ODNAWIALNE ŹRÓDŁA ENERGII- szansą rozwoju obszarów wiejskich

Centrum Doradztwa Rolniczego w Brwinowie

Oddział w Radomiu

Zdzisław Ginalski

POLITYKA ENERGETYCZNA UE

Szczyt Rady Europejskiej - marzec 2007r

(3 x 20%)

ograniczenie zużycia energii o 20% w porównaniu z prognozami na rok 2020;

zwiększenie o 20% udziału energii odnawialnych w ogólnym zużyciu energii do roku 2020;

ograniczenie emisji gazów cieplarnianych o co najmniej 20% do roku 2020;

POLITYKA ENERGETYCZNA UE

Dyrektywa Paramentu Europejskiego i Rady

2009/28/WE z dnia 23 kwietnia 2009 r. w sprawie promowania stosowania energii ze źródeł

odnawialnych –

zmieniające i w nastęstwie uchylajace dyrektywy 2001/77/WE oraz 2003/30/WE

Cele dla Polski- 15% udziału energii odnawialnej w bilansie energii finalnej do 2020 r.- 10% udziału biopaliw w paliwach transportowych do 2020 r.

Udział OZE w krajach UE (rok 2005 – bazowy)

Kraj Udział OZE w bilansie energii

końcowej brutto (%)

Kraj Udział OZE w bilansie energii

końcowej brutto (%)

2005 rok 2020 rok 2005 rok 2020 rok

Szwecja 39,8 49 Niemcy 5,8 18

Łotwa 32,6 40 Grecja 6,9 18

Finlandia 28,5 38 Włochy 5,2 17

Austria 23,3 34 Bułgaria 9,4 16

Portugalia 20,5 31 Irlandia 3,1 16

Dania 17,0 30 Polska 7,2 15

Rumunia 17,8 24 W.Brytania 1,3 15

Estonia 18,0 25 Holandia 2,4 14

Słowenia 16,0 25 Słwacja 6,7 14

Litwa 15,0 23 Węgry 4,3 13

Francja 10,3 23 Belgia 2,2 13

Hiszpania 8,7 20 Czechy 6,1 13

Lksemburg 0,9 11 Malta 0,0 10

POLITYKA ENERGETYCZNA RZĄDU RP

Rada Ministrów w dniu 5 września 2000 r przyjęła dokument „Strategia rozwoju energetyki odnawialnej”

Sejm RP przyjął dokument 23 sierpnia 2001r

„Strategia rozwoju energetyki odnawialnej” – zakłada zwiększenie udziału energii ze źródeł odnawialnych do 7,5% w roku 2010 i do 15% w 2020 r

„Polityka energetyczna Polski do 2025 roku” i Ustawa: Prawo energetyczne – to podstawowe dokumenty regulujące rynek energii elektrycznej i ciepła

Kierunki rozwoju OZE przez Rząd RPW dokumencie ”Polityka energetyczna Polski do 2025 roku” przyjęto, że wykorzystanie biomasy stanowić będzie nadal podstawowy kierunek rozwoju OZE. Według rozporządzenia Ministra Gospodarki ilość biomasy pochodzącej z rolnictwa powinna wynosić 5% ogólnej ilości biomasy wykorzystywanej do celów energetycznych w 2008 r. i wzrastać każdego roku o 10%, aż do osiągnięcia 60% udziału w 2014 r.

