Energia z atomu

Energetyka jądrowa – główne założenia, najpopularniejsze na świecie modele biznesu

8 października 2020

Współczesna gałąź pozyskiwania energii została rozwinięta o wiele odnawialnych źródeł, jednak wciąż wiele państw zastanawia się nad zaimplementowaniem znanej już energetyki jądrowej do polityki energetycznej.  

Czym jest energetyka jądrowa?

Energetyka jądrowa jest działem nauki zajmującym się wytwarzaniem energii jądrowej. Ta wytwarzana jest w elektrowniach jądrowych, a uzyskiwana jest dzięki rozszczepieniu jąder atomów przy użyciu reaktora jądrowego. Otrzymywana w ten sposób energia nie wydziela szkodliwych dla atmosfery gazów cieplarnianych, dlatego też elektrownie tego typu coraz częściej są stosowane jako uzupełniające źródło energii. 

Główne założenia energetyki jądrowej. 

Energia jądrowa w założeniu ma być niezawodnym źródłem energii, niezależnym od warunków atmosferycznych, w przeciwieństwie do elektrowni wiatrowych czy słonecznych. Bazowym surowcem jest izotop 238U (uran). Używanie tego surowca jest jednym z kluczowych argumentów przemawiającymi za nieodnawialnością energii jądrowej, jednak problem ten może być rozwiązany poprzez zamknięty cykl paliwowy bazujący na recyclingu odpadów jądrowych. 

Zalety energetyki jądrowej.

Wbrew powszechnej opinii i obaw związanych z katastrofą w Czarnobylu, technologia rozszczepiania jąder atomów jest bezpieczna. Reaktor nie może ulec zniszczeniu i wybuchowi niczym tykająca bomba, ponadto biorąc pod uwagę pozyskiwanie innych źródeł energii, energia jądrowa nie przyczyniła się do takiej ilości wypadków śmiertelnych jak np. wydobycie węgla i częste uwięzienia górników w kopalniach. Ponadto elektrownie tego typu wymagają znacznie mniejszych nakładów paliwa. Elektrownia jądrowa o mocy 1000MW do poprawnego zasilania wymaga dostarczania około 27 ton paliwa rocznie. Dla porównania, elektrownia węglowa o podobnej mocy będzie już potrzebowała zaplecza paliwowego rzędu 3 milionów ton paliwa.  

Wady energetyki jądrowej.

Energetyka jądrowa nie pozostaje jednak bez wad, a ze względu na zniesławioną katastrofę w Czarnobylu wydają się być one mocnymi argumentami przeciw. Do jednej z największych wad zaliczyć trzeba problem z zutylizowaniem odpadów promieniotwórczych powstałych w wyniku produkcji energii. Aktynowce – będące częścią odpadów – mogą się rozkładać nawet tysiące lat. Innymi przeciwskazaniami są wysokie koszty energii, zwłaszcza w przypadku wybudowania całej elektrowni, co jest wynikiem wysokich wymogów bezpieczeństwa. Nawet jeśli elektrownie jądrowe stanowią atrakcyjny sposób rozwiązania niedoborów energii, wymogi czasowe zdają się zniechęcać i w końcu zmuszają do porzucenia swoich planów. Szacuje się, że cykl budowy elektrowni tego typu może rozciągać się na nawet kilkanaście lat, od momentu nakreślenia projektu do jego uruchomienia. 

Energia jądrowa na świecie.

Według wielu portali szacuje się, że od 13% do 16% światowej energii ma swoje źródło w elektrowniach jądrowych. Coraz więcej państw wybiera te formę wytwarzania energii, a przynajmniej 25% zapotrzebowania na energię około 16 krajów zaspokaja energetyka jądrową. Jednym z czołowych użytkowników energii jądrowej jest Francja, gdzie udział energii jądrowej wynosi około 70%. 

Energetyka jądrowa w Polsce.

Już od lat trwa planowanie budowy elektrowni jądrowej w Polsce. Najnowsze rządowe plany obiecują otwarcie pierwszego bloku elektrowni w 2033 roku, jednak trzeba zaznaczyć, że w poprzednich planach umieszczono informacje o elektrowni atomowej. Ta miała zacząć działać już w 2020 roku, a do tej pory nieznana jest nawet lokalizacja inwestycji. Jednym z potencjalnych miejsc jest wykorzystanie zlikwidowanych terenów wsi Kartoszyno w Żarnowcu na Pomorzu. 

Podsumowanie.

