Question

Podaj dwa przykłady takich zmian zachodzących w produkcji energi na świecie, które mają pozytywny wpływ na środowisko przyrodnicze. Odpowiedzi uzasadnij.

Answer 1

Hydroenergetyka

Istnieje kilka rodzajów hydroelektrowni, co wynika z różnych sposobów wykorzystania siły energetycznej rzek:
- przepływowe – budowane na dużych rzekach nizinnych, w wąskich i głębokich dolinach, np. przy wodospadach lub w dolinach o dużym spadku;
- zaporowe – powstają w miejscu przegrodzenia doliny tamą. Powyżej tamy budowany jest sztuczny zbiornik. Wydajność elektrowni zależy od wysokości, z jakiej spada woda;
- szczytowo-pompowe – posiadają dwa zbiorniki położone na różnych poziomach: górny i dolny – wyrównawczy. W okresie niskiego zapotrzebowania na energię wodę z dolnego zbiornika przepompowuje się do zbiornika górnego, z którego spuszczana jest w czasie największego zapotrzebowania energetycznego, tzw. szczytu energetycznego.

Kilka zbiorników i hydroelektrowni umieszczonych wzdłuż jednej rzeki tworzy kaskadę, przez co wielokrotnie wykorzystane są te same zasoby wody.

Zalety hydroenergetyki:
- bardzo niskie koszty produkcji energii (samoczynnie przepływająca woda);
- niskie koszty eksploatacji;
- czysta technologia produkcji;
- możliwość szybkiego wstrzymania i wznowienia produkcji.

Czynniki ograniczające rozwój hydroenergetyki:
- wysokie koszty budowy zapór;
- szkody ekologiczne, np. degradacja struktury gleby, zmiany hydrologiczne, zmiany w siedliskach flory i fauny, zamulanie zbiorników retencyjnych;
- wysokie koszty budowy linii przesyłowych do obszarów o dużym zapotrzebowaniu na energię.

Energetyka jądrowa

W drugiej połowie XX wieku energetyka jądrowa rozwijała się bardzo szybko, co wynikało głównie z niskich kosztów wytwarzania energii mimo wysokich kosztów budowy elektrowni. Po katastrofie elektrowni w Czarnobylu rozwój energetyki jądrowej uległ wyraźnemu zahamowaniu.
Obecnie na świecie pracuje kilkaset elektrowni atomowych. Największe z nich znajdują się w Japonii, Kanadzie, Francji, Rosji i Stanach Zjednoczonych. Również w państwach Europy Zachodniej procent energii elektrycznej uzyskiwanej w elektrowniach jądrowych jest bardzo wysoki, np. we Francji – 75%, w Belgii – 56%, w Szwecji – 51%.
W najbliższych latach, w skali świata, udział energetyki jądrowej w produkcji energii elektrycznej najprawdopodobniej będzie wzrastał. Produkcja stosunkowo taniej energii stwarza możliwość szybkiego pokrycia wzrastającego zapotrzebowania na energię, gwarantuje stosowanie wysokich technologii oraz daje możliwość eksportu nadwyżek energii.
Utylizacja radioaktywnych odpadów z elektrowni jądrowych w niektórych krajach, np. Japonii, Wielkiej Brytanii, polega na przerabianiu zużytego paliwa, z którego ok. 90-95% nadaje się do ponownego użytku. W ostatnich latach przetwarzanie odpadów radioaktywnych rozpoczęto w Rosji.

Energetyka alternatywna

Energetyka alternatywna to pozyskiwanie energii ze źródeł odnawialnych. Należą do nich:

Pływy morskie – elektrownie buduje się w długich, wąskich zatokach lub lejkowatych ujściach rzek, na obszarach, gdzie wysokość pływów wynosi co najmniej kilka metrów. Produkcja energii odbywa się w czasie przypływu – gromadzenie wody w zatoce zamkniętej tamą, i odpływu – wypuszczanie wody z zatoki. Dobowa cykliczność produkcji energii decyduje, iż elektrownie tego typu stanowią jedynie uzupełnienie systemu energetycznego. Najbardziej znane są elektrownie pływowe: w ujściu rzeki Rance we Francji (240 MW), w zatoce Fundy w Kanadzie (20 MW), w Zatoce Kisłaja na półwyspie Kola (14 MW) oraz kilkanaście elektrowni o mocy kilku MW na południowo-wschodnim wybrzeżu Chin.

