BIOMASA

Uzupełnieniem dla elektrowni cieplnych w Polsce jest biomasa, która wraz z innymi odnawialnymi źródłami energii (w skrócie - OZE) stanowi około 15% produkcji energii. Do jej wytwarzania wykorzystuje się spalanie odpadów przemysłowych, komunalnych, rolniczych lub pochodzenia zwierzęcego. Szacuje się, że 1 tona biomasy równa się wartości energetycznej 0,5 tony węgla. Większość elektrowni stanowi uzupełnienie do tych, opalanych innymi surowcami np. węglem kamiennym, jednak istnieją małe bloki spalające tylko biomasę. Największa elektrownią biomasy w Polsce znajduje w miejscowości Połaniec (blok o mocy 205 MW).

Zaletą biomasy jest fakt, iż emituje ona mniej szkodliwych pierwiastków do atmosfery podczas spalania aniżeli węgle, dodatkowo dostępność surowca - paliwo dostarczane do elektrowni jest jednorodnie rozmieszczone. Nieco mniejsza jest również emisja dwutlenku węgla w całym procesie produkcji, jednak według badań emisja CO2 do zera nastąpi dopiero za 100 lat, gdyż dużo szkodliwych substancji uwalnia się np. podczas transportu.

Bardzo duże znaczenie w przypadku biomasy stanowi biogaz. Powstaje on w wyniku fermentacji metanowej podczas spalania biomasy. W jego skład wchodzi metan oraz dwutlenek węgla, zawierać on jednak może małe ilości siarkowodoru, wodoru, wody czy tlenku węgla. Jeśli w wyniku spalania metanu czy wodoru wytwarza się energia, biogaz może zostać wykorzystany jako paliwo do ogrzewania lub generatorów prądu. Odpowiednio oczyszczony i sprężony może być wykorzystywany jako paliwo do pojazdów mechanicznych.

ENERGIA WIATRU

W ostatnim czasie energetyka wiatrowa rozwija się w bardzo szybkim tempie. Energia wiatru uzyskiwana jest dzięki specjalnym turbinom, które są sprzężone z generatorami elektrycznymi. W Polsce ten rodzaj energetyki stawia dopiero pierwsze kroki, gdyż stanowi zaledwie około 10% krajowej produkcji energii. Obecnie na terenie kraju zainstalowanych jest 50 farm wiatrowych, które generują łącznie moc ponad 6600 MW, a największa w nich zlokalizowana jest w miejscowości Margonin, gdzie 60 turbin generuje moc 120 MW. Elektrownie wiatrowe stanowią przyszłość produkcji energii, jednak są uzależnione od warunków pogodowych i zmienności siły wiatru. W miejscach gdzie siła wiatru przekracza 4 m/s, instaluje się turbiny, które mimo małej mocy są w stanie wygenerować prąd dla niedużych miejscowości. Najlepsze warunki dla farm wiatrowych występują na wybrzeżach oraz w górach, dlatego większość polskich elektrowni wykorzystujących siłę wiatru zlokalizowanych jest w północno-zachodniej części kraju (województwa zachodniopomorskie i pomorskie). Zaletą turbin wiatrowych jest między innymi fakt, iż nie produkują one żadnego zanieczyszczenia oraz skażenia środowiska. Mogą być stawiane na nieużytkach rolnych, lub w miejscach gdzie doprowadzenie prądu sieciowego jest niemożliwe. Pomimo większej ilości walorów pozytywnych, generatory w wiatrakach generują ogromny hałas oraz są uzależnione od prędkości wiatru, który jest niestabilny.

Dodatkowo warto zaznaczyć, że koszty budowy tego typu elektrowni są bardzo wysokie i często potrzeba kilku lat by inwestycje się zwróciły. Większa stabilność i prędkość wiatrów sprawia, iż bardziej efektywne są morskie farmy wiatrowe, jednak wymagają one stworzenia podwodnej sieci kablowej, fundamentów oraz stałego transportu na morze personelu oraz sprzętu.

ENERGIA WÓD

Elektrownie wodne mają duży wpływ na kształtowanie struktury produkcji energii elektrycznej na świecie. Energetyka wodna to najbardziej wykorzystywany sektor odnawialnych źródeł energii na świecie. Ponad 15% ogólnej produkcji energii pochodzi z elektrowni wodnych. W Polsce odsetek ten jest dużo mniejszy, gdyż wynosi około 2%. Tego typu elektrownie wymagają odpowiedniego ukształtowania terenu oraz rzek z silnymi prądami, które mogłyby napędzać turbiny. Hydroelektrownie są dużo tańsze w utrzymaniu niż te napędzane węglem kamiennym czy brunatnym, jednak generują bardzo wysokie koszty budowy. Pomimo produkcji czystej energii, elektrownie te są bardzo szkodliwe dla środowiska, gdyż wybudowanie zapór często wiąże się ze zmianami ekosystemów wokół zbiornika wodnego czy rzeki. 

Hydroelektrownie dzielą się na kilka typów, wśród których najważniejsze to:

• elektrownie przepływowe
• elektrownie zbiornikowe
• elektrownie zaporowe (zapory wodne)
• elektrownie szczytowo-pompowe

Elektrownie przepływowe zlokalizowane są w obrębie rzek z dużym przepływem, na terenach nizinnych oraz w miejscach o niedużym spadku. Charakteryzują się niewielką mocą, która zależy od wielkości naturalnego przepływu rzeki, której nie można regulować poprzez magazynowanie wody w sztucznych zbiornikach. Największa tego typu elektrownia znajduje się we Włocławku, w której, 6 bloków energetycznych jest w stanie wytworzyć 160 MW mocy.

Elektrownie zaporowe (zapory) umożliwiają wytworzenie znacznie większych mocy niż przepływowe. Wynika to z faktu, że jest ona regulowana specjalnym, sztucznym zbiornikiem znajdującym się powyżej elektrowni. Zbiornik ten zasilany jest najczęściej przez rzekę, gdzie w okresach większego przepływu woda jest gromadzona i uwalniana, gdy przepływ jest mniejszy. Dzięki temu ilość wytwarzanej energii jest cały czas jednostajna. W Polsce tego typu elektrownia znajduje się w gminie Solina. Zespół Elektrowni Wodnych Solina-Myczkowce składa się ze zbiornika górnego - Jeziora Solińskiego, Elektrowni Wodnej Solina - o łącznej mocy 200 MW, zbiornika dolnego - Jeziora Myczkowce oraz Elektrowni Wodnej Myczkowce - o łącznej mocy 8,3 MW.

Elektrownie szczytowo-pompowe wytwarzają energię poprzez turbiny prądotwórcze umieszczone na drodze spływającej wody pomiędzy dwoma zbiornikami. Pierwszy z nich znajduje się na górze i jest napełniany w godzinach nocnych, gdy zapotrzebowanie na prąd jest małe. Drugi znajduje się na dole elektrowni i pełni funkcje magazynu dla spływającej wody, w czasie największego zapotrzebowania na energię. Spływ wody ze zbiornika górnego do dolnego napędza turbiny prądotwórcze i w ten sposób powstaje energia. Największa w Polsce elektrownia szczytowo-pompowa znajduje się w miejscowości Czymanowo. Elektrownia Wodna Żarnowiec położona nad jeziorem Żarnowieckim w trakcie pracy turbinowej ma moc 716 MW, a dla pracy pompowej - 800 MW.

ENERGIA SŁONECZNA

Na Ziemi największym źródłem energii jest Słońce, jednak bariery technologiczne znacznie utrudniają przetwarzanie jej na energię elektryczną. Obecnie energię uzyskuje się dwiema metodami :

• helioelektryczną - polegającą na przetwarzaniu energii słonecznej na elektryczną za pomocą fotoogniw - baterii słonecznych;
• heliotermiczną - opartą na podgrzewaniu cieczy (wody, sodu, litu, azotanu potasu czy coraz bardziej popularnego glikolu etylenowego) w kolektorze słonecznym i zastosowaniu energii cieplnej powstałej pary do uruchomienia generatorów prądotwórczych lub ogrzewaniu wody w budynkach;

Elektrownie słoneczne najczęściej lokowane są na obszarach o bardzo wysokim nasłonecznieniu, sprawdziłyby się na przykład na pustyniach, gdzie farma o wymiarach 250x250 kilometrów byłaby w stanie wyprodukować energię dla całego świata.

