Degradacja środowiska i wyczerpywanie się zasobów naturalnych każą nam myśleć o tym, jak uzyskać energię elektryczną i ciepło ze źródeł odnawialnych..
Ten artykuł mówi o tym, jak działa energia alternatywna i dlaczego wiele krajów ją wybiera..
Co to jest energia alternatywna??
Energia jest odnawialna (alternatywna) i nieodnawialna (tradycyjna).
Alternatywnymi źródłami energii są zwykłe zjawiska naturalne, niewyczerpane zasoby wytwarzane naturalnie. Energia ta jest również nazywana regeneracyjną lub „zieloną”.
Źródłami nieodnawialnymi są ropa naftowa, gaz ziemny i węgiel. Szukają zamiennika, ponieważ mogą zakończyć. Ich stosowanie wiąże się również z emisją dwutlenku węgla, efektem cieplarnianym i globalnym ociepleniem..
Ludzkość otrzymuje energię, głównie z powodu spalania paliw kopalnych i eksploatacji elektrowni jądrowych. Energia alternatywna – są to metody, które dają energię w sposób bardziej przyjazny dla środowiska i powodują mniej szkód. Jest potrzebny nie tylko do celów przemysłowych, ale także w prostych domach do ogrzewania, ciepłej wody, oświetlenia, elektroniki.
Odnawialne zasoby energii
- światło słoneczne
- Prądy wodne
- Wiatr
- Fale
- Biopaliwo (paliwo z surowców roślinnych lub zwierzęcych)
- Ciepło geotermalne (trzewia ziemi)
Alternatywne rodzaje energii
1. Energia słoneczna
Jeden z najpotężniejszych rodzajów alternatywnych źródeł energii. Najczęściej jest przekształcany w energię elektryczną przez panele słoneczne. Cała planeta ma wystarczającą ilość energii na cały rok, którą Słońce wysyła na Ziemię w ciągu jednego dnia. Jednak łączna roczna produkcja energii elektrycznej w elektrowniach słonecznych nie przekracza 2%.
Głównymi wadami są zależność od pogody i pory dnia. W krajach północnych pozyskiwanie energii słonecznej nie jest opłacalne. Struktury są drogie, należy je „troszczyć” i usuwać z czasem same fotokomórki, które zawierają substancje toksyczne (ołów, gal, arsen). Ogromne obszary wymagane dla wysokich zbiorów.
Energia słoneczna jest dystrybuowana tam, gdzie jest tańsza niż zwykle: odległe zamieszkane wyspy i farmy, stacje kosmiczne i morskie. W ciepłych krajach o wysokich taryfach na energię elektryczną może pokryć zapotrzebowanie na zwykły dom. Na przykład w Izraelu 80% wody jest ogrzewane energią słoneczną..
Baterie są również instalowane w bezzałogowych pojazdach, samolotach, sterowcach, Pociągi Hyperloop.
2. Energia wiatru
Rezerwy energii wiatru są 100 razy większe niż rezerwy energii wszystkich rzek na planecie. Stacje wiatrowe pomagają przekształcać wiatr w energię elektryczną, cieplną i mechaniczną. Głównym wyposażeniem są generatory wiatrowe (do wytwarzania energii elektrycznej) i wiatraki (do wytwarzania energii mechanicznej).
Ten rodzaj energii odnawialnej jest dobrze rozwinięty – szczególnie w Danii, Portugalii, Hiszpanii, Irlandii i Niemczech. Na początku 2016 r. Moc wszystkich generatorów wiatrowych przekroczyła całkowitą zainstalowaną moc energii jądrowej.
Wadą jest to, że nie można go kontrolować (energia wiatru jest niestabilna). Turbiny wiatrowe mogą również powodować zakłócenia radiowe i wpływać na klimat, ponieważ biorą udział w energii kinetycznej wiatru – jednak naukowcy nie wiedzą jeszcze, czy jest to dobra czy zła.
3. Energia wodna
Aby przekształcić przepływ wody w energię elektryczną, potrzebne są elektrownie wodne (elektrownie wodne) z tamami i zbiornikami. Są umieszczane na rzekach z silnym strumieniem, który nie wysycha. Tamy buduje się w celu osiągnięcia określonego ciśnienia wody – porusza łopatki turbiny hydraulicznej i napędza generatory elektryczne.
