Rolnik Polski

Piątek
15-12-2017

50 tydzień
Czas zimowy
Kursy walut
 
>Strona główna >O portalu >Regulamin >Reklama >Ogłoszenia >Kontakt
RolnikPolski.pl
home

Inwestycje w odnawialne technologie wytwarzania prądu stają się coraz korzystniejsze, podczas gdy budowa konwencjonalnych elektrowni jest dziś droższa niż w przeszłości. Dzisiaj nikt już nikt nie kwestionuje faktu, iż w niedalekiej przyszłości OZE staną się głównym źródłem czerpania energii w skali przemysłowej oraz indywidualnej.

Jak przewiduje International Energy Agency, globalne zapotrzebowanie na energię nadal będzie wzrastać, zwiększając się o dwie trzecie przez pierwszych 30 lat obecnego stulecia. Ludzkość stanie przed podstawowym pytaniem - jak pogodzić zwiększające się zapotrzebowanie na energię z koniecznością zmniejszenia emisji gazów cieplarnianych? Wyjściem na pewno jest wykorzystanie odnawialnych źródeł energii, które nie emitują gazów cieplarnianych - tak jest w przypadku energii wody, wiatru czy słońca, albo też - jak w przypadku spalania biopaliw stałych i płynnych - emisje równoważone są przez pochłanianie dwutlenku węgla w procesie fotosyntezy. 
23 stycznia 2008 roku powstał unijny projekt nowej ramowej dyrektywy dotyczącej promocji wykorzystania OZE. Mówi ona między innymi o tym, iż w Polsce do roku 2020 docelowa ilość energii pochodząca z OZE musi wynieść 15 proc. Dla porównania: wytyczne dla Szwecji zostały określone na poziomie 49 proc., dla Łotwy na poziomie 42 proc., Finlandii 38 proc. Jeśli Polska nie wypełni zobowiązań,  będzie musiała kupować „zielone certyfikaty" od krajów, które mają nadwyżki produkcji. Około roku 2060 większość produkowanej energii ma pochodzić z niekonwencjonalnych źródeł, które w procesie jej produkcji wykorzystują:  promieniowanie słoneczne; biomasę;  energię geotermalną; energię kinetyczną zgromadzoną w sile wiatru oraz w  wodzie.

