Jakie są odnawialne źródła energii i co oznacza to określenie? Tłumaczymy

W tym artykule:

1. Co to są odnawialne źródła energii?
2. Jakie są odnawialne źródła energii?
3. Jakie są niewyczerpywalne źródła energii?
4. Jaka jest najlepsza energia odnawialna?
5. Jaka przyszłość czeka energetykę?

W obecnej rzeczywistości, coraz więcej energii pozyskujemy ze źródeł odnawialnych i niewyczerpywalnych, które stanowią realną alternatywę dla konwencjonalnych paliw. Udział tzw. zielonej energii rośnie w ogólnym bilansie i według prognoz większości krajów Unii Europejskiej, będzie wzrastał w kolejnych latach. Jakie są odnawialne źródła energii?

Zmiany klimatyczne, które dokonują się na naszych oczach, stanowią przykrą konsekwencję rozwoju gospodarczego. Nie ulega wątpliwości, że zanieczyszczenie atmosfery wynika przede wszystkim ze spalania paliw kopalnych. Na przestrzeni lat, technologia energetyczna uległa istotnemu unowocześnieniu. Proces wytwarzania energii elektrycznej i cieplnej znacząco zyskał na wydajności, co ograniczyło zapotrzebowanie na paliwa. To samo dotyczy napędów wprawiających w ruch pojazdy spalinowe.

To jednak w żaden sposób nie rozwiązuje problemu zanieczyszczeń, bo te, mimo że w mniejszym stopniu, przez cały czas są emitowane. Miną lata, zanim konwencjonalne paliwa można będzie całkowicie zastąpić odnawialnymi źródłami. Jednak proces gruntownych przemian w energetyce, zgodny z koncepcją zrównoważonego rozwoju, już się rozpoczął.

Co to są odnawialne źródła energii?

Na wstępie wypada wyjaśnić, że każde źródło energii ma charakter odnawialny. Paliwa kopalne, jak węgiel kamienny i brunatny, ropa naftowa i gaz ziemny, w dużym uproszczeniu powstały z obumarłych roślin, które w warunkach beztlenowych uległy przemianie do formy węgla lub węglowodorów.

Nowe panele fotowoltaiczne produkują także wodę. „Wysysają” ją z powietrza, nawet na pustyni

Czy można za jednym zamachem produkować elektryczność i czystą wodę? To właśnie robi nowy wynalazek saudyjskich uczonych.

Mimo eksploatacji tych źródeł, proces ten będzie się powtarzał tak długo, jak długo istnieje Ziemia. Rzecz w tym, że przemiany, o których mowa, nie zachodzą w tempie proporcjonalnym do tempa eksploatowania naturalnych złóż. Przemiana materiału organicznego trwa setki tysięcy lat. To sprawia, że kolejne złoża nie będą dla nas dostępne. W tym kontekście, wspomniane wcześniej zasoby naturalne należy uznać za nieodnawialne.

Czym zatem są odnawialne źródła energii? Pod tym pojęciem należy rozumieć zasoby, które odnawiają się w krótkim czasie lub są niewyczerpywalne. Ich eksploatacja nie doprowadza więc do wystąpienia zjawiska długotrwałego niedoboru lub braku. To sprawia, że korzystanie z OZE w znacznie mniejszym stopniu obciąża środowisko naturalne.

Jakie są odnawialne źródła energii?

Kierując się powyższą definicją, łatwo można dojść do wniosku, że energia odnawialna nie może pochodzić z żadnych paliw kopalnych. Zasoby potrzebne do jej wytworzenia nie mają postaci fizycznej. OZE bazuje przede wszystkim na wykorzystaniu naturalnych i powtarzalnych procesów zachodzących w przyrodzie, które pozwalają na produkcję czystej energii.

Naukowcy zasilali prosty komputer fotosyntetyzującymi sinicami. Działał przez pół roku!

