Obnovitelná energie se v dnešním světě stává stále důležitější otázkou. Kromě rostoucích nákladů na fosilní paliva a hrozby změny klimatu došlo v této oblasti rovněž k pozitivnímu vývoji, který zahrnuje zlepšení účinnosti a snížení cen.
To vše zvýšilo poptávku po alternativní energii a urychlilo přechod k čistším a udržitelnějším metodám elektrické energie. Je však důležité poznamenat, že existuje mnoho druhů - biomasa, sluneční, větrná, přílivová a geotermální energie - a že každá z nich má svůj vlastní podíl na výhodách a nevýhodách.
Biomasa:
Nejrozšířenější formou obnovitelné energie je biomasa. Biomasa jednoduše odkazuje na použití organických materiálů a jejich přeměnu na jiné formy energie, které lze použít. Ačkoli některé formy biomasy byly používány po celá staletí - například spalování dřeva - jiné, novější metody se zaměřují na metody, které neprodukují oxid uhličitý.
Například existují čistá spalovací biopaliva, která jsou alternativou ropy a plynu. Na rozdíl od fosilních paliv, která jsou produkována geologickými procesy, je biopalivo produkováno biologickými procesy - jako je zemědělství a anaerobní digesce. Běžná paliva spojená s tímto procesem jsou bioethanol, který se vytváří fermentací uhlohydrátů získaných z cukrů nebo škrobových plodin (jako je kukuřice, cukrová třtina nebo sladký čirok) za vzniku alkoholu.
Další běžné biopalivo je známé jako bionafta, která se vyrábí z olejů nebo tuků pomocí procesu známého jako transesterifikace - kde jsou kyselé molekuly vyměňovány za alkohol pomocí katalyzátoru. Tyto druhy paliv jsou oblíbenou alternativou benzínu a lze je spálit ve vozidlech, která byla přeměněna tak, aby na ně mohla běžet.
Solární energie:
Solární energie (aka. Fotovoltaika) je jedním z nejpopulárnějších a nejrychleji rostoucích zdrojů alternativní energie. Zde proces zahrnuje solární články (obvykle vyrobené z plátků krystalického křemíku), které spoléhají na fotovoltaický (PV) efekt, aby absorbovaly fotony a přeměňovaly je na elektrony. Mezitím se solární tepelná energie (další forma sluneční energie) spoléhá na zrcadla nebo čočky pro soustředění velké oblasti slunečního světla nebo sluneční tepelné energie (STE) na malou oblast (tj. Solární článek).
Zpočátku byla fotovoltaická energie používána pouze pro malé až středně velké operace, od solárních zařízení (jako jsou kalkulačky) až po domácí pole. Od 80. let se však komerční koncentrované solární elektrárny staly mnohem běžnějšími. Nejen, že jsou relativně levným zdrojem energie, kde je síťová energie nepohodlná, příliš drahá nebo prostě nedostupná; zvýšení účinnosti solárních článků a klesající ceny činí solární energii konkurenceschopnou s konvenčními zdroji energie (tj. fosilní paliva a uhlí).
V současné době se sluneční energie stále častěji využívá také v situacích spojených se sítí, což je způsob, jak do sítě dodávat nízkouhlíkovou energii. Do roku 2050 Mezinárodní energetická agentura předpokládá, že sluneční energie - včetně provozu STE a PV - bude představovat více než 25% trhu, což z ní učiní největší světový zdroj elektřiny (většina zařízení bude rozmístěna v Číně a Indii).
Síla větru:
Větrná energie se už tisíce let používá k tlačení plachet, větrných mlýnů nebo ke generování tlaku pro vodní čerpadla. Využití větru k výrobě elektřiny je předmětem výzkumu od konce 19. století. Větrná energie se však stala ohniskem značného výzkumu a vývoje pouze s velkým úsilím nalézt alternativní zdroje energie ve 20. století.
Ve srovnání s jinými formami obnovitelné energie je větrná energie považována za velmi spolehlivou a stabilní, protože vítr je z roku na rok stálý a během špičkových hodin poptávky se nesnižuje. Zpočátku byla výstavba větrných farem nákladná. Ale díky nedávným zlepšením začala větrná energie stanovovat nejvyšší ceny na velkoobchodních trzích s energií na celém světě a snižovat příjmy a zisky z odvětví fosilních paliv.
Podle zprávy ministerstva energetiky vydané minulý rok v březnu může růst větrné energie ve Spojených státech vést v mnoha kategoriích k ještě vysoce kvalifikovaným pracovním místům. Dokument s názvem „Větrná vize: nová éra pro větrnou energii ve Spojených státech“ ukazuje, že do roku 2050 by toto odvětví mohlo představovat až 35% americké výroby elektřiny.
V loňském roce se navíc sešla Rada pro globální větrnou energii a Greenpeace International, aby zveřejnily zprávu s názvem „Výhled na globální větrnou energii 2014“. Tato zpráva uvádí, že větrná energie by mohla do roku 2050 poskytnout celosvětově až 25 až 30% celosvětové elektřiny. V době psaní zprávy měla komerční zařízení ve více než 90 zemích celkovou kapacitu 318 gigawattů (GW), což poskytuje asi 3% celosvětové nabídky.
