Tego typy rozwiązania znajdują coraz większą liczbę zwolenników, również na wsi. Każdego dnia powstają „Domowe elektrownie” korzystające z urządzeń fotowoltaicznych oraz kolektorów słonecznych.
Na taki stan rzeczy ma wpływ kilka czynników. Głównym jest czynnik ekonomiczny. Inwestycja zwraca się w ciągu kilku lat. Kolejnym ważnym czynnikiem jest większa świadomość ludzi dotycząca stanu naszej planety i troski o nią. W ciągu kolejnych lat ludzkość czeka rewolucja motoryzacyjna, silniki spalinowe zastąpią te, które są napędzane prądem. W 2030 r. nie będzie można poruszać się samochodem z silnikiem spalinowym w centrach miast niektórych stolic Europy. Na szczycie Rady Europejskiej unijni przywódcy osiągnęli porozumienie w sprawie zwiększenia ograniczenia emisji gazów cieplarnianych o co najmniej 55% do 2030 r.
Porozumienie tworzy także warunki dla sprawiedliwej transformacji polskiej energetyki. Nasz kraj uzyskał na ten cel duże środki na poziomie 220-230 mld zł. W Stanach Zjednoczonych już teraz, żeby sprzedawać samochody danej marki, należy mieć w ofercie model z silnikiem elektrycznym. Cały świat zmierza w kierunku racjonalnego wykorzystania odnawialnych źródeł energii. W gospodarstwie istnieje możliwość wykorzystania następujących rodzajów odnawialnych źródeł: energii słońca, wiatru, wody, biomasy, fotowoltaiki.
Energia słońca
Energię promieniowania słonecznego zalicza się do odnawialnych źródeł energii. Jest ono wynikiem drgań pola magnetycznego i elektromagnetycznego. Energia słoneczna uzyskiwana ze słońca jest wysokoenergetyczna i dostępna na całej Ziemi. Z powodzeniem może zastępować konwencjonalne źródła energii, jak: gaz ziemny, ropa naftowa, uran czy węgiel. Jest to bardzo istotne z punktu widzenia ochrony środowiska oraz pozyskiwania czystej energii. W obecnych czasach zapotrzebowanie na energię jest pokrywane głównie z paliw kopalnych, jak: węgiel, ropa naftowa czy gaz ziemny. Są to jednak zasoby nieodnawialne i kiedyś ich pokłady ulegną wyczerpaniu. Aby być przygotowanym na tę chwilę, już teraz poszukuje się alternatywnych źródeł energii, które w przyszłości pokryją zapotrzebowanie na nią. Rozwiązaniem idealnym wydaje się być energia pochodząca ze słońca. Wykorzystanie tej energii nie przynosi negatywnych skutków dla środowiska, jak spalanie węgla. Według szacunkowych wyliczeń słońce będzie świeciło jeszcze 4,5 miliarda lat, czyli znacznie dłużej niż długość życia człowieka.
Fotowoltaika
Fotowoltaika to proces wytwarzania energii elektrycznej z darmowego promieniowania słonecznego. Obecnie rozwój fotowoltaiki następuję bardzo dynamicznie, a słońce stanowi trzecie co do wielkości źródło energii odnawialnej na świecie. Energia słoneczna może być wykorzystywana do zasilania niewielkich urządzeń przenośnych, takich jak kalkulatory czy zegarki, lamp i sygnalizacji drogowych oraz parkometrów, a także do ogrzewania pomieszczeń oraz podgrzewania wody w budynkach mieszkalnych. Każdy z nas może czerpać korzyści z naturalnego źródła energii także do zasilenia swoich urządzeń domowych, wychodząc naprzeciw postępującej degradacji środowiska naturalnego oraz stale rosnącym cenom prądu. Polska posiada idealne warunki do rozwoju fotowoltaiki – nasłonecznie 1000 kWh/m2. Różnice w nasłonecznieniu pomiędzy północą a południem kraju nie przekraczają 2%. Identyczne nasłonecznie posiadają Niemcy i Czesi. Optymalne temperatury dobowe nie powodują przegrzewania się systemu.
