Da bi rešili problem omejenih fosilnih goriv, ​​si raziskovalci po vsem svetu prizadevajo ustvariti in komercializirati alternativne vire energije. In ne govorimo samo o znanih vetrnih turbinah in sončnih kolektorjih. Plin in nafto bo mogoče nadomestiti z energijo iz alg, vulkanov in človeških stopinj. Recycle je izbral deset najzanimivejših in okolju najprijaznejših virov energije prihodnosti.

Jouli iz vrtljivih križev

Skozi obračalnike na vhodih na železniške postaje gre vsak dan na tisoče ljudi. Naenkrat je več raziskovalnih centrov po vsem svetu prišlo na idejo, da bi pretok ljudi uporabili kot inovativen generator energije. Japonsko podjetje East Japan Railway Company se je odločilo, da bo z generatorji opremilo vsak obračalnik na železniških postajah. Namestitev deluje na železniški postaji v tokijskem okrožju Shibuya: piezoelektrični elementi so vgrajeni v tla pod vrtljivimi ključi, ki proizvajajo elektriko iz pritiska in tresljajev, ki jih prejmejo, ko ljudje stopijo nanje.

Na Kitajskem in Nizozemskem se že uporablja druga tehnologija »energetskega vrtljivega križa«. V teh državah so se inženirji odločili, da ne bodo uporabili učinka stiskanja piezoelektričnih elementov, temveč učinek potiskanja ročajev ali vrat vrtljivega križa. Koncept nizozemskega podjetja Boon Edam predvideva zamenjavo standardnih vrat na vhodu v nakupovalne centre (ki običajno delujejo na sistem fotocelic in se začnejo vrteti sama) z vrati, ki jih mora obiskovalec potiskati in tako proizvajati elektriko.

Takšna generatorska vrata so se že pojavila v nizozemskem centru Natuurcafe La Port. Vsak od njih proizvede približno 4.600 kilovatnih ur energije na leto, kar se na prvi pogled morda zdi nepomembno, vendar je dober primer alternativne tehnologije za pridobivanje električne energije.

Alge ogrevajo hiše

Alge so začele obravnavati kot alternativni vir energije relativno nedavno, vendar je tehnologija po mnenju strokovnjakov zelo obetavna. Dovolj je reči, da lahko iz 1 hektarja vodne površine, ki jo zasedajo alge, pridobimo 150 tisoč kubičnih metrov bioplina na leto. To je približno enako količini plina, ki ga proizvede majhna vrtina, in zadostuje za življenje majhne vasi.

Zelene alge je enostavno vzdrževati, hitro rastejo in jih je veliko vrst, ki za fotosintezo uporabljajo energijo sončne svetlobe. Vso biomaso, bodisi sladkorje ali maščobe, je mogoče pretvoriti v biogoriva, najpogosteje v bioetanol in biodizel. Alge so idealno ekogorivo, ker rastejo v vodnem okolju in ne potrebujejo zemeljskih virov, so zelo produktivne in ne škodujejo okolju.

Ekonomisti ocenjujejo, da bi lahko do leta 2018 svetovni promet s predelavo biomase iz morskih mikroalg dosegel približno 100 milijard dolarjev. Obstajajo že dokončani projekti, ki uporabljajo gorivo iz alg - na primer 15-stanovanjska stavba v Hamburgu v Nemčiji. Fasade hiše so prekrite s 129 akvariji z algami, ki služijo kot edini vir energije za ogrevanje in klimatizacijo stavbe, imenovane Bio Intelligent Quotient (BIQ) House.

Ležišča osvetljujejo ulice

Koncept pridobivanja električne energije s tako imenovanimi "hitrimi udarci" so začeli izvajati najprej v Veliki Britaniji, nato v Bahrajnu, kmalu pa bo tehnologija dosegla Rusijo.Vse se je začelo, ko je britanski izumitelj Peter Hughes ustvaril elektrokinetično cestno rampo za avtoceste. Klančina je sestavljena iz dveh kovinskih plošč, ki se nekoliko dvigata nad cesto. Pod ploščami je električni generator, ki ustvarja tok vsakič, ko avtomobil prečka rampo.

Odvisno od teže avtomobila lahko rampa ustvari med 5 in 50 kilovati v času, ko avto prečka klančino. Takšne rampe delujejo kot baterije in lahko napajajo semaforje in osvetljene prometne znake z elektriko. V Veliki Britaniji tehnologija že deluje v več mestih. Metoda se je začela širiti v druge države - na primer v majhen Bahrajn.

Najbolj neverjetno je, da je nekaj podobnega mogoče videti v Rusiji. Študent iz Tyumena Albert Brand je na forumu VUZPromExpo predlagal enako rešitev za ulično razsvetljavo. Po izračunih razvijalca v njegovem mestu vsak dan čez ovire vozi med 1.000 in 1.500 avtomobilov. Za en "trk" avtomobila čez "hitrostno oviro", opremljeno z električnim generatorjem, bo proizvedeno približno 20 vatov električne energije, ki ne bo škodila okolju.

Več kot le nogomet

Žoga Soccket, ki jo je razvila skupina diplomantov Harvarda, ki je ustanovila podjetje Uncharted Play, lahko v pol ure igranja nogometa proizvede dovolj električne energije, da več ur napaja LED svetilko. Socket se imenuje okolju prijazna alternativa nevarnim virom energije, ki jih pogosto uporabljajo prebivalci nerazvitih držav.

Načelo shranjevanja energije Socket žoge je povsem preprosto: kinetična energija, ki nastane pri udarcu žoge, se prenese na majhen nihalu podoben mehanizem, ki poganja generator. Generator proizvaja elektriko, ki se shranjuje v bateriji. Shranjeno energijo lahko uporabimo za napajanje katerega koli manjšega električnega aparata – na primer namizne svetilke z LED.

Socket ima izhodno moč šest vatov. Energijska žoga je že požela priznanje svetovne javnosti: prejela je številne nagrade, bila je visoko ocenjena s strani Clinton Global Initiative, prejela pa je tudi priznanja na znameniti konferenci TED.

Skrita energija vulkanov

Eden glavnih dosežkov pri razvoju vulkanske energije pripada ameriškim raziskovalcem iz začetnih podjetij AltaRock Energy in Davenport Newberry Holdings. "Preskusni predmet" je bil speči vulkan v Oregonu. Slana voda se črpa globoko v kamnine, katerih temperatura je zaradi razpada radioaktivnih elementov, prisotnih v planetovi skorji in najbolj vročem plašču Zemlje, zelo visoka. Pri segrevanju se voda spremeni v paro, ki se dovaja v turbino, ki proizvaja elektriko.

Trenutno delujeta samo dve majhni tovrstni elektrarni – v Franciji in Nemčiji. Če ameriška tehnologija deluje, potem lahko geotermalna energija po podatkih Geološkega zavoda ZDA zagotovi 50 % električne energije, ki jo država potrebuje (danes je njen prispevek le 0,3 %).

Islandski raziskovalci so leta 2009 predlagali še en način izrabe vulkanov za energijo. V bližini vulkanskih globin so odkrili podzemni rezervoar vode z nenormalno visoko temperaturo. Super vroča voda leži nekje na meji med tekočino in plinom in obstaja le pri določenih temperaturah in tlakih.

Nekaj ​​podobnega bi znanstveniki lahko ustvarili tudi v laboratoriju, a se je izkazalo, da je taka voda tudi v naravi – v zemeljskem drobovju. Menijo, da je mogoče iz vode pri »kritični temperaturi« pridobiti desetkrat več energije kot iz vode, ki zavre na klasičen način.

Energija iz človeške toplote

Princip delovanja termoelektričnih generatorjev na temperaturne razlike je znan že dolgo. Toda šele pred nekaj leti je tehnologija začela omogočati uporabo toplote človeškega telesa kot vira energije. Skupina raziskovalcev s Korejskega naprednega inštituta za znanost in tehnologijo (KAIST) je razvila generator, vgrajen v fleksibilno stekleno ploščo.

T Ta pripomoček bo omogočil polnjenje fitnes zapestnic iz toplote človeške roke - na primer med tekom, ko se telo zelo segreje in je v nasprotju s temperaturo okolja. Korejski generator, velik 10 krat 10 centimetrov, lahko proizvede približno 40 milivatov energije pri temperaturi kože 31 stopinj Celzija.

Podobno tehnologijo je za osnovo vzela mlada Ann Makosinski, ki je izumila svetilko, ki se polni iz temperaturne razlike med zrakom in človeškim telesom. Učinek je razložen z uporabo štirih Peltierjevih elementov: njihova značilnost je sposobnost ustvarjanja električne energije pri segrevanju na eni strani in ohlajanju na drugi.

Posledično Annina svetilka oddaja precej močno svetlobo, vendar ne potrebuje polnilnih baterij. Za njegovo delovanje je potrebna le petstopinjska temperaturna razlika med stopnjo segretosti človekove dlani in temperaturo v prostoru.

Koraki do pametnih tlakovcev

Vsaka točka na eni od prometnih ulic predstavlja do 50.000 korakov na dan. Zamisel o uporabi peš prometa za koristno pretvorbo korakov v energijo je bila implementirana v izdelku, ki ga je razvil Lawrence Kemball-Cook, direktor britanskega podjetja Pavegen Systems Ltd. Inženir je ustvaril tlakovce, ki proizvajajo elektriko iz kinetične energije hodečih pešcev.

Naprava v inovativni ploščici je izdelana iz prožnega, vodoodpornega materiala, ki se ob pritisku upogne za približno pet milimetrov. To pa ustvarja energijo, ki jo mehanizem pretvori v elektriko. Akumulirani vati so shranjeni v litij-polimerni bateriji ali neposredno uporabljeni za osvetlitev avtobusnih postaj, izložb in znakov.

Sama ploščica Pavegen velja za popolnoma okolju prijazno: njeno telo je izdelano iz posebnega razreda nerjavečega jekla in recikliranega polimera z nizko vsebnostjo ogljika. Zgornja površina je izdelana iz rabljenih pnevmatik, zaradi česar so ploščice trpežne in zelo odporne na obrabo.

Med poletnimi olimpijskimi igrami leta 2012 v Londonu so na številnih turističnih ulicah položili ploščice. V dveh tednih jim je uspelo pridobiti 20 milijonov joulov energije. To je bilo več kot dovolj za delovanje ulične razsvetljave v britanski prestolnici.

Pametni telefoni za polnjenje koles

Če želite napolniti predvajalnik, telefon ali tablico, vam ni treba imeti električne vtičnice pri roki. Včasih je vse, kar morate storiti, vrteti pedala. Tako je ameriško podjetje Cycle Atom izdalo napravo, ki omogoča polnjenje zunanje baterije med kolesarjenjem in posledično polnjenje mobilnih naprav.

Izdelek, imenovan Siva Cycle Atom, je lahek kolesarski generator z litijevo baterijo, zasnovan za napajanje skoraj vseh mobilnih naprav, ki imajo vrata USB. Ta mini generator lahko v nekaj minutah namestite na večino običajnih okvirjev koles. Samo baterijo je mogoče enostavno odstraniti za naknadno polnjenje pripomočkov. Uporabnik se ukvarja s športom in vrti pedala - in po nekaj urah je njegov pametni telefon že napolnjen za 100 centov.

Nokia pa je širši javnosti predstavila tudi pripomoček, ki se pritrdi na kolo in omogoča poganjanje pedal spremeniti v način pridobivanja okolju prijazne energije. Komplet za polnjenje koles Nokia vsebuje dinamo, majhen električni generator, ki uporablja energijo iz vrtenja koles kolesa za polnjenje telefona prek standardne 2 mm vtičnice, ki je na večini telefonov Nokia.

Koristi od odpadne vode

Vsako veliko mesto dnevno izpusti ogromne količine odpadne vode v odprta vodna telesa, ki onesnažujejo ekosistem. Zdi se, da voda, zastrupljena z odplakami, ne more biti več koristna za nikogar, vendar ni tako - znanstveniki so odkrili način za ustvarjanje gorivnih celic, ki temeljijo na njej.

