Taastuvenergia on muutumas tänapäeva maailmas üha olulisemaks probleemiks. Lisaks fossiilkütuste kallinemisele ja kliimamuutuste ohule on selles valdkonnas toimunud ka positiivseid arenguid, mis hõlmavad nii tõhususe paranemist kui ka hindade langust.
Kõik see on suurendanud nõudlust alternatiivsete energiaallikate järele ja kiirendanud üleminekut puhtamatele ja säästvamatele energiaallikatele. Siiski on oluline märkida, et seda on palju liike - biomassi, päikese-, tuule-, loodete ja maasoojusenergiat - ning et igal neist on oma eelised ja puudused.
Biomass:
Kõige laialdasemalt kasutatav taastuvenergia vorm on biomass. Biomass tähendab lihtsalt orgaaniliste materjalide kasutamist ja nende muundamist muudeks energiaallikateks, mida saab kasutada. Ehkki mõnda biomassi vormi on juba sajandeid kasutatud - näiteks puidu põletamine -, keskenduvad muud, uuemad meetodid meetoditele, mis ei tekita süsinikdioksiidi.
Näiteks on olemas puhtalt põlevaid biokütuseid, mis on alternatiiviks naftale ja gaasile. Erinevalt fossiilkütustest, mida toodetakse geoloogiliste protsesside käigus, toodetakse biokütust bioloogiliste protsesside - näiteks põllumajanduse ja anaeroobse kääritamise - kaudu. Selle protsessiga seotud tavalised kütused on bioetanool, mis saadakse suhkru või tärklisekultuuride (nt mais, suhkruroog või magus sorgo) derivaatide süsivesikute kääritamisel alkoholi saamiseks.
Teist levinumat biokütust nimetatakse biodiislikütuseks, mida toodetakse õlidest või rasvadest ümberesterdamise teel tuntud protsessi abil - kus happemolekulid vahetatakse alkoholi vastu katalüsaatori abil. Seda tüüpi kütused on populaarsed alternatiivid bensiinile ja neid võib põletada sõidukites, mis on ümber töötatud nende käitamiseks.
Päikeseenergia:
Päikeseenergia (ehk fotogalvaanika) on üks populaarsemaid ja kiiremini kasvavaid alternatiivse energia allikaid. Siin hõlmab protsess päikeseelemente (tavaliselt valmistatud kristallilise räni viiludest), mis sõltuvad fotoonide (PV) efektist, absorbeerides footonid ja muundades need elektronideks. Vahepeal päikeseenergia (päikeseenergia teine vorm) sõltub peeglitest või läätsedest, et kontsentreerida suur osa päikesevalgust või päikeseenergia (STE) väiksele alale (st päikeseelemendile).
Algselt kasutati fotogalvaanilist energiat ainult väikeste ja keskmise suurusega operatsioonide jaoks, alates päikeseenergial töötavatest seadmetest (näiteks kalkulaatoritest) kuni majapidamismassiivideni. Kuid alates 1980. aastatest on kommertskontsentreeritud päikeseelektrijaamad muutunud palju tavalisemaks. Need pole mitte ainult suhteliselt odavad energiaallikad, kus võrgu elektrienergia on ebamugav, liiga kallis või lihtsalt kättesaamatu; päikesepatareide efektiivsuse tõus ja hindade langus muudavad päikeseenergia tavapäraste energiaallikate (st fossiilkütuste ja kivisöe) konkurentsivõimeliseks.
Tänapäeval kasutatakse päikeseenergiat üha enam ka võrguga ühendatud olukordades, et toota võrku vähese süsinikdioksiidiheitega energiat. Rahvusvaheline energiaagentuur prognoosib aastaks 2050, et päikeseenergia - sealhulgas ka elektrienergia ja elektrienergia tootmine - moodustab üle 25% turust, tehes sellest maailma suurima elektrienergia allika (enamus rajatisi asub Hiinas ja Indias).
Tuuleenergia:
Tuuleenergiat on tuhandeid aastaid kasutatud purjede tõukamiseks, tuulikute jõustamiseks või veepumpade rõhu tekitamiseks. Tuule rakendamine elektrienergia tootmiseks on olnud uurimisobjektiks alates 19. sajandi lõpust. Tuuleenergiast on saanud märkimisväärse teadus- ja arendustegevuse keskpunktiks alles 20. sajandil suurte jõupingutuste abil alternatiivsete energiaallikate leidmine.
Võrreldes muude taastuvenergia vormidega peetakse tuuleenergiat väga usaldusväärseks ja ühtlaseks, kuna tuul on aastast aastasse püsiv ega vähene nõudluse tipptundidel. Algselt oli tuuleparkide ehitamine kulukas ettevõtmine. Kuid tänu hiljutistele parandustele on tuuleenergia hakanud kogu maailmas energia hulgimüügiturgudel tipptasemel hinda määrama ja fossiilkütuste tööstuse tulusid ja kasumeid lõikama.
Energeetikaministeeriumi möödunud aasta märtsis välja antud aruande kohaselt võib tuuleenergia kasv USA-s viia paljudes kategooriates veelgi kõrgema kvalifikatsiooniga töökohtadeni. Pealkirjaga „Tuulevisioon: tuuleenergia uus ajajärk Ameerika Ühendriikides” on dokumendis märgitud, et aastaks 2050 võiks tööstus anda kuni 35% USA elektritootmisest.
Lisaks tulid eelmisel aastal kokku ülemaailmne tuuleenergia nõukogu ja Greenpeace International, et avaldada aruanne pealkirjaga “Global Wind Energy Outlook 2014”. Aruandes märgiti, et kogu maailmas võib tuuleenergia 2050. aastaks anda kuni 25–30% kogu maailmas toodetavast elektrienergiast. Aruande koostamise ajal oli enam kui 90 riigi kaubanduslike käitiste koguvõimsus 318 gigavatti (GW), mis tagab umbes 3% ülemaailmsest pakkumisest.
