baner-mini
 
Home Dlaczego OZE Krótko o OZE

Krótko o Odnawialnych Źródłach Energii

Jedna z podstawowych sił napędowych cywilizcji ludzkiej umożliwiająca jej egzystencje i rozwój jest energia. Powszechnie uznaje się, że to właśnie wynalezienie ognia w okresie prehistorycznym umożliwiło postęp cywilizacyjny i techniczny. Dało możliwość przetwarzania i utrwalania produktów żywnościowych, metali, ceramiki, szkła itp. Na następnych etapach rozwoju ludzkość nauczyła się wykorzystywać energię z różnych źródeł. Jedną z podstawowych form jest pozyskiwanie energii słonecznej przez rośliny uprawne w procesie fotosyntezy, w trakcie produkcji rolniczej. Do produkcji żywności dość powszechnie zaczęto również wykorzystywać energię w postaci żywej siły pociągowej. Na ogół były to zwierzęta, chociaż nieodosobnione były przypadki wykorzystywania do tego celu siły mięśni ludzkich. Najpopularniejszym nośnikiem energii była oczywiście biomasa początkowo leśna pozyskiwana ze stanu naturalnego, a w późniejszym okresie również biomasa rolnicza. Wraz z rozwojem i postępem technicznym zaczęto wykorzystywać siłę wiatru do napędu statków i przemiału zboża w wiatrakach. Rozwijało się również wykorzystanie energii cieków wodnych. Można więc stwierdzić, że ludzkość pozyskanie energii w zupełności opierała na źródłach odnawialnych.

Proces ten został zakłócony w momencie odkrycia właściwości węgla, który spośród paliw kopalnych ma najdłuższą historię. Chińczycy używali węgla już około 3000 lat temu, natomiast Rzymianie używali węgla w Anglii około 100 – 200 r. n.e. W 1298 roku słynny odkrywca Marco Polo opublikował książkę o swoich podróżach do Chin, w której pisał o „dużych czarnych kamieniach które się palą jak węgiel drzewny.” Obecnie węgiel jest jednym z najważniejszych źródeł energii dla ludzkości1.

Do XIX wieku znaczna część lasów w Europie była już wycięta co zaowocowało deficytem drzewa. Zwiększyło to znaczenie węgla, i spowodowało intensywne poszukiwanie i eksploatacje jego nowych złóż. Kolejnym impulsem zwiększającym rolę węgla było wynalezienie silnika parowego przez Thomasa Newcomena w 1712 r. Znaczenie tego wynalazku polegało na tym, że po raz pierwszy energia cieplna uzyskana podczas spalania paliwa została zamieniona ruch. Wcześniej aby uzyskać energię ruchu trzeba było zbudować wiatrak lub turbinę wodną. Stało to się impulsem do konstrukcji wielu nowych maszyn.

W 1799 roku włoski wynalazca Alessandro Volta zbudował pierwszą baterię, i tym samym dał światu pierwsze źródło energii elektrycznej. W XIX wieku świat rozwijał się coraz szybciej.

Pojedynczy silnik parowy potrafił wówczas dostarczyć energii zastępującej prace 200 ludzi. Po raz pierwszy w historii energia mogła być użyta w dowolnym miejscu, czasie i w dowolnej niemal ilości. Wcześniej ludzie zależeli od energii wiatru czy płynącej wody co powodowało że maszyny (np. młyny) mogły być budowane tylko w określonych miejscach. Oprócz fabryk silnik parowy znalazł także inne zastosowania. W 1804 roku została zbudowana pierwsza lokomotywa parowa, a w trzy lata później pierwszy statek parowy. W tym samy czasie zaczęto wykorzystywać gaz ziemny do oświetlania fabryk. W 1807 roku po raz pierwszy użyto nafty (odzyskanej z węgla) jako paliwo dla ulicznych latarni w Londynie. W 1859 roku w Pensylwani w USA zaczęto wydobywać ropę naftową. Ludzie odkryli, że spalając ten surowiec można uzyskać ciepło i światło. Z czasem nauczyli się jak przerabiać ropę tak aby otrzymać olej napędowy, który mógł być użyty jako paliwo dla nowego wynalazku: silnika spalinowego1.

Wszystkie te zdarzenia zapoczątkowały dynamiczny rozwój techniczny i cywilizacyjny, który bazował na pozyskaniu energii z paliw kopalnych. Kulminacyjnym elementem tej drogi jest pozyskanie energii z rozszczepienia atomu popularnie określanej jako energia atomowa.

Jednak zawirowania geopolityczne i katastrofy ekologiczne, które miały miejsce w drugiej połowie XX w., coraz dobitniej uświadomiły rządzącym, że możliwości dalszego rozwoju w oparciu o nieodnawialne źródła energii ulegają wyczerpaniu. Konsekwencją zachodzących procesów był wzrost ich cen oraz obawy o bezpieczeństwo energetyczne i uzależnienie państw od zewnętrznych dostaw surowców energetycznych. Drastycznym przejawem tych niepokoi są rosnące ceny ropy w obliczu zdarzeń militarnych w krajach dostarczających ten surowiec (rys. 1).

zmianycenropy

Rys. 1. Zmiany cen ropy w latach 1947-2009 na tle zdarzeń politycznych i militarnych. (źródło: www.wtrg.com)

Synonimem wyczerpywania nieodnawialnych zasobów paliw jest koncepcja określana jako „peak oil”, co można tłumaczyć jako „szczytowy punkt wydobycia ropy naftowej”, po którym pozyskanie tego zasobu ulegnie zmniejszeniu, co będzie niosło za sobą wymierne skutki gospodarcze. Teoria ta została zaprezentowana przez M. Kinga Huberta w odniesieniu do Stanów Zjednoczonych już w roku 1956. Niemniej jednak dopiero w 2002 r. zostało powołane towarzystwo badań nad problemem szczytu wydobycia ropy naftowej i gazu (Association for the Study of Peak Oil and Gas – ASPO). Uważa się, że „peak oil” jest raczej teorią rozwoju niż kryzysu i służy promowaniu racjonalnego wykorzystania paliw kopalnych, zachowaniu zasobów oraz rozwijaniu wykorzystania odnawialnych źródeł energii2.

