Fitness i zdrowy styl życia 

Energia przyszłości: rzeczywistość i fantazja. Alternatywne źródła energii. energia alternatywna

Energia alternatywna to energia, której źródło jest inne niż te, do których jesteśmy przyzwyczajeni (węgiel, gaz, paliwo jądrowe, ropa itp.); częściej stosowane w kontekście ograniczonej dostępności paliw kopalnych i występowania takiej emisji szkodliwych gazów cieplarnianych do atmosfery. Energia alternatywna jest stosunkowo nową branżą (ponieważ nie było potrzeby szukania czegoś mniej wydajnego, ale czystszego niż np. węgiel) nie znajduje wielu zwolenników, ale przejście na nią jest nieuniknione. Kiedy znajdziemy sposoby na wytworzenie dużej ilości energii elektrycznej (raczej na jej magazynowanie), wykorzystanie wodoru i innych pierwiastków, wydajną energię słoneczną lub termojądrową do zastąpienia zwykłych źródeł, świat zmieni się nie do poznania.

Od 2006 roku chińskie miasto Hefei rozwija „sztuczne słońce” symulujące proces syntezy jądrowej, za pomocą którego teraźniejszość generuje energię. Aby uzyskać alternatywne i nieograniczone źródło energii, naukowcy podgrzewają plazmę do rejestrowania temperatur w specjalnej komorze zwanej tokamakiem. W listopadzie naukowcom udało się podgrzać plazmę do temperatury 100 milionów stopni Celsjusza, a teraz okazało się, że chińskie „Słońce” zostanie w pełni ukończone w 2019 roku.

Energia alternatywna to zestaw obiecujących metod pozyskiwania energii, które nie są tak rozpowszechnione jak tradycyjne, ale budzą zainteresowanie ze względu na opłacalność ich użytkowania przy niskim ryzyku wyrządzenia szkód w środowisku.

energia alternatywna- zestaw obiecujących metod pozyskiwania energii, które nie są tak rozpowszechnione jak tradycyjne, ale są interesujące ze względu na opłacalność ich stosowania przy niskim ryzyku wyrządzenia szkód w środowisku.

Alternatywne źródło energii- metoda, urządzenie lub konstrukcja, która pozwala na pozyskanie energii elektrycznej (lub innego wymaganego rodzaju energii) i zastępuje tradycyjne źródła energii działające na ropie naftowej, produkowanym gazie ziemnym i węglu.

Rodzaje energii alternatywnej: energia słoneczna, energia wiatru, energia biomasy, energia fal, energia gradientu, efekt pamięci kształtu, energia pływów, energia geotermalna.

Energia słoneczna- konwersja energii słonecznej na energię elektryczną metodami fotowoltaicznymi i termodynamicznymi. W metodzie fotoelektrycznej stosuje się konwertery fotoelektryczne (PEC) z bezpośrednią konwersją energii kwantów światła (fotonów) na energię elektryczną.

Instalacje termodynamiczne, zamieniające energię słoneczną najpierw na ciepło, potem mechaniczną, a następnie elektryczną, zawierają „kocioł słoneczny”, turbinę i generator. Jednak promieniowanie słoneczne padające na Ziemię ma szereg charakterystycznych cech: niską gęstość strumienia energii, cykliczność dobową i sezonową oraz zależność od warunków pogodowych. Dlatego zmiany warunków termicznych mogą wprowadzić poważne ograniczenia w pracy systemu. Taki system powinien mieć urządzenie magazynujące, aby wykluczyć przypadkowe wahania trybów pracy lub zapewnić niezbędną zmianę w produkcji energii w czasie. Przy projektowaniu elektrowni słonecznych konieczna jest prawidłowa ocena czynników meteorologicznych.

Energia geotermalna- metoda wytwarzania energii elektrycznej poprzez zamianę wewnętrznego ciepła Ziemi (energii źródeł gorącej pary wodnej) na energię elektryczną.

Ten sposób wytwarzania energii elektrycznej polega na tym, że temperatura skał wzrasta wraz z głębokością, a na poziomie 2-3 km od powierzchni Ziemi przekracza 100°C. Istnieje kilka schematów wytwarzania energii elektrycznej w elektrowni geotermalnej.

Schemat bezpośredni: para naturalna jest przesyłana rurami do turbin podłączonych do generatorów elektrycznych. Schemat pośredni: para jest wstępnie (przed wejściem do turbin) oczyszczana z gazów powodujących zniszczenie rur. Schemat mieszany: surowa para wchodzi do turbin, a następnie nierozpuszczone w niej gazy są usuwane z wody powstałej w wyniku kondensacji.

Koszt „paliwa” takiej elektrowni determinowany jest kosztem wykonania studni oraz systemu odbioru pary i jest stosunkowo niski. Jednocześnie koszt samej elektrowni nie jest wysoki, ponieważ nie posiada ona pieca, kotłowni i komina.

Wady geotermalnych instalacji elektrycznych to możliwość lokalnego osiadania gruntów i budzenia się aktywności sejsmicznej. A gazy wydobywające się z ziemi mogą zawierać substancje toksyczne. Ponadto do budowy elektrowni geotermalnej wymagane są określone warunki geologiczne.

Moc wiatru Jest gałęzią energetyki specjalizującą się w wykorzystaniu energii wiatru (energii kinetycznej mas powietrza w atmosferze).