Wykorzystaniem w gospodarstwie rolnym są systemy agrofotowoltaiczne instalowane w różny sposób. Najbardziej popularne są trzy metody. Pierwsza z nich zakłada instalację paneli na ziemi, a w przestrzeniach pomiędzy nimi zasadzenie roślin. Kolejną metodą jest montaż paneli na konstrukcji napowietrznej, tj. dedykowanym szkielecie, pod którym mogą rosnąć swobodnie rośliny różnej wysokości. W trzecim przypadku instalacja słoneczna jest montowana na dachu szklarni. Agrofotowoltaika jest szansą dla suchych stref klimatycznych oraz osób hodujących warzywa. Teoretycznie każdy mógłby mieć możliwość instalacji modułów, na przykład na własnych szklarniach. Energia pozyskiwana z agrofotowoltaiki może być wprowadzana do sieci lub wykorzystywana do użytku osobistego. Mogą dzięki niej powstać nowe modele biznesowe dla rolników pobudzające lokalną przedsiębiorczość, dając wartość dodaną w regionie i rozwój obszarów wiejskich. Im gorętsze lata, tym agrofotowoltaika jest bardziej opłacalna.
Można wnioskować, że najlepszą odpowiedzią na efekt cieplarniany, jaką mogą dać rolnicy, jest montowanie paneli słonecznych w gospodarstwach. Dzięki temu rozwiązaniu nie przyczyniają się do pogarszania stanu środowiska naturalnego, ochraniają swoje zbiory, przed nadmiernym nasłonecznieniem, no i oczywiście cieszą się bardzo tanią, odnawialną energią, którą mogą wykorzystywać na wiele sposobów.
Energia wiatru
Energia kinetyczna przemieszczających się mas powietrza, zaliczana do odnawialnych źródeł energii. Jest przekształcana w energię elektryczną za pomocą turbin wiatrowych, jak również wykorzystywana jako energia mechaniczna w wiatrakach i pompach wiatrowych oraz jako źródło napędu w jachtach żaglowych. Sprzyja ochronie środowiska naturalnego, w tym poprawie stanu powietrza, zmniejsza emisję zanieczyszczeń do atmosfery, nie generuje odpadów, np.: ścieków, nie powoduje degradacji terenu ani strat w obiegu wody, przeciwdziała zmianom klimatycznym i rosnącemu globalnemu ociepleniu. Jest konkurencyjna cenowo wobec źródeł konwencjonalnych, a samodzielne wytwarzanie energii pozwala na uniezależnienie się od rosnących cen i wiąże się z niskimi kosztami eksploatacyjnymi.
Inwestycje w zakresie wykorzystania energii wiatru przekładają się na rozwój regionów, generują przychody dla właścicieli gruntów, na których zaplanowano budowę elektrowni wiatrowych, zapewniają wzrost gospodarczy, przyczyniają się do powstawania nowych miejsc pracy w takich obszarach, jak m.in.: usługi projektowania, geologiczne, finansowe, sektor budowlany itp. Do postawienia elektrowni wiatrowej nie jest wymagana zbyt rozległa powierzchnia, można w tym celu zagospodarować zarówno nieużytki, jak i tereny nadające się do upraw rolniczych. Możną ją również wykorzystywać w gospodarstwie rolnym do ogrzewania pomieszczeń inwentarskich i domowych, grzania wody technologicznej i dla gospodarstw domowych, napędu urządzeń technologicznych i innych w okresie występujących większych prędkości wiatru, np. napędu wentylatorów do suszenia ziarna i siana, urządzeń do przygotowania pasz, urządzeń do natleniania gnojowicy itp. Napędzania pomp wodnych dla pozyskania wody do nawadniania, odpompowywania wód depresyjnych, napędzania kompresorów do natlenienia wód w zbiornikach chowu ryb w jeziorach.
