Porady

W obliczu postępującej dekarbonizacji i restrykcyjnych norm emisji coraz więcej osób podaje w wątpliwość bezpieczeństwo energetyczne gospodarstw domowych i przedsiębiorstw. Energia elektryczna nie tanieje, a era tradycyjnych paliw kopalnych (węgla, gazu) powoli dobiega końca. Warto zatem już teraz zainteresować się odnawialnymi źródłami energii, które zapewniają niewyczerpany dostęp do energii elektrycznej lub cieplnej, a przy tym nie przyczyniają się do zanieczyszczenia środowiska na taką skalę jak spalanie paliw kopalnych.

Czym są odnawialne źródła energii?

Pod pojęciem „odnawialne źródła energii” należy rozumieć zasoby naturalne, które nie ulegają wyczerpaniu. Innymi słowy, zasoby te odnawiają się tak szybko, że nie powodują zubożania terenu o surowce naturalne. Pozyskiwanie zasobów i produkcja energii z OZE jest znacznie mniej szkodliwa dla środowiska niż wydobycie i spalanie paliw kopalnych. Za pomocą OZE możemy zmniejszyć ilość szkodliwych związków emitowanych do atmosfery i odpadów. Jednocześnie zyskujemy większe bezpieczeństwo energetyczne, ponieważ OZE są niewyczerpane i powszechnie dostępne (w odróżnieniu od węgla czy gazu).

Na podstawie Ustawy z dnia 20 lutego 2015 o odnawialnych źródłach energii (Dz. U. 2015 poz. 478) możemy wymienić następujące rodzaje OZE:

• energia wiatru
• energia promieniowania słonecznego
• energia aerotermalna
• energia geotermalna
• energia hydrotermalna
• hydroenergia
• energia fal, prądów i pływów morskich
• energia otoczenia
• energia z biomasy
• energia z biogazu i biogazu rolniczego
• energia z biometanu
• energia z biopłynów
• energia z wodoru odnawialnego.

Energia wiatru (elektrownie wiatrowe)

Przydomowa elektrownia wiatrowa być może nie pokryje całkowitego zapotrzebowania na energię elektryczną, jednak może stanowić uzupełnienie dla innego źródła energii, np. paneli fotowoltaicznych. W Polsce spośród wszystkich instalacji odnawialnych źródeł energii turbiny wiatrowe zajmują drugie miejsce pod względem mocy elektrycznej zainstalowanej (pod koniec października 2024 było to 9874,3 MW, czyli o 6% więcej niż w poprzednim roku). W celu popularyzacji tego rozwiązania w 2024 roku ogłoszono nabór do nowego programu wsparcia finansowanego przez NFOŚiGW „Moja elektrownia wiatrowa„. Warto również wiedzieć, że budowa własnej turbiny wiatrowej nie wymaga zezwolenia, o ile instalacja zostanie wykonana na dachu (turbina nie może wystawać więcej niż 3 m ponad dach) lub przy ścianie budynku.

Energia promieniowania słonecznego (instalacje fotowoltaiczne)

Do wykonania instalacji fotowoltaicznych wykorzystuje się panele z ogniwami fotowoltaicznymi, które zamieniają energię słoneczną na energię elektryczną. Zgodnie z danymi udostępnionymi w biuletynie Agencji Rynku Energii moc zainstalowana fotowoltaiki stanowi 63% mocy zainstalowanej odnawialnych źródeł energii. W październiku 2024 moc zainstalowana instalacji fotowoltaicznych wynosiła 20 555,4 MW, co daje o 29,3% więcej niż roku poprzednim. Rosnące zainteresowanie energią ze słońca to efekt m.in. coraz wyższych cen prądu oraz ogólnokrajowych i lokalnych programów dofinansowania budowy instalacji fotowoltaicznych. Do wzrostu popularności fotowoltaiki w Polsce przyczyniły się również rozwój elektromobilności oraz duży popyt na pompy ciepła.

Energia aerotermalna, geotermalna i hydrotermalna (pompy ciepła)

Na polskim rynku OZE dużą popularnością cieszą się również pompy ciepła. Są to urządzenia, które wykorzystują energię otoczenia (75-80%) i energię elektryczną (20-25%) do wyprodukowania energii grzewczej. W celu ograniczenia zużycia energii elektrycznej (głównym elementem prądożernym jest sprężarka) pompy ciepła często wdrażane są razem z instalacjami fotowoltaicznymi. W zależności od modelu pompa ciepła może dostarczać energię do instalacji centralnego ogrzewania, instalacji wody użytkowej lub obu instalacji jednocześnie.