Budowa elektrowni wodnych jest droższa i trudniejsza w porównaniu z elektrowniami konwencjonalnymi, ale cena energii elektrycznej (w rosyjskich elektrowniach wodnych) jest dwa razy niższa. Turbiny mogą pracować w różnych trybach mocy i sterować wytwarzaniem energii elektrycznej..
4. Energia fal
Istnieje wiele sposobów generowania energii elektrycznej z fal, ale tylko trzy działają skutecznie. Różnią się rodzajem instalacji na wodzie. Są to komory, których dolna część zanurzona jest w wodzie, pływakach lub instalacjach ze sztucznym atolem.
Takie elektrownie falowe przesyłają energię kinetyczną fal morskich lub oceanicznych za pośrednictwem kabla na ląd, gdzie jest przekształcana w energię elektryczną na specjalnych stacjach.
Ten typ jest używany nieco – 1% całej produkcji energii elektrycznej na świecie. Systemy są również drogie i potrzebują wygodnego dostępu do wody, którego nie ma każdy kraj..
5. Energia pływów
Energia ta pochodzi z naturalnego wzrostu i spadku poziomu wody. Elektrownie są instalowane tylko wzdłuż wybrzeża, a kropla wody powinna wynosić co najmniej 5 metrów. Stacje pływowe, tamy i turbiny są budowane w celu generowania energii elektrycznej.
Odpływy i przepływy są dobrze zrozumiałe, dlatego to źródło jest bardziej przewidywalne w stosunku do innych. Ale wdrażanie technologii było powolne, a ich udział w globalnej produkcji jest niewielki. Ponadto cykle pływowe nie zawsze spełniają normę zużycia energii elektrycznej..
6. Energia gradientu temperatury (energia hydrotermalna)
Woda morska ma inną temperaturę na powierzchni i w głębinach oceanu. Korzystając z tej różnicy, otrzymują prąd.
Pierwsza instalacja, która dostarcza prąd ze względu na temperaturę oceanu, została wykonana w 1930 roku. Teraz w USA i Japonii są elektrownie oceaniczne typu zamkniętego, otwartego i kombinowanego.
7. Energia dyfuzji cieczy
Jest to nowy rodzaj alternatywnego źródła energii. Elektrownia osmotyczna znajdująca się u ujścia rzeki kontroluje mieszanie soli i świeżej wody oraz pobiera energię z entropii cieczy..
Wyrównanie stężenia soli powoduje powstanie nadciśnienia, które powoduje obrót turbiny. Chociaż w Norwegii jest tylko jedna taka elektrownia.
8. Energia geotermalna
Stacje geotermalne pobierają energię wewnętrzną Ziemi – gorącą wodę i parę. Są one umieszczane w obszarach wulkanicznych, gdzie woda znajduje się na powierzchni, lub można się do niej dostać, wiercąc studnię (od 3 do 10 km)..
Odzyskana woda ogrzewa budynki bezpośrednio lub przez wymiennik ciepła. Jest również przekształcany w energię elektryczną, gdy gorąca para obraca turbinę podłączoną do generatora elektrycznego.
Wady: cena, zagrożenie dla temperatury Ziemi, emisje dwutlenku węgla i siarkowodoru.
Większość stacji geotermalnych w USA, Filipinach, Indonezji, Meksyku i Islandii.
9. Biopaliwo
Bioenergia otrzymuje energię elektryczną i ciepło z paliw pierwszej, drugiej i trzeciej generacji.
- Pierwsza generacja to biopaliwa stałe, płynne i gazowe (gaz z przetwarzania odpadów). Na przykład drewno opałowe, biodiesel i metan.
- Druga generacja – paliwo pochodzące z biomasy (pozostałości materiału roślinnego lub zwierzęcego lub specjalnie uprawianych roślin).
- Trzecia generacja – algi biopaliwowe.
Biopaliwa pierwszej generacji są łatwe do uzyskania. Mieszkańcy wsi zakładają biogazownie, w których biomasa wędruje w odpowiedniej temperaturze.
Najbardziej tradycyjnym i najstarszym paliwem jest drewno opałowe. Teraz do ich produkcji lasy energetyczne sadzi się z szybko rosnących drzew, topoli lub eukaliptusa..
Plusy i minusy alternatywnej energii
Główną perspektywą alternatywnych źródeł jest istnienie ludzkości, nawet w warunkach poważnych niedoborów ropy, gazu i węgla.
Korzyści:
- Dostępność – nie trzeba posiadać pól naftowych lub gazowych. To prawda, że nie dotyczy to wszystkich gatunków. Kraje śródlądowe nie mogą odbierać energii fal, a geotermię można przekształcać tylko na obszarach wulkanicznych.
- Przyjazny dla środowiska – gdy wytwarzane jest ciepło i elektryczność, nie ma szkodliwych emisji do środowiska.
- Oszczędność – otrzymana energia ma niski koszt.
Wady i problemy:
- Wydatki na etapie budowy i utrzymania – sprzęt i zapasy są drogie. Z tego powodu ostateczna cena energii elektrycznej wzrasta, więc nie zawsze jest to ekonomicznie uzasadnione. Teraz głównym zadaniem programistów jest obniżenie kosztów instalacji.
- Zależność od czynników zewnętrznych: nie można kontrolować siły wiatru, poziomu pływów, wynik przetwarzania energii słonecznej zależy od geografii kraju.
- Niska wydajność i niska moc instalacji (z wyjątkiem elektrowni wodnej). Wygenerowana pojemność nie zawsze odpowiada zużyciu.
- Wpływ na klimat. Na przykład popyt na biopaliwa zmniejszył obszar zasiewów pod uprawy roślin spożywczych, a zapory dla elektrowni wodnych zmieniły charakter rybołówstwa.
Energia odnawialna na świecie
Głównym odbiorcą odnawialnych źródeł energii jest Unia Europejska. W niektórych krajach energia alternatywna wytwarza prawie 40% całej energii elektrycznej. Tam już zakorzeniły się różne środki wsparcia: taryfy rabatowe na podłączenie i zwrot pieniędzy za zakup sprzętu. Kraje Wschodu i USA nie są daleko w tyle.
Niemcy
40% energii elektrycznej w Niemczech pochodzi ze źródeł odnawialnych. Jest liderem pod względem liczby turbin wiatrowych, które wytwarzają 20,4% energii elektrycznej. Pozostały udział przypada na energię wodną, bioenergię i energię słoneczną. Niemiecki rząd opracował plan: do 2050 r. Wygenerować 80% energii ze źródeł alternatywnych, ale nie chce jeszcze zamykać elektrowni jądrowych.
Islandia
Islandia ma dużo ciepłej wody, ponieważ znajduje się w strefie aktywności wulkanicznej. Kraj zapewnia 85% domów na ogrzewanie ze źródeł geotermalnych i pokrywa 65% zapotrzebowania ludności na energię elektryczną. Siła źródeł jest tak duża, że chcą ustalić eksport energii do Wielkiej Brytanii.
Szwecja
Po kryzysie naftowym w 1973 r. Kraj zaczął szukać innych źródeł energii. Wszystko zaczęło się od elektrowni wodnych i elektrowni jądrowych. Szwedzi często krytykowali Greenpeace z powodu elektrowni jądrowych, ale udział energii z elektrowni jądrowych nie wzrósł od późnych lat 80..
Od lat 90. Szwecja buduje morskie farmy wiatrowe na morzu. Wprowadzono dodatkowy podatek od emisji dwutlenku węgla do atmosfery oraz zachęty dla producentów energii wiatrowej, słonecznej i bioenergii.
Szwecja również aktywnie wykorzystuje energię z przetwarzania odpadów, a nawet planuje zakupić ją w krajach sąsiednich w celu porzucenia ropy. Niektóre miasta otrzymują ciepło ze spalarni.
Chiny
W Chinach najpotężniejszą elektrownią hydroelektryczną na świecie są Three Gorges. Od 2024 r. Jest to największy budynek pod względem masy. Jego ciągła betonowa tama waży 65,5 miliona ton. W 2014 roku stacja wyprodukowała rekord na świecie 98,8 miliarda kWh.
Są tu także największe zasoby wiatru (trzy czwarte z nich jest dostarczane do morza). Do 2024 r. Kraj planuje wygenerować 210 GW z ich pomocą..
Nadal istnieje 2700 źródeł geotermalnych i stanowi 63% urządzeń do przetwarzania energii słonecznej. Chiny zajmują trzecie miejsce pod względem biopaliw na bazie etanolu.
Alternatywna energia w Rosji
Różne położenie geograficzne regionów i specyfika stref klimatycznych w Rosji nie pozwalają na równomierny rozwój tego przemysłu. Nie ma inwestycji i są luki w prawie.