POLITYKA ENERGETYCZNA RZĄDU RP

„Polityka energetyczna Polski do roku 2030”(dokument przyjęty Przez Radę Ministrów 10 listopada 2009 r.)

zawiera następujące cele w obszarzw OZE:

wzrost wykorzystania OZE w bilansie energii finalnej do 15% w roku 2020 i 20 % w roku 2030.

osiągnięcie w 2020 roku 10% udziału biopaliw w rynku paliw transportowych

ochrona lasów przed nadmierną eksploatacją w celu pozyskania biomasy oraz zrównoważone wykorzystanie obszarów rolniczych na cele OZE, w tym biopaliw, tak aby uniknąć konkurencji pomiędzy energetyką odnawialną i rolnictwem

ODNAWIALE ŹRÓDŁA ENERGII W 2006 R

Biomasa stała 91,2 %

Energia promieniowania słonecznego 0 %

Energia wody 3,5 %

Energia wiatru 0,4 %

Biogaz 1,2 %

Biopaliwa 3,3 %

Energia geotermalna 0,3 %

Odpady komunalne 0,01 %

KOSZTY INWESTYCYJNE UZYSKANIA ENERGII ODNAWIALNEJ

Rodzaj energii Koszt inwestycji

euro/kWh Biomasa 75 Kolektory słoneczne 300 E. Wodna 370 E. wiatru 1 300 E. geotermiczna 10 000 Fotowoltaika 30 000

(Madsen za Roszkowskim – 2001)

Definicja biomasy

Zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Gospodarki i Pracy z dnia 9 grudnia 2004 roku biomasa to stałe lub ciekłe substancje pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego, które ulegają biodegradacji, pochodzące z produktów, odpadów i pozostałości z produkcji rolnej oraz leśnej, a także przemysłu przetwarzającego ich produkty, a także części pozostałych odpadów, które ulegają biodegradacji (Dz. U. Nr 267, poz. 2656).

Biomasę możemy podzielić na:

Rośliny energetyczne

Pozostałości po zbiorach

Zwierzęce produkty uboczne

Odpady organiczne

Podział biomasy

Biomasa

Rośliny energetyczne

– szybkorosnące (wierzba,tpola, robinia akacjowa), trawy (miskant olbrzymi, mozga trzcinowata, proso rózgowate rośliny zbożowe, oleiste, rzepak, słonecznik, konopie, łubin, zawierające cukier burak cukrowy, trzcina, zawierające skrobię ziemniaki, zboża, kukurydza.

BiomasaPozostałości po zbiorach

– drewno (z czyszczenia lasów, z pielęgnacji zieleni miejskiej, ze zbioru drewna, słoma, łodygi i liście (z pielęgnacji zieleni miejskiej, z czyszczenia lasów, ze zbioru ziemniaków, buraków, trawa (z koszenia parków i ogrodów, z koszenia poboczy dróg.

Biomasa

Zwierzęce produkty uboczne – odchody zwierzęce (gnojowica, obornik, pomiot kurzy, gnojówka) oraz osady ściekowe.Odpady organiczne – przemysłowe (przetwórstwo produktów roślinnych i zwierzęcych), komunalne (ścieki socjalno bytowe), ścieki przemysłowe

Główny kierunek rozwoju OZE

Program Innowacyjna Energetyka – Rolnictwo EnergetyczneZakłada się, że w wyniku realizacji programu do 2020 r. w każdej polskiej gminie funkcjonować będzie przynajmniej jedna biogazownia rolnicza. Moc pojedynczej instalacji wahać się będzie od 0,7 MW do 3 MW. Wstępnie przewiduje się, że łączna moc biogazowni rolniczych do 2020 r. wyniesie

od 2 do 3 tys. MW

Program Innowacyjna Energetyka -Ergetyka – Rolnictwo Energetyczne

KOLEKTORY SŁONECZNEZe względu na fizyko-chemiczną naturę procesów energetycznych promieniowania słonecznego na powierzchni Ziemi wyróżnić można trzy podstawowe i pierwotne rodzaje konwersji:

konwersję fotochemiczną energii promieniowania słonecznego prowadzącą dzięki fotosyntezie do tworzenia energii wiązań chemicznych w roślinach w procesach asymilacji

konwersję fototermiczną prowadzącą do przetworzenia energii promieniowania słonecznego na ciepło

konwersję fotowoltaiczną prowadzącą do przetworzenia energii promieniowania słonecznego w energię elektryczną.

