32,6% – petrolio e prodotti petroliferi. 30,0% – carbone. 23,7% – gas. Le prime tre tra le fonti energetiche che riforniscono l'umanità hanno esattamente questo aspetto. Le astronavi e il pianeta "verde" sono ancora lontani quanto la "galassia lontana, lontana".
C'è certamente un movimento verso l'energia alternativa, ma è così lento che si spera in una svolta – non ancora. Diciamo la verità: per i prossimi 50 anni i combustibili fossili illumineranno le nostre case.
Lo sviluppo dell'energia alternativa procede lentamente, come un gentiluomo primitivo lungo l'argine del Tamigi. Oggi si è scritto molto di più sulle fonti energetiche non tradizionali di quanto non si sia fatto per il loro sviluppo e implementazione nella vita di tutti i giorni. Ma in questa direzione ci sono 3 “mastodonti” riconosciuti che tirano dietro di loro il resto del carro.
L'energia nucleare non è considerata qui, perché la questione della sua progressività e opportunità di sviluppo può essere discussa per molto tempo.
Di seguito ci saranno gli indicatori di potenza delle centrali, quindi, per analizzare i valori, introdurremo un punto di partenza: la centrale elettrica più potente del mondo è la centrale nucleare di Kashiwazaki-Kariwa (Giappone). Che ha una capacità di 8,2 GW.
L'energia dell'aria: il vento al servizio dell'uomo
Il principio di base dell'energia eolica è la conversione dell'energia cinetica delle masse d'aria in movimento in energia termica, meccanica o elettrica.
Il vento è il risultato della differenza di pressione dell'aria sulla superficie. Qui si attua il classico principio dei “vasi comunicanti”, solo su scala globale. Immagina 2 punti: Mosca e San Pietroburgo. Se la temperatura a Mosca è più alta, l'aria si riscalda e sale, lasciando bassa pressione e una quantità ridotta di aria negli strati inferiori. Allo stesso tempo, c'è alta pressione a San Pietroburgo e c'è abbastanza aria "dal basso". Pertanto, le masse iniziano a fluire verso Mosca, perché la natura cerca sempre l'equilibrio. È così che si forma il flusso d'aria, che si chiama vento.
Questo movimento trasporta un'enorme energia, che gli ingegneri cercano di catturare.
Oggi, il 3% della produzione mondiale di energia proviene dalle turbine eoliche e la capacità è in crescita. Nel 2016 la capacità installata degli impianti eolici ha superato la capacità degli impianti nucleari. Ma ci sono 2 caratteristiche che limitano lo sviluppo della regia:
1. La potenza installata è la massima potenza operativa. E se le centrali nucleari operano quasi sempre a questo livello, le centrali eoliche raramente raggiungono tali indicatori. L'efficienza di tali stazioni è del 30-40%. Il vento è estremamente instabile, il che limita l'applicazione su scala industriale.
2. Il posizionamento dei parchi eolici è razionale in luoghi con flussi di vento costanti: in questo modo è possibile garantire la massima efficienza dell'impianto. La localizzazione dei generatori è significativamente limitata.
L'energia eolica oggi può essere considerata solo come una fonte energetica aggiuntiva in combinazione con quelle permanenti, come le centrali nucleari e le centrali che utilizzano combustibile combustibile.
I mulini a vento sono apparsi per la prima volta in Danimarca: sono stati portati qui dai crociati. Oggi, in questo paese scandinavo, il 42% dell'energia è generata da parchi eolici.
Quasi ultimato il progetto per la costruzione di un'isola artificiale a 100 km dalla costa della Gran Bretagna. Un progetto fondamentalmente nuovo sarà creato a Dogger Bank - per 6 km2 verranno installate molte turbine eoliche che trasmetteranno energia elettrica alla terraferma. Sarà il più grande parco eolico del mondo. Oggi è Gansu (Cina) con una capacità di 5,16 GW. Questo è un complesso di turbine eoliche, che cresce ogni anno. L'indicatore previsto è di 20 GW.
E un po 'sul costo.
Gli indicatori di costo medio per 1 kWh di energia prodotta sono:
─ carbone 9-30 centesimi;
─ vento 2,5-5 centesimi.
Se è possibile risolvere il problema con la dipendenza dall'energia eolica e quindi aumentare l'efficienza dei parchi eolici, allora hanno un grande potenziale.
Energia solare: il motore della natura – il motore dell'umanità
Il principio di produzione si basa sulla raccolta e distribuzione del calore dai raggi del sole.
Ora la quota delle centrali solari (SPP) nella produzione mondiale di energia è dello 0,79%.
Questa energia, prima di tutto, è associata all'energia alternativa: campi fantastici coperti da grandi lastre con fotocellule vengono disegnati immediatamente davanti ai tuoi occhi. In pratica, la redditività di questa direzione è piuttosto bassa. Tra i problemi si può individuare una violazione del regime di temperatura sopra la centrale solare, dove si riscaldano le masse d'aria.
Ci sono programmi di sviluppo dell'energia solare in più di 80 paesi. Ma nella maggior parte dei casi si tratta di una fonte ausiliaria di energia, perché il livello di produzione è basso.
È importante posizionare correttamente la potenza, per la quale vengono compilate mappe dettagliate della radiazione solare.
Il collettore solare viene utilizzato sia per il riscaldamento dell'acqua per il riscaldamento che per la generazione di elettricità. Le celle fotovoltaiche generano energia "abbattendo" i fotoni sotto l'influenza della luce solare.
Il leader in termini di produzione di energia nelle centrali solari è la Cina e in termini di generazione pro capite la Germania.
La più grande centrale solare si trova nella fattoria solare Topaz, che si trova in California. Potenza 1,1 GW.
Ci sono sviluppi per mettere in orbita i collettori e raccogliere l'energia solare senza disperderla nell'atmosfera, ma questa direzione ha ancora troppi ostacoli tecnici.
Energia idrica: utilizzando il motore più grande del pianeta
L'energia idroelettrica è leader tra le fonti energetiche alternative. Il 20% della produzione mondiale di energia proviene dall'energia idroelettrica. E tra le fonti rinnovabili l'88%.
Su un certo tratto del fiume è in costruzione una massiccia diga che blocca completamente il canale. A monte viene creato un bacino idrico e il dislivello lungo i lati della diga può raggiungere centinaia di metri. L'acqua passa rapidamente attraverso la diga nei luoghi in cui sono installate le turbine. Quindi l'energia dell'acqua in movimento fa girare i generatori e porta alla generazione di energia. Tutto è semplice.
Tra gli svantaggi: una vasta area è allagata, la biovita nel fiume è disturbata.
La più grande centrale idroelettrica è Sanxia ("Tre Gole") in Cina. Ha una capacità di 22 GW, essendo l'impianto più grande del mondo.
Le centrali idroelettriche sono comuni in tutto il mondo e in Brasile forniscono l'80% dell'energia. Questa direzione è la più promettente nell'energia alternativa ed è in costante sviluppo.
I piccoli fiumi non sono in grado di produrre grande energia, quindi le centrali idroelettriche su di essi sono progettate per soddisfare le esigenze locali.
L'uso dell'acqua come fonte di energia è implementato in diversi concetti principali:
1. Uso delle maree. La tecnologia è per molti versi simile alla classica centrale idroelettrica, con l'unica differenza che la diga non blocca il canale, ma l'imboccatura della baia. L'acqua del mare fa fluttuazioni quotidiane sotto l'influenza dell'attrazione della luna, che porta alla circolazione dell'acqua attraverso le turbine della diga. Questa tecnologia è stata implementata solo in pochi paesi.
2. Uso dell'energia delle onde. Anche le continue fluttuazioni dell'acqua in mare aperto possono essere una fonte di energia. Non si tratta solo del passaggio delle onde attraverso turbine installate staticamente, ma anche dell'utilizzo di “galleggianti”: ma la superficie del mare dispone una catena di galleggianti speciali, all'interno dei quali si trovano piccole turbine. Le onde ruotano i generatori e viene generata una certa quantità di energia.
In generale, oggi l'energia alternativa non è in grado di diventare una fonte energetica globale. Ma è del tutto possibile fornire alla maggior parte degli oggetti energia autonoma. A seconda delle caratteristiche del territorio, puoi sempre scegliere l'opzione migliore.
Per l'indipendenza energetica globale sarà necessario qualcosa di fondamentalmente nuovo