Atjaunojamie enerģijas avoti mūsdienu pasaulē kļūst par arvien nozīmīgāku problēmu. Papildus pieaugošajām fosilā kurināmā izmaksām un klimata pārmaiņu draudiem šajā jomā ir vērojama arī pozitīva attīstība, kas ietver efektivitātes uzlabojumus, kā arī cenu pazemināšanos.
Tas viss ir palielinājis pieprasījumu pēc alternatīvās enerģijas un paātrinājis pāreju uz tīrākām, ilgtspējīgākām elektroenerģijas metodēm. Tomēr ir svarīgi atzīmēt, ka to ir daudz veidu - biomasas, saules, vēja, plūdmaiņu un ģeotermiskā enerģija - un ka katram no tiem ir sava priekšrocība un trūkumi.
Biomasa:
Visizplatītākais atjaunojamās enerģijas veids ir biomasa. Biomasa vienkārši attiecas uz organisko materiālu izmantošanu un to pārvēršanu citos enerģijas veidos, ko var izmantot. Lai gan dažas biomasas formas ir izmantotas gadsimtiem ilgi, piemēram, koksnes dedzināšana, citas, jaunākas metodes, ir vērstas uz metodēm, kas nerada oglekļa dioksīdu.
Piemēram, ir tīras dedzināšanas biodegvielas, kas ir alternatīvas naftai un gāzei. Atšķirībā no fosilā kurināmā, kuru ražo ģeoloģiskos procesos, biodegvielu ražo bioloģiskos procesos, piemēram, lauksaimniecībā un anaerobā pārstrādē. Parastā degviela, kas saistīta ar šo procesu, ir bioetanols, kas tiek izveidots, fermentējot ogļhidrātus, kas iegūti no cukura vai cietes kultūrām (piemēram, kukurūzas, cukurniedres vai saldās sorgo), lai izveidotu spirtu.
Vēl viena izplatīta biodegviela ir pazīstama kā biodīzeļdegviela, kas tiek ražota no eļļām vai taukiem, izmantojot procesu, kas pazīstams kā transesterifikācija - kur skābes molekulas tiek apmainītas pret spirtu ar katalizatora palīdzību. Šāda veida degviela ir populāra alternatīva benzīnam, un to var sadedzināt transportlīdzekļos, kas pārveidoti tā darbināšanai.
Saules enerģija:
Saules enerģija (pazīstama arī kā fotoelementi) ir viens no populārākajiem un visātrāk augošajiem alternatīvās enerģijas avotiem. Šajā procesā process ietver saules baterijas (parasti izgatavotas no kristāliskā silīcija šķēlēm), kas paļaujas uz fotoelementu (PV) efektu, absorbējot fotonus un pārvēršot tos elektronos. Tikmēr saules siltumenerģija (cita veida saules enerģija) ir atkarīga no spoguļiem vai lēcām, lai koncentrētu lielu saules gaismas laukumu vai saules siltumenerģiju (STE) uz nelielu laukumu (t.i., saules bateriju).
Sākotnēji fotoelektrisko enerģiju izmantoja tikai maziem un vidējiem darījumiem, sākot no saules enerģijas darbināmām ierīcēm (piemēram, kalkulatoriem) līdz pat sadzīves blokiem. Tomēr kopš astoņdesmitajiem gadiem komerciālās koncentrētās saules spēkstacijas ir kļuvušas daudz izplatītākas. Tie ir ne tikai salīdzinoši lēti enerģijas avoti, ja tīkla enerģija ir neērta, pārāk dārga vai vienkārši nav pieejama; Saules bateriju efektivitātes palielināšanās un cenu kritums padara saules enerģiju konkurētspējīgu ar parastajiem enerģijas avotiem (t.i., fosilo kurināmo un oglēm).
Mūsdienās saules enerģija arvien vairāk tiek izmantota arī ar tīkliem saistītās situācijās kā veids, kā energoapgādes tīklā ievadīt zemu oglekļa saturu. Līdz 2050. gadam Starptautiskā enerģētikas aģentūra paredz, ka saules enerģija - ieskaitot STE un PV operācijas - veidos vairāk nekā 25% tirgus, padarot to par lielāko elektroenerģijas avotu pasaulē (lielāko daļu iekārtu izvietojot Ķīnā un Indijā).
