Wykorzystanie odnawialnych źródeł energii – Budowlane ABC – Ministerstwo Inwestycji i Rozwoju

Menu strony Charakterystyka energetyczna budynków

Dane kontaktowe

Ministerstwo Inwestycji i Rozwoju

ul. Wspólna 2/4

00-926 Warszawa
      
Znalazłeś na stronie błąd, niedziałający plik lub link? Zgłoś swoje uwagi.

Wykorzystanie odnawialnych źródeł energii

Odnawialne źródło energii (OZE) jest to źródło wykorzystujące w procesie przetwarzania energię:

  • wiatru,
  • promieniowania słonecznego,
  • aerotermalną,
  • geotermalną,
  • hydrotermalną,
  • hydroenergię,
  • fal, prądów i pływów morskich,
  • otrzymywaną z biomasy, biogazu, biogazu rolniczego oraz z biopłynów.

Ze względu na możliwości wykorzystania OZE w budynkach, poniżej zostaną scharakteryzowane następujące rodzaje energii: promieniowania słonecznego, geotermalna oraz otrzymywana z biomasy.

Energia słoneczna

Energia słoneczna jest najbardziej dostępnym rodzajem energii odnawialnej. Najczęściej wykorzystywaną do obliczeń miarą energii słonecznej jest nasłonecznienie, czyli ilość energii słonecznej padającej na jednostkę powierzchni płaskiej w określonym czasie wyrażona w jednostkach MJ/m2. Nasłonecznienie zależy od bardzo wielu czynników: długości dnia, zachmurzenia, przezroczystości atmosfery oraz kąta pochylenia osi Ziemi w stosunku do płaszczyzny ekliptyki, ale też efektu zacienienia od sąsiednich budynków. Z uwagi na zmienność tych parametrów, na obszarze Polski występuje niejednakowy rozkład promieniowania słonecznego w ciągu roku. Około 80% nasłonecznienia przypada na okres 6 miesięcy wiosenno-letnich. Na rysunku 18 zaprezentowano rozkład nasłonecznienia w Polsce.

Najkorzystniejsze warunki dla wykorzystania energii słonecznej występują w pasie nadmorskim i w rejonie podlasko-lubelskim. Z kolei najmniej korzystne – w rejonie warszawskim, suwalskim, podgórskim i górnośląskim.

Średnie nasłonecznienie w Polsce w MJ/m2: 3800 – 3700 MJ/m2  - północno -zachodnia, południowo -wschodnia, centralna część Polski 3700 – 3600 MJ/m2    - północna i południowa część Polski Poniżej 3600 MJ/m2  - północno -wschodnia, południowo-zachodnia, zachodnia część Polski

Nasłonecznienie w MJ/m2

Energię promieniowania słonecznego można wykorzystać na drodze konwersji termicznej (wykorzystanie energii promieniowania słonecznego do ogrzewania wody lub powietrza) lub fotowoltaicznej (zmiana promieniowania słonecznego na energię elektryczną).

Konwersję termiczną, która wykorzystywana jest m. in. w kolektorach słonecznych, można przeprowadzić w sposób pasywny lub aktywny, opisano wyżej, w pkt 4.2.11.

Konwersja fotowoltaiczna polega na bezpośredniej zamianie energii słonecznej na energię elektryczną. Do realizacji tego celu wykorzystuje się fotowoltaiczne ogniwa słoneczne. Przetwarzanie energii słonecznej na elektryczną jest udoskonalane od wielu lat. Pomimo tego osiągane obecnie sprawności ogniw fotowoltaicznych nie przekraczają 15-18%. Powoduje to konieczność stosowania dużych powierzchni ogniw.

Ogniwa fotowoltaiczne łączy się ze sobą w gotowe panele, które są dodatkowo wyposażone w elementy dostosowujące wytwarzany w ogniwach prąd stały do potrzeb zasilanych urządzeń.

Fotowoltaika jest dziedziną, która wciąż się rozwija i w której poszukuje się co raz bardziej efektywnych rozwiązań, przez co istnieje wiele typów ogniw różniących się od siebie wykorzystanym materiałem (krzem, półprzewodniki złożone, półprzewodniki organiczne, itd.) i strukturą materiału (monokrysztaliczna, polikrysztaliczna, amorficzna).

Obecnie produkowane są m. in.:

  • ogniwa fotowoltaiczne z krzemu monokrystalicznego,
  • ogniwa fotowoltaiczne z krzemu polikrystalicznego,
  • cienkowarstwowe (o grubości kilku mikrometrów) ogniwa fotowoltaiczne z krzemu amorficznego,
  • cienkowarstwowe (o grubości kilku mikrometrów) ogniwa fotowoltaiczne ze związków półprzewodnikowych.
13)	Budowa panelu fotowoltaicznego. W budowie wyróżniamy ogniwa fotowoltaiczne (połączone szeregowo lub równolegle), hartowana szyba ochronna, metalowa obudowa, rama aluminiowa panelu.

Budowa panelu fotowoltaicznego

Ogniwa słoneczne można łączyć szeregowo lub równolegle w systemy wyższej mocy tworząc panele fotowoltaiczne. Poszczególne ogniwa umieszcza się obok siebie pomiędzy materiałami nośnymi. Materiał nośny z ogniwami zamyka się w aluminiowe ramy z kauczukowym uszczelnieniem, co znacznie zwiększa stabilność całych paneli. W celu poprawy wytrzymałości paneli przed zjawiskami atmosferycznymi (np. opadami śniegu) moduły montuje się w ramach ze stali szlachetnej (nierdzewnej).