W Polsce słońce wykorzystywane jest w bardzo niewielkim stopniu. Wpływ na to mają wysokie koszty budowy farm fotowoltaicznych oraz stosunkowo krótki czas nasłonecznienia (zwłaszcza w półroczu chłodnym). Najlepsze warunki występują na południu województwa lubelskiego, a najsłabsze - na Śląsku i wybrzeżu Polski. Obecnie w Polsce funkcjonuje ponad 200 tys. instalacji, które generują moc mniejszą, niż 50 KW oraz 40 większych, wśród których warto wyróżnić między innymi te znajdujące się w Czernikowie (moc - 4 MW, powierzchnia - 7,7 ha), Cieszanowie (moc - 2 MW, powierzchnia - 4,5 ha) czy w Ostrzeszowie (moc - MW, powierzchnia - 3,33 ha).

Zaletą tego typu elektrowni jest brak emitowania żadnych gazów cieplarnianych, mają dodatkowo niskie koszty eksploatacji oraz są łatwe w utrzymaniu i konserwacji. Z drugiej strony koszty budowy są bardzo wysokie, instalacja zajmuje dużą powierzchnię oraz jest ograniczona warunkami przyrodniczymi. Dodatkowo ogniwa fotowoltaiczne budowane są z użyciem szkodliwych substancji.

ENERGIA GEOTERMALNA

W niewielkim stopniu do produkcji energii elektrycznej wykorzystywane są tzw. gorące źródła, ciepłe wody oraz para. Ten sposób produkcji energii elektrycznej zwany bardziej jako energetyka geotermalna wykorzystywana jest w ponad 70 krajach na świecie, w tym w niewielkim stopniu w Polsce. Wytworzenie energii geotermalnej to bardzo skomplikowany proces, wymagający zaawansowanych sprzętów. Najpierw gorąca woda (od 100 do nawet 300 stopni Celsjusza) pobierana jest z wnętrza ziemi, za pomocą pomp głębinowych i kierowana do specjalnych płytowych wymienników ciepła na powierzchni ziemi. Następnie ciepło wody za pomocą obiegu, kierowane jest do systemów grzewczych odbiorców, a schłodzona już woda wpompowywana jest w warstwy wodonośnie pod ziemią.

Polska położona jest poza strefami współczesnej aktywności tektonicznej czy wulkanicznej, a więc pozyskiwanie pary z dużych głębokości jest ekonomicznie nieopłacalne. Istnieje jednak kilka miejsc, w których temperatura wody podgrzewa się do 120 stopni Celsjusza, pozwalając na eksploatację w uzyskania energii geotermalnej. Przykładem mogą być zakłady między innymi w Pyrzycach, Bańskiej Niżnej czy Mszczonowie, gdzie znajduje się jedna z największych w Polsce instalacji ciepłowniczej. Łączna moc tej instalacji wykorzystująca wody geotermalne (wspomagana kotłami gazowymi) wynosi 2,7 MW, co w sezonie grzewczym jest w stanie ogrzać 40% wody w mieście.

Eksploatacja wód geotermalnych jest przyjazna środowisku, stała i stosunkowo tania. Dużym problemem może być jednak droga instalacja, mała dostępność oraz zagrożenie zanieczyszczenia wód głębinowych. 

