DANE INFORMACYJNE

2. DANE INFORMACYJNE Nazwa szkoły: Zespół Szkoły Podstawowej im. Prof. Józefa Zwierzyckiego i Gimnazjum nr 1w Krobi ID grupy: 98/77_P_G1 Opiekun: Robert Grupa Kompetencja: Przedsiębiorczość Temat projektowy: Znaczenie alternatywnych źródeł energii. Semestr/rok szkolny: III / 2010/2011

3. DANE INFORMACYJNE • Nazwa szkoły: • Gimnazjum im. Powstańców Wielkopolskich w Mieścisku • ID grupy: 98/31_P_G2 • Opiekun: Mariusz Wasela • Kompetencja: • przedsiębiorczość • Temat projektowy: Znaczenie alternatywnych źródeł energii. • Semestr/rok szkolny: III, 2010/2011

4. STAN ŚRODOWISKA NATURALNEGO W POLSCE Stan środowiska naturalnego w Polsce w ostatnich latach poprawił się, aczkolwiek nadal pozostawia wiele do życzenia. Przez blisko pół wieku “kwitła” u nas gospodarka socjalistyczna, w której wiodącą rolę odgrywał przemysł, a zwłaszcza najbardziej szkodliwe dla środowiska, jego “ciężkie” gałęzie – górnictwo, hutnictwo, energetyka, przemysł elektromaszynowy, chemiczny.

5. STAN ŚRODOWISKA NATURALNEGO W POLSCE

6. ŹRÓDŁA ZAGROŻENIA DLA ŚRODOWISKA NATURALNEGO Główne źródła zagrożenia dla środowiska naturalnego w Polsce to: - wytwarzanie energii w elektrowniach spalających węgiel kamienny i brunatny, - przestarzały przemysł surowcowym, który dostarcza wiele szkodliwych związków do atmosfery, - brak dostatecznej ilości urządzeń służących wyłapywaniu szkodliwych związków z kominów i innych źródeł emisji gazów, - motoryzacja - lawinowo wzrastająca liczba samochodów,

7. ŹRÓDŁA I RODZAJE ZANIECZYSZCZEŃ POWIETRZA   Do głównych zanieczyszczeń powietrza należą: pyły, dwutlenek siarki, tlenki azotu, tlenki węgla oraz węglowodory. 1. Procesy spalania paliw: • energetyka : działalność elektrowni i elektrociepłowni. Ich podstawą paliwową jest węgiel (kamienny i brunatny), którego spalanie powoduje emisję dwutlenku siarki , tlenków węgla i azotu oraz pyłów. • transport (motoryzacja): stanowi on źródło emisji tlenków azotu, tlenków węgla oraz związków ołowiu 2. Przemysł metalurgiczny (hutniczy): emituje dwutlenek siarki oraz toksyczne pyły zawierające metale ciężkie. 3. Przemysł budowlany (cementownie): emitują największą ilość pyłów, które jednak nie mają właściwości toksycznych. 4.Przemysł chemiczny emituje metale ciężkie, fluor, siarkowodór, węglowodory, kwas siarkowy, fenole. 5. Rolnictwo - opylanie pól środkami ochrony roślin i używanie sztucznych nawozów. 6. Składowiska surowców i odpadów : są źródłem pyłów w większości toksycznych. 7. Ludzie palący papierosy wprowadzają do powietrza tlenek węgla oraz inne szkodliwe substancje.

8. SPOSOBY ZAPOBIEGANIA ZANIECZYSZCZENIOM POWIETRZA • odsiarczanie spalin i węgla lub całkowite zaprzestanie wykorzystywania węgla o dużej zawartości siarki • zmiana systemu ogrzewania miast - przechodzenie na inne niż węgiel źródła energii, np. gaz ziemny stosowanie biopaliw produkowanych z roślin uprawnych, odpadów komunalnych itp. • stosowanie katalizatorów spalin • zakładanie urządzeń odpylających – filtrów i elektrofiltrów • oddzielenie zakładów przemysłowych i popularnych szlaków komunikacyjnych pasami drzew i krzewów (naturalne filtry ochronne)

9. WPŁYW KWAŚNYCH DESZCZY NA ŚRODOWISKO Powstawanie kwaśnych deszczy Kwaśne deszcze powstają głównie na obszarach, gdzie atmosfera jest narażona na długotrwałą emisję dwutlenku siarki i tlenków azotu, zarówno ze źródeł naturalnych, np. czynnych wulkanów, jak również sztucznych - spaliny powstające w wyniku spalania zasiarczonych paliw węgla brunatnego i kamiennego. Skutki występowania kwaśnych deszczyWywierają negatywny wpływ na faunę i florę. Są przyczyną licznych chorób układu oddechowego. Znacznie przyspieszają korozję różnego rodzaju konstrukcji metalowych oraz zabytków.

10. Zanieczyszczenia wód Zanieczyszczenia dostają się zarówno do wód powierzchniowych (w tym do Bałtyku) jak i do wód podziemnych. Źródła i rodzaje zanieczyszczeń wód:1. Przemysł - ścieki z hut żelaza dostarczają popiołów, cyjanków, siarki - ścieki zakładów przemysłu metalowego dostarczają dużych ilości rozpuszczonych soli oraz zawiesin wodorotlenku żelaza- ścieki przemysłu chemicznego (głównie włókien sztucznych) wprowadzają do rzek wielosiarczki sodu, sole cynku, wolny kwas siarkowy- ścieki z kopalń węgla kamiennego i brunatnego zawierają znaczne ilości soli kuchennej (tzw. zasolone wody kopalniane) oraz różne osadyOpady atmosferyczne dostarczają do wód zanieczyszczenia zawarte w powietrzu.

11. SKUTKI ZANIECZYSZCZEŃ WÓD • Sposoby zapobiegania zanieczyszczeniom wód: • odsalanie wód • kopalnianych • redukowanie ilości • ścieków wprowadzanych • do wód powierzchniowych • budowa oczyszczalni • ścieków • likwidacja "dzikich" • wysypisk śmieci • zmniejszenie • zanieczyszczenia powietrza • i gleby • obniżenie jakości wód powierzchniowych i podziemnych • utrata źródeł dla potrzeb konsumpcyjnych (pitnych), rolniczych i przemysłowych • ograniczenie możliwości rozwoju świata organicznego w zbiornikach wodnych • eutrofizacja zbiorników wodnych - masowe pojawienie się glonów planktonicznych, powodujące spadek stężenia tlenu i gromadzenie się w wodzie siarkowodoru. • wzrost kwasowości zbiorników wodnych (przez kwaśne deszcze) powoduje zanikanie organizmów nie tolerujących takiego odczynu w tym środowisku (najbardziej wrażliwymi są: raki, łososie, ślimaki) • pogorszenie warunków zdrowotnych człowieka - choroby (cholera ,tyfus brzuszny) wywołane znajdującymi się w zanieczyszczonych wodach wirusami i bakteriami chorobotwórczymi • usterki technologiczne w przemyśle • ograniczenie dostępu do miejsc rekreacji (kąpielisk)

12. Wpływ zanieczyszczonego środowiska na rośliny W Polsce wymarły już łącznie 124 gatunki roślin, a dalsze 1648 gatunków i podgatunków znalazło się na liście gatunków zagrożonych. Od 1800 roku wyginęły 62 gatunki fauny krajowej. Zanieczyszczenia środowiska wodnego: zakwity glonów, prowadzące do braku tlenu w warstwie przydennej i śmierci organizmów tam żyjących. Rozwijają się glony i mchy wodne. • Bezpośredni - uszkodzenia igieł i liści . • Pośredni jako następstwo zakwaszenia gleby : • uszkodzenia korzeni , zakłócona symbioza korzeni i • grzybów przez co zmniejsza się odporność na choroby • i szkodniki. • Wyniszczenie lasów iglastych w Górach Izerskich. • Rośliny zielne są bardziej wrażliwe na zanieczyszczenia powietrza . • Brak porostów na najbardziej zanieczyszczonych terenach. • Skażona gleba rodzi skażoną żywność

13. WPŁYW ZANIECZYSZCZONEGO ŚRODOWISKA NA ZWIERZĘTA • Na obszarach zanieczyszczonych zmniejsza się liczba owadów, co często powoduje masowe pojawianie się szkodników, które zwykle są bardziej odporne na zanieczyszczenia, niż owady na nie polujące, np. chrząszcze biegacze. • Obniża się także wysokość plonów wielu roślin uprawnych, ponieważ są eliminowane owady zapylające kwiaty (motyle, pszczołowate, trzmiele). • Wiele zwierząt ginie pod kołami samochodów zwłaszcza tam, gdzie szlaki komunikacyjne krzyżują się ze szlakami wędrówek zwierząt np. szlaki godowe żab. Przyrodnicy alarmują. Populacja zająca w ciągu ostatnich 20 lat spadła dwukrotnie, a kuropatw 2,5 razy.

14. ALTERNATYWNE ŹRÓDŁA ENERGII Bardzo duże znaczenia dla ochrony środowiska oraz oszczędnej gospodarki zasobami naturalnymi ma zastępowanie dotychczasowych źródeł energii (węgla, ropy, gazu) innymi sposobami pozyskiwania energii np. energii wiatru czy słonecznej - są to dwa podstawowe rodzaje czystej energii, gdzie nie dochodzi do powstawania żadnych szkodliwych produktów ubocznych.