Oprócz paneli, na działający system fotowoltaiczny składa się jeszcze wiele innych niezbędnych elementów. Wśród nich można wyróżnić elementy dostosowujące prąd do potrzeb wykorzystywanych urządzeń elektrycznych: dla urządzeń prądu stałego mogą to być kontrolery napięcia, a dla urządzeń prądu zmiennego – falowniki.

W przypadku, gdy system został przewidziany również do dostarczania energii w porze nocnej, konieczne jest zastosowanie podsystemu magazynowania w postaci dostatecznej ilości akumulatorów odpowiedniego typu. W celu maksymalnego wykorzystania dostępnego nasłonecznienia należy zachować stały kąt paneli względem słońca przez całą porę dzienną. Systemy takie wyposaża się dodatkowo w układy kierujące panele w stronę słońca.

Energia geotermalna

Energia geotermalna jest to ciepło zgromadzone w skorupie ziemskiej. To odnawialne źródło energii można wykorzystywać do pozyskania ciepła lub energii elektrycznej. W celu ustalenia zasobów geotermalnych wykonuje się specjalne odwierty.

Miarą zasobów energii geotermalnej jest stosunek energii dostępnej w skorupie ziemskiej do średniej rocznej temperatury na powierzchni badanego terenu. Zasoby energii geotermalnej mogą występować na głębokościach od 700 do 3000 m.

Zasoby geotermalne można podzielić na:

  • zasoby hydrotermiczne,
  • zasoby petrotermiczne.

Zasoby hydrotermiczne są to zasoby energii w postaci gorącej wody i pary wodnej występujące
w warstwach wodonośnych, szczelinach skalnych i żyłach wodnych. Natomiast zasoby petrotermiczne opierają się na energii związanej z ciepłem skał skorupy ziemskiej.

Energia geotermalna na obszarze Polski jest dostępna w dużych ilościach. Często źródła geotermalne znajdują się pod obszarami miejskimi co może zmniejszyć koszty ich wykorzystania.

Poniżej określono dostępne zasoby geotermalne w Polsce.

Dostępne zasoby geotermalne w Polsce
Nr okręgu Nazwa okręgu geotermalnego

ΔT [°C]

3 km

GJ / m

3 km

Powierzchnia 10 9 [m2]

Dostępne zasoby energii geotermalnej·1021 [J]

3 km

  Grudziądzko-warszawski 70 260 70 18
2 Szczecińsko-łódzki 85 320 67 21
3 Podsudecki 90 340 39 13
4 Pomorski 65 240 12 3
5 Lubelski 80 300 12 4
6 Bałtycki 65 240 15 4
7 Podlaski 65 240 7 2
8 Przedgórze Karpat 80 300 16 5
9 Karpaty 70 260 13 3

 

W celu wykorzystania energii geotermalnej, dokonuje się odwiertów, a następnie umieszcza się w nich odpowiednie instalacje. Źródła niskotemperaturowe (20-35°C) wykorzystuje się do ogrzewania pomieszczeń i przygotowywania ciepłej wody użytkowej. Wysokoenergetyczne źródła najlepiej wykorzystać w bezpośredni sposób do napędzania generatorów energii elektrycznej. Energię geotermalną można również wykorzystywać w rolnictwie (np. do suszenia płodów rolnych) i w przemyśle spożywczym.

Energia ze spalania biomasy

Biomasa to stałe lub ciekłe substancje pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego, które ulegają biodegradacji, pochodzące z produktów, odpadów i pozostałości z produkcji rolnej oraz leśnej, przemysłu przetwarzającego ich produkty, a także części pozostałych odpadów, które ulegają biodegradacji, a w szczególności surowce rolnicze. Energię biomasy można pozyskiwać na dwa sposoby: poprzez bezpośrednie spalanie biomasy lub przez wykorzystanie gazu będącego produktem reakcji zachodzących w biomasie.

Najprostszą i najczęściej stosowaną metodą pozyskiwania energii z biomasy w przypadku budynków jest bezpośrednie spalanie. Do spalania biomasy wykorzystuje się specjalne kotły. Kotły te, poza biomasą, mogą także spalać typowe paliwa przy zachowaniu wysokiej wydajności.

Inne środki poprawy

Wpływ na ograniczenie zużycia energii w budynku ma również zmiana zachowań użytkowników budynków. W tym celu warto organizować kampanie informacyjne i motywacyjne.

Warto zwrócić uwagę, by dobry przykład w tym zakresie dały władze lokalne oraz podmioty, które zarządzają budynkami. Dobrym sposobem na zmotywowanie do działania może być podział uzyskanych oszczędności pomiędzy użytkowników budynków.

Zamknij informację o ciasteczkach

Informacje o ciasteczkach!

Używamy ciasteczek, aby ułatwić Ci korzystanie z naszego serwisu oraz do celów statystycznych. Jeśli nie blokujesz tych plików, to zgadzasz się na ich użycie oraz zapisanie w pamięci urządzenia. Pamiętaj, że możesz samodzielnie zarządzać ciasteczkami, zmieniając ustawienia przeglądarki.