32,6% – petroli i productes derivats del petroli. 30,0% - carbó. 23,7% – gas. Les tres primeres fonts d'energia que subministren la humanitat es veuen exactament així. Les naus estel·lars i el planeta "verd" encara són tan llunyans com la "galàxia molt, molt llunyana".
Sens dubte, hi ha un moviment cap a les energies alternatives, però és tan lent que s'espera un avenç, encara no. Siguem sincers: durant els propers 50 anys, els combustibles fòssils il·luminaran les nostres cases.
El desenvolupament de les energies alternatives va a poc a poc, com un cavaller atent al terraplè del Tàmesi. Avui s'ha escrit molt més sobre les fonts d'energia no tradicionals del que s'ha fet per al seu desenvolupament i implementació en la vida quotidiana. Però en aquesta direcció hi ha 3 "mastodonts" reconeguts que estiren la resta del carro darrere d'ells.
L'energia nuclear no es considera aquí, perquè la qüestió de la seva progressivitat i conveniència de desenvolupament es pot discutir durant molt de temps.
A continuació hi haurà indicadors de potència de les centrals, per tant, per analitzar els valors, introduirem un punt de partida: la central elèctrica més potent del món és la central nuclear de Kashiwazaki-Kariwa (Japó). Que té una capacitat de 8,2 GW.
Energia de l'aire: el vent al servei de l'home
El principi bàsic de l'energia eòlica és la conversió de l'energia cinètica de les masses d'aire en moviment en energia tèrmica, mecànica o elèctrica.
El vent és el resultat de la diferència de pressió de l'aire a la superfície. Aquí s'implementa el principi clàssic de "vaixells comunicants", només a escala global. Imagineu 2 punts: Moscou i Sant Petersburg. Si la temperatura a Moscou és més alta, l'aire s'escalfa i augmenta, deixant baixa pressió i una quantitat reduïda d'aire a les capes inferiors. Al mateix temps, hi ha alta pressió a Sant Petersburg i hi ha prou aire "des de baix". Per tant, les masses comencen a fluir cap a Moscou, perquè la natura sempre lluita per l'equilibri. Així es forma el flux d'aire, que s'anomena vent.
Aquest moviment porta una energia enorme, que els enginyers busquen captar.
Avui en dia, el 3% de la producció mundial d'energia prové dels aerogeneradors, i la capacitat està creixent. El 2016, la capacitat instal·lada dels parcs eòlics va superar la capacitat de les centrals nuclears. Però hi ha 2 característiques que limiten el desenvolupament de la direcció:
1. La potència instal·lada és la potència de funcionament màxima. I si les centrals nuclears funcionen a aquest nivell gairebé tot el temps, els parcs eòlics rarament assoleixen aquests indicadors. L'eficiència d'aquestes estacions és del 30-40%. El vent és extremadament inestable, la qual cosa limita l'aplicació a escala industrial.
2. La col·locació dels parcs eòlics és racional en llocs de fluxos de vent constants, d'aquesta manera es pot garantir la màxima eficiència de la instal·lació. La localització dels generadors és molt limitada.
Actualment, l'energia eòlica només es pot considerar com una font addicional d'energia en combinació amb altres permanents, com les centrals nuclears i les estacions que utilitzen combustible combustible.
Els molins de vent van aparèixer per primera vegada a Dinamarca: els van portar aquí els croats. Avui en dia, en aquest país escandinau, el 42% de l'energia la generen els parcs eòlics.
El projecte per a la construcció d'una illa artificial a 100 km de la costa de Gran Bretanya gairebé s'ha acabat. Es crearà un projecte fonamentalment nou a Dogger Bank, de 6 km2 s'instal·laran molts aerogeneradors que transmetran l'electricitat al continent. Serà el parc eòlic més gran del món. Avui, es tracta de Gansu (Xina) amb una capacitat de 5,16 GW. Es tracta d'un complex d'aerogeneradors, que creix cada any. L'indicador previst és de 20 GW.
I una mica sobre el cost.
Els indicadors de cost mitjà per a l'1 kWh d'energia generat són:
─ carbó 9-30 cèntims;
─ vent 2,5-5 cèntims.
Si és possible resoldre el problema amb la dependència de l'energia eòlica i així augmentar l'eficiència dels parcs eòlics, llavors tenen un gran potencial.
Energia solar: el motor de la natura, el motor de la humanitat
El principi de producció es basa en la recollida i distribució de la calor dels raigs solars.
Ara la quota de les centrals solars (SPP) en la producció mundial d'energia és del 0,79%.
Aquesta energia, en primer lloc, s'associa a l'energia alternativa: camps fantàstics coberts de grans plaques amb fotocèl·lules es dibuixen immediatament davant dels teus ulls. A la pràctica, la rendibilitat d'aquesta direcció és força baixa. Entre els problemes, es pot destacar una violació del règim de temperatura per sobre de la planta d'energia solar, on s'escalfen les masses d'aire.
Hi ha programes de desenvolupament d'energia solar a més de 80 països. Però en la majoria dels casos estem parlant d'una font d'energia auxiliar, perquè el nivell de producció és baix.
És important col·locar correctament la potència, per a la qual cosa es compilen mapes detallats de la radiació solar.
El col·lector solar s'utilitza tant per escalfar aigua per a la calefacció com per generar electricitat. Les cèl·lules fotovoltaiques generen energia "eliminant" fotons sota la influència de la llum solar.
El líder en termes de producció d'energia a les centrals solars és la Xina, i en termes de generació per càpita - Alemanya.
La planta d'energia solar més gran es troba a la granja solar Topaz, que es troba a Califòrnia. Potència 1,1 GW.
Hi ha desenvolupaments per posar col·lectors en òrbita i recollir energia solar sense perdre-la a l'atmosfera, però aquesta direcció encara té massa obstacles tècnics.
Potència de l'aigua: utilitzant el motor més gran del planeta
L'energia hidràulica és líder entre les fonts d'energia alternatives. El 20% de la producció mundial d'energia prové de l'energia hidràulica. I entre les fonts renovables el 88%.
S'està construint una presa massiva en un determinat tram del riu, que tanca completament la llera. Es crea un embassament aigües amunt, i el desnivell al llarg dels costats de la presa pot arribar a centenars de metres. L'aigua passa ràpidament per la presa en aquells llocs on s'instal·len les turbines. Així, l'energia de l'aigua en moviment fa girar els generadors i condueix a la generació d'energia. Tot és senzill.
Dels inconvenients: una gran zona està inundada, la vida biològica del riu es veu alterada.
La central hidroelèctrica més gran és Sanxia ("Les Tres Gorges") a la Xina. Té una capacitat de 22 GW, sent la planta més gran del món.
Les centrals hidroelèctriques són comunes a tot el món, i al Brasil proporcionen el 80% de l'energia. Aquesta direcció és la més prometedora en energies alternatives i està en constant desenvolupament.
Els rius petits no són capaços de produir gran energia, de manera que les centrals hidroelèctriques que hi ha estan dissenyades per satisfer les necessitats locals.
L'ús de l'aigua com a font d'energia s'implementa en diversos conceptes principals:
1. Ús de les marees. La tecnologia és en molts aspectes semblant a la central hidroelèctrica clàssica, amb l'única diferència que la presa no obstrueix el canal, sinó la desembocadura de la badia. L'aigua del mar fa fluctuacions diàries sota la influència de l'atracció de la lluna, que provoca la circulació de l'aigua a través de les turbines de la presa. Aquesta tecnologia només s'ha implementat en alguns països.
2. Aprofitament de l'energia de les ones. Les fluctuacions constants de l'aigua al mar obert també poden ser una font d'energia. No es tracta només del pas de les ones per turbines instal·lades estàticament, sinó també de l'ús de "flotadors": però la superfície del mar col·loca una cadena de flotadors especials, dins dels quals hi ha petites turbines. Les ones giren generadors i es genera una certa quantitat d'energia.
En general, avui dia l'energia alternativa no pot convertir-se en una font global d'energia. Però és molt possible proporcionar energia autònoma a la majoria dels objectes. En funció de les característiques del territori, sempre es pot triar la millor opció.
Per a la independència energètica global, caldrà quelcom fonamentalment nou, com la "teoria de l'èter" del famós serbi.
Sense demagògia, és estrany que als anys 2000 la humanitat produeixi energia de manera no molt més progressiva que la locomotora que van fotografiar els germans Lumiere. Avui, la qüestió dels recursos energètics ha entrat molt en l'àmbit de la política i les finances, que determina l'estructura de la producció d'electricitat. Si l'oli encén els llums, algú ho necessita...