Dlaczego wzrasta rola odnawialnych źródeł energii

Dlaczego wzrasta rola odnawialnych źródeł energii - Małgorzata Drażba
DLACZEGO WZRASTA ROLA ODNAWIALNYCH ŹRÓDEŁ ENERGII
SPIS TREŚCI
1. Czym jest energia?
2. Formy energii
3. Źródła energii
4. Dlaczego wzrasta rola odnawialnych źródeł energii?
5. Polityczne i prawne otoczenie rozwoju energetyki odnawialnej
LITERATURA
1. „Energia przyjazna dla środowiska”- Projekt wdrażany przez Polsko - Litewską Izbę Gospodarczą
Rynków Wschodnich, Suwałki, 2002
2. „Wykorzystanie odnawialnych źródeł energii- poradnik dla inwestorów”- Polsko- Litewska Izba
Gospodarcza Rynków Wschodnich, Suwałki, 2002
3. „ENERGIA w Twoim domu” - Regionalny Ośrodek Edukacji Ekologicznej Kraków 1999,
E.Tyralska-Wojtycza
CZYM JEST ENERGIA?
Bez energii nic nie może się poruszać, zmieniać, ani nawet istnieć. W rzeczywistości, wszystko co się
zdarza, od mrugnięcia powieką do powstania galaktyki, zależy od energii. Energia to moc, która
sprawia, że coś się zdarza. Kiedy naukowcy definiują ją jako „ zdolność do pracy”, mają na myśli to
samo. Energia to nie tylko ciepło pochodzące ze spalania węgla lub drewna czy elektryczności z
elektrowni – to źródło wszelkich zmian we wszechświecie. Kiedy coś się dzieje – rośnie trawa,
rakiety lecą w przestrzeni kosmicznej, eksplodują gwiazdy – sprawcą tego wszystkiego jest energia.
Energia występuje pod wieloma postaciami. Może to być energia chemiczna zawarta w cukrze lub
energia mechaniczna jadącego roweru. Zawsze działa na dwa sposoby – przenoszenie energii i
przemiana energii. Przenoszenie energii oznacza, że przenosi się ona z miejsca na miejsce, tak jak
wówczas, gdy rzuca się piłką lub gdy unosi się dym.
ENERGIA (gr. energeia tzn. działanie) - skalarna wielkość fizyczna, służąca do ilościowego
określania różnych procesów i rodzajów oddziaływań. Jest też interpretowana jako zdolność
układu, systemu, ciała do wykonywania pracy. Jednostką energii w układzie SI jest dżul (J).
Zachowanie się energii wyjaśniają dwa prawa:
- prawo zachowania energii: energia całkowita układu izolowanego jest niezmienna; choć energia
może ulegać przemianom z jednej formy w inną,
- prawo wzrostu entropii: sumaryczny wynik przemian energetycznych powoduje wzrost entropii,
czyli nieuporządkowania układu.
FORMY ENERGII
Energia chemiczna - energia zawarta w wiązaniach związków chemicznych, takich jak
węglowodany, tłuszcze, białka. Energia ta uwalniana jest w procesie oddychania komórkowego, a
następnie gromadzona w postaci wysokoenergetycznych wiązań ATP i wykorzystywana do różnych
procesów życiowych,
Energia cieplna - jej źródłem jest bezładny ruch atomów lub cząsteczek ciała (ruch cieplny); im
intensywniejszy jest ten ruch tym wyższą temperaturę ma ciało. Rozpraszanie się energii w
środowisku w postaci ciepła występuje w trakcie przemiany jednej energii w drugą,
Energia elektryczna - to energia układu ładunków elektrycznych nieruchomych lub ruchomych;
może być zamieniana na ciepło,
Energia jądrowa (atomowa) - to wewnętrzna energia jądra atomowego związana z oddziaływaniem
i ruchem nukleonów tworzących jądro; potocznie jest to energia wyzwalana w egzoenergetycznych
reakcjach jądrowych, głównie w procesie reakcji łańcuchowej rozszczepienia np. jąder uranu czy
plutonu i reakcji syntezy jądrowej,
Energia mechaniczna - to energia ciała lub układu ciał związana z jego ruchem, położeniem i
oddziaływaniem względem pewnego układu odniesienia. Energia mechaniczna jest równa sumie
energii kinetycznej (związanej z ruchem ciała względem pewnego układu odniesienia) oraz energii
potencjalnej (związanej ze wzajemnym rozmieszczeniem części ciała i ich położeniem w
zewnętrznym polu sił),
Energia (potencjalna) sprężystości - energia potencjalna ciała stałego odkształconego w sposób
sprężysty,
Energia promienista - energia przenoszona przez fale elektromagnetyczne; energia promienista
promieniowania widzialnego, na które reaguje oko ludzkie nazywana jest energią świetlną. Energia
świetlna – to promieniowanie o długości fali zawartej w przedziale 400 - 700 nm, dzięki niej
zachodzi jeden z głównych procesów biologicznych tj. fotosynteza,
Energia wewnętrzna - to energia ciała związana z ruchem jego atomów lub cząsteczek i ich
oddziaływanie na siebie,
Energia wiązania (cząsteczki) - to energia, jaką trzeba dostarczyć cząsteczce, żeby oddzielić ją od
układu fizycznego, w którym jest związana.
