Възобновяемата енергия се превръща във все по-важен въпрос в днешния свят. В допълнение към нарастващата цена на изкопаемите горива и заплахата от изменението на климата, в тази област също има положителни развития, които включват подобряване на ефективността, както и намаляване на цените.
Всичко това увеличи търсенето на алтернативна енергия и ускори прехода към по-чисти, по-устойчиви методи на електрическа енергия. Важно е обаче да се отбележи, че има много видове - биомаса, слънчева енергия, вятър, приливи и геотермална енергия - и всеки от тях има свой дял от предимства и недостатъци.
Биомаса:
Най-широко използваната форма на възобновяема енергия е биомасата. Биомасата просто се отнася до използването на органични материали и превръщането им в други форми на енергия, които могат да бъдат използвани. Въпреки че някои форми на биомаса се използват от векове - като изгаряне на дърва - други, по-нови методи, са фокусирани върху методи, които не произвеждат въглероден диоксид.
Например, има чисти горими биогорива, които са алтернативи на нефт и газ. За разлика от изкопаемите горива, които се произвеждат чрез геоложки процеси, биогоривото се произвежда чрез биологични процеси - като земеделие и анаеробно храносмилане. Обичайните горива, свързани с този процес, са биоетанолът, който се създава чрез ферментиране на въглехидрати, получени от захарни или нишестени култури (като царевица, захарна тръстика или сладко сорго) за създаване на алкохол.
Друго често срещано биогориво е известно като биодизел, който се произвежда от масла или мазнини, използвайки процес, известен като трансестерификация - където молекулите на киселина се обменят на алкохол с помощта на катализатор. Тези видове горива са популярни алтернативи на бензина и могат да бъдат изгорени в превозни средства, които са преобразувани да се движат по тях.
Слънчевата енергия:
Слънчевата енергия (ака. Фотоволтаиците) е един от най-популярните и най-бързо развиващите се източници на алтернативна енергия. Тук процесът включва слънчеви клетки (обикновено направени от резенчета кристален силиций), които разчитат на фотоволтаичния (PV) ефект, за да абсорбират фотони и да ги преобразуват в електрони. Междувременно слънчевата топлинна енергия (друга форма на слънчева енергия) разчита на огледала или лещи, за да концентрира голяма площ от слънчева светлина или слънчева топлинна енергия (STE) върху малка площ (т.е. слънчева клетка).
Първоначално фотоволтаичната мощност се използва само за малки до средни операции, вариращи от устройства със слънчева енергия (като калкулатори) до домакински масиви. Обаче от 80-те години насам търговските концентрирани слънчеви централи стават много по-често срещани. Те не само са сравнително евтин източник на енергия, при който захранването на мрежата е неудобно, твърде скъпо или просто не е достъпно; повишаването на ефективността на слънчевите клетки и намаляването на цените правят слънчевата енергия конкурентоспособна с конвенционалните източници на енергия (т.е. изкопаеми горива и въглища).
Днес слънчевата енергия също се използва все по-често в свързани с мрежата ситуации като начин за захранване на нисковъглеродна енергия в мрежата. До 2050 г. Международната агенция по енергетика предвижда, че слънчевата енергия - включително STE и PV-операциите - ще представлява над 25% от пазара, което я прави най-големият източник на електроенергия в света (повечето инсталации се разполагат в Китай и Индия).
Вятърната енергия:
Вятърната енергия се използва от хиляди години за бутане на платната, за вятърни мелници или за генериране на налягане за водни помпи. Използването на вятъра за производство на електроенергия е обект на изследване от края на 19 век. Въпреки това, само с големи усилия за намиране на алтернативни източници на енергия през 20-ти век вятърната енергия е станала основна точка на значителни изследвания и разработки.
В сравнение с други форми на възобновяема енергия, вятърната енергия се счита за много надеждна и стабилна, тъй като вятърът е постоянен от година на година и не намалява по време на пиковите часове на търсене. Първоначално строителството на вятърни електроцентрали беше скъпо начинание. Но благодарение на последните подобрения, вятърната енергия започна да определя пикови цени на пазарите на едро с енергия в световен мащаб и да намали приходите и печалбите на производството на изкопаеми горива.
Според доклад, публикуван миналия март от Министерството на енергетиката, растежът на вятърната енергия в Съединените щати може да доведе до още по-висококвалифицирани работни места в много категории. Озаглавен „Вятърно зрение: нова ера за вятърна енергия в Съединените щати“, документът посочва, че до 2050 г. индустрията би могла да представлява до 35% от производството на електричество в САЩ.
Освен това миналата година Световният съвет за вятърна енергия и Greenpeace International се събраха, за да публикуват доклад, озаглавен „Глобални перспективи за вятърна енергия 2014“. Този доклад посочва, че в световен мащаб вятърната енергия може да осигури до 2550 до 25% от световната електроенергия до 2050 г. Към момента на писането на доклада търговските инсталации в повече от 90 държави са имали общ капацитет от 318 гигавата (GW), осигурявайки около 3% от глобалното предлагане.