W  Polsce „zielona energia" produkowana jest z wody - są to głównie małe elektrownie wodne, z biomasy stałej, oraz wiatru i słońca. Udział energii odnawialnej w całkowitej energii sprzedanej odbiorcom końcowym, w roku 2006 wyniósł ok. 3,8 proc natomiast w roku 2015 już 4,9%. Polska posiada duży potencjał do produkcji energii odnawialnej głównie z biomasy stałej i biogazu oraz wiatru. 
Niemiecka Agencja ds. Energii Odnawialnej (Agentur für Erneuerbare Energien e.V., Agencja jest prowadzona przez Ministerstwo Środowiska, Ministerstwo Rolnictwa, Zrzeszenie branżowe oraz przedsiębiorstwa energetyczne i instytucje finansowe) opublikowała w listopadzie 2012 r. opracowanie, w którym przedstawiono wyniki porównania różnych przeprowadzonych w ostatnim okresie badań dotyczących kosztów nowych inwestycji w konwencjonalne i odnawialne źródła energii.
Na wstępie wskazano, że elektrownie w Niemczech, a także w całej Europie osiągnęły na tyle słuszny wiek, że w następnych latach niezależnie od przełomu w polityce energetycznej w Niemczech, tzw. Energiewende, konieczne będzie przeprowadzenie inwestycji w mocy wytwórczej.
Koszty wytworzenia energii w źródłach odnawialnych są obecnie wciąż jeszcze wyższe niż koszty wytworzenia energii w większości przestarzałych elektrowniach konwencjonalnych, dlatego niezbędne ze względów klimatycznych i ochrony środowiska inwestycje w odnawialne źródła energii wymagają obecnie odpowiednich instrumentów wsparcia.
Według opracowania koszty dla systemu energetycznego z powodu rozbudowy odnawialnych źródeł energii w ostatnich latach wzrosły, przez co finansowe obciążenia związane z przełomem w polityce energetycznej w Niemczech dyskutowane są coraz bardziej krytycznie. Warto przypomnieć, że ceny prądu dla nabywców - również bez przejścia na odnawialną energię - także wzrastają i w przyszłości będą wciąż wzrastać, na co składa się wiele przyczyn, w tym między innymi: rosnące ceny kopalnych i jądrowych nośników energii, konieczność nowych inwestycji w elektrownie związanych z rosnącymi kosztami inwestycyjnymi kopalnych i jądrowych elektrowni, rosnące w przyszłości ceny certyfikatów CO2 oraz koszty infrastrukturalne dotyczące obniżenia emisji CO2 w konwencjonalnych elektrowniach. 
Ponieważ inwestycje w OZE z uwagi na gromadzone doświadczenia i efekt skali są jednocześnie coraz korzystniejsze, zmniejsza się rozpiętość w kosztach między konwencjonalnymi i odnawialnymi technologiami wytwarzania energii. Zdania są podzielone, jak długo jeszcze potrwa, zanim przełom w energetyce będzie ekonomicznie opłacalny, jak wysokie będą do tego czasu koszty dodatkowe i jak wysokie będą późniejsze oszczędności z tego tytułu.
Przy wszystkich dostrzeżonych różnicach porównanie przeprowadzonych badań wykazało jednolity trend: inwestycje w odnawialne technologie wytwarzania prądu stają się coraz korzystniejsze, podczas gdy budowa konwencjonalnych elektrowni jest dziś droższa niż w przeszłości. Wyzwanie polityki energetycznej polega na tym, że odnawialne energie odznaczają się wysokimi kosztami inwestycyjnymi na początku i wymagają uprzedniego odpowiedniego finansowego świadczenia, zanim staną się ekonomicznie opłacalne. Urządzenia do wytwarzania energii ze źródeł odnawialnych odznaczają się wysokimi kosztami kapitałowymi, natomiast prawie niezmiennymi kosztami (za wyjątkiem bioenergii, głównie biomasy).
Przeprowadzone w 2012 roku przez Agencję ds. Energii Odnawialnej porównanie pokazało przewidywane koszty inwestycyjne na rok 2020 dla instalowania nowej mocy wytwórczej w poszczególnych źródeł energii konwencjonalnych: dla elektrowni węgla brunatnego średnio 1600 euro/kW, dla elektrowni węgla brunatnego przy używaniu techniki CCS średnio 2500 euro/kW, dla elektrowni węgla kamiennego średnio 1400 euro/kW, dla elektrowni węgla kamiennego przy używaniu techniki CCS średnio 2500 euro/kW, dla elektrowni gazowych (gaz ziemny) średnio 700 euro/kW i dla dla elektrowni gazowych (turbiny gazowe) średnio 400 euro/kW oraz odnawialnych: dla elektrowni wiatrowych onshore średnio 1000 euro/kW, dla elektrowni wiatrowych morskich (offshore) średnio 2400 euro/kW i dla elektrowni fotowoltaicznych średnio 1400 euro/kW. Znacznie większe koszty pociągną za sobą inwestycje dla elektrowni solarno-termicznych średnio 5000 euro/kW oraz geotermicznych średnio 9000 euro/kW. Jak widać z powyższego zestawienia koszty inwestycyjne dla elektrowni wiatrowych oraz fotowoltaicznych będą za 4 lata konkurencyjne dla elektrowni konwencjonalnych.
Prześledźmy konkurencyjność produkcji energii z kilku różnych źródeł OZE w stosunku do produkcji energii uzyskiwanej z wiatru.

