Materiał edukacyjny wytworzony w ramach projektu „Scholaris - portal wiedzy dla nauczycieli” współfinansowanego przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego.

IV etap edukacyjny

CHEMIA

ENERGETYKA JĄDROWA

Energia jądrowa jest pozyskiwana w wyniku rozszczepienia jąder ciężkich pierwiastków albo poprzez fuzję dwóch jąder

pierwiastków lekkich w jedno cięższe.

Jako paliwo stosowany jest głównie uran – 238, z rudy uranowej i wzbogacony uranem – 235; albo pluton – 239 i tor – 232.

Z 1 grama uranu uzyskuje się tyle energii, co przy spaleniu ponad

dwóch ton węgla.

Reakcje jądrowe przebiegają w sposób łańcuchowy - to znaczy

po zainicjowaniu produkty wywołują kolejne rozpady jąder atomowych.

Według rządowych planów w Polsce do 2020 roku ma powstać pierwsza elektrownia jądrowa. Rozważane są lokalizacje na północy kraju

– w Żarnowcu, Gąskach lub Choczewie.

Wciąż istnieje wiele kontrowersji i obaw związanych z energetyką jądrową, które spotęgowały się po niedawnej awarii

elektrowni Fukushima w Japonii, po trzęsieniu ziemi i falach tsunami, w marcu 2011.

Elektrownia Fukushima – stan sprzed tsunami.

WODÓR JAKO NOŚNIK ENERGII

W przyszłości ogniwa paliwowe mogą zasilać telefony komórkowe, komputery, czy samochody, obecnie są

wykorzystywane jako źródła prądu i wody na statkach kosmicznych.

Wytworzenie ogniw paliwowych związane jest z zastosowaniem wodoru jako nośnika energii w ogniwie. Wartość opałowa wodoru to

około 120 MJ/kg (to 3 razy więcej niż benzyna). W wyniku reakcji elektrochemicznej zachodzącej w ogniwie otrzymuje się energię elektryczną, wodę i

ciepło.

Największy problem przy wykorzystaniu wodoru jako bardzo czystego ekologicznie paliwa samodzielnego to względy

bezpieczeństwa podczas jego otrzymywania, transportu i przechowywania.

BIOMASA I BIOPALIWA

Szacuje się, że temperatura wnętrza Ziemi może dochodzić do 7000 K.

Gorące wody geotermalne wypływać mogą na powierzchnię w postaci gorących źródeł (do 1500C), gejzerów czy wulkanów, albo

poprzez specjalne odwierty. Energia wnętrza Ziemi to również gorąca

para wodna i gorące skały.

Energia z wód geotermalnych jest wykorzystywana w basenach, w instalacjach CO do ogrzewania domów oraz do produkcji energii

elektrycznej. Ponadto wykorzystuje się ją także w rolnictwie, lecznictwie, do suszenia produktów rolnych i konserwowania żywności

oraz klimatyzowania budynków.

Słynne na całym świecie baseny termalne

Blue Lagoon na Islandii.

Ciepło skał jest natomiast odbierane przy wykorzystaniu pompy ciepła

i wykorzytuje się je do ogrzewania domów.

W Polsce potencjalnie 40% powierzchni kraju ma możliwości stosowania takiej energii z gorących skał.

ENERGIA SŁONECZNA

Energia słoneczna może być zamieniana na energię elektryczną w ogniwie albo na energię cieplną w kolektorze słonecznym.

Promieniowanie słoneczne jest ograniczone ruchem dobowym Ziemi wokół własnej osi, grubością warstwy chmur i kątem padania

promieni słonecznych na powierzchnię Ziemi.

Kolektory słoneczne działają na zasadzie konwersji fototermicznej – zaabsorbowane ciepło może być

wykorzystane do podgrzewania wody i do wspomagania ogrzewania centralnego.

Promieniowanie słoneczne może zostać przekształcone w energię elektryczną w ogniwach fotowoltaicznych. Takie ogniwa są wykorzystywane nie tylko jako panele na dachach domów

jednorodzinnych i wielorodzinnych, ale i w zegarkach, kalkulatorach, do zasilania świateł na

skrzyżowaniach, kamer monitoringu, terenowych urządzeń pomiarowych w meteorologii, czy do oświetlenia znaków

informacyjnych przy trasach drogowych. Ogniwa na bazie krzemu pojawiają się w załogowych i bezzałogowych statkach kosmicznych.

Większe ilości energii elektrycznej pozyskuje się także przy użyciu soczewek lub zwierciadeł zw. heliostatami (które

skupiają wiązkę promieni i przetwarzają na energię elektryczną).

ENERGIA WIATROWA

Pozyskiwanie energii wiatrowej oparte jest na zjawiskach fizycznych: energia kinetyczna wiatru jest przekształcana na energię

mechaniczną i elektryczną przy wykorzystaniu specjalnych turbin wiatrowych.

Turbiny (wiatraki) zwykle są instalowane na tzw. farmach wiatrowych – skupiskach turbin wiatrowych, które pracują na

płaskim terenie zasobnym w stale wiejące wiatry, z dala od skupisk ludności oraz dużych

populacji nietoperzy i są podłączone do sieci elektrycznej.

Optymalna prędkość wiatru jest szacowana na 20m/s, ale budowa elektrowni wiatrowej jest opłacalna już przy 5m/s. Poza siłą wiatru ważna jest również tzw. wietrzność, czyli częstość występowania

wiatru na danym terenie.

SKĄD CZERPAĆ ENERGIĘ?

Jest to obecnie najszybciej rozwijająca się gałąź energetyki odnawialnej w naszym kraju, zwłaszcza, że nie wpływa na

zanieczyszczenie wody, powietrza czy gleby. Pewnym mankamentem jest hałas od obracających się łopat wirnika czy

zakłócenia w odbiorze telewizji.

ENERGIA WODNA

W przypadku energii uzyskiwanej z wody następuje zamiana energii mechanicznej na energię elektryczną poprzez

hydrogeneratory, skąd prąd jest przesyłany do sieci.

Wśród elektrowni wodnych wyróżniamy: elektrownie przepływowe, zaporowe

i zbiornikowe (szczególnym rodzajem elektrowni zbiornikowych są elektrownie szczytowo – pompowe).

Zapora Hoovera w Czarnym Kanionie w Kolorado to jedna z najbardziej znanych elektrowni wodnych na

świecie. 

Ten rodzaj energii nie powoduje zanieczyszczenia środowiska, elektrownie wodne są wydajniejsze niż konwencjonalne, a zapory mają dodatkowe znaczenie przeciwpowodziowe. Jednakże budowa elektrowni wodnych może powodować zakłócenia w okolicznych

ekosystemach, zmianę ukształtowania terenu, stosunków hydrologicznych itp.

Jest to najczęściej wykorzystywane w Polsce źródło energii alternatywnej.

Materiał edukacyjny wytworzony w ramach projektu „Scholaris - portal wiedzy dla nauczycieli” współfinansowanego przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego.