32,6% – nafta i naftni derivati. 30,0% – ugljen. 23,7% – plin. Prva tri među izvorima energije koji opskrbljuju čovječanstvo izgledaju upravo ovako. Zvjezdani brodovi i "zeleni" planet još uvijek su daleko koliko i "daleka, daleka galaksija".
Zasigurno postoji kretanje prema alternativnoj energiji, ali toliko je sporo da se nadaju proboju - ne još. Budimo iskreni: sljedećih 50 godina fosilna goriva osvjetljavat će naše domove.
Razvoj alternativne energije ide polako, poput primjednog gospodina uz obalu Temze. O netradicionalnim izvorima energije danas je puno više napisano nego što je učinjeno za njihov razvoj i primjenu u svakodnevnom životu. Ali u ovom smjeru postoje 3 priznata "mastodonta" koji za sobom vuku ostatak kočije.
Nuklearna energija se ovdje ne razmatra, jer se pitanje njene progresivnosti i svrsishodnosti razvoja može raspravljati jako dugo.
Ispod će biti pokazatelji snage stanica, stoga ćemo za analizu vrijednosti uvesti početnu točku: najjača elektrana na svijetu je nuklearna elektrana Kashiwazaki-Kariwa (Japan). Koji ima kapacitet od 8,2 GW.
Energija zraka: vjetar u službi čovjeka
Osnovni princip energije vjetra je pretvorba kinetičke energije pokretnih zračnih masa u toplinsku, mehaničku ili električnu energiju.
Vjetar je rezultat razlike u tlaku zraka na površini. Ovdje se provodi klasično načelo "komunikacijskih posuda", samo na globalnoj razini. Zamislite 2 točke – Moskva i Sankt Peterburg. Ako je temperatura u Moskvi viša, tada se zrak zagrijava i diže, ostavljajući nizak tlak i smanjenu količinu zraka u nižim slojevima. Istodobno, u Sankt Peterburgu je visok tlak i ima dovoljno zraka "odozdo". Stoga mase počinju teći prema Moskvi, jer priroda uvijek teži ravnoteži. Tako nastaje strujanje zraka koje se naziva vjetar.
Ovaj pokret nosi ogromnu energiju koju inženjeri nastoje uhvatiti.
Danas 3% svjetske proizvodnje energije dolazi iz vjetroturbina, a kapacitet raste. U 2016. instalirani kapacitet vjetroelektrana premašio je kapacitet nuklearnih elektrana. Ali postoje 2 značajke koje ograničavaju razvoj smjera:
1. Instalirana snaga je najveća radna snaga. I ako nuklearne elektrane gotovo cijelo vrijeme rade na ovoj razini, vjetroelektrane rijetko postižu takve pokazatelje. Učinkovitost takvih stanica je 30-40%. Vjetar je izrazito nestabilan, što ograničava primjenu u industrijskim razmjerima.
2. Postavljanje vjetroelektrana je racionalno na mjestima stalnih strujanja vjetra – na taj način je moguće osigurati maksimalnu učinkovitost instalacije. Lokalizacija generatora je značajno ograničena.
Energija vjetra danas se može smatrati samo dodatnim izvorom energije u kombinaciji sa stalnim, kao što su nuklearne elektrane i stanice na zapaljivo gorivo.
Vjetrenjače su se prvi put pojavile u Danskoj - ovamo su ih donijeli križari. Danas u ovoj skandinavskoj zemlji 42% energije proizvedu vjetroelektrane.
Projekt izgradnje umjetnog otoka 100 km od obale Velike Britanije skoro je završen. Temeljito novi projekt bit će stvoren u Dogger banci - za 6 km2 postavit će se mnoge vjetroturbine koje će prenositi električnu energiju na kopno. Bit će to najveća vjetroelektrana na svijetu. Danas je to Gansu (Kina) s kapacitetom od 5,16 GW. Ovo je kompleks vjetroturbina, koji svake godine raste. Planirani pokazatelj je 20 GW.
I malo o troškovima.
Pokazatelji prosječnih troškova za proizvedeni 1 kWh energije su:
─ ugljen 9-30 centi;
─ vjetar 2,5-5 centi.
Ako je moguće riješiti problem ovisnosti o energiji vjetra i time povećati učinkovitost vjetroelektrana, onda one imaju veliki potencijal.