Rodzaje pomp ciepła:

• powietrzne – wykorzystujące energię aerotermalną
• wodne – wykorzystujące energię hydrotermalną
• gruntowe – wykorzystujące energię geotermalną

Powietrzne pompy ciepła

Powietrzne pompy ciepła przetwarzają energię zgromadzoną w powietrzu zewnętrznym. Instaluje się je na wolnym powietrzu (zwykle przy ścianie budynku), dzięki czemu montaż nie sprawia większych trudności i nie zajmuje wiele czasu. Powietrzne pompy ciepła występują w wersji monoblok i split, przy czym w zależności od modelu urządzenia te mogą współpracować z instalacją wodną (pompy ciepła powietrze-woda) lub z jednostkami wewnętrznymi nawiewnymi (pompy ciepła powietrze-powietrze). Istnieją również modele, które służą wyłącznie do podgrzewania wody użytkowej. Powietrzne pompy ciepła są znacznie tańsze niż pompy wykorzystujące energię hydrotermalną i geotermalną, dzięki czemu cieszą się największą popularnością.

Wodne pompy ciepła

Wodne pompy ciepła wykorzystują energię pobraną ze zbiornika wodnego (stawu, jeziora, rzeki) lub wód gruntowych do podgrzania wody w instalacji c.o. i c.w.u. W przypadku braku dostępu do zbiornika wodnego budowa wodnej pompy ciepła wymaga wykonania dwóch studni głębinowych: czerpnej i zrzutowej. Niestety wykonanie takiej instalacji jest dość problematyczne i czasochłonne, a ponadto wiąże się z wysokimi nakładami finansowymi. Jednak z drugiej strony, tego typu urządzenia są bardziej efektywne i zużywają mniej energii elektrycznej niż pozostałe rodzaje pomp ciepła (zwłaszcza w porównaniu z powietrznymi).

Gruntowe pompy ciepła

Gruntowe pompy ciepła wykorzystują energię zgromadzoną pod powierzchnią ziemi, poniżej strefy przemarzania. Do budowy instalacji niezbędne jest wykonanie dolnego źródła ciepła w postaci wymiennika poziomego lub pionowego. Poziomy jest tańszy w wykonaniu, ale wymaga dużej powierzchni działki. Z kolei pionowy można wykonać nawet na niewielkim terenie, ale jest droższy ze względu na konieczność przeprowadzenia głębokich odwiertów. Z uwagi na problematyczne i kosztowne wykonanie gruntowe pompy ciepła nie cieszą powszechnym zainteresowaniem. Warto jednak mieć na uwadze, że jest to bardzo stabilny i wydajny system grzewczy, który zużywa mniej energii niż powietrzne pompy ciepła.

Hydroenergia (np. elektrownie przepływowe)

Hydroenergia powstaje w wyniku przetworzenia ciśnienia płynącej wody w energię mechaniczną. Zwykle wykorzystuje się do tego turbiny oraz sprężonego z turbiną generatora prądu (energia wodna przetwarzana jest na energię elektryczną). Zgodnie z ustawą o źródłach energii odnawialnej termin ten nie dotyczy energii produkowanej w elektrowniach szczytowo-pompowych oraz elektrowni wodnych z członem pompowym. Mogą to być zatem elektrownie przepływowe, które buduje się na rzekach o niewielkim spadku, gdzie produkcja energii zależy od bieżącej prędkości przepływu wody.

Energia fal, prądów i pływów morskich

Do hydroenergii zaliczymy również energię pozyskiwaną z wód morskich i oceanicznych. Jedną z możliwości jest produkcja energii elektrycznej z wykorzystaniem prądów morskich, które powstają w wyniku działania wiatru, ruchu obrotowego Ziemi oraz różnic w temperaturze i zasoleniu wody. Za mniej efektywne, ale bezpieczniejsze dla środowiska naturalnego uznaje się wykorzystanie pływów morskich, czyli przypływów i odpływów. Duży potencjał energetyczny zapewnia energia falowania, przy czym tę technologię rozwijają głównie kraje z rozległym dostępem do wód morskich, tj. Stany Zjednoczone, Wielka Brytania i Włochy.

Energia otoczenia (pompy ciepła, biogazownie)

Pod pojęciem energii otoczenia należy rozumieć energię zgromadzoną w ograniczonym środowisku, np. w wodach powierzchniowych, ściekach, powietrzu (z wyjątkiem powietrza wylotowego). Energię otoczenia wykorzystują m.in. pompy ciepła czy biogazownie na oczyszczalniach ścieków.

