Odnawialne źródła energii. Warto w to inwestować?

Odnawialne źródła energii są niewyczerpane, oznacza to, że tak długo jak świecić będzie słońce, powtarzany będzie cykl termiczny przemiany energii słonecznej, wywołujący wiatry, falowanie oceanów, deszcze i zmiany temperatury otoczenia. To właśnie te zjawiska, będące efektem promieniowania słonecznego, można wykorzystywać do produkcji energii nam przydatnej: energii elektrycznej lub energii cieplnej do ogrzewania.

Zasoby energii odnawialnej są niewyobrażalnie duże, lecz tak rozproszone po całej kuli ziemskiej, że wykorzystanie ich nie jest wcale łatwe.

Energia wodna
Rzeki ustawicznie zasilane są przez deszcze. Te zaś, jak wiadomo, padają z chmur, będących magazynem wody zaopatrywanym w wyniku parowania. Parowanie wywoływane jest przez ogrzewanie wód otwartych przez słońce. Aby czerpać energię na własny użytek, wystarczy się do takiego cyklu „podłączyć”. Jak to zrobić?
Energia płynącej w rzece wody zamieniana jest na ciepło na całym jej odcinku. Jeżeli 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 kosztowne, czasochłonne i trudne z powodów formalnych. Gdy jednak trafimy na istniejąca już budowlę: stary młyn, jaz czy ujęcie wody, możemy skonstruować niewielką elektrownię wodną, która przez wiele dziesięcioleci da nam – może nie oszałamiający, ale stały dochód. Jeżeli mamy do dyspozycji rzeczkę o przepływie 1 metra sześciennego na sekundę, a wysokość lokalnego piętrzenia wynosi 2 metry, to możemy liczyć na zarobek około 30 tysięcy zł rocznie. Droga do tych pieniędzy jest jednak długa.

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 także dokładnie rozpoznać możliwość odbioru energii elektrycznej z naszej elektrowni. Trzeba więc dowiedzieć się w miejscowym Zakładzie Energetycznym, jakie warunki techniczne odbioru mocy zostaną nam postawione, jakie będą koszty budowy linii energetycznej, transformatora itp.

Jakie pułapki czyhają na osoby, które chcą wybudować małą elektrownię wodną?
Rozmaite: formalno – prawne, urzędnicze, techniczne i te, natury ludzkiej. Najgroźniejsze są te ostatnie.
Rozbudzona wyobraźnia świeżo upieczonego miłośnika wykorzystania energii wodnej popycha go do przeróżnych wynalazków, sposobów taniego budowania piętrzeń, opracowywania nowych typów turbin itp. Szybko znajdzie on wsparcie innych „wynalazców”.
Należy więc przyjąć dwie żelazne zasady:
1.    Elektrownia wodna musi być oparta na piętrzeniu wody. Nie można wyzyskać energii kinetycznej płynącej wody bez jej spiętrzenia.
2.    Wynaleziono już wszystkie turbiny wodne. Nie ma innych. Wynajdywanie nowych typów wirników, systemów sterowania napływu wody itp. kończy się zawsze finansową katastrofą.

Czy można zagonić do roboty promień słońca?
Zanim promień słońca zdoła uruchomić całą tę skomplikowaną przemianę energetyczno–cieplną na kuli ziemskiej, można go zaprząc do pracy bezpośrednio. Do tego celu wynaleziono kolektor słoneczny. Nie produkuje on energii elektrycznej, ale ciepło, którym ogrzejemy wodę do kąpieli lub celów gospodarczych. Kolektor składa się w zasadzie z dwóch elementów: absorbera i wymiennika ciepła. Absorber jest układem rurek o średnicy 1,5-2,5 cm, rozpiętym na płaszczyźnie pokrytej warstwą dwutlenku chromu. Ta prawie doskonale czarna powierzchnia absorbuje (czyli pochłania) promieniowanie 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 użyteczny w gospodarstwach agroturystycznych, gdzie w okresie letnim, kiedy z oczywistych powodów dawka energii słonecznej jest największa, także konsumpcja gorącej wody osiąga maksimum.
Dla niewielkiego obiektu agroturystycznego wystarczy 8 metrów kwadratowych kolektora umieszczonego na dachu, bądź na ścianie budynku. Można go nawet postawić na ziemi, odchylić od pionu pod kątem 45 stopni i zwrócić na południe. Do tego 400 litrowy zbiornik na wodę z wymiennikiem, pompka obiegowa, kilka zaworów i „maszyneria” da nam 4000 KWH energii cieplnej w roku. Przy dobrym jakościowo absorberze, który zamieni nam energię promienia słonecznego na ciepło, możemy się do woli pluskać w gorącej wodzie już w połowie lutego.
Wysokowydajne kolektory próżniowe, których absorbery składają się ze szklanych rur z próżnią powietrzną, pozwalają na zasilanie w energię cieplną instalacji centralnego ogrzewania. Medium grzewcze, którym (tak jak i w absorberach płaskich) jest glikol, zasila obieg ogrzewania centralnego na samym jego końcu, tj. przed wlotem do niskotemperaturowego pieca grzewczego. Dzięki temu, obok grzania wody użytkowej, kolektor ten wspomaga system ogrzewania centralnego i zmniejsza nasze rachunki za gaz.
W Polsce najlepsze warunki do wykorzystania energii słonecznej panują na Lubelszczyźnie, w górach i w sąsiedztwie zbiorników wodnych, gdzie efekt energetyczny jest wzmacniamy przez promieniowanie odbite. Inwestycja spłaca się w ciągu 7-10 lat, a okres ten wciąż się skraca, bo technologia produkcji absorberów szybko się rozwija.

