Na spotkaniu z ekspertką z Wydziału Mechanicznego Energetyki i Lotnictwa, działającą też w Polskim Towarzystwie Energetyki Słonecznej, rodzice dzieci uczestniczących w projekcie edukacyjnym fundacji PAIDEIA poznali najważniejsze kierunki stosowania i rozwoju energetyki odnawialnej.

Jak przemienić promieniowanie w ciepło i prąd

Jak wyjaśniła prof. Chwieduk, ludzie wykorzystują różne metody konwersji promieniowania słonecznego, a dwie podstawowe to metoda fototermiczna i fotowoltaiczna. Pierwsza wykorzystuje naturalne zjawisko, kiedy w wyniku oddziaływania promieniowania słonecznego, warstwa zewnętrzna obiektu pochłania promienie, co powoduje wzrost energii wewnętrznej, a w konsekwencji wzrost temperatury. To właśnie konwersja fototermiczna.

Natomiast konwersja fotowoltaiczna zachodzi tylko w pewnych ośrodkach o szczególnej budowie – w materiałach półprzewodnikowych, przede wszystkim w krzemie. Zachodzi tu zamiana energii promieniowania słonecznego na energię elektryczną.

Pochodne promieniowania słonecznego: wiatr, woda, biomasa

"Pod wpływem promieniowania słonecznego, a tak naprawdę fotonów, zachodzi fotosynteza. Energia promieniowania słonecznego jest odpowiedzialna za rozwój roślin, które mogą być wykorzystywane do celów energetycznych. Przyjmuje się, w nieco umowny sposób, że roślina pochłania tyle dwutlenku węgla, ile później w procesie spalania zostanie wyemitowane do otoczenia. Dlatego w przypadku biomasy bilans dwutlenku węgla wychodzi na zero" – powiedziała prof. Chwieduk.

Dodała, że kolejną pochodną promieniowana słonecznego jest energia wiatru. Napromieniowywanie różnych części czy warstw atmosfery odbywa się w różnym stopniu. W konsekwencji w różnym stopniu wzrasta temperatura różnych cząsteczek, to z kolei powoduje różnice gęstości, a następnie przepływ powietrza, czyli wiatr.

Podobnie energetyka wodna winna być analizowana z uwzględnieniem wpływu promieniowania na oceany, w konsekwencji zjawisk falowania, parowania i opadów. Jak zaznaczyła profesor, w Polsce – z uwagi na płaską powierzchnię, mało jest elektrowni wodnych działających w sposób naturalny. Do energetyki wodnej oficjalnie klasyfikowane są rozpowszechnione u nas elektrownie szczytowo-pompowe. Ich działanie polega na tym, że nocą, gdy energia elektryczna jest tańsza, następuje pompowanie do zbiorników wyższego poziomu wody, napełnianie górnych zasobników w zbiorniku – po to, żeby w ciągu dnia, kiedy energia elektryczna jest droższa, wykorzystywać spadek wody do produkcji, poprzez turbiny, energii elektrycznej.

Pływy – moc z księżyca i geotermia – ciepło z wnętrza ziemi

Energia pływów związana jest z oddziaływaniem Księżyca i procesami grawitacji. W Morzu Bałtyckim pływy nie występują. W Polsce jest energia geotermalna, która wynika z istnienia gorącego ośrodka, czyli lawy we wnętrzu ziemi.

Prof. Chwieduk wyjaśniła, że występujące w Polsce złoża geotermalne nisko entalpowe charakteryzują niskie temperatury. Nie można ich wykorzystać do produkcji pary niezbędnej do napędzania turbin do produkcji energii elektrycznej, są natomiast wykorzystywane do produkcji ciepła. Geotermia Podhalańska zasila w ciepło Zakopane; naturalna temperatura sięga tam osiemdziesięciu kilku stopni i jest najwyższa w Polsce. W Pyrzycach temperatura utrzymuje się na poziomie 70 stopni. W okolicach Warszawy funkcjonuje kilka instalacji o różnej mocy, najbardziej znany jest Mszczonów, gdzie temperatura wody wynosi 46 stopni. Wodą tą zasilane są m.in. baseny.

Prelegentka zaznaczyła, że wyjątkową cechą Mszczonowa jest fakt, że woda jest tu wyciągana z małej głębokości (1,6 km) i jest to jeden z niewielu systemów (drugi funkcjonuje w Niemczech), gdzie woda już nie wraca do ziemi.

"We wszystkich istniejących na świecie instalacjach geotermalnych jest nakaz pompowania wody z powrotem. Woda geotermalna jest bardzo zanieczyszczona, wykazuje się silną korozyjnością, przede wszystkim zawiera związki siarki. Islandia znana z wód geotermalnych jest największym na świecie emiterem tych związków siarki. Nasze wody są bardzo czyste, mogą być bezpośrednio wykorzystywane do celów użytkowych. W Zakopanem woda jest zanieczyszczona, wymienniki muszą być z tytanu, a wszystko, co zostanie wyciągnięte, jest ponownie zatłaczane pod ziemię – m.in. ze względu na prawo, że jeżeli odbiera się z warstwy wodonośnej wodę, to trzeba ją oddać z powrotem, żeby nie zakłócić bilansu wodnego danego ośrodka" – tłumaczyła prof. Chwieduk.