15. ODNAWIALNE ŹRÓDŁA ENERGII • Odnawialne źródła energii (OZE) są ostatnio coraz częściej wykorzystywane. Główną przyczyną tej rosnącej popularności jest nieszkodliwość OZE dla środowiska i ich niewyczerpywalność. Cechy te odróżniają je od źródeł konwencjonalnych, których eksploatacja jest główną przyczyną niepokojących zmian klimatu, i których światowe zasoby prędzej czy później zostaną całkowicie wyczerpane. Ocenia się, że najdłużej, bo jeszcze przez prawie 220 lat, będzie można korzystać ze złóż węgla, o wiele krócej - ponad 60 lat - trwać będzie eksploatacja gazu ziemnego, zaś ropy naftowej wystarczy na jakieś 30-40 lat. Perspektywa wyczerpania się wszystkich tych surowców, jak również szkody, powodowane w środowisku przez ich wykorzystywanie, sprawiają, że ludzie już teraz poszukują alternatyw. • W Polsce nałożono obowiązek zakupu energii z odnawialnych źródeł energii o czym mówi rozporządzenie ministra gospodarki z dnia 19 grudnia 2005 r. W rozporządzeniu podane zostały wielkości wzrostu udziału energii ze źródeł odnawialnych w zakresie od 2,65% w 2003 r. do 9% w 2010 roku. W 2006 r. przyjęto nowelizację ustawy, ustalając nowy poziom 10,4% w 2010 r.

16. RODZAJE ODNAWIALNYCH ŹRÓDEŁ ENERGII (OZE) • Energia wodna • Energia geotermalna • Energia prądów morskich, pływów i falowania • Energia słoneczna • Energia wiatru • Biopaliwo • Biomasa • Biogaz • Energia cieplna oceanu

17. JAKA TO ENERGETYKA? aeroenergetyka - wiatrowa, geoenergetyka - geotermiczna, helioenergetyka – słoneczna, hydroenergetyka to energetyka wodna.

18. ENRGETYKA WIATROWA Energetyka wiatrowa to obecnie najszybciej rosnące odnawialne źródło energii. W 2007 roku zainstalowana moc sięgnęła 94 GW. Moc zainstalowana w energetyce wiatrowej w Polsce to ~553 MW (stan 30.06.2009, za URE). Wśród inwestycji wyróżnić można 13 profesjonalnych projektów: Lokalizacja                  Województwo              Moc 1.   Barzowice              zachodniopomorskie        5,1 MW 2.   Cisowo                   zachodniopomorskie        18 MW 3.   Zagórze                  zachodniopomorskie        30 MW 4.   Lisewo                   pomorskie                        10,8 MW 5.   Tymień                   zachodniopomorskie         50 MW 6.   Puck                      pomorskie                        22 MW 7.   Kisielice                 warmińsko-mazurskie       40,5 MW 8.   Kamieńsk               łódzkie                            30 MW 9.   Jagniątkowo            zachodniopomorskie        30,6 MW 10.   Łosina k/Słupska   zachodniopomorskie        48 MW 11.   Gnieżdżewo           pomorskie                      22 MW 12.   Karścino                zachodniopomorskie       69 MW 13.   Łebcz                    pomorskie                      8 MW

19. Nasycenie elektrowniami wiatrowymi w Polsce należy do najniższych w Europie. Moc zainstalowana w energetyce wiatrowej na mieszkańca, to 0,012 kW, a na km2 obszaru lądowego przypada 1,44 kW. Produkcja z energii wiatru: 2004: 142,3 [GWh] 2005: 135,3 [GWh] 2006: 388,4 [GWh] 2007: 494,2 [GWh] 2008: 790,2 [GWh] 2009: 233,3 [GWh] Udział generacji wiatrowej w krajowym zużyciu energii elektrycznej: 2004: 0,1% (142GWh/ 144TWh) 2005: 0,09% (135GWh/ 145TWh) 2006: 0,26% (388,4GWh/ 149TWh) 2007: 0,32% (494,2GWh/ 154TWh) 2008: 0,51% (790,2GWh/ 153TWh) Źródło: Opracowanie PSEW na podstawie danych URE. Stan na 31.05.2009 ENRGETYKA WIATROWA

20. ENRGETYKA WIATROWA  . Rozmieszczenie mocy w energetyce wiatrowej w poszczególnych województwach Polski. Stan na maj 2011 r. Źródło: Opracowanie PSEW na podstawie danych URE.

21. KORZYŚCI 1. Rozwój Energetyki wiatrowej przyczynia się do tworzenia nowych miejsc pracy . W Polsce, w sektorze energetyki wiatrowej według szacunków PSEW z końcem 2008 roku zatrudnionych było ponad 2000 osób.2. Niskie koszty eksploatacyjne pozyskiwania energii wiatru.3. Brak kosztów paliwa.4. Rozwój nowych sektorów gospodarki i generowanie przychodów dla państwa, samorządów lokalnych i przedsiębiorstw. Wpływ na rozwój i aktywizację regionów, w tym morskich.5. Korzyści dla budżetu państwa – dochody z tytułu redukcji emisji dwutlenku węgla do atmosfery w ramach mechanizmów handlu emisjami.6. Korzyścią dla gminy z inwestycji w OZE są wpływy z podatków od nieruchomości. Podatek nalicza się według 2% stawki od wartości części budowlanych, na którym znajduje się elektrownia wiatrowa.7. Korzyść dla gminy - dochody z tytułu dzierżawy gruntów komunalnych oraz wpływy z tytułu udziału gminy w podatku PIT i CIT. Instalacje elektrowni wiatrowych przynoszą dochody z tytułu dzierżawy gruntów rolnych, co z kolei wpływa na stabilizację dochodów rolników, a pośrednio ma wpływ na płatność podatku rolnego.8. Rozwój nowych technologii i innowacji.9. Zmniejszenie kosztów i strat przesyłu poprzez przybliżenie wytwórcy do odbiorcy.10. Elektrownie wiatrowe zajmują niewiele miejsca i mogą współistnieć z innymi rodzajami aktywności takimi jak rolnictwo czy ogrodnictwo.  .

