Wykorzystanie węgla stopniowo spada i będzie spadać, tak też przewidują prognozy większości krajów UE. Jego mniejsze zużycie z kolei sprzyja rozwojowi energetyki pozyskiwanej ze źródeł odnawialnych (OZE). To również nacisk na rozbudowę już istniejących sieci, z uwzględnieniem właśnie źródeł alternatywnych.

Czym są odnawialne źródła energii?

Odnawialne źródła energii to źródła, których wykorzystywanie nie wiąże się z długotrwałym ich brakiem. Ich zasób odnawia się w krótkim czasie.

Produkcja energii z OZE jest bowiem nierozerwalnie związana z rozwojem nowych technologii i w dzisiejszych czasach stanowi synonim postępu. Inną istotną zaletą wzrostu udziału energii odnawialnej w bilansie paliwowo-energetycznym jest poprawa efektywności wykorzystania i oszczędzania paliw kopalnych, a co za tym idzie, poprawa stanu środowiska w wyniku ograniczenia ilości emitowanych zanieczyszczeń oraz deponowanych odpadów. Stosowanie odnawialnych źródeł energii jest ściśle związane z koncepcją zrównoważonego rozwoju, ma też kluczowe znaczenie na drodze do realizacji przemian w dziedzinie energetyki, która zapewni ludzkości bezpieczną przyszłość.

Jak wygląda udział Odnawialnych Źródeł Energii w końcowym zużyciu energii brutto w Polsce? W 2018 r. wyniósł on 10,9 proc. Lwia część energii odnawialnej wykorzystywana jest w ciepłownictwie i chłodnictwie, następnie w elektroenergetyce, a najmniejszy jej udział jest w transporcie. To odpowiednio 14,6 proc. w ciepłownictwie i chłodnictwie, 13,91 proc. w wytwarzaniu energii elektrycznej oraz 3,6 proc. w transporcie.

Resort ocenia, że przy uwzględnieniu konkurencyjności źródeł odnawianych, technicznych możliwości oraz wyzwań związanych z rozwojem OZE w transporcie i ciepłownictwie - możliwe jest osiągnięcie 21 proc. udziału OZE w finalnym zużyciu energii brutto w 2030 r. Zaś w sektorze paliwowo-energetycznym w 2040 r. udział Odnawialnych Źródeł Energii może już wynieść 28,5 proc.

Rodzaje odnawialnych źródeł energii

Takimi źródłami są słońce, wiatr, woda (rzeki, pływy i fale morskie), a także energia jądrowa w zamkniętym cyklu paliwowym, biomasa, biogaz powstały w procesach odprowadzania lub oczyszczania ścieków albo rozkładu składowanych szczątek roślinnych i zwierzęcych oraz biopłyny

Do energii odnawialnej zalicza się również ciepło pozyskane z ziemi (to energia geotermalna), powietrza (energia aerotermalna), wody (energia hydrotermalna) oraz spalania biomasy. Przeciwieństwem źródeł odnawialnych są nieodnawialne źródła energii, czyli źródła, których zasoby odtwarzają się bardzo powoli bądź wcale: ropa naftowa, węgiel, gaz ziemny i uran pozyskiwany z kopalin.

Najobfitszym źródłem energii odnawialnej jest energia słoneczna. Do powierzchni Ziemi dociera 86 petawatów mocy, czyli około 5000 razy więcej, niż wynosi zapotrzebowanie ludzkości. Około 1 proc. tej mocy zamienia się w moc wiatrów, co oznacza, że sumaryczna moc wiatrów wynosi około 870 terawatów (prawie 50 razy więcej niż zapotrzebowanie ludzkości). Część mocy wywołuje parowanie wody, która następnie spada na Ziemię w postaci opadów i tworzy rzeki. Moc rzek, którą można wykorzystać do generowania energii, jest szacowana na 7,2 terawata (około 40 proc światowego zapotrzebowania). Energia geotermalna ma inne źródło – jest generowana przez rozpad radioaktywnych izotopów we wnętrzu Ziemi. Jej moc szacowana jest na około 32 TW.

Choć najobfitszym źródłem energii jest energia słoneczna, jest ona też najbardziej rozproszona. 1 m² oświetlony słońcem w zenicie może otrzymać maksymalnie około 1 kilowata. Energia wiatru może być bardziej skoncentrowana: pojedyncza turbina wiatrowa może mieć moc kilku megawatów. Elektrownie wodne, wykorzystujące wodę spływającą z dużego obszaru, mogą wytwarzać moc rzędu gigawatów.

Zalety odnawialnych źródeł energii

Wytwarzanie energii ze źródeł odnawialnych umożliwia różnicowanie struktury wytwarzania energii. Wpisuje się również w koncepcję tzw. mixu energetycznego. Według założeń w 2030 roku 60 proc. energii wyprodukowanej w Polsce ma powstać z węgla (to mniejszy udział procentowy tego paliwa niż obecnie o ponad 80 proc. Odnawialne źródła energii ograniczają też uzależnienie państwa od importu paliw, a także przyczyniają się do zmniejszenia wpływu sektora energii na środowisko, dzięki znikomej emisji zanieczyszczeń. Każda wyprodukowana kilowatogodzina czy kilodżul energii z Odnawialnych Źródeł Energii zastępująca energię z nieodnawialnych źródeł energii poprawia m.in. stan zdrowia społeczeństwa oraz zmniejsza poziom kosztownych zanieczyszczeń środowiska.

Mimo, że OZE wciąż jest drogim rozwiązaniem (zwłaszcza na etapie początkowym), to w pewnym stopniu wpływa na obniżkę kosztów uzyskania energii. Tu należy chociażby wziąć pod uwagę globalną podwyżkę cen za emisję CO2, która w okresie wakacyjnym skoczyła w sektorze energetyki węglowej nawet do 30 euro za tonę.

Atutem założeń energetyki odnawialnej jest jej rozproszenie. Jednostki wytwórcze są praktycznie wszędzie, a ich zlokalizowanie blisko odbiorcy wpływa - na co jest niezwykle istotne w dystrybucji i magazynowaniu energii - na ograniczenie strat przesyłowych.

Aktualne technologie Odnawialnych Źródeł Energii nie są na tyle konkurencyjne, aby bez ograniczeń funkcjonowały w systemie energetycznym, jednakże postęp technologiczny powoduje, że z roku na rok jest to coraz mniejsza bariera.

Wady odnawialnych źródeł energii

OZE wciąż jest drogim rozwiązaniem zwłaszcza na etapie początkowym. Źródła te nie są też na tyle konkurencyjne, aby bez ograniczeń funkcjonowały w systemie energetycznym. Mimo że odnawialne źródła energii takie, jak woda, wiatr czy słońce, są dostępne do wykorzystania za darmo, do końca XX wieku wykorzystanie ich było znacznie droższe od spalania paliw kopalnych.

Określenie opłacalności energetyki odnawialnej oraz energetyki opartej na nieodnawialnych źródłach jest skomplikowane, ponieważ każdy typ energii jest obecnie dotowany na różne sposoby. Dopłaty do energetyki paliw kopalnych na świecie w 2010 roku były 6 razy wyższe od dopłat do energii odnawialnej, jednak te drugie dostarczały 15-krotnie mniej energii.

Jeśli chodzi o minusy odnośnie wykorzystania konkretnych źródeł, to:

- turbiny wiatrowe zajmują duże powierzchnie, zmieniają krajobraz i stosunkowo często wymagają kosztownych remontów

- wadą elektrowni wodnych jest to, że często są budowane na zaporach, które zmieniają naturalny bieg rzek i są barierą dla organizmów wodnych. Ilość energii wytwarzanej w hydroelektrowniach zależy od poziomu wody, który w warunkach obserwowanych zmian klimatycznych jest bardzo zmienny

- Ogniwa słoneczne są opłacalne przy stosunkowo dużym nasłonecznieniu. 

Odnawialne źródła energii a wpływ na środowisko

Zwolennicy odnawialnych źródeł wskazują, że przy analizie kosztów energii odnawialnej należy także uwzględniać korzyści środowiskowe i zdrowotne wynikające z ich zastosowania (np. w postaci ograniczenia emisji zanieczyszczeń) w stosunku do pozyskiwania energii z paliw kopalnych.

Najmniej szkodliwe dla środowiska są elektrownie słoneczne i geotermalne. Ogniwa słoneczne są jednak opłacalne przy dużym nasłonecznieniu.  Niekorzystne dla środowiska są w pewnym stopniu elektrownie wodne - często są budowane na zaporach, które zmieniają naturalny bieg rzek i są barierą dla organizmów wodnych.

Zasoby energii odnawialnej na świecie i ich wykorzystanie

Obecnie udział odnawialnych źródeł energii w bilansie paliwowo-energetycznym świata wynosi około 18 proc. Najszerzej wykorzystywanymi źródłami OZE w ujęciu globalnym są biomasa oraz energia wodna. Udział energii pochodzącej ze źródeł odnawialnych w całkowitej produkcji energii w Unii Europejskiej kształtuje się obecnie na poziomie około 15 proc. Polska, jako członek Unii, również jest zobligowana do zwiększenia udziału energii odnawialnej w bilansie energetycznym. Obecnie w Polsce produkcja energii z OZE wynosi ok. 11 proc. Analiza struktury pozyskania energii z OZE w Unii Europejskiej (UE-27) w roku 2011 wykazała, że najwyższą pozycję w bilansie energii odnawialnej w krajach członkowskich zajmowała energia grawitacyjna wody. Jej udział w pozyskaniu energii spośród wszystkich nośników energii odnawialnej wyniósł 45,7 proc. Na dalszych pozycjach, pod względem udziału w produkcji energii z OZE, znalazły się kolejno: energia wiatru (26,7 proc.), biopaliwa stałe (11 proc.), energia słoneczna (6,9 proc.), biogaz (5,4 proc.), odnawialne odpady komunalne (2,7 proc.), energia geotermalna (0,9 proc.) oraz biopaliwa ciekłe (0,7 proc.).

Choć udział odnawialnych źródeł w wytwarzaniu energii wciąż jest w Polsce niewielki, to są obszary, gdzie producenci i społeczności przeszli na źródła odnawialne niemal w całości, jak np. w woj. warmińsko-mazurskim. Według GUS - w 2018 roku aż 82,8 proc. energii wyprodukowano tam ze źródeł odnawialnych. Farmy wiatrowe czy fotowoltaika na stałe wpisały się w krajobraz wielkich jezior. Podobnie jest z licznymi elektrowniami wodnymi.

Podsumowanie

Odnawialne źródła energii OZE to źródła, których wykorzystywanie nie wiąże się z długotrwałym deficytem. Najobfitszym źródłem energii odnawialnej jest energia słoneczna. OZE wciąż jest drogim rozwiązaniem zwłaszcza na etapie początkowym. Odnawialne źródła energii ograniczają uzależnienie państwa od importu paliw, a także przyczyniają się do zmniejszenia wpływu sektora energii na środowisko, dzięki znikomej emisji zanieczyszczeń.