През последните години алтернативната енергия беше обект на силен интерес и дискусии. Благодарение на заплахата от изменението на климата и факта, че средните глобални температури продължават да се покачват от година на година, стремежът да се намерят форми на енергия, които ще намалят зависимостта на човечеството от изкопаеми горива, въглища и други методи на замърсяване естествено се засили.
Въпреки че повечето концепции за алтернативната енергия не са нови, едва през последните няколко десетилетия проблемът стана належащ. И благодарение на подобренията в технологията и производството, разходите за повечето форми на алтернативна енергия намаляват, докато ефективността се увеличава. Но само какво е алтернативната енергия и каква е вероятността тя да стане мейнстрийм?
Определение:
Естествено, има известен дебат за това какво означава „алтернативна енергия“ и какво може да бъде приложено. От една страна, терминът може да се отнася до енергийни форми, които не увеличават въглеродния отпечатък на човечеството. В това отношение тя може да включва неща като ядрени съоръжения, водноелектрическа енергия и дори неща като природен газ и „чисти въглища“.
От друга страна, терминът се използва и за означаване на онези, които в момента се считат за нетрадиционни методи на енергия - като слънчева, вятърна, геотермална, биомаса и други скорошни допълнения. Този вид класификация изключва методи като хидроелектриците, които съществуват вече повече от век и следователно са доста общи за определени региони по света.
Друг фактор е, че алтернативните източници на енергия се считат за „чисти“, което означава, че те не произвеждат вредни замърсители. Както вече беше отбелязано, това може да се отнася до въглероден диоксид, но и други емисии като въглероден оксид, серен диоксид, азотен оксид и други. В рамките на тези параметри ядрената енергия не се счита за алтернативен източник на енергия, тъй като създава радиоактивни отпадъци, които са силно токсични и трябва да се съхраняват.
Във всички случаи обаче терминът се използва за означаване на форми на енергия, които ще заменят изкопаемите горива и въглищата като преобладаващата форма на производство на енергия през следващите десетилетия.
Видове алтернативна енергия:
Строго погледнато, има много видове алтернативна енергия. За пореден път дефинициите се превръщат в малко по-съществена точка и терминът е използван в миналото, за да се отнася до всеки метод, който по онова време се е считал за не-мейнстрийм. Но ако терминът се използва широко, за да означава алтернативи на въглищата и изкопаемите горива, той може да включва всяко или всички от следните:
Хидроенергетиката: Това се отнася до енергия, генерирана от водноелектрически язовири, където падащата вода (т.е. реки или канали) се канализира чрез апарат за въртене на турбини и генериране на електричество.
Ядрената енергия: Енергия, която се получава чрез реакции на бавно делене. Прътовете уран или други радиоактивни елементи загряват водата, за да генерират пара, която от своя страна върти турбини за генериране на електричество.
Слънчевата енергия: Енергия, използвана директно от Слънцето, където фотоволтаичните клетки (обикновено съставени от силиконов субстрат и подредени в големи масиви) преобразуват слънчевите лъчи директно в електрическа енергия. В някои случаи топлината, произведена от слънчева светлина, се използва и за производство на електричество, което е известно като слънчево-топлинна енергия.
Вятърната енергия: Енергия, генерирана от въздушния поток, където големите вятърни турбини се въртят от вятъра за генериране на електричество.
Геотермална мощност: Енергия, генерирана от топлина и пара, произведена от геоложки дейности в земната кора. В повечето случаи това се състои в поставяне на тръби в земята над геологично активни зони за канализиране на пара чрез турбини, като по този начин се генерира електричество.
Мощност на приливите и отливите:Енергия, генерирана от приливни сбруи, разположени около бреговите линии. Тук ежедневните промени в приливите и отливите водят до изтичане на вода и турбини през турбини, генерирайки електричество, което след това се прехвърля в електроцентрали по протежение на брега.
биомаса: Това се отнася до горивата, които се добиват от растения и биологични източници - т.е. етанол, глюкоза, водорасли, гъби, бактерии - които биха могли да заменят бензина като източник на гориво.
Водородът: Енергия, получена от процеси, включващи водороден газ. Това може да включва каталитични преобразуватели, при които водните молекули се разрушават и съединяват чрез електролиза; водородни горивни клетки, където газът се използва за захранване на двигатели с вътрешно горене или се нагрява и се използва за въртене на турбини; или ядрен синтез, където атомите на водород се сливат при контролирани условия, за да освободят невероятни количества енергия.
Алтернативна и възобновяема енергия:
В много случаи алтернативните източници на енергия също са възобновяеми. Условията обаче не са изцяло взаимозаменяеми поради факта, че много форми на алтернативна енергия разчитат на ограничен ресурс. Например, атомната енергия разчита на уран или други тежки елементи, които трябва да бъдат добивани.
Междувременно вятърната, слънчевата, приливната, геотермалната и водноелектрическата енергия разчитат на източници, които са напълно възобновяеми. Слънчевите лъчи са най-богатият енергиен източник от всички и, макар да са ограничени от атмосферните условия и дневните кости, са многогодишни - и следователно неизчерпаеми от индустриална гледна точка. Вятърът също е постоянна благодарение на въртенето на Земята и промените в налягането в нашата атмосфера.
