Obnoviteľná energia sa v dnešnom svete stáva čoraz dôležitejšou otázkou. Okrem rastúcich nákladov na fosílne palivá a hrozby zmeny klímy došlo v tejto oblasti k pozitívnemu vývoju, ktorý zahŕňa zlepšenie efektívnosti a zníženie cien.
To všetko zvýšilo dopyt po alternatívnej energii a urýchlilo prechod k čistejším a udržateľnejším spôsobom elektrickej energie. Je však dôležité poznamenať, že existuje veľa druhov - biomasa, solárna, veterná, prílivová a geotermálna energia - a že každá z nich má svoj vlastný podiel výhod a nevýhod.
Biomasa:
Najčastejšie využívanou formou obnoviteľnej energie je biomasa. Biomasa sa jednoducho týka použitia organických materiálov a ich premeny na iné formy energie, ktoré je možné použiť. Aj keď sa už niekoľko storočí používajú niektoré formy biomasy - napríklad spaľovanie dreva - iné, novšie metódy sa zameriavajú na metódy, ktoré neprodukujú oxid uhličitý.
Napríklad existujú biopalivá spaľujúce čisté palivo, ktoré sú alternatívou ropy a plynu. Na rozdiel od fosílnych palív, ktoré sa vyrábajú geologickými procesmi, sa biopalivo vyrába biologickými procesmi - napríklad poľnohospodárstvom a anaeróbnou digesciou. Bežnými palivami spojenými s týmto procesom sú bioetanol, ktorý sa vytvára fermentáciou uhľohydrátov získaných z cukrov alebo škrobových plodín (ako je kukurica, trstina alebo sladký cirok) za vzniku alkoholu.
Ďalšie bežné biopalivo je známe ako bionafta, ktorá sa vyrába z olejov alebo tukov pomocou procesu známeho ako transesterifikácia - kde sa kyslé molekuly vymieňajú za alkohol pomocou katalyzátora. Tieto druhy palív sú obľúbenou alternatívou benzínu a môžu sa spaľovať vo vozidlách, ktoré boli na ne premieňané.
Solárna energia:
Solárna energia (aka. Fotovoltaika) je jedným z najpopulárnejších a najrýchlejšie rastúcich zdrojov alternatívnej energie. Tu proces zahŕňa solárne články (obvykle vyrobené z plátkov kryštalického kremíka), ktoré sa spoliehajú na fotovoltaický (PV) efekt, ktorý absorbuje fotóny a prevádza ich na elektróny. Medzitým sa solárna tepelná energia (iná forma solárnej energie) spolieha na zrkadlá alebo šošovky, aby sústredila veľkú plochu slnečného svetla alebo slnečnej tepelnej energie (STE) na malú plochu (t. J. Solárny článok).
Fotovoltaická energia sa spočiatku využívala iba na malé až stredne veľké operácie, od zariadení so solárnymi zdrojmi (napríklad kalkulačky) až po domáce polia. Od 80. rokov sa však komerčne koncentrované solárne elektrárne stávajú bežnejšie. Nielenže sú relatívne lacným zdrojom energie, kde je sieťová energia nepohodlná, príliš drahá alebo jednoducho nedostupná; zvýšenie účinnosti solárnych článkov a pokles cien robia zo solárnej energie konkurencieschopnú s konvenčnými zdrojmi energie (t.j. fosílne palivá a uhlie).
V súčasnosti sa solárna energia v stále väčšej miere využíva aj v situáciách spojených so sieťou ako spôsob dodávania energie s nízkym obsahom uhlíka do siete. Do roku 2050 Medzinárodná energetická agentúra predpokladá, že solárna energia - vrátane prevádzky STE a PV - bude predstavovať viac ako 25% trhu, čím sa stane najväčším zdrojom elektrickej energie na svete (väčšina zariadení sa bude využívať v Číne a Indii).
Sila vetra:
Veterná energia sa používa tisíce rokov na tlačenie plachiet, veterných elektrární alebo na vyvíjanie tlaku na vodné čerpadlá. Využitie vetra na výrobu elektriny je predmetom výskumu od konca 19. storočia. Avšak len s veľkým úsilím nájsť alternatívne zdroje energie v 20. storočí sa veterná energia stala ústredným bodom značného výskumu a vývoja.
V porovnaní s inými formami obnoviteľnej energie sa veterná energia považuje za veľmi spoľahlivú a stabilnú, pretože vietor je z roka na rok konzistentný a počas špičkových hodín dopytu sa neznižuje. Výstavba veterných fariem bola spočiatku nákladným projektom. Vďaka nedávnym zlepšeniam však veterná energia začala určovať najvyššie ceny na veľkoobchodných trhoch s energiou na celom svete a znižovala výnosy a zisky priemyslu fosílnych palív.
Podľa správy ministerstva energetiky vydanej minulý rok v marci by nárast veternej energie v Spojených štátoch mohol viesť k ešte kvalifikovanejším pracovným miestam v mnohých kategóriách. Dokument s názvom „Veterná vízia: nová éra veternej energie v Spojených štátoch“ naznačuje, že do roku 2050 by priemysel mohol tvoriť až 35% americkej výroby elektrickej energie.
Minulý rok sa okrem toho zišli Globálna rada pre veternú energiu a Greenpeace International, aby zverejnili správu s názvom „Globálny výhľad na veternú energiu 2014“. Táto správa uvádza, že veterná energia na svete by mohla do roku 2050 poskytnúť až 25 až 30% svetovej elektrickej energie. V čase písania správy mali komerčné zariadenia vo viac ako 90 krajinách celkovú kapacitu 318 gigawattov (GW), čo poskytuje asi 3% celosvetovej ponuky.
