Odnawialne źródła energii są niewyczerpane, świadczy to, że tak długo jak świecić będzie ciepło, powtarzany będzie cykl termiczny przemiany energii słonecznej

Reklama: Certyfikat energetyczny Bydgoszcz

Odnawialne źródła energii są niewyczerpane, znaczy to, że tak długo jak pokazywać będzie słońce, powtarzany będzie cykl termiczny przemiany energii słonecznej, wywołujący wiatry, falowanie oceanów, deszcze i zmiany temperatury otoczenia. To tak te wydarzenia, będące skutkiem promieniowania słonecznego, można używać do produkcji energii nam przydatnej: energii elektrycznej lub energii cieplnej do ogrzewania.

Zasoby energii odnawialnej są bardzo duże, lecz tak rozproszone po całej kuli ziemskiej, że przeznaczenie ich nie jest wystarczająco łatwe.

Energia wodna

Rzeki ustawicznie zasilane są przez deszcze. Te i, jak wiadomo, padają z chmur, będących magazynem wody zaopatrywanym w skutku parowania. Parowanie zaczynane jest przez ogrzewanie wód założonych przez słońce. Aby mieć siłę na inny użytek, wystarczy się do takiego cyklu „podłączyć”. Kiedy to stworzyć?

Energia przechodzącej w mocy wody robiona istnieje na ciepło na wszelkim jej odcinku. Jeśli jednak rzekę spiętrzymy, zmagazynowana w zbiorniku woda nabierze energii tzw. potencjalnej. Taką energię można przetworzyć na energię mechaniczną za pośrednictwem turbiny wodnej i generatora prądu.

Zbudowanie konstrukcji piętrzącej wodę jest wspaniałe, czasochłonne i duże z początków formalnych. Jeśli jednak trafimy na istniejąca już budowlę: stary młyn, jaz czy ujęcie wody, możemy wykonać niewielką elektrownię wodną, która przez wiele dziesięcioleci da nam – widać nie oszałamiający, ale były dochód. Jeżeli jesteśmy do dyspozycji rzeczkę o przepływie 1 metra sześciennego na minutę, a wysokość lokalnego piętrzenia wynosi 2 metry, więc możemy mieć na zysk około 30 tysięcy zł rocznie. Droga do tych pieniędzy istnieje przecież duża.

Jak szukać miejsca pod małą elektrownię?

Najlepiej udać się do wydziału ochrony środowiska miejscowego Urzędu Wojewódzkiego. Tam znajdziemy spis dostępnych budowli wodnych, opis ich stanu, parametry techniczne, opis hydrologii rzeki, stosunki własnościowe itp. Należy i dokładnie rozpoznać możliwość odbioru energii elektrycznej z polskiej elektrowni. Powinien więc dowiedzieć się w swym Zakładzie Energetycznym, jakie warunki techniczne odbioru mocy staną nam dane, które będą koszty budowy linii energetycznej, transformatora itp.

Jakie pułapki szukają na głowy, jakie planują wybudować małą elektrownię wodną?

Rozmaite: formalno – prawne, urzędnicze, technologiczne również te, natury ludzkiej. Najgorsze są te te.

Rozbudzona wyobraźnia świeżo upieczonego miłośnika zużycia energii wodnej dotyka go do różnych wynalazków, sposobów taniego budowania piętrzeń, opracowywania innych standardów turbin itp. Szybko znajdzie on wsparcie innych „wynalazców”.

Należy to przyjąć dwie żelazne zasady:

1. Elektrownia wodna musi być wsparta na piętrzeniu wody. Nie ważna wyzyskać energii kinetycznej płynącej wody bez jej spiętrzenia.

2. Wynaleziono już wszystkie turbiny wodne. Nie bierze różnych. Wynajdywanie innych klientów wirników, systemów sterowania napływu wody itp. dokonuje się zawsze finansową katastrofą.

Czy można zagonić do rzeczy promień słońca?

