Pozyskując energię z wiatru, słońca i wody, stajemy się pionierami w walce z globalnym ociepleniem.
Ze względu na rosnące zagrożenie dla środowiska i konieczność znalezienia zrównoważonych rozwiązań, coraz więcej uwagi na całym świecie poświęca się odnawialnym źródłom energii. Źródła te są bardzo zróżnicowane i obejmują zarówno energię słoneczną, jak i energię pochodzącą z jądra Ziemi. Każde z nich ma unikalne zalety i oferuje wiele potencjalnych zastosowań. W tym artykule przedstawiamy pięć głównych odnawialnych źródeł energii, które mogą kształtować przyszłe globalne zużycie energii.
Czym jest energia odnawialna?
Energia odnawialna pochodzi z naturalnych źródeł, takich jak światło słoneczne, wiatr i woda, które podlegają ciągłemu odnawianiu i nie są uzależnione od paliw kopalnych. Paliwa kopalne, takie jak węgiel, ropa naftowa i gaz ziemny, mają ograniczoną podaż i powodują znaczne szkody dla środowiska zarówno podczas ich wydobycia, jak i wykorzystania. Główną cechą energii odnawialnej jest to, że nie wyczerpuje się ona podczas użytkowania i ma bardzo niewielki wpływ na środowisko, zwłaszcza pod względem emisji gazów cieplarnianych.
Według raportu Renewables 2023, roczna stopa wzrostu globalnej mocy odnawialnych źródeł energii wzrosła do rekordowego poziomu prawie 510 gigawatów (GW) w 2023 roku, co oznacza prawie 50% wzrost w porównaniu z poprzednimi dwiema dekadami. Co więcej, potencjalny wzrost produkcji energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych ma wynieść około 70% od 2022 roku do 14 400 terawatogodzin (TWh) do 2028 roku. Jak wynika z raportu i towarzyszącego mu wykresu, energia odnawialna ma stanowić 42% światowej energii elektrycznej do 2028 r., przy czym energia słoneczna i wiatrowa będą stanowić 25% tego udziału, podczas gdy energia wodna będzie głównym odnawialnym źródłem energii elektrycznej w 2028 r.
Zalety energii odnawialnej
Energia odnawialna oferuje mnóstwo korzyści, obejmujących kwestie ekonomiczne, społeczne i środowiskowe. Energia odnawialna tworzy przyszłość zrównoważonej energetyki, od wykorzystywania naturalnych zasobów energetycznych po innowacyjne technologie, takie jak zasilane energią słoneczną pociągi czy drukowane w 3D drzewa.
Poprzez ograniczenie emisji CO2, odnawialne źródła energii łagodzą swój wpływ na środowisko i przeciwdziałają niekorzystnym zmianom klimatycznym. Ich nieograniczona dostępność sprzyja zrównoważonemu rozwojowi i zwiększa niezależność energetyczną poprzez zmniejszenie zależności od importowanych paliw. Co więcej, odnawialne źródła energii stymulują innowacje w kierunku bardziej opłacalnych i wydajnych rozwiązań, wspierając tym samym wzrost gospodarczy i tworzenie miejsc pracy. Dodatkowe korzyści związane z energią odnawialną to redukcja zanieczyszczeń, ochrona przed klęskami żywiołowymi i dostarczanie niezawodnej energii do regionów o słabo rozwiniętej infrastrukturze.
„Niektóre rozwiązania są stosunkowo proste i mogłyby być korzystne z ekonomicznego punktu widzenia: wdrożenie środków mających na celu oszczędzanie energii, opodatkowanie emisji dwutlenku węgla oraz przejście z paliw kopalnych na czyste i odnawialne źródła energii”.
