Alternatywna energia

Wodna elektrownia (hydroelektrownia) elektrownia w której do napędzania prądnic elektrycznych stosuje się silniki wodne; rzeczna (przepływowa, zbiornikowa), morska (pływowa, falowa).

Elektrownie wodne (wykorzystują energię spadku wody; w wielu krajach świata wytwarzają ponad połowę energii elektrycznej; w 20 krajach – ponad 90%, w Norwegii – prawie 100%.

Elektrownie pływowe (wykorzystują energię przypływów i odpływów morskich).

Elektrownie słoneczne – helioelektrownia, fotoelektrownia (przetwarzające promienie słoneczne na energię elektryczną).

Elektrownie geotermiczne (wykorzystujące gorącą wodę i parę wodną, które powstają w głębi Ziemi).

Gejzer – gorące źródło wyrzucające gwałtownie, w regularnych odstępach czasu wodę i parę wodną; gejzery występują na obszarach wulkanicznie czynnych (np. na Islandii).

Elektrownie wiatrowe (są nowoczesnymi odpowiednikami dawnych wiatraków, w których poruszane wiatrem turbiny wytwarzają prąd elektryczny).

Krajobraz z wiatrakami w Holandii stopniowo przechodzi do historii. Służyły one głównie do wypompowywania wody z terenów położonych poniżej poziomu morza, a ponadto część energii wykorzystywano do mielenia zboża.

Trzcina cukrowa (Saccharum officinarum), wieloletnia, silnie krzewiąca się trawa pochodząca z Indii, uprawiana (plantacje) na obszarach tropikalnych i subtropikalnych, źdźbła tęgie, wysokość około 6m, zawierające do 20% sacharozy, stanowią surowiec dla 60% światowej produkcji cukru.

Spalanie odpadków organicznych: drzewnych (kory, trocin), powstających przy produkcji rolnej (słomy, chwastów) lub śmieci pochodzących z gospodarstw domowych; ciepło służy do wytwarzania pary, która porusza generator energii elektrycznej.

Wodór – biopaliwo
Wodór z tlenem (powietrzem) tworzy mieszankę wybuchową (tzw. mieszaninę piorunującą).

W skali świata najważniejszym źródłem energii jest ropa naftowa, przy czym połowę produktów naftowych zużywa transport (samochodowy, lotniczy, morski i kolejowy).

Drugie miejsce zajmuje węgiel (kamienny i brunatny), który jest najważniejszym surowcem do produkcji energii elektrycznej. W uprzemysłowionych krajach Europy Zachodniej wydobycie i zużycie węgla stopniowo maleje. W niektórych krajach świata mających duże zasoby węgla energetyka nadal opiera się na tym surowcu (np. w Polsce i Chinach).

Gaz ziemny jest pod względem znaczenia trzecim nośnikiem energii. Jego zużycie rośnie najszybciej i niedługo powinno wyprzedzić zużycie węgla. Mówi się, że gaz jest paliwem XXI wieku.

Energię jądrową wykorzystuje się do celów pokojowych od 30 lat. Elektrownie jądrowe znajdują się dziś w 32 krajach świata (najwięcej w Europie Zachodniej i Stanach Zjednoczonych), a w trzech krajach wytwarzają ponad 50% energii elektrycznej: na Litwie, we Francji i w Belgii. Specjaliści przewidują, że na początku XXI wieku energetyka jądrowa nie będzie dalej rozbudowana, z powodu obawy społeczeństw o bezpieczeństwo reaktorów jądrowych, problemów ze składowaniem odpadów promieniotwórczych i konkurencji gazu ziemnego.

Kwaśny deszcz
Zasoby węgla i ropy naftowej są zanieczyszczone różnymi związkami siarki. Gdy spalamy te substancje do atmosfery są uwalniane tlenki siarki: SO2 (90%) i SO3 (10%). Te tlenki łatwo reagują z wodą. Również tlenek azotu i węgla reagują podobnie. Z tych reakcji powstają kwasy, które z opadami atmosferycznymi spadają na ziemię. Pod wpływem takiego deszczu ginie fauna i flora, także człowiek może umrzeć.