22. WADY • cykliczność pracy (z powodu zmiennej prędkości wiatru) • wysokie koszty inwestycji • wysokie koszty eksploatacji • hałas • zagrożenie dla ptaków

23. ENRGETYKA SŁONECZNA Warunki meteorologiczne w Polsce charakteryzują się bardzo nierównomiernym rozkładem promieniowania słonecznego w cyklu rocznym. 80% całkowitej rocznej sumy nasłonecznienia przypada na sześć miesięcy sezonu wiosenno-letniego (od początku kwietnia do końca września). Czas aktywności słońca w zimie skraca się do 8 godzin dziennie, zaś w lecie w miesiącach najbardziej słonecznych osiąga 16 godzin. Na podstawie wieloletnich analiz stwierdzono, że największe wartości strumienia promieniowania słonecznego występują nad Bałtykiem oraz we wschodniej części Polski. Warunki nasłonecznienia w tych rejonach odpowiadają warunkom istniejącym w Europie Środkowej, na przykład w Austrii i na Węgrzech. Roczna średnia wartość sum nasłonecznienia w Polsce wynosi 1600 godzin. Administracyjna mapa Polski z średniorocznym rozdziałem napromieniowania słonecznego (w kWh/m2 płaszczyznę poziomą 1. 950 kWh/m22. 962 kWh/m23. 985 kWh/m24. 1076 - 1081 kWh/m2

24. ENRGETYKA SŁONECZNA • Słoneczne systemy aktywne, w których zachodzą procesy konwersji termicznej (z użyciem systemów cieczowych) mogą być stosowane w polskich warunkach klimatycznych przede wszystkim do: • podgrzewania ciepłej wody w obiektach działających sezonowo w cieplejszej połowie roku: w obiektach letniskowych, rekreacyjnych i sportowych • podgrzewania ciepłej wody użytkowej w instalacjach funkcjonujących przez cały rok: w budownictwie mieszkaniowym i obiektach użyteczności publicznej • podgrzewania wody w basenach otwartych i krytych • podgrzewania wody do celów rolniczych w produkcji roślinnej i zwierzęcej oraz w przetwórstwie rolno-spożywczym • ogrzewania pomieszczeń, jedynie w przypadku zapewnienia sezonowego magazynowania energii promieniowania słonecznego i zastosowania hybrydowych systemów grzewczych, na przykład z pompami ciepła lub bojlerami na paliwa stałe lub płynne • W przypadku analogicznych systemów powietrznych najważniejsze obszary zastosowań to: • suszenie produktów rolniczych i drewna • dogrzewanie lub ogrzewanie pomieszczeń w skojarzonych systemach aktywnych z pasywnymi, na przykład rozwiązania semi-pasywne w budownictwie energooszczędnym i regulacja mikroklimatu w magazynach    .

25. Krajem przodującym w świecie pod względem wykorzystania energii słonecznej są Niemcy. W ostatnich latach oddano do użytku szereg instalacji które można już określić mianem elektrowni słonecznych. Jedną z największych jest plantacja baterii fotowoltanicznych zlokalizowana w miejscowości Pocking w Bawarii kosztem 40 mln euro. Zajmuje powierzchnie 32 ha i osiąga moc 10MW Największa na świecie podłączona do sieci elektrownia z ogniwami fotowoltanicznymi – widok z lotu ptaka (10 MW, 32 ha).Źródło: http://www.martin-bucher.de Ekologia ponad wszystko – teren zajmowany przez baterie słoneczne można wykorzystać do wypasu owiec.Źródło: http://www.martin-bucher.de

26. Układ paraboliczny Zbudowane są w postaci długich rynien powlekanych wewnątrz srebrem bądź polerowanym aluminium. Wzdłuż rynny biegnie rurka wypełniona zazwyczaj olejem, na której skupiają się odbite promienie słoneczne Rząd paneli parabolicznych z elektrowni Nevada Solar One Widok na elektrownie Nevada Solar One (powierzchnia 360 tys m2, moc 64 MW, temperatura czynnika roboczego: 390 stopni)

27. Układy z silnikiem Stirlinga Zwierciadło słoneczne z silnikiem cieplnym (silnikiem Stirlinga) opracowane przez Stirling Energy Systems, Inc. oraz Sandia National Laboratories (USA) o mocy 25 kW. Źródło: http://www.sandia.gov

28. Układy luster z centralną wieżą Pierwsza na świecie komercyjna elektrownia słoneczna w technologii z centralną wieżą PS 10 w Hiszpanii. Składa się z 624 luster, każde o powierzchni 120 m2. Odbiornik ciepła umieszczony na szczycie 100 metrowej wieży wytwarza parę o temp 250 stopni i ciśnieniu 40 bar. Szacuje się, że będzie generować ilość energii potrzebną dla 6000 gospodarstw i pozwoli na ograniczenie emisji CO2 o 18 tys. ton rocznie.Źródło: http://www.solarpaces.org Elektrownia PS 10 w czasie pracy. Źródło: http://www.solarpaces.org