Średnioroczne sumy usłonecznienia, godz./rok dla reprezentatywnych rejonów Polski

Średnioroczne sumy usłonecznienia na jednostkę powierzchni poziomej w kWh/m2/rok

Wykorzystanie kolektorów słonecznych

W warunkach Polski, szczególną przydatność kolektory słoneczne wykazują dla podgrzewania ciepłej wody użytkowej, a także wody basenowej. Najkorzystniejszym okresem dla pracy kolektorów słonecznych jest przedział roku od kwietnia do października. Pokrycie potrzeb ciepła dla podgrzewania wody użytkowej

może wówczas sięgać 100%, a kocioł grzewczy może całkowicie wyłączać się z pracy.

Rodzaje kolektorów

Wyróżnia się dwa podstawowe rodzaje kolektorów słonecznych:  płaskie i próżniowe.

Kolektory słoneczne płaskie składają się z absorbera wykonanego najczęściej z metalowej płyty, pokrytej powłoką o specjalnych własnościach optycznych, pokrywy szklanej, rurociągu cieczowego i odpowiednio zaizolowanej obudowy

Kolektory słoneczne próżniowe - rurowy kolektor próżniowy z rurką cieplną to najbardziej zaawansowany produkt techniki solarnej. Zbudowany jest z kilkunastu lub kilkudziesięciu rur próżniowych wsuniętych w przepływowy wymiennik ciepła.

Kolektor słoneczny z absorberem tytanowym

Kolektory rurowe- próżniowe

W rurkach ciepła znajduje się łatwo odparowywująca ciecz ( temperatura wrzenia 30 °C), która przy ogrzewaniu rur przez słońce zaczyna parować i para konwekcyjnie przechodzi do końcówki rury (kondensatora), umiejscowionej w kanale zbiorczym będącym wymiennikiem ciepła. Kolektory tego typu są sprawniejsze o 30% w stosunku do kolektorów płaskich

Jaki klektor wybrać?

Dużą zaletą kolektorów próżniowych są wysokie temperatury uzyskiwane przez czynnik grzewczy. Temperatury rzędu 150 oC mogą posłużyć do ogrzewania wody, ale także do produkcji pary technologicznej.Kolektory próżniowe są zdecydowanie wydajniejsze i nowocześniejsze,

niestety także droższe.

Zestaw solarny dla 3 osób

W skład zestawu wchodzą:

kolektor próżniowy "heat pipe" - 20 rur zbiornik 200L, z dwiema wężownicami (ogrzewany również piecem) kontroler pracy urządzenia pompa cyrkulacyjna zawór bezpieczeństwa naczynie rozprężne

Kolektory skupiające

Różne wykorzystanie kolektorów

Kolektory słoneczne powietrzne powoli powracają dołask. Dawniej stosowane – proste, wykonane sposobem gospodarskim, do podsuszania płodów rolnych zastępowane są nowoczesnymi produktami komercyjnymi.

Kolektory powietrzne

PRODUCENCI KOLEKTORÓW SŁONECZNYCHNa polskim rynku działa obecnie około 40

krajowych producentów kolektorów słonecznych

oraz centralnych przedstwicielstw producentów

zagranicznych oferujących urządzenia lub gotowe

systemy produkowane

w innych krajach.

NA CO ZWRACAĆ UWAGĘ PRZY WYBORZE KOLEKTORA:

1) wykonanie kolektorów: czy jest dostosowane do polskich lub trudniejszych warunków klimatycznych

2) wytrzymałość mechaniczna: w niektórych strefach klimatycznych gdzie występuje grad i podobne zakłócenia atmosferyczne.

3) łatwość samooczyszczenia (śnieg, kurz)

4) zabezpieczenie i rodzaj absorbera: czy absorber jest zabezpieczony przed niszczącym wpływem wilgoci oraz kurzu? (czy znajduje się w szczelnej obudowie?)