Farma wiatrowa to instalacja, która zamienia energię kinetyczną wiatru na energię elektryczną. Składa się z turbiny wiatrowej, generatora prądu elektrycznego, automatycznego urządzenia do sterowania pracą turbiny wiatrowej i generatora, urządzeń do ich montażu i konserwacji.

Aby uzyskać energię wiatrową, stosuje się różne konstrukcje: wielołopatkowe „stokrotki”; śmigła, takie jak śmigła do samolotów; wirniki pionowe itp.

Farmy wiatrowe są bardzo tanie w produkcji, ale ich moc jest niewielka, a ich działanie uzależnione jest od pogody. Ponadto są bardzo hałaśliwe, więc duże farmy wiatrowe muszą być nawet wyłączane na noc. Ponadto farmy wiatrowe zakłócają ruch lotniczy, a nawet fale radiowe. Zastosowanie elektrowni wiatrowych powoduje lokalne osłabienie siły przepływów powietrza, co zakłóca wentylację terenów przemysłowych, a nawet wpływa na klimat. Wreszcie, wykorzystanie farm wiatrowych wymaga ogromnych obszarów, znacznie więcej niż inne typy generatorów prądu.

Energia fali- metoda pozyskiwania energii elektrycznej poprzez zamianę energii potencjalnej fal na energię kinetyczną pulsacji i formowanie pulsacji na jednokierunkową siłę obracającą wał generatora elektrycznego.

W porównaniu z energią wiatrową i słoneczną energia fal ma znacznie wyższą gęstość mocy. Tak więc średnia moc mórz i oceanów z reguły przekracza 15 kW / m. Przy wysokości fali 2 m moc osiąga 80 kW/m. Oznacza to, że rozwijając powierzchnię oceanów nie może zabraknąć energii. Tylko część mocy fal może być wykorzystana w energii mechanicznej i elektrycznej, ale dla wody współczynnik konwersji jest wyższy niż dla powietrza - do 85 proc.

Energia pływów, podobnie jak inne rodzaje energii alternatywnej, jest odnawialnym źródłem energii.

Elektrownie tego typu wykorzystują energię pływów do wytwarzania energii elektrycznej. Do budowy najprostszej elektrowni pływowej (TES) potrzebny jest basen - zatoka zablokowana przez tamę lub ujście rzeki. Zapora posiada przepusty i turbiny hydrauliczne, które obracają generator.

Podczas przypływu woda wpływa do basenu. Kiedy poziom wody w basenie i morzu wyrówna się, przepusty są zamykane. Wraz z nadejściem odpływu poziom wody w morzu spada, a gdy ciśnienie staje się wystarczające, turbiny i podłączone do niego generatory elektryczne zaczynają działać, a woda z basenu stopniowo odpływa.

Uznaje się za ekonomicznie wykonalne budowanie elektrowni pływowych na obszarach o wahaniach pływów morskich na poziomie co najmniej 4 m. Wydajność projektowa elektrowni pływowej zależy od charakteru pływów na obszarze, na którym budowana jest stacja, w wielkość i powierzchnię basenu pływowego oraz liczbę turbin zainstalowanych w korpusie zapory.

Wadą elektrowni pływowych jest to, że budowane są tylko na brzegach mórz i oceanów, ponadto nie wytwarzają bardzo dużej mocy, a pływy występują tylko dwa razy dziennie. I nawet one nie są przyjazne dla środowiska. Zaburzają normalną wymianę wody słonej i słodkiej, a tym samym warunki życia życia morskiego. Wpływają również na klimat, ponieważ zmieniają potencjał energetyczny wód morskich, ich prędkość i terytorium ruchu.

Energia temperatury gradientu... Ta metoda produkcji energii opiera się na różnicach temperatur. Nie jest bardzo rozpowszechniony. Przy jego pomocy możliwe jest wytworzenie dość dużej ilości energii przy umiarkowanych kosztach produkcji energii elektrycznej.

Większość elektrowni w temperaturze gradientu znajduje się nad brzegiem morza i wykorzystuje do działania wodę morską. Oceany na świecie pochłaniają prawie 70% energii słonecznej spadającej na Ziemię. Różnica temperatur między zimnymi wodami na głębokości kilkuset metrów a ciepłymi wodami na powierzchni oceanu to ogromne źródło energii, szacowane na 20-40 tys. TW, z czego praktycznie można wykorzystać tylko 4 TW.

Jednocześnie morskie elektrownie cieplne, zbudowane na różnicy temperatur wody morskiej, przyczyniają się do uwalniania dużej ilości dwutlenku węgla, podgrzewania i obniżania ciśnienia wód głębinowych i schładzania wód powierzchniowych. A procesy te nie mogą nie wpływać na klimat, florę i faunę regionu.

Energia z biomasy... W przypadku rozkładu biomasy (obornik, martwe organizmy, rośliny) uwalniany jest biogaz o wysokiej zawartości metanu, który jest wykorzystywany do ogrzewania, wytwarzania energii itp.

Istnieją przedsiębiorstwa (chlewy, obory itp.), które zaopatrują się w energię elektryczną i ciepło, ponieważ mają kilka dużych „kadzi”, w których składowane są duże masy nawozu zwierzęcego. W tych szczelnych zbiornikach obornik gnije, a uwolniony gaz trafia na potrzeby gospodarstwa.

Kolejną zaletą tego rodzaju energii jest to, że w wyniku wykorzystania mokrego obornika do produkcji energii z obornika pozostaje sucha pozostałość, która jest doskonałym nawozem na pola.

Jako biopaliwo można również wykorzystać szybko rosnące glony i niektóre rodzaje odpadów organicznych (łodygi kukurydzy, trzciny cukrowej itp.).

Efekt pamięci kształtu to zjawisko fizyczne odkryte po raz pierwszy przez radzieckich naukowców Kurdyumowa i Khondrosa w 1949 roku.

Efekt pamięci kształtu jest obserwowany w stopach specjalnych i polega na tym, że części z nich po odkształceniu pod wpływem ciepła przywracają swój pierwotny kształt. Przywracając pierwotny kształt, można wykonać prace, które znacznie przekraczają te, które poświęcono na deformację w stanie zimnym. W ten sposób stopy generują znaczną ilość ciepła (energii), gdy przywraca się ich pierwotny kształt.

Nietradycyjne źródła energii to energia słońca, wiatru, a także ta, która jest wytwarzana przez wysiłek mięśniowy człowieka. Poznaj szczegóły poniżej.

Alternatywne źródła energii to szereg obiecujących metod pozyskiwania i przesyłania otrzymanej energii elektrycznej. Co więcej, takie źródła energii są odnawialne i przynoszą minimalne szkody dla środowiska. Te źródła energii obejmują panele słoneczne i elektrownie słoneczne.

Te z kolei dzielą się na 3 rodzaje produkcji energii za pomocą:

  • Fotokomórki;
  • Panele słoneczne;
  • Połączone opcje.

Popularne jest stosowanie systemów luster, które podgrzewają wodę do wysokich temperatur, w wyniku czego powstaje para, która przechodząc przez system rur obraca turbinę. Wiatraki i farmy wiatrowe wytwarzają prąd z energii wiatru, który obraca specjalne łopaty podłączone do generatorów.

Popularne wykorzystanie energii fal, a także przypływów i odpływów.

Eksperymenty wykazały, że takie elektrownie są w stanie wygenerować około 15 kW, co znacznie przewyższa moc elektrowni słonecznych i wiatrowych.

Gorąca woda ze źródeł geotermalnych jest powszechnie wykorzystywana do wytwarzania energii elektrycznej. Interesujące jest wykorzystanie energii kinetycznej w niektórych pomieszczeniach, na przykład w halach sportowych, gdzie ruchome części symulatorów połączone są za pomocą prętów z generatorami, które w wyniku ruchu ludzi wytwarzają energię elektryczną.

Niekonwencjonalne źródła energii: metody pozyskiwania

Niekonwencjonalne źródła zaopatrzenia w energię to przede wszystkim pozyskiwanie energii elektrycznej za pomocą wiatru, światła słonecznego, energii fal przypływów i odpływów oraz korzystanie z wód geotermalnych. Ale poza tym istnieją inne sposoby wykorzystania biomasy i inne metody.

Mianowicie:

  1. Pozyskiwanie energii elektrycznej z biomasy. Technologia ta implikuje produkcję biogazu z odpadów, który składa się z metanu i dwutlenku węgla. Niektóre instalacje doświadczalne (nawilżacz Michaela) przetwarzają obornik, słomę, co pozwala na uzyskanie 10–12 m 3 metanu z 1 tony materiału.
  2. Pozyskiwanie energii elektrycznej w sposób termiczny. Przekształcanie energii cieplnej w energię elektryczną poprzez ogrzewanie niektórych połączonych ze sobą półprzewodników składających się z termoelementów i chłodzenie innych. W wyniku różnicy temperatur powstaje prąd elektryczny.
  3. Ogniwo wodorowe. Jest to urządzenie, które pozwala na otrzymanie ze zwykłej wody za pomocą elektrolizy odpowiednio dużej ilości mieszaniny wodorowo-tlenowej. Jednocześnie koszt produkcji wodoru jest minimalny. Ale taka produkcja energii elektrycznej jest dopiero na etapie eksperymentów.

Innym rodzajem wytwarzania energii elektrycznej jest specjalne urządzenie zwane silnikiem Stirlinga. Wewnątrz specjalnego cylindra z tłokiem znajduje się gaz lub ciecz. Przy ogrzewaniu zewnętrznym zwiększa się objętość cieczy lub gazu, tłok porusza się i zmusza generator do pracy po kolei. Ponadto gaz lub ciecz przechodząca przez system rur jest chłodzona i cofa tłok. To dość surowy opis, ale daje wyobrażenie o tym, jak działa ten silnik.

Alternatywne opcje energetyczne

We współczesnym świecie, ze względu na pewne ograniczenia naturalnych zasobów ciepła i energii elektrycznej, niektórzy ludzie korzystają z alternatywnych źródeł energii. Jednym z głównych kierunków alternatywnych źródeł energii jest poszukiwanie i wykorzystanie nietradycyjnych rodzajów i źródeł.

Źródła, z których można uzyskać prąd:

  • są odnawialne;
  • Z powodzeniem mogą zastąpić tradycyjne;
  • Ciągle się doskonalę, rozwijam i badam.

Wyposażenie bramek obrotowych dużej mocy w elementy piezoelektryczne w metrze i na dworcach kolejowych pozwala, stąpając po specjalnych płytach, wytwarzać energię elektryczną pod naciskiem ludzkiej masy. Takie działające instalacje zostały zainstalowane eksperymentalnie w niektórych miastach w Chinach i Japonii.

Zielona energia - produkcja biogazu, który następnie można wykorzystać do ogrzewania domów z wodorostów. Ustalono, że z 1 hektara powierzchni wody zajętej przez zielone glony można pozyskać do 150 000 m 3 gazu. Wykorzystując energię uśpionych wulkanów, woda wtłaczana do wulkanu pod wpływem ciepła i wysokich temperatur zamienia się w parę, która przepływa specjalnymi rurami do turbiny i zamienia ją. Obecnie na świecie istnieją tylko 2 takie eksperymentalne instalacje. Wykorzystanie ścieków za pomocą specjalnych ogniw, które zawierają specjalne bakterie, które utleniają materię organiczną, prowadzi do produkcji elektronów, a w efekcie elektryczności podczas procesów chemicznych.

Domowe źródła energii: opcje

W związku ze wzrostem taryf za energię wiele osób zaczyna myśleć nie tylko o oszczędzaniu energii, ale także o dodatkowych źródłach energii. Niektórzy wolą zrobić to samemu, a niektórzy wolą jakieś gotowe rozwiązania, do których mogą mieć zastosowanie określone opcje.

Mianowicie:

  1. Montaż paneli słonecznych na szkle, które charakteryzują się wysoką przezroczystością, dzięki czemu można je umieszczać nawet w budynkach wielopiętrowych. Ale jednocześnie ich wydajność nawet przy słonecznej pogodzie nie przekracza 10%.
  2. Aby oświetlić niektóre obszary pomieszczenia, diody LED i lampy LED są używane na małych bateriach podłączonych do panelu słonecznego. Wystarczy naładować baterię w ciągu dnia, by wieczorem można było ją rozświetlić.
  3. Montaż tradycyjnych paneli słonecznych, które pozwalają na ładowanie akumulatorów i z nich, poprzez falownik, częściowo zasilają sprzęt AGD i lampy. Możliwe jest również wytwarzanie ciepłej wody w cieplejszych miesiącach, instalując na dachu pompę próżniową i kolektor ciepła.

Niestety mieszkańcy obszarów miejskich mają ograniczony wybór dodatkowych źródeł energii, w przeciwieństwie do mieszkańców wiejskich domów. W prywatnym domu jest znacznie więcej możliwości samodzielnego zasilania. A także stwórz autonomiczne niezależne systemy grzewcze dla wiejskiego domu lub w kraju.

Ogrzewanie domu prywatnego: alternatywne źródła energii

Energia wiatrowa jest jednym z najczęstszych sposobów wytwarzania energii elektrycznej. Wystarczy postawić wysoki maszt z ruchomymi łopatami podłączonymi do generatora w pobliżu wiejskiego domu, aby odbierać prąd i ładować akumulatory.

Do pozyskiwania ciepła można wykorzystać pompy ciepła, korzystając z nich można pobierać ciepło niemal z każdego miejsca:

  • Powietrze;
  • Woda;
  • Ziemia.

Zasada ich działania jest taka sama jak w lodówce, tylko gdy przez pompę przepompowywane jest powietrze lub woda, uzyskuje się ciepło. Domowe projekty w niczym nie ustępują przemysłowym. W domu możesz samodzielnie wykonać takie konstrukcje, wystarczy znaleźć rysunki i zrobić turbinę wiatrową, aby uzyskać tanią energię elektryczną dosłownie z powietrza. Istnieją inne rodzaje i możliwości pozyskiwania energii elektrycznej i ogrzewania dla domu prywatnego.

Skuteczne jest użycie zwykłego generatora, zwłaszcza w północnych regionach Rosji, ponieważ przy braku światła słonecznego panele są po prostu bezużyteczne.

To samo dotyczy konwektorów termicznych, które są przeznaczone do podgrzewania wody. Nieco łatwiej jest wykorzystać kocioł na biopaliwo do wytwarzania ciepła, jako materiał do paleniska wykorzystuje się sprasowane trociny, pelety, w tym ze słomy i torfu. Ale takie kotły na biopaliwo są nieco droższe niż te opalane gazem.

Prąd i ciepło DIY: alternatywna energia dla domu

Bezpłatna energia elektryczna do mieszkania lub prywatnego domu zawsze była przedmiotem zainteresowania ludzi, ponieważ w ostatnich latach taryfy za ogrzewanie i energię elektryczną tylko rosną. A żeby zaoszczędzić pieniądze, wiele osób próbuje znaleźć opcje na uzyskanie ciepła i energii za darmo. Aby to zrobić, tworzą różne systemy, w tym próbują wynaleźć wieczne źródło i wymyślają niezwykłe i nowe sposoby pozyskiwania prądu i ciepła.

Względna energia darmowa (montaż paneli słonecznych DIY):

  • Możesz kupić części do paneli słonecznych w Chinach;
  • Zbierz wszystko sam;
  • Z reguły do ​​każdego zestawu dołączony jest schemat montażu.
  • Wszystko to pozwala samodzielnie zmontować panel i obwód zasilający, w szczególności mieszkanie lub dom prywatny.

Bezpaliwową darmową energię uzyskuje się z fal elektromagnetycznych - wszelkie oscylacje można zamienić na energię elektryczną. To prawda, że ​​sprawność takich obwodów jest bardzo niska, niemniej jednak za pomocą specjalnie wykonanych urządzeń można ładować telefony i inne drobne urządzenia gospodarstwa domowego.

Jednak ładowanie zajmie dość dużo czasu.

Niektórzy rzemieślnicy do pozyskiwania ciepła wykorzystują metan, który z kolei pozyskuje się z odchodów zwierzęcych i innych odpadów. Odpowiednio zaprojektowany system to dobra opcja do wytwarzania ciepła i ogrzewania domu oraz do gotowania.

Słońce i wiatr jako alternatywne formy energii

Dla wielu osób istotna jest alternatywa dla pozyskiwania zarówno ciepła jak i energii elektrycznej.Mała energia słoneczna to wykorzystanie ogniw słonecznych na bazie krzemu, ilość otrzymywanej energii zależy od ilości baterii, szerokości geograficznej domu lub innego pomieszczenia.

Ciekawa technologia generowania energii za pomocą generatorów, wystarczy podłączyć do generatora regulator ładowania, a cały obwód połączyć z bateriami, dzięki czemu można uzyskać wystarczającą ilość energii.

Zastosowanie specjalnych termoelektrycznych konwerterów energii cieplnej na energię elektryczną, czyli termopary półprzewodnikowej, jest aktualne. Jedna część pary nagrzewa się, druga stygnie, w wyniku czego powstaje darmowa energia elektryczna, którą można wykorzystać w życiu codziennym. Może służyć jako generator energii dla dzieci, wystarczy podłączyć huśtawkę z dynamem na placu zabaw, aby otrzymać niewielki procent energii elektrycznej, którą można wykorzystać do oświetlenia placu zabaw.

Darmowa energia elektryczna dla majsterkowiczów (wideo)

Alternator lub prościej generator zasilający jest zdecydowanie najczęstszym sposobem pozyskiwania energii elektrycznej. Mimo to na całym świecie istnieje wiele możliwości wytwarzania energii elektrycznej z alternatywnych źródeł.

W ostatnich latach energia alternatywna stała się przedmiotem intensywnego zainteresowania i ostrych dyskusji. Zagrożone zmianami klimatycznymi i faktem, że średnie temperatury na świecie wciąż rosną z roku na rok, w naturalny sposób wzrosło dążenie do znalezienia form energii, które zmniejszą zależność od paliw kopalnych, węgla i innych zanieczyszczających procesów.

Chociaż większość koncepcji nie jest nowa, dopiero w ciągu ostatnich kilku dekad kwestia ta stała się istotna. Wraz z postępem technologicznym i produkcyjnym koszt większości form alternatywnych źródeł energii spadł, a wydajność wzrosła. Czym jest energia alternatywna, jeśli mówimy prostymi i zrozumiałymi słowami i jakie jest prawdopodobieństwo, że stanie się ona tą główną?

Oczywiście istnieją pewne kontrowersje dotyczące tego, co oznacza „energia alternatywna” i do czego można zastosować to wyrażenie. Z jednej strony termin ten można przypisać formom energii, które nie prowadzą do wzrostu śladu węglowego ludzkości. Może więc obejmować obiekty jądrowe, elektrownie wodne, a nawet gaz ziemny i „czysty węgiel”.

Z drugiej strony termin ten jest również używany w odniesieniu do tego, co jest obecnie uważane za niekonwencjonalne metody pozyskiwania energii – słonecznej, wiatrowej, geotermalnej, biomasy i innych niedawnych dodatków. Ta klasyfikacja wyklucza metody produkcji energii, takie jak elektrownie wodne, które istnieją od ponad stu lat i są dość powszechne w niektórych regionach świata.

Innym czynnikiem jest to, że alternatywne źródła energii muszą być „czyste” i nie wytwarzać szkodliwych zanieczyszczeń. Jak zauważono, najczęściej oznacza to dwutlenek węgla, ale może również dotyczyć innych emisji - tlenku węgla, dwutlenku siarki, tlenku azotu i innych. Zgodnie z tymi parametrami energia jądrowa nie jest uważana za alternatywne źródło energii, ponieważ wytwarza odpady radioaktywne, które są wysoce toksyczne i muszą być odpowiednio przechowywane.

We wszystkich jednak przypadkach termin ten jest używany w odniesieniu do rodzajów energii, które zastąpią paliwa kopalne i węgiel jako dominującą formę produkcji energii w nadchodzącej dekadzie.

Rodzaje alternatywnych źródeł energii
Ściśle mówiąc, istnieje wiele rodzajów alternatywnych źródeł energii. Znowu definicje zostają tu zatrzymane, ponieważ w przeszłości „energię alternatywną” nazywano metodami, których stosowanie nie było uważane za podstawowe ani rozsądne. Ale jeśli przyjmiesz definicję w szerokim znaczeniu, będzie ona zawierać niektóre lub wszystkie z tych punktów:

Energia wodna. Jest to energia wytwarzana przez tamy hydroelektryczne, gdy spadająca i płynąca woda (w rzekach, kanałach, wodospadach) przechodzi przez urządzenie, które obraca turbiny i generuje prąd.

Energia atomowa. Energia wytwarzana podczas opóźnionych reakcji rozszczepienia. Pręty uranu lub inne pierwiastki promieniotwórcze podgrzewają wodę, zamieniając ją w parę, a para obraca turbiny, aby wytwarzać energię elektryczną.

Energia otrzymywana bezpośrednio ze Słońca; (zazwyczaj zbudowane z płytek krzemowych ułożonych w duże układy) przekształcają promienie słoneczne bezpośrednio w energię elektryczną. W niektórych przypadkach ciepło wytwarzane przez światło słoneczne jest również wykorzystywane do wytwarzania energii elektrycznej, znanej jako słoneczna energia cieplna.

Energia wiatrowa. Energia generowana przez przepływ powietrza; gigantyczne turbiny wiatrowe są napędzane wiatrem i wytwarzają energię elektryczną.

Energia geotermalna. Energia ta jest wytwarzana przez ciepło i parę wodną wytworzone przez aktywność geologiczną w skorupie ziemskiej. W większości przypadków rury są umieszczane w ziemi nad strefami czynnymi geologicznie, przepuszczając parę przez turbiny, wytwarzając w ten sposób energię elektryczną.

Energia pływów. Prądy pływowe wzdłuż linii brzegowych mogą być również wykorzystywane do wytwarzania energii elektrycznej. Codzienna zmiana przypływów i odpływów powoduje, że woda przepływa tam iz powrotem przez turbiny. Energia elektryczna jest wytwarzana i przekazywana do elektrowni lądowych.

Biomasa. Dotyczy to paliw pozyskiwanych z roślin i źródeł biologicznych – etanolu, glukozy, alg, grzybów, bakterii. Mogą zastąpić benzynę jako źródło paliwa.

Wodór. Energia pochodząca z procesów z udziałem wodoru gazowego. Należą do nich konwertery katalityczne, w których cząsteczki wody są rozbijane i ponownie łączone podczas elektrolizy; wodorowe ogniwa paliwowe, w których gaz jest wykorzystywany do zasilania silnika spalinowego lub do obracania rozgrzanej turbiny; lub synteza jądrowa, w której atomy wodoru łączą się w kontrolowanych warunkach, uwalniając niesamowitą ilość energii.

Alternatywne i odnawialne źródła energii
W wielu przypadkach odnawialne są również alternatywne źródła energii. Jednak terminy te nie są całkowicie wymienne, ponieważ wiele form alternatywnych źródeł energii opiera się na ograniczonych zasobach. Na przykład energia jądrowa opiera się na uranie lub innych ciężkich pierwiastkach, które należy najpierw wydobyć.

Jednocześnie energia wiatrowa, słoneczna, pływowa, geotermalna i hydroelektryczna opiera się na źródłach, które są w pełni odnawialne. Promienie słoneczne są najbardziej obfitym źródłem energii ze wszystkich i chociaż są ograniczone przez pogodę i porę dnia, są niewyczerpane z przemysłowego punktu widzenia. Wiatr też nigdzie nie wieje, dzięki zmianom ciśnienia w naszej atmosferze i rotacji Ziemi.

Rozwój
Obecnie energia alternatywna wciąż przeżywa swoją młodość. Obraz ten jednak szybko się zmienia pod wpływem procesów nacisku politycznego, globalnych katastrof ekologicznych (susze, głód, powodzie) oraz postępów w technologiach energetyki odnawialnej.

Na przykład od 2015 r. światowe potrzeby energetyczne nadal były zaspokajane głównie przez węgiel (41,3%) i gaz ziemny (21,7%). Elektrownie wodne i jądrowe stanowiły odpowiednio 16,3% i 10,6%, natomiast „odnawialne źródła energii” (słoneczna, wiatrowa, biomasa itp.) tylko 5,7%.

Zmieniło się to bardzo od 2013 roku, kiedy światowe zużycie ropy naftowej, węgla i gazu ziemnego wyniosło odpowiednio 31,1%, 28,9% i 21,4%. Energia jądrowa i wodna stanowiły 4,8% i 2,45%, a odnawialne tylko 1,2%.

Ponadto nastąpił wzrost liczby umów międzynarodowych mających na celu ograniczenie wykorzystania paliw kopalnych i rozwój alternatywnych źródeł energii. Na przykład Dyrektywa o Energii Odnawialnej, podpisana przez Unię Europejską w 2009 r., która wyznacza cele w zakresie wykorzystania energii odnawialnej dla wszystkich państw członkowskich do 2020 r.

Zasadniczo umowa ta zakłada, że ​​do 2020 r. UE zaspokoi co najmniej 20% swojego całkowitego zapotrzebowania na energię energią odnawialną i co najmniej 10% paliwami transportowymi. W listopadzie 2016 r. Komisja Europejska zrewidowała te cele i wyznaczyła już 27% minimalnego zużycia energii odnawialnej do 2030 r.

Niektóre kraje stały się liderami w rozwoju alternatywnych źródeł energii. Na przykład w Danii energia wiatrowa zapewnia do 140% krajowego zapotrzebowania na energię elektryczną; nadwyżka wysyłana jest do krajów sąsiednich, Niemiec i Szwecji.

Islandia, dzięki swojemu położeniu na Północnym Atlantyku i aktywnym wulkanom, już w 2012 roku osiągnęła 100% zależność od odnawialnych źródeł energii dzięki połączeniu energii wodnej i geotermalnej. W 2016 roku Niemcy przyjęły politykę stopniowego wycofywania się z uzależnienia od ropy naftowej i energii jądrowej.

