Solis » Pompy ciepła » Stopień odnawialności i bezpieczeństw...  

Stopień odnawialności i bezpieczeństwo ekologiczne nośników energii.

Promieniowanie słoneczne jest podstawowym źródłem energii dla Ziemi. Strumień energii słonecznej emitowanej w kierunku Ziemi wynosi 173 000 TW (TW=1012 W). Dla porównania moc zainstalowana w krajowych elektrowniach wynosi 0,033 TW.

Około 30% energii przenoszonej przez to promieniowanie odbija się od atmosfery otaczającej kulę ziemską, około 46% pochłaniają morza, około 23% zużywa się w obiegu hydrologicznym (parowanie, opady). Tylko 370 TW (około 0,2%) wprawia w ruch powietrze i fale morskie, a zaledwie 40 TW (około 0,02%) pochłaniają rośliny, których liście magazynują energię słoneczną w postaci energii wiązań chemicznych w procesie fotosyntezy.
Fotosynteza polega miedzy innymi na przemianie CO2 i H2O w weglowodory z jednoczesnym wydzielaniem tlenu. Dzięki trwającemu setki milionów lat procesowi fotosyntezy, z odpadów roślinnych i zwierzęcych powstały zasoby paliw stałych (wegla kamiennego, brunatnego, torfu), paliw ciekłych (ropy naftowej) i gazu ziemnego. Dotychczas są one podstawową bazą surowców energetycznych.
Wymienione paliwa zaliczamy do nieodnawialnych nośników energii, których wykorzystanie powoduje istotne zagrożenie dla środowiska naturalnego.
Słońce jest źródłem energii pierwotnej, czyli nieprzetworzonej. Dlatego też wszelkie surowce energetyczne powstałe dzięki aktywności słonecznej uważa się za pierwotne nośniki energii.
Źródłem energii pierwotnej jest także sama Ziemia, we wnętrzu której zachodzą procesy fizyczne i chemiczne, których efektem jest wydzielanie ogromnych ilości ciepła. Szacuje się, że temperatura wewnętrznego jądra Ziemi jest wyższa od temperatury powierzchni Słońca.
Złoża wód geotermalnych znajdują się często na znacznej głębokości, jednak eksploatuje się je w niektórych krajach na skalę przemysłową. Wody geotermalne są odnawialnym źródłem energii, pod warunkiem, że woda po oddaniu ciepła jest z powrotem wtłaczana na znaczną głebokość a tempo eksploatacji złoża pozwala tej wodzie ogrzać się ponownie.
Fakt, że procesowi przemiany tej energii w ciepło użyteczne dla człowieka nie towarzyszy proces spalania, stawia energię geotermalną wśród źródeł energii bezpiecznych ekologicznie, choć nie można zapominać, że proces wydobycia gorących wód geotermalnych pochłania spore ilości "tradycyjnej" energii i towarzyszą mu zazwyczaj szkody górnicze.
Również ruchy planet i innych ciał niebieskich, a w szczególności Ksieżyca, są źródłem energii pierwotnej na Ziemi. Najbardziej charakterystycznym przejawem tej aktywności są pływy oceaniczne, zaliczane do bezpiecznych ekologicznie i odnawialnych źródeł energii.
Energię jądrową czerpiemy z pierwiastków rozszczepialnych, których złoża uformowały się w okresie bardzo intensywnej aktywności wulkanicznej Ziemi. Dlatego też pochodzenie energii jądrowej nie ma jednoznacznie słonecznego bądź ziemskiego charakteru. Nośniki energii jądrowej nie są odnawialne, jednak stosunkowo niska ilość odpadów oraz nowoczesne metody ich zabezpieczania i składowania powodują, że śmiało można uznać energię jądrową za bezpieczną ekologicznie.
Wszystkie znane nam odnawialne źródła energii, poza: energią pływów oceanicznych i energią geotermalną w sposób bezpośredni lub pośredni zależą od aktywności Słońca. Niektóre zależności, zwłaszcza te związane z obiegiem hydrologicznym w przyrodzie, są niezwykle skomplikowane, dlatego przyjmujemy, że energia spadku wód i energia wiatru ma charakter mieszany: słoneczno - ziemski.
Choć energia wiatru i energia spadku wód uznawane są za wyjątkowo "czyste", to sposób ich pozyskiwania ma niekiedy negatywny wpływ na środowisko. Dotyczy to zwłaszcza gigantycznych elektrowni wodnych, których budowie towarzyszy regulacja rzek i rozpad naturalnych, pierwotnych ekosystemów. Farmy wiatrowe zaś bardzo często są źródłem hałasu, a zatem ich lokalizacja musi być dobrze przemyślana.
W procesie fotosyntezy energia Słońca zostaje zamieniona w energię wiązań chemicznych. Powstałe dzięki temu związki organiczne mogą być użyte jako paliwo, które nosi nazwę biomasy. Biomasa to przede wszystkim odpady i odchody organiczne (roślinne i zwierzece) oraz rośliny uprawiane dla celów przemysłowych. Okres wzrostu drzew dostarczających drewna opałowego jest znacznie dłuższy niż okres wzrostu roślin energetycznych (rzepak, konopie), dlatego biomasa nie zawsze może być traktowana jako odnawialny nośnik energii - obszary lasów na Ziemi kurczą się w bardzo szybkim tempie. Większość odpadów organicznych jest spalana w nieprzystosowanych do tego kotłach, a skutkiem ubocznym jest olbrzymia emisja zanieczyszczeń stałych, ciekłych i gazowych.
Najczystszą i bez wątpienia najmniej uciążliwą dla środowiska jest energia bezpośredniego promieniowania słonecznego. Dociera ono do Ziemi głównie w postaci promieniowania widzialnego (światła) wykorzystywanego w urządzeniach fotowoltaicznych oraz promieniowania podczerwonego (ciepła), które może zostać pozyskane bezpośrednio poprzez odpowiednio skonstruowany absorber, bądź zostaje zakumulowane w powietrzu, wodzie i glebie.
Poza wymienionymi powyżej pierwotnymi nośnikami energii istnieją także nośniki wtórne. Do najważniejszych należą bez wątpienia woda i powietrze ogrzane przez ciepło odpadowe z różnych procesów technologicznych. Takie powietrze lub wodę można wykorzystać do zasilania pomp ciepła.


© 2004-2009, Solis Sp. z o.o.