Smog – bardzo gęsta mgła unosząca cząstki dymu i spalin, charakterystyczna dla wielkich miast i ośrodków przemysłowych; niebezpieczna dla człowieka.

Efekt cieplarniany – spowodowany jest on wzrostem stężenia dwutlenku węgla w atmosferze. Gaz ten działa jak filtr – wprawdzie przepuszcza promienie słoneczne, które ogrzewają Ziemię i wody, ale nie zużyta część tego promieniowania nie może z powrotem trafić poza atmosferę. Warstwa CO2 działa jak dach w szklarni. W skutek gromadzenia się promieniowania cieplnego mogą nastąpić zmiany klimatu. Jego ocieplenie może spowodować topnienie lodowców i podnoszenie się poziomu wód morskich. Istnienie wielu wysp i terenów przybrzeżnych będzie wtedy zagrożone. Warunki życia roślin i zwierząt zmienią się. Aby oddalić możliwe skutki efektu cieplarnianego ważne jest byśmy pamiętali, że oszczędność energii to nie tylko sprawa naszych wydatków, ale ograniczenie zużycia węgla w przemyśle energetycznym i zmniejszenie w powietrzu wzrostu stężenia CO2 odpowiedzialnego za przegrzanie naszej planety.

Dziura ozonowa
W wyższej warstwie atmosfery – stratosferze występuje trójatomowy tlen (O3), który tworzy warstwę wokół naszego globu i pochłania promieniowanie ultrafioletowe. W ostatnich latach warstwa ozonu zmniejsza się, bo rozkładają go różne gazy, takie jak tlenki azotu, czy tzw. freony używane w lodówkach i aerozolach. Freony podczas rozpadu uwalniają atom chloru, który rozbija cząsteczkę ozonu i odrywa od niej jeden atom tlenu. Z tlenem chlor tworzy połączenie nietrwałe. Atom tlenu odłącza się od chloru i reaguje z cząsteczką ozonu, w wyniku czego powstają dwie cząstki tlenu. Wolny atom chloru niszczą następną cząstkę ozonu. Następuje rozrzedzenie warstwy ozonowej. W miejscach silnego rozrzedzenia zwanych „dziurami ozonowymi” nadmiernie przenikają ultrafioletowe promienie i docierają do powierzchni Ziemi. Nadmierne promieniowanie ultrafioletowe może spowodować wzrost zachorowań na raka skóry, przyspieszenie procesu starzenia, choroby wzroku. Działa także szkodliwie na organizmy żywe we wszystkich ekosystemach, zaburzając równowagę biologiczną.

Koniec ze śmieciami
Plastikowe torby, które rozkładają się po 3 latach i nie zanieczyszczają środowiska, pojawiły się w brytyjskich supermarketach. Stało się to już po wprowadzeniu przez rząd brytyjski opłat (10 pensów) za tradycyjną reklamówkę. Za ekologiczne torby nie trzeba płacić, a w dodatku nadają się do wielokrotnego użytku. Ich największą zaletą jest to, że dokładnie po 3 latach rozpadają się na mniejsze kawałki, a potem na dwutlenek węgla, wodę i minerały. Tymczasem tradycyjna reklamówka rozkłada się po 100 latach.

Czołgi i wozy bojowe w Śląskim Okręgu Wojskowym jeżdżą na ekologicznym paliwie z rzepaku, ale także z żyta i ziemniaków. Naukowcy z Wyższej Szkoły Oficerskiej we Wrocławiu wyprodukowali biopaliwo, które może być stosowane w silnikach Diesla. To pierwsze tego typu rozwiązanie w Polsce. Paliwo to jest testowane nie tylko w czołgach, ale i w kilku autobusach miejskich we Wrocławiu. Takiego paliwa autobus zużywa około 30 litrów na 100 km, czyli o 2, 3 litry mniej niż zwykłej ropy. Paliwo ekologiczne kosztuje mniej więcej tyle samo co ropa. Na razie nie można go jednak wprowadzić do masowej produkcji ze względu na brak odpowiednich przepisów.

