Obnovljiva energija postaja vse bolj pomembno vprašanje v današnjem svetu. Poleg naraščajočih stroškov fosilnih goriv in nevarnosti podnebnih sprememb je na tem področju prišlo tudi do pozitivnih gibanj, ki vključujejo izboljšanje učinkovitosti in znižanje cen.
Vse to je povečalo povpraševanje po alternativni energiji in pospešilo prehod na čistejše, bolj trajnostne metode električne energije. Pomembno pa je upoštevati, da obstaja veliko vrst - biomasa, sončna energija, veter, plimovanje in geotermalna energija - in da ima vsak svoj del prednosti in slabosti.
Biomasa:
Najpogosteje uporabljena oblika obnovljive energije je biomasa. Biomasa se preprosto nanaša na uporabo organskih materialov in njihovo pretvorbo v druge oblike energije, ki jih je mogoče uporabiti. Čeprav se nekatere oblike biomase že stoletja uporabljajo - na primer kurjenje lesa - druge, novejše metode, so osredotočene na metode, ki ne proizvajajo ogljikovega dioksida.
Na primer, obstajajo čista pekoča biogoriva, ki so alternativa nafti in plinu. Za razliko od fosilnih goriv, ki se proizvajajo z geološkimi procesi, se biogorivo proizvaja prek bioloških procesov - kot sta kmetijstvo in anaerobna prebava. Običajna goriva, povezana s tem postopkom, so bioetanol, ki nastane s fermentacijo ogljikovih hidratov, pridobljenih iz pridelkov sladkorja ali škroba (kot so koruza, sladkorni trs ali sladki sirk), da se ustvari alkohol.
Drug pogost biogoriv je znan kot biodizel, ki ga pridobivajo iz olj ali maščob po postopku, ki ga poznamo kot transeterifikacija - kjer se molekule kisline izmenjujejo z alkoholom s pomočjo katalizatorja. Te vrste goriv so priljubljena alternativa bencinu in jih je mogoče zgorevati v vozilih, ki so bila spremenjena za vožnjo po njih.
Sončna energija:
Sončna energija (aka. Fotovoltaika) je eden najbolj priljubljenih in najhitreje rastočih virov alternativne energije. V tem postopku so vključene sončne celice (običajno narejene iz rezin kristalnega silicija), ki se zanašajo na fotovoltaični (PV) učinek, da absorbirajo fotone in jih pretvorijo v elektrone. Medtem se sončno-toplotna energija (druga oblika sončne energije) opira na ogledala ali leče, s katerimi koncentrira veliko območje sončne svetlobe ali sončne toplotne energije (STE) na majhno območje (tj. Sončno celico).
Na začetku so fotonapetostno moč uporabljali le za majhne do srednje velike operacije, od naprav na sončno energijo (kot so kalkulatorji) do gospodinjskih nizij. Kljub temu so od 80. let prejšnjega stoletja komercialne koncentrirane sončne elektrarne postale veliko pogostejše. Ne le, da so relativno poceni vir energije, kjer je napajanje omrežja neprijetno, predrago ali preprosto ni na voljo; povečanje učinkovitosti sončnih celic in znižanje cen naredijo sončno energijo konkurenčno običajnim virom energije (tj. fosilnim gorivom in premogu).
Danes se sončna energija vse pogosteje uporablja tudi v povezanih omrežjih kot način za dovajanje energije z nizko vsebnostjo ogljika v omrežje. Do leta 2050 Mednarodna agencija za energijo predvideva, da bo sončna energija - vključno z operacijami STE in PV - predstavljala več kot 25% trga, zaradi česar je največji svetovni vir električne energije (večina naprav je nameščena na Kitajskem in v Indiji).
Vetrna energija:
Vetrna energija se že tisoč let uporablja za potiskanje jader, moč vetrnic ali za ustvarjanje tlaka za vodne črpalke. Uporabljanje vetra za proizvodnjo električne energije je bilo predmet raziskav od konca 19. stoletja. Vendar pa je vetrna energija v največjih prizadevanjih za iskanje alternativnih virov energije v 20. stoletju postala osrednja točka obsežnih raziskav in razvoja.
V primerjavi z drugimi oblikami obnovljivih virov energije vetrna energija velja za zelo zanesljivo in stabilno, saj je veter skladen iz leta v leto in se ne zmanjša v času največjih ur povpraševanja. Sprva je bila gradnja vetrnih elektrarn drag podvig. Toda zahvaljujoč nedavnim izboljšavam je vetrna energija začela postavljati najvišje cene na veleprodajnih energetskih trgih po vsem svetu in zmanjšala prihodke in dobičke industrije fosilnih goriv.
Glede na poročilo, ki ga je minuli marec izdal ministrstvo za energetiko, bi lahko rast vetrne energije v ZDA privedla do še bolj visoko kvalificiranih delovnih mest v številnih kategorijah. Dokument z naslovom "Wind Vision: New Era for Wind Power v ZDA" navaja, da bi industrija do leta 2050 lahko predstavljala kar 35% ameriške električne energije.
Poleg tega sta lani Svet za vetrno energijo in Greenpeace International skupaj objavila poročilo z naslovom „Globalna energija vetrne energije 2014“. To poročilo navaja, da bi lahko vetrna energija do leta 2050 zagotovila kar 25 do 30% svetovne električne energije. V času pisanja poročila so komercialne naprave v več kot 90 državah imele skupno 318 gigavatov (GW), kar zagotavlja približno 3% svetovne ponudbe.
Moč plimovanja:
Podobno kot energija vetra velja, da je moč plimovanja potencialni vir obnovljive energije, ker je plimovanje enakomerno in predvidljivo. Podobno kot vetrnice so plimovalci uporabljali že od antičnega Rima in srednjega veka. Vstopna voda je bila shranjena v velikih ribnikih, in ko so se plimi iztekli, so obračali vodna kolesa, ki so ustvarjala mehansko moč za mletje žita.
Šele v 19. stoletju so v ZDA in Evropi uvedli postopek uporabe padajoče vode in predilnih turbin za ustvarjanje električne energije. In šele od 20. stoletja so tovrstne operacije preusmerili za gradnjo ob obalah in ne le ob rekah.
Tradicionalno je moč plimovanja povzročila sorazmerno visoki stroški in omejena razpoložljivost območij z dovolj visokimi razponi plimovanja ali hitrostjo pretoka. Vendar pa številni nedavni tehnološki razvoj in izboljšave, tako na področju zasnove kot turbinske tehnologije, kažejo, da je skupna razpoložljivost moči plimovanja morda veliko večja, kot je bilo prej predvideno, in da se lahko gospodarski in okoljski stroški znižajo na konkurenčne ravni.
Prva največja elektrarna na plimovanje na svetu je pancerna elektrarna Rance v Franciji, ki je začela delovati leta 1966. In v Orkneyju na Škotskem je bil ustanovljen prvi svetovni laboratorij za testiranje morske energije - Evropski center za pomorsko energijo (EMEC) v 2003 za začetek razvoja industrije valov in plimovanja v Veliki Britaniji.
Leta 2015 je prva svetovna valovna elektrarna na svetu (CETO, poimenovana po grški boginji morja) spletala ob obali Zahodne Avstralije. Ta elektrarna, ki jo je razvila Carnegie Wave Energy, deluje pod vodo in uporablja podvodne boje za črpanje številnih črpalk, zasidranih na morskem dnu, kar posledično proizvaja električno energijo.
Geotermalno:
Geotermalna električna energija je druga oblika alternativne energije, ki velja za trajnostno in zanesljivo. V tem primeru se toplotna energija pridobiva iz Zemlje - običajno iz magmatskih vodov, vročih vrelcev ali hidrotermalnega kroženja - za vrtanje turbin ali toplotnih zgradb. Šteje se za zanesljivo, ker Zemlja vsebuje 1031 joulov, vrednih toplotne energije, ki v naravi teče na površino s prevodom s hitrostjo 44,2 teravatov (TW) - več kot dvakratno porabo energije, ki jo ima človeštvo.
Ena od pomanjkljivosti je dejstvo, da je ta energija razpršena in jo je mogoče le poceni izkoristiti le na določenih lokacijah. Vendar pa je na nekaterih območjih sveta, kot so Islandija, Indonezija in druge regije z visoko stopnjo geotermalne aktivnosti, enostavno dostopen in stroškovno učinkovit način zmanjšanja odvisnosti od fosilnih goriv in premoga za proizvodnjo električne energije. Države, ki proizvajajo več kot 15 odstotkov električne energije iz geotermalnih virov, vključujejo Salvador, Kenijo, Filipine, Islandijo in Kostariko.
Od leta 2015 znaša svetovna geotermalna zmogljivost 12,8 gigavatov (GW), kar naj bi do leta 2020 naraslo na 14,5 do 17,6 GW. Še več, združenje za geotermalno energijo (GEA) ocenjuje, da je bilo le 6,5 odstotka celotnega globalnega potenciala doslej izkoriščen, IPCC pa je poročal, da se lahko geotermalni potencial giblje od 35 GW do 2 TW.
Težave s posvojitvijo:
Problem pri mnogih oblikah obnovljivih virov energije je, da so odvisne od naravnih okoliščin - vetra, oskrbe z vodo in zadostne sončne svetlobe - ki lahko nalagajo omejitve. Druga težava je bila sorazmerna poraba številnih oblik nadomestne energije v primerjavi s tradicionalnimi viri, kot sta nafta in zemeljski plin. Do nedavnega je bilo vodenje elektrarn na premog ali na nafto cenejše od vlaganja milijonov v gradnjo velikih sončnih, vetrnih, plimovalnih ali geotermalnih operacij.
Vendar pa so nenehne izboljšave pri proizvodnji sončnih celic, vetrnih turbin in druge opreme - da ne omenjam izboljšav v količini proizvedene energije - privedle do tega, da so številne oblike alternativne energije postale konkurenčne drugim metodam. Po vsem svetu se države in skupnosti krepijo, da bi pospešile prehod na čistejše, bolj trajnostne in bolj samozadostne metode.
Na spletni reviji Space Magazine smo napisali veliko zanimivih člankov o alternativni energiji. Tukaj je Kaj je alternativna energija? Kaj je sončna energija? in od kod prihaja geotermalna energija? Ali bi lahko svet tekel s sončno in vetrno energijo? ter nabiral sončno energijo iz vesolja.
Oglejte si tudi Nacionalni projekt politike politik na področju obnovljivih virov energije.
Astronomy Cast ima tudi epizodo na to temo. Tu je epizoda 51: Zemlja.
Viri:
- Wikipedia - obnovljiva energija
- Ameriška uprava za energetske informacije - obnovljiva in alternativna goriva