 

Biomasa

Biomasa to najstarsze i najszerzej współcześnie wykorzystywane odnawialne źródło energii. Należą do niej zarówno odpadki z gospodarstwa domowego, jak i pozostałości po przycinaniu zieleni miejskiej. Biomasa to cała istniejąca na Ziemi materia organiczna, wszystkie substancje pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego ulegające biodegradacji. Biomasą są resztki z produkcji rolnej, pozostałości z leśnictwa, odpady przemysłowe i komunalne. Energetyczna ocena biomasy na tle paliw konwencjonalnych, może dotyczyć wielu ich właściwości, jednak za najważniejsze należy uznać: wartość opałową, zawartość wilgoci, popiołu i części lotnych. Skład elementarny biomasy i węgli stosowanych w energetyce jakościowo jest taki sam. Różnice występują natomiast w udziałach poszczególnych pierwiastków i związków chemicznych. Biomasa zawiera średnio około czterokrotnie więcej tlenu, dwukrotnie mniej węgla, oraz mniej siarki i azotu. Konsekwencją tego składu jest wysoka zawartość części lotnych. 
Biomasa, w zależności od jej składu chemicznego, może być przeznaczana do bezpośredniego spalania, wykorzystywana do produkcji biogazu lub przetwarzana na płynne paliwa silnikowe (biodiesel lub bioetanol), a w krajach rozwiniętych gospodarczo występuje nadprodukcja artykułów żywnościowych i uzasadnione jest wykorzystanie części użytków rolnych do produkcji biomasy na cele nieżywnościowe. Utworzenie nowego kierunku produkcji rolniczej tworzy nowe miejsca pracy w rolnictwie i jego otoczeniu, stabilizuje rynek artykułów rolnych, powiększa dochody rolnicze, co stymuluje rozwój przemysłu lokalnego i obszarów wiejskich.
Niekorzystną cechą biomasy jest jej wysoka (nawet do 50%) i zmienna (w zależności od rodzaju biomasy i okresu jej sezonowania) zawartość wilgoci. Zawartość wilgoci w biomasie wpływa na zmniejszenie wartości opałowej, ale wpływa również na przebieg samego procesu spalania, powodując powiększenie objętościowego strumienia spalin. 
Dla porównania możliwości wytwórczych energii z biomasy oraz energii z wiatru można powiedzieć, że w naszych warunkach klimatycznych z 1 km2 przeznaczonego na produkcję energii ze źródeł odnawialnych można uzyskać odpowiednio 70 TJ z energii wiatru i 15 TJ z biomasy. Średnie wskaźniki można przeliczyć na stosowaną w rolnictwie dochodowość z hektara. Te wskaźniki pokazują atrakcyjność mikroekonomiczną (z punktu widzenia rolnika) wykorzystania energii wiatru w instalacjach budowanych także na ziemi uprawnej gorszej jakości która ma wyższą produktywność z jednostki powierzchni niż np. biomasa i pozwala na wielofunkcyjne wykorzystanie przestrzeni rolniczej zarówno do produkcji żywności jak i produkcji energii. Podobnie koszt produkcji produkcji energii [zł/kWh] dla mikroinstalacji i małych elektrowni wiatrowych o mocy od 100 do 1000 kW wynosi 0,7 zł/kWh przy dobrej lokalizacji elektrowni i jest niższy niż małych biogazowni rolniczych o podobnej mocy przetwarzających biogaz, które potrzebują nawet 1,54 zł by uzyskać 1 kWh. 
Wskaźniki te znajdują odzwierciedlenie w obecnych kierunkach rozwoju odnawialnych źródeł energii (OZE) i inwestowania w rolnictwie i szerzej - na obszarach wiejskich. Dzisiaj dotyczy to w szczególności UE gdzie rolnicy, inwestujący z powodów czysto ekonomicznych,  stają się niezwykle ważnym beneficjentem (np. w Niemczech) i liczącym się inwestorem (10-20% wszystkich nowych inwestycji) w energetyce odnawialnej.