Promień słoneczny może dać w wyniku bezpośredniej konwersji energię cieplną. O tym było powyżej. Czy może dać także energię elektryczną?
Tak, nazywa się to zjawiskiem fotoelektrycznym. Ten rodzaj wykorzystania energii słonecznej rozwija się dynamicznie. Więcej na ten temat można przeczytać w publikacji „Energia w gminie. Od grup zakupowych do energetyki obywatelskiej. Przewodnik energetyczny” wydanej przez Fundację Wspomagania Wsi w ramach działalności Akademii Wójta.

Wiatr jest najtrudniejszą do okiełznania formą energii. Wiatraki stosowano już 2000 lat temu, dopiero teraz, wraz z rozwojem technologii wyrafinowanych materiałów i komputerów, można efektywnie produkować energię elektryczną z wiatru.
Czy można jednak, stosując uproszczone konstrukcje i rozwiązania, produkować energię elektryczną lub cieplną przy pomocy wiatraków „domowej konstrukcji”?
Mimo pozornej prostoty wiatrak jest urządzeniem wymagającym zastosowania zaawansowanej technologii. Można oczywiście wykonać prostą konstrukcję opartą o elementy pochodzące z różnych urządzeń, jak: przekładnie pasowe i zębate z koparek, wirniki z helikopterów, wieże kratowe z żurawi budowlanych itp. Wszystko to jednak rozleci się prędzej czy później, a efekt energetyczny będzie mizerny, bo sprawność takich urządzeń nie osiąga nigdy więcej niż 5-10%. Ktoś powie: słychać przecież o samorodnych wynalazcach, którzy uruchomili wiatraki własnej produkcji, ogrzewali nimi domy, zasilali w energię elektryczna gospodarstwa… Tak, to prawda, ale ci właśnie pionierzy wykorzystania energii wiatru jako pierwsi postawili na import używanych siłowni wiatrowych z Niemiec, Danii, czy Holandii. Taką właśnie drogą, zaczynając od jednej niewielkiej instalacji, doszli do zespołu siłowni i farm wiatrowych. Dzisiaj myślą już o instalacjach o mocy 1-2 megawatowych.

Jak sporządzić wstępny bussines plan (analizę opłacalności przedsięwzięcia)?
Podstawowym parametrem takiego planu jest spodziewana produkcja energii w kilowatogodzinach. W przypadku elektrowni wodnej wystarczającym przybliżeniem dla obliczenia produkcji rocznej będzie oszacowanie średniej mocy elektrowni. Aby taką średnią moc obliczyć, należy: oszacować średni przepływ wody w rzece w metrach sześciennych na sekundę (M3/s ), określić wysokość piętrzenia (można to oszacować nawet przy pomocy zwykłej łaty niwelacyjnej, mierząc różnicę poziomu górnej i dolnej wody) i zastosować 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 wchodźmy jednak w szczegóły. Dla pobieżnego oszacowania produkcji rocznej wystarczy zastosować taki właśnie wzór.