PERSPEKTYWY ROZWOJU POLSKIEGO SEKTORA ELEKTROENERGETYCZNEGO

Zapotrzebowanie na energię elektryczną stale rośnie, a sama energia zaczyna stanowić kluczowy czynnik rozwoju. By zaspokajać potrzeby konsumenta potrzebne są duże nakłady finansowe na najnowsze technologie, które mają usprawnić proces produkcji. Rozwój sektora elektroenergetycznego będzie opierał się na zwiększeniu produkcji energii, jednak nie będzie ona w większości pozyskiwany z węgla. Zwiększy się wykorzystanie odnawialnych źródeł energii m.in. z wiatru, słońca czy wody, ale także gazu ziemnego oraz łupkowego. Głównym celem w Polsce jest zredukowanie emisji szkodliwych substancji powstałych w wyniku spalania węgli. Istotną rolę w procesie przemian mogą odegrać elektrownie atomowe, które emitują mniej zanieczyszczeń (jedynym produktem ubocznym jest para wodna), a pierwiastki promieniotwórcze mają znacznie większą kaloryczność niż węgiel kamienny (1 gram uranu dostarcza tyle energii co spalenie 1,5 t węgla). Redukcja CO2  będzie możliwa również, dzięki wprowadzeniu silników elektrycznych w pojazdach mechanicznych. Wzrost zapotrzebowania na energię obniży import tradycyjnych paliw. 

Wzrost produkcji będzie wymagał również rozbudowy infrastruktury sieci przesyłowych i dystrybucyjnych. Za te ostatnie w Polsce odpowiadają cztery przedsiębiorstwa: Enea, Energa, PGE i Tauron. Aby energia mogła przepływać bez problemów, sieci te będą musiały wykorzystywać coraz nowocześniejsze technologie, wszystko to doprowadzi do wzrostu znaczenia energii w kontekście rozwoju gospodarki. 

Zmiany jakie zajdą w przyszłości będą opierały się na wydobyciu surowców. Spadek udziałów elektrowni opalanych węglem spowodowany będzie wysokimi kosztami wydobycia danego surowca. Szacuje się, że do 2050 roku jedynie nowe kopalnie na Śląsku oraz na Lubelszczyźnie będą w stanie pokryć jedynie część zapotrzebowania na węgiel kamienny.  Uwarunkowania geologiczne, konieczność modernizacji istniejących kopalń i brak nowych kadr wpłynie na coraz mniej opłacalną eksploatację. Podobna sytuacja będzie w przypadku węgla brunatnego, coraz niższa konkurencyjność i ogromne nakłady kapitału na modernizację lub tworzenie nowych kopalń sprawi, że wydobycie drastycznie zmaleje. Spadek znaczenia elektrowni węglowych to powód, dla którego znacznie rozwiną się elektrownie OZE. Według planów udział takich źródeł energii jak biomasa, biogaz czy farmy wiatrowe może wzrosnąć dwukrotnie, morskich farm wiatrowych -trzy, a fotowoltaicznych się nawet pięciokrotnie. Sprawi to, że Polska będzie w stanie wyprodukować ponad 80% zapotrzebowania na energię, dzięki czemu dalej będzie krajem niezależnym energetycznie od importu. Dodatkowo zmniejszy się zanieczyszczenie środowiska oraz powietrza, dzięki czemu Polska będzie w stanie dorównać standardom Unii Europejskiej.

ZMIANY ŚRODOWISKA PRZYRODNICZEGO ORAZ WPŁYWU NA URBANIZACJĘ

Wydobycie surowców mineralnych powoduje nieodwracalne zmiany w środowisku przyrodniczym. Obszary, na których prowadzone jest górnictwo należą do najbardziej zanieczyszczonych miejsc w Polsce. Działania wydobywcze wpływają negatywnie na skład gleby, wody, powietrza czy nawet całych ekosystemów. Nieodpowiednie zabezpieczenia tuneli górniczych mogą prowadzić do miejscowych osuwisk zagrażając tym samym zdrowiu, a nawet życiu ludzi. Eksploatacja węgla kamiennego powoduje powstawanie hałd, które zajmują duże powierzchnie oraz niszczą miejscową faunę i florę. Bardzo często usypywane one są na terenach leśnych, degradując jednocześnie drzewa odpowiedzialne za oczyszczanie powietrza. Równie niebezpieczne co wydobycie, jest również przetwarzanie surowców. Ogromne ilości spalin i pyłów dostają się do atmosfery powodując kwaśne deszcze, które niszczą nie tylko środowisko naturalne, ale również korozję elementów metalowych. Bardzo szkodliwe dla środowiska są kopalnie odkrywkowe, po których pozostają ogromne obszary zdegradowanego środowiska. Pomimo prac mających na celu zagospodarowanie tych terenów i odbudowę zniszczonych ekosystemów są to miejsca, w których przyroda została zmieniona na zawsze. Wydobycie oraz przetwórstwo ołowiu powoduje emisje wielu toksycznych związków będących zagrożeniem dla środowiska i człowieka. Powodować może zmiany w układzie krwionośnym i nerwowym, dodatkowo oprócz zatruć negatywnie wpływa na zdrowie psychiczne.

