bardziej obłożone restrykcjami niż elektrowni słonecznych. Mają one elementy ruchome, które hałasują, mogą stanowić zagrożenie dla zwierząt, ptaków i ludzi. O ile organizacje ekologiczne patrzą przychylnym okiem na fotowoltaikę, o tyle solą w ich oku są elektrownie wiatrowe.

Kolejna możliwość – elektrownie wodne

Nad rzeką młynarz budował młyn, mielił zboże i opływał w dostatki. Koszty miał znikome bo energia nic go nie kosztowała. Nic nie stoi na przeszkodzie, aby wykorzystać energię wody (jeśli takową mamy na swoim terenie) i zbudować elektrownię wodną. Nie musimy w tym celu budować tamy, wysiedlać i zalewać kilku wsi. Możemy zbudować elektrownię prosumencką dostarczającą energii na potrzeby domu lub firmy.

Planując jej budowę należy zadbać o uzyskanie pozwoleń i mieć na uwadze, że konstrukcja musi być zgodna z tym co o ingerencji w cieki mówi prawo wodne.

Energia geotermalna – skala mikro i makro

Energia geotermalna może być wykorzystana na skalę mikro (pompa ciepła) oraz na skalę makro (elektrownia lub zakład ciepłowniczy).

Pompy ciepła służą do ogrzewania budynków i przygotowywania ciepłej wody użytkowej. Niezależnie od pory roku wykorzystują one energię słoneczną zgromadzoną w ziemi, wodach gruntowych, powietrzu atmosferycznym oraz energię geotermalną, które są dostępne bezpłatnie i w nieograniczonej ilości.

Większych inwestycji wymaga zbudowanie ciepłowni wykorzystującej energię geotermalną. Wykorzystuje się zjawisko, że im bliżej do środka Ziemi, tym temperatura jest wyższa. Wykonuje się więc odwierty na głębokość kilku kilometrów, tłoczy wodę w odwiert, która po ogrzaniu się wypływa drugim odwiertem. Przedsięwzięcie jest opłacalne bowiem wydatek energii na pompowanie wody jest znacznie mniejszy niż zysk z energii pobranej z nagrzanej wody.

Gorącą wodę można wykorzystać do ogrzewania budynków mieszkalnych, zasilania urządzeń (np. suszenie owoców), ogrzewania szklarni.

Wykorzystanie i wytwarzanie OZE – podsumowanie

Odnawialne źródła energii można wytwarzać we własnym zakresie. Może to być pomysł na wykorzystanie nieużytków. Do wyprodukowania biopaliw potrzebne jest oprzyrządowanie np. maszyna do brykietowania traw energetycznych lub tłoczenia oleju. Większość biopaliw można wykorzystać w już istniejących instalacjach. Niektóre (np. ziarno) wymagają dostosowanych do nich pieców. Spalanie niektórych biopaliw np. biodiesla powoduje mniejsze zanieczyszczenie atmosfery niż paliw tradycyjnych.

Z biopaliw można produkować energię na własny użytek, jak również odsprzedać je elektrowni, która musi wytwarzać część prądu z OZE. Z OZE najmniej kłopotliwą inwestycją jest fotowoltaika.

Energię z OZE można wytwarzać na potrzeby własne oraz w celu odsprzedaży. Dużo mniej formalności wymaga budowa instalacji prosumenckiej niż produkującej energię na sprzedaż. Źródłem bogactwa młynarza było świadczenie usług przy wykorzystaniu darmowej energii. Dlaczego nie może być i Twoim?