Skąd wziąć informacje o średnim przepływie rzeki?
Właściwe dane zaczerpniemy z  informacji odpowiedniego RZGW (Rejonowy Zarząd Gospodarki Wodnej). Jeżeli jednak rzeczka jest niewielka, można z pewnym przybliżeniem obliczyć przekrój jej koryta w metrach kwadratowych (mierząc głębokość koryta rzeki i jej szerokość i mnożąc te dwa wymiary). Następnie możemy oszacować prędkość płynącej wody (wystarczy puścić z prądem rzeki niewielki patyk i określić czas jego płynięcia w sekundach na odcinku o znanej długości w metrach). Wynik takich obliczeń może być obarczony sporym błędem, da jednak od razu odpowiedź na pytanie, czy jest sens przystępować do dalszych, dokładniejszych obliczeń, które wykonać już będzie musiał specjalista.
Znając przybliżoną wartość mocy średniej w kilowatach, możemy łatwo obliczyć roczną produkcję energii w kilowatogodzinach: E = 8650 x M.

Jakie są koszty inwestycji w małą elektrownię wodną?
Jeżeli mamy do czynienia z gotowym piętrzeniem, spodziewane nakłady inwestycyjne wynoszą od 150 do 200 tys. zł. W przypadku niewielkiej elektrowni wodnej o średniej 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 mniej więcej12% rocznej produkcji, tj. 6000 zł.
W przypadku elektrowni wiatrowej z pewnym przybliżeniem można założyć, że roczna produkcja energii wyniesie: E = M x 0,25, gdzie współczynnik 0,25 jest średnią wydajnością roczną turbiny wiatrowej.
Instalacja solarna, czyli w naszym przypadku kolektor słoneczny do ogrzewania wody użytkowej, daje średnio około 500 KWH (kilowatogodzin energii w roku).

Jakie pozwolenia formalne są wymagane dla inwestycji w odnawialne źródła energii?
Elektrownia wodna: pozwolenie wodno-prawne i pozwolenie na budowę (jeśli jest to budowa od podstaw lub poważniejsza adaptacja). W przypadku remontu, jedynie zgłoszenie o rozpoczęciu remontu. Dla piętrzeń powyżej 3 m wymagana jest także decyzja środowiskowa.
Elektrownie wiatrowe wymagają: oceny wpływu na środowisko, wydania decyzji środowiskowej, pozwolenia na budowę i decyzji o tzw. przydziale mocy. Wiąże się to z uzyskaniem stosownych uzgodnień z miejscowym Zakładem Energetycznym, który wymaga między innymi podania parametrów turbiny wiatrowej.

Aby załatwić wszystkie formalności potrzeba niekiedy większego wysiłku, niż przy samej budowie, jednak jest to w mocy energicznego inwestora. Powstają przecież elektrownie wodne i siłownie wiatrowe.

Autor: Krzysztof :Lenart

Warto przeczytać

Warto zobaczyć

  • Ekonomia społeczna

    Rozmowa z Joanną Wardzińską – wiceprezeską Zarządu Towarzystwa Inwestycji Społeczno-Ekonomicznych, wiceprzewodniczącą Stałej Konferencji Ekonomii Społecznej i jedyną przedstawicielką Polski w Grupie Ekspertów Komisji Europejskiej ds. Ekonomii Społecznej

  • Wielki kryzys małego portfela

    Jak i dlaczego wielka światowa ekonomia przekłada się na nasze życie i nasze budżety domowe?

  • Nieszczęście w Szczęśliwicach

    "Nieszczęście w Szczęśliwicach”, czyli historia o wydawaniu, oszczędzaniu i skutecznym planowaniu. I o tym jak ważne jest umiejętne zarządzanie domowym budżetem.

  • Ekonomia dobra i zła

    Czy da się opowiedzieć historię myśli ekonomicznej poprzez książkę, która przebija sprzedażą Kod da Vinci i Harry’ego Pottera, a później zrobić z tego sztukę teatralną? Tomáš Sedláček udowadnia, że tak.

  • Niekonwencjonalne źródła dochodów mieszkańców wsi

    Zapraszamy do obejrzenia wywiadu z dr Anną Potok na temat niekonwencjonalnych źródeł dochodów mieszkańców wsi. Rozmowę prowadzi Ryszard Holzer.

[ x ]

Nasze strony wykorzystują pliki cookies.

Na naszych stronach używamy informacji zapisanych za pomocą cookies m.in. w celach reklamowych i statystycznych. Mogą też stosować je współpracujące z nami podmioty, takie jak firmy badawcze oraz dostawcy aplikacji multimedialnych. W każdej przeglądarce internetowej można zmienić ustawienia dotyczące cookies. Korzystanie z naszych serwisów internetowych bez zmiany ustawień dotyczących cookies oznacza, że będą one zapisane w pamięci urządzenia. Więcej informacji można znaleźć w naszej Polityce Cookies.