Eden od pionirjev ideje je bil profesor Pennsylvania State University Bruce Logan. Splošni koncept je za nestrokovnjaka zelo težko razumljiv in je zgrajen na dveh stebrih – uporabi bakterijskih gorivnih celic in namestitvi tako imenovane reverzne elektrodialize. Bakterije oksidirajo organske snovi v odpadni vodi in pri tem proizvajajo elektrone, ki ustvarjajo električni tok.

Skoraj vse vrste organskih odpadkov je mogoče uporabiti za proizvodnjo električne energije – ne samo odpadno vodo, ampak tudi živalske odpadke, pa tudi stranske proizvode vinske, pivovarske in mlečne industrije. Kar zadeva reverzno elektrodializo, tukaj delujejo električni generatorji, ki so razdeljeni na celice z membranami in črpajo energijo iz razlike v slanosti dveh mešalnih tekočih tokov.

"Papirnata" energija

Japonski proizvajalec elektronike Sony je razvil in na sejmu Green Products Exhibition v Tokiu predstavil biogenerator, ki lahko proizvaja elektriko iz drobno narezanega papirja. Bistvo postopka je naslednje: za izolacijo celuloze (to je dolga veriga glukoznega sladkorja, ki ga najdemo v zelenih rastlinah) potrebujemo valovit karton.

Veriga se prekine s pomočjo encimov, nastalo glukozo pa predela druga skupina encimov, s pomočjo katerih se sproščajo vodikovi ioni in prosti elektroni. Elektroni se pošljejo skozi zunanji tokokrog za ustvarjanje električne energije. Predpostavlja se, da lahko takšna naprava pri obdelavi enega lista papirja velikosti 210 x 297 mm ustvari približno 18 W na uro (približno toliko energije, kot jo proizvede 6 AA baterij).

Metoda je okolju prijazna: pomembna prednost takšne "baterije" je odsotnost kovin in škodljivih kemičnih spojin. Čeprav je tehnologija trenutno še daleč od komercializacije: proizvede se precej malo električne energije - zadostuje le za napajanje majhnih prenosnih pripomočkov.

Alternativna energija: Ali obstaja možnost?

To ni mit. In seveda, alternativna energija je čistejša od tradicionalnih virov energije – nafte in plina. Čeprav bi podjetja, kot so BP, Exxon in katera koli druga naftna podjetja, ki imajo dobiček od visokih stroškov fosilnih goriv, ​​verjetno želela, da razmišljamo drugače. Fosilna goriva na planetu so stara 275 milijonov let. Vendar je prišel čas, da umaknemo priljubljene, a zelo strupene vire planeta, da bi prešli na okolju prijazne vire. Tu je deset vrst alternativne energije, ki bodo prej ali slej uničile naftno industrijo planeta.

Današnja primarna poraba energije na svetu izvira iz treh oblik fosilnega ogljika: premoga, nafte in zemeljskega plina. Ves svet pridobi in zažge 87 odstotkov te vrste goriva kot energije.

Toda resnična cena izgorevanja umazanih virov energije je ekologija celotnega planeta. In svetovni voditelji razumejo pomen. Zato številne države po svetu postopoma razvijajo proizvodnjo energije iz novih okolju prijaznih virov.

Poleg tega je potreba po razvoju alternativne energije povezana z zmanjšanjem svetovnih zalog. Seveda pa trenutno opažamo prehodno povečanje zalog. Toda to je posledica zmanjšanja povpraševanja zaradi finančne nestabilnosti številnih gospodarstev po svetu. Toda kmalu se bo padanje delnic nadaljevalo v geometrijski progresiji. To je neizogibno. Seveda je naftnih polj po svetu še veliko več. Vendar se izčrpavajo z izjemno hitrostjo. Matematika je preprosta: zaradi povečane porabe nafte v prihodnosti v manj kot sto letih.

Fosilna goriva potrebujejo milijone let, da oblikujejo točno tisto kemijsko formulo, ki nam zdaj omogoča, da brez posebnih stroškov pridobivamo nafto, premog ali plin, kurimo gorivo in pridobivamo poceni energijo. Na žalost človeštvo ne more umetno ustvariti teh fosilnih ogljikov. Če svet v naslednjih letih ne bo zmanjšal odvisnosti od te vrste goriva, bo v manj kot 100 letih svet ostal popolnoma brez tradicionalnih vrst energije.

Začetek razvoja alternativnih virov energije pa je že narejen. Po mnenju strokovnjakov bodo do leta 2035 planetu zagotavljali energijo na ravni 25 odstotkov. Ampak to ni nič v svetovnem merilu.

In to upošteva dejstvo, da bo najverjetneje prej ali slej tudi človeštvo začelo opuščati jedrsko energijo. Na primer, zaradi nesreč v in v jedrski elektrarni Černobil se je svet soočil s padavinami, zaradi katerih je trpel ves planet. Zato se v številnih državah po svetu številni politiki vse glasneje zavzemajo za opustitev jedrskih elektrarn.

Neverjetno so bolj škodljivi kot jedrska energija. To je tisto, kar daje zagon razvoju alternativnih in obnovljivih virov energije. Zakaj bi porabili milijarde za škodo celotnemu planetu, ko pa lahko uporabite naravno energijo iz obnovljivih virov, kot so sonce, veter, reke in oceani?

10) Vetrna energija

To je naravno. Če je kisik, atmosfera itd. to je gibanje zračnih mas. In veter ne bo zapustil našega planeta v naslednjih milijonih let. Veter ne tanjša ozonskega plašča planeta. Veter nima lastnika. Mimogrede, v preteklih stoletjih človeštvo ni izumilo nič novega za uporabo vetra. Že stoletja so ljudje uporabljali mline na veter za pogon strojev za predelavo žita.

Princip pridobivanja energije iz vetra ostaja enak. Še več, do osemdesetih let prejšnjega stoletja nihče na svetu ni poskušal ustvariti objekta, ki bi pomagal proizvajati industrijsko energijo iz vetra. Toda po letu 1980 so v ZDA začeli zaganjati prve vetrne elektrarne.

Trenutno je v ZDA več kot 13.000 vetrnih turbin, ki proizvajajo čisto energijo. V ZDA uporabljajo majhne vetrne turbine, ki lahko proizvedejo do 100 kW in gospodinjstvu zagotovijo potrebno energijo.