ŹRÓDŁA ENERGII
Są to wszelkie substancje, zjawiska, procesy, obiekty lub urządzenia, które mogą być wykorzystane
do zaspokojenia potrzeb energetycznych człowieka. Podstawowym źródłem energii dla Ziemi jest
promieniowanie słoneczne, które z kolei jest źródłem dla innych form energii.
Słońce dostarcza 99% energii odnawialnej na powierzchnię Ziemi. Reszta to ciepło z gorącego
wnętrza Ziemi (0,02%), czyli energia geotermiczna oraz energia pływów wytwarzana przez
przyciąganie Księżyca i Słońca (0,01%).
Ilość energii dostarczanej rokrocznie przez Słońce jest ogromna – równa 178 mln dużych
elektrowni. Ale bardzo niewiele można z tego wykorzystać. Około 30% wchłania z powrotem
przestrzeń kosmiczna. Niemal cała reszta ogrzewa powietrze i ulatnia się z powrotem do atmosfery
(47%), albo zasila obieg wody (23%). Tylko 0,06 % wykorzystują rośliny do fotosyntezy.
Źródła i nośniki energii można podzielić na:
- odnawialne (niekonwencjonalne) – źródła energii praktycznie nie wyczerpujące się, tj.
promieniowanie Słońca, wiatr, biomasa, energia wody, energia termiczna oceanów, energia fal i
pływów morskich, energia geotermalna, źródeł niskotemperaturowych (ciepło
przypowierzchniowych warstw gruntu, ciepło wód gruntowych lub powietrza atmosferycznego,
ciepło odpadowe).
- nieodnawialne – źródła energii nie podlegające odtworzeniu: drewno, torf, węgiel kamienny,
węgiel brunatny, ropa naftowa, gaz ziemny, uran, tor i inne.
DLACZEGO WZRASTA ROLA ODNAWIALNYCH ŹRÓDEŁ ENERGII?
Dwudziesty wiek charakteryzował się gwałtownym wzrostem potrzeb energetycznych świata.
Szczególnie szybko rosło zapotrzebowanie na energię elektryczną, i to pomimo, że 1/3 populacji
ludzkiej wciąż nie ma do niej dostępu. W XX wieku rosło też, wraz z rozwojem motoryzacji,
zapotrzebowanie na paliwa napędowe, przy czym kraje w których zużycie tych paliw było
największe, były przeważnie importerami ropy naftowej z innych krajów i części świata.
Ostatnie lata przyniosły szybki wzrost wykorzystania odnawialnych źródeł energii, a w
szczególności energii wiatru. Duże wahania cen paliw oraz światowy kryzys naftowy lat
siedemdziesiątych były bodźcem do rozpoczęcia badań na szeroką skalę nad technologiami
umożliwiającymi choć częściowe uniezależnienie od tradycyjnych nośników energii: ropy naftowej,
węgla i gazu. Mimo że kryzys naftowy minął, rozwój technologii wykorzystania OŹE nie zatrzymał
się, wręcz przeciwnie- obserwujemy ich dynamiczny rozwój. Głównym motorem tego rozwoju jest
dzisiaj troska o stale rosnącą degradację środowiska naturalnego. Skażenie wód, gleby i powietrza,
kwaśne deszcze, efekt cieplarniany i niszczenie warstwy ozonowej w dużej mierze zawdzięczamy
sektorowi energetycznemu.
Inwestycje w wykorzystanie OŹN pozwalają zracjonalizować użytkowanie energii, jako że w
warunkach polskich bazują zwykle na zastąpieniu starych niewydolnych systemów nowoczesnymi
technologiami energetycznymi. Wiąże się to z całym szeregiem dodatkowych korzyści, które w
wymierny i bezpośredni sposób oddziałują na społeczności lokalne i środowisko przyrodnicze.
Do korzyści tych można zaliczyć:
- zwiększenie bezpieczeństwa energetycznego poprzez zróżnicowanie źródeł energii i osłabienie
monopolistycznej pozycji dużych dostawców energii, a także uniezależnienie od zewnętrznych
dostawców;
- korzyści środowiskowe ( zmniejszenie zanieczyszczenia środowiska, poprawę warunków życia
ludzi);
- korzyści społeczne ( nowe miejsca pracy, poprawa zdrowotności mieszkańców, wzrost
świadomości ekologicznej, dostęp do energii dla mieszkańców obszarów oddalonych od sieci
elektroenergetycznych, ciepłowniczych i gazowniczych po umiarkowanych kosztach, promocja
regionu, jako przyjaznego środowisku);
- korzyści ekonomiczne ( niższe koszty wytwarzania ciepła i energii elektrycznej, zatrzymanie opłat
za produkcję i dystrybucję paliw i energii w obrębie gminy).
Do korzyści środowiskowych płynących ze wzrostu zużycia energii pochodzącej ze źródeł
odnawialnych należy zaliczyć ograniczenie emisji do atmosfery gazów powstających podczas
spalania paliw kopalnych. Zależność między dbałością o środowisko przyrodnicze a
wykorzystaniem OŹE jest jasna- eliminując spalanie paliw kopalnych ograniczamy
zanieczyszczenie powietrza gazami i pyłami, co pośrednio wpływa na zanieczyszczenie gleb i wód,
warunki egzystencji roślin i zwierząt, tak rolniczych, jak i dziko żyjących, a także jakość produkcji
spożywczej.
Obecnie dominującym źródłem energii w Polsce jest węgiel, który jest jednym z najbardziej
uciążliwych dla środowiska paliw, przyczyniającym się do jego degradacji zarówno w skali lokalnej,
jak i globalnej. OŹE stanowią alternatywę dla spalania węgla, gdyż ich wykorzystanie
charakteryzuje się zerową lub niską emisją zanieczyszczeń. Korzyści ekologiczne, wynikające z
wykorzystania energii odnawialnej obejmują ograniczenie niskiej ( lokalnej) emisji gazów
odpowiedzialnych za kwaśne deszcze i efekt cieplarniany, takich jak: dwutlenek węgla, dwutlenek
siarki i tlenki azotu oraz pyłów. OŹE albo w ogóle nie powodują tych emisji ( np. wykorzystanie
energii promieniowania słonecznego, energii wodnej i wiatrowej) lub ilość emitowanych gazów w
procesie ich spalania jest niższa w porównaniu z paliwami kopalnymi ( energia biomasy).
Istotna jest także redukcja emisji metanu powstającego w wyniku procesu fermentacji beztlenowej
substancji organicznych na składowiskach odpadów. Niekontrolowane emisje metanu na
wysypiskach komunalnych, w oczyszczalniach ścieków, składowiskach odpadów przemysłu
spożywczego, czy odchodów zwierzęcych są źródłem poważnych zanieczyszczeń powietrza gazem,
co zwiększa efekt cieplarniany. Jego spalenie do dwutlenku węgla, jako sposób ograniczenia
oddziaływania na środowisko, jest wymagane przez prawodawstwo wielu państw i może się
odbywać w pochodniach lub w instalacjach wykorzystujących energię procesu. Z oczywistych
względów godny polecenia jest drugi sposób utylizacji metanu.
POLITYCZNE I PRAWNE OTOCZENIE ROZWOJU ENERGETYKI ODNAWIALNEJ
Niszczenie środowiska i zasobów naturalnych jest jednym z najpoważniejszych problemów
współczesnego świata. Obserwuje się je w każdej skali – poczynając od naszego bezpośredniego
otoczenia, a kończąc na kuli ziemskiej.
Działalność człowieka wpływa ujemnie na środowisko poprzez:
- wyczerpywanie zasobów nieodnawialnych, takich jak surowce mineralne,
- nadmierną eksploatację zasobów odnawialnych, takich jak lasy, łowiska,
- zanieczyszczenie naturalnych ekosystemów,
- degradowanie podstawowych dóbr, takich jak czyste powietrze, woda i gleba.
