Energia odnawialna staje się coraz ważniejszym zagadnieniem w dzisiejszym świecie. Oprócz rosnących kosztów paliw kopalnych i zagrożenia zmianami klimatycznymi odnotowano również pozytywne zmiany w tej dziedzinie, które obejmują poprawę wydajności, a także obniżenie cen.
Wszystko to zwiększyło zapotrzebowanie na energię alternatywną i przyspieszyło przejście w kierunku czystszych, bardziej zrównoważonych metod energii elektrycznej. Należy jednak zauważyć, że istnieje wiele rodzajów - biomasa, energia słoneczna, wiatr, energia pływowa i energia geotermalna - i każdy z nich ma swoją zaletę i wady.
Biomasa:
Najczęściej stosowaną formą energii odnawialnej jest biomasa. Biomasa oznacza po prostu wykorzystanie materiałów organicznych i przekształcenie ich w inne formy energii, które można wykorzystać. Chociaż od stuleci stosuje się niektóre formy biomasy - takie jak spalanie drewna - inne, nowsze metody koncentrują się na metodach, które nie wytwarzają dwutlenku węgla.
Na przykład istnieją czyste biopaliwa, które stanowią alternatywę dla ropy i gazu. W przeciwieństwie do paliw kopalnych, które są wytwarzane w procesach geologicznych, biopaliwo powstaje w wyniku procesów biologicznych - takich jak rolnictwo i fermentacja beztlenowa. Typowymi paliwami związanymi z tym procesem są bioetanol, który powstaje w wyniku fermentacji węglowodanów pochodzących z upraw cukru lub skrobi (takich jak kukurydza, trzcina cukrowa lub słodka sorgo) w celu wytworzenia alkoholu.
Inne powszechne biopaliwo jest znane jako biodiesel, który jest wytwarzany z olejów lub tłuszczów w procesie znanym jako transestryfikacja - w którym cząsteczki kwasu są wymieniane na alkohol za pomocą katalizatora. Tego rodzaju paliwa są popularną alternatywą dla benzyny i mogą być spalane w pojazdach, które zostały przerobione na ich eksploatację.
Energia słoneczna:
Energia słoneczna (inaczej fotowoltaika) jest jednym z najpopularniejszych i najszybciej rozwijających się źródeł energii alternatywnej. Tutaj proces obejmuje ogniwa słoneczne (zwykle wykonane z kawałków krzemu krystalicznego), które wykorzystują efekt fotowoltaiczny (PV) do absorbowania fotonów i przekształcania ich w elektrony. Tymczasem energia słoneczno-termiczna (inna forma energii słonecznej) polega na zwierciadłach lub soczewkach w celu skoncentrowania dużego obszaru światła słonecznego lub energii słonecznej termicznej (STE) na małym obszarze (tj. Ogniwie słonecznym).
Początkowo energia fotowoltaiczna była wykorzystywana tylko do małych i średnich operacji, od urządzeń zasilanych energią słoneczną (takich jak kalkulatory) po macierze domowe. Jednak od lat 80. komercyjne skoncentrowane elektrownie słoneczne stały się znacznie bardziej powszechne. Są nie tylko stosunkowo niedrogim źródłem energii, gdzie energia z sieci jest niewygodna, zbyt droga lub zwyczajnie niedostępna; wzrost wydajności ogniw słonecznych i spadające ceny sprawiają, że energia słoneczna jest konkurencyjna w stosunku do konwencjonalnych źródeł energii (tj. paliw kopalnych i węgla).
Obecnie energia słoneczna jest również coraz częściej wykorzystywana w sytuacjach związanych z podłączeniem do sieci jako sposobu dostarczania energii o niskiej emisji węgla do sieci. Do 2050 r. Międzynarodowa Agencja Energii przewiduje, że energia słoneczna - w tym operacje STE i PV - będzie stanowić ponad 25% rynku, co czyni ją największym na świecie źródłem energii elektrycznej (większość instalacji jest wdrażana w Chinach i Indiach).