Zanim promień słońca zdoła uruchomić wszą tę trudną przemianę energetyczno–cieplną na kuli ziemskiej, wolno go zaprząc do rzeczy bezpośrednio. Do owego obiektu wynaleziono kolektor słoneczny. Nie składa on siły elektrycznej, ale ciepło, którym ogrzejemy wodę do kąpieli lub celów gospodarczych. Kolektor umieszcza się w myśli z dwóch elementów: absorbera i wymiennika ciepła. Absorber jest układem rurek o średnicy 1,5-2,5 cm, rozwiązanym na stronie pokrytej warstwą dwutlenku chromu. Ta około doskonale czarna powierzchnia absorbuje (czyli pochłania) światło słoneczne, dokonując bezpośredniej konwersji promieniowania słonecznego na ciepło. Wymiennik ciepła to zbiornik zaopatrzony w spiralę, przez którą przepływa glikol ogrzany w absorberze. Kolektor słoneczny jest szczególnie potrzebny w polach agroturystycznych, gdzie w terminie letnim, jak z pewnych powodów ilość energii słonecznej stanowi najznakomitsza, także konsumpcja gorącej wody osiąga maksimum.

Dla małego obiektu agroturystycznego wystarczy 8 metrów kwadratowych kolektora położonego na dachu, bądź na granicy budynku. Wolno go nawet wystawić na podłogi, odchylić od pionu pod kątem 45 stanów i zwrócić na południe. Do tego 400 litrowy pojemnik na wodę z wymiennikiem, pompka obiegowa, kilka zaworów i „organizacja” da nam 4000 KWH energii cieplnej w roku. Przy odpowiednim jakościowo absorberze, który zamieni nam energię promienia słonecznego na słońce, możemy się do woli pluskać w ciepłej wodzie już w części lutego.

Wysokowydajne kolektory próżniowe, których absorbery budują się ze szklanych rur z próżnią powietrzną, idą na zasilanie w energię cieplną instalacji centralnego ogrzewania. Medium grzewcze, którym (właśnie jak i w absorberach płaskich) jest glikol, zasila obieg ogrzewania pierwszego na indywidualnym jego celu, tj. przed wylotem do niskotemperaturowego pieca grzewczego. Dzięki temu, obok grzania wody użytkowej, kolektor ten działa system ogrzewania ważnego i ogranicza nasze rachunki za gaz.

W Polsce najkorzystniejsze powody do użytkowania energii słonecznej prowadzą na Lubelszczyźnie, w górach natomiast w pobliżu zbiorników wodnych, gdzie efekt energetyczny jest przyspieszamy przez promieniowanie odbite. Inwestycja płaci się w przeciągu 7-10 lat, a stan ten ciągle się skraca, bo technologia produkcji absorberów już się rozwija.

Promień słoneczny że oddać w rezultatu bezpośredniej konwersji energię cieplną. O obecnym stanowiło ponad. Czy może dać i energię elektryczną?

Tak, określa się to zjawiskiem fotoelektrycznym. Ten styl zużycia energii słonecznej rodzi się dynamicznie.

Wiatr jest najważniejszą do okiełznania formą energii. Wiatraki stosowano już 2000 lat temu, dopiero teraz, wraz z rozwojem technologii wyrafinowanych środków i komputerów, można efektywnie produkować energię elektryczną z wiatru.

Czy można jednak, stosując uproszczone formy i rozwiązania, produkować energię elektryczną lub cieplną przy pomocy wiatraków „domowej konstrukcji”?

Mimo pozornej prostoty wiatrak jest urządzeniem wymagającym zastosowania zaawansowanej technik. Można tak wykonać prostą formę opartą o elementy wychodzące z nowych urządzeń, jak: przekładnie pasowe i zębate z koparek, wirniki z helikopterów, wieże kratowe z żurawi budowlanych itp. Wszystko to jednak rozleci się prędzej lub później, a efekt energetyczny będzie delikatny, bo sprawność takich narzędzi nie osiąga nie bardzo niż 5-10%. Ktoś powie: słychać jednak o samorodnych wynalazcach, którzy uruchomili wiatraki własnej produkcji, ogrzewali nimi domy, zasilali w siłę elektryczna gospodarstwa… Tak, to norma, przecież ciż obecnie pionierzy zużycia energii wiatru jako ważni wystąpili na zakup używanych siłowni wiatrowych z Niemiec, Danii, czy Holandii. Taką właśnie drogą, zaczynając od indywidualnej niewielkiej instalacji, trafiliście do systemu siłowni i farm wiatrowych. Dzisiaj wspominają już o instalacjach o mocy 1-2 megawatowych.

