Odnawialne źródła energii (tzw. OZE) – czym są i jak działają?

Utworzono: 2018-10-24 g. 08:52
Autor: redakcja.regiodom
Odnawialne źródła energii
Odnawialne źródła energii, w skrócie nazywane są OZE. Oznaczają one zasoby naturalne, które się nie wyczerpują. Pozyskiwanie ciepła i prądu z tych źródeł cieszy się coraz większą popularnością, również w Polsce. Piszemy, skąd pozyskuje się czystą i bezpieczną energię.

Tradycyjne zasoby naturalne do pozyskiwania energii mają to do siebie, że się wyczerpują. Kolejnym ich minusem są rosnące ceny (wpływ na to ma również zmieniająca się sytuacja geopolityczna). Aby uporać się z tymi problemami, coraz więcej mówi się o tanim i bezpiecznym pozyskiwaniu energii, stąd popularyzacja wykorzystania odnawialnych źródeł energii (OZE). Czym są OZE? W skrócie to źródła energii, których zasób w krótkim czasie odnawia się, dlatego ich używanie nie prowadzi do ich deficytu. Zaliczamy do nich: wiatr, promienie słoneczne, spadki rzek, pływy i fale morskie oraz geotermię, wodę, powietrze i biomasę.

Energia z wiatru

Do przetwarzania energii wiatru (czyli przemieszczających się mas powietrza) w energię elektryczną wykorzystuje się turbiny wiatrowe (zlokalizowane na lądzie lub w wodzie). Ich działanie polega na tym, że energia wiatru jest "zbierana" przez obracające się łopaty wirnika (najczęściej trzy), a następnie przetwarzana jest przez generator na prąd elektryczny. W Polsce warunki wiatrowe nie sprzyjają powstawaniu dużych farm. Do kilku lokalizacji, które umożliwiają sprawne funkcjonowanie elektrowni wiatrowych należą: okolice Darłowa, Pucka i Kołobrzegu oraz Podkarpacie i rejon Suwalszczyzny.

Słońce jako odnawialne źródło energii

Dzięki energii słonecznej (inaczej solarnej) możliwa jest produkcja dwóch rodzajów energii: ciepła (z wykorzystaniem kolektorów słonecznych) oraz energii elektrycznej (za pomocą ogniw fotowoltaicznych).

Kolektory słoneczne odbierają energię cieplną promieniowania słonecznego. Następnie przekazują ją przez tzw. czynnik grzewczy i wymiennik ciepła w zbiorniku (bojlerze), żeby ogrzać wodę. Urządzenia te najczęściej służą do podgrzewania wody użytkowej i basenowej, a rzadziej do wspomagania centralnego ogrzewania domu.

Przeczytaj i zdobądź dofinansowanie do OZE: Warunki programu „Czyste powietrze" 

Do wykorzystywania energii słońca wykorzystuje się również ogniwa fotowoltaiczne. Zamieniają one energię promieniowania słonecznego w energię elektryczną. Z ogniw buduje się panele fotowoltaiczne, które dopiero w połączeniu z konstrukcją mocującą, falownikiem, zabezpieczeniami elektrycznymi i przewodami stanowią instalację fotowoltaiczną.

W związku ze zmieniającymi się porami roku obszar Polski charakteryzuje bardzo nierówny rozkład promieniowania słonecznego. Na okres od początku kwietnia do końca września przypada 80 proc. sumy nasłonecznienia. Pozostała część przypada na czas jesienno-zimowy.



FotowoltaikaFot. Nibe

Woda płynąca

Elektrownie wodne wykorzystują spadek wody, czyli to, że woda z rzek spływa z wyżej położonych terenów (takich jak góry, czy wyżyny) do zbiorników wodnych (mórz lub jezior) na nizinach. O ilości potencjalnej energii, którą można pozyskać, decyduje wysokość spadku wody. Mówiąc najprościej, przepływająca woda porusza urządzenie zwane turbiną, które jest bezpośrednio połączone z prądnicą, która wytwarza prąd.

Energia geotermalna, hydrotermalna i aerotermalna czyli grunt, woda i powietrze

Energia geotermalna (nazywana energią z wnętrza Ziemi) pobierana jest głównie z ciepła wód geotermalnych oraz z energii zawartej w gruncie (gleba i wody gruntowe). Energię geotermalną pozyskuje się m.in. instalując gruntowe pompy ciepła. Urządzenia to pozwalają zasilać w energię instalacje grzewcze, chłodzące i podgrzewające wodę użytkową w domach. Systemy oparte o gruntowe pompy ciepła wymagają odwiertów i drążenia w ziemi lub dużych przestrzeni (jeśli decydujemy się na pompę z poziomym wymiennikiem gruntowym). Jest to jednak najbardziej efektywne i stabilne źródło pozyskiwania energii cieplnej do ogrzewania domów.

Pompę ciepła można mieć również z pominięciem prac ziemnych. Trzeba zdecydować się na pompę ciepła typu powietrze-woda, która wykorzystuje energię słoneczną zgromadzoną w powietrzu atmosferycznym. Niestety w czasie srogiej zimy jej wydajność spada i wtedy staje się ona droższa w eksploatacji niż pompa gruntowa.