Degradacja środowiska jest efektem niezależnych działań miliardów ludzi. Decyzje użytkowników
środowiska, być może racjonalne z indywidualnego punktu widzenia, okazują się destruktywne z
punktu widzenia społecznego - naruszają bowiem dobra należące do obecnego, jak i przyszłych
pokoleń. Problemy środowiska są problemami międzynarodowymi i muszą być rozwiązywane na
szczeblu ponadnarodowym – fakt ten został uświadomiony szerokim gremiom w pierwszym
raporcie dla Klubu Rzymskiego, opublikowanym w 1972 r. Międzynarodowy wymiar zagadnienia
został pogłębiony dzięki pracom Światowej Komisji Środowiska i Rozwoju (tzw. Komisji Bruntland,
1987 r.), która jako pierwsza wprowadziła koncepcję rozwoju zrównoważonego, rozwoju o trwałym
(samopodtrzymującym się) charakterze, spełniającego trzy warunki:
1. być uzasadnionym ekonomicznie,
2. uwzględniać aspekty środowiskowe,
3. mieć akceptację społeczną.
W Polsce przyjęło się nazywać rozwój odbywający się na ww. zasadach ekorozwojem.
Efektem międzynarodowych działań było zwołanie drugiej światowej konferencji Narodów
Zjednoczonych pod nazwą „Środowisko i rozwój” w Rio de Janeiro w 1992 r. Podczas tej
konferencji , zwanej „Szczytem Ziemi”, została przyjęta AGENDA 21, czyli program rozwoju świata
w XXI wieku, oraz podpisano dwa międzynarodowe akty prawne:
- Ramowa Konwencja Klimatyczna, w której państwa - strony zobowiązały się do częściowej
redukcji emisji gazów odpowiedzialnych za zmiany klimatyczne oraz
- Konwencja ochrony bioróżnorodności.
Monitoring wdrożenia zapisów Ramowej Konwencji Klimatycznej odbywa się na corocznych
spotkaniach przedstawicieli rządów państw – stron Konwencji. Na III Konferencji Stron, która
odbyła się w 1997 r. w Kioto, podpisany został protokół o dalszej redukcji emisji gazów
cieplarnianych. Polska jest stroną konwencji, co oznacza, że mamy prawny obowiązek realizacji jej
postanowień.
Wykorzystanie energii ze źródeł odnawialnych – jako jeden z istotnych komponentów
zrównoważonego rozwoju – przynosi wymierne efekty ekologiczne i społeczne, spełnia zatem
zasady rozwoju zrównoważonego. Po podpisaniu Protokołu z Kioto w grudniu 1997 r., który
wyznaczał limity redukcji emisji dwutlenku węgla, odnawialne źródła energii weszły w nowy etap
rozwoju.
Działania Unii Europejskiej
Polityka energetyczna, ekologiczna i strukturalna Unii Europejskiej przyznaje wysoki priorytet
OZE. W rozwiązaniach politycznych i prawnych wyraźnie zaznacza się zintegrowane podejście Unii
Europejskiej do rozwiązania problemów braku bezpieczeństwa energetycznego, ochrony
środowiska i rozwoju obszarów wiejskich, co znalazło odbicie w przyjętej w 1997 r. przez Komisję
Europejską Białej Księdze „Energia dla przyszłości: odnawialne źródła energii” oraz spowodowało
opracowanie w listopadzie 2000 r. tzw. Zielonej Księgi dotyczącej strategii europejskiej w zakresie
bezpieczeństwa energetycznego.
Biała Księga stwierdzała, że odnawialne źródła energii mają zbyt mały udział w bilansie
energetycznym krajów członkowskich, w porównaniu z istniejącym potencjałem tych źródeł. W
1995 r. całkowity udział OZE w bilansie energii pierwotnej krajów UE nie przekraczał 6%. Biała
Księga postawiła cel podwojenia tej wartości do roku 2010. Kraje członkowskie uznały Białą Księgę
za podstawę dalszych działań na szczeblu unijnym, będących uzupełnieniem działań na poziomie
poszczególnych państw członkowskich.
Zielona Księga pn. „W kierunku europejskiej strategii bezpieczeństwa energetycznego” (z 2000 r.)
zakłada m.in. 20% udział alternatywnych paliw w sektorze transportu drogowego w roku 2020,
jako element poprawiający bezpieczeństwo energetyczne poszerzonej UE oraz redukujący emisję
gazów szklarniowych.
W listopadzie 2001 r. opublikowany został projekt dyrektywy „biopaliwowej” na temat stosowania
alternatywnych paliw dla transportu drogowego oraz mechanizmów promujących wykorzystanie
biopaliw płynnych. Zakłada ona, że do roku 2005 minimum 2%, a do roku 2010 – minimum 5,75%
w bilansie paliw ciekłych będą stanowiły biopaliwa.
