Ciepło ze źródeł odnawialnych
BIOMASA
(drewno, trociny, słoma zbóż i rzepakowa, wierzba, liście, igliwie, makulatura)
Ciepło z biomasy powstaje wtedy, gdy biomasa jest podstawowym paliwem do spalania wykorzystywanym w celach grzewczych. Energia zawarta w biomasie podlega przetwarzaniu na inne formy energii poprzez spalanie, lub spalanie produktów jej rozkładu. Spalanie odbywa się w kotłach, bądź indywidualnych kominkach w celu uzyskania energii cieplnej, która może być również przetworzona na energię elektryczną.
Źródło ciepła oparte na biomasie jest jednym z najbardziej modnych rodzajów ciepła. Dodatkowo jest to kierunek silnie wspierany przez prawodawstwo Unii Europejskiej ze względu na jego ekologiczne aspekty.
W ekologii przez termin biomasa rozumie się ogólną masę materii organicznej, zawartej w organizmach zwierzęcych i roślinnych w danym siedlisku. Pod tym pojęciem rozumie się także całość występującej w przyrodzie materii pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego nie wliczając w to materii organicznej zawartej w kopalinach. Poprzez fotosyntezę energia słoneczna jest akumulowana w biomasie organizmów roślinnych.
W Polsce na potrzeby produkcji biomasy uprawiane są rośliny szybko rosnące (np. wierzba wiciowa).
Porównaj zalety różnych rodzajów ciepła >>
Szczegółowy artykuł o biomasie znajdziesz tutaj
(ścieki miejskie, odchody zwierząt hodowlanych, odpady z przemysłu spożywczego, inne odpady organiczne)
Ciepło z biogazu uzyskiwane jest wtedy, gdy biogaz jest wykorzystywany poprzez spalanie do celów energetycznych. Biogaz to gaz palny, który jest produktem fermentacji pochodzenia organicznego (ścieki, odpady komunalne, odchody zwierzęce, gnojowica, odpady przemysłu rolno-spożywczego, biomasa). Zainstalowane odpowiednie systemy odgazowujące służą do zbierania gazu, gromadzenia go w jednym miejscu, a następnie spalania.
Źródło ciepła oparte na biogazie jest jednym z najnowszych rozwiązań ekologicznego pozyskiwania ciepła. Dzięki temu prawo Unii Europejskiej mocno popiera tego rodzaju inwestycje.
Biogaz wykorzystywany jest również jako paliwo do silników trakcyjnych/pojazdów oraz w procesach technologicznych, np. przy produkcji metanolu. Nieoczyszczony biogaz składa się w ok. 65% (w granicach 50-75%) z metanu i w 35% z dwutlenku węgla oraz domieszki innych gazów (np. siarkowodoru, tlenku węgla).
Czasami biogaz określa się jako agrogaz, zwłaszcza, jeżeli uzyskujemy go z gnojowicy lub obornika. Pozostałość po fermentacji stanowi cenny nawóz.
Porównaj zalety różnych rodzajów ciepła >>
Ciepło z energii geotermalnej (energia geotermiczna) powstaje na skutek wykorzystania energii pochodzącej z wnętrza Ziemi. W celu wydobycia wody geotermalnej na powierzchnię, wykonywane są odwierty na odpowiednie głębokości, gdzie zalegają tego rodzaju wody. Obok otworu, z którego czerpana jest woda geotermalna znajduje się kolejny otwór, który po odebraniu ciepła z pobranej wody wtłacza ją ponownie do złoża. Woda geotermiczna wykorzystywana jest bądź bezpośrednio (doprowadzana systemem rur) lub pośrednio (oddając ciepło chłodnej wodzie i pozostając w obiegu zamkniętym). Aktualnie wszechstronnie wykorzystuje się pompy cieplne, które pozwalają skorzystać z energii geotermalnej niskotemperaturowej (poniżej głębokości 1 do 1,5 m). Pompy cieplne pobudzane są energią elektryczną lub gazową i powodują podwyższenie parametrów niskich temperatur otrzymywanych z ziemi (10°C - 30°C) do temperatury osiąganej w ciepłownictwie (45°C - 80°C).
Jest to źródło ciepła, które rzadko występuje samodzielnie. Zazwyczaj wymaga dodatkowego źródła ciepła. Z powodu nieograniczonych możliwości pozyskiwania energii geotermalnej, lecz bardzo dużej kosztochłonności takich inwestycji, jest to rozwiązanie silnie wspierane finansowo przez Unię Europejską.
Energia geotermalna jest wrodzonym ciepłem wnętrza naszej planety nagromadzonym w skalach i wypełniających je wodach. Energię tą należy zaliczyć do grupy energii samoodnawialnych, gdyż źródło tej energii, którym jest wnętrze kuli ziemskiej o wysokiej temperaturze, jest w zasadzie niewyczerpalne.
Na świecie coraz częściej wykorzystuje się produkcję ciepła z wykorzystaniem energii geotermalnej, np. w Islandii, USA, Szwajcarii, Szwecji.
W Sopocie w Sanatorium Uzdrowiskowym „Leśnik" działająca dotąd duża kotłownia węglowa zastąpiona została przez instalację złożoną z pompy ciepła, układu kolektorów słonecznych oraz kotła gazowego.
Porównaj zalety różnych rodzajów ciepła >>
Energia słoneczna dostarczana jest z promieniowania słonecznego. Energia ta pomimo tego, że jest niezmiernie duża, jest bardzo rozproszona. W celu pozyskania z niej energii elektrycznej projektowane są specjalne elektrownie wraz z zespołami ogniw fotowoloicznych. Do ogrzewania budynków wykorzystywane są urządzenia elektroniczne, takie jak baterie słoneczne, dzięki którym światło zamieniane jest na prąd elektryczny.