5) wydajność energetyczna (cieplna) w odniesieniu do powierzchni kolektora

6) ilość produkowanej ciepłej wody w poszczególnych porach roku

7) temperatura rozruchu (temperatura parowania płynu w rurce ciepła)

8) moc kolektora przy różnym nasłonecznieniu oraz w różnych temperaturach otoczenia

9) długość gwarancji oraz czas eksploatacji bez zmniejszenia wydajności

10) kontrola jakości: czy jakość wszystkich kolektorów jest na bieżąco kontrolowana (np. ISO 9001:2000) czy może są one kontrolowane tylko wyrywkowo?

11) odporność konstrukcji wsporczych na korozję (w końcu zestaw ma funkcjonować przez wiele lat)

12) czas realizacji zamówienia

13) dostępność części zamiennych

14) sterowniki: czy regulują obroty pompy solarnej, czy zabezpieczają zasobniki przed przegrzaniem?

15) zasobniki (zbiorniki): jaką mają odporność na wysokie temperatury?

Ogniwa fotowoltaicznePodstawowy przyrząd elektronowy używany do zamiany energii słonecznej na elektryczną za pomocą efektu fotowoltaicznego, nazywany jest ogniwem fotowoltaicznym lub słonecznym. Uformowany jest on w materiale półprzewodnikowym, w którym pod wpływem absorpcji promieniowania powstaje napięcie na zaciskach przyrządu. Po dołączeniu obciążenia do tych zacisków płynie przez nie prąd elektryczny. Najpowszechniejszym materiałem używanym do produkcji ogniw jest krzem. Typowe ogniwo fotowoltaiczne jest to płytka półprzewodnikowa z krzemu krystalicznego lub polikrystalicznego, w której została uformowana bariera potencjału np. w postaci złącza p-n. Grubość płytek zawiera się w granicach 200 - 400 mikrometrów. Na przednią i tylnią stronę płytki naniesione są metaliczne połączenia, będące kontaktami i pozwalające płytce działać jako ogniwo fotowoltaiczne

Zasada działania ogniw fotowoltaicznych

ENERGIA WIATRU

Wiatr jest zjawiskiem powszechnym i wykorzystywanym przez ludzi na ich użytek już od tysięcy lat.

Przed pojawieniem się maszyn parowych był głównym motorem rozwoju przemysłowego.

Szacuje się, że globalny potencjał energii wiatru jest równy obecnemu zapotrzebowaniu na energię elektryczną

Strefy korzystności

Wyróżnia się pięć klas korzystności dla energetyki wiatrowej:

I - wybitnie korzystnaII - korzystnaIII - dość korzystnaIV - niekorzystnaV - wybitnie niekorzystna

Strefy korzystności

Małe turbiny wiatroweMałe turbiny wiatrowe

Małe turbiny wiatrowe przetwarzają energię kinetyczną wiatru w prąd elektryczny za pomocą układu wirnik-generator. Popularnie zwane wiatrakami są produkowane w różnych wariantach, jednak najpopularniejszym rozwiązaniem jest turbina o osi poziomej z łopatkami wykonanymiz profili podobnych do tych stosowanych w lotnictwie. Moc przydomowych elektrowni wiatrowych wynosi zazwyczaj od 300W do 5KW, przy czym ocenia się turbina o mocy 3KW może pokryć całkowite roczne zapotrzebowanie na energię elektryczną średniej wielkości domu.

Turbiny o pionowej osi obrotu

Zalety turbin o pionowej osi obrotu to: jednakowa praca niezależna od kierunku wiatru; łatwy montaż; cicha praca nawet przy maksymalnej prędkości

obrotowej; odporność na silny wiatr; odporność w warunkach zimowych na okrycie szronem i śniegiem; bezobsługowa praca zespołu prądotwórczego niska cena w porównaniu klasycznymi wiatrakami o poziomym układzie osi obrotu (koszt elektrowni o mocy 2-3 kW wynosi około 10,5 tys. zł)

PRZYDOMOWA ELEKTROWNIA WIATROWA 4 kW

Moc znamionowa

4 KW

Średnica wirnika

3,5 m

Wirnik 3 łopaty

Prądnica

generator synchroniczny trójfazowy, prąd przemienny

Nominalna prędkość wiatru

12 m/s

Masa gondoli z wirnikiem

ok. 80 kg

Ustawianie do wiatru

ster kierunkowy długość 2,4 m.Cena elektrowni: 15.500,00 zł

netto.