29. Elektrownia słoneczna w Polsce • 20 mln zł ma kosztować budowa elektrowni słonecznej, która powstanie na lotnisku w Gryźlinach koło Olsztyna. Według planów elektrownia, która ma mieć moc 1 megawata i powierzchnię 1 ha, ma być największą tego typu w Polsce. Proponowana instalacja na lotnisku Gryźliny będzie systemem o mocy 1 MW, z którego produkowana energia będzie odsprzedawana do sieci elektrycznej. Pozwoli ona na uzyskanie rocznie około 900 MWh czystej energii elektrycznej, co wystarczyłoby do zasilenia 450-500 gospodarstw domowych. • System fotowoltaiczny będzie wykonany w najbardziej popularnej technologii ogniw z krzemu krystalicznego, a łączna zajmowana powierzchnia będzie wynosić ok. 10 tys. m kw. Po dołączeniu systemu fotowoltaicznego do sieci elektrycznej i uzyskaniu koncesji na odsprzedaż energii, właściciel będzie mógł otrzymywać zielone certyfikaty za każdą wyprodukowaną megawatogodzinę (MWh). System ten będzie pierwszym w Polsce systemem scentralizowanym o tak dużych rozmiarach. Dotychczas największa instalacja to 80 kW w Bydgoszczy.

30. Wady • cykliczność dzienna, roczna (konieczność przetwarzania na inne formy energii) • niska średnioroczna sprawność • duże koszty inwestycyjne • zmienna koncentracja i niskie • natężenie Zalety • powszechny dostęp – brak problemów z przesyłaniem • bardzo niskie koszty eksploatacji • brak negatywnych oddziaływań na środowisko • darmowa energia • brak wpływu na bilans energetyczny Ziemi (w przeciwieństwie do źródeł konwencjonalnych nie wyczerpuje się)

31. ELEKTROWNIE WODNE • Zakład przemysłowy zamieniający energię spadku wody na elektryczną. Elektrownie wodne dzieli się na "duże" i "małe", przyjmując, że małe elektrownie wodne (określane skrótem MEW) to te o mocy poniżej 5 MW. Podział ten jest dość umowny (w Skandynawii i Szwajcarii granicą są 2 MW, a w USA 15 MW), ale dość ważny, gdyż MEW są zaliczane do niekonwencjonalnych, odnawialnych i ekologicznych źródeł energii. • Natomiast duże elektrownie wodne stanowią 20% światowej produkcji energii elektrycznej. • Wyróżniamy duże elektrownie wodne takie jak: • przepływowa – bez zbiornika (budowana na rzekach nizinnych) • regulacyjna – z dużym zbiornikiem • zbiornikowa – z małym zbiornikiem • pompowo – szczytowa • kaskadowa – z wieloma zbiornikami

32. WIĘKSZE ELEKTROWNIE WODNE NA ŚWIECIE • Największą pod względem ilości produkowanej energii elektrownią wodną na świecie jest wybudowana w 1983 roku elektrownia na zaporze Itaipu na Paranie na granicy państw Brazylii i Paragwaju. Elektrownia ma maksymalną moc 14 GW a jej największa produkcja roczna wynosiła 94,7 TWh (w 2008r.). • Nieco mniejsze są: Zapora Trzech Przełomów na rzece Jangcy w Chinach (ok 85 TWh rocznie) i Guri na rzece Caroní w Wenezueli (ok 47 TWh rocznie). Elektrownia wodna na Zaporze Hoovera(Hoover Dam) na rzece Kolorado, USA

33. WIĘKSZE ELEKTROWNIE WODNE W POLSCE Elektrownia wodna na Odrze Południowej we Wrocławiu – moc łączna 1,6 MW Lokalizacja dużych elektrowni wodnych w Polsce Źródło: www.biomasa.org

34. ZALETY I WADY ELEKTROWNI WODNYCH • Zalety • brak zanieczyszczeń środowiska • oszczędność paliw naturalnych • niższe koszty eksploatacji niż w rozwiązaniach konwencjonalnych • niższe koszty wytwarzania energii elektrycznej • (ok. 8 razy) • większa sprawność niż w elektrowniach • konwencjonalnych • Wady • ingerencja w środowisko • 2–3 razy większe koszty inwestycyjne w • porównaniu z elektrowniami konwencjonalnymi • zmiana struktury biologicznej w rzekach • zamulanie zbiorników A – zbiornik wodny, B – elektrownia, C – turbina, D – generator, E – pobór wody, F – korytarz wodny, G – linie wysokiego napięcia, H – rzeka