Wykorzystanie paliw kopanych w dotychczasowej skali przestało być również akceptowane przez społeczeństwo, ze względu na niekorzystny wpływ na środowisko oraz negatywne oddziaływanie na emisje gazów cieplarnianych, a w konsekwencji zmiany klimatyczne. Wyznacznikiem nowego spojrzenia na ten problem były ustalenia Ramowej Konwencji Narodów Zjednoczonych w sprawie zmian klimatu z 1997 r. określane jako Protokół z Kioto (Dz.U. nr 203 poz. 1683 i 1684) 3.

Wymienione powyżej czynniki stały się przysłowiowymi „adwokatami” rozwoju odnawialnych źródeł energii, które w obecnych uwarunkowaniach stanowią jedną z nielicznych alternatyw dla paliw kopalnych. Już w 1980 roku amerykański futurolog Alvin Toffler twierdził, że współczesna cywilizacja nie może w nieskończoność opierać się na nieodnawialnych źródłach energii. Dopóki nie znajdzie nowych źródeł energii, kraje przemysłowe będą raz po raz przeżywać bardzo ostre, być może nawet gwałtowne kryzysy. Autor ten porównuje odejście od wykorzystania paliw kopalnych do kuracji odwykowej, a samo ich wykorzystanie nazywa „nałogiem benzynowym”.  Uważa on również, że już same próby zastosowania nowych form energii będą przyspieszać przeobrażenia społeczne i polityczne 4,5.

W wyniku przedstawionych powyżej uwarunkowań początek nowego tysiąclecia zaowocował intensywnym powrotem do znanych oraz poszukiwaniem nowych form energii opartej o nośniki odnawialne.

Efektem tego jest dążenie do częściowego ograniczenia spalania węgla na rzecz biomasy pochodzącej z lasów lub plantacji roślin uprawianych na cele energetyczne (wierzba, topola, miskantus itp.) oraz stanowiącej produkt uboczny produkcji rolniczej (np. słoma). Biomasa rolnicza w postaci nawozów naturalnych (gnojowica, obornik) oraz kiszonek z roślin uprawnych (kukurydza, trawy, zboża) oraz produkty uboczne przemysłu rolno-spożywczego są również wykorzystywana do produkcji biogazu. Nośnik ten może być spalany w specjalnych silnikach, gdzie wytwarzana jest energia elektryczna i cieplna. Opracowywane są również technologie, które po doczyszczeniu biogazu pozwolą zatłaczać go bezpośrednio do sieci przesyłowych. Również tradycyjne paliwa płynne takie jak benzyna czy olej napędowy, mogą być w pewnym stopniu zastępowane przez paliwa wytworzone ze zbóż, kukurydzy (etanol, jako dodatek do benzyn) czy rzepaku (biodiesel).

Energię odnawialną ze słońca pozyskuje się poprzez kolektory słoneczne (podgrzewanie wody) czy ogniwa fotowoltaiczne (energia elektryczna).

Po kilkudziesięciu latach przerwy, w oparciu o nowoczesne rozwiązania, powrócono do intensywnego wykorzystania siły wiatru. Wyrazem tego są wszechobecne w Zachodniej Europie i coraz częstsze w Polsce pojedyncze turbiny oraz całe farmy wiatrowe.

Wykorzystywana jest również energia wody poprzez duże i małe turbiny umieszczone na ciekach wodnych jak również rozwiązania umożliwiające produkcje energii w oparciu o siłę pływów morskich.

W coraz większym zakresie wykorzystujemy również energię ziemi zarówno poprzez geotermię, jak i coraz powszechniej stosowane pompy ciepła.

Wykorzystanie odnawialnych źródeł energii skutkuje coraz bardziej intensywnym rozwojem technicznych i technologicznych, czego przykładem mogą być próby pozyskiwania tzw. paliw II i III generacji.
Należy mieć więc nadzieje, że obrana przez ludzkość droga rozwoju pozwoli zrealizować rosnący popyt na energii przy poszanowaniu środowiska przyrodniczego i jego nieodnawialnych zasobów.



dr inż. Mariusz Matyka
Zakład Systemów i Ekonomiki Produkcji Roślinnej
Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa – Państwowy Instytut Badawczy w Puławach



1 http://postcarbon.pl/2008/01/krotka-historia-energii/
2 Zhao L., Feng L., Hall Ch.A.S.: Is peakoilism coming? Energy Policy, 2009; 37: 2136-2138.
3 Protokół z Kyoto do Ramowej konwencji Narodów Zjednoczonych w sprawie zmian klimatu. Dz.U. nr 203 poz. 1683 i 1684.
4 Toffler A. Trzecia fala. Wydawnictwo Kurpisz S.A. Poznań, 2009.
5 Matyka M.: Rolnictwo a odnawialne źródła energii-szanse i zagrożenia, [W:] Z badań nad rolnictwem społecznie zrównoważonym [11]. Program Wieloletni, Raport 3, IERiGŻ-PIB, Warszawa, 2011.


 

Polecamy inne portale

logo-zmianyklimatulogo-klimatazdrowielogo-klimatdladzieci