Energia z cukru pozyskana
Prosty i tani sposób otrzymywania wodoru z roślin opracowali amerykańscy naukowcy z University of Wisconsin w Madison. Wodór jest jednym z paliw przyszłości i mógłby kiedyś zastąpić ropę w silnikach samochodowych. Niestety, proces pozyskiwania wodoru z olejów roślinnych jest stosunkowo drogi i niezwykle mało wydajny. Amerykańscy naukowcy proponują wykorzystać jako źródło energii kukurydzę. Zawarty w jej ziarnach cukier – glukoza – podgrzewany w obecności odpowiedniego katalizatora do temperatury około 200C daje dwutlenek węgla, minimalne ilości metanu i właśnie wodór. Zapotrzebowanie na gaz jest duże, ponieważ to bardzo czyste, ekologiczne źródło energii. Jedynym produktem spalania wodoru jest woda.

Autobusy na wodór
Zarząd transportu miejskiego w Berlinie (BVG) koordynuje pracę 1400 pojazdów i ma opinię jednego z najlepiej zarządzanych
przedsiębiorstw tego typu w Niemczech. Obecnie niemal wszystkie berlińskie autobusy wyposażone są w wysoko wydajne filtry i katalizatory, dzięki którym spełniają ostre normy czystości spalin. Mimo to, zdaniem dyrekcji BVG, silniki Diesla nie mają przyszłości. Po próbach z napędem gazowym, które wypadły niezadowalająco z powodu dużego zużycia paliwa, zdecydowano się na test autobusu wyposażonego w ogniwo paliwowe. W 2002r firma Evobus dostarczy autobus wart 1,2 mln euro (około 3 razy więcej niż klasyczny autobus miejski). Pojazd ma umieszczone na dachu lekkie, wykonane z kompozytu butle do przechowywania płynnego wodoru. Ogniwo paliwowe, wytwarzające prąd o mocy do 200 kW, umieszczone z tyłu samochodu. Silniki zamontowano w piastach tylnych kół, przez co na całej długości wozu uzyskano niską podłogę. Dyrekcja BVG przewiduje, że technologia ogniw paliwowych stanie się powszechna za jakieś 10 lat, kiedy ceny autobusów z takim napędem spadną do bardziej atrakcyjnego poziomu. Podobny program oceny autobusów napędzanych dzięki ogniwom paliwowym realizowany jest już przez 10 dużych europejskich miast, m.in. Hamburg i Londyn.

Najważniejszym źródłem energii na Ziemi są dziś kopaliny: węgiel, ropa naftowa, gaz ziemny. Spalamy je, zubażając ich zasoby, a przy okazji produkując gazy zanieczyszczające środowisko. Jeśli nawet gazy te nie są główną przyczyną efektu cieplarnianego, którym jesteśmy od jakiegoś straszeni, nie możemy zaprzeczyć, że kopaliny wcześniej czy później ostatecznie wyczerpiemy. I co wtedy?!

Elektrownie wodne, wiatrowe, energia geotermiczna czerpana z wnętrza Ziemi, grawitacyjna, wykorzystująca przypływy mórz, tylko w niewielkim stopniu mogą uzupełnić potrzeby świata. Jest jeszcze energia rozszczepienia jąder atomowych. Podstawowym problemem w wykorzystaniu tego źródła jest nie tyle ogólna, najczęściej nieuzasadniona niechęć społeczeństw do tego rodzaju energii (można przecież podjąć akcje edukacyjne), ile kłopotliwe odpady promieniotwórcze i fakt, że zasoby uranu też są ograniczone. Przy założeniu, że energia jądrowa byłaby jedynym źródłem energii na Ziemi i pochodziłaby tylko z rozszczepienia jąder uranu U235, starczyłoby go zaledwie na kilkanaście lat. Problem być może rozwiąże opanowanie reakcji termojądrowej. Ale póki co, jedynym dobrze pracującym rektorem termojądrowym jest…Słońce!