Rozwiązania polskie
W ostatnich latach powstało szereg dokumentów politycznych tworzących dogodny klimat dla
rozwoju energetyki odnawialnej w Polsce. Czynnikiem, który obecnie decyduje o pozytywnym
nastawieniu centralnych władz ustawodawczych i wykonawczych jest przede wszystkim wzrost
świadomości o korzyściach ekologicznych, społecznych i ekonomicznych związanych z
wykorzystaniem energii ze źródeł odnawialnych. Nowe podejście do energetyki odnawialnej wynika
między innymi z podpisania przez Polskę umów międzynarodowych w zakresie ochrony atmosfery
(Ramowa konwencja ONZ w sprawie zmian klimatu wraz z Protokołem z Kioto, Konwencja o
transporcie zanieczyszczeń powietrza na duże odległości), a także przygotowaniami Polski do
członkostwa w Unii Europejskiej, w których problematyka ochrony środowiska, w tym redukcja
zanieczyszczeń powietrza, ma kluczowe znaczenie. Dodatkową motywacją jest możliwość
dywersyfikacji źródeł zaopatrzenia w energię, zwiększenie konkurencji na rynku energii, oraz
stworzenie nowych miejsc pracy i rozwój obszarów wiejskich.
Priorytet dla rozwoju energetyki odnawialnej w Polsce został potwierdzony rezolucją Sejmu RP z 8
lipca 1999 r. w sprawie wzrostu wykorzystania energii ze źródeł odnawialnych oraz przyjęciem
przez Radę Ministrów 5 września 2000 r. a przez Sejm 23 sierpnia 2001 r. krajowej „Strategii
rozwoju energetyki odnawialnej”. Polska – jako pierwsza wśród krajów kandydujących do UE –
przyjęła tego typu dokument polityczny, który wpisuje się w zobowiązania nałożone przez Unię
Europejską na kraje członkowskie. Struktura i zakres dokumentu oraz przyjęta metodyka jego
opracowania odpowiadają analogicznym dokumentom krajów członkowskich UE.
Dokumenty rządowe wspierające rozwój energetyki odnawialnej w Polsce:
- Założenia polityki energetycznej państwa do 2020 r., przygotowane przez Ministerstwo
Gospodarki i aktualizowane w 2002 r.
- Spójna polityka strukturalna rozwoju obszarów wiejskich i rolnictwa, przygotowana przez
Ministerstwo Rolnictwa i Rozwoju Wsi w 1999 r.
- II polityka ekologiczna państwa, przygotowana przez Ministerstwo Środowiska w 2000 r.
- Strategia rozwoju energetyki odnawialnej, przygotowana przez Ministerstwo Środowiska w 2000
r.
- Strategia zrównoważonego rozwoju Polski do roku 2025, przygotowana przez Ministerstwo
Środowiska w 2000 r.
„Założenia polityki energetycznej państwa do 2020 r.” za kluczowe elementy uznają:
- bezpieczeństwo energetyczne,
- poprawę konkurencyjności polskich przedsiębiorstw energetycznych na rynku krajowym i
międzynarodowym,
- ochronę środowiska naturalnego przed negatywnym wpływem procesów produkcji energii.
Jednocześnie dokument ten nie przewiduje wielkich możliwości rozwoju produkcji energii ze źródeł
odnawialnych. Ogranicza się do zobowiązania przedsiębiorstw energetycznych do zakupu ciepła i
energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych. Zostało to także zapisane w ustawie Prawo
Energetyczne, podobnie jak zobowiązanie samorządów lokalnych, aby włączały źródła energii
odnawialnej do planów energetycznych. „Założenia” przewidują niewielkie wsparcie dla wdrażania
energetyki odnawialnej w Polsce.
Politykę państwa zmierzającą do wzrostu wykorzystania odnawialnych źródeł energii kompleksowo
zarysowuje „Strategia rozwoju energetyki odnawialnej”. Wskazuje ona jako potencjalnie
największego odbiorcę energii ze źródeł odnawialnych rolnictwo, a także mieszkalnictwo i
komunikację. „Strategia” dostrzega szczególnie szanse rozwojowe dla regionów dotkniętych
bezrobociem, gdzie odnawialne źródła energii stwarzają możliwości w zakresie powstawania
nowych miejsc pracy.
Rząd, w ramach wdrażania „Strategii”, zobowiązuje się do przygotowania ustawy i programów
rozwoju poszczególnych źródeł energii odnawialnej oraz dobrania najbardziej efektywnych
mechanizmów wsparcia rozwoju energetyki odnawialnej, od prac badawczo – rozwojowych
(służących konkurencyjności polskich technologii) po upowszechnianie informacji i edukację.
Opracowanie:
Małgorzata Drażba
nauczycielka przyrody
w Szkole Podstawowej nr 11 w Suwałkach