RODZAJE ELEKTROWNI - WIATROWE, SOLARNE I WODNE
Na Ziemi (a także poza nią) znaleźć można mnóstwo źródeł energii, zarówno odnawialnych, jak i nieodnawialnych. Odnawialne źródła energii dają nieograniczone pokłady energii, które można przemienić w ciepło oraz prąd. A co to nam daje? Multum możliwości! W dobie ciągłych podwyżek za prąd oraz rosnąca, wewnętrzna potrzeba całego globu co do zwiększenia ochrony środowiska oraz redukcji gazów cieplarnianych spowodowały, że wzmożony rozwój źródeł odnawialnych energii został uznany niemal za globalny priorytet gospodarczy. Z tego artykułu dowiesz się jak powstaje energia elektryczna oraz skąd bierze się prąd!
Skąd się bierze prąd?
Ciężko sobie wyobrazić obecne życie bez prądu. Energię elektryczną aktualnie możemy spotkać na każdym kroku: w biurze, w domu, w komunikacji miejskiej czy na ulicy. Towarzyszy nam w każdej chwili życia i jest nieodłącznym elementem każdego miejsca. Proces produkcji prądu wygląda różnie - wszystko jest zależne od źródła energii, które pozyskuje tę energię słoneczną. Wyróżnić można parę rodzajów elektrowni, należą do nich: elektrownie konwencjonalne (węglowe, gazowe) oraz elektrownie niekonwencjonalne (solarne, wiatrowe oraz wodne).
To właśnie ten drugi wariant elektrowni stanowi - można tak to nazwać - niekończące się źródło energii, bez niepotrzebnej, a wręcz niszczącej eksploatacji ziemi i to właśnie na nich nasza ludzkość oraz rozwój wszelkiej technologii powinien się skupić. Ponad wiek temu, tradycyjne silniki spalinowe lub elektrownie węglowe były uznawane za “nowoczesne”. W obecnych czasach, to przeżytek, który niesie za sobą tylko i wyłącznie niepożądane skutki dla naszej planety i to właśnie jest głównym powodem tego, że powinniśmy od tego odejść i zacząć myśleć o zdrowiu matki ziemi.
Elektrownie konwencjonalne - ciągła dominacja
Choć coraz większą popularność zyskują odnawialne źródła energii, wciąż hegemonem są elektrownie konwencjonalne. W tych rodzajach elektrowni najczęściej dochodzi do uwolnienia energii w procesie spalania, mowa tu o:
paliwach kopalnych (węgiel oraz gaz ziemny)
substancjach organicznych
biomasy
biogazu
oraz
odpadach przemysłowych i komunalnych
Obecnie w Polsce najpopularniejsze jest wciąż wykorzystywanie paliw kopalnych - ponad 80% wyprodukowanej energii pochodzi właśnie z tego źródła, natomiast jeżeli chodzi o sprawność elektrowni cieplnych, nie przekracza ona… 46%. Jedną z najpotężniejszych elektrowni konwencjonalnych na świecie jest Elektrownia Berezowska o mocy 6400 MW natomiast Polska nie odbiega od tego daleko, ponieważ Elektrownia w Bełchatowie posiada moc 5400 MW i dzięki temu, zajmuje drugie miejsce na świecie.
Elektrownie słoneczne również zaliczają się do elektrowni cieplnych, natomiast nie są one budowane w Polsce ze względu na brak odpowiednich warunków nasłonecznienia. Jeżeli chodzi o elektrownie wodne, niskie spadki, ukształtowanie terenu oraz nurt o niewielkiej prędkości w bardzo dużym stopniu ograniczają możliwość budowy większej ilości elektrowni wodnych. Polska planuje rozpoczęcie budowy elektrowni jądrowej, natomiast przez brak społecznej akceptacji oraz sam koszt jej powstania jest to dosyć odległa wizja, która latami przeciąga się w czasie.
Jak powstaje prąd ze Słońca?
Słońce towarzyszy nam w codziennym życiu ogrzewając całą planetę, nas i nasze domy. Postęp technologiczny poszedł na tyle do przodu, że ludzkość nauczyła się wykorzystywać to, co nas otacza - czyli promienie słoneczne i sprawić, aby zamieniały się w prąd. A to wszystko dzięki panelom słonecznym! Efekt fotowoltaiczny był zauważony przez niezwykle wybitnego fizyka Edmonda Beqerela prawie 2 wieki temu! Do dziś z niego korzystamy, tylko w znacznie unowocześnionej i ulepszonej formie.