Moc wiatru:
Energia wiatrowa jest używana od tysięcy lat do pchania żagli, wiatraków lub wytwarzania ciśnienia dla pomp wodnych. Wykorzystanie wiatru do generowania elektryczności jest przedmiotem badań od końca XIX wieku. Jednak dopiero przy znacznych staraniach o znalezienie alternatywnych źródeł energii w XX wieku energia wiatrowa stała się centralnym punktem znacznych badań i rozwoju.
W porównaniu z innymi formami energii odnawialnej energia wiatrowa jest uważana za bardzo niezawodną i stabilną, ponieważ wiatr jest spójny z roku na rok i nie zmniejsza się w szczytowych godzinach zapotrzebowania. Początkowo budowa farm wiatrowych była kosztownym przedsięwzięciem. Jednak dzięki ostatnim ulepszeniom energia wiatrowa zaczęła ustalać najwyższe ceny na hurtowych rynkach energii na całym świecie i obniżyć przychody i zyski przemysłu paliw kopalnych.
Według raportu opublikowanego w marcu przez Departament Energii, wzrost energetyki wiatrowej w Stanach Zjednoczonych może prowadzić do jeszcze bardziej wykwalifikowanych miejsc pracy w wielu kategoriach. Dokument zatytułowany „Wizja wiatru: nowa era energetyki wiatrowej w Stanach Zjednoczonych” wskazuje, że do 2050 r. Przemysł może stanowić nawet 35% produkcji elektrycznej w USA.
Ponadto w ubiegłym roku Globalna Rada Energii Wiatrowej i Greenpeace International wspólnie wydały raport zatytułowany „Global Wind Energy Outlook 2014”. W tym raporcie stwierdzono, że do 2050 r. Energia wiatrowa na całym świecie może zapewnić aż 25 do 30% światowej energii elektrycznej. W momencie pisania raportu instalacje komercyjne w ponad 90 krajach miały całkowitą moc 318 gigawatów (GW) około 3% globalnej podaży.
Moc pływowa:
Podobnie jak energia wiatrowa, energia pływowa jest uważana za potencjalne źródło energii odnawialnej, ponieważ pływy są stałe i przewidywalne. Podobnie jak wiatraki, młyny pływowe były używane od czasów starożytnego Rzymu i średniowiecza. Napływająca woda była gromadzona w dużych stawach, a gdy odpływały przypływy, obracały koła wodne, które wytwarzały mechaniczną moc do mielenia ziarna.
Dopiero w XIX wieku proces wykorzystywania spadającej wody i wirujących turbin do wytwarzania energii elektrycznej został wprowadzony w Stanach Zjednoczonych i Europie. Dopiero od 20 lat tego rodzaju operacje zostały przerobione na potrzeby budowy wzdłuż linii brzegowych, a nie tylko rzek.
Tradycyjnie siła pływów cierpiała z powodu stosunkowo wysokich kosztów i ograniczonej dostępności miejsc o wystarczająco wysokich zakresach pływów lub prędkościach przepływu. Jednak wiele ostatnich osiągnięć technologicznych i ulepszeń, zarówno w zakresie projektowania, jak i technologii turbinowej, wskazuje, że całkowita dostępność energii pływowej może być znacznie wyższa niż wcześniej zakładano, a koszty ekonomiczne i środowiskowe mogą zostać obniżone do konkurencyjnych poziomów.
Pierwszą na świecie elektrownią pływową na dużą skalę jest elektrownia pływowa Rance we Francji, która rozpoczęła działalność w 1966 r. W Szkocji w Orkney powstał pierwszy na świecie ośrodek testowania energii morskiej - Europejskie Centrum Energetyki Morskiej (EMEC). 2003 r., Aby rozpocząć rozwój branży energii fal i pływów w Wielkiej Brytanii.