Tudi v Ameriki se vetrne turbine na kopnem uporabljajo za zbiranje energije iz vetra, ki teče čez oceane. Poleg tega so vetrni generatorji pogosti na podeželju, postavljeni na polja.

Od leta 2016 je to največ v ZDA. Približno 6 centov za 1 kWh. Druga prednost vetrne energije je potreba po uporabi vode za proizvodnjo električne energije, kar je pomembno glede na pomanjkanje naravne vode v svetovnem merilu.

9) Hidroelektrična energija

Hidroelektrarne so zelo priljubljene po vsem svetu. Omeniti velja, da v nekaterih državah hidroelektrarne zagotavljajo prebivalstvu 75 odstotkov potrebne energije.

Na primer, hidroelektrarna v Itaipuju (Paragvaj) zagotavlja 90 odstotkov energetskih potreb države. Poleg tega ta elektrarna zagotavlja energijo Braziliji in zagotavlja 20 odstotkov električne energije, ki jo potrebuje vsa Brazilija. Moč hidroturbin predstavlja 10 odstotkov vseh zmogljivosti hidroelektrarn po vsem svetu.

Prva velika hidroelektrarna je bila odprta na Niagarskih slapovih na ameriško-kanadski meji leta 1879. Jez zagotavlja čistejšo proizvodnjo energije.

Trenutno so stroški hidroelektrične energije manjši od polovice stroškov energije, proizvedene iz sončnih kolektorjev, in trikrat nižji od stroškov.

Prav tako ima hidroenergija večji izkoristek kot pri kurjenju premoga in plina. Na primer, izkoristek je 50 odstotkov, ko je izkoristek hidroelektrarne 90 odstotkov. Poleg tega se skoraj vsa voda, ki se uporablja za delovanje električnih turbin, vrne v rezervno skladišče.

8) Sončna energija

Ni novo. Švicarski znanstvenik Horace de Saussure je leta 1767 zgradil prvo napravo, ki je s toplotno energijo segrevala vodo za pranje in kuhanje. Clarence Kemp je pozneje leta 1891 patentiral prvi solarni grelnik vode.

Zaradi naftne krize v 70. letih se je v svetu začelo gibanje za raziskovanje alternativne energije.

Kljub zniževanju cen nafte v naslednjih dveh desetletjih so se raziskave nadaljevale in se na koncu izplačale. Leta 2014 so bili stroški sončne energije za 99 odstotkov nižji kot leta 1977. Zaradi tega je sončna energija izvedljiva možnost.

Sodobni solarni paneli nimajo gibljivih delov, ki lahko pogosto odpovejo. Zahtevajo tudi minimalno vzdrževanje in imajo življenjsko dobo 20-30 let. V nekaj letih se bodo stroški namestitve solarnih panelov prepolovili.

Tako bomo v prihodnosti videli okna s sončnimi kolektorji, stene, ceste, avtomobile, letala, čolne, vlake in še marsikaj, ki bodo lahko prejemali energijo sonca.

7) Bioenergija

Je vir energije, pridobljen iz bioloških organizmov. Na primer, rastline s fotosintezo neposredno absorbirajo energijo sonca. Živali, ki se prehranjujejo z rastlinami, pridobivajo energijo s hrano, ki že vsebuje energijo sonca. Ta naravni občutek prenosa energije je znanstvenikom planeta omogočil, da so našli način, kako lahko energija v rastlinah služi človeštvu.

Energija iz organske biomase je obnovljiv vir, ki ga lahko shranimo in ponovno uporabimo.

Tekoča biogoriva se že močno uporabljajo po vsem svetu. Obstajata dve vrsti biogoriv: ki se dodajajo običajnemu gorivu.

Trdna biogoriva nastanejo iz kmetijskih stranskih proizvodov, kot so koruzna stebla, riževe lupine in druge združljive rastlinske snovi.

Biogoriva zmanjšujejo kmetijske odpadke ter zagotavljajo trajnostno in varno energijo za vozila, elektriko in toploto.

6) Geotermalna energija

Geotermalna energija prihaja iz Zemljinega jedra. Znanstveniki ocenjujejo, da temperatura v jedru presega 5000 stopinj Celzija. Skalne plasti zemlje prevajajo toploto, ki na koncu doseže površje planeta. Ta geotermalna energija bo še zelo, zelo dolgo pritekala na površje zemlje. Energija bo še naprej tekla, tudi ko na planetu ne bo več fosilnih goriv.

Na Islandiji GeoPP že predstavljajo 25 odstotkov porabe energije v državi. Za proizvodnjo električne energije na globini več kot 1,5 kilometra posebna oprema dviguje paro in vročo vodo ter ju usmerja v turbine, ki proizvajajo energijo.

5) Energija plimovanja

Plimske turbine uporabljajo močno polarno silo plimovanja za proizvodnjo električne energije. Edina pomanjkljivost te vrste energije je nezmožnost napovedovanja moči plimske energije. Toda sončna in vetrna energija sta odvisni tudi od vremenskih razmer in letnega časa. To pomeni, da niti sila plime, niti sončna ali vetrna energija ne morejo omogočiti inženirjem energetike, da vnaprej natančno določijo, koliko energije lahko ta ali ona oprema proizvede v določenem časovnem obdobju. Res je, v zadnjih letih se je pojavila oprema, ki je sposobna zbirati energijo iz obalnih in podvodnih tokov, kar je mogoče predvideti in v skladu s tem vnaprej izračunati prejeto energijo.

4) Energija valovanja

Hidroenergija oceanov ni omejena na energijo plimovanja in podvodnih tokov. Na primer, kot vam lahko pove vsak deskar, je energija valov nekaj neverjetnega. In res veliki valovi lahko proizvedejo dobro energijo. Valovi nastanejo, ko veter piha tik nad gladino vode.

Za zbiranje energije valov se uporabljajo plavajoče naprave, ki oddajajo elektriko po električnih kablih na obalo ali v posebne hranilnike energije, ki jih plava.

Leta 2008 je Portugalska preizkusila prvo energetsko kmetijo na morju na svetu (plavajoče skladišče energije), ki se nahaja pet kilometrov od obale.