Loodete jõud:
Sarnaselt tuuleenergiaga peetakse loodete energiat potentsiaalseks taastuvenergia allikaks, kuna loodete tõus on püsiv ja etteaimatav. Sarnaselt tuulikutele on loodeveskeid kasutatud juba Vana-Rooma ja keskaja päevil. Sissetulevat vett hoiti suurtes tiikides ja loodete väljalangemise ajal pöörasid nad vesirattaid, mis tekitasid mehaanilist jõudu vilja jahvatamiseks.
Alles 19. sajandil hakati USA-s ja Euroopas kasutusele langeva vee ja turbiinide ketramise elektrienergia tootmiseks. Ja alles 20. sajandist alates on seda laadi toimingud mõeldud rannajoonte ja mitte ainult jõgede äärde ehitamiseks.
Traditsiooniliselt on loodejõud kannatanud suhteliselt kõrgete loodete vahemiku või voolukiirusega kohtade suhteliselt suurte kulude ja piiratud kättesaadavuse tõttu. Paljud viimased tehnoloogilised arengud ja täiustused nii disaini kui ka turbiinitehnoloogia osas näitavad siiski, et loodete koguvõimsus võib olla palju suurem kui varem arvati ning et majandus- ja keskkonnakulud võib viia konkurentsitasemele.
Maailma esimene suuremahuline loodete elektrijaam on Prantsusmaal asuv Rance'i loodejõujaam, mis alustas tööd 1966. aastal. Šotimaal Orkney linnas loodi maailma esimene mereenergia katserajatis - Euroopa Mereenergia Keskus (EMEC). 2003, et alustada Ühendkuningriigis laine- ja loodeenergia tööstuse arendamist.
2015. aastal läks maailma esimene võrguga ühendatud lainejõujaam (CETO, nimetatud Kreeka merejumalanna järgi) võrgus Lääne-Austraalia rannikult. Carnegie Wave Energy välja töötatud elektrijaam töötab vee all ja kasutab merealuseid poid rea merepõhja ankurdatud pumpade pumpamiseks, mis omakorda genereerib elektrit.
Geotermiline:
Geotermiline elekter on veel üks alternatiivse energia vorm, mida peetakse jätkusuutlikuks ja usaldusväärseks. Sel juhul saadakse soojusenergia Maalt - tavaliselt magmajuhtmetest, kuumaveeallikatest või hüdrotermilisest ringlusest - turbiinide või hoonete kuumutamiseks. Seda peetakse usaldusväärseks, kuna Maa sisaldab 1031 džaulides väärt soojusenergiat, mis voolab loomulikult pinnale juhtivusega kiirusega 44,2 teravatti (TW) - see on rohkem kui kahekordne inimkonna praegune energiatarve.
Üheks puuduseks on asjaolu, et see energia on hajus ja seda saab odavalt kasutada vaid teatud kohtades. Kuid maailma teatavates piirkondades, näiteks Islandil, Indoneesias ja teistes kõrge geotermilise aktiivsusega piirkondades, on see hõlpsasti juurdepääsetav ja kulutõhus viis vähendada sõltuvust fossiilkütustest ja söest elektrienergia tootmiseks. Geotermilistest allikatest enam kui 15 protsenti elektrist tootvate riikide hulka kuuluvad El Salvador, Keenia, Filipiinid, Island ja Costa Rica.
2015. aasta seisuga ulatub kogu maailmas geotermilise energia võimsus 12,8 gigavatini (GW), mis eeldatavalt kasvab aastaks 2020 14,5–17,6 GW-ni. Veelgi enam, Geotermilise Energia Assotsiatsiooni (GEA) hinnangul on kogu maailma potentsiaalist olnud vaid 6,5 protsenti. seni, samas kui IPCC teatas, et geotermilise energia potentsiaal on vahemikus 35 GW kuni 2 TW.
Vastuvõtmisega seotud probleemid:
Mitmete taastuvenergia vormide üks probleem on see, et need sõltuvad loodusoludest - tuulest, veevarustusest ja piisavast päikesevalgusest -, mis võivad seada piiranguid. Teine probleem on olnud mitmesuguste asendusenergia vormide suhteline maksumus võrreldes traditsiooniliste energiaallikatega, nagu nafta ja maagaas. Kuni viimase ajani oli söeküttel või õlil töötavate elektrijaamade käitamine odavam kui miljonite investeerimine suurte päikese-, tuule-, loodete või geotermiliste ehituste ehitamisse.
Päikesepatareide, tuuleturbiinide ja muude seadmete tootmises jätkuvad täiustused - rääkimata toodetud energia koguse täiustamisest - on muutnud paljud alternatiivsed energiaallikad konkurentsi teiste meetoditega. Kogu maailmas astuvad samad rahvad ja kogukonnad, et kiirendada üleminekut puhtamatele, säästvamatele ja isemajandavamatele meetoditele.
Oleme ajakirjas Space Magazine kirjutanud palju huvitavaid artikleid alternatiivse energia kohta. Siin on Mis on alternatiivne energia ?, Mis on päikeseenergia? ja kust tuleb geotermiline energia ?, Kas maailm võiks liikuda päikese- ja tuuleenergia abil? Ja päikeseenergia kogumine kosmosest.
Samuti peaksite tutvuma riikliku taastuvenergia labori ja taastuvenergia poliitika projektiga.
Astronoomiaosakonnal on ka sellel teemal episood. Siin on osa Episood 51: Maa.
Allikad:
- Vikipeedia - taastuvenergia
- USA energiateabe administratsioon - taastuvad ja alternatiivsed kütused