Energia z biomasy (np. kotły na pellet, układy kogeneracyjne)

Biomasa to materiały pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego, które po odpowiedniej obróbce mogą stanowić paliwo energetyczne. Są to m.in. odpady pochodzące z rolnictwa, hodowli zwierząt, przetwórstwa drzewnego, rybołówstwa i akwakultury. Energia z biomasy powstaje także ze specjalnie w tym celu uprawianych roślin (np. wierzby energetycznej czy miskantów), uzdatniania wody i oczyszczalni ścieków. Biomasę wykorzystuje się m.in. w układach kogeneracyjnych, które umożliwiają skojarzoną produkcję energii elektrycznej i cieplnej. Bardziej powszechnym przykładem instalacji na biomasę są kotły na pellet oraz kotły zgazowujące drewno, które są przystosowane do ogrzewania budynków i produkcji ciepłej wody użytkowej.

Przetwarzanie biomasy może odbywać się na różne sposoby:

• poprzez proces spalania (np. wiórów, trocin, pelletu, zrębków, brykietów) można wyprodukować energię grzewczą i elektryczną;
• w wyniku fermentacji beztlenowej powstaje biogaz, który może służyć do produkcji energii elektrycznej i grzewczej;
• wskutek fermentacji alkoholowej powstaje bioetanol (wykorzystywany m.in. do biokominków) oraz biodiesel (paliwo do silników wysokoprężnych);
• w wyniku pirolizy powstaje paliwo o stałym stanie skupienia (węgiel drzewny), gaz drzewny oraz biopaliwo zwane bioolejem;
• zgazowanie prowadzi do powstania gazu palnego, z którego w procesie spalania powstaje energia grzewcza.

Energia z biogazu i biogazu rolniczego (biogazownie komunalne i rolnicze)

Biogaz to gaz powstający z biomasy, a szczególnie z odpadów zwierzęcych i roślinnych, a także materiału pochodzącego z oczyszczalni ścieków czy składowisk odpadów. Z kolei do produkcji biogazu rolniczego wykorzystuje się produkty rolne, odchody zwierzęce, przetworzone produkty pochodzenia rolniczego, produkty uboczne produkcji rolnej, przeterminowaną żywność, tłuszcze i mieszaniny olejów oraz biomasę z terenów innych niż rolnicze. Biogaz składa się głównie z metanu (50-70%) oraz szlamu, który po wysuszeniu wykorzystuje się jako nawóz. Obecnie w Polsce przybywa biogazowni rolniczych i komunalnych, choć rynek ten jeszcze nie rozwija się tak dynamicznie jak energia ze słońca czy wiatru.

Energia z biometanu (biometanownie)

Biometan może być produkowany z biogazu, biogazu rolniczego lub wodoru odnawialnego. Paliwo, z którego powstaje biometan, poddawane jest procesom oczyszczania. Dzięki temu produkt zawiera mniej niepożądanych związków (np. dwutlenku węgla), a więcej metanu. Powstały w ten sposób biometan ma podobne właściwości jak gaz ziemny i może służyć do produkcji energii elektrycznej i grzewczej. Paliwo to może mieć zastosowanie także w przemyśle czy transporcie, więc jest to bardzo uniwersalny produkt. W Polsce jak na razie powstała zaledwie jedna biometanownia (w miejscowości Brody w woj. wielkopolskim), natomiast w Danii funkcjonuje już ponad 50 takich instalacji, które pokrywają ok. 1/3 zapotrzebowania tego kraju na gaz.

Energia z biopłynów

Biopłyny to ciekłe paliwa produkowane z biomasy, które mogą być wykorzystywane do produkcji energii cieplnej i elektrycznej (uwaga: paliwa w stanie płynnym używane w transporcie nazywa się biopaliwami). Biopłyny zasilają instalacje, które spełniają wymagania co do standardów emisyjnych (o ile standardy te zostały określone w przepisach dotyczących ochrony środowiska). Zgodnie z ustawą o odnawialnych źródłach energii energia pochodząca z biopłynów może być zaliczona do krajowego celu OZE tylko wtedy, gdy paliwa te spełniają kryteria zrównoważonego rozwoju wskazane w ustawie o biokomponentach i biopaliwach ciekłych.

Energia z wodoru odnawialnego

Wodór odnawialny (inaczej: czysty lub zielony) powstaje wskutek procesu elektrolizy wody z wykorzystaniem energii elektrycznej pochodzącej ze źródeł odnawialnych (np. wiatru lub słońca). W odróżnieniu od innych rodzajów wodoru (szarego, niebieskiego) przy wytwarzaniu energii z wodoru zielonego nie dochodzi do emisji gazów cieplarnianych (produktem ubocznym jest woda). Co więcej, wodór jest bardzo uniwersalny. Można go wykorzystać jako paliwo do pojazdów, do ogrzewania pomieszczeń i w procesach przemysłowych, a także do produkcji paliw płynnych i innych gazów. Co ciekawe, istniejąca infrastruktura gazowa może być przystosowana do transportu i magazynowania wodoru.