V zadnjih letih je alternativna energija predmet velikega zanimanja in razprav. Zaradi grožnje podnebnih sprememb in dejstva, da povprečne globalne temperature še naprej naraščajo iz leta v leto, se je želja po iskanju oblik energije, ki bi zmanjšale odvisnost človeštva od fosilnih goriv, premoga in drugih metod onesnaževanja, seveda okrepila.
Čeprav večina konceptov alternativne energije ni novih, je to vprašanje postalo pereče šele v zadnjih nekaj desetletjih. In zahvaljujoč izboljšavam tehnologije in proizvodnje se stroški večine oblik alternativne energije znižujejo, učinkovitost pa narašča. Toda kaj je alternativna energija in kakšna je verjetnost, da bo postala mainstream?
Opredelitev:
Seveda je nekaj razprav o tem, kaj pomeni »alternativna energija« in za kaj jo je mogoče uporabiti. Po eni strani se lahko izraz nanaša na oblike energije, ki ne povečujejo ogljičnega odtisa človeštva. V zvezi s tem lahko vključuje stvari, kot so jedrski objekti, hidroelektrarna in celo stvari, kot sta zemeljski plin in »čisti premog«.
Stanovanjske sončne celice v Nemčiji. Zasluge: Wikimedia Commons/ Sideka Solartechnik
Po drugi strani pa se izraz uporablja tudi za označevanje tega, kar trenutno velja za netradicionalne metode pridobivanja energije – kot so sončna energija, veter, geotermalna energija, biomasa in drugi nedavni dodatki. Takšna razvrstitev izključuje metode, kot je hidroelektrarna, ki obstajajo že več kot stoletje in so zato precej običajne v nekaterih regijah sveta.
Drugi dejavnik je, da se alternativni viri energije štejejo za 'čiste', kar pomeni, da ne proizvajajo škodljivih onesnaževal. Kot smo že omenili, se to lahko nanaša na ogljikov dioksid, pa tudi na druge emisije, kot so ogljikov monoksid, žveplov dioksid, dušikov oksid in druge. V okviru teh parametrov se jedrska energija ne šteje za alternativni vir energije, ker proizvaja radioaktivne odpadke, ki so zelo strupeni in jih je treba skladiščiti.
V vseh primerih pa se izraz uporablja za označevanje oblik energije, ki bodo v prihodnjih desetletjih nadomestile fosilna goriva in premog kot prevladujočo obliko proizvodnje energije.
Vrste alternativne energije:
Strogo gledano, obstaja veliko vrst alternativne energije. Ponovno so definicije postale malo prepirljiva točka in izraz se je v preteklosti uporabljal za označevanje katere koli metode, ki je takrat veljala za neobičajno. Toda če izraz na splošno uporabljamo za alternative premogu in fosilnim gorivom, lahko vključuje katero koli ali vse od naslednjega:
Hidroelektrika:To se nanaša na energijo, ki jo proizvajajo jezovi hidroelektrarn, kjer se padajoča voda (tj. reke ali kanali) usmerja skozi aparat za vrtenje turbin in proizvodnjo električne energije.
Jedrska elektrarna, ki sprošča vročo paro kot stranski produkt počasnega procesa cepitve. Zasluge: Wikipedia Commons/Emmelie Callewaert
Jedrska energija:Energija, ki nastane z reakcijami počasne cepitve. Palice iz urana ali drugih radioaktivnih elementov segrevajo vodo za ustvarjanje pare, ta pa vrti turbine za proizvodnjo električne energije.
Sončna energija:Energija, pridobljena neposredno iz Sonca, kjer fotovoltaične celice (običajno sestavljene iz silicijevega substrata in razporejene v velike nize) pretvarjajo sončne žarke neposredno v električno energijo. V nekaterih primerih se toplota, ki jo proizvaja sonce, izkorišča tudi za proizvodnjo električne energije, ki je znana kot sončna toplotna energija.
Vetrna energija:Energija, ki jo ustvari zračni tok, pri čemer veter vrti velike vetrne turbine za proizvodnjo električne energije.