Często mała turbina wiatrowa działa w połączeniu z zestawem ogniw fotowoltaicznych tak aby zminimalizować wahania w ilości dostarczanej energii. Głównymi składnikami systemu są wtedy: źródło energii odnawialnej oraz inwerter dostosowujący wyprodukowanąenergię do parametrów wymaganych przez sieć,czyli w polskich warunkach: 230V i 50 Hz

Zintegrowane elektrownie wiatrowe

Elektrownie wiatrowe pracują ok. 1500 - 2000 godzin rocznie, tj. trzykrotnie krócej niż siłownie konwencjonalne i atomowe. Zatem aby wyprodukować tyle samo energii elektrycznej co jedna duża siłownia klasyczna potrzeba ok. 3000 elektrowni wiatrowych o mocy 1 MW.

W niektórych krajach budowane są elektrownie wiatrowe składające się z wielu ustawionych blisko siebie turbin – tzw.

farmy wiatrowe.

Farmy wiatrowe

Stan w 2008 R1. Dąbrowa 220kW2. Nowogard 225 kW3. Zagórze 30 MwW4. Jagniątkowo 30,6 MW5. Tymień 50 MW6. Cisowo 18 MW7. Barzowice 5 MW8. Zajączkowo 90 MW9. Zwarcienko 320 kW10. Strarbienino 250 kW11. Lisewo 10,8 MW12. Lisewo 150 kW13. Połczyno 1,6 MW14. Swarzewo 1,2 MW15. Puck 22 MW16. Bogatka 850 kW17. Malbork 18 MW18. Kisielice 40,5 MW19. Wrocki 160 kW20. Kłonowo 450 kW21. Zagorzyce 750 kW22. Sokoły 600 W23. Kramsk 750 kW24. Kwilicz 160 kW25. Sosnowiec 160 kW26. Słup 160 kW27. Kamieńsk 30 MW28. Rembertów 20 kW29. Chwałowice 300kW30. Mielec 250 kW31. Zawoja 16 kW32. Rytro 160 kW33. Pielgrzymka 150 kW34. Sieniawa 600 kW35. Wróblik 320 kW36. Wiżajny 600 kW

ENERGIA WODY

Energetyka wodna wykorzystuje potencjał grawitacyjny cieków wodnych.

Jest ona w Polsce wykorzystywana w niewielkim stopniu ponieważ wykorzystuje ten potencjał zaledwie w 11%, co stawia nas na ostatnim miejscu w Europie

Mała elektrownia wodna

Mała elektrownia wodna (MEW) – o mocy zainstalowanej poniżej 5 MW.

To kryterium stosuje się w Polsce oraz większości państw Europy zachodniej, poza krajami skandynawskimi, Szwajcarią i Włochami, gdzie za "małe" uznaje się elektrownie do 2 MW.

Wyróżnia się trzy podstawowe warianty eksploatacji MEW:

współpraca hydrozespołu wyłącznie z siecią państwową: W układzie tym elektrownie pracują równolegle z siecią energetyczną, która decyduje o wielkości napięcia i częstotliwości. praca samotna hydrozespołu na wydzieloną sieć energetyczną, zwaną często siecią lokalną; zadaniem elektrowni jest zasilanie odbiorców nie posiadających innego źródła energii elektrycznej; praca MEW w tym układzie charakteryzuje się dużą zmiennością obciążenia w czasie.

współpraca z państwową siecią energetyczną oraz rezerwowe zasilanie wydzielonego sektora sieci lokalnej w przypadku braku napięcia w sieci państwowej.