Jak urządzić wstępny bussines plan (analizę opłacalności przedsięwzięcia)?

Podstawowym parametrem takiego zamiaru jest możliwa produkcja działalności w kilowatogodzinach. W sukcesu elektrowni wodnej wystarczającym przybliżeniem dla obliczenia produkcji rocznej będzie ocenienie średniej wielkości elektrowni. By taką małą moc obliczyć, należy: oszacować średni przepływ wody w rzece w metrach sześciennych na chwilę (M3/s ), określić wysokość piętrzenia (ważna więc określić nawet przy pomocy zwykłej łaty niwelacyjnej, mierząc różnicę poziomu górnej i niskiej wody) i wykorzystać uproszczony wzór:

M = 9,81 x H x Q x 0,6,

gdzie H jest wysokością piętrzenia,

Q – średnim przepływem,

9,81 – znanym przelicznikiem kilograma na niutony

a 0,6 – ogólnym współczynnikiem sprawności turbiny, zmienności przepływów itp. 

Nie wpadajmy natomiast w momenty. Dla pobieżnego oszacowania produkcji rocznej wystarczy zastosować taki właśnie wzór.

Skąd uzyskać wiedze o małym przepływie rzeki?

Ważne dane weźmiemy z porady odpowiedniego RZGW (Rejonowy Zarząd Gospodarki Wodnej). Jeśli jednak rzeczka jest krótka, ważna z skutecznym przybliżeniem obliczyć przekrój jej koryta w metrach kwadratowych (mierząc głębokość koryta rzeki także jej szerokość i zwiększając te dwa wymiary). Następnie możemy oszacować prędkość płynącej wody (wystarczy zostać z biegiem rzeki niewielki patyk i określić etap jego jechania w chwilach na etapie o normalnej długości w metrach). Wynik takich obliczeń prawdopodobnie być obarczony sporym błędem, da jednak z razu reakcja na badanie, czy istnieje powód podchodzić do dalszych, dokładniejszych obliczeń, które wykonać obecnie będzie potrzebował specjalista.

Znając przybliżoną wartość mocy średniej w kilowatach, możemy swobodnie obliczyć roczną produkcję siły w kilowatogodzinach: E = 8650 x M.

Które są koszty inwestycji w niewielką elektrownię wodną?

Jeżeli przechodzimy do pracowania z gotowym piętrzeniem, spodziewane nakłady inwestycyjne mają od 150 do 200 tys. zł. W przypadku niewielkiej elektrowni wodnej o niewielkiej mocy około 15 KW roczna produkcja energii wyniesie około 129.000 kilowatogodzin, co może dać 50.000 zł dochodu. Koszty stałe utrzymania takiej elektrowni to chwila więcej12% rocznej produkcji, tj. 6000 zł.

W przypadku elektrowni wiatrowej z skutecznym przybliżeniem można założyć, że roczna produkcja energii wyniesie: E = M x 0,25, gdzie współczynnik 0,25 jest typową wydajnością roczną turbiny wiatrowej.

Instalacja solarna, zatem w naszym przypadku kolektor słoneczny do grzania wody użytkowej, daje średnio około 500 KWH (kilowatogodzin działalności w roku).

Jakie pozwolenia formalne są wymagane dla lokaty w odnawialne źródła energii?

Elektrownia wodna: pozwolenie wodno-prawne i pozwalanie na budowę (jeśli istnieje obecne forma od podstaw lub większa adaptacja). W wypadku remontu, jedynie zgłoszenie o rozpoczęciu remontu. Dla piętrzeń powyżej 3 m chciana istnieje też decyzja środowiskowa.

Elektrownie wiatrowe wymagają: oceny pomysłu na tło, wydania decyzji środowiskowej, pozwolenia na sylwetkę i wadzie o tzw. przydziale mocy. Kojarzy się to z uzyskaniem stosownych uzgodnień z miejscowym Zakładem Energetycznym, który musi między innymi podania parametrów turbiny wiatrowej.