Ponad sześć miesięcy pracował mikroprocesor, któremu energii dostarczały najprostsze jednokomórkowe organizmy, jakie żyją na Ziemi. Zdaniem naukowców, baterie z sinicami mogą być przysz...

Zanim wymienimy i opiszemy poszczególne rodzaje odnawialnych źródeł energii, musimy wspomnieć, że wbrew często powtarzanym opiniom, energia jądrowa nie jest zaliczana do OZE. Prawdą jest, że eksploatacja uranu w zamkniętym obiegu paliwowym dostarcza energii na kilkaset lat, jednak zasoby tego pierwiastka nie są niewyczerpywalne. Poza tym, temu procesowi nieodłącznie towarzyszy kwestia wyjątkowo kłopotliwej utylizacji radioaktywnych odpadów.

Skoro energia jądrowa nie jest zaliczana do OZE, to jakie wyróżniamy rodzaje źródeł odnawialnych?

Energia słoneczna

Energia pochodząca z promieniowania słonecznego jest wykorzystywana na dwa sposoby: do produkcji prądu i ciepła. W pierwszym przypadku zastosowanie mają specjalne ogniwa fotowoltaiczne zbudowane z materiałów półprzewodnikowych, które energię z promieniowania przekształcają w prąd stały. Produkcja ciepła odbywa się przy udziale specjalnych kolektorów, które pochłaniają energię słoneczną i oddają ją w postaci ciepła.

Energia wodna

Także woda może posłużyć do produkcji prądu. Poprzez wykorzystanie zapór, spiętrzeń, strumieni i systemu turbin, z ruchu wody generowana jest energia kinetyczna, która podlega przekształceniu w energię elektryczną. Mówiąc o energetyce wodnej, nie można nie wspomnieć o energii pływów i prądów. W tym przypadku wykorzystuje się zjawisko regularnych zmian poziomu wód morskich i oceanicznych.

Energia wiatrowa

Energia z wiatru pozwala na pozyskanie energii elektrycznej. Żeby było to możliwe, stosowane są specjalne turbiny, składające się z trzech podstawowych elementów: wieży, gondoli i wirnika. Gdy łopaty zostaną wprawione w ruch, aparatura przekształca energię kinetyczną w elektryczną.

Energia geotermalna

Z pomocą energii pochodzącej z wnętrza ziemi wytwarza się przede wszystkim energię cieplną. Należy jednak podkreślić, że to źródło może generować także energię elektryczną. Eksploatowanym zasobem jest w tym przypadku ciepło wód i skał podziemnych. To jedno z najtrudniejszych do pozyskania źródeł energii, co wynika z faktu, że w tym przypadku konieczne jest wykonywanie odwiertów sięgających w głąb ziemi (nawet na kilka kilometrów).

Energia biomasy

Podstawowym zastosowaniem biomasy jest produkcja ciepła, jednak w ostatnich latach to źródło energii coraz częściej jest też wykorzystywane do produkcji prądu. Mówiąc o biomasie, na myśli trzeba mieć substancje pochodzenia organicznego (roślinnego i zwierzęcego), podlegające procesowi biodegradacji. Należy rozróżniać kilka rodzajów biomasy, takich jak:

• biomasa stała: drewno i rośliny;
• biomasa gazowa: biogaz,
• biomasa ciekła: biopaliwa.

Każde z wymienionych wyżej źródeł można zaliczać do tzw. zielonej energii, której eksploatacja nie stanowi znacznego obciążenia dla środowiska.

Jakie są niewyczerpywalne źródła energii?

Definicja odnawialnych źródeł energii charakteryzuje je jako odnawiające się w krótkim czasie. Należy jednak zauważyć, że to stwierdzenie charakteryzuje jedynie biomasę. Pozostałe OZE – energia słoneczna, wiatrowa i geotermalna – mają charakter praktycznie niewyczerpywalny. We wnętrzu naszej planety przez cały czas będą zachodziły procesy generujące ciepło. Woda będzie płynąć, poziom wód w morzach i oceanach będzie podlegał cyklicznym zmianom, a wiatr będzie wiał. Ta energia po prostu jest, więc możemy czerpać ją bez żadnych obaw, że kiedyś jej zabraknie. Przynajmniej w perspektywie czasowej ludzkiej cywilizacji, liczonej w tysiącach lat.