Prądy morskie – wykorzystanie siły prądów morskich do produkcji energii znajduje się w fazie eksperymentów prowadzonych głównie w Stanach Zjednoczonych i Japonii. Znana jest jedna elektrownia tego typu położona u wybrzeży Florydy.

Falowanie – energia fal morskich wykorzystywana jest w niewielkich elektrowniach (10-40 MW) zbudowanych na Hawajach i w Japonii.

Różnica temperatur wód oceanicznych – uzyskując różnicę temperatur ok. 25°C w zamkniętym obiegu ciepłych wód powierzchniowych i zimnych, zalegających na głębokości ok. 1000 m, można otrzymać parę napędzającą maszyny prądotwórcze – elektrownia maretermiczna. Ten sposób produkcji energii pozostaje w fazie eksperymentów, głównie ze względu na bardzo wysoki koszt wytwarzania pary.

Siła wiatru – wiatrowe agregaty prądotwórcze instaluje się na obszarach, gdzie przez znaczną część roku wiatr wieje z prędkością większą niż 4 m/s. Pojedyncze elektrownie wiatrowe są niewielkie. Większe znaczenie mają zespoły wiatraków prądotwórczych, których łączna moc przekracza nawet 1000 MW. Najwięcej takich zespolonych elektrowni znajduje się w Niemczech, Danii, Stanach Zjednoczonych i Kanadzie, a ostatnio również w Wielkiej Brytanii, Szwecji i Filipinach. Dużym mankamentem elektrowni wiatrowych jest hałas powodowany przez wiatraki prądotwórcze.

Energia słoneczna – przetwarzanie cieplnej energii słońca na energię elektryczną może odbywać się metodą pośrednią – heliotermiczną, lub bezpośrednią – helioelektryczną. Elektrownie heliotermiczne to systemy zwierciadeł skupiających promienie słoneczne w ognisku, w którym znajduje się woda. Z podgrzanej wody wytwarza się para napędzająca turbiny. W elektrowniach helioelektrycznych słońce ogrzewa metal – półprzewodnik bezpośrednio zamieniający energię świetlną na elektryczną. Najwięcej helioelektrowni jest w stanie Kalifornia w USA, we Francji, na terenie Włoch i Niemiec. Najnowszą technologią jest wykorzystywanie promieniowania słonecznego do uwalniania wodoru z wody na drodze elektrolizy. Uwolniony wodór gromadzony jest w specjalnych zbiornikach w postaci płynnej, a następnie wykorzystywany w elektrowniach. Technologię pozyskiwania wodoru za pomocą Słońca stosuje się w Niemczech.

Energia geotermiczna – to energia wód termalnych oraz ciepło skorupy ziemskiej zawarte w litej skale. Obecnie wykorzystuje się głównie energię wód termalnych. Łączna moc wszystkich elektrowni geotermalnych na świecie przekracza 5000 MW. Największe elektrownie i ciepłownie geotermalne znajdują się w Stanach Zjednoczonych, we Włoszech, w Islandii, Nowej Zelandii, Meksyku i Japonii. Ostatnio ciepło skorupy ziemskiej coraz częściej wykorzystuje się w Rosji, Chinach i wielu krajach Europy, w tym w Polsce.

Energia biomasy – to energia pochodząca z bezpośredniego spalania odpadów przemysłowych, komunalnych i biomasy, np. wierzby energetycznej, drewna odpadowego, trocin, kory, słomy, rzepaku, słonecznika, malwy. Inną technologią wykorzystania biomasy jest proces fermentacji w wyniku działania bakterii beztlenowych i otrzymywanie biogazu, który poddany dalszym procesom chemicznym przekształcany jest w metan. Metan otrzymuje się również w procesie oczyszczania ścieków oraz utylizacji odpadów na wysypiskach śmieci. W skali świata udział energetyki alternatywnej w produkcji energii elektrycznej jest znikomy. Główną tego przyczyną są bariery technologiczne, bardzo wysoki koszt jednostkowy produkcji oraz duża zależność od warunków przyrodniczych – pór roku, dobowego cyklu dnia i nocy, klimatu. Energetyka alternatywna za124 spokaja głównie potrzeby lokalne, produkując energię w niewielkich zakładach.