Energia słoneczna

Energia jaką niesie ze sobą wiatr jest proporcjonalna do trzeciej potęgi jego prędkości, ale też zależy od wilgotności i gęstości powietrza. Na to ostatnie wpływ ma ciśnienie atmosferyczne i temperatura. Szczególnie właśnie te dwa czynniki sprawiają, że energia wiatru jest wyjątkowo korzystna dla naszych potrzeb. Co to w praktyce oznacza? Otóż w lecie, kiedy zwykle zapotrzebowanie na energię elektryczną jest mniejsze niż zimą, gęstość powietrza spada w związku z wyższymi temperaturami. W okresie zimowym natomiast, kiedy zapotrzebowanie na energię jest najwyższe, temperatury są niskie i wiatry wieją z większą siłą. Można z dużym przybliżeniem założyć, że od połowy wiosny do połowy jesieni elektrownia wiatrowa wyprodukuje 40% energii, a w drugiej połowie roku 60%. Oznacza to, iż turbiny wiatrowe dają więcej energii wtedy gdy ta energia jest rzeczywiście niezbędna, czego nie można powiedzieć o innych znanych źródłach odnawialnych, w tym o energii wytworzonej z fotoogniw czy kolektorów słonecznych.
Instalacja fotoogniw nie jest rozwiązaniem idealnym szczególnie dla klimatu umiarkowanego czy zimnego, gdzie energia elektryczna najbardziej potrzebna jest zimą, a wtedy promieni słonecznych jest najmniej.   Fotoogniwa np. świetnie sprawują się w okresie letnim w czasie kiedy dni są długie, słońce wysoko nad horyzontem i w bezchmurne dni. Tymczasem zimą słońce zwykle jest za chmurami, a nawet w dni słoneczne jest bardzo nisko nad horyzontem. Fotoogniwa w okresie zimowym dają 10-15% tego co latem.
Podobnie kolektory słoneczne mają te same ograniczenia co fotoogniwa a ponadto nadają się jedynie do ogrzewania wody bieżącej. Latem przecież nie potrzeba grzać a nawet wskazane jest chłodzenie pomieszczeń, a zimą kolektory nie są w stanie nagrzać nawet wody bieżącej nie wspominając o dogrzewaniu pomieszczeń. 
Poza tym koszt takiej instalacji jest na tyle wysoki by skutecznie odstraszać nabywców. Obecnie wydajność np. potężnych elektrowni słonecznych takich jak Solar One składająca się z 2000 zwierciadeł, każde o powierzchni 2m^2, które w ciągu dnia może dostarczyć 100MW mocy wybudowana w Kalifornii, jest niewielka i wynosi ok. 20%. Przy bardzo wysokich kosztach budowy, eksploatacja takiej elektrowni staje się zupełnie nieopłacalna.
Innym sposobem pozyskiwania energii są ogniwa fotoelektryczne, w których prąd wytwarzany jest w wyniku reakcji promieni świetlnych z elektronami półprzewodników. Ich zaletą jest wykorzystywanie zarówno promieniowania bezpośredniego jaki rozproszonego oraz bezpośrednie wytwarzanie prądu stałego, które bez problemu można zmienić w zmienny. Możliwe jest również magazynowanie tej energii, co niewątpliwie jest dużą zaletą. I tu jednak, największym problemem jest ich wydajność oraz koszt wytworzenia. Najlepsze i najdroższe ogniwa osiągają wydajność rzędu 12 -15%, te tańsze, powszechnie stosowane już tylko 4 - 6 %. Ogniwo o średnicy 7cm pozwala wytworzyć 0.7 wata, pod warunkiem, że pracuje w pełnym nasłonecznieniu. By uzyskać większe ilości energii, można oczywiście łączyć ogniwa, jednak wtedy koszty będą ogromne znacznie większe niż przy budowach nawet dużych turbin wiatrowych takich jak Vestas V90, który jest produkowany w sporej rozpiętości wytwarzanej mocy - w wersji od 1,8 MW do 3 MW. Generalnie trzeba przyjąć, że 95% turbin, które działają w Polsce osiąga od 0,25 do 0,5 kW z 1m2 powierzchni omiatania rotora.