3) Vodikova energija

Vodikova energija zagotavlja večjo moč vozil kot bencin in dizelsko gorivo. Da, vodik se kemično pridobiva iz fosilnih goriv. Vendar ne sprošča plinov in ne uničuje ozona. Pri določenih tehnologijah je vodik čist vir zgorevanja goriva.

Trenutno vodikove elektrarne za izkoriščanje polne moči vodika uporabljajo pomožne kemikalije, kot so premog, zemeljski plin in drugi fosilni ogljiki, za pogon turbine, potrebne za ustvarjanje čiste energije. Toda kmalu bo vodikovo turbino namesto fosilnih goriv poganjala sončna energija, s čimer bo odpadla potreba po kurjenju umazanega goriva.

2) Kombinirana mesta sončne, vetrne energije in energije biogoriv

Sonce, veter in bioenergija na enem mestu. To bo po mnenju znanstvenikov povečalo zbiranje energije. To zahteva velika območja za namestitev opreme, ki lahko zbira vetrno, sončno in bioenergijo na enem mestu.

Kombinacija teh obnovljivih virov poveča količino alternativne proizvodnje energije in omogoča tudi uporabo različnih kombinacij alternativnih virov energije. Proizvodnja vetrne in sončne energije je na primer omejena v slabem vremenu. Toda s kombinirano uporabo več vrst energije vam omogoča proizvodnjo električne energije 24 ur na dan, ne glede na podnebje itd.

1) Kinetična energija

Vsi ljudje ustvarjamo energijo z gibanjem. Na primer, če vozite kolo, pridobite kinetično energijo. Obstaja ogromno kinetične energije, ki se na svetu ne uporablja. Morda bodo nekoč v prihodnosti vsa večja mesta po svetu imela tlakovce in druge površine za pešce, opremljene z opremo, ki bo lahko zajemala kinetično energijo, ki jo ustvarjamo, ko hodimo ali tečemo.

Na primer, podobne tlakovce so že nastale. In poskus je pokazal, da če postavite takšne ploščice na prometno ulico ali v podzemno železnico, bo čez dan mogoče zbrati energijo, potrebno za napajanje majhnega nakupovalnega centra za 12 ur.

Alternativna energija je netradicionalen način pridobivanja, prenosa in uporabe energije. Znana tudi kot "zelena" energija. Alternativni viri se nanašajo na obnovljive vire (kot so voda, sončna svetloba, veter, energija valov, geotermalni viri, nekonvencionalno zgorevanje obnovljivih goriv).

Temelji na treh načelih:

1. Obnovljivost.
2. Prijaznost do okolja.
3. Varčno.

Alternativna energija mora rešiti več perečih svetovnih problemov: potratnost mineralnih surovin in izpust ogljikovega dioksida v ozračje (to se zgodi pri standardnih metodah pridobivanja energije s plinom, nafto itd.), kar povzroči globalno segrevanje, nepopravljive spremembe. v okolju in učinek tople grede.

Razvoj alternativne energije

Smer velja za novo, čeprav so bili poskusi uporabe vetrne, vodne in sončne energije narejeni že v 18. stoletju. Leta 1774 je bilo objavljeno prvo znanstveno delo o hidravličnem inženiringu, "Hidravlična arhitektura". Avtor dela je francoski inženir Bernard Forest de Belidor. Po objavi dela je razvoj zelene smeri zamrznil za skoraj 50 let.

• 1846 - prva vetrna turbina, oblikovalec - Paul la Cour.
• 1861 - patent za izum sončne elektrarne.
• 1881 - izgradnja hidroelektrarne na Niagarskih slapovih.
• 1913 - izgradnja prve geotermalne postaje, inženir - Italijan Piero Ginori Conti.
• 1931 - izgradnja prve industrijske vetrne elektrarne na Krimu.
• 1957 - postavitev močne vetrne turbine (200 kW) na Nizozemskem, priključene na državno omrežje.
• 1966 - izgradnja prve postaje za pridobivanje energije na podlagi valovanja (Francija).

Alternativna energetika je v hudi krizi sedemdesetih let prejšnjega stoletja dobila nov zagon za razvoj. Od 90. let do začetka 21. stoletja je bilo v svetu zabeleženo kritično število nesreč v elektrarnah, kar je postalo dodatna spodbuda za razvoj zelene energije.

Alternativna energija v Rusiji

Delež alternativne energije je pri nas približno 1% (po podatkih ministrstva za energijo). Do leta 2020 naj bi to številko povečali na 4,5 %. Razvoj zelene energije ne bo potekal le z državnimi sredstvi. Ruska federacija privablja zasebne podjetnike in tistim poslovnežem, ki se tesno ukvarjajo z alternativnim razvojem, obljublja majhno povračilo (2,5 kopecks na 1 kW na uro).

Potencial za razvoj zelene energije v Ruski federaciji je ogromen:

• oceanske in morske obale, Sahalin, Kamčatka, Čukotka in druga ozemlja se lahko zaradi nizke naseljenosti in razvitosti uporabljajo kot viri vetrne energije;
• viri sončne energije skupaj presegajo količino virov, proizvedenih s predelavo nafte in plina - najbolj ugodna v tem pogledu so Krasnodarsko in Stavropolsko ozemlje, Daljni vzhod, Severni Kavkaz itd.

(Največja sončna elektrarna na Altaju v Rusiji)

V zadnjih letih se je financiranje te industrije zmanjšalo: raven 333 milijard rubljev je padla na 700 milijonov. To je posledica svetovne gospodarske krize in prisotnosti nujnih težav. Trenutno alternativna energija ni prednostna naloga ruske industrije.

Alternativna energija v državah po svetu

(Vetrni generatorji na Danskem)

Najbolj dinamično (zaradi razpoložljivosti vodnih virov) se razvija hidroenergija. Vetrna in sončna energija močno zaostajata, čeprav se nekatere države odločajo za to smer.

Tako se s pomočjo vetrnih turbin proizvede energija (od skupne):

• 28 % na Danskem;
• 19 % na Portugalskem;
• 16 % v Španiji;
• 15 % na Irskem.

