В последние годы альтернативная энергетика была предметом большого интереса и споров. Благодаря угрозе изменения климата и тому факту, что средние глобальные температуры продолжают расти из года в год, стремление к поиску форм энергии, которые уменьшат зависимость человечества от ископаемого топлива, угля и других методов загрязнения, естественным образом усилилось.
Хотя большинство концепций альтернативной энергетики не новы, только в последние несколько десятилетий эта проблема стала насущной. А благодаря усовершенствованиям в технологии и производстве стоимость большинства видов альтернативной энергии снижается, а эффективность увеличивается. Но что такое альтернативная энергия, и какова вероятность того, что она станет основной?
Определение:
Естественно, идут споры о том, что означает «альтернативная энергия» и к чему ее можно применить. С одной стороны, этот термин может относиться к формам энергии, которые не увеличивают углеродный след человечества. В этом отношении это могут быть такие вещи, как ядерные объекты, гидроэлектростанции и даже такие вещи, как природный газ и «чистый уголь».
С другой стороны, этот термин также используется для обозначения того, что в настоящее время считается нетрадиционными методами энергии, такими как солнечная энергия, энергия ветра, геотермальная энергия, биомасса и другие недавние добавления. Такая классификация исключает такие методы, как гидроэлектростанции, которые существуют уже более столетия и поэтому довольно распространены в некоторых регионах мира.
Другим фактором является то, что альтернативные источники энергии считаются «чистыми», то есть они не производят вредных загрязнителей. Как уже отмечалось, это может относиться к двуокиси углерода, а также к другим выбросам, таким как окись углерода, двуокись серы, окись азота и другие. В рамках этих параметров ядерная энергия не считается альтернативным источником энергии, поскольку она производит радиоактивные отходы, которые являются высокотоксичными и должны храниться.
Однако во всех случаях этот термин используется для обозначения форм энергии, которые придут на смену ископаемому топливу и углю в качестве основной формы производства энергии в ближайшие десятилетия.
Типы альтернативной энергии:
Строго говоря, существует много видов альтернативной энергии. Опять же, определения становятся своего рода камнем преткновения, и в прошлом этот термин использовался для обозначения любого метода, который в то время считался неосновным. Но, применяя термин в широком смысле для обозначения альтернатив углю и ископаемому топливу, он может включать любое или все из следующего:
Гидроэнергетика: Это относится к энергии, генерируемой гидроэлектростанциями, где падающая вода (то есть реки или каналы) направляется через устройство для вращения турбин и выработки электроэнергии.
Атомная энергия: Энергия, которая производится в результате реакций медленного деления. Стержни из урана или других радиоактивных элементов нагревают воду для выработки пара, который, в свою очередь, вращает турбины для выработки электроэнергии.
Солнечная энергия: Энергия используется непосредственно от Солнца, где фотоэлектрические элементы (обычно состоящие из кремниевой подложки и расположенные в больших массивах) преобразуют солнечные лучи непосредственно в электрическую энергию. В некоторых случаях тепло, производимое солнечным светом, также используется для производства электричества, которое известно как солнечно-тепловая энергия.
Сила ветра: Энергия, генерируемая воздушным потоком, когда большие ветряные турбины вращаются ветром для выработки электроэнергии.
Геотермальная энергия: Энергия, вырабатываемая теплом, и пар, вырабатываемый в результате геологической деятельности в земной коре. В большинстве случаев это состоит из труб, размещаемых в земле над геологически активными зонами, чтобы направлять пар через турбины, тем самым генерируя электричество.
Приливная сила:Энергия, генерируемая приливными жгутами, расположенными вокруг береговой линии. Здесь ежедневные изменения приливов заставляют воду течь назад и вперед через турбины, генерируя электричество, которое затем передается на электростанции вдоль берега.
Биомасса: Это относится к топливу, полученному из растений и биологических источников - то есть этанола, глюкозы, водорослей, грибов, бактерий - которые могут заменить бензин в качестве источника топлива.
Водород: Энергия, полученная из процессов, вовлекающих газообразный водород. Это может включать каталитические нейтрализаторы, где молекулы воды разрываются и воссоединяются при электролизе; водородные топливные элементы, где газ используется для питания двигателей внутреннего сгорания или нагревается и используется для вращения турбин; или ядерный синтез, где атомы водорода сливаются в контролируемых условиях, выделяя невероятное количество энергии.
Альтернативная и возобновляемая энергия:
Во многих случаях альтернативные источники энергии также являются возобновляемыми. Однако эти термины не являются полностью взаимозаменяемыми из-за того, что многие формы альтернативной энергии зависят от ограниченного ресурса. Например, ядерная энергетика зависит от урана или других тяжелых элементов, которые должны быть добыты.
Между тем, ветровая, солнечная, приливная, геотермальная и гидроэнергетика зависят от полностью возобновляемых источников. Солнечные лучи являются самым распространенным источником энергии из всех, и, хотя они ограничены погодными и суточными погодными условиями, они вечны - и поэтому неисчерпаемы с точки зрения промышленности. Ветер также постоянен, благодаря вращению Земли и изменениям давления в нашей атмосфере.
Разработка:
В настоящее время альтернативная энергетика все еще находится в зачаточном состоянии. Однако эта картина быстро меняется из-за сочетания политического давления, экологических катастроф во всем мире (засухи, голода, наводнений, штормовой активности) и совершенствования технологий использования возобновляемых источников энергии.
