Sursele de energie bazate pe radiații solare (biomasă, apă, vânt și energie solară) sunt capabile să acopere pe deplin consumul tuturor tipurilor de energie în aproape fiecare țară din lume. Sunt ecologice și nu poluează mediul.
Scăderea rezervelor de combustibili fosili, deteriorarea mediului și sănătății umane, precum și dimensiunea etică a problemei dacă avem dreptul moral de a extrage și arde toate rezervele de petrol și de a trimite generațiile viitoare doar la amintiri, trebuie să ne gândim la schimbarea situatia actuala. Cu toate acestea, lupta pentru schimbare necesită noi tehnologii, iar acestea necesită un nou mod de gândire. Transportul rutier se bazează în prezent pe tehnologia motoarelor cu ardere internă - o tehnologie care a apărut în esența sa acum o sută de ani și continuă până în prezent. „Modul în care consumăm energie trebuie să se schimbe”.
Căldura și electricitatea nu sunt greu de produs. Cu toate acestea, metoda actuală de producție din cărbune, petrol, gaze naturale sau uraniu nu este nici curată, nici durabilă, deoarece sunt utilizate doar surse de combustibili fosili. Cu toate acestea, asigurarea unei dezvoltări durabile și o aprovizionare fiabilă cu combustibil necesită producerea de energie utilizând surse regenerabile de energie (alternative). Astăzi, este clar că sursele regenerabile de energie ar putea înlocui pe deplin combustibilii fosili.
Biomasă
Materia organică, sub formă de lemn, plante sau reziduuri, ne poate furniza toate formele utile de energie - electricitate, căldură și combustibili lichizi pentru autovehicule. Biomasa este practic energie solară conservată, pe care plantele o transformă în materie organică datorită fotosintezei. Potențialul ascuns în acesta este cu adevărat mare, conținutul mediu de energie într-un kg de lemn uscat sau paie este de aproximativ 4,5 kWh, ceea ce înseamnă că este nevoie de aproximativ 2 kg de biomasă pentru a înlocui 1 litru de ulei (asigurând în același timp aceeași eficiență de utilizare ). Nu numai potențialul și sustenabilitatea mediului, dar mai ales prețul acestui combustibil este interesant, deoarece lemnul este astăzi cel mai ieftin combustibil utilizat pentru rezervele globale de biomasă sunt, de asemenea, uriașe, iar cantitatea de energie generată în fiecare an prin fotosinteza biomasei este de până la zece ori mai mare decât consumul global de energie.
Biomasa poate juca un rol important în viitor dacă este transformată în purtători moderni de energie - în principal electricitate, combustibili gazoși și lichizi. Există mai multe motive pentru a fi înțeles în acest sens. Unul dintre ele este că biomasa este disponibilă pe scară mai largă decât combustibilii fosili și tehnologiile de utilizare a acesteia sunt dovedite în practică. În țările dezvoltate, creșterea biomasei în scopuri energetice poate oferi, de asemenea, o ieșire din criza actuală rezultată din supraproducția de produse agricole. Dacă biomasa ar fi cultivată și utilizată pe o bază durabilă, nu ar exista o creștere a CO2 în atmosferă, deoarece arderea sa eliberează doar atât de mult CO2 cât planta extrasă din atmosferă în timpul creșterii sale prin fotosinteză. Cu toate acestea, biomasa este deja o sursă importantă de combustibil astăzi, întrucât furnizează un șapte din consumul de energie din lume. În prezent, este utilizat în principal pentru încălzire, iar în țările în curs de dezvoltare cota sa de piață a energiei este de 40% până la 90%. Este principala sursă de combustibil a aproape jumătate din populația lumii.
Cu toate acestea, biomasa este, de asemenea, o sursă importantă de energie în țările dezvoltate. În SUA, acest combustibil acoperă mai mult de 4% din consumul de energie primară (căldură, electricitate, combustibili lichizi etc.) - este vorba despre cât de multă energie este produsă în centralele nucleare. 8% în Canada și 14% în Suedia. Înlocuirea a 90 de milioane de tone de petrol echivalent cu biomasă ar însemna o reducere anuală a emisiilor de carbon în atmosferă cu 100 de milioane de tone.
Generarea de energie electrică din biomasă
Atât lemnul, cât și paiul pot fi folosite pentru a genera electricitate în centrale mari cu abur. Această metodă este foarte răspândită de ex. în SUA, unde sunt instalate până la 8.000 MW de energie electrică în astfel de instalații, ceea ce corespunde puterii a 8 centrale nucleare. Deșeurile de lemn sunt utilizate în principal pentru această producție. Spre deosebire de un cazan convențional de apă caldă, care are adesea o eficiență mai mare de 80%, eficiența transformării energiei conținute în masa lemnoasă în energie electrică este semnificativ mai mică - doar aproximativ 20%.
Un alt proces, în prezent foarte promițător, este gazificarea acestuia cu producția ulterioară de energie electrică într-o turbină cu gaz. O sursă importantă de combustibil obținută din deșeurile organice este și biogazul, care poate fi utilizat pentru a produce electricitate și căldură.
Energie eoliana
Energia eoliană își are originea în activitatea solară. Prin încălzirea aerului și apoi ascensiunea la o înălțime, masa de aer curge în jurul Pământului. Înainte de descoperirea motorului cu aburi, vântul era o sursă importantă de energie mecanică utilizată de ex. mori de vânt sau bărci cu pânze. O dezvoltare foarte interesantă a avut loc în Danemarca, unde aproximativ 24.000 de oameni sunt angajați în prezent în producția de turbine ventilate. În 1997, în Danemarca funcționau 4.900 de turbine, acoperind 7% din consumul intern de energie electrică.
Cu toate acestea, potențialul pentru energia eoliană este mult mai mare. Ar fi posibil să se acopere întregul consum de energie electrică în țările UE doar cu parcuri eoliene construite pe fundul mării. Parcurile eoliene offshore au devenit un adevărat succes și au crescut enorm din 1995 - o creștere de 27% în fiecare an. Danemarca intenționează să construiască aproximativ 4.000 MW (producția a 4 centrale nucleare mari) până în 2030 și să acopere 40% din consumul intern de energie electrică. Acest pas ar face posibilă închiderea centralelor electrice cu combustibili fosili. Planuri similare sunt implementate în Marea Britanie, unde, potrivit unor studii, energia eoliană ar putea acoperi de până la 6 ori consumul actual de energie electrică al țării. În mod semnificativ, însă, prețul energiei electrice produse din vânt este comparabil în multe locuri sau chiar mai mic decât prețul energiei electrice produse din cărbune, gaz sau uraniu. Experiența Germaniei și a Danemarcei confirmă în mod clar acest lucru, care este, de asemenea, principalul motiv pentru dezvoltarea masivă a turbinelor eoliene în aceste țări. Bariera în calea aplicării mai largi a acestei tehnologii în țara noastră este în principal prețul scăzut de achiziție a energiei electrice și perioada lungă de recuperare a investițiilor rezultată, care se bazează adesea pe o perioadă de până la 20 de ani.
Hidroenergia
Hidroenergia își are originea și în energia care cade pe Pământ de la Soare. Energia solară determină evaporarea apei din oceane, mări, lacuri și cursuri de apă. Vaporii de apă se mișcă deasupra suprafeței pământului și răcirea acestuia duce la condens și precipitații. Acestea asigură crearea de energie potențială din surse de apă înalte, care este transformată în energie cinetică prin mișcarea în râuri. Energia cinetică a apei este utilizată în mod obișnuit pentru a genera electricitate în hidrocentrale. Tehnologia hidroenergetică este cea mai avansată dintre sursele regenerabile.
Acesta acoperă mai mult de 18% din energia electrică produsă la nivel mondial și este, de asemenea, cea mai importantă sursă de energie regenerabilă (ponderea producției de energie electrică din alte surse regenerabile este de numai 1,1%). Hidroenergia este practic singura sursă de energie regenerabilă care este utilizată pe scară largă în țara noastră. În 1996, în Slovacia au fost produse peste 4,4 miliarde kWh din hidroenergie, ceea ce reprezintă aproximativ 15% din consumul nostru .
Hidroenergia are multe avantaje. Cele mai importante sunt:
- hidrocentralele au o durată lungă de viață, dintre care unele funcționează de 70 de ani sau mai mult,
- În ciuda rentabilității îndelungate a investiției (10-15 ani), datorită costurilor de funcționare scăzute și duratei de viață lungi, se obține o rentabilitate ridicată a investiției,
- în ceea ce privește acoperirea rapidă a schimbărilor de sarcină, hidroenergia este foarte flexibilă, ceea ce este important pentru sistemele de alimentare integrate.