Geotermalna energija:Energija, ki nastane s toploto in paro, ki nastane zaradi geološke dejavnosti v zemeljski skorji. V večini primerov je to sestavljeno iz cevi, ki so nameščene v tla nad geološko aktivnimi conami, da vodijo paro skozi turbine in tako proizvajajo električno energijo.
Moč plimovanja:Energija, ki jo proizvajajo plimske pasove, ki se nahajajo okoli obale. Tu vsakodnevne spremembe plimovanja povzročijo, da voda teče naprej in nazaj skozi turbine, pri čemer se proizvaja električna energija, ki se nato prenese v elektrarne ob obali.
biomasa:To se nanaša na goriva, ki so pridobljena iz rastlin in bioloških virov – na primer etanol, glukoza, alge, glive, bakterije – ki bi lahko nadomestila bencin kot vir goriva.
vodik:Energija, pridobljena iz procesov, ki vključujejo vodikov plin. To lahko vključuje katalizatorje, kjer se molekule vode razbijejo in ponovno združijo z elektrolizo; vodikove gorivne celice, kjer se plin uporablja za pogon motorjev z notranjim zgorevanjem ali segreva in uporablja za vrtenje turbin; ali jedrska fuzija, kjer se atomi vodika zlijejo pod nadzorovanimi pogoji, da sprostijo neverjetne količine energije.
Reaktor Mega Ampere Spherical Tokamak (MAST) v Culham centru za fuzijsko energijo (Združeno kraljestvo). Zasluge: CCFE
Alternativna in obnovljiva energija:
V mnogih primerih so alternativni viri energije tudi obnovljivi. Vendar pa izrazi niso povsem zamenljivi zaradi dejstva, da se številne oblike alternativne energije zanašajo na omejen vir. Na primer, jedrska energija temelji na uranu ali drugih težkih elementih, ki jih je treba kopati.
Medtem pa so vetrna, sončna, plimska, geotermalna in hidroelektrična energija odvisna od virov, ki so v celoti obnovljivi. Sončni žarki so najpogostejši vir energije od vseh in, čeprav so omejeni z vremenskimi in dnevnimi vzorci, so trajni – in zato z vidika industrije neizčrpni. Veter je tudi stalnica, zahvaljujoč vrtenju Zemlje in spremembam tlaka v našem ozračju.
razvoj:
Trenutno je alternativna energija še zelo v povojih. Vendar se ta slika hitro spreminja zaradi kombinacije političnega pritiska, svetovnih ekoloških katastrof (suša, lakota, poplave, neurja) in izboljšav tehnologije obnovljivih virov energije.
Na primer, od leta 2015 so svetovne energetske potrebe še vedno večinoma zagotavljali viri, kot sta premog (41,3 %) in zemeljski plin (21,7 %). Hidroelektrična in jedrska energija sta predstavljali 16,3 % oziroma 10,6 %, »obnovljivi viri« (tj. sončna energija, veter, biomasa itd.) pa le 5,7 %.
Na Danskem vetrna energija predstavlja 28 % električne proizvodnje in je cenejša od energije iz premoga. Zasluge: denmark.dk
To je pomenilo pomembno spremembo v primerjavi z letom 2013, ko je bila svetovna poraba nafte, premoga in zemeljskega plina 31,1 %, 28,9 % oziroma 21,4 %. Jedrska in hidroelektrarna predstavljata 4,8 % in 2,45 %, obnovljivi viri pa le 1,2 %.
Poleg tega se je povečalo število mednarodnih sporazumov o omejevanju porabe fosilnih goriv in razvoju alternativnih virov energije. Ti vključujejo Direktiva o obnovljivih virih energije leta 2009 podpisala Evropska unija, ki je določila cilje za uporabo obnovljive energije za vse države članice za leto 2020.
V bistvu je sporazum navajal, da EU do leta 2020 izpolni vsaj 20 % svojih skupnih energetskih potreb z obnovljivimi viri in da vsaj 10 % njihovih transportnih goriv prihaja iz obnovljivih virov do leta 2020. Novembra 2016 je Evropska komisija te revizijske cilji, ki določajo, da najmanj 27 % energetskih potreb EU prihaja iz obnovljivih virov do leta 2030.