Развитие:
В момента алтернативната енергия все още е в начален стадий. Тази картина обаче бързо се променя поради комбинация от политически натиск, екологични бедствия в световен мащаб (суша, глад, наводнения, буря) и подобрения в технологиите за възобновяема енергия.
Например към 2015 г. енергийните нужди в света все още бяха осигурени предимно от източници като въглища (41,3%) и природен газ (21,7%). Водноелектрическата и атомната енергия съставляват съответно 16,3% и 10,6%, а "възобновяеми енергийни източници" (т.е. слънчева енергия, вятър, биомаса и др.) Са едва 5,7%.
Това представлява значителна промяна от 2013 г., когато глобалното потребление на нефт, въглища и природен газ е съответно 31,1%, 28,9% и 21,4%. Ядрената и водноелектрическата енергия са с 4.8% и 2.45, а възобновяемите източници - само 1.2%.
В допълнение, нарасна броят на международните споразумения относно ограничаването на използването на изкопаеми горива и разработването на алтернативни енергийни източници. Те включват Директивата за възобновяемата енергия, подписана от Европейския съюз през 2009 г., която определи целите за използване на възобновяема енергия за всички държави-членки за 2020 година.
По принцип в споразумението се посочва, че ЕС изпълнява най-малко 20% от общите си енергийни нужди с възобновяеми енергийни източници до 2020 г. и че поне 10% от техните транспортни горива идват от възобновяеми източници до 2020 г. През ноември 2016 г. Европейската комисия преразгледа тези цели, установяващи, че минимум 27% от енергийните нужди на ЕС идват от възобновяеми енергийни източници до 2030 г.
През 2015 г. Рамковата конвенция на Организацията на обединените нации за изменението на климата (UNFCCC) се срещна в Париж, за да създаде рамка за смекчаване на парниковите газове и финансирането на алтернативна енергия, която ще влезе в сила до 2020 г. Това доведе до Парижкото споразумение, което беше приета на 12 декември 2015 г. и отворена за подписване на 22 април (Ден на Земята) 2016 г. в централата на ООН в Ню Йорк.
Няколко държави и държави също бяха забелязани пред лидерството си в областта на развитието на алтернативната енергия. Например в Дания вятърната енергия осигурява до 140% от търсенето на електроенергия в страната, като излишъкът се предоставя на съседни страни като Германия и Швеция.
Исландия, благодарение на местоположението си в Северния Атлантически океан и активните си вулкани, постигна 100% разчитане на възобновяемата енергия до 2012 г. чрез комбинация от хидроелектричество и геотермална енергия. През 2016 г. политиката на Германия за прекратяване на разчитането на нефт и ядрена енергия доведе до това, че страната на 15 май 2016 г. достигна крайъгълен камък - където почти 100% от търсенето на електроенергия идва от възобновяеми източници.
През последните години щатът Калифорния също постигна впечатляващи постижения по отношение на зависимостта си от възобновяема енергия. През 2009 г. 11,6 процента от цялата електроенергия в държавата идва от възобновяеми източници като вятърна, слънчева, геотермална, биомаса и малки водноелектрически съоръжения. Благодарение на множество програми, които насърчават преминаването към възобновяеми енергийни източници, тази 2015 г. се увеличи до 25%.
Въз основа на сегашните темпове на приемане, дългосрочните перспективи за алтернативна енергия са изключително положителни. Според доклад от 2014 г. на Международната агенция по енергетика (IEA), фотоволтаичната слънчева енергия и слънчевата топлинна енергия ще представляват 27% от глобалното търсене до 2050 г., което я прави най-големият източник на енергия. По подобен начин докладът от 2013 г. за вятърната енергия показва, че до 2050 г. вятърът може да представлява до 18% от глобалното търсене.
World Energy Outlook 2016 на IEA също твърди, че до 2040 г. природният газ, вятърът и слънчевата енергия ще затъмнят въглищата и нефта като преобладаващите източници на енергия. А някои дори стигат дотам, че - благодарение на развитието на технологиите за слънчева, вятърна и термоядрена енергия - изкопаемите горива ще остареят до 2050 г.
Както при всички неща, приемането на алтернативна енергия е постепенно. Но благодарение на нарастващия проблем с изменението на климата и нарастващото търсене на електроенергия в световен мащаб, скоростта, с която се приемат чисти и алтернативни методи, стана експоненциална през последните години. По някое време през този век човечеството може да стигне дотам, че да стане въглеродно неутрално, и то нито един момент твърде скоро!
Написахме много статии за алтернативната енергия за Space Magazine. Ето кои са различните видове възобновяема енергия? Какво е слънчева енергия? Как работи вятърната турбина? Може ли светът да работи със слънчева и вятърна енергия? Откъде идва геотермалната енергия? и компромиси водят до сделка с изменението на климата.
Ако искате повече информация за Алтернативната енергия, разгледайте Алтернативните енергийни култури в Космоса. И ето линк към Алтернативните енергийни технологии за контрол на изменението на климата.
Записахме също епизод на Astronomy Cast за планетата Земя. Чуйте тук, Епизод 51: Земя.
Източници:
- Altenergy.org - Алтернативна енергия
- Уикипедия - Алтернативна енергия
- Запазване на енергийното бъдеще - какви са алтернативните източници на енергия?
- Министерство на енергетиката - възобновяема енергия
- National Geographic - Биогорива
- IEA - Основна световна енергийна статистика 2016 г.