Kluczowe znaczenie w przypadku turbin wiatrowych ma możliwość dostosowania planowanej mocy turbiny do przeciętnej siły wiatru jaka działa w danej lokalizacji, w której usytuowany jest wiatrak. Zazwyczaj im mniej kW z m2 turbina osiąga, tym pod słabsze wiatry jest optymalizowana, a więc nie jest to wadą gdy turbina jest lokalizowana na terenach o słabszej wietrzności. A to oznacza, że na słabszych wiatrach lepiej będzie się spisywać turbina o mocy max 1,8 MW ale o rotorze 100 m, niż turbina 3 MW, ale o rotorze tylko 90 m. Inaczej będzie na lepszych wiatrach, wtedy ważniejsza jest moc maksymalna a nie wielkość rotora.
Prawdą jest, iż ogniwa fotoelektryczne możemy spotkać zarówno w domowych kolektorach, czy wzdłuż drogi zasilające drogowskazy, czy to na dachach budynków. Stosuje się je również w pojazdach kosmicznych, co jest olbrzymim krokiem naprzód w tej dziedzinie. Jednak trzeba także zaznaczyć, że obecnie energię pochodzącą z ogniw fotoelektrycznych, wykorzystuje się przede wszystkim w regionach np. na terenach pustynnych lub pół-pustynnych gdzie ciężko doprowadzić ją w inny sposób. Przewaga elektrowni wiatrowych w stosunku do instalacji bazujących na bezpośrednim wykorzystaniu promieni słonecznych polega właśnie na tym iż turbiny wiatrowe można lokalizować praktycznie wszędzie tam gdzie wieje wiatr pomijając miejsca gdzie twardość podłoża nie gwarantuje stabilizacji konstrukcji. 
W przyszłości jednak można wyobrazić sobie masowe współdziałanie instalacji słonecznych oraz turbin wiatrowych w produkcji energii elektrycznej. Dobrym przykładem takiej współpracy jest połączenie produkcji energii elektrycznej z turbinek wiatrowych oraz ogniw fotowoltaicznych. Wyprodukowana energia elektryczna jest przekazywana do bezobsługowych akumulatorów żelowych, które po zmroku „oddają" energię potrzebną do zasilania lampy w nocy. Punkty oświetleniowe z energooszczędnymi lampami LED są zasilane przez urządzenia o mocy 300 W. W przypadku niekorzystnych warunków pogodowych i braku ładowania zarówno z paneli jak i siłowni lampy mogą działać nawet do 5 dni.
Samorządowcy z gminy wiejskiej Złotoryja wyliczyli efekt ekologiczny całego przedsięwzięcia. Dzięki jego realizacji do powietrza przedostaje się mniej gazu cieplarnianego CO2 w ilości 2,5 tony na rok. Jest tak dlatego, że energia słońca i wiatru zastępuje prąd z sieci  produkowany dzięki spalaniu węgla, które powoduje emisję tego gazu. Doprowadzenie energii elektrycznej służącej dla oświetlenia ulicznego jest w takich przypadkach nieefektywne i ekonomicznie nieuzasadnione. Trzeba dodać, że lampy są całkowicie niezależne od sieci energetycznych. Nowe inwestycje w turbinki wiatrowe i ogniwa fotowoltaiczne pozwoliły zaoszczędzić tej gminie także na przygotowaniu kosztownych projektów jak i wykonaniu linii energetycznych.