Ważne! Pompy ciepła do działania potrzebują stałego dostępu do prądu. System może stać się niezależny od energii pobieranej z sieci, pod warunkiem, że zainstaluje się panele fotowoltaiczne.
Zauważmy, że pompa ciepła to jedyne urządzenie, które może zapewnić nam nie tylko ekologiczne ogrzewanie, ale i chłodzenie domu.



Pompa ciepłaFot. Nibe

Biomasa

Nośnikiem energii odnawialnej jest również biomasa, czyli materia roślinna i zwierzęca, która ulega biodegradacji (w tym również produkty przemiany materii, np. nawóz krowi). Biomasa jest bazą do produkcji różnych biopaliw:

  • gazowych (np. biogaz, który można wykorzystać do zastąpienia gazu ziemnego),
  • ciekłych,
  • stałych (pellety i brykiety).

Pellety wytwarzane są głównie z drewna odpadowego. Natomiast na brykiety można przetworzyć każdy rodzaj biomasy (słomę, drewno, kompost i osady ściekowe). Najbardziej znanym biopaliwem jest pellet drzewny. Swoją popularność zawdzięcza m.in. temu, że produkowane obecnie kotły peletowe są niemal bezobsługowe i ekologiczne, co zapewnia duży komfort użytkowania tych urządzeń.

Odnawialne źródła energii są zróżnicowane pod względem pochodzenia i lokalnych zasobów, a korzystanie z nich wymaga zainstalowania odpowiednich systemów do przetwarzania energii z tych źródeł na energię użytkową (cieplną lub elektryczną).

Rynek OZE w Polsce

Do odnawialnych źródeł energii najczęściej wykorzystywanych w Polsce należą na razie paliwa z biomasy. Aż 70,7 proc. zielonej energii pochodzi w naszym kraju z wykorzystania biopaliw stałych (dane GUS za rok 2016). Na drugim miejscu jest energetyka wiatrowa – z wynikiem 11,9 proc. energii odnawialnej dla Polski. Wśród OZE liczą się jeszcze biopaliwa dodawane do benzyny (bioetanol) i oleju napędowego (biodiesel) – ich udział w całości energii pozyskanej z OZE wyniósł 10,2 proc. Pompy ciepła i energia słoneczna stanowiły tylko po 0,58 proc. Jednak te rozwiązania zyskują coraz więcej na rodzinnym rynku, szczególnie w energetyce rozproszonej, a w przyszłości również w ciepłownictwie. Potwierdzają to liczby, które pokazują, że np. rynek pomp ciepła w Polsce jest jedynym rynkiem w Europie, na którym zanotowano wzrosty sprzedaży tych urządzeń aż 7 lat z rzędu.

– Pompy ciepła to niewątpliwie technologia, która jest i będzie stosowana w nowoczesnych domach. Ponadto przy wsparciu finansowym jest również szansa na coraz większe jej zastosowanie w budynkach starszych, w celu likwidacji nieefektywnych kotłów stałopalnych. Międzynarodowa Agencja Energetyczna w raporcie dotyczącym efektywności energetycznej z 2016 roku uznała pompy ciepła za najlepszą dostępną technologię (czyli BAT z ang. Best available technology – Najlepsze dostępne techniki) ogrzewania pomieszczeń i przygotowania ciepłej wody użytkowej, głównie ze względu na najwyższą efektywność oraz aspekty ekologiczne. Oprócz tego że pompa ciepła jest najbardziej ekologicznym, bezpiecznym i komfortowym źródłem ciepła jest też niezwykle tania w eksploatacji, ponieważ spośród wszystkich urządzeń grzewczych osiąga najwyższą klasę efektywności A++ – mówi dr inż. Małgorzata Smuczyńska, Menedżer ds. marki NIBE.

I dodaje: – Osobiście od 7 lat użytkuję pompę ciepła NIBE i uważam, że jest to technologia, która w przyszłości zastąpi wszystkie inne technologie oparte o paliwa stałe, takie jak: olej, gaz, drewno czy węgiel i będzie tak powszechna, jak w krajach skandynawskich.



Aranżacja z pompą ciepłaFot. Nibe

A jak wygląda w Polsce sytuacja pozyskiwania "zielonego" prądu? W produkcji energii elektrycznej prym wiodą elektrownie wiatrowe (55,2 proc. w 2016 roku). Drugie miejsce przypadło biopaliwom stałym (30,3 proc.), a trzecie – energii z wody (9,4 proc.). I choć znaczenie energetyki słonecznej rośnie, to na razie w Polsce ma ona tylko 0,5 proc. udziału w rynku. 

Przeczytaj: Odnawialne źródła energii w Niemczech pokryły całe zapotrzebowanie na energię 

Kategorie: Ogrzewanie
Tagi: pompy ciepła odnawialne źródła energii OZE
Zobacz pełną wersję

Zdjęcia