Ocean pełen ropy
Jak to się mogło znowu zdarzyć? W 13 lat po katastrofie tankowca Exxon Valdez, który zatonął u brzegów Alaski, teraz na dno poszedł Prestige. 11 tysięcy ton oleju opałowego zagraża środowisku zachodnich wybrzeży Hiszpanii, gdzie znajduje się jedna z najpiękniejszych plaż Europy.

Już Piotr Curie przykładając do swego ramienia substancję promieniotwórczą zauważył, że skóra została zniszczona, a rana goiła się długo. Te obserwacje skłoniły uczonych do badań wpływu promieniowania na organizmy żywe. W trakcie dalszych badań stwierdzono, że wpływ jaki na organizmy żywe, a więc i na człowieka, wywiera promieniowanie zależy od jego rodzaju, a także energii jaką z sobą niesie. Trzeba przy tym pamiętać, że wpływ promieniowania na organizmy żywe może być negatywny lub pozytywny:
· negatywny, gdyż może powodować nieodwracalne zmiany w strukturze genów (prowadzące do pojawienia się mutacji), osłabienia układu immunologicznego, a w rezultacie zakłócenia podstawowych funkcji organizmu, a także wywoływać powstanie nowotworów (szczególnie nowotworów krwibiałaczka);
· pozytywny, bo nauczono się nie tylko, jak chronić organizmy przed skutkami nadmiernego napromieniowania, ale także w jaki sposób je wykorzystywać, np. do leczenia chorób nowotworowych i diagnostyki medycznej i przemysłowej oraz jako ogromnego i niewyczerpywalnego źródła energii.

Pierwiastki promieniotwórcze mogą być bardzo szkodliwe i nawet miligramowe ilości izotopu promieniotwórczego mogą być dla człowieka śmiertelne. Skażenie substancjami promieniotwórczymi może się utrzymywać przez długie lata, np. notatki Marii Skłodowskiej Curie są ciągle skażone preparatami promieniotwórczymi, mimo że od odkrycie radu minęło 100 lat!!!

Podczas rozpadu niektórych jąder pierwiastków promieniotwórczych uwalnia się znacznie większa niż w innych ilość energii. Proces ten znalazł zastosowanie do produkcji energii elektrycznej w elektrowniach jądrowych.

Na wiosnę 1986 r. doszło do bardzo poważnej awarii elektrowni atomowej w Czarnobylu na Ukrainie. Powodem była błędna decyzja człowieka, a efektem wyemitowania do atmosfery olbrzymich ilości substancji promieniotwórczych które skaziły całą Europę. Ta awaria stała się przyczyna olbrzymiej niechęci społeczeństw w wielu krajach do budowania nowych elektrowni jądrowych.

Pierwiastki promieniotwórcze już podczas II wojny światowej zostały wykorzystane do produkcji nowego rodzaju broni bomby atomowej o działaniu milion razy silniejszym od znanych wówczas bomb. Skutki wybuchu takiej bomby odczuli Japończycy w 1945r. Zostały wówczas zniszczone dwa miasta: Hiroszima i Nagasaki zginęło setki tysięcy ludzi a równie wielu zostało ciężko okaleczonych. Wiele osób zmarło od razu, a u wielu choroba promienna rozwinęła się dopiero po kilku latach. Także w pobliżu terenów, gdzie były po wojnie przeprowadzane próby nuklearne obserwowano skażenie terenu. Wśród napromieniowanych roślin
i zwierząt pojawiły się osobniki różniące się od organizmów macierzystych (mutanty). Zaobserwowano zwiększoną liczbę dzieci urodzonych z wrodzonymi wadami.

Woda – w wielu kosmogoniach (religijnych i filozoficznych) pramateria, z której wyłonił się Wszechświat i życie; przybiera postać prawdy, pierwotnego oceanu, pramorza, wód Chaosu lub prapierwiastka – zasady (tzw. arche, np. u Talesa z Miletu); woda jest ponadto uniwersalnym symbolem oczyszczania i uświęcania (np. woda święcona używana w akcie chrztu, do błogosławieństw, przy egzorcyzmach).