Energia uzyskiwana z wody morskiej

Moc prądów morskich jest oceniana na 7 TW (to prawie dwa razy więcej niż moc możliwa do otrzymania ze spadku wód śródlądowych). Jednak jej wykorzystanie jest bliskie zeru z powodu problemów technicznych i obawy przed zaburzeniem naturalnej równowagi. Wielu badaczy uważa, że prądy morskie mają fundamentalne znaczenie dla klimatu i uszczuplenie ich energii choćby niewielkie, mogłoby doprowadzić do nieobliczalnych zmian klimatycznych. Istnieją dwa sposoby w jakie możemy czerpać energię z ruchu fal morskich: 
Energia pływów. Pływy są źródłem energii o mniejszym potencjale (szacuje się, że możliwe do wykorzystania jest 200 GW) niż prądy morskie, ale za to bezpieczniejszym i lepiej poznanym. Pierwszą elektrownię pływową zbudowali w roku 1967 Francuzi w Saint-Malo. Elektrownia ta ma moc maksymalną 550 MW i pracuje od 4 do 8 godzin dziennie, wytwarzając średnio 600 GWh energii elektrycznej rocznie. Obecnie takie elektrownie są również w Rosji i Wielkiej Brytanii, jednak żadna z nich obecnie nie pracuje na pełną skalę przemysłową z powodu problemów technicznych oraz niebezpieczeństwa sztormów i huraganów. 
Sporym mankamentem tego typu produkcji energii jest fakt, iż elektrownia taka nie może wytwarzać energii elektrycznej w sposób ciągły, ponieważ w okresie wyrównywania się poziomów wody w morzu i zbiorniku spad wody jest tak mały, że praca turbin jest nie możliwa. Z tego względu elektrownia tego typu powinna współpracować z elektrownia cieplną lub rzeczną elektrownią wodną, wytwarzającą energie elektryczną w okresie przerwy w pracy elektrowni przepływowej. Takie rozwiązanie podnosi znacznie koszty całej inwestycji.
Innym, także kosztownym rozwiązaniem problemu, jest pompowanie wody do położonego wysoko zbiornika w okresie kiedy różnica poziomów wody w morzu i zbiorniku jest dostatecznie duża i wykorzystywaniu tej wody do poruszania turbin w okresie wyrównywania się poziomów w morzu i zbiorniku. Obydwa sposoby uzyskiwania energii elektrycznej są podwójnie drogie w porównaniu z produkcją energii z turbin wiatrowych.
Trzeba także dodać, że w niewielu tylko miejscach budowa takich elektrowni jest opłacalna, gdyż elektrownie te cechują się znikomą rentownością. Jedna z istniejących, położona we Francji nad rzeką Rance, ma moc zaledwie 100MW, czyli 10 część tego, co duża elektrownia węglowa.
Podobnie wygląda sytuacja z uzyskiwaniem energii z fal morskich czyli tzw. energii falowania. Moc fal ocenia się na 3 TW, jednak wykorzystanie tej energii sprawia pewne trudności, pomimo iż opracowano wiele teoretycznych metod konwersji energii falowania na energię elektryczną. Największym problemem jest zmienność wysokości fal i wytrzymałość elektrowni. Elektrownie o dużej mocy, wykorzystujące ten rodzaj energii, są nieekonomiczne. Praktyka wykazuje, że zbudowane i działające instalacje mają z reguły osiągi mniejsze od oczekiwanych (uzyskiwana moc, czas pracy), a koszty budowy są ogromne, głównie z powodu konieczności zapewnienia bardzo wytrzymałej konstrukcji, odpornej na sztormy i działanie wody morskiej. Ponadto nie można przewidzieć ilości produkowanej energii elektrycznej, zależy to bowiem od warunków pogodowych.

Jak widać z powyższego zestawienia sposobów produkcji energii z OZE tylko elektrownie wiatrowe dostarczają najbardziej uniwersalnego rodzaju energii, który można przekształcić w zasilanie niemal wszystkich rodzajów odbiorników. Jest to także najczystsza z energii odnawialnych ponieważ nie ingeruje w żadnym stopniu w środowisko naturalne. Energetyka wiatrowa jest także najszybciej rozwijającą się gałęzią OZE, co spowoduje w niedalekiej przyszłości powszechność używania prądu pochodzącego z wiatru.
Podsumowując trzeba powiedzieć, że porównanie jednostkowego kosztu energii elektrycznej jeśli chodzi o nakłady inwestycyjne na 1 MW mocy lądowych farm wiatrowych oraz koszty operacyjne w przeliczeniu na 1 MWh wyprodukowanej energii elektrycznej w lądowych farmach wiatrowych są najniższe w porównaniu do innych technologii OZE.

 

Źródła:

PSEW - Raport " Wpływ energetyki wiatrowej na rozwój gospodarczy"
" Analiza zastosowania alternatywnych źródeł energii"

Tekst:Tomasz Kodłubański





powrót
 
Masło drogie, ale dobrej jakoś ... W sprawie czasowego wyrejestro ... Rynek mleka - raport ...
UOKiK zbadał w laboratoriach jakość masła.
Mimo wysokiej ceny masło nie jest fałszowane tłuszczami roślinnymi. To dobra informacja.
...

W związku z wnioskiem KRIR z dnia 16 listopada 2017 r. do Ministra Infrastruktury i Budownictwa Pana Andrzeja Adamczyka o zmianę przepisów ustawy - Prawo o ruchu dro ...

...
© rolnikpolski.pl 2014                  O portalu    Reklama  Współpraca z nami  Napisz do nas  Prywatność