Jak pozyskać energię na miarę XXI w.? Mamy do wyboru: wodę, powietrze, ziemię, słonce i biomasę, czyli tzw. OZE. Sprawdź, jaka drzemie w nich siła.

Rosnąca szybko liczba ludności i rozwój nowych technologii wiążą się z coraz większym zapotrzebowaniem na energię. Przez tysiąclecia energia była pozyskiwana z tzw. tradycyjnych, konwencjonalnych źródeł: drewna, węgla, gazu ziemnego czy ropy naftowej. Ale niestety paliwa te są nieodnawialne i z czasem ulegną wyczerpaniu. Dodatkowo ich eksploatacja i wykorzystanie zwiększają degradację powierzchni ziemi oraz powodują znaczny spadek jakości powietrza, którym musimy oddychać.  

Remedium na wymienione problemy stanowią ekologiczne metody produkcji energii, wykorzystujące odnawialne źródła energii. 

Energia wodna 

Pozyskiwanie energii z wody może odbywać się na kilka sposobów. Od setek lat wykorzystywana jest energia wód płynących. Pierwszymi „turbinami wodnymi” były, dobrze wszystkim znane, koła młyńskie. Tego typu małe elektrownie przepływowe, wykorzystujące naturalne spiętrzenia wody, mają znikomy wpływ na środowisko. Wśród elektrowni wodnych można wymienić też elektrownie pływowe, elektrownie szczytowo-pompowe oraz elektrownie przepływowe budowane na zaporach. 

Innym sposobem pozyskania energii, tym razem cieplnej, z zasobów wodnych jest wykorzystanie ciepła źródeł geotermalnych. Stosowane w tym przypadku pompy ciepła pobierają energię cieplną  z wody (dolne źródło) i dostarczają ją do instalacji centralnego ogrzewania (górne źródło). 

Energia powietrza 

Od dawna do pozyskiwania ekologicznej energii wykorzystywane było również powietrze. Przykładem są młyny wiatrowe lub wiatraki, dzięki którym nawadniano pola uprawne. Obecnie wiatr jest źródłem, z którego wytwarzana jest energia elektryczna. Turbiny wiatrowe przekształcają energię kinetyczną wiatru na energię mechaniczną, która przekazana do generatora przetwarzana jest następnie na energię elektryczną. 

Ponadto przy użyciu pomp ciepła, można wykorzystać też ciepło zawarte w powietrzu. Nowoczesne urządzenia (np. powietrzne pompy ciepła marki NIBE) pracują efektywnie w szerokim zakresie temperatur od -25ºC do 45ºC. W Polsce najchłodniejszym miesiącem jest styczeń, ze średnimi temperaturami od kilku stopni powyżej zera na zachodzie do kilku stopni poniżej zera na północnym wschodzie. W Szwecji, która jest europejskim liderem w montażu pomp ciepła, te warunki są znacznie mniej korzystne (od +1ºC na południu, do -14ºC na północy). Pozwala to stwierdzić, że pompy ciepła można montować u nas bez ograniczeń.  

Obecnie sprzedaż powietrznych pomp ciepła na polskim rynku wzrasta bardzo dynamicznie. Urządzenia te są liderem rynku – z 35% udziałem w ramach wszystkich instalowanych pomp ciepła. Prawdziwym „przebojem" są pompy powietrzne NIBE SPLIT,  służące zarówno do produkcji ciepłej wody użytkowej, jak i do ogrzewania i chłodzenia domu. 

Energia gruntu 

Zasoby ciepła znajdujące się w ziemi można wykorzystać stosując na przykład gruntowe pompy ciepła. Metodę produkcji energii w tych urządzeniach możemy w skrócie opisać tak: ekologiczny czynnik roboczy znajdujący się w pionowym lub poziomym kolektorze (tzw. źródło dolne) pobiera ciepło zakumulowane w ziemi, po przejściu przez  parownik i sprężarkę trafia do skraplacza, gdzie ciepło czynnika przekazywane jest do źródła górnego oddającego ciepło do pomieszczeń. Średnia temperatura gruntu w naszym kraju na głębokości 1,5 m waha się od 2ºC (w lutym) do 16ºC (w sierpniu). A im głębiej tym mniejsza amplituda zmian temperatury gruntu w ciągu roku. Takie temperatury z powodzeniem wystarczą, aby gruntowa pompa ciepła zapewniła nawet 65 ºC na zasilaniu systemu grzewczego. (np. gruntowa pompa ciepła NIBE F1255).  

Dowiedz się więcej: Gruntowe pompy ciepła NIBE  

Energia słońca 

Energię słoneczną można przetwarzać na energię elektryczną lub na energię cieplną. Plusem obu metod produkcji energii jest fakt, że mogą być stosowane przez indywidualnych odbiorców. 