Pomimo że elektrownie jądrowe pod kątem ewolucji źródeł energii uchodzą za swego rodzaju „ślepą uliczkę”, wciąż stanowią ważny element w powstrzymywaniu zmian klimatycznych. Odnotować można jednak coraz głośniejsze głosy przemawiające za powolnym odejściem od tej technologii. Przykładem tutaj jest Unia Europejska i kraje takie jak Belgia, które pragną zamienić energetykę jądrową na elektrownie gazowe i morskie fale wiatrowe. Nawet Francja, której znaczną część zapotrzebowania na energie pokrywa energetyka jądrową, zdaje się prowadzić dyskusje zmierzające do ograniczenia jej roli. 

Zielona energia

Przydomowa elektrownia wiatrowa – zasady działania, koszt budowy, dofinansowanie

8 października 2020

Odnawialne źródła energii stają się coraz ciekawszą alternatywą nie tylko dla dużych koncernów, ale również i dla osób prywatnych. Dobrą propozycją dla produkcji energii odnawialnej na użytek własny stanowią przydomowe elektrownie wiatrowe. 

Czym jest przydomowa elektrownia wiatrowa?

Elektrownie takie są niewielkimi konstrukcjami, będącymi w stanie wygenerować wystarczającą ilość prądu do zasilenia niskoenergetycznego gospodarstwa domowego. Zbudowana z zespołu urządzeń jest w stanie być dodatkowym źródłem zasilania dla domowych sprzętów. Zazwyczaj konstrukcje takie charakteryzują się niską mocą, by móc pokryć zapotrzebowania małego gospodarstwa domowego. Zakres mocy wtedy waha się między 3 a 5 kW, jednak wykorzystuje się również zespół urządzeń będący w stanie wygenerować od 10 do 50 kW. Takie rozwiązanie umożliwi odsprzedaż nadwyżki energii do sieci energetycznej, co wygeneruje zysk. 

Przydomowa elektrownia wiatrowa a Polskie prawo

Na mocy ustawy z dnia 16 lipca 2016 r. za elektrownie wiatrowa uznaje się budowlę składającą się z co najmniej fundamentu, wieży i elementów technicznych, których moc przekracza moc mikroinstalacji. Z kolei według przepisów z zakresu budownictwa dotyczących owych instalacji pozwolenia na budowę wymagać będą urządzenia umieszczone na fundamencie, następnie trzeba się postarać o pozwolenia na samo użytkowanie. W przypadku jednak zlokalizowania turbiny na budynku zgodnie z art. 30 ust. 1 pkt ustawy o prawie budowlanym, zgłoszenia będą wymagały jedynie urządzenia przekraczające 3 m wysokości. 

Zalety i wady przydomowych elektrowni wiatrowych

Przydomowe elektrownie wiatrowe wykorzystują darmowe i odnawialne źródło energii. Szeroki wybór wariantów konstrukcyjnych elektrowni pozwala na swobodne dostosowanie urządzenia do potrzeb i miejsca montażu. W przypadku zgromadzenia nadmiaru energii, można ją odsprzedać do sieci energetycznej, co gwarantuje dodatkowy zysk. 

Niestety, instalacja posiada również wady. Do znaczącej zaliczyć należy fakt, że jest to inwestycja niezwykle drga – zwłaszcza w Polsce – a zwrot inwestycji uzależniony jest od wielu czynników i może sięgać nawet 10 lat. Dodatkowo przydomowa elektrownia wiatrowa nie stanowi głównego źródła energii, a jedynie jego dopełnienie, dlatego też nie powinno się na niej opierać pokrycia całego zapotrzebowania dla gospodarstwa domowego.  

Przydomowe elektrownie wiatrowe – koszt budowy

Koszty ciężko jednoznacznie wyliczyć, ponieważ całkowita cena zamontowania elektrowni zależeć będzie od kilku czynników, np. od mocy instalacji. Zamontowanie elektrowni o mocy 3 kW będzie sięgać 20 tysięcy złotych, a o mocy 5 kW będzie już wymagało nakładu rzędu od 35 do 40 tysięcy złotych. Możliwe jest jednak zgłoszenie się do różnych programów, które pomogą pokryć część inwestycji. Do takich programów zaliczyć można Prosument realizowany przez Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej. Dotacje te mogą pokryć ok. 15% lub 30% kosztu inwestycji.