Povpraševanje po sončni energiji je manjše od ponudbe: polovica virov, ki jih proizvajalci lahko dobavijo, je nameščenih.

(Sončna elektrarna v Nemčiji)

TOP-5 voditeljev v proizvodnji zelene energije (podatki s portala Vesti.ru):

1. ZDA (24,7 %) - (vse vrste virov, največ je vključena sončna svetloba).
2. Nemčija - 11,7% (vse vrste alternativnih virov).
3. Španija - 7,8 % (vetrni viri).
4. Kitajska - 7,6% (vse vrste virov, od tega polovica vetrne energije).
5. Brazilija - 5 % (biogoriva, sončni in vetrni viri).

(Največja sončna elektrarna v Španiji)

Ena najtežjih težav za reševanje so finance. Pogosto je cenejša uporaba tradicionalnih virov energije kot vgradnja nove opreme. Ena od potencialno pozitivnih rešitev tega problema je močno zvišanje cen elektrike, plina itd., da bi ljudi prisilili k varčevanju in sčasoma popolnoma prešli na alternativne vire.

Napovedi razvoja so zelo različne. Tako Združenje za vetrno energijo obljublja, da bo do leta 2020 delež zelene energije narasel na 12 %, EREC pa predvideva, da bo leta 2030 že 35 % svetovne porabe energije zagotovljeno iz obnovljivih virov.

V zadnjih letih je alternativna energija postala predmet intenzivnega zanimanja in vročih razprav. Zaradi ogroženosti zaradi podnebnih sprememb in dejstva, da se povprečne globalne temperature vsako leto dvigujejo, se seveda povečuje želja po iskanju oblik energije, ki bodo zmanjšale odvisnost od fosilnih goriv, ​​premoga in drugih onesnaževalnih procesov.

Čeprav večina konceptov ni novih, je to vprašanje končno postalo aktualno šele v zadnjih nekaj desetletjih. Zahvaljujoč izboljšavam tehnologije in proizvodnje so se stroški večine oblik alternativne energije znižali, medtem ko se je učinkovitost povečala. Kaj je alternativna energija, povedano preprosto in razumljivo, in kakšna je verjetnost, da bo postala mainstream?

Jasno je, da ostaja nekaj razprave o tem, kaj pomeni "alternativna energija" in za kaj se ta izraz lahko uporablja. Po eni strani lahko izraz uporabimo za oblike energije, ki ne povečujejo ogljičnega odtisa človeštva. Zato lahko vključuje jedrske objekte, hidroelektrarne in celo zemeljski plin in »čisti premog«.

Po drugi strani pa se izraz uporablja tudi za označevanje tega, kar zdaj velja za netradicionalne metode pridobivanja energije – sončno, vetrno, geotermalno, biomaso in druge nedavne dodatke. Ta vrsta razvrstitve izključuje metode pridobivanja energije, kot je hidroelektrarna, ki obstajajo že več kot sto let in so precej pogoste v nekaterih regijah sveta.

Drugi dejavnik je, da morajo biti alternativni viri energije »čisti« in ne smejo proizvajati škodljivih onesnaževal. Kot rečeno, se to največkrat nanaša na ogljikov dioksid, lahko pa tudi na druge emisije - ogljikov monoksid, žveplov dioksid, dušikov oksid in druge. Po teh parametrih jedrska energija ne sodi med alternativne vire energije, saj proizvaja radioaktivne odpadke, ki so zelo strupeni in jih je treba ustrezno skladiščiti.

V vseh primerih pa se izraz uporablja za označevanje vrst energije, ki bodo v naslednjem desetletju nadomestile fosilna goriva in premog kot prevladujočo obliko proizvodnje energije.

Vrste alternativnih virov energije
Strogo gledano obstaja veliko vrst alternativne energije. Tudi tu pride do zmede pri definicijah, ker se je v preteklosti »alternativna energija« uporabljala za opis metod, ki niso veljale za običajne ali razumne za uporabo. Toda če definicijo vzamemo na široko, bo vključevala nekatere ali vse te točke:

Hidroenergija. To je energija, ki jo proizvajajo jezovi hidroelektrarn, ko padajoča in tekoča voda (v rekah, kanalih, slapovih) teče skozi napravo, ki obrača turbine in proizvaja elektriko.

Jedrska energija. Energija, ki nastane med počasnimi reakcijami cepitve. Uranove palice ali drugi radioaktivni elementi segrejejo vodo in jo spremenijo v paro, para pa vrti turbine, ki proizvajajo elektriko.

Energija, ki je pridobljena neposredno iz sonca; (običajno sestavljen iz silicijevega substrata, razporejenega v velike nize) pretvarjajo sončne žarke neposredno v električno energijo. V nekaterih primerih se toplota, ki jo proizvaja sončna svetloba, uporablja za proizvodnjo električne energije, to je znano kot sončna toplotna energija.

Vetrna energija. Energija, ki jo ustvari pretok zraka; velikanske vetrne turbine se vrtijo pod vplivom vetra in proizvajajo elektriko.

Geotermalna energija. Ta energija izvira iz toplote in pare, ki ju proizvaja geološka dejavnost v zemeljski skorji. V večini primerov so cevi postavljene v zemljo nad geološko aktivnimi območji, da prehajajo paro skozi turbine in tako proizvajajo elektriko.

Energija plimovanja. Plimske tokove v bližini obale je mogoče uporabiti tudi za proizvodnjo električne energije. Dnevna sprememba plimovanja povzroči, da voda teče naprej in nazaj skozi turbine. Električna energija se proizvaja in prenaša v elektrarne na kopnem.

Biomasa. To velja za goriva, ki so pridobljena iz rastlin in bioloških virov – etanol, glukoza, alge, glive, bakterije. Lahko bi nadomestili bencin kot vir goriva.

vodik. Energija, pridobljena iz procesov, ki vključujejo vodikov plin. Sem spadajo katalitični pretvorniki, v katerih se molekule vode z elektrolizo razbijejo in ponovno združijo; vodikove gorivne celice, ki uporabljajo plin za pogon motorja z notranjim zgorevanjem ali pogon ogrevane turbine; ali jedrska fuzija, pri kateri se vodikovi atomi spajajo pod nadzorovanimi pogoji, pri čemer se sprostijo neverjetne količine energije.

Alternativni in obnovljivi viri energije
V mnogih primerih so alternativni viri energije tudi obnovljivi. Vendar izraza nista povsem zamenljiva, saj je veliko oblik alternativnih virov energije odvisnih od omejenih virov. Na primer, jedrska energija temelji na uranu ali drugih težkih elementih, ki jih je treba najprej izkopati.

Hkrati se energija vetra, sonca, plimovanja, geotermalne in hidroelektrične energije zanaša na vire, ki so popolnoma obnovljivi. Sončni žarki so najbogatejši vir energije od vseh in so z industrijskega vidika neizčrpni, čeprav omejeni z vremenom in časom dneva. Tudi veter je tu, da ostane, zahvaljujoč spremembam tlaka v našem ozračju in vrtenju Zemlje.

Razvoj
Trenutno je alternativna energija še vedno v mladosti. Toda ta slika se pod vplivom političnih pritiskov, svetovnih okoljskih katastrof (suše, lakote, poplave) in izboljšav tehnologij obnovljivih virov energije hitro spreminja.

Na primer, od leta 2015 so bile svetovne potrebe po energiji še vedno pretežno zagotovljene s premogom (41,3 %) in zemeljskim plinom (21,7 %). Hidroelektrarne in jedrska energija predstavljajo 16,3 % oziroma 10,6 %, medtem ko »obnovljivi viri energije« (sonce, veter, biomasa itd.) predstavljajo le 5,7 %.

To se je močno spremenilo od leta 2013, ko je svetovna poraba nafte, premoga in zemeljskega plina znašala 31,1 %, 28,9 % oziroma 21,4 %. Jedrska in vodna energija predstavljata 4,8 % oziroma 2,45 %, medtem ko obnovljivi viri energije predstavljajo le 1,2 %.

Poleg tega se je povečalo število mednarodnih sporazumov o omejevanju uporabe fosilnih goriv in razvoju alternativnih virov energije. Na primer direktiva o obnovljivih virih energije, ki jo je Evropska unija podpisala leta 2009 in ki določa cilje za uporabo obnovljive energije za vse države članice do leta 2020.

Ta sporazum v bistvu zahteva, da EU do leta 2020 pokrije vsaj 20 % svojih skupnih potreb po energiji z obnovljivo energijo in vsaj 10 % goriv za promet. Novembra 2016 je Evropska komisija revidirala te cilje in določila 27-odstotno minimalno porabo obnovljive energije do leta 2030.

Nekatere države so postale vodilne v razvoju alternativne energije. Na Danskem vetrna energija na primer zagotavlja do 140 % potreb države po električni energiji; presežek dobavlja v sosednje države, Nemčijo in Švedsko.

Islandija je zaradi svoje lege v severnem Atlantiku in aktivnih vulkanov že leta 2012 s kombinacijo hidroenergije in geotermalne energije dosegla 100-odstotno odvisnost od obnovljivih virov energije. Leta 2016 je Nemčija sprejela politiko postopnega odpravljanja odvisnosti od nafte in jedrske energije.

Dolgoročni obeti za alternativno energijo so izjemno pozitivni. Po poročilu Mednarodne agencije za energijo (IEA) iz leta 2014 bosta fotovoltaična sončna energija in sončna toplotna energija do leta 2050 predstavljali 27 % svetovnega povpraševanja, zaradi česar bosta največji vir energije. Morda bodo zaradi napredka v fuziji viri fosilnih goriv do leta 2050 brezupno zastareli.

Ekologija potrošnje Znanost in tehnologija: Čeprav večina konceptov alternativne energije ni nova, je to vprašanje končno postalo aktualno šele v zadnjih nekaj desetletjih. Zahvaljujoč izboljšavam tehnologije in proizvodnje so se stroški večine oblik alternativne energije znižali, medtem ko se je učinkovitost povečala.

V zadnjih letih je alternativna energija postala predmet intenzivnega zanimanja in vročih razprav. Zaradi ogroženosti zaradi podnebnih sprememb in dejstva, da se povprečne globalne temperature vsako leto dvigujejo, se seveda povečuje želja po iskanju oblik energije, ki bodo zmanjšale odvisnost od fosilnih goriv, ​​premoga in drugih onesnaževalnih procesov.

Čeprav večina konceptov alternativne energije ni novih, je to vprašanje končno postalo aktualno šele v zadnjih nekaj desetletjih. Zahvaljujoč izboljšavam tehnologije in proizvodnje so se stroški večine oblik alternativne energije znižali, medtem ko se je učinkovitost povečala. Kaj je alternativna energija, povedano preprosto in razumljivo, in kakšna je verjetnost, da bo postala mainstream?

Jasno je, da ostaja nekaj razprave o tem, kaj pomeni "alternativna energija" in za kaj se ta izraz lahko uporablja. Po eni strani lahko izraz uporabimo za oblike energije, ki ne povečujejo ogljičnega odtisa človeštva. Zato lahko vključuje jedrske objekte, hidroelektrarne in celo zemeljski plin in »čisti premog«.

Po drugi strani pa se izraz uporablja tudi za označevanje tega, kar zdaj velja za netradicionalne metode pridobivanja energije – sončno, vetrno, geotermalno, biomaso in druge nedavne dodatke. Ta vrsta razvrstitve izključuje metode pridobivanja energije, kot je hidroelektrarna, ki obstajajo že več kot sto let in so precej pogoste v nekaterih regijah sveta.

Drugi dejavnik je, da morajo biti alternativni viri energije »čisti« in ne smejo proizvajati škodljivih onesnaževal. Kot rečeno, se to največkrat nanaša na ogljikov dioksid, lahko pa tudi na druge emisije - ogljikov monoksid, žveplov dioksid, dušikov oksid in druge. Po teh parametrih jedrska energija ne sodi med alternativne vire energije, saj proizvaja radioaktivne odpadke, ki so zelo strupeni in jih je treba ustrezno skladiščiti.

V vseh primerih pa se izraz uporablja za označevanje vrst energije, ki bodo v naslednjem desetletju nadomestile fosilna goriva in premog kot prevladujočo obliko proizvodnje energije.