W 2015 r. Pierwsza na świecie elektrownia falowa połączona z siecią (CETO, nazwana od greckiej bogini morza) została uruchomiona online u wybrzeży Australii Zachodniej. Ta elektrownia, opracowana przez Carnegie Wave Energy, działa pod wodą i wykorzystuje boje podmorskie do pompowania szeregu pomp kotwiczonych na dnie morskim, które z kolei wytwarzają energię elektryczną.
Energia geotermalna:
Energia geotermalna jest inną formą energii alternatywnej, która jest uważana za zrównoważoną i niezawodną. W tym przypadku energia cieplna pochodzi z Ziemi - zwykle z przewodów magmy, gorących źródeł lub cyrkulacji hydrotermalnej - do obracania turbin lub ogrzewania budynków. Jest uważany za niezawodny, ponieważ Ziemia zawiera 1031 energia cieplna o wartości dżuli, która naturalnie wypływa na powierzchnię przez przewodzenie z prędkością 44,2 terawatów (TW) - ponad dwukrotnie więcej niż bieżące zużycie energii przez ludzkość.
Wadą jest to, że energia ta jest rozproszona i można ją tanio wykorzystać w niektórych lokalizacjach. Jednak w niektórych regionach świata, takich jak Islandia, Indonezja i inne regiony o wysokiej aktywności geotermalnej, jest to łatwo dostępny i opłacalny sposób zmniejszenia zależności od paliw kopalnych i węgla w celu wytwarzania energii elektrycznej. Kraje wytwarzające ponad 15 procent energii elektrycznej ze źródeł geotermalnych to Salwador, Kenia, Filipiny, Islandia i Kostaryka.
Według stanu na 2015 r. Światowa moc energii geotermalnej wynosi 12,8 gigawata (GW), a do 2020 r. Ma wzrosnąć z 14,5 do 17,6 GW. Co więcej, Stowarzyszenie Energii Geotermalnej (GEA) szacuje, że tylko 6,5 procent całkowitego globalnego potencjału wynosi wykorzystano do tej pory, podczas gdy IPCC podało, że potencjał energii geotermalnej mieści się w przedziale od 35 GW do 2 TW.
Problemy z przyjęciem:
Jednym z problemów związanych z wieloma formami energii odnawialnej jest to, że zależą one od okoliczności natury - wiatru, zaopatrzenia w wodę i wystarczającej ilości światła słonecznego - które mogą nakładać ograniczenia. Kolejną kwestią były względne koszty wielu form energii alternatywnej w porównaniu do tradycyjnych źródeł, takich jak ropa naftowa i gaz ziemny. Do niedawna eksploatacja elektrowni węglowych lub olejowych była tańsza niż inwestowanie milionów w budowę dużych operacji słonecznych, wiatrowych, pływowych lub geotermalnych.
Jednak ciągłe udoskonalenia w zakresie produkcji ogniw słonecznych, turbin wiatrowych i innego sprzętu - nie wspominając już o ulepszeniach w zakresie ilości wytwarzanej energii - spowodowały, że wiele form energii alternatywnej stało się konkurencyjnych w stosunku do innych metod. Na całym świecie narody i społeczności przyspieszają przejście do czystszych, bardziej zrównoważonych i samowystarczalnych metod.
Napisaliśmy wiele interesujących artykułów na temat energii alternatywnej w Space Magazine. Co to jest energia alternatywna ?, Co to jest energia słoneczna? i skąd pochodzi energia geotermalna? Czy świat mógłby biegać na energii słonecznej i wiatrowej? oraz pozyskiwanie energii słonecznej z kosmosu.
Powinieneś także sprawdzić Krajowe Laboratorium Energii Odnawialnej i Projekt Polityki Energetyki Odnawialnej.
Astronomy Cast ma także odcinek na ten temat. Oto odcinek 51: Ziemia.
Źródła:
- Wikipedia - energia odnawialna
- Administracja informacji energetycznej USA - Paliwa odnawialne i alternatywne