W ostatnim czasie w Polsce coraz częściej na dachach domów możemy spotkać panele fotowoltaiczne. To dzięki nim, ludzie korzystający z odnawialnych źródeł energii mogą pobierać prąd znacząco taniej niż z elektrowni węglowej czy gazowej. Dodatkowo, inwestycja zwraca się po około 8 - 10 latach, a po tym okresie użytkownik pobiera czysty prąd, co się równa czysty zysk. Dodatkowe programy różnego typu dofinansowań, z których mogą skorzystać praktycznie wszyscy - osoby fizyczne w domku jednorodzinnym, przedsiębiorcy posiadający firmy czy też rolnicy z własnym gospodarstwem.
Dzięki fotowoltaice panele słoneczne mogą w bezpośredni sposób generować energię elektryczną z promieni słonecznych. Zbudowane są one z krzemowych płytek + i -, między którym znajduje się pole elektryczne, wraz z barierą potencjałów. Podczas padania promieni elektrycznych tworzy się efekt fotoelektryczny, dzięki czemu powstaje napięcie elektryczne. To właśnie dzięki niemu ludzie korzystający z paneli słonecznych uniezależniają się od elektrowni, a wizja ciągłych podwyżek za prąd już mało ich interesuje - nie czekaj, zaintwestuj w panele fotowoltaiczne oraz akumulatory żelowe.
Energia wiatrowa - jak działa?
Drugie najpopularniejsze odnawialne źródło energii na świecie, tuż za energią słoneczną. W tym wypadku kluczowym czynnikiem produkcji prądu jest oczywiście wiatr. Nie posiada on ani początku, ani końca - a to oznacza, że jest niewyczerpalny, a przede wszystkim darmowy i niesamowicie szeroko dostępnym źródłem energii. Jest to kluczowy wariant tego, że prąd z niego pozyskany jest ekologiczny, ponieważ w żadnym wypadku w jego produkcji nie towarzyszy tu żadne spalanie. To dziękich ruchowi powietrza i jego sile powstaje energia elektryczna. W tym przypadku niezbędne jest także narzędzie, które z tej siły będzie w stanie wygenerować prąd.
W przypadku energii wiatrowej chodzi oczywiście o turbiny wiatrowe. Turbiny te można podzielić dwa typy: VAWT - z pionową osią obrotu oraz HAWT - z poziomą osią obrotu. Oba są skonstruowane w podobny sposób, tj. posiadają wieżę, wirnik z łopatami oraz gondolę z generatorem. W obu także ruch łopat wirnika powoduje przekształcenie energii kinetycznej w energię mechaniczną, ponieważ gdy wiatr trafia na opór łopaty turbiny, wiatrowa energia kinetyczna przekształcana jest właśnie w elektryczną. A im większy generator - tym więcej energii z wiatru pozyskamy! Elektrownie wiatrowe mogą być mikro - o mocy 100 W, małe - tutaj moc pulsuje się od 100 do 50 kW, oraz duże elektrownie wiatrowe o natężeniu powyżej 100 kW!
Energia wodna - jak powstaje i jak ją wykorzystać?
Choć jest to najmniej popularny rodzaj odnawialnego źródła energii, elektrownia wodna generuje największą moc. Jest w stanie pokryć także ponad 17% światowego zapotrzebowania na energię elektryczną. Jest to zamiana energii potencjalnej płynącej wody - przykładowo rzeki, na energię mechaniczną w turbinie, a na końcu tego łańcucha poprzez generator - zamiany w energię elektryczną. Woda jest ogólnodostępna, a jej prąd jest niewyczerpalny - dlatego też tego typu energia uznawana jest za odnawialną. W Europie ten rodzaj elektrowni najczęściej wykorzystywany jest w krajach skandynawskich.
Działanie elektrowni wodnych różni się od ich rodzaju, przykładowo elektrownie przepływowe - korzystające z siły płynących rzek, zaporowe - które dzięki wysokim zaporom piętrzą wodę, szczytowo - pompowe, czyli takie, które dostosowują produkcję energii do aktualnego zapotrzebowanie oraz pływowe - bazujące na energii prądów, pływów morskich i zmianach poziomy wód. Mają one podobny schemat działania - wykorzystują energię kinetyczną przepływającej wody. W trakcie tego woda przepływa przez zapory, aby z dużą prędkością trafić do turbiny. Powstająca w ten sposób energia trafia do generatora i przekształcana jest w energię elektryczną.