Sila vĺn:
Podobne ako veterná energia sa prílivová energia považuje za potenciálny zdroj obnoviteľnej energie, pretože príliv je stabilný a predvídateľný. Podobne ako veterné mlyny sa prílivové mlyny používajú už od čias starovekého Ríma a stredoveku. Prichádzajúca voda bola skladovaná vo veľkých rybníkoch a keď prílivy odchádzali, obrátili vodné kolesá, ktoré vyrábali mechanickú silu na mletie obilia.
Až v 19. storočí bol v USA a Európe zavedený proces využívania padajúcej vody a spriadacích turbín na výrobu elektriny. A až od 20. rokov sa tieto druhy operácií obnovovali na stavbu pozdĺž pobrežia a nielen riek.
Tradične prílivová sila trpí relatívne vysokými nákladmi a obmedzenou dostupnosťou miest s dostatočne vysokými prílivovými rozsahmi alebo rýchlosťami toku. Mnohé nedávne technologické zmeny a zlepšenia v oblasti dizajnu aj turbínovej technológie však naznačujú, že celková dostupnosť prílivovej energie môže byť oveľa vyššia, ako sa pôvodne predpokladalo, a že ekonomické a environmentálne náklady sa môžu znížiť na konkurencieschopnú úroveň.
Prvou veľkou mierou prílivovej elektrárne na svete je Rance Tidal Power Station vo Francúzsku, ktorá bola uvedená do prevádzky v roku 1966. A v Škótsku v Orkneje bolo v roku 2006 založené prvé skúšobné zariadenie morskej energie na svete - Európske centrum pre morskú energiu (EMEC). 2003, aby sa začal vývoj vĺn a prílivovej energie vo Veľkej Británii.
V roku 2015 sa na pobreží západnej Austrálie spustila online prvá vlnová elektráreň na svete pripojená k sieti (CETO, pomenovaná po gréckej bohyni mora). Táto elektráreň, ktorú vyvinula spoločnosť Carnegie Wave Energy, pracuje pod vodou a využíva podmorské bóje na čerpanie série čerpadiel zakotvených v morskom dne, ktoré zase vyrábajú elektrinu.
Geotermálnej:
Geotermálna elektrina je ďalšou formou alternatívnej energie, ktorá sa považuje za udržateľnú a spoľahlivú. V tomto prípade sa tepelná energia získava zo Zeme - obvykle z magmatických potrubí, horúcich prameňov alebo hydrotermálnej cirkulácie - na spriadanie turbín alebo vykurovacích budov. Považuje sa za spoľahlivý, pretože Zem obsahuje 1031 joulov v hodnote tepelnej energie, ktorá prirodzene prúdi na povrch vodivosťou rýchlosťou 44,2 terawattov (TW) - viac ako dvojnásobok súčasnej ľudskej spotreby energie.
Jednou nevýhodou je skutočnosť, že táto energia je rozptýlená a dá sa lacno využiť len na určitých miestach. V niektorých oblastiach sveta, ako je Island, Indonézia a ďalšie regióny s vysokou úrovňou geotermálnej činnosti, je to ľahko prístupný a nákladovo efektívny spôsob zníženia závislosti od fosílnych palív a uhlia pri výrobe elektriny. Medzi krajiny vyrábajúce viac ako 15 percent svojej elektriny z geotermálnych zdrojov patria Salvádor, Keňa, Filipíny, Island a Kostarika.
Od roku 2015 predstavuje celosvetová kapacita geotermálnej energie 12,8 gigawattov (GW), ktorá by mala do roku 2020 rásť na 14,5 až 17,6 GW. Asociácia geotermálnej energie (GEA) odhaduje, že iba 6,5 percent z celkového globálneho potenciálu bolo doteraz využívané, zatiaľ čo IPCC uvádza, že geotermálny energetický potenciál sa pohybuje v rozmedzí od 35 GW do 2 TW.
Problémy s adopciou:
Jedným z problémov mnohých foriem obnoviteľnej energie je to, že závisia od prírodných okolností - od vetra, dodávok vody a dostatočného slnečného žiarenia - ktoré môžu ukladať obmedzenia. Ďalším problémom boli relatívne náklady na mnoho foriem alternatívnej energie v porovnaní s tradičnými zdrojmi, ako je ropa a zemný plyn. Až donedávna bolo prevádzkovanie elektrární spaľujúcich uhlie alebo ropu lacnejšie ako investovanie miliónov do výstavby veľkých solárnych, veterných, prílivových alebo geotermálnych operácií.
Avšak prebiehajúce zlepšenia vo výrobe solárnych článkov, veterných turbín a ďalších zariadení - nehovoriac o zlepšeniach v množstve vyrobenej energie - viedli k tomu, že mnohé formy alternatívnej energie sa stali konkurencieschopnými s inými metódami. Na celom svete sa štáty a spoločenstvá zintenzívňujú, aby urýchlili prechod k čistejším, udržateľnejším a sebestačnejším metódam.
V časopise Space Magazine sme napísali mnoho zaujímavých článkov o alternatívnej energii. Tu je Čo je alternatívna energia ?, Čo je to solárna energia? a odkiaľ pochádza geotermálna energia? Mohol by svet bežať na slnečnej a veternej energii? a získavať slnečnú energiu z vesmíru.
Mali by ste sa tiež pozrieť na Národné laboratórium pre energiu z obnoviteľných zdrojov a Projekt politiky pre energiu z obnoviteľných zdrojov.
Astronómia Cast má tiež epizódu na túto tému. Tu je Epizóda 51: Krajina.
zdroj:
- Wikipedia - Obnoviteľná energia
- US Energy Information Administration - Obnoviteľné a alternatívne palivá