David Suzuki, Canadian Academic & Science Broadcaster and Environmentalist
Technologie energii odnawialnej
Wraz z rosnącym globalnym zapotrzebowaniem na energię, nieustannie trwają prace nad stworzeniem technologii zdolnych zaspokoić zapotrzebowanie na energię elektryczną przy jednoczesnym zmniejszeniu zależności od paliw kopalnych. Wiele krajów inwestuje w technologie energii odnawialnej, a Europa wyznaczyła sobie ambitny cel, by do 2050 r. stać się pierwszym kontynentem neutralnym dla klimatu. Zasoby odnawialne oferują obiecujące możliwości ograniczenia emisji dwutlenku węgla, zwiększenia bezpieczeństwa energetycznego i wspierania wzrostu gospodarczego. Dzięki wdrożeniu alternatywnych technologii energetycznych można zapewnić światu czystą, bezpieczną i niedrogą energię elektryczną. Oto główne źródła energii odnawialnej.
1. Energia solarna
Energia słoneczna, zwana również solarną, to energia pochodząca z promieni słonecznych, którą można przekształcić w energię cieplną lub elektryczną. Dostępna powszechnie, czysta i odnawialna energia słoneczna jest wykorzystywana przez systemy termiczne do wytwarzania ciepła lub przez panele słoneczne, znane również jako panele fotowoltaiczne (PV), do produkcji energii elektrycznej. Energia ta odgrywa kluczową rolę w dążeniu do przejścia na bardziej ekologiczne alternatywy, oferując zrównoważony rozwój, zmniejszając zależność od paliw kopalnych i nie emitując gazów cieplarnianych.
Technologia fotowoltaiczna wykorzystuje półprzewodniki i inne materiały PV do przekształcania światła słonecznego w energię. Jednym z dostawców przyrządów pomiarowych do zastosowań fotowoltaicznych jest firma Fluke. Obejrzyj poniższy film, aby dowiedzieć się więcej o najważniejszych przyrządach stosowanych w systemach fotowoltaicznych.
Zgodnie z raportem IEA, do 2050 roku źródła energii geotermalnej, wodnej, słonecznej, wiatrowej i biomasy będą stanowić łącznie dwie trzecie światowej podaży energii, przy czym energia słoneczna będzie stanowić jedną piątą, czyniąc ją największym źródłem energii.
2. Energia wiatrowa
Wiatr, kolejne istotne odnawialne źródło energii, jest wykorzystywany przez turbiny wiatrowe do przekształcania energii kinetycznej wiatru w energię elektryczną. Gdy wiatr napędza łopaty turbiny, następuje aktywacja generatora wytwarzającego energię. Ponieważ energia wiatrowa jest odnawialna, czysta i mniej zależna od paliw kopalnych, znacząco przyczynia się do ograniczenia emisji gazów cieplarnianych. Energia wiatrowa może być wykorzystywana zarówno na lądzie, jak i na morzu, oferując skalowalną, zrównoważoną alternatywę dla wytwarzania energii elektrycznej.
Istnieją różne metody pozyskiwania energii wiatrowej, od dużych turbin wiatrowych, takich jak Haliade-X, zaprojektowanych przy użyciu najnowocześniejszej technologii druku 3D, po innowacyjne bezłopatkowe latające turbiny wiatrowe, a nawet turbiny wykonane z tkaniny lub wodorostów, które można zobaczyć na morskich farmach wiatrowych. Turbiny wiatrowe cieszą się coraz większą popularnością ze względu na ich zdolność do wytwarzania energii elektrycznej bez szkodliwych emisji.
3. Energia wodna
Energia wodna, znana również jako hydroenergia, jest jednym z najstarszych i najbardziej znanych odnawialnych źródeł energii, wykorzystującym siłę płynącej wody do wytwarzania energii elektrycznej. Najczęściej polega to na budowaniu zapór lub wykorzystywaniu przepływów rzek do obracania turbin podłączonych do generatorów, przekształcając w ten sposób energię kinetyczną wody w energię elektryczną. Energia wodna zapewnia stałe i niezawodne źródło zasilania. Najpopularniejszymi metodami pozyskiwania energii wodnej są elektrownie wodne i modernizacja zapór. Elektrownie wodne oferują duże możliwości generowania energii elektrycznej i można je łatwo dostosować do zmieniającego się zapotrzebowania na energię. Oprócz produkcji energii elektrycznej projekty hydroenergetyczne oferują również dodatkowe korzyści, takie jak możliwości rekreacyjne (np. wędkarstwo), ochrona przeciwpowodziowa i zaopatrzenie upraw rolniczych w wodę.