Ekologiczne źródło ciepła wymagające dużej powierzchni ze względu na rozmiary wykorzystywanych urządzeń. Zazwyczaj używane do podgrzewania ciepłej wody użytkowej. Z racji swojej kapitałochłonności, inwestycje w wykorzystywanie energii słonecznej na cele grzewcze, są wspierane finansowo przez Unię Europejską.
Energia słoneczna dociera do Ziemi w olbrzymiej ilości w postaci tzw. „czystej energii”. Energia ta należy do niewyczerpywalnych źródeł energii. Słońce będące gigantycznym tyglem, w którym zachodzi reakcja termojądrowa, jest źródłem wypromieniowania energii promienistej.
W lutym 2004 największą ciepłownią słoneczną była Solfjärrvärmeanläggning (Okręgowa Ciepłownia Słoneczna) w Kungälv (Szwecja), która rocznie zamieniała około 4 000 000 kWh energii słonecznej na cieplną, użytkową. Aktualnie bardzo mała ilość ciepła z tego źródła jest wykorzystywana w sposób bezpośredni.
Porównaj zalety różnych rodzajów ciepła >>
Ciepło pochodzące z energii wodnej powstaje, gdy instalacje grzewcze zasilane prądem elektrycznym korzystają z prądu uzyskanego z energii wodnej. Energia wodna jest to energia uzyskiwana w jednostce czasu. Przy wykorzystaniu wody spadającej z pewnej wysokości dostępna moc wiąże się ze spadkiem hydraulicznym, przepływem oraz z prędkością przepływu.
Współcześnie energię wodną zazwyczaj przetwarza się na energię elektryczną (hydroenergetyka, często oparta na spiętrzeniach uzyskanych dzięki zaporom wodnym). Można ją także wykorzystywać bezpośrednio do napędu maszyn – istnieje wiele rozwiązań, w których płynąca woda napędza turbinę lub koło wodne.
Z racji swojej specyfiki jest to rozwiązanie wykorzystywane tylko w okolicach zbiorników wodnych i to najczęściej na dużą skalę.
Pozyskiwanie energii z wody zaczęło się prawie 2000 lat temu. Wówczas koła wodne napędzały żarna w młynach. Później, po kolejnych kilkuset latach prób i doświadczeń z wykorzystywaniem siły wody, zaczęto wykorzystywać tę siłę natury do innych zadań. W dolinach rzek powstawały, oprócz młynów, kuźnie, tartaki i inne urządzenia. Zmierzch tej "wodnej energii" przyszedł dopiero w XVIII wieku, wraz z wynalezieniem maszyny parowej.
W Chinach powstaje największa na świecie zapora zbudowana na trzech słynnych przełomach najdłuższej rzeki Azji i trzeciej rzeki świata – rzeki Jangcy. Gigantyczna Tama Trzech Przełomów Jangcy wyposażona jest w 26 turbin, każda o mocy 700 MW, mogących osiągnąć moc 18 200 MW, czyli tyle co kilkanaście dużych reaktorów atomowych.
Porównaj zalety różnych rodzajów ciepła >>
Ciepło oparte na energii wiatrowej powstaje wtedy, gdy urządzenia grzewcze zasilane prądem elektrycznym wykorzystują prąd uzyskany poprzez przeksztalcenie energii wiatrowej. Współcześnie stosowane turbiny wiatrowe przekształcają ją na energię elektryczną. Miejsce pod taką budowę musi być dobrze wybrane - musi być to wietrzne miejsce, ale takie, gdzie praca turbin nie nakładałaby się z sygnałami radiowymi i telewizyjnymi. Elektrownie wiatrowe usytuowane są zazwyczaj na terenach pustynnych lub wiejskich.
Źródło ciepła wykorzystywane w rejonach silnych wiatrów, występujących przez większą część roku. Stąd też istnieje duże ograniczenie geograficzne dla tego źródła ciepła.
Pierwsze wzmianki o wiatrakach znajdują się już w kodeksie Hammurabiego (służyły do pompowania wody i melioracji pól). Przez ponad 2500 lat wiatraki miały pionową oś obrotu, dopiero w 1105 roku n.e. powstał pierwszy opis wiatraka o poziomej osi obrotu, czyli takiego jaki znamy dziś. Z kolei pierwszym zapisem dotyczącym wiatraków na ziemiach polskich jest zezwolenie zakonnikom z Białego Buku na jego budowę wydane przez księcia Wiesława z Rugii w 1271 roku.
"Zasoby wiatru" do wykorzystania w elektrowniach wiatrowych są na świecie olbrzymie. Szacuje się, że jest to około 53 tys. TWh/rok. Jest to 4 razy więcej niż zużycie energii na świecie w 1998 r.
W miejscowości Zajączkowo w gminie Kobylnica koło Słupska w województwie pomorskim, powstaje duża elektrownia wiatrowa. Jest to największa tego rodzaju inwestycja w skali kraju, oraz jedna z większych w Europie.Elektrownię będą tworzyły 24 wiatraki o łącznej mocy 48 MW. Inwestycja ma zostać zakończona w 2008 roku i dostarczać około 107 GWh energii rocznie. Jednym z głównych udziałowców inwestycji jest japoński koncern Mitsui, a całość przedsięwzięcia szacowana jest na ok. 70 mln EUR.