Sunčeva energija: motor prirode – motor čovječanstva
Princip proizvodnje temelji se na prikupljanju i distribuciji topline sunčevih zraka.
Sada je udio solarnih elektrana (SPE) u svjetskoj proizvodnji energije 0,79%.
Ta se energija, prije svega, povezuje s alternativnom energijom – pred vašim očima iscrtavaju se fantastična polja prekrivena velikim pločama s fotoćelijama. U praksi je profitabilnost ovog smjera prilično niska. Među problemima se može izdvojiti kršenje temperaturnog režima iznad solarne elektrane, gdje se zagrijavaju zračne mase.
U više od 80 zemalja postoje programi razvoja solarne energije. Ali u većini slučajeva govorimo o pomoćnom izvoru energije, jer je razina proizvodnje niska.
Važno je pravilno postaviti snagu, za što se sastavljaju detaljne karte sunčevog zračenja.
Solarni kolektor služi i za zagrijavanje vode za grijanje i za proizvodnju električne energije. Fotonaponske ćelije stvaraju energiju "izbijanjem" fotona pod utjecajem sunčeve svjetlosti.
Lider po proizvodnji energije u solarnim elektranama je Kina, a po proizvodnji po glavi stanovnika – Njemačka.
Najveća solarna elektrana nalazi se na solarnoj farmi Topaz koja se nalazi u Kaliforniji. Snaga 1,1 GW.
Postoje razvoji za postavljanje kolektora u orbitu i prikupljanje sunčeve energije bez gubitka u atmosferi, ali ovaj smjer još uvijek ima previše tehničkih prepreka.
Snaga vode: korištenje najvećeg motora na planetu
Hidroenergija je vodeća među alternativnim izvorima energije. 20% svjetske proizvodnje energije dolazi iz hidroelektrana. A među obnovljivim izvorima 88%.
Na određenom dijelu rijeke gradi se ogromna brana koja potpuno blokira kanal. Uzvodno se stvara akumulacija, a visinska razlika uz strane brane može doseći stotine metara. Voda brzo prolazi kroz branu na mjestima gdje su postavljene turbine. Dakle, energija vode koja se kreće vrti generatore i dovodi do stvaranja energije. Sve je jednostavno.
Od minusa: veliko područje je poplavljeno, bioživot u rijeci je poremećen.
Najveća hidroelektrana je Sanxia ("Tri klanca") u Kini. Ima kapacitet od 22 GW i najveća je elektrana na svijetu.
Hidroelektrane su česte u cijelom svijetu, au Brazilu daju 80% energije. Ovaj smjer je najperspektivniji u alternativnoj energiji i stalno se razvija.
Male rijeke nisu sposobne proizvesti veliku snagu, pa su hidroelektrane na njima projektirane za lokalne potrebe.
Korištenje vode kao izvora energije provodi se u nekoliko glavnih koncepata:
1. Korištenje plime i oseke. Tehnologija je u mnogočemu slična klasičnoj hidroelektrani, s jedinom razlikom što brana ne prekriva kanal, već ušće u zaljev. Voda mora čini dnevne fluktuacije pod utjecajem privlačnosti Mjeseca, što dovodi do kruženja vode kroz turbine brane. Ova tehnologija je implementirana samo u nekoliko zemalja.
2. Korištenje energije valova. Stalna kolebanja vode u otvorenom moru također mogu biti izvor energije. Ovdje se ne radi samo o prolasku valova kroz statično postavljene turbine, već io korištenju “plovka”: ali površina mora postavlja lanac posebnih plovaka unutar kojih se nalaze male turbine. Valovi vrte generatore i stvara se određena količina energije.
Općenito, danas alternativna energija ne može postati globalni izvor energije. Ali sasvim je moguće osigurati većinu objekata autonomnom energijom. Ovisno o karakteristikama teritorija, uvijek možete odabrati najbolju opciju.
Za globalnu energetsku neovisnost bit će potrebno nešto bitno novo, poput “teorije etera” slavnog Srbina.
Bez demagogije, čudno je da 2000-ih čovječanstvo proizvodi energiju ne puno progresivnije od lokomotive koju su fotografirala braća Lumiere. Danas je pitanje energetskih resursa otišlo daleko u sferu politike i financija koje određuju strukturu proizvodnje električne energije. Ako ulje pali lampe, onda nekome treba…