Energia valurilor mării
Energia valurilor, care este, de asemenea, o sursă regenerabilă utilizabilă pentru generarea de electricitate. Această energie este creată de acțiunea razelor solare, care încălzesc aerul, creând vânt, care provoacă valuri în mări. Energia valurilor variază de la un loc la altul și, în general, se poate spune că cu cât este mai mare distanța de la ecuator, cu atât este mai mare energia valurilor mării. Această energie se dovedește a avea un mare potențial la nivel mondial. Cu toate acestea, centralele mari cu maree, precum centralele hidroelectrice mari, prezintă, de asemenea, probleme semnificative de mediu. Modificările cauzate de reglementarea mareelor prin construirea de bariere pot avea un impact asupra mediului. Barajele construite cresc conținutul de sare din apă, precum și cresc sedimentarea și concentrația altor poluanți. Alte tehnologii care utilizează energia marină precum proiectul de utilizare a gradientului termic în oceane este în prezent doar în curs de examinare.
Energie geotermală
Energia geotermală nu este, în adevăratul sens al cuvântului, o sursă de energie regenerabilă. Acest tip de energie își are originea în nucleul fierbinte al Pământului, din care căldura scapă prin fisurile vulcanice din roci. Temperatura miezului este estimată la 7.000 de grade Celsius și, datorită sursei vaste, aproape inepuizabile de energie din intestinele Pământului, acest tip de energie este adesea clasificat ca o sursă regenerabilă. Pământul își eliberează continuu căldura în orice loc, în timp ce temperatura cojii pământului crește odată cu creșterea adâncimii.
Cu toate acestea, impactul funcționării instalațiilor geotermale asupra mediului poate fi semnificativ datorită conținutului ridicat de minerale din apa extrasă. În practică, aceste probleme sunt eliminate prin reinjectarea apei înapoi într-o fântână adâncă.
Soarele, baza tuturor
Soarele este singura sursă de energie pe care omenirea se poate baza pe deplin. Se crede că Soarele nostru va dispărea în 5 milioane de ani, deci energia solară este inepuizabilă pentru viața omului. Ieșirea instantanee a unei surse solare în atmosferă este de 1,7 0,10 17 W sau 1,5 0,10 18 kWh pe an. În condițiile noastre geografice, energia care cade pe o suprafață de 1 m 2 atinge o valoare cuprinsă între 1000 și 1250 kWh/an (aprox. 5 GJ). Este o cantitate considerabilă de energie. Energia solară ne poate oferi tot ce avem nevoie de la energie, adesea foarte simplu, curat și fără risc. Nu este doar electricitate, căldură și lumină pentru casele noastre, ci și combustibil pentru funcționarea mașinilor ecologice.
Cantitatea de lumină solară care cade pe Pământ într-un an este de până la 20.000 de ori mai mare decât consumul mondial de energie. Chiar și energia care cade pe acoperișul unei case familiale în zone sărace în radiații solare (de exemplu, nordul Europei) este de până la 10 ori mai mare decât consumul său pentru încălzirea și funcționarea aparatelor electrice.
Există mai multe moduri de a produce căldură sau electricitate din surse regenerabile. Electricitatea poate fi produsă direct din radiația solară, de ex. folosind așa-numitul celule solare (fotovoltaice). În mod indirect, energia solară poate fi utilizată, fie sub formă de biomasă (plantele folosesc radiația solară prin fotosinteză pentru creșterea lor), energia eoliană, care apare din cauza încălzirii neuniforme a suprafeței pământului de către razele solare și de circulația aerului sau a apei, care își are originea în evaporarea corpurilor de apă (mări, oceane) din cauza radiației solare și a precipitațiilor ulterioare care cad pe Pământ, ceea ce, la rândul său, dă putere cursurilor de apă. Este posibil să se producă căldură și electricitate din toate aceste surse folosind tehnologiile disponibile în prezent. Energia solară poate fi captată, de exemplu, prin intermediul celulelor fotovoltaice. Acestea se găsesc, de exemplu, în calculator.
Utopia sau realitatea apropiată?