Energia wodna
Elektrownie wodne generują energię elektryczną, wykorzystując do tego celu energię kinetyczną przepływającej wody. Płynąca woda w rzece staje się źródłem energii i poprzez zapory, turbiny i strumienie pływowe zostaje wykorzystana do produkcji energii elektrycznej. Energia wodna ma wysoki stopień sprawności i przekształca 90% energii wodnej w energię użytkową. Prawie 16% światowego zapotrzebowania na energię elektryczną pokrywane jest przez energetykę wodną, czyli nieco więcej niż z energii jądrowej (15%). W Europie – Szwecja i Norwegia są pionierami w dziedzinie energetyki wodnej. Udział energetyki wodnej w pozyskiwaniu energii pierwotnej w przypadku Polski wynosi ok. 2%.
Przykładem wykorzystania energii wodnej w gospodarstwie rolnym jest mała elektrownia wodna (MEW) – elektrownia wodna o mocy zainstalowanej poniżej 5 MW. To kryterium stosuje się w Polsce oraz w niektórych krajach Europy Zachodniej.
W większości państw Unii Europejskiej do małych elektrowni zalicza się te o mocy do 10 MW, poza krajami skandynawskimi, Szwajcarią i Włochami, gdzie za „małe” uznaje się elektrownie do 2 MW. Małe elektrownie wodne wykorzystują środowisko przyrodnicze, stąd mają licznych zwolenników i przeciwników. Uznawane są za odnawialne źródła energii, a ich właściciele uzyskują certyfikat wytworzenia tzw. zielonej energii. Towarzyszące elektrowni wodnej urządzenia hydrotechniczne oraz sama elektrownia wpływają, zarówno korzystnie jaki i niekorzystnie, na bilans hydrologiczny i geomorfologiczny okolicy oraz biocenozę rzeki.
Woda ze zbiorników przy elektrowniach może być też wykorzystywana np. do nawadniania terenów rolniczych oraz do zasilenia energią elektryczną gospodarstwa rolnego.
Energia biomasy
Biomasa – oznacza ulegającą biodegradacji frakcję produktów, odpadów i pozostałości z produkcji rolnej (w tym substancje pochodzenia roślinnego i zwierzęcego), leśnej i powiązanych gałęzi przemysłu, w tym rybołówstwa i akwakultury, a także biogazy i ulegającą biodegradacji frakcję odpadów przemysłowych i komunalnych.
Polski sektor rolniczy posiada nieograniczone ilości tak zwanego substratu, czyli materiału biomasowego, z którego przy odpowiednim wykorzystaniu możemy uzyskać energię. Przede wszystkim są to pozostałości z rolnictwa,np.: słoma zbóż, rzepaku, siano, łęty, drewno opałowe: ścinki, kora i wióry, zrębki, trociny, odpady z produkcji zwierzęcej, osady ściekowe odwodnione, rośliny energetyczne drzewiaste i trawiaste.
Głównymi sposobami przetwarzania biomasy na cele energetyczne są spalanie, piroliza, zgazowanie.
Biomasę w gospodarstwie rolnym można wykorzystać do generacji różnych form energii elektrycznej, ciepła, chłodu gospodarstw oraz domów. Ograniczanie emisji metanu i podtlenku azotu, stanowiących gazy cieplarniane wydzielane na drodze niekontrolowanej fermentacji metanowej w czasie składowania materiałów biogennych oraz odorów, możliwość utylizacji odpadów niebezpiecznych i organicznych (m.in. odpady poubojowe oraz osady ściekowe).
Pompy ciepła są nowoczesnymi urządzeniami grzewczymi, korzystającymi z odnawialnych źródeł energii. Działają jak zwykłe domowe chłodziarki. Zasada ich pracy polega na odbiorze ciepła z dolnego źródła o niskiej temperaturze i przekazaniu ciepła do źródła górnego o wysokiej temperaturze. Górnym źródłem jest instalacja centralnego ogrzewania i/lub ciepła woda użytkowa. Źródłem ciepła niskotemperaturowego może być natomiast:
Sercem pompy ciepła jest sprężarka elektryczna, która umożliwia zachodzenie opisanego powyżej procesu. Odbywa się to kosztem doprowadzonej do napędu sprężarki elektryczności.
Bartłomiej Knurek
PODR Boguchwała