Rodzaje energii odnawialnej w Rosji
Energia słoneczna
Jest wykorzystywany zarówno na skalę przemysłową, jak i wśród lokalnej ludności jako zapasowe lub główne źródło ciepła i energii elektrycznej. Moc wszystkich instalacji słonecznych wynosi 400 MW, z czego największa w regionach Samara, Astrachań, Orenburg i Krym. Najpotężniejszym SES jest Vladislavovka (Krym). Wciąż rozwijam projekty dla Syberii i Dalekiego Wschodu.
Moc wiatru
Energia odnawialna wiatrowa w Rosji jest prezentowana nieco gorzej niż energia słoneczna, chociaż istnieją zakłady przemysłowe. Całkowita moc generatorów wiatrowych w naszym kraju wynosi 183,9 MW (0,08% całego systemu energetycznego). Większość instalacji znajduje się na Krymie, a najpotężniejsza w Adygei – „Farma wiatrowa Adygei”.
Energia wodna
Jest to najpopularniejsze alternatywne źródło energii w Rosji. Około 200 rzecznych elektrowni wodnych wytwarza do 20% całej energii w kraju. Od 1968 r. W Zatoce Kislaya w obwodzie murmańskim działa elektrownia pływowa – PES Kislogubskaya. Największa elektrownia wodna stoi nad rzeką Jenisej – „Sayano-Shushenskaya”.
Energia geotermalna
Ze względu na obfitość wulkanów ten rodzaj energii jest powszechny na Kamczatce. Tam 40% zużywanej energii wytwarzane jest ze źródeł geotermalnych. Zdaniem naukowców potencjał Kamczatki szacuje się na 5000 MW, a rocznie wytwarza się tylko 80 MW energii. Istnieją również stacje geotermalne na Wyspach Kurylskich, Stawropolu i Krasnodar.
Biopaliwo
Nasz kraj jest jednym z trzech eksporterów pelletu na rynku europejskim. W Rosji są rośliny, które wytwarzają pelety i brykiety z resztek drewna, które służą do ogrzewania kotłów i pieców.
Odpady rolnicze przekształcane są w paliwo płynne i biogaz do silników wysokoprężnych. Ale gaz wysypiskowy w ogóle nie jest używany, jest po prostu wyrzucany do atmosfery, powodując szkody w środowisku.
Firmy zajmujące się energią odnawialną
Zwiększone inwestycje w energię odnawialną i wsparcie rządowe pomagają wielu firmom skutecznie prowadzić działalność.
First solar inc.
Ta amerykańska firma została założona w 1990 roku i zasłynęła z produkcji paneli słonecznych. Teraz jest to największa firma, która sprzedaje moduły słoneczne, dostarcza sprzęt i odpowiada za obsługę techniczną..
Vestas Wind Systems A / S
Najstarszy producent generatorów wiatrowych z Danii. Firma została założona w 1898 roku i dziś udało jej się zainstalować ponad 60 tysięcy turbin wiatrowych w 63 krajach. Vestas sprzedaje pojedyncze generatory, zintegrowane stacje i urządzenia serwisowe.
Atlantica Yield PLC
Firma z siedzibą w Londynie posiada klasyczne linie energetyczne, elektrownie słoneczne i wiatrowe w Ameryce Północnej, Hiszpanii, Algierii, Ameryce Południowej i Afryce Południowej..
ABB Ltd. Boveri w kolorze morskiego brązu
Szwedzko-szwajcarska firma znana z silników samochodowych, generatorów i robotyki. Od 1999 roku marka zajmuje się przetwarzaniem energii słonecznej i wiatrowej. W 2013 roku firma stała się światowym liderem w dziedzinie urządzeń do fotowoltaiki..
Podobne artykuły
-
Blockchain ma najszersze perspektywy zastosowania w różnych branżach, ale bitcoin spowodował najwięcej hałasu wokół niego. Pomimo rozwoju konkurentów i…
-
W jaki sposób roboty pomagają ludziom w różnych obszarach życia
W świecie przechodzącym czwartą rewolucję przemysłową wiele staje się automatyczne. Są roboty, które działają w fabrykach i upraszczają…
-
Wielu z nas spędza dużo pracy i czasu w Internecie. Ale co tak naprawdę wiemy o sieci WWW? Mozilla Researchers – Firmy,…
Bądź pierwszy, który skomentuje ten wpis