Perspektywy alternatywnych źródeł energii w perspektywie długoterminowej są niezwykle pozytywne. Według raportu Międzynarodowej Agencji Energetycznej (IEA) z 2014 r., fotowoltaiczna energia słoneczna i słoneczna energia cieplna będą stanowić 27% światowego zapotrzebowania do 2050 r., co czyni ją największym źródłem energii. Być może dzięki postępom w dziedzinie syntezy jądrowej paliwa kopalne będą beznadziejnie przestarzałe do 2050 roku.

Mówiąc o alternatywnych źródłach energii, zwykle mają na myśli instalacje do produkcji energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych – światła słonecznego i wiatru. W tym przypadku statystyki wykluczają stacje wykorzystujące siłę pływów morskich i oceanicznych oraz elektrownie geotermalne. Chociaż te źródła energii są również odnawialne. Są one jednak tradycyjne i od wielu lat stosowane na skalę przemysłową.

Pomysł wykorzystania energii wiatru i słońca do wytwarzania energii elektrycznej jest dość atrakcyjny. W końcu wyeliminuje to zużycie paliwa. Nawet zwykły krajobraz będzie musiał się zmienić. Znikną rury elektrowni cieplnych i sarkofagi atomowe. Wiele krajów nie będzie już dłużej uzależnionych od zakupów paliw kopalnych. W końcu słońce i wiatr są wszędzie na Ziemi.

Ale czy taka energia będzie w stanie zastąpić tradycyjną? Optymiści wierzą, że tak się stanie. Pesymiści mają inny pogląd na problem.


Statystyki światowe pokazują, że wzrost inwestycji w energię alternatywną spada od 2012 roku... Jest nawet spadek w liczbach bezwzględnych. Spadek w skali globalnej był spowodowany głównie Stanami Zjednoczonymi Ameryki, krajami Europy Zachodniej. Nie mógł tego nawet zrekompensować wzrost inwestycji japońskich i chińskich.

Być może statystyki są nieco zafałszowane, bo w praktyce nie można policzyć punktowych producentów energii alternatywnej – pojedynczych paneli słonecznych na dachach budynków mieszkalnych, instalacji wiatrowych obsługujących poszczególne farmy. Według ekspertów stanowią one około jednej trzeciej całej energii alternatywnej.

Niemcy słusznie uważane są za lidera w produkcji energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych. Pod wieloma względami sektor energetyczny jest swego rodzaju poligonem doświadczalnym dla rozwoju obiecujących modeli. Moc zainstalowana elektrowni wiatrowych i słonecznych wynosi 80 GW. 40 proc. zdolności należy do osób fizycznych, ok. 10 do rolników. I tylko połowa - firmom i państwu.

Około co dwunasty obywatel Niemiec posiada alternatywną elektrownię. W przybliżeniu te same liczby charakteryzują Włochy i Hiszpanię. Elektrownie słoneczne są podłączone do wspólnej sieci, dzięki czemu ich właściciele jednocześnie wytwarzają i zużywają energię elektryczną.


W poprzednich latach konsumenci mogli otrzymywać energię alternatywną tylko przy słonecznej pogodzie, ale obecnie aktywnie rozwija się użytkowanie całych kompleksów, w których baterie słoneczne uzupełniane są bateriami – tradycyjnym ołowiowym lub nowoczesnym litowym. W ten sposób możliwe staje się gromadzenie nadmiaru energii w celu późniejszego wykorzystania jej w ciemności lub przy złej pogodzie.

Eksperci szacują, że taka kombinacja pozwala przeciętnej europejskiej rodzinie, która składa się z czterech osób, zaoszczędzić 60 proc. zużywanej energii elektrycznej. 30% oszczędności zapewnią bezpośrednio panele słoneczne i kolejne trzydzieści baterii.

Oszczędności są znaczne, ale koszt takiej energii jest bardzo wysoki. Bateria o pojemności 6 kWh kosztuje średnio 5000 euro. Jeśli dodać do tego instalację, konserwację, podatki i inne koszty, instalacja o mocy 6 kWh będzie kosztować od dziesięciu do dwudziestu tysięcy euro. Teraz Niemcy mają taryfę za energię elektryczną w wysokości około 25 centów. W związku z tym okres zwrotu dla alternatywnej jednostki jednorodzinnej wyniesie około trzydziestu lat.

Oczywiste jest, że żadna bateria nie wytrzyma tak długo. Ale dotyczy to tylko dzisiejszej technologii. Zdaniem ekspertów zmniejszą się koszty zarówno akumulatorów, jak i paneli słonecznych, a ceny energii elektrycznej wzrosną. Taka jest perspektywa właścicieli wielu firm, w szczególności Google. To właśnie ta firma jest liderem inwestycji w rozwój alternatywnych źródeł energii w Stanach Zjednoczonych. Aby podkreślić ten fakt, na parkingu przy centrali zainstalowano panele słoneczne.


W Europie Zachodniej niektóre huty i producenci cementu deklarują gotowość do częściowego wykorzystania energii słonecznej w najbliższej przyszłości.

Wielu ekspertów przewiduje gwałtowny spadek popytu na tradycyjne rodzaje energii i zanik energii jądrowej w dającej się przewidzieć przyszłości. Zapewne takich ocen słuchają także amerykańskie firmy energetyczne. Tak więc w ostatnich latach w Stanach Zjednoczonych komisja regulująca energetykę jądrową nie zatwierdziła żadnego projektu elektrowni jądrowej.

