Stabilna energia odnawialna. Rozwiązania stosowane obecnie na świecie

Ze zrozumiałych względów energii wiatrowej zarzuca się często nieprzewidywalność. Rzeczywiście, uzależnienie od ruchów powietrza to zdecydowana wada energetyki wiatrowej. Źródła, które generują energię elektryczną nieregularnie nie tylko nie gwarantują ciągłości dostaw, ale także niosą ze sobą komplikacje natury technicznej. Są jednak takie miejsca na świecie, gdzie wiatry nie tylko wieją stale, ale również z określoną, przewidywalną w czasie siłą. Mowa tu oczywiście o wiatrowych farmach morskich.

Warto odnotować, że jednym z mórz, na których panują warunki sprzyjające rozwojowi energetyki wiatrowej jest nasz Bałtyk. Polski rząd udostępnił niedawno obszar pod zabudowę wiatraków o łącznej mocy około 10 GW. Sprzyjające warunki geograficzne, czyli stosunkowo płytkie wody, bez dużych fal i ze stałymi wiatrami, sprawiły, że o możliwość inwestycji w wiatraki na tym terenie stanęły największe firmy związane z energetyką wiatrową, m. in. Iberdrola, Ocean Winds, Orsted, RWE, Shell czy Total. W rywalizacji uczestniczą również PKN Orlen i KGHM.

Z uwagi na wysoki stopień nasłonecznienia całej naszej planety, duże farmy fotowoltaiczne oraz ogniwa produkujące na potrzeby indywidualne, pozwalają na wytwarzanie energii elektrycznej z promieniowania słonecznego w strefach klimatu gorącego oraz umiarkowanego. Jedynie na obszarach położonych stosunkowo blisko biegunów nie da się wykorzystać paneli słonecznych do efektywnej produkcji energii elektrycznej.

Ogniwa krzemowe wykorzystywane są do przetwarzania promieniowania solarnego na prąd i stanowią dość wydajne źródło wytwórcze, jednak ciągle trwają badania i testy z wykorzystaniem nowych materiałów. Dość duże nadzieje pokłada się ostatnio w ogniwach perowskitowych, których wynalazcą jest Polka, Olga Malinkiewicz. Mają one wiele zalet i tę przewagę nad panelami krzemowymi, że mogą przetwarzać nie tylko światło słoneczne, ale także sztuczne, co znacznie poszerza zakres ich możliwości.

Wydawać by się mogło, że największymi mocami odznaczają się elektrownie atomowe. Nic bardziej błędnego. Okazuje się, że w rankingu 10 elektrowni o największych mocach na świecie, aż 9 miejsc zajmują elektrownie wodne. Jedynie na 6 miejscu znajduje się japońska elektrownia jądrowa Kashiwazaki-Kariwa z mocą 7,9 GW. Dla porównania, pierwsze miejsce w tym rankingu przypadło chińskiej elektrowni wodnej, Zaporze Trzech Przełomów, o mocy aż 22,5 GW.

Nietrudno zauważyć, że cieki wodne stanowią ogromny potencjał energetyczny. Gwarantują bardzo wysoką stabilność i przewidywalność, jednak mogą zostać zlokalizowane tylko w stosunkowo niewielu miejscach na Ziemi. Obecnie najwięcej dużych elektrowni wodnych znajduje się w Chinach, ale w pierwszej dziesiątce znajdują się także 3 elektrownie usytuowane w Ameryce Południowej (w Brazylii, Paragwaju i Wenezueli), jedna w Rosji i jedna w USA.

Warto wiedzieć, że od kilku lat trwają badania nad wykorzystaniem pływów morskich dla pozyskania energii elektrycznej. Z uwagi na ogromne powierzchnie zajmowane przez oceany, gdyby udało się wypracować system otrzymywania prądu z naturalnych ruchów mas oceanicznych, dałoby to światu nowe moce wytwórcze na niespotykaną dotąd skalę.

Energię geotermalną od lat wykorzystuje się m. in. na Islandii. W ten sposób na wyspie ogrzewanych jest blisko 90 % budynków, a produkcja energii przy udziale elektrowni geotermalnych stanowi niemal 27 %. Warto wspomnieć, że pozostała energia elektryczna wytwarzana jest w zasadzie również ze źródeł odnawialnych. Pochodzi głównie z elektrowni wodnych,a w niewielkim ułamku procenta również z wiatrowych. Tylko 0,01 % energii elektrycznej pochodzi na Islandii z paliw kopalnych.

Geotermia to bardzo obiecujący obszar OZE. Już dziś nawet w chłodniejszych strefach klimatycznych można czerpać z dobrodziejstw tzw. geotermii płytkiej (niskotemperaturowej) do 100 m w postaci pomp ciepła. Z geotermii średniotemperaturowej (określa się tak geotermię sięgającą 3 km i 100°C), korzysta się dziś głównie w postaci wód termalnych oraz ciepłowni. Wyższe temperatury (do 200°C) uzyskuje się na większych głębokościach (do 6 km). To właśnie tu, w obszarze tzw. geotermii wzbudzanej plasuje się wytwarzanie energii elektrycznej.

Choć ze średniotemperaturowej geotermii można teoretycznie korzystać w wielu państwach na świecie, to jednak z przyczyn ekonomicznych nie robi się tego. W Polsce wody termalne kwalifikowane do geotermii średniotemperaturowej znajdują się pod powierzchnią niemal 80 % kraju. Niestety na obecnym poziomie technologii wykorzystanie ich jest zbyt drogie, żeby było powszechne.

Biomasa to organiczne odpady, a także tzw. rośliny energetyczne uprawiane specjalnie na potrzeby wytwarzania energii cieplnej i elektrycznej. Biomasa może mieć postać stałą (np. pelletu czy brykietu), biopaliw , do których produkcji najlepiej nadają się rośliny oleiste i te o dużej zawartości cukru, a także postać gazu. O ile spalanie pelletu czy produkcję biopaliw trudno zakwalifikować do metod w 100 % ekologicznych, o tyle biogaz można uznać za OZE.

Reakcja, która zachodzi podczas spalania biogazu powoduje, że ten nie trafia do atmosfery, a tym samym nie powoduje zanieczyszczeń. Co więcej, do jego wytwarzania wykorzystuje się odpady organiczne nadające się do fermentacji metanowej, a nie tylko uprawy celowe. Niestety, mimo stale rosnącego zainteresowania produkcją energii z biogazu, ciągle jeszcze problemem jest jego niestabilność, a także duże straty energetyczne na etapie wytwarzania.