Rozwój przemysłu górniczego miał duży wpływ na urbanizację. Nowe miejsca pracy spowodowały spadek bezrobocia. Zapotrzebowanie do pracy w kopalniach było bardzo duże, przez co niekiedy całe rodziny przenosiły się w obręby kopalni bądź hut. Powodowało to powstawanie osiedli, dzielnic, a z czasem nawet miast. Przykładem może być dzielnica Krakowa – Nowa Huta, która początkowo miała liczyć około stu tysięcy mieszkańców, a obecnie jest ich dwieście pięćdziesiąt tysięcy. W momencie coraz większego wydobycia i eksportu surowców, sytuacja Polski w Europie bardzo się zmieniła. Gospodarka zaczęła się rozwijać i przynosić coraz większe zyski do skarbu państwa. Wydobycie wielu surowców wzrastało i powodowało, że Polska stawała się liderem produkcji, dawało to większe nakłady finansowe na eksploatację, ale także na poprawę sytuacji robotników.

Aby usprawnić rozwój lub restrukturyzację na terenach przemysłowych powstawały specjalne strefy ekonomiczne. Do ich głównych celów zalicza się promowanie miejsc atrakcyjnych inwestycyjnie, zwiększenie współpracy międzyregionalnej, wprowadzanie coraz nowszych technologii i kształcenia kadr pracowniczych. Położone są na głównych szlakach handlowych, a oprócz dobrych lokalizacji, oferują także szereg ulg podatkowych dla przedsiębiorców. Sprawia to, że obszary położone na terenach stref cechują się dużym zaludnieniem, gdyż zapewniają dobre warunki do inwestycji oraz rozwoju. W przemyśle wydobywczym istotną rolę odegrały między innymi: “Katowicka Specjalna Strefa Ekonomiczna” (woj. śląskie i opolskie), “Krakowski Park Technologiczny” (woj. małopolskie), “Legnicka Specjalna Strefa Ekonomiczna” (woj. dolnośląskie), “Specjalna Strefa Ekonomiczna Euro-Park Mielec” (woj. lubelskie, podkarpackie), “Pomorska Specjalna Strefa Ekonomiczna” (woj. kujawsko-pomorskie, pomorskie) oraz “Specjalna Strefa Ekonomiczna Starachowice” (woj. świętokrzyskie).

Źródło:

• Więckowski M., Malarz R., Warszawa 2020 Oblicza geografii 3, Nowa Era
• Błaszczykiewicz W., Jerun O., Wawrzkowicz A., Warszawa 2020 Teraz matura, Nowa Era
• Dowgiałło, Kleczkowski, Macioszczyk, Różkowski (red.), Warszawa 2002 Słownik hydrogeologiczny, PIG
• Perlin J., Cambridge 1999 From Space to Earth: The Story of Solar Electricity, Harvard University Press
• zielona-energia.cire.pl/st,6,25,tr,50,0,0,0,0,0,energetyka-sloneczna.html (dostęp: 31.05.2021 r.)
• www.geografia24.eu/geo_prezentacje_pr_2/302_5_przemysl/r2_5_06a.pdf (dostęp: 31.05.2021 r.)
• www.geografia24.eu/geo_prezentacje_rozsz_3/383_4_przemysl/r3_4_05a.pdf (dostęp: 31.05.2021 r.)