Małe ektrownie wodne

Zalety małych elektrowni wodnych

nie zanieczyszczają środowiska i mogą być instalowane w licznych miejscach na małych ciekach wodnych,

mogą być zaprojektowane i wybudowane w ciągu 1-2 lat, wyposażenie jest dostępne powszechnie, a technologia dobrze opanowana,

mogą być wykonywane przy użyciu miejscowych materiałów i siły roboczej, a ich prostota techniczna powoduje wysoką niezawodność oraz długą żywotność,

nie wymagają licznego personelu i mogą być sterowane zdalnie,

rozproszenie w terenie skraca odległość przesyłu energii i zmniejsza związane z tym koszty,

mają korzystny wpływ na środowisko naturalne oraz możliwość znacznego obniżenia kosztu produkcji energii elektrycznej w małych elektrowniach wodnych,

Wady małych elektrowni wodnych

mogą mieć niekorzystny wpływ na żyzność gleb w obszarze nadrzecznym,

mogą mieć ujemny wpływ na lokalne warunki klimatyczne, powodując powstawanie mgieł,

przegrodzenie koryta rzeki często prowadzi do zamulenia zbiornika i erozji brzegów,

może nastąpić pogorszenie warunków samooczyszczania się płynących wód i zmniejszenia zawartości w nich tlenu, utrudnienia swobodnego ruchu ryb,

następuje ogólny spadek temperatur, ochłodzenie w okresie wiosenno-letnim i ocieplenie w zimowo-jesiennym,

Lokalizacja dużych elektrowni wodnych w Polsce

Największe elektrownie wodne w Polsce to:

Żarnowiec o mocy 716 MW, Porąbka-Żar o mocy 550 MW, Włocławek o mocy 162 MW,

Żydowo o mocy 152 MW,

Solina o mocy 137 MW.

Mapa małych elektrowni wodnych w Polsce

ENERGIA GEOTERMALNAEnergia geotermalna jest obecna praktycznie w każdym zakątku Ziemi. Jednak jej wykorzystanie nie zawsze jest możliwe ze względu na skład chemiczny wody, problemy techniczne lub finansowe, pomimo iż potencjał geotermalny jest 380.000 razy większy niż całkowite roczne zużycie energii pierwotnej na

świecie. Wody geotermalne występują na głębokości do kilku do kilkunastu kilometrów pod powierzchnią, jednak ich wydobycie jest ograniczone- dotychczas najgłębszy otwór sięga ok. 8 km wgłęb Ziemi, a wydobycie wód jest ekonomicznie opłacalne do 3 km wgłęb ziemi- tu temperatury osiągają do nawet 200 stopni Celsjusza, gdzie woda występuje pod postacią gorącej pary.

POMPY CIEPŁA

Działanie typowej najprostszej pompy ciepła przypomina więc lodówkę. W lodówce ciepło jest odbierane z wewnątrz ( tam znajduje się dolne źródło ciepła i następuje odparowanie czynnika chłodzącego) i odprowadzane do pomieszczenia (tu znajduję się skraplacz i ciepło jest uwalniane do otoczenia). Podobnie w pompie ciepła: ciepło jest odbierane od gruntu, który się ochładza a następnie oddawane w pomieszczeniu, w którym

znajduje się skraplacz.

Systemy grzewcze z pompami ciepła

Woda Grunt Powietrze

Czynniki wpływające na efektywność pompy ciepła

Typ pompy ciepła Rodzaj dolnego źródła i jego

dostępność Parametry źródła górnego Straty ciepła na wymiennikach Straty ciepła na czynnikach

pośredniczących Ilość urządzeń pomocniczych: pompy,

wentylatory, zbiorniki akumulacyje

KONTAKTKONTAKT

Centrum Doradztwa Rolniczegow Brwinowie Oddział w Radomiu

26-600 RadomUl.Chorzowska 16/18

Tel; (048) 36 56 937E-mail: z.ginalski@cdr.gov.pl

DZIĘKUJĘ