Energie přílivu a odlivu:
Podobně jako větrná energie je přílivová energie považována za potenciální zdroj obnovitelné energie, protože příliv je stabilní a předvídatelný. Podobně jako větrné mlýny se přílivové mlýny používají od dob starověkého Říma a středověku. Přicházející voda byla uložena ve velkých rybnících, a jak odcházely přílivy, obrátili vodní kola, která vyráběla mechanickou energii, na mlýnské zrno.
Až v 19. století byl v USA a Evropě zaveden proces využití padající vody a spřádacích turbín k výrobě elektřiny. A teprve od 20. let byly tyto druhy operací obnoveny pro výstavbu podél pobřeží a nejen řek.
Tradičně přílivová energie trpěla relativně vysokými náklady a omezenou dostupností stránek s dostatečně vysokými přílivovými rozsahy nebo rychlostmi proudění. Mnoho nedávných technologických vývojů a vylepšení, jak v konstrukci, tak v turbínové technologii, však naznačuje, že celková dostupnost přílivové energie může být mnohem vyšší, než se původně předpokládalo, a že ekonomické a environmentální náklady mohou být sníženy na konkurenceschopnou úroveň.
První velkou přílivovou elektrárnou na světě je Rance Tidal Power Station ve Francii, která byla uvedena do provozu v roce 1966. A ve Skotsku v Orkneyi bylo založeno první testovací zařízení mořské energie na světě - Evropské středisko pro mořskou energii (EMEC) na světě 2003 zahájit rozvoj odvětví vln a přílivové energie ve Velké Británii.
V roce 2015 se na pobřeží západní Austrálie připojila k internetu první vlnová elektrárna na světě připojená k síti (CETO, pojmenovaná po řecké bohyni moře). Tato elektrárna, vyvinutá společností Carnegie Wave Energy, pracuje pod vodou a používá podmořské bóje k čerpání řady čerpadel zakotvených v mořském dně, které zase vyrábí elektřinu.
Geotermální:
Geotermální elektřina je další forma alternativní energie, která je považována za udržitelnou a spolehlivou. V tomto případě je tepelná energie odvozena ze Země - obvykle z magmatických potrubí, horkých pramenů nebo hydrotermální cirkulace - na spřádání turbín nebo tepelných budov. To je považováno za spolehlivé, protože Země obsahuje 1031 jouly v hodnotě tepelné energie, která přirozeně proudí na povrch vodivostí rychlostí 44,2 terawattů (TW) - více než dvojnásobná současná spotřeba energie lidstva.
Jednou nevýhodou je skutečnost, že tato energie je rozptýlená a lze ji levně využít pouze na určitých místech. V některých oblastech světa, jako je Island, Indonésie a další regiony s vysokou úrovní geotermální činnosti, je však snadno přístupný a nákladově efektivní způsob, jak snížit závislost na fosilních palivech a uhlí při výrobě elektřiny. Mezi země, které vyrábějí více než 15 procent své elektřiny z geotermálních zdrojů, patří Salvador, Keňa, Filipíny, Island a Kostarika.
Od roku 2015 činí celosvětová kapacita geotermální energie 12,8 gigawattů (GW), která by měla do roku 2020 vzrůst na 14,5 až 17,6 GW. Asociace geotermální energie (GEA) navíc odhaduje, že pouze 6,5 procenta celkového globálního potenciálu bylo dosud využíván, zatímco IPCC hlásil geotermální energetický potenciál v rozmezí 35 GW až 2 TW.
Problémy s adopcí:
Jedním z problémů s mnoha formami obnovitelné energie je to, že závisí na okolnostech přírody - větru, dodávce vody a dostatečném slunečním světle - což může ukládat omezení. Dalším problémem byly relativní náklady mnoha forem alternativní energie ve srovnání s tradičními zdroji, jako je ropa a zemní plyn. Až donedávna byly provozování uhelných nebo ropných elektráren levnější než investice milionů do výstavby velkých solárních, větrných, přílivových nebo geotermálních operací.
Avšak neustálé zlepšování výroby solárních článků, větrných turbín a dalších zařízení - nemluvě o zlepšování množství vyrobené energie - vedlo k tomu, že mnoho forem alternativní energie se stalo konkurenceschopnými s jinými metodami. Národy a komunity na celém světě se snaží urychlit přechod k čistším, udržitelnějším a soběstačnějším metodám.
Na Space Magazine jsme napsali mnoho zajímavých článků o alternativní energii. Zde je Co je alternativní energie ?, Co je to sluneční energie? a Odkud pochází geotermální energie? Mohl by svět běžet na sluneční a větrnou energii? a získávat sluneční energii z vesmíru.
Měli byste se také podívat na Národní laboratoř pro obnovitelné zdroje energie a Projekt politiky obnovitelných zdrojů energie.
Astronomie Cast má také epizodu na toto téma. Tady je Epizoda 51: Země.
Zdroje:
- Wikipedia - Obnovitelná energie
- US Energy Information Administration - Obnovitelná a alternativní paliva
