32,6 % – öljy ja öljytuotteet. 30,0 % – hiili. 23,7 % – kaasu. Kolme parasta ihmiskuntaa toimittavien energialähteiden joukossa näyttävät täsmälleen tältä. Tähtialukset ja "vihreä" planeetta ovat edelleen yhtä kaukana kuin "galaksi kaukana, kaukana".
Vaihtoehtoiseen energiaan on toki menossa, mutta se on niin hidasta, että toivotaan läpimurtoa – ei vielä. Olkaamme rehellisiä: seuraavat 50 vuotta fossiiliset polttoaineet valaisevat kotimme.
Vaihtoehtoisen energian kehitys etenee hitaasti, kuin ykkösherrasmies Thamesin penkereellä. Nykyään ei-perinteisistä energialähteistä on kirjoitettu paljon enemmän kuin on tehty niiden kehittämiseksi ja toteuttamiseksi jokapäiväisessä elämässä. Mutta tähän suuntaan on 3 tunnustettua "mastodonia", jotka vetävät loput vaunuista perässään.
Ydinenergiaa ei tässä käsitellä, koska sen edistyvyydestä ja kehittämisen tarkoituksenmukaisuudesta voidaan keskustella hyvin pitkään.
Alla on asemien tehoindikaattorit, joten arvojen analysoimiseksi otamme käyttöön lähtökohdan: maailman tehokkain voimalaitos on Kashiwazaki-Kariwan ydinvoimala (Japani). Sen kapasiteetti on 8,2 GW.
Ilmaenergia: tuuli ihmisen palveluksessa
Tuulienergian perusperiaate on liikkuvien ilmamassojen kineettisen energian muuntaminen lämpö-, mekaaniseksi tai sähköenergiaksi.
Tuuli on seurausta pinnan ilmanpaineen erosta. Täällä toteutetaan klassinen "kommunikaatioalusten" periaate, vain globaalissa mittakaavassa. Kuvittele 2 pistettä – Moskova ja Pietari. Jos lämpötila Moskovassa on korkeampi, ilma lämpenee ja kohoaa jättäen matalan paineen ja pienentyneen ilmamäärän alempiin kerroksiin. Samaan aikaan Pietarissa on korkea paine ja ilmaa riittää "alhaalta". Siksi massat alkavat virrata Moskovaa kohti, koska luonto pyrkii aina tasapainoon. Näin muodostuu ilmavirta, jota kutsutaan tuuleksi.
Tämä liike kantaa valtavaa energiaa, jonka insinöörit pyrkivät vangitsemaan.
Nykyään 3 % maailman energiantuotannosta tulee tuuliturbiineilla, ja kapasiteetti kasvaa. Vuonna 2016 tuulipuistojen asennettu kapasiteetti ylitti ydinvoimalaitosten kapasiteetin. Mutta on kaksi ominaisuutta, jotka rajoittavat suunnan kehitystä:
1. Asennettu teho on suurin käyttöteho. Ja jos ydinvoimalat toimivat tällä tasolla lähes koko ajan, tuulivoimalat saavuttavat harvoin tällaisia indikaattoreita. Tällaisten asemien hyötysuhde on 30-40%. Tuuli on erittäin epävakaa, mikä rajoittaa käyttöä teollisessa mittakaavassa.
2. Tuulipuistojen sijoittaminen on järkevää paikkoihin, joissa tuulivirta on vakio – näin voidaan varmistaa asennuksen maksimaalinen tehokkuus. Generaattorien lokalisointi on huomattavasti rajoitettua.
Tuulienergiaa voidaan nykyään pitää vain lisäenergialähteenä yhdessä pysyvien, kuten ydinvoimaloiden ja polttopolttoainetta käyttävien asemien kanssa.
Tuulimyllyt ilmestyivät ensimmäisen kerran Tanskassa – ristiretkeläiset toivat ne tänne. Nykyään tässä Skandinavian maassa 42 % energiasta tuotetaan tuulivoimaloilla.
Hanke keinosaaren rakentamiseksi 100 kilometriä Ison-Britannian rannikosta on melkein valmis. Dogger Bankiin syntyy pohjimmiltaan uusi projekti – 6 km:lle2 useita tuulivoimaloita, jotka siirtävät sähköä mantereelle, asennetaan. Siitä tulee maailman suurin tuulipuisto. Nykyään tämä on Gansu (Kiina), jonka kapasiteetti on 5,16 GW. Tämä on tuuliturbiinien kompleksi, joka kasvaa joka vuosi. Suunniteltu indikaattori on 20 GW.
Ja vähän kustannuksista.
Keskimääräiset kustannusindikaattorit tuotetulle 1 kWh:lle energiaa ovat:
─ hiili 9-30 senttiä;
─ tuuli 2,5-5 senttiä.
Jos ongelma voidaan ratkaista tuulivoimariippuvuudella ja siten lisätä tuulipuistojen tehokkuutta, niillä on suuri potentiaali.
Aurinkoenergia: luonnon moottori – ihmiskunnan moottori
Tuotantoperiaate perustuu auringonsäteiden lämmön keräämiseen ja jakeluun.
Nyt aurinkovoimaloiden (SPP) osuus maailman energiantuotannosta on 0,79 %.
Tämä energia liittyy ensinnäkin vaihtoehtoiseen energiaan - upeat kentät, jotka on peitetty suurilla valokennolevyillä, piirretään välittömästi silmiesi eteen. Käytännössä tämän suunnan kannattavuus on melko alhainen. Ongelmista voidaan erottaa lämpötilajärjestelmän rikkominen aurinkovoimalan yläpuolella, jossa ilmamassat lämmitetään.
Aurinkoenergian kehittämisohjelmia on yli 80 maassa. Mutta useimmissa tapauksissa puhumme apuenergian lähteestä, koska tuotantotaso on alhainen.
On tärkeää sijoittaa oikein teho, jolle laaditaan yksityiskohtaiset kartat auringon säteilystä.
Aurinkokeräintä käytetään sekä veden lämmittämiseen lämmitykseen että sähkön tuottamiseen. Aurinkosähkökennot tuottavat energiaa "poistamalla" fotoneja auringonvalon vaikutuksesta.
Aurinkovoimaloiden energiantuotannon johtaja on Kiina ja henkeä kohti laskettuna Saksa.
Suurin aurinkovoimala sijaitsee Topaz-aurinkotilalla, joka sijaitsee Kaliforniassa. Teho 1,1 GW.
Kehitystä on kehitetty kerääjien asettamiseksi kiertoradalle ja aurinkoenergian keräämiseksi menettämättä sitä ilmakehään, mutta tällä suunnalla on edelleen liian monia teknisiä esteitä.
Vesivoima: käyttämällä planeetan suurinta moottoria
Vesivoima on johtava vaihtoehto vaihtoehtoisten energialähteiden joukossa. 20 % maailman energiantuotannosta tulee vesivoimalla. Ja uusiutuvista lähteistä 88 %.
Tietylle joen osalle rakennetaan massiivinen pato, joka sulkee kanavan kokonaan. Vastavirtaan syntyy säiliö, jonka korkeusero padon sivuilla voi olla satoja metrejä. Vesi kulkee nopeasti padon läpi niissä paikoissa, joihin turbiinit on asennettu. Joten liikkuvan veden energia pyörittää generaattoreita ja johtaa energian muodostukseen. Kaikki on yksinkertaista.
Miinuksista: suuri alue on tulvinut, joen biologinen elämä on häiriintynyt.
Suurin vesivoimala on Sanxia ("Kolme rotko") Kiinassa. Sen kapasiteetti on 22 GW, mikä on maailman suurin laitos.
Vesivoimalat ovat yleisiä kaikkialla maailmassa, ja Brasiliassa ne tuottavat 80 prosenttia energiasta. Tämä suunta on vaihtoehtoisen energian lupaavin ja kehittyy jatkuvasti.
Pienet joet eivät pysty tuottamaan suurta sähköä, joten niillä sijaitsevat vesivoimalat on suunniteltu vastaamaan paikallisia tarpeita.
Veden käyttö energialähteenä toteutetaan useissa pääkonsepteissa:
1. Vuorovesien käyttö. Tekniikka on monella tapaa samanlainen kuin klassinen vesivoimalaitos, sillä ainoa ero on, että pato ei peitä väylää, vaan lahden suuta. Meren vesi tekee päivittäisiä vaihteluja kuun vetovoiman vaikutuksesta, mikä johtaa veden kiertoon padon turbiinien läpi. Tämä tekniikka on otettu käyttöön vain muutamissa maissa.
2. Aaltoenergian käyttö. Myös jatkuvat veden vaihtelut avomerellä voivat olla energian lähde. Tämä ei ole vain aaltojen kulkua staattisesti asennettujen turbiinien läpi, vaan myös "kellukkeiden" käyttöä: mutta meren pinta asettaa erityisiä kellukkeita, joiden sisällä on pieniä turbiineja. Aallot pyörittävät generaattoreita ja syntyy tietty määrä energiaa.
Yleensä vaihtoehtoisesta energiasta ei nykyään voi tulla globaalia energianlähdettä. Mutta on täysin mahdollista toimittaa useimmat esineet autonomisella energialla. Alueen ominaisuuksista riippuen voit aina valita parhaan vaihtoehdon.
Globaali energiariippumattomuus edellyttää jotain täysin uutta, kuten kuuluisan serbin "eetteriteoriaa".
Ilman demagogiaa on outoa, että 2000-luvulla ihmiskunta ei tuota energiaa juurikaan edistyksellisemmin kuin Lumieren veljesten kuvaama veturi. Nykyään energiaresurssikysymys on mennyt pitkälle politiikan ja rahoituksen piiriin, mikä määrää sähköntuotannon rakenteen. Jos öljy sytyttää lamput, joku tarvitsee sitä…