Toată energia se învârte în jurul Soarelui. Soarele este baza întregii vieți. Soarele a dat planetei viață, precum și o sursă de energie. Folosim energia solară pentru nevoile noastre din timpuri imemoriale. Să luăm încălzirea obișnuită la soare. Aceasta este, de asemenea, o formă de utilizare a energiei. Omenirea ar trebui să se oprească, să privească în jur și să se întrebe de ce Pământul este atât de poluat. Am folosit energie naturală, dar într-un mod greșit și neplăcut. Este timpul să vă corectați greșelile și să veniți cu ceva nou, revoluționar. Care ar produce energie pentru nevoile umane fără a polua Pământul. Deși conceptul de producere a energiei este inexact. Este de fapt despre conversia energiei de la o formă la alta. Energia este în jurul nostru, pentru care putem mulțumi Soarelui. Trebuie doar să învățăm să convertim energia. Dacă toată lumea știe, nu avem nimic de îngrijorat. Într-o formă redusă, ne putem imagina rețeaua electrică din casa noastră ca o sursă nelimitată de energie. Atunci ne imaginăm centrala electrică ca o sursă nelimitată de energie pentru casele noastre. În cele din urmă, soarele este o sursă nelimitată de energie pentru acele centrale electrice. Dacă îl putem folosi corect. Fie sub formă de energie solară directă sau hidro, eoliană, geotermală și bioenergică. Dar toate acestea își au originea în energia solară.
Astăzi, în industria auto se consumă multă energie și emisiile asociate. Și sursele alternative de energie nu vor funcționa aici atât de curând. Soarele este o idee bună, dar nu este suficient de unul singur. Mi-aș putea imagina combinarea energiei solare cu substanța chimică sub formă de divizare a apei în hidrogen și oxigen, care sunt substanțe foarte bogate în energie. Acest lucru ar putea, în anumite condiții, să acopere cererea de energie a mașinilor. Am atins și energia chimică aici, dar nu cred că este o sursă de energie regenerabilă. Cu siguranță mai durabil și mai ecologic, dar nu regenerabil. Este doar o soluție temporară până când umanitatea inventează altceva. Și odată cu dezvoltarea științei și tehnologiei informației de astăzi, nu va dura mult. Cu toate acestea, nu știm încă cum să folosim unele materiale în mod corespunzător sau este destul de exigent din punct de vedere financiar. Dar în viitorul apropiat, cu siguranță ar trebui să mergem în această direcție.
De ce avem nevoie de surse de energie regenerabile?
Arderea combustibililor fosili (cărbune, petrol, gaze naturale), care contribuie cel mai mult la consumul de energie, nu este o excepție, ci o regulă în acest sens. Schimbările climatice, ploile acide, poluarea apei, aerului și solului nu numai că ne afectează sănătatea, dar vor fi resimțite și de generațiile care vin după noi. Omenirea consumă atât de mult combustibil fosil pe an, cât a produs natura într-un milion de ani. Stocurile acestor combustibili, în special petrolul, scad într-un ritm incredibil. Aceste provizii nu sunt veșnice și, potrivit multor experți, mai mult de jumătate dintre acestea sunt epuizate în timpul unei vieți umane. Prin urmare, utilizarea rezervelor limitate de combustibili fosili are și o dimensiune morală. Dar în prezent, mulți oameni sunt indiferenți la acest lucru, deoarece, de exemplu, obținerea de energie. uleiul este mult mai convenabil decât realizarea unei celule volta scumpe. Dacă, dar repede, oamenii nu-și amintesc repede, nu vor mai fi de ce să beneficieze și din ce să producă energie. Centralele nucleare sunt, de asemenea, o idee bună și se spune că energia din ele este curată. Acest lucru este adevărat, dar numai până când celula de combustibil din reactor trebuie înlocuită.
Din fericire, există oameni care sunt interesați de cum să ne „curățăm” planeta. Există deja mașini care funcționează cu gaze sau cu energie solară.
Dacă nu este conceput un mod mai bun de utilizare a combustibililor, acesta va avea un impact asupra generațiilor viitoare. Sursele alternative de energie și combustibilii alternativi sunt o idee bună, sunt ecologice și, prin urmare, pentru viața sănătoasă a locuitorilor planetei albastre este doar un plus.