Мощност на приливите и отливите:
Подобно на вятърната енергия, приливната енергия се счита за потенциален източник на енергия от възобновяеми източници, тъй като приливите и отливите са стабилни и предвидими. Подобно на вятърните мелници, мелниците за приливи и отливи се използват още от времето на Древен Рим и Средновековието. Входящата вода се съхраняваше в големи водоеми и докато приливите излязоха навън, те превърнаха водни колела, които генерираха механична сила за мелене на зърно.
Едва през 19 век процесът на използване на падаща вода и въртящи се турбини за създаване на електричество е въведен в САЩ и Европа. И едва от 20-та година насам тези операции са били пренастроени за строителство по крайбрежните и не само реки.
Традиционно силата на приливите и отливите е пострадала от сравнително високата цена и ограничената наличност на места с достатъчно високи приливи и приливни скорости. Въпреки това, много скорошни технологични разработки и подобрения, както в проектирането, така и в турбинната технология, показват, че общата наличност на приливната мощност може да бъде много по-висока от предполагаемата преди и че икономическите и екологичните разходи могат да бъдат сведени до конкурентни нива.
Първата в света мащабна приливна електроцентрала е приливната електроцентрала Rance във Франция, която започна да функционира през 1966 г. А в Оркни, Шотландия, е създадено първото в света съоръжение за изпитване на морска енергия - Европейският център за морска енергия (EMEC). 2003 г., за да започне развитието на вълновата и приливната енергийна индустрия във Великобритания.
През 2015 г. първата в света свързана с мрежата вълнова електроцентрала (CETO, кръстена на гръцката богиня на морето) излезе онлайн край бреговете на Западна Австралия. Разработена от Carnegie Wave Energy, тази електроцентрала работи под вода и използва подводни шамандури, за да изпомпва серия помпи с морско дъно, които от своя страна генерират електричество.
Геотермалната:
Геотермалното електричество е друга форма на алтернативна енергия, която се счита за устойчива и надеждна. В този случай топлинната енергия се извлича от Земята - обикновено от магма тръби, горещи извори или хидротермална циркулация - за въртене на турбини или топлинни сгради. Счита се за надежден, защото Земята съдържа 1031 джоули на стойност топлинна енергия, която естествено изтича към повърхността чрез проводимост със скорост 44,2 терават (TW) - повече от двойно потребление на енергия от сегашното човечество.
Един недостатък е фактът, че тази енергия е дифузна и може да бъде използвана евтино само на определени места. Въпреки това, в определени области на света, като Исландия, Индонезия и други региони с високи нива на геотермална активност, това е лесно достъпен и рентабилен начин за намаляване на зависимостта от изкопаеми горива и въглища за производство на електроенергия. Страните, които произвеждат повече от 15 процента от електроенергията си от геотермални източници, включват Ел Салвадор, Кения, Филипините, Исландия и Коста Рика.
От 2015 г. глобалният капацитет за геотермална мощност възлиза на 12,8 гигавата (GW), което се очаква да нарасне до 14,5 до 17,6 GW до 2020 г. Нещо повече, Асоциацията за геотермална енергия (GEA) изчислява, че само 6,5% от общия потенциал в световен мащаб е бил досега, докато IPCC съобщи, че потенциалът за геотермална мощност е в диапазона от 35 GW до 2 TW.
Проблеми с осиновяването:
Един проблем при много форми на възобновяема енергия е, че те зависят от природните обстоятелства - вятър, водоснабдяване и достатъчно слънчева светлина, които могат да налагат ограничения. Друг проблем е относителният разход на много форми на алтернативна енергия в сравнение с традиционните източници като нефт и природен газ. Доскоро пускането на централи с въглища или петрол беше по-евтино от инвестирането на милиони в изграждането на големи слънчеви, вятърни, приливни и геотермални операции.
Въпреки това, непрекъснатите подобрения в производството на слънчеви клетки, вятърни турбини и друго оборудване - да не говорим за подобрения в количеството произведена енергия - доведоха до това, че много форми на алтернативна енергия стават конкурентни на други методи. По целия свят нациите и общностите се активизират, за да ускорят прехода към по-чисти, по-устойчиви и по-самостоятелни методи.
Написахме много интересни статии за алтернативната енергия в Space Magazine. Ето какво е алтернативната енергия? Какво е слънчева енергия? и откъде идва геотермалната енергия? Може ли светът да работи със слънчева и вятърна енергия? и да събира слънчева енергия от космоса.
Трябва също така да разгледате Националния проект за политика по политика за възобновяема енергия и политика за възобновяема енергия.
Astronomy Cast също има епизод по темата. Ето епизод 51: Земята.
Източници:
- Уикипедия - възобновяема енергия
- САЩ Администрация за енергийна информация - възобновяеми и алтернативни горива