Jaka jest najlepsza energia odnawialna?

Każde odnawialne źródło energii ma swoje wady i zalety, dlatego trudno jest wskazać najlepsze OZE. Mówiąc o najobfitszym źródle energii odnawialnej, należy wymienić promieniowanie słoneczne. Do powierzchni naszej planety dociera aż 86 petawatów mocy, czyli w praktyce – 5000 razy więcej niż wynosi ogólne zapotrzebowanie ludzkości. Moc wiatrów jest wyraźnie niższa, bo wynosi „zaledwie” 870 terawatów. Moc rzek to natomiast 7,2 terawata.

Niespodzianka: fuzja jądrowa może dostarczać znacznie więcej energii niż dotychczas sądzono

Naukowcy skorygowali podstawowe prawo określające, maksymalnie ile paliwa można będzie użyć w reaktorach termojądrowych. To oznacza, że fuzja jądrowa – gdy już zostanie opanowana i wyko...

Można więc wysnuć wniosek, że słońce jest najlepszym źródłem energii odnawialnej. Nad tym tematem trzeba jednak pochylić się w sposób całościowy. Trzeba bowiem wiedzieć, że energia słoneczna charakteryzuje się dużym rozproszeniem. To sprawia, że na powierzchnię 1 m kw. przypada do 1 kW energii. Wiatr i woda są źródłami znacznie bardziej skoncentrowanymi, co sprawia, że mogą wytworzyć energię liczoną w mega- i gigawatach.

Produkcja energii to jedno. Pod uwagę należy wziąć także wpływ OZE na środowisko. Elektrownie wiatrowe zajmują duże powierzchnie i w istotny sposób wpływają na krajobraz. Elektrownie wodne mogą zmieniać naturalny bieg rzek i wpływać na środowisko bytowe organizmów wodnych. Ogniwa słoneczne najlepiej zdają egzamin w miejscach, w których występuje dość duże nasłonecznienie. Nie istnieją rozwiązania idealne, jednak w przypadku każdego odnawialnego źródła, bilans korzyści i strat pozostaje dodatni.

Jaka przyszłość czeka energetykę?

Nawet w krajach, w których wykorzystanie OZE jest znaczne, energia odnawialna wciąż jeszcze wymaga wsparcia ze strony konwencjonalnych bloków energetycznych. Właściwie we wszystkich procesach gospodarczych widoczny jest trend postępującej cyfryzacji, coraz wyraźniej do głosu dochodzi także elektromobilność. To sprawia, że popyt na energię elektryczną rośnie.

Para: idealne źródło energii

Technologia nie musi być cyfrowa, by napędzać rozwój

Współczesna technologia energetyczna nie rozwiązała jeszcze wielu istotnych problemów stojących na przeszkodzie postępowi. Jednym z nich jest magazynowanie zielonej energii, które wciąż pozostaje kosztownym procesem. Mogą w tym pomóc np. baterie grawitacyjne. Trzeba jednak pamiętać, że podobne problemy towarzyszyły początkowi eksploatacji paliw kopalnych. Mimo występujących trudności, pewne jest, że światowy bilans energetyczny stopniowo będzie przesuwał się na stronę OZE.

Nasz ekspert

Artur Białek

Dziennikarz i redaktor. Wcześniej związany z redakcjami regionalnymi, technologicznymi i motoryzacyjnymi. W „National Geographic” pisze przede wszystkim o historii, kosmosie i przyrodzie, ale nie boi się żadnego tematu. Uwielbia podróżować, zwłaszcza rowerem na dystansach ultra. Zamiast wygodnego łóżka w hotelu, wybiera tarp i hamak. Prywatnie miłośnik literatury.