Przydomowa elektrownia wiatrowa – czy to się opłaca

Pomijając kwestię zainwestowania sporego kapitału w samo wybudowanie elektrowni należy liczyć się również z dodatkowymi kosztami takimi jak regularne przeglądy i naprawy konstrukcji. Za przemawia fakt, iż jest to jedno z odnawialnych źródeł energii i to o wiele bardziej opłacalnych niż popularne w Polsce panele fotowoltaiczne, biorąc pod uwagę obecne w kraju warunki atmosferyczne. Ponadto jeśli zostanie wybrane rozwiązanie typu off-grid, czyli zamkniętego systemu z możliwością przechowywania energii, potrzebny będzie zakup specjalnie do tego przeznaczonych akumulatorów. Niestety, ich trwałość jest mniejsza niż turbiny elektrowni wiatrowej, co wymusza częste zmiany. 

Podsumowanie

Zamontowanie na terenie gospodarstwa domowego elektrownie wiatrowe z pewnością są kosztowną inwestycją, jednak trzeba brać pod uwagę coraz większy nacisk na zapewnienie dodatkowych – i to możliwe odnawialnych – źródeł energii. Taki rodzaj elektrowni zapewni pewien poziom niezależności energetycznej w przypadku przerw w dostanie prądu lub odciąży częściowo budżet, jeśli wziąć pod uwagę coraz to bardziej rosnące ceny dostawców.  

Porady praktyczne

Jak działa turbina wiatrowa? Odpowiadamy!

8 października 2020

Przy wyborze odnawialnych źródeł energii czy to dla gospodarstwa domowego czy dużego przedsiębiorstwa zastanowić się należy nad szeregiem czynników, by wybrać najlepszą opcję. W przypadku zdecydowania się na wykorzystanie wiatru warto zastanowić się, na jakiej zasadzie działają wykorzystywane do tego celu turbiny wiatrowe. 

Czym jest turbina wiatrowa

Turbina wiatrowa jest to konstrukcja służąca do konwersji energii kinetycznej powietrza – energii wiatru – w pożądany rodzaj energii, np. elektrycznej bądź cieplnej. Współczesne turbiny wiatrowe można podzielić na wiele rodzajów, m.in. bębnowe, wielopłatowe, śmigłowe czy typu tornado. Dodatkowo turbiny dzieli się te o poziomej osi obrotu – HAWT (and. Horizontal Axis Wind Turbine) oraz o pionowej osi obrotu – VAWT (ang. Vertical Axis Wind Turbine). Przemysłowe elektrownie wiatrowe zwykle osadza się na wieżach, których wysokość jest w zakresie 70 – 120 m, z kolei przydomowe maszty urządzeń wahają się od 1,5 m do nawet 15 – 20 metrów. 

Jak działa turbina wiatrowa

Konstrukcja wykonana jest z szeregu elementów. Kluczowym elementem są łopaty wirnika, na które natrafiają podmuchy wiatru, wprawiając łopaty w obrót. W ten sposób energia kinetyczna przekształcana jest na energie mechaniczną, a siła przekazywana jest od generatora będącego elementem turbiny. Tam następuje przemiana energii mechanicznej w prąd elektryczny, który ulega przekształceniu w inwerterze do prądu zmiennego, będącego w stanie zasilać urządzenia elektryczne. 

Wady i zalety turbiny wiatrowej

Do wad zaliczyć można fakt, że nie każdy podmuch wiatru będzie w stanie wygenerować pożądany poziom energii. Do tego wiatr musi osiągnąć odpowiednią moc by wprawić generator w rozruch. Dodatkowo trzeba mieć na względzie to, że z kolei zbyt silne podmuchy i wichury nie dadzą żadnej gwarancji wygenerowanej energii, a jedynie wystawią urządzenie na walkę z żywiołem. Stąd tez wiatraki mają wbudowane hamulce, które zabezpieczają konstrukcję przed zbyt mocnym rozruchem śmigła. Oznacza to, że wybór miejsca charakteryzującego się silnymi podmuchami wiatru nie zawsze jest dobrym pomysłem. Ważnym aspektem przy wyborze odnawialnych źródeł energii jest uwzględnienie położenia geograficznego instalacji, to znaczy, że o inwestycji powinny myśleć osoby, które pragną postawić budowle na terenach wietrznych, np. pasy nadmorskie. Trzeba mieć również na względzie długi okres oczekiwania na zwrot inwestycji, który może sięgać nawet 10 lat. 