Vēja enerģija:
Vēja enerģija tūkstošiem gadu tiek izmantota, lai stumtu buras, darbinātu vējdzirnavas vai radītu spiedienu ūdens sūkņiem. Vēja izmantošana elektroenerģijas ražošanai ir pētīta kopš 19. gadsimta beigām. Tomēr tikai ar lieliem centieniem meklēt alternatīvus enerģijas avotus 20. gadsimtā vēja enerģija ir kļuvusi par ievērojamu pētījumu un attīstības centru.
Salīdzinājumā ar citiem atjaunojamās enerģijas veidiem vēja enerģija tiek uzskatīta par ļoti uzticamu un vienmērīgu, jo vējš katru gadu ir pastāvīgs un pieprasījuma pīķa stundās nemazinās. Sākumā vēja ģeneratoru parku celtniecība bija dārgs pasākums. Bet, pateicoties nesenajiem uzlabojumiem, vēja enerģija ir sākusi noteikt maksimālās cenas enerģijas vairumtirgos visā pasaulē un samazināt fosilā kurināmā nozares ieņēmumus un peļņu.
Saskaņā ar ziņojumu, ko pagājušā gada martā izdevis Enerģētikas departaments, vēja enerģijas pieaugums Amerikas Savienotajās Valstīs daudzās kategorijās varētu radīt vēl vairāk augsti kvalificētas darba vietas. Dokumentā ar nosaukumu “Vēja redzējums: jauns laikmets vēja enerģijai Amerikas Savienotajās Valstīs” norādīts, ka līdz 2050. gadam šī nozare varētu saražot pat 35% no ASV elektrības ražošanas apjoma.
Turklāt pagājušajā gadā Globālā vēja enerģijas padome un Greenpeace International sanāca kopā, lai publicētu ziņojumu ar nosaukumu “Global Wind Energy Outlook 2014”. Šajā ziņojumā teikts, ka visā pasaulē vēja enerģija līdz 2050. gadam varētu nodrošināt pat 25 līdz 30% no pasaules elektroenerģijas. Ziņojuma sastādīšanas laikā vairāk nekā 90 valstu komerciālo iekārtu kopējā jauda bija 318 gigavatti (GW), nodrošinot apmēram 3% no globālā piedāvājuma.
Plūdmaiņas spēks:
Līdzīgi kā vēja enerģijai, plūdmaiņu enerģija tiek uzskatīta par potenciālu atjaunojamās enerģijas avotu, jo plūdmaiņas ir vienmērīgas un paredzamas. Līdzīgi kā vējdzirnavas, plūdmaiņu dzirnavas ir izmantotas kopš Senās Romas un viduslaikiem. Ienākošais ūdens tika glabāts lielos dīķos, un, paisumam plūstot, tie pagrieza ūdensratus, kas ģenerēja mehānisku spēku graudu malšanai.
Tikai 19. gadsimtā ASV un Eiropā tika ieviests krītoša ūdens un turbīnu vērpšanas process, lai radītu elektrību. Un tikai kopš 20. gada šāda veida operācijas ir retoolētas celtniecībai gar piekrastes, nevis tikai upēm.
Tradicionāli plūdmaiņu spēks ir cietis no salīdzinoši augstām izmaksām un ierobežotas pieejamības vietnēm ar pietiekami lieliem plūdmaiņu diapazoniem vai plūsmas ātrumu. Tomēr daudzi jaunākie tehnoloģiskie uzlabojumi un uzlabojumi gan dizainā, gan turbīnu tehnoloģijās norāda, ka paisuma un paisuma enerģijas kopējā pieejamība var būt daudz augstāka, nekā tika pieņemts iepriekš, un ka ekonomiskās un vides izmaksas var samazināt līdz konkurences līmenim.
Pasaulē pirmā plaša mēroga paisuma spēkstacija ir Rance bēguma spēkstacija Francijā, kas sāka darboties 1966. gadā. Skotijas pilsētā Orknejā tika izveidota pasaulē pirmā jūras enerģijas testēšanas iekārta - Eiropas Jūras enerģijas centrs (EMEC). 2003. gads, lai sāktu viļņu un plūdmaiņu enerģijas nozares attīstību Lielbritānijā.