Panele fotowoltaiczne (PV) produkują energię elektryczną do zasilania urządzeń domowych (ale także na potrzeby ogrzewania, chłodzenia i produkcji ciepłej wody). Z kolei kolektory słoneczne (PS) produkują energię cieplną służącą do podgrzewu ciepłej wody użytkowej lub wspomagania centralnego ogrzewania. 

Warto podkreślić, że obecnie instalacje PV są coraz częściej wykorzystywane do współpracy z nowoczesnymi systemami grzewczymi, jakimi są pompy ciepła. Tego typu inwestycje są realizowane nawet w budownictwie wielorodzinnym przez spółdzielnie i wspólnoty mieszkaniowe. Na przykład mieszkańcy wsi Cedry Wielkie skupieni w Spółdzielni Mieszkaniowej „Żuławy” wymienili starą kotłownię węglową na gruntowe pompy ciepła NIBE F1345, które współpracują z panelami fotowoltaicznymi zamontowanymi na dachach budynków. Dzięki takiemu rozwiązaniu 80% zapotrzebowania na energię cieplną pokrywają pompy ciepła, a pozostałe 20% – instalacja fotowoltaiczna. Dodatkowo nadwyżki energii elektrycznej wykorzystać można do oświetlenia powierzchni wspólnych budynków. 

Przeczytaj również: Przykłady realizacji z pompami ciepła NIBE i panelami fotowoltaicznymi 

Energia biomasy 

Biomasa jest to ta frakcja produktów, odpadów i pozostałości po produkcji rolnej, leśnej i skojarzonych, która ulega biodegradacji. Do biomasy zalicza się też biogazy oraz tę część odpadów komunalnych i przemysłowych, które również ulegają biodegradacji. Do najpopularniejszych na naszym rynku biopaliw należą: drewno opałowe (pochodzące z lasów, sadów, specjalnych upraw oraz uzyskiwane z odpadów przemysłu drzewnego), pellet i słoma. W celu uzyskania energii biomasa jest najczęściej bezpośrednio spalana po odpowiednim wysuszeniu (czasami też sprasowaniu). Poza tym biomasa może być zgazowywana, poddana fermentacji lub estryfikacji, a gaz uzyskany w wyniku tych procesów wykorzystywany jest jako paliwo. Pozyskiwanie energii z biomasy to metoda, która jak na razie jest wykorzystywana u nas najrzadziej. Może dlatego, że prawdziwie ekologiczne spalanie biomas wymaga zastosowania nowoczesnych fabrycznie zaprojektowanych do tego celu kotłów, które nie są tanie. Do tego wyposażone są w zaawansowane systemy automatyki sterujące procesem spalania i ładowania, wymagają bezwzględnie współpracującego z nimi bufora wpiętego w instalację no i nie są bezobsługowe (jak na przykład pompy ciepła). 

Dom ekologiczny i samowystarczalny 

Warto podkreślić, że wykorzystując OZE można wybudować dom samowystarczalny pod względem energetycznym. Do tego koszty ogrzewania, produkcji ciepłej wody użytkowej, wentylacji, klimatyzacji i zużycia energii elektrycznej (na działanie sprzętów rtv i agd) można wtedy zredukować do minimum.  

Na taką inwestycję zdecydował się Piotr Kubera z Podlasia, który w swoim nowym domu jednorodzinnym zamontował powietrzną pompę ciepła NIBE Split (z modulowaną mocą od 3 do 8 kW), która współpracuje z rekuperatorem ERS 10-500 oraz zestawem fotowoltaicznym NIBE PV o łącznej mocy prawie 6 kW. Wykorzystano też istniejące przyłącze gazowe i kocioł gazowy NIBE GBM 10-15, który jest szczytowym źródłem ciepła (włącza się jedynie w najmroźniejsze dni, gdy pompa ciepła nie może sama pokryć zapotrzebowania domu na energię cieplną). 

Dowiedz się więcej o tej inwestycji: Zalety pomp ciepła – komfort mieszkania, prosta obsługa i oszczędności 

Natomiast przykładem przemysłowego zastosowania nowych ekologicznych metod jest elektrownia Stillwater – pierwsza na świecie elektrownia pozyskująca 100% produkowanej energię z OZE. Obiekt powstał w 2009 r. w stanie Newada. Dzięki połączeniu źródeł geotermalnych, paneli fotowoltaicznych oraz kolektorów słonecznych obiekt produkuje 61 MW energii. Jest to ilość, która wystarczy do zasilenia 15 tys. gospodarstw domowych. Elektrownia jest przyjazna środowisku, ponieważ podczas produkcji energii nie wytwarza dwutlenku węgla ani innych szkodliwych substancji, jakie powstają w czasie produkcji opartej na paliwach kopalnych.