35. BIOGAZ • Źródła i skład biogazu • Biogaz pochodzi głównie z oczyszczalni ścieków, składowisk odpadów oraz z gospodarstw rolnych. Gaz ten powstaje podczas fermentacji metanowej związków pochodzenia organicznego, które posiadają w swoim składzie celulozę, białka, węglowodany i skrobię (np. osady ściekowe, miejskie i przemysłowe odpady organiczne, odchody zwierząt). Biogaz składa się głównie z metanu, który jest gazem palnym i dwutlenku węgla. Pozostałe składniki, które może zawierać w mniejszych ilościach to siarkowodór, wodór, azot, tleni tlenki węgla. W zależności od składu przetwarzanej masy organicznej i prawidłowości przeprowadzonego procesu fermentacji biogaz zawiera ok. 60% metanu, ok. 40% dwutlenku węgla i ma wartość opałową wynoszącą 17–23 MJ/m3. • Wyróżnia się 4 fazy fermentacji metanowej: • hydroliza, substancji wielkocząsteczkowych • acidogeneza, rozkład produktów pierwszej fazy przy udziale bakterii kwasogennych do kwasów tłuszczowych • acetogeneza, przy udziale bakterii octanogennych z produktów pośrednich powstają substancje metanogenne biorące udział w tworzeniu kwasu octowego • metanogeneza, wytwarzanie metanu z kwasu octowego przy udziale bakterii metanogennych • Fermentacje powodują bakterie, które muszą mieć zapewnione odpowiednie warunki. W przetwarzanej materii nie może być tlenu oraz światła, musi być także utrzymywana odpowiednia temperatura. Proces powstania biogazu prowadzi się w wydzielonych komorach fermentacyjnych (WKF).

36. WYKORZYSTANIE BIOGAZU Energię chemiczną zawartą w biogazie można wykorzystać przetwarzając ją w: • energię cieplną (kocioł, palnik) • energię elektryczną (generator napędzany silnikiem na biogaz, ogniwa paliwowe) • energię mechaniczną (silnik spalinowy na biogaz) • Biogaz ma szerokie zastosowanie: wykorzystuje się go głównie w Indiach, Chinach, Szwajcarii, Francji, Niemczech i USA jako paliwo dla generatorów prądu elektrycznego (ze 100 m3 biogazu można wyprodukować około 540-600 kWh energii elektrycznej), jako źródło energii do ogrzewania wody, a po oczyszczeniu i sprężeniu jako paliwo do napędu silników (instalacje CNG). Łączna moc koncesjonowanych instalacji biogazowych zainstalowanych w ostatnich latach w Polsce (MW).

37. BIOGAZ W POLSCE • Uproszczony schemat biogazowni rolniczej: • Do 2013 w Polsce planuje się produkować 1 mld m3 biogazu m.in. do ogrzewania budynków. Według Ministerstwa Rolnictwa wprowadzenie tego planu poprawi bezpieczeństwo energetyczne oraz stan środowiska naturalnego. • Biogaz rolniczy – paliwo gazowe otrzymywane z • surowców rolniczych • Produktów ubocznych rolnictwa • płynnych lub stałych odchodów zwierzęcych • produktów ubocznych lub pozostałości przemysłu rolno-spożywczego • biomasy leśnej

38. ZALETY BIOGAZOWNI • produkcja biogazu ze źródeł odnawialnych, w sposób przyjazny dla środowiska, • redukcja emisji metanu, metan powstający w czasie niekontrolowanej fermentacji po dostaniu się do atmosfery jest 21 razy bardziej szkodliwy niż CO2, z uwagi na efekt cieplarniany, • uporządkowanie gospodarki gnojowicą i obornikiem w gospodarstwach rolnych, • bezpieczny sposób pozbywania się odpadów roślinnych i zwierzęcych - redukcja powierzchni składowisk, ograniczenie innych metod unieszkodliwiania, • aktywizacja lokalnego rynku rolnego, możliwość dodatkowego dochodu dla przedsiębiorstw rolnych, podniesienie opłacalności produkcji rolnej, • zwiększenie areału upraw roślin energetycznych, • możliwość wykorzystania wielu surowców, jako substratu, • proces produkcji biogazu opiera się wyłącznie na przemianach biochemicznych, nie wymaga użycia substancji chemicznych, stanowiących zagrożenie dla środowiska, • specyfika procesu wymaga, aby był on hermetyczny - minimalizuję to do zera emisję odorów z komór fermentacyjnych, • inwestycja w budowę biogazowni może być korzystna z ekonomicznego punktu widzenia, • dywersyfikacja źródeł energii, krok w kierunku samowystarczalności energetycznej i uniezależnienia się od paliw kopalnych. W Polsce pracuje już ponad 130 biogazowni o łącznej mocy zainstalowanej blisko 77 MW. Taki wynik daje biogazowniom palmę pierwszeństwa wśród wszystkich odnawialnych źródeł energii (OZE) w naszym kraju.