2015. gadā pasaulē pirmā ar elektrotīklu savienotā viļņu elektrostacija (CETO, nosaukta pēc grieķu jūras dievietes nosaukuma) tiešsaistē nonāca Rietumaustrālijas piekrastē. Izstrādājusi Kārnegija viļņu enerģija, šī elektrostacija darbojas zem ūdens un izmanto zemūdens bojas, lai sūknētu virkni jūras gultnē balstītu sūkņu, kas savukārt rada elektrību.
Ģeotermiskā:
Ģeotermiskā elektrība ir vēl viens alternatīvās enerģijas veids, ko uzskata par ilgtspējīgu un uzticamu. Šajā gadījumā siltumenerģiju iegūst no Zemes - parasti no magmas caurulēm, karstajiem avotiem vai hidrotermālās cirkulācijas - uz turbīnu vai siltuma ēku centrifugēšanu. To uzskata par uzticamu, jo Zeme satur 1031 džoulu vērtībā siltumenerģijas, kas dabiski plūst uz virsmu ar vadīšanas ātrumu ar ātrumu 44,2 teravatus (TW) - vairāk nekā divkāršs cilvēces pašreizējais enerģijas patēriņš.
Viens trūkums ir tas, ka šī enerģija ir izkliedēta un to var lēti izmantot tikai noteiktās vietās. Tomēr dažos pasaules reģionos, piemēram, Islandē, Indonēzijā un citos reģionos ar augstu ģeotermālās aktivitātes līmeni, tas ir viegli pieejams un rentabls veids, kā samazināt atkarību no fosilā kurināmā un oglēm, lai ražotu elektrību. Valstis, kas ražo vairāk nekā 15 procentus savas elektroenerģijas no ģeotermiskiem avotiem, ir Salvadora, Kenija, Filipīnas, Islande un Kostarika.
Kopš 2015. gada visā pasaulē ģeotermālās enerģijas jauda sasniedz 12,8 gigavatus (GW), kas, domājams, pieaugs līdz 14,5 līdz 17,6 GW līdz 2020. gadam. Turklāt Ģeotermiskās enerģijas asociācija (GEA) lēš, ka tikai 6,5 procenti no kopējā globālā potenciāla ir bijuši. Līdz šim IPCC ziņoja, ka ģeotermālās enerģijas potenciāls ir diapazonā no 35 GW līdz 2 TW.
Problēmas ar adopciju:
Viena no problēmām, kas saistītas ar daudziem atjaunojamās enerģijas veidiem, ir tā, ka tie ir atkarīgi no dabas apstākļiem - vēja, ūdens piegādes un pietiekama saules gaismas -, kas var radīt ierobežojumus. Vēl viena problēma ir daudzu alternatīvās enerģijas veidu relatīvās izmaksas salīdzinājumā ar tradicionālajiem avotiem, piemēram, naftu un dabasgāzi. Vēl pavisam nesen ar oglēm vai eļļu darbināmu elektrostaciju vadīšana bija lētāka nekā miljonu ieguldīšana lielu saules, vēja, plūdmaiņu vai ģeotermisko darbību celtniecībā.
Tomēr pastāvīgie uzlabojumi, kas veikti saules bateriju, vēja turbīnu un citu iekārtu ražošanā - nemaz nerunājot par saražotās enerģijas apjoma uzlabojumiem - ir ļāvuši daudziem alternatīvās enerģijas veidiem kļūt konkurētspējīgiem ar citām metodēm. Visā pasaulē nācijas un kopienas veic pasākumus, lai paātrinātu pāreju uz tīrākām, ilgtspējīgākām un pašpietiekamām metodēm.
Mēs esam uzrakstījuši daudz interesantu rakstu par alternatīvo enerģiju vietnē Space Magazine. Lūk, Kas ir alternatīvā enerģija ?, Kas ir saules enerģija? un no kurienes nāk ģeotermālā enerģija ?, Vai pasaule varētu darboties ar saules un vēja enerģiju? Un saules enerģijas iegūšana no kosmosa.
Jums vajadzētu arī iepazīties ar Nacionālās atjaunojamās enerģijas laboratorijas un atjaunojamās enerģijas politikas projektu.
Astronomijas cast ir arī epizode par šo tēmu. Šeit ir 51. epizode: Zeme.
Avoti:
- Wikipedia - atjaunojamā enerģija
- ASV enerģētikas informācijas pārvalde - atjaunojamās un alternatīvās degvielas