Jednak przy wszystkich jasnych perspektywach alternatywna energia stawia pytania, na które nie ma jeszcze jasnych odpowiedzi. Jednym z głównych problemów jest to, że rozwój branży odbywa się głównie przy kolosalnym wsparciu rządowym. To niepewność, czy taka sytuacja utrzyma się w kolejnych latach, spowodowała spadek zainteresowania inwestorów Stanami Zjednoczonymi, o czym pisano wcześniej. Ten sam obraz obserwujemy we Włoszech, gdzie rząd obniżył zielone cła w celu zmniejszenia deficytu budżetowego.


Niemcy wytwarzają około jednej czwartej całej energii elektrycznej ze źródeł alternatywnych, a nawet ją eksportują. Problem w tym, że ta energia ma pierwszeństwo w wejściu na rynek. A to już dyskryminuje tradycyjnych dostawców, naruszając ich interesy ekonomiczne. Państwo dotuje produkcję w technologii alternatywnej, ale pieniądze na dotacje są pobierane poprzez podnoszenie ceł. Około 20% kosztów prądu dla Niemców to nadpłata.

Im więcej wytwarza się zielonej energii elektrycznej, tym trudniej jest przetrwać tradycyjnym firmom energetycznym. Ich biznes w Niemczech jest już zagrożony. Duzi producenci energii, inwestujący w wytwarzanie alternatywne, sami wpadli we własną pułapkę. Duży udział zielonej energii elektrycznej już obniżył ceny hurtowe.

Panele słoneczne, instalacje wiatrowe nie mogą dostarczać energii w pochmurne dni, w przypadku braku wiatru, więc nadal nierealne jest rezygnacja z elektrowni cieplnych, ale ze względu na priorytet alternatywnej energii elektrycznej moce wytwórcze elektrociepłowni zmuszone są stać w bezczynności słoneczną pogodę i wietrzne dni, a to zwiększa koszty własnego wytwarzania i wpływa na konsumentów.


Kłótnie o alternatywną energię elektryczną, uzasadniające jej ekonomię w przyszłości, zwykle działają tylko na koszt samych instalacji. Aby jednak cały system energetyczny działał, a odbiorca otrzymywał prąd bez przerw, konieczne jest utrzymywanie w gotowości tradycyjnych mocy, które w efekcie obciążą tylko jedną piątą ich mocy wytwórczych, a to jest dodatkowy koszt. Do tego konieczna jest radykalna modernizacja sieci elektroenergetycznej, aby była „inteligentna”, aby zapewnić przepływ w niej prądu na nowych zasadach. Wszystko to wymaga wielomiliardowych inwestycji i nie jest jeszcze jasne, kosztem kogo się podejmą.

W prasie alternatywna energia jest przedstawiana jako przemysł niemal bezproblemowy, który obiecuje w przyszłości otrzymywać tanią i przyjazną dla środowiska energię elektryczną, ale poważny biznes rozumie związane z tym ryzyko. Wsparcie państwa nie jest bardzo wiarygodnym źródłem finansowania, stawianie na nie jest ryzykowne. Taka „wiosna” może w każdej chwili wyschnąć.

I jest jeszcze jeden poważny problem. Instalacje słoneczne i wiatrowe wymagają wyobcowania rozległych obszarów lądowych. Jeśli jak na warunki Stanów Zjednoczonych nie jest to duży problem, to Europa Zachodnia jest gęsto zaludniona. Dlatego duże projekty związane z energią alternatywną nie są jeszcze realizowane.

Spółki energetyczne, dążąc do minimalizacji ryzyka, inwestują wspólnie z różnymi funduszami, w tym z towarzystwami emerytalnymi i ubezpieczeniowymi. Ale nawet w Niemczech wszystkie trwające projekty nie są prowadzone na dużą skalę, ale na małą skalę. Na świecie wciąż brak jest doświadczeń w tworzeniu i wieloletniej eksploatacji dużych mocy wytwórczych.


Podczas gdy problemy alternatywnych źródeł energii, związane z nią zagrożenia są omawiane głównie przez ekspertów, a zatem nie wydają się istotne dla społeczeństwa. Energia, jak każdy inny złożony, rozgałęziony i ugruntowany system, ma dużą bezwładność. I dopiero lata rozwoju nowego trendu mogą go odsunąć. Z tego powodu najprawdopodobniej rozwój alternatywnych źródeł energii nadal będzie się odbywał przy wsparciu państwa i będzie traktowany w sposób maksymalnie uprzywilejowany.

Zielone lobby w USA staje się coraz bardziej aktywne. Nawet poważni badacze stawiają na alternatywną energię. Tak więc, według raportu Uniwersytetu Stanforda, stan Nowy Jork do 2030 roku może w pełni zaspokoić zapotrzebowanie na energię elektryczną z instalacji słonecznych i wiatrowych. Jednocześnie z raportu wynika, że ​​jeśli są one prawidłowo zlokalizowane w całym stanie, to nie ma potrzeby utrzymywania w rezerwie sprawnych mocy wytwórczych cieplnych. Co prawda autorzy raportu nie proponują całkowitej rezygnacji z tradycyjnej energetyki.

Energia alternatywna przestała być egzotyczna, naprawdę istnieje. Oczywiste jest, że w miarę rozwoju liczba problemów z nią związanych będzie tylko rosła.