39. ZAGROŻENIA I WADY BIOGAZOWNI • wysokie nakłady inwestycyjne, • konieczność ciągłego dostępu do substratów, • w celu zachowania prawidłowego przebiegu procesu fermentacji konieczny jest stały nadzór i kontrola, • niepewny, w długoterminowej perspektywie, system wsparcia w postaci świadectw pochodzenia, • bariery prawne oraz skomplikowane procedury, • zły stan infrastruktury energetycznej często uniemożliwia przyłączenie instalacji do sieci; sieć gazowa na terenach wiejskich jest bardzo słabo rozwinięta, • istnieje możliwość uciążliwości zapachowych, związanych z przyjęciem substratów - zazwyczaj ograniczają się jednak do najbliższego sąsiedztwa instalacji, • wraz ze wzrostem mocy biogazowni rośnie zapotrzebowanie na substraty, może się to wiązać z trudnościami logistycznymi, • ryzyko zwiększenia powierzchni upraw monokulturowych, • budowa biogazowni wiąże z ryzykiem związanym ze zmianami cen surowców oraz cen energii elektrycznej.

40. BIOMASA JAKO ŹRÓDŁO ENERGII • Poprzez fotosyntezę energia słoneczna jest akumulowana w biomasie, początkowo organizmów roślinnych, później w łańcuchu pokarmowym także zwierzęcych. Energię zawartą w biomasie można wykorzystać dla celów człowieka. Polega to na przetwarzaniu na inne formy energii poprzez spalanie biomasy lub spalanie produktów jej rozkładu. W wyniku spalania uzyskuje się ciepło, które może być przetworzone na inne rodzaje energii, np. energię elektryczną.

41. RODZAJE BIOMASY Biomasa w stanie stałym Brykiet czy pelety drzewne, uzyskuje się poprzez suszenie, mielenie i prasowanie biomasy. Koszty ogrzewania takim paliwem są obecnie niższe od kosztów ogrzewania olejem opałowym. Biomasa w stanie gazowym Przykładem biomasy w stanie gazowym jest metan (gaz błotny) – gaz stanowiący mieszaninę metanu i dwutlenku węgla. Powstaje on głównie tam gdzie rozkładają się odpady, czyli np. przy oczyszczalniach ścieków i na składowiskach odpadów, podczas beztlenowej fermentacji substancji organicznych. Człowiek może go wykorzystywać na różne sposoby, m. in. do produkcji: energii elektrycznej w silnikach iskrowych lub turbinach, energii cieplnej w przystosowanych kotłach, energii elektrycznej i cieplnej w układach skojarzonych. Wykorzystanie metanu stanowiącego gaz cieplarniany zmniejsza jego emisję do powietrza, w wyniku czego nie wpływa on na zwiększenie globalnego ocieplenia. Biomasa w stanie ciekłym Biomasa w stanie ciekłym to alkohole produkowane z roślin o dużej zawartości cukru oraz biodiesel produkowany z roślin oleistych. W wyniku fermentacji, hydrolizy lub pirolizy na przykład kukurydzy czy też trzciny cukrowej otrzymuje się etanol i metanol – biopaliwa, które mogą być następnie dodawane do paliw tradycyjnych. W Stanach Zjednoczonych etanolu wykorzystuje się do wytwarzania paliwa „gazoholu” „E 10”, które zawiera tylko 10% etanolu i może napędzać każdy silnik, pracujący normalnie na benzynie. Innym przykładem jest „E 85”, paliwo zawierające 85% etanolu i 15% benzyny, na którym mogą jeździć tylko specjalnie przystosowane samochody.

42. SUROWCE STOSOWANE DO PRODUKCJI BIOMASY Polsce na potrzeby produkcji biomasy można uprawiać rośliny szybko rosnące: wierzba wiciowa rdest sachaliński ślazowiec pensylwański lub inaczej malwa pensylwańska topinambur czyli słonecznik bulwiasty róża wielokwiatowa znana też jako róża bezkolcowa trawy wieloletnie, • Do celów energetycznych wykorzystuje się najczęściej: • drewno o niskiej jakości technologicznej oraz odpadowe • osady ściekowe • odchody zwierząt • wodorosty uprawiane specjalnie w celach energetycznych • słomę,  makuchy i inne odpady produkcji rolniczej  • oleje roślinne i tłuszcze zwierzęce • odpady organiczne np. wysłodki buraczane.

43. ROŚLINY NA BIOMASĘ • W Polsce na potrzeby produkcji biomasy można uprawiać rośliny szybko rosnące: • wierzba wiciowa • rdest sachaliński ślazowiec pensylwański lub inaczej malwa pensylwańska • topinambur czyli słonecznik bulwiasty • róża wielokwiatowa znana też jako róża bezkolcowa • trawy wieloletnie,

44. ZALETY I WADY ENERGII Z BIOMASY • WADY • ryzyko wprowadzenia monokultury w uprawie roślin • spalanie każdych paliw także biopaliw powoduje wydzielanie tlenków azotu (NOx) • spalanie biomasy zawierającej pestycydy, tworzyw sztuczne czy związki chloropochodne powoduje powstanie związków o toksycznym i rakotwórczym działaniu ZALETY • pewna dostaw surowca z kraju (w przeciwieństwie do importu ropy i gazu) • możliwość uzyskania dochodu przy nadprodukcji żywności • nowe miejsca pracy i aktywacja lokalnych społeczności (głównie na wsi) • zmniejszenie emisji CO2 z paliw nieodnawialnych, który (w przeciwieństwie do CO2 z biomasy) może zwiększać efekt cieplarniany • decentralizacja produkcji energii (bezpieczeństwo energetyczne)