Например, по состоянию на 2015 год мировые потребности в энергии по-прежнему в основном обеспечивались такими источниками, как уголь (41,3%) и природный газ (21,7%). Гидроэлектростанция и атомная энергетика составляли 16,3% и 10,6% соответственно, в то время как «возобновляемые источники энергии» (то есть солнечная энергия, энергия ветра, биомасса и т. Д.) Составляли всего 5,7%.
Это представляет собой значительное изменение по сравнению с 2013 годом, когда мировое потребление нефти, угля и природного газа составило 31,1%, 28,9% и 21,4% соответственно. Атомная и гидроэнергетика составила 4,8% и 2,45, а возобновляемые источники - всего 1,2%.
Кроме того, увеличилось число международных соглашений, касающихся ограничения использования ископаемого топлива и развития альтернативных источников энергии. К ним относится Директива о возобновляемых источниках энергии, подписанная Европейским Союзом в 2009 году, в которой установлены цели использования возобновляемых источников энергии для всех стран-членов на 2020 год.
По сути, в соглашении указывалось, что к 2020 году ЕС обеспечит не менее 20% своих общих потребностей в энергии с использованием возобновляемых источников энергии, а к 2020 году не менее 10% их транспортного топлива будет поступать из возобновляемых источников. В ноябре 2016 года Европейская комиссия пересмотрела эти целевые показатели, устанавливающие, что к 2030 году как минимум 27% энергетических потребностей ЕС будет приходиться на возобновляемые источники энергии.
В 2015 году Рамочная конвенция Организации Объединенных Наций об изменении климата (РКИК ООН) собралась в Париже, чтобы разработать концепцию смягчения последствий выбросов парниковых газов и финансирования альтернативной энергетики, которая вступит в силу к 2020 году. Это привело к Парижскому соглашению, которое было Принят 12 декабря 2015 года и открыт для подписания 22 апреля (День Земли) 2016 года в штаб-квартире ООН в Нью-Йорке.
Несколько стран и государств также были отмечены за их лидерство в области развития альтернативной энергетики. Например, в Дании энергия ветра обеспечивает до 140% потребности страны в электроэнергии, а излишки предоставляются соседним странам, таким как Германия и Швеция.
Исландия благодаря своему расположению в Северной Атлантике и действующим вулканам достигла 100% -ной зависимости от возобновляемых источников энергии к 2012 году благодаря сочетанию гидроэнергетики и геотермальной энергии. В 2016 году политика Германии, направленная на постепенное прекращение зависимости от нефти и ядерной энергии, привела к тому, что 15 мая 2016 года страна достигла рубежа, когда почти 100% ее спроса на электроэнергию приходилось на возобновляемые источники.
В последние годы штат Калифорния также добился впечатляющих успехов в плане использования возобновляемых источников энергии. В 2009 году 11,6 процента всей электроэнергии в штате было получено из возобновляемых источников, таких как ветер, солнечная энергия, геотермальная энергия, биомасса и небольшие гидроэлектростанции. Благодаря многочисленным программам, которые поощряют переход на возобновляемые источники энергии, эта зависимость выросла до 25% к 2015 году.
Исходя из текущих показателей усыновления, долгосрочные перспективы альтернативной энергетики чрезвычайно позитивны. Согласно отчету Международного энергетического агентства (МЭА) за 2014 год, к 2050 году на фотоэлектрическую солнечную энергию и солнечную тепловую энергию будет приходиться 27% мирового спроса, что делает ее самым крупным источником энергии. Аналогичным образом, отчет 2013 года о ветроэнергетике показал, что к 2050 году ветер может составлять до 18% мирового спроса.
В «Перспективах развития мировой энергетики на 2016 год» МЭА также утверждается, что к 2040 году природный газ, ветер и солнечная энергия вытеснят уголь и нефть в качестве основных источников энергии. А некоторые даже зашли так далеко, чтобы сказать, что - благодаря разработкам в области солнечной, ветровой и термоядерной энергетики - к 2050 году ископаемое топливо устареет.
Как и во всем, принятие альтернативной энергии было постепенным. Но благодаря растущей проблеме изменения климата и растущему спросу на электроэнергию во всем мире, скорость, с которой применяются чистые и альтернативные методы, стала экспоненциальной в последние годы. Когда-нибудь в этом столетии человечество может достичь уровня нейтральности по отношению к выбросам углерода, и не раньше, чем через мгновение!
Мы написали много статей об альтернативной энергии для журнала Space. Вот каковы различные типы возобновляемой энергии? Что такое солнечная энергия? Как работает ветряная турбина? Может ли мир работать на солнечной энергии и энергии ветра? Откуда берется геотермальная энергия? и компромиссы ведут к изменению климата.
Если вам нужна дополнительная информация об альтернативной энергетике, посмотрите «Альтернативные энергетические культуры в космосе». А вот ссылка на Альтернативные энергетические технологии для контроля за изменением климата.
Мы также записали эпизод «Астрономического каста» о планете Земля. Послушайте, Эпизод 51: Земля.
Источники:
- Altenergy.org - Альтернативная энергетика
- Википедия - Альтернативная энергия
- Сохранение энергетического будущего - что такое альтернативные источники энергии?
- Министерство энергетики - возобновляемые источники энергии
- National Geographic - Биотопливо
- IEA - Ключевая мировая энергетическая статистика 2016