Nie oznacza to jednak, że instalacja turbin wiatrowych nie ma swoich zalet. Do głównej należy fakt implementacji odnawialnego źródła energii, a co za tym idzie – niezanieczyszczanie środowiska naturalnego, gdyż niewytwarzane są żadne odpady czy szkodliwe związki ulatujące do atmosfery. Oszczędzane są wtedy również środki na eksploatacje czy transport paliw konwencjonalnych. Kolejnym aspektem przemawiającym za instalacją takiej konstrukcji, czy to w sferze przemysłowej czy prywatnej, jest możliwość dofinansowania – według niektórych portali internetowych pokryto nawet w 100% koszty budowy urządzeń o mocy rzędu 40 kW. 

Podsumowanie

Instalacja turbiny wiatrowej wymaga ogromnych kosztów inwestycyjnych, co w połączeniu z brakiem możliwości kontrolowania żywiołu jakim jest wiatr sprawia, że jest to decyzja dosyć kosztowna i nie zawsze opłacalna. Ponadto złe ulokowanie urządzenia może wpłynąć na okoliczna faunę bądź być źródłem nieznośnego dla okolicznych mieszkańców hałasu. Nie oznacza to jednak, że nie jest to krok ku minimalizacji udziału nieodnawialnych źródeł w dostarczaniu energii. Miejsce budowy turbiny wiatrowej powinno być dokładnie przemyślane, by w jak największym stopniu wykorzystać jej potencjał. 

Porady praktyczne

Węgiel koksujący – właściwości, ceny, zastosowanie

8 października 2020

Węgiel koksujący jest jednym istotnym czynnikiem biorącym udział w przemianie surowej rudy w żelazo, które następnie wykorzystuje się w produkcji stali, która z kolei jest istotnym materiałem wykorzystywanym w budownictwie i produkcji maszyn, takich jak statki czy samochodu.  

Węgiel koksujący – co to jest?

Jest to węgiel kamienny, który w procesie spalania w temperaturze rzędu 600-1200 ℃ przetworzony został na koks. Podczas produkcji koksu można uzyskać jego trzy główne rodzaje: koks wielkopiecowy (wykorzystywany w reakcji redukcji rud żelaza do surówki), koks odlewniczy (będący źródłem ciepła, wykorzystuje się w odlewniach różnych stopów, np. ołowiu, miedzi czy cyny) oraz koks opałowy (wykorzystywany jako paliwo, charakteryzujący się najniższą zawartością popiołu). Czwartym rodzajem jest koks metalurgiczny, będący kluczowym materiałem w produkcji żelaza i stali. Węgiel koksowniczy wykorzystywany jest nie tylko w wymiarze przemysłowym w gałęzi wytopu metali, ale był niegdyś głównym paliwem opałowym w gospodarstwach domowych zwłaszcza na terenach Polski.

Ceny węgla koksującego zależne są od województwa, jednak średnio są to kwoty rzędu 1 300,00 – 1 500,00 zł/t netto.

Właściwości węgla koksującego

Aby węgiel koksujący nadawał się na przerobienie na paliwo, musi odznaczać się niską zawartością popiołu, wilgoci, a także musi być odpowiednio dopasowany do danego procesu koksowania pod względem właściwości fizykochemicznych. 

Węgiel koksujący zamieniany w koks jest paliwem stałym, którego zawartość węgla pierwiastkowego została zwiększona do 85-90%. Oznacza to, ze paliwo to ma obniżoną wartość zanieczyszczeń, na które składają się związki siarki i związki organiczne. 

Wady stosowania węgla koksowniczego

Koks sam w sobie – bez żadnych obcych domieszek – nie jest odpowiednim paliwem dla każdego rodzaju pieców czy kotłów grzewczych. Każde palenisko wykorzystujące węgiel koksowniczy musi zapewnić dopływ dużej ilości powietrza, ponadto musi być zbudowane z odpowiednich materiałów, które zapewnią trzymanie utrzymanie wysokiej temperatury kotła. W takim wypadku należy zainwestować w kocioł żeliwny, który jest niestety sporym wydatkiem, ponadto jest mało odporny a nagłe zmiany temperatury wody zasilającej, co może skutkować pęknięciami. Jest to również źródło nieodnawialne, wskutek czego nadmierne eksploatacje prowadzą do wyczerpania złóż węgla kamiennego, co zmusza kraje do importu. 

Podsumowanie

Węgiel koksujący jest niewątpliwie kluczowym surowcem, biorącym czynny udział w produkcji przedmiotów i urządzeń użytku codziennego. Ponadto komisja Europejska opublikowała w 2020 roku listę tzw. surowców krytycznych – tj. istotnych w rozwoju gospodarczym, a na niej podtrzymano węgiel koksujący.