45. ENERGIA GEOTERMALNA • Polega na wykorzystywaniu cieplnej energii wnętrza Ziemi, szczególnie w obszarach działalności wulkanicznej i sejsmicznej. Woda opadowa wnika w głąb ziemi, gdzie w kontakcie z młodymi intruzjami lub aktywnymi ogniskami magmy, podgrzewa się do znacznych temperatur. W wyniku tego wędruje do powierzchni ziemi jako gorąca woda lub para wodna. • Woda geotermiczna wykorzystywana jest bezpośrednio (doprowadzana systemem rur), bądź pośrednio (oddając ciepło chłodnej wodzie i pozostając w obiegu zamkniętym). • Energię geotermalną na szeroką skalę wykorzystuje się w Islandii, a w Polsce m.in. na obszarze Podhala. Na Islandii działają trzy duże elektrownie geotermalne, które dostarczają około 17% energii elektrycznej dla wyspy. Niemal 90% budynków na Islandii jest ogrzewane za pomocą energii geotermalnej.

46. RODZAJE ZASOBÓW ENERGII GEOTERMALNEJ • Źródła energii geotermalnej mogą być klasyfikowane w zależności od rodzaju i stanu skupienia nośnika ciepła oraz wartości temperatury. W tej klasyfikacji wyróżniamy następujące grupy: • skały i grunty do głębokości 2500 m • wody gruntowe • wody gorące i ciepłe z otworów wiertniczych • para wodna z otworów wiertniczych • wysady solne • gorące skały • sztuczne geologiczne zbiorniki ciepła • zasoby hydrotermiczne • zasoby petrotermiczne • Zasoby hydrotermiczne zawarte są w wysokotemperaturowej mieszaninie wody i pary wodnej o temperaturze 200 – 300 oC oraz w warstwach gorącej wody o temperaturze 50 – 70 oC. Natomiast do zasobów petrotermicznych należy energia cieplna zawarta w ogrzanych skałach. Aby można było wykorzystać te zasoby wykonuje się odwierty w skorupie ziemskiej

47. WYKORZYSTANIE ŹRÓDEŁ GEOTERMALNYCH Wyróżnia się kilka sposobów wykorzystania energii geotermalnej. W zależności od temperatury oraz ilości rozpuszczonych soli i gazów w źródle geotermalnym może ona służyć: • do bezpośredniego ogrzewania • do ogrzewania pośredniego (z wymiennikiem ciepła) • jako dolne źródło pompy ciepła • do produkcji energii elektrycznej

48. ENERGIA GEOTERMALNA W POLSCE • Na terenie Polski funkcjonuje dziewięć geotermalnych zakładów ciepłowniczych oraz kilka w budowie: • Bańska Niżna (4,5 MJ/s, docelowo 70 MJ/s), • Pyrzyce (15 MJ/s, docelowo 50 MJ/s), • Stargard Szczeciński (14 MJ/s, nieczynna • Mszczonów (7,3 MJ/s), • Uniejów (2,6 MJ/s), • Słomniki (1 MJ/s), • Lasek (2,6 MJ/s), • Klikuszowa (1 MJ/h), • Toruń - w budowie. Polska ma bardzo dobre warunki geotermalne, gdyż 80% powierzchni kraju jest pokryte przez 3 prowincje geotermalne: centralnoeuropejską, przedkarpacką i karpacką. Temperatura wody dla tych obszarów wynosi od 30-130 °C (a lokalnie nawet 200 °C), a głębokość występowania w skałach osadowych od 1 do 10 km. Naturalny wypływ zdarza się bardzo rzadko (Sudety – Cieplice, Lądek Zdrój). Możliwości wykorzystania wód geotermalnych dotyczą 40% obszaru kraju (wydobycie jest opłacalne, gdy do głębokości 2 km temperatura osiąga 65 °C, zasolenie nie przekracza 30 g/l a także gdy wydajność źródła jest odpowiednia)

49. BIOPALIWO Paliwo powstałe z przetwórstwa produktów organizmów żywych np. roślinnych, zwierzęcych czy mikroorganizmów. Rodzaje biopaliw • stałe - słoma w postaci bel lub kostek albo brykietów, granulat trocinowy lub słomiany - tzw. pellet, drewno, siano i inne przetworzone odpady roślinne; • ciekłe - otrzymywane w drodze fermentacji alkoholowej węglowodanów do etanolu, fermentacji butylowej biomasy do butanolu lub z estryfikowanych w biodiesel olejów roślinnych (np. olej rzepakowy); • Gazowe - powstałe w wyniku fermentacji beztlenowej ciekłych i stałych odpadów rolniczej produkcji zwierzęcej (gnojowica, obornik, słoma etc.) - biogaz; • powstałe w procesie zgazowania biomasy - gaz generatorowy (gaz drzewny).

50. STAN BIOPALIW W POLSCE Rozróżnia się wśród biopaliw: • biodisel • biogaz • biomasę Mapka prezentująca możliwości wykorzystania biopaliw w Polsce.