Leta 2015 se je Okvirna konvencija Združenih narodov o podnebnih spremembah (UNFCCC) sestala v Parizu, da bi pripravila okvir za blaženje toplogrednih plinov in financiranje alternativne energije, ki bi začel veljati do leta 2020. To je privedlo do Pariški sporazum , ki je bil sprejet 12. decembra 2015 in odprt za podpis 22. aprila (Dan Zemlje) 2016 na sedežu ZN v New Yorku.
Krafla je geotermalna elektrarna, ki se nahaja na Islandiji. Zasluge: Wikipedia Commons / Ásgeir Eggertsson
Več držav in držav se je izkazalo tudi za vodilno vlogo na področju razvoja alternativne energije. Na Danskem na primer vetrna energija zagotavlja do 140 % povpraševanja države po električni energiji , pri čemer se presežek zagotovi sosednjim državam, kot sta Nemčija in Švedska.
Islandiji, zahvaljujoč svoji lokaciji v severnem Atlantiku in aktivnim vulkanom, uspelo 100 % zanašanje na obnovljive vire energije do leta 2012 s kombinacijo hidroelektrične in geotermalne energije. Leta 2016 je nemška politika postopnega opuščanja odvisnosti od nafte in jedrske energije povzročila, da je država dosegla mejnik v 15. maja 2016 – kjer je skoraj 100 % povpraševanja po električni energiji izviralo iz obnovljivih virov.
Tudi zvezna država Kalifornija je v zadnjih letih naredila impresiven napredek v smislu odvisnosti od obnovljive energije. Leta 2009 11,6 minute t vse električne energije v državi prihaja iz obnovljivih virov, kot so veter, sončna energija, geotermalna energija, biomasa in male hidroelektrarne. Zahvaljujoč številnim programom, ki spodbujajo prehod na obnovljive vire energije, je ta zanašanje povečala na 25 % do leta 2015.
Glede na trenutne stopnje uporabe so dolgoročni obeti za alternativno energijo izjemno pozitivni. Po mnenju a poročilo 2014 Po podatkih Mednarodne agencije za energijo (IEA) bosta fotovoltaična sončna energija in sončna toplotna energija do leta 2050 predstavljali 27 % svetovnega povpraševanja – s čimer bosta postali največji posamezen vir energije. Podobno, poročilo iz leta 2013 o vetrni energiji je pokazala, da bi do leta 2050 veter lahko predstavljal do 18 % svetovnega povpraševanja.
IEA Svetovna energetska napoved 2016 trdi tudi, da bodo do leta 2040 zemeljski plin, veter in sonce zasenčili premog in nafto kot prevladujoča vira energije. Nekateri gredo celo tako daleč, da trdijo, da – zahvaljujoč razvoju tehnologije sončne, vetrne in fuzijske energije – fosilna goriva bodo do leta 2050 zastarela .
Kot pri vseh stvareh je bilo sprejemanje alternativne energije postopno. Toda zahvaljujoč naraščajočemu problemu podnebnih sprememb in naraščajočemu povpraševanju po električni energiji po vsem svetu je stopnja, s katero se sprejemajo čiste in alternativne metode, v zadnjih letih eksponentna. Nekje v tem stoletju lahko človeštvo doseže točko, da postane ogljično nevtralno, in to ne trenutek prezgodaj!
Za Universe Today smo napisali veliko člankov o alternativni energiji. tukaj Katere so različne vrste obnovljive energije? , Kaj je sončna energija? , Kako deluje vetrna turbina? , Ali lahko svet deluje na sončno in vetrno energijo? , Od kod prihaja geotermalna energija? in Kompromisi vodijo v dogovor o podnebnih spremembah .
Če želite več informacij o alternativni energiji, si oglejte Alternativne energetske rastline v vesolju . In tukaj je povezava do Alternativne energetske tehnologije za nadzor podnebnih sprememb .
Posneli smo tudi epizodo Astronomy Cast o planetu Zemlja. Poslušaj tukaj, Epizoda 51: Zemlja .
Viri: