32,6% – nafta i naftni derivati. 30,0% – ugalj. 23,7% – gas. Prva tri među izvorima energije koji opskrbljuju čovječanstvo izgledaju upravo ovako. Zvjezdani brodovi i "zelena" planeta još uvijek su daleko kao "daleka, daleka galaksija".
Svakako postoji kretanje ka alternativnoj energiji, ali je toliko sporo da se nadaju proboju – još ne. Budimo iskreni: u narednih 50 godina fosilna goriva će osvjetljavati naše domove.
Razvoj alternativne energije teče polako, kao čoban džentlmen uz nasip Temze. Danas se o netradicionalnim izvorima energije piše mnogo više nego što je urađeno za njihov razvoj i primjenu u svakodnevnom životu. Ali u ovom pravcu postoje 3 prepoznata "mastodonta" koji vuku ostatak kočije za sobom.
Nuklearna energija se ovdje ne razmatra, jer se o pitanju njene progresivnosti i svrsishodnosti razvoja može raspravljati jako dugo.
Ispod će se nalaziti indikatori snage stanica, pa ćemo za analizu vrijednosti uvesti polaznu tačku: najmoćnija elektrana na svijetu je nuklearna elektrana Kashiwazaki-Kariwa (Japan). Koji ima kapacitet od 8,2 GW.
Energija vazduha: vetar u službi čoveka
Osnovni princip energije vjetra je pretvaranje kinetičke energije pokretnih zračnih masa u toplinsku, mehaničku ili električnu energiju.
Vjetar je rezultat razlike u tlaku zraka na površini. Ovdje se primjenjuje klasični princip „komunikacijskih plovila“, samo na globalnom nivou. Zamislite 2 boda – Moskvu 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. Istovremeno, u Sankt Peterburgu je visok pritisak i ima dovoljno vazduha „odozdo“. Stoga mase počinju teći prema Moskvi, jer priroda uvijek teži ravnoteži. Tako nastaje protok zraka koji 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. godini instalirani kapacitet vjetroelektrana premašio je kapacitet nuklearnih elektrana. Ali postoje 2 značajke koje ograničavaju razvoj smjera:
1. Instalirana snaga je maksimalna radna snaga. I ako nuklearne elektrane rade na ovom nivou gotovo cijelo vrijeme, vjetroelektrane rijetko dostižu takve pokazatelje. Efikasnost takvih stanica je 30-40%. Vjetar je izuzetno nestabilan, što ograničava primjenu u industrijskim razmjerima.
2. Postavljanje vjetroelektrana je racionalno na mjestima stalnih strujanja vjetra – na taj način je moguće osigurati maksimalnu efikasnost instalacije. Lokalizacija generatora je značajno ograničena.
Energija vjetra danas se može smatrati samo dodatnim izvorom energije u kombinaciji s trajnim, kao što su nuklearne elektrane i stanice koje koriste zapaljivo gorivo.
Vjetrenjače su se prvi put pojavile u Danskoj – ovdje su ih donijeli krstaši. Danas se u ovoj skandinavskoj zemlji 42% energije proizvodi vjetroelektranama.
Projekat izgradnje vještačkog ostrva 100 km od obale Velike Britanije je skoro završen. U Dogger banci će biti kreiran fundamentalno novi projekat – na 6 km2 bit će instalirano mnogo vjetroturbina koje će prenositi električnu energiju na kopno. To će biti najveća vjetroelektrana na svijetu. Danas je to Gansu (Kina) sa kapacitetom od 5,16 GW. Ovo je kompleks vjetroturbina, koji svake godine raste. Planirani indikator je 20 GW.
I malo o cijeni.
Prosječni pokazatelji troškova za proizvedeni 1 kWh energije su:
─ ugalj 9-30 centi;
─ vjetar 2,5-5 centi.
Ako je moguće riješiti problem ovisnosti o vjetroelektranama i na taj način povećati efikasnost vjetroelektrana, onda one imaju veliki potencijal.
Solarna energija: motor prirode – motor čovječanstva
Princip proizvodnje zasniva se na prikupljanju i distribuciji toplote od sunčevih zraka.
Sada je udio solarnih elektrana (SPP) u svjetskoj proizvodnji energije 0,79%.
Ova energija je, prije svega, povezana s alternativnom energijom – fantastična polja prekrivena velikim pločama sa fotoćelijama iscrtavaju se neposredno pred vašim očima. U praksi je profitabilnost ovog pravca prilično niska. Među problemima se može izdvojiti kršenje temperaturnog režima iznad solarne elektrane, gdje se zračne mase zagrijavaju.
Programi razvoja solarne energije postoje u više od 80 zemalja. Ali u većini slučajeva govorimo o pomoćnom izvoru energije, jer je nivo proizvodnje nizak.
Važno je pravilno postaviti napajanje, za šta se sastavljaju detaljne karte sunčevog zračenja.
Solarni kolektor se koristi i za grijanje vode za grijanje i za proizvodnju električne energije. Fotonaponske ćelije stvaraju energiju tako što "izbijaju" fotone 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 pomaci za postavljanje kolektora u orbitu i prikupljanje sunčeve energije bez gubitka u atmosferi, ali ovaj smjer još uvijek ima previše tehničkih prepreka.
Snaga vode: pomoću najvećeg motora na planeti
Hidroenergija je lider među alternativnim izvorima energije. 20% svjetske proizvodnje energije dolazi iz hidroenergije. A među obnovljivim izvorima 88%.
Na određenom dijelu rijeke gradi se masivna brana, koja potpuno blokira kanal. Uzvodno se stvara rezervoar, a visinska razlika duž strana 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: velika površina je poplavljena, bioživot u rijeci je poremećen.
Najveća hidroelektrana je Sanxia („Tri klanca“) u Kini. Ima kapacitet od 22 GW i predstavlja najveću elektranu na svijetu.
Hidroelektrane su uobičajene u cijelom svijetu, au Brazilu daju 80% energije. Ovaj pravac je najperspektivniji u alternativnoj energiji i stalno se razvija.
Male rijeke nisu sposobne proizvesti veliku snagu, pa su hidroelektrane na njima dizajnirane da zadovolje lokalne potrebe.
Upotreba vode kao izvora energije implementirana je u nekoliko glavnih koncepata:
1. Upotreba plime i oseke. Tehnologija je po mnogo čemu slična klasičnoj hidroelektrani, s jedinom razlikom što brana ne blokira kanal, već ušće u zaljev. Voda mora svakodnevno koleba pod uticajem privlačenja mjeseca, što dovodi do kruženja vode kroz turbine brane. Ova tehnologija je implementirana u samo nekoliko zemalja.
2. Upotreba energije talasa. Konstantne fluktuacije vode na otvorenom moru također mogu biti izvor energije. Ne radi se samo o prolasku valova kroz statički postavljene turbine, već i o korištenju “plovka”: ali površina mora postavlja lanac posebnih plovaka unutar kojih su male turbine. Talasi vrte generatore i stvara se određena količina energije.
Generalno, danas alternativna energija nije u stanju da postane globalni izvor energije. Ali sasvim je moguće osigurati većinu objekata autonomnom energijom. Ovisno o karakteristikama teritorije, uvijek možete odabrati najbolju opciju.
Za globalnu energetsku nezavisnost biće potrebno nešto suštinski novo, poput „teorije etra“ slavnog Srbina.
Bez demagogije, čudno je da 2000-ih čovječanstvo proizvodi energiju ne mnogo progresivnije od lokomotive koju su braća Lumiere fotografisala. Danas je pitanje energetskih resursa otišlo daleko u sferu politike i finansija, što određuje strukturu proizvodnje električne energije. Ako ulje pali lampe, onda nekome treba...