Energia: praca ludzi i zwierząt, tradycyjne wykorzystanie wody, drewna itd., paliwa kopalne - węgiel kamienny i brunatny, ropa naftowa, energia nuklearna, gaz ziemny, energia odnawialna. Zużycie energii w ciągu doby przez 1 osobę: człowiek prehistoryczny - 10 MJ, człowiek po opanowaniu ognia - 20 MJ, po wykorzystaniu do pracy zwierząt - 50 MJ, po pierwszej rewolucji technicznej - 200 MJ, obecnie - 300 - 1000 MJ. Światowe zużycie energii pierwotnej: 1 mld toe (toe- tona oleju ekwiwalentnego - równoważnik jednej metrycznej tony ropy naftowej o wartości opałowej 10000 kcal/kg) Zużycie energii: ropa naftowa - 35,1%, węgiel - 22,6%, gaz ziemny 21,7%, inne - 20,6%. Polskie zużycie energii pierwotnej: 91,3 mln toe. Zużycie energii w Polsce: węgiel kamienny - 52%, węgiel brunatny - 13%, ropa naftowa - 20%, gaz ziemny - 9%, pozostałe - 6%. Energia pierwotna - energia zawarta w pierwotnych nieprzetworzonych nośnikach energii, np.: węgiel, gaz, ropa naftowa. Energia wtórna - energia zawarta w produktach energetycznych powstała w wyniku działań człowieka np.: prąd elektryczny, energia cieplna. Pierwotne nośniki energii - paliwa naturalne stałe, ciekłe i gazowe np.: węgiel, biomasa. Zasoby Ziemi: ropa naftowa 27 - 43 lata, gaz ziemny 60 lat, węgiel kamienny 220 lat. Zagrożenia wynikające z używania energii konwencjonalnej: a) nierównomierne rozmieszczenie zasobów b) zanieczyszczenie środowiska naturalnego (emisja CO2 - efekt cieplarniany, emisja tlenków azotu i siarki - kwaśne deszcze, emisja pyłów) c) coraz większe zapotrzebowanie na energię ze względu na coraz kosztowniejsze wydobycie d) kłopoty ze składowaniem odpadów (materiały rozczepialne, popioły) e) zrzuty ciepłej wody f) zmiany w krajobrazie (kopalnie odkrywkowe kominy) Odnawialne źródła energii: energia z wody, fal morskich, wiatru, promieniowania słonecznego, biomasy, geotermalna. Zalety odnawialnych źródeł energii: przyjazne dla środowiska, ich zasoby uzupełniają się w sposób naturalny, mogą dostarczać energię w różnych postaciach (elektrycznej, cieplnej, mechanicznej. Bariery szerokiego zastosowania odnawialnych źródeł energii: wysokie koszty nowych technologii, subsydiowanie tradycyjnych źródeł energii, niewiedza społeczności lokalnej. Energia słoneczna - do powierzchni Ziemi dociera co roku około 8x108 tera watogodzin energii słonecznej. Dla porównania cała ludzkość zużywa rocznie niewiele ponad 1x105 terawatogodzin energii pierwotnej. Energia słoneczna może być przetwarzana w energię elektryczną lub cieplną. Nasłonecznienie - to suma energii napromieniowania bezpośredniego, rozproszonego i odbitego padająca w określonej jednostce czasu - H [W/m2].
W naszych szerokościach geograficznych i przy optymalnych warunkach pogodowych (bezchmurne niebo, środek dnia) wartość energii całkowitego promieniowania słonecznego wynosi od 900 kWh/m2 na rok do 1200 kWh/m2 na rok. Według normy to 1200 kWh/m2 na rok. Usłonecznienie - to średnia liczba godzin z bezpośrednią operacją słońca w ciągu roku. W skali roku w Polsce możemy liczyć na usłonecznienie w przedziale od 1390 do 1900 godzin, w zależności od regionu. Średnia wartość to 1600 godzin. Dopływ energii słonecznej do powierzchni naszego kraju dzielimy na 4 rejony ze względu na zróżnicowanie: I - rejon nadmorski o najwyższych sumach rocznego promieniowania słonecznego o rocznych zasobach przekraczających 950 kWh/m2 i najlepszych warunkach wykorzystywania w okresie letnim i najgorszych zimą. II - rejon wschodni o najwyższych sumach rocznego promieniowania słonecznego o rocznych zasobach przekraczających 950 kWh/m2. III - rejon centralny o rocznych zasobach 900 - 950 kWh/m2, w obrębie którego wyodrębniono podrejon górnego dorzeczna Odry R IIIa ze względu na nieznacznie wyższe zasoby w półroczu zimowym. IV - rejon południowy o zasobach mniejszych od 900 kWh/m2 w obrębie którego wyodrębniono podrejon Sudetów i Przedgórza Sudeckiego R IVa ze względu na wyższe zasoby w półroczu letnim i niższe w półroczu zimowym. Najbardziej uprzywilejowanym rejonem Polski pod względem napromieniowania słonecznego jest południowa część województwa lubelskiego, obejmująca większe części dawnych wójewództw: chełmińskiego i zamojskiego. Najmniejszy w skali roku dopływ energii słonecznej obserwuje się w rejonie wysoko uprzemysłowionym (Śląsk) oraz w obszarze granicznym trzech państw: Czech, Niemiec i Polski, a ponadto w rejonie północnym Polski, obejmującym pas wybrzeża z wyjątkiem samego Wybrzeża zachodniego. Ogniwo słoneczne, ogniwo fotowoltaiczne, ogniwo fotoelektryczne, fotoogniwo - element w którym następuje przemiana (konwersja) energii promieniowania słonecznego (światła) w energię elektryczną w wyniku zjawiska fotowoltaicznego, czyli poprzez wykorzystanie półprzewodnikowego złącza typu p-n, w którym pod wpływem fotonów o energii większej, niż szerokość przerwy energetycznej półprzewodnika, elektrony przemieszczają sie do obszaru n, a dziury do obszaru p. Takie przemieszczanie ładunków powoduje pojawienie się różnicy potencjałów, czyli napięcia elektrycznego.