Vrste alternativnih virov energije

Strogo gledano obstaja veliko vrst alternativne energije. Tudi tu pride do zmede pri definicijah, ker se je v preteklosti »alternativna energija« uporabljala za opis metod, ki niso veljale za običajne ali razumne za uporabo. Toda če definicijo vzamemo na široko, bo vključevala nekatere ali vse te točke:

Hidroenergija. To je energija, ki jo proizvajajo jezovi hidroelektrarn, ko padajoča in tekoča voda (v rekah, kanalih, slapovih) teče skozi napravo, ki obrača turbine in proizvaja elektriko.

Jedrska energija. Energija, ki nastane med počasnimi reakcijami cepitve. Uranove palice ali drugi radioaktivni elementi segrejejo vodo in jo spremenijo v paro, para pa vrti turbine, ki proizvajajo elektriko.

Sončna energija. Energija, ki je pridobljena neposredno iz sonca; Fotovoltaične celice (običajno sestavljene iz silicijevega substrata, razporejenega v velike nize) pretvarjajo sončne žarke neposredno v električno energijo. V nekaterih primerih se toplota, ki jo proizvaja sončna svetloba, uporablja za proizvodnjo električne energije, to je znano kot sončna toplotna energija.

Vetrna energija. Energija, ki jo ustvari pretok zraka; velikanske vetrne turbine se vrtijo pod vplivom vetra in proizvajajo elektriko.

Geotermalna energija. Ta energija izvira iz toplote in pare, ki ju proizvaja geološka dejavnost v zemeljski skorji. V večini primerov so cevi postavljene v zemljo nad geološko aktivnimi območji, da prehajajo paro skozi turbine in tako proizvajajo elektriko.

Energija plimovanja. Plimske tokove v bližini obale je mogoče uporabiti tudi za proizvodnjo električne energije. Dnevna sprememba plimovanja povzroči, da voda teče naprej in nazaj skozi turbine. Električna energija se proizvaja in prenaša v elektrarne na kopnem.

Biomasa. To velja za goriva, ki so pridobljena iz rastlin in bioloških virov – etanol, glukoza, alge, glive, bakterije. Lahko bi nadomestili bencin kot vir goriva.

vodik. Energija, pridobljena iz procesov, ki vključujejo vodikov plin. Sem spadajo katalitični pretvorniki, v katerih se molekule vode z elektrolizo razbijejo in ponovno združijo; vodikove gorivne celice, ki uporabljajo plin za pogon motorja z notranjim zgorevanjem ali pogon ogrevane turbine; ali jedrska fuzija, pri kateri se vodikovi atomi spajajo pod nadzorovanimi pogoji, pri čemer se sprostijo neverjetne količine energije.

Alternativni in obnovljivi viri energije

V mnogih primerih so alternativni viri energije tudi obnovljivi. Vendar izraza nista povsem zamenljiva, saj je veliko oblik alternativnih virov energije odvisnih od omejenih virov. Na primer, jedrska energija temelji na uranu ali drugih težkih elementih, ki jih je treba najprej izkopati.

Hkrati se energija vetra, sonca, plimovanja, geotermalne in hidroelektrične energije zanaša na vire, ki so popolnoma obnovljivi. Sončni žarki so najbogatejši vir energije od vseh in so z industrijskega vidika neizčrpni, čeprav omejeni z vremenom in časom dneva. Tudi veter je tu, da ostane, zahvaljujoč spremembam tlaka v našem ozračju in vrtenju Zemlje.

Trenutno je alternativna energija še v mladosti. Toda ta slika se pod vplivom političnih pritiskov, svetovnih okoljskih katastrof (suše, lakote, poplave) in izboljšav tehnologij obnovljivih virov energije hitro spreminja.

Na primer, od leta 2015 so bile svetovne potrebe po energiji še vedno pretežno zagotovljene s premogom (41,3 %) in zemeljskim plinom (21,7 %). Hidroelektrarne in jedrska energija predstavljajo 16,3 % oziroma 10,6 %, medtem ko »obnovljivi viri energije« (sonce, veter, biomasa itd.) predstavljajo le 5,7 %.

To se je močno spremenilo od leta 2013, ko je svetovna poraba nafte, premoga in zemeljskega plina znašala 31,1 %, 28,9 % oziroma 21,4 %. Jedrska in vodna energija predstavljata 4,8 % oziroma 2,45 %, medtem ko obnovljivi viri energije predstavljajo le 1,2 %.

Poleg tega se je povečalo število mednarodnih sporazumov o omejevanju uporabe fosilnih goriv in razvoju alternativnih virov energije. Na primer direktiva o obnovljivih virih energije, ki jo je Evropska unija podpisala leta 2009 in ki določa cilje za uporabo obnovljive energije za vse države članice do leta 2020.

Ta sporazum v bistvu zahteva, da EU do leta 2020 pokrije vsaj 20 % svojih skupnih potreb po energiji z obnovljivo energijo in vsaj 10 % goriv za promet. Novembra 2016 je Evropska komisija revidirala te cilje in določila 27-odstotno minimalno porabo obnovljive energije do leta 2030.

Nekatere države so postale vodilne v razvoju alternativne energije. Na Danskem vetrna energija na primer zagotavlja do 140 % potreb države po električni energiji; presežek dobavlja v sosednje države, Nemčijo in Švedsko.

Islandija je zaradi svoje lege v severnem Atlantiku in aktivnih vulkanov že leta 2012 s kombinacijo hidroenergije in geotermalne energije dosegla 100-odstotno odvisnost od obnovljivih virov energije. Leta 2016 je Nemčija sprejela politiko postopnega odpravljanja odvisnosti od nafte in jedrske energije.

Dolgoročni obeti za alternativno energijo so izjemno pozitivni. Po poročilu Mednarodne agencije za energijo (IEA) iz leta 2014 bosta fotovoltaična sončna energija in sončna toplotna energija do leta 2050 predstavljali 27 % svetovnega povpraševanja, zaradi česar bosta največji vir energije. Morda bodo zaradi napredka v fuziji viri fosilnih goriv do leta 2050 brezupno zastareli. objavljeno