Kolejną strategią wykorzystującą moc wody do generowania energii elektrycznej jest energetyka oceaniczna, wykorzystująca różne mechanizmy, w tym energię pływów, fal i konwersję oceanicznej energii cieplnej (OTEC). Choć zarówno energia wodna, jak i energia oceanów są odnawialnymi źródłami energii, to energia wodna cieszy się większą popularnością i jest powszechniej wykorzystywana na całym świecie. Systemy energii oceanicznej borykają się jednak z wyzwaniami technologicznymi, finansowymi i środowiskowymi i są obecnie w fazie rozwoju lub wczesnego wdrażania.
4. Energia geotermalna
Energia geotermalna to odnawialne źródło energii wykorzystujące ciepło Ziemi. Ciepło to może znajdować się pod powierzchnią Ziemi lub wokół niej. Energia geotermalna jest wykorzystywana do generowania mocy, ciepła i chłodzenia. Elektrownie geotermalne wykorzystują gorącą wodę lub parę z podziemnych zbiorników do obracania turbiny, która jest połączona z generatorem prądu. Proces ten nie wymaga spalania żadnego paliwa, co czyni go niskoemisyjnym i czystym źródłem energii.
Najczęstszym sposobem wytwarzania energii elektrycznej w elektrowni geotermalnej jest turbina parowa. Do innych sposobów wykorzystania energii geotermalnej do wytwarzania energii elektrycznej należą elektrownie wykorzystujące suchą parę wodną i elektrownie pracujące w cyklu binarnym. Ponadto gruntowe pompy ciepła, powietrzne pompy ciepła i inne geotermalne systemy ogrzewania i chłodzenia pozwalają skutecznie kontrolować temperaturę w budynkach poprzez wykorzystanie stałych temperatur występujących kilka metrów pod powierzchnią Ziemi.
5. Bioenergia
Bioenergia to odnawialne źródło energii pochodzące z biomasy, wykorzystujące różne materiały biologiczne. Przykładami biomasy są rośliny i odpady organiczne, pozostałości leśne i rolnicze, a nawet algi. Ponieważ bioenergia wykorzystuje regenerujące się zasoby, takie jak drzewa, definiuje się ją jako energię odnawialną. Co więcej, w porównaniu z paliwami kopalnymi, często charakteryzuje się zmniejszonym śladem węglowym, zwłaszcza jeśli biomasa jest pozyskiwana w sposób odpowiedzialny, a dwutlenek węgla pochłaniany podczas wzrostu roślin równoważy emisje podczas produkcji energii. Bioenergia przyczynia się również do redukcji odpadów, wykorzystując materiały, które w przeciwnym razie mogłyby trafić na wysypiska i uwalniać gazy cieplarniane podczas rozkładu.
Odnawialne źródła energii to podstawa do stworzenia ekologicznego systemu sieci energetycznych, zwiększenia bezpieczeństwa energetycznego, złagodzenia śladu węglowego i zapewnienia niewyczerpanych dostaw energii w celu zaspokojenia rosnącego globalnego zapotrzebowania. Aby zapewnić zrównoważoną przyszłość, niezbędna jest integracja tych źródeł z istniejącymi sieciami energetycznymi. Chociaż przejście na w pełni odnawialną energię wiąże się z wyzwaniami, priorytetowe traktowanie tych zasobów oznacza znaczny postęp w kierunku realizacji bardziej ekologicznej i zrównoważonej przyszłości energetycznej.