Fotoogniwa słoneczne - są produkowane z materiałów półprzewodnikowych, najczęściej z krzemu (Si), germanu (Ge), selenu (Se). Zwykłe ogniwo słoneczne z krystalicznego krzemu ma nominalne napięcie ok. 0,5 wolta. Poprzez połączenie szeregowe ogniw słonecznych można otrzymać baterie słoneczne. Zalety wiatru jako źródło energii: nie zanieczyszcza powietrza, nie powoduje emisji gazów cieplarnianych, zwiększenie bezpieczeństwa energetycznego państwa, odnawialne źródło energii, jeden z najtańszych. Wady wiatru jako źródło energii: problemy z synchronizacją pomiędzy wytwarzaniem energii a zapotrzebowaniem na nią, koszty wynikające z konieczności transportu energii na duże odległości, hałas wytwarzany przez obracające się łopatki, odbijanie się światła słonecznego od łopat (efekt disco), zeszpecenie krajobrazu, kolizje ptaków z łopatkami. Turbina wiatrowa składa się z: wiatromierz (mierzy szybkość wiatru i przekazuje to do kontrolera) łopatki turbiny (wiatr uderza w nie tworzy na ich powierzchni różnice ciśnień co powoduje ich ruch, przekłada się to na ruch obrotowy wału) kontroler (uruchamia turbinę gdy wiatr wieje 10km/h, wyłącza ją gdy wiatr przekroczy 100 km/h) skrzynia biegów (łączy wolnoobrotowy wał z szybkoobrotowym, zwiększa prędkość obrotową z 30-60 obr/min do 1200-1500 obr/min) generator (wytwarza prąd elektryczny) hamulec (zatrzymuje turbinę w nagłych przypadkach np. awarii) urządzenie (odpowiadające za optymalne ułożenie łopatek) wieża (element nośny turbiny) Zalety wody jako źródło energii: jest to czyste, odnawialne źródło, zwiększa bezpieczeństwo energetyczne kraju, można kontrolować produkcję energii, elektrownie wodne można wykorzystywać np. do celów rekreacyjnych, zbiorniki mogą być wykorzystywane jako zbiorniki retencyjne. Wady wody jako źródło energii: zachwianie równowagi ekologicznej np. migracja ryb, elektrownie wypływają na jakość i przepływ wody, powodują powstanie obszarów o niskim natlenieniu, w przypadku suszy energia nie będzie produkowana. Typy elektrowni wodnych: instalacje, które wykorzystują tamę do przechowywania wody w zbiorniku, woda uwalniana ze zbiornika przepływa przez turbinę obracając ją i produkując elektryczność, woda może być przepuszczana na żądanie lub stale. Instalacje wykorzystujące energię płynącej rzeki. Elektrownie szczytowo-pompowe. składają sie z 2 zbiorników: górnego i dolnego, w czasie kiedy nie ma zapotrzebowania na prąd, energia przechowywana jest przez przepompowywanie wody do zbiornika górnego, kiedy jest zapotrzebowanie, woda przepływająca ze zbiornika górnego do dolnego napędza system turbin.
Mała elektrownia wodna (MEW) - moc zainstalowana poniżej 5 MW, odnawialne źródła energii. Najważniejsze sposoby konwersji energii fal na elektryczną: Elektrownie pneumatyczne- fale wymuszają w nich ruch powietrza, które napędza turbinę. Elektrownie mechaniczne- wykorzystują siłę wyporu do poruszania się prostopadle do dna, co powoduje się obracanie wirnika połączonego z prądnicą. Elektrownie indukcyjne- wykorzystują ruch pływaków do wytwarzania energii elektrycznej poprzez zastosowanie poruszających się wraz z pływakami cewek w polu magnetycznym. Biogaz: powstaje w wyniku fermentacji metanowej biomasy, zwany jest gazem gnilnym lub błotnym. Mieszanina gazów: 55-70% metan, 32-37% CO2, 0,2-0,9% azot, 0,1-5,5 siarkowodór. Do produkcji biogazu wykorzystuje się substancję organiczną: odpady roślinne, odchody zwierzęce, osad ściekowy, odpady przemysły rolno-spożywczego, odpady komunalne i inne. Fermentacja: intensywność przebiegu fermentacji metanowej jest uzależniona od: temperatury, kwasowości pH, warunki beztlenowe, światła, wilgotność około 50%. Zasoby geotermalne dzielimy na: hydrotermiczne (odnoszą się one do wody lub pary zawartej w szczelinach skalnych, jest to lepsza możliwość pozyskania ciepła z takich złóż) petrotermiczne (zasoby perspektywiczne ze względu na konieczność wtłaczania w gorącą strukturę skalną znacznych ilości wody z powierzchni Ziemi) Wady energii geotermalnej: emisja szkodliwych gazów uwalniających sie z geopłynu (przede wszystkim siarkowodór H2S, który należy pochłonąć w odpowiednich instalacjach, to z kolei podraża koszt uzyskanej energii), wydobywanie się wraz z parą z odwiertu geotermalnego radony, produkt rozpadu radioaktywnego uranu. Przy niewłaściwym zaprojektowaniu instalacji geotermalnej istnieje niebezpieczeństwo wystudzenia złoża w dłuższym okresie czasu. Pozyskiwanie energii geotermalnej wymaga poniesienia dużych nakładów inwestycyjnych na budowę instalacji.
yahoovip