Energia odnawialna – alternatywa dla tradycyjnej energii

Dlaczego świat tak bardzo potrzebuje energii odnawialnej? Kiedy wyczerpią się nasze pokłady węgla, ropy i gazu? Skąd człowiek będzie brać prąd za 50 czy 100 lat? Odpowiedzi na te inne pytania dzielą dziś społeczeństwo, polityków, ekonomów i naukowców. Podpowiadamy, co warto wiedzieć o odnawialnych źródłach energii we współczesności w kontekście przyszłych pokoleń i środowiska naturalnego.

Energia odnawialna jest alternatywą dla energii pozyskiwanej z paliw kopalnych: węgla, ropy naftowej i gazu, jak również dla energii atomowej. Jej źródłem są zachodzące nieustannie w przyrodzie procesy, uważane za niewyczerpalne. Określa się je zbiorczo mianem Odnawialnych Źródeł Energii (OZE).

Rodzaje energii odnawialnej

Obecnie na świecie korzysta się z kilku typów energii odnawialnej. Ich udział w globalnej produkcji energii jest różny w różnych krajach, gdyż zależy w dużej mierze od warunków naturalnych, m.in. ukształtowania terenu, struktury tektonicznej, nasłonecznienia, obecności cieków wodnych, itd. Podstawowe rodzaje odnawialnej energii to:

• energia wiatrowa – generowana przez turbiny obracane siłą podmuchów wiatru;
• energia wodna – wytwarzana w elektrowniach wodnych o naturalnych dopływach;
• energia słoneczna – pozyskana w kolektorach słonecznych, ogniwach fotowoltaicznych oraz termicznych elektrowniach słonecznych; przetwarzana jest na prąd oraz ciepło.
• energia geotermalna – ciepło pozyskiwane z głębi Ziemi i wykorzystywane bezpośrednio lub zmieniane na energię elektryczną;
• energia pozyskana z biopaliw stałych, płynnych i gazowych, czyli substancji o pochodzeniu biologicznym, typu drewno opałowe, trawy, odchody zwierzęce czy gazy powstałe w wyniku fermentacji biomasy
• energia otoczenia – wygenerowana w pompach ciepła typu powietrze-woda.

W sprawozdaniach GUS do energii odnawialnej na rynku krajowym zalicza się również paliwa pochodzące z odpadów biologicznego pochodzenia. Spala się je w specjalnie do tego przystosowanych obiektach generując ciepło lub energię elektryczną.

Jako ciekawostkę warto również podać energię fal morskich, którą rozważa się jako kolejne potencjalne źródło odnawialnej energii. Naukowcy oszacowali, że tylko na wybrzeżach USA teoretyczna moc mas wody uderzających o brzeg wynosi 2,64 biliona kWh. Sprzyjające warunki panują również na zachodnich wybrzeżach Europy, w Japonii oraz Nowej Zelandii. Obecnie prowadzi się prace mające pomóc okiełznać ten obiecujący potencjał.

Krótka historia odnawialnej energii

Odnawialne źródła energii to gorący temat XXI w. Paradoks polega jednak na tym, że człowiek wykorzystywał je już przed tysiącami lat. Sytuację zmienił rozwój technologii pozyskiwania elektryczności z paliw kopalnych, a dopiero gdy Ziemia stanęła na progu katastrofalnego kryzysu ekologicznego, zaczęto ponownie zajmować się na poważnie energią ze źródeł naturalnych.

Już miliony lat temu człowiek zaczął palić drewno, aby uzyskać ciepło potrzebne do zagrzania się i przygotowania strawy. Można więc powiedzieć, że stałe biopaliwa są najstarszą formą odnawialnej energii. Kolejnym przełomowym wynalazkiem w dziejach cywilizacji było wykorzystanie wiatru jako siły napędowej dla żaglowców, które pojawiły się prawdopodobnie już 7 tysięcy lat temu. Jeszcze przed naszą erą uprzywilejowane zasobami naturalnymi społeczności czerpały już też z gorących źródeł, czego przykładem są choćby rzymskie łaźnie. W II w. p.n.e. w Europie stosowano już młyńskie koła, a w średniowieczu ziarna mełły pierwsze wiatraki.

Stosunkowo najpóźniejszym „odkryciem” było wynalezienie pierwszych ogniw fotowoltaicznych pod koniec XIX w. Kolejne stulecie okazało się też wielkim przełomem w myśleniu, gdy ekolodzy, naukowcy, a nawet niektórzy politycy zaczęli bić na alarm wskazując katastrofalne skutki zależności od węgla, ropy naftowej i gazu ziemnego.

Dlaczego świat potrzebuje energii odnawialnej?

Obecny model energetyki, w którym większość wykorzystywanej na świecie energii pochodzi z paliw kopalnych, chyli się ku upadkowi. Po pierwsze, zasobów wyczerpalnych surowców jest na Ziemi coraz mniej. I choć trudno jest precyzyjnie oszacować pozostałe pokłady paliw kopalnych na świecie, czarny scenariusz przewiduje, że już za 50 lat zabraknie nam ropy naftowej i gazu ziemnego, a za ok. 110 lat wyczerpią się zasoby węgla. Jest to o tyle tragiczna wizja, że wspomniane surowce były ukryte pod powierzchnią Ziemi przez miliony lat, a my eksploatujemy je zaledwie nieco ponad 200 lat!

Drugim zasadniczym problemem jest fakt, że produkcja energii elektrycznej z węgla oraz ropy naftowej generuje ogromne ilości dwutlenku węgla oraz innych szkodliwych gazów cieplarnianych. Nie tylko obniżają one jakość powietrza, stanowiąc zagrożenie dla człowieka, zwierząt i roślin, ale także powodują zmiany klimatyczne, które zdaniem wielu naukowców mogą stać się przyczyną zagłady ludzkiej cywilizacji.

Problemy z produkcją energii odnawialnej

Niestety, choć koncepcja odnawialnych źródeł energii brzmi tak optymistycznie, z jej wdrażaniem jest niemało problemów. Pierwszym są oczywiście pieniądze. Same tylko badania nad technologiami umożliwiającymi zamianę naturalnej energii ciepła czy ruchu na prąd kosztują krocie. Do tego dochodzi rozwój elektrowni, który wiązać się może z wykupem olbrzymich połaci lądu (energia wiatrowa), głębokimi odwiertami (energia geotermalna) czy budową tam (energia wodna). A tymczasem OZE wciąż jeszcze konkurować muszą ze stosunkowo tanim węglem czy gazem ziemnym.

Kolejną przeszkodą w rozwoju bardziej ekologicznej i przyszłościowej energetyki jest naturalny potencjał. Podczas gdy słońce, wiatr czy rozpad pierwiastków radioaktywnych we wnętrzu Ziemi określane są jako zjawiska trwałe i nieustanne, ich potencjał w różnych lokalizacjach bywa wysoki lub niski. Nie wszędzie więc budowa elektrowni wiatrowych czy geotermalnych ma sens ekonomiczny.
Wreszcie, z rozwojem OZE wiążą się również niemałe kontrowersje. Ludziom przeszkadza, na przykład, że turbiny powodują hałas i zaburzają naturalny krajobraz. Konstrukcja tam i elektrowni wodnych na rzekach również drastycznie zmienia ekosystemy, pogarsza jakość wody i często niekorzystnie wpływa na ludzkie osady czy populacje zwierząt, zwłaszcza ptactwa i ryb.

Czy odnawialna energia zawsze jest ekologiczna?

W powszechnym mniemaniu energia odnawialna to czysta energia, która w żaden sposób nie szkodzi środowisku naturalnemu. Twierdzenie to nie zawsze jest jednak zgodne z prawdą. Podczas gdy większość OZE faktycznie nie wiąże się z emisją węgla do atmosfery, są też niechlubne wyjątki. Spalanie biopaliw na przykład emituje dość spore ilości CO₂. Jego część jest oczywiście pochłaniana przez kolejne rosnące drzewa i inne rośliny opałowe, ale sposób i skala spalania mogą mieć negatywny wpływ na atmosferę, nie mówiąc już o rabunkowej deforestacji.

Ogólnie, eksperci zgadzają się, że energia z biopaliw, choć czystsza niż tradycyjna energia węgla czy ropy naftowej, powinna być ograniczana na rzecz energii wiatrowej, wodnej, solarnej czy pomp ciepła.

Energia odnawialna na świecie

Według danych Światowego Banku udział OZE w całkowitym zużyciu energii w skali globalnej wynosi dziś 17%. W poszczególnych krajach różnice są jednak dość znaczące. Dla przykładu duże państwa takie jak Rosja, Kazachstan, Mongolia czy Iran nie osiągnęły nawet pułapu 5%. W Arabii Saudyjskiej odnawialna energia praktycznie nie istnieje. Z drugiej strony, w Szwecji wskaźnik ów wynosi 53%, zaś w Norwegii 62%. Jeszcze bardziej imponujące wyniki prezentują kraje środkowej Afryki, m.in. Demokratyczna Republika Kongo (96%), Czad (78%) czy Sudan (62%). Niestety, ocenę sytuacji zmienia fakt, że we wspomnianych państwach dostęp populacji do elektryczności kształtuje się na poziomie odpowiednio 19%, 11% oraz 55%, jak również, że głównym źródłem energii jest tam spalanie biopaliw.

Dodajmy, że zgodnie z wytycznymi przyjętymi w 2009 przez Unię Europejską wszystkie kraje członkowskie miały do 2020 r. osiągnąć 20% udział OZE w całkowitym zużyciu energii brutto. Dla Polski pułap ten ustalono na niższym poziomie 15%.

Energia odnawialna w Polsce

Pozyskiwanie i wykorzystanie energii odnawialnej w Polsce stale rośnie. Według raportu GUS w 2020 r. OZE stanowiły już 21% globalnego rynku energii – to o ponad 6% więcej niż pięć lat wcześniej. Łącznie w 2020 r. polski przemysł i gospodarstwa domowe wykorzystały 542 tysiące TJ!

Znacząca większość krajowej energii odnawialnej pochodzi z biopaliw stałych (73% wg. danych z 2019 r.). To nawet 30% więcej niż w UE. Drugim najważniejszym źródłem zielonej energii w Polsce są farmy wiatrowe (10,6%), a trzecim biopaliwa ciekłe (8%). Udział energii słonecznej i wodnej w OZE nie przekraczał w 2019 r. 1,5%. Warto jednak dodać, w latach 2016-2020 najwyższą dynamikę wzrostu wykazał właśnie sektor energii słonecznej (o 295%). Imponująco wzrosła również totalna ilość energii wyprodukowanej w oparciu o pompy ciepła (o 90%). Na tle innych krajów UE Polska wygląda jednak blado w kontekście wykorzystania OZE w transporcie (jedynie 6,2% w 2019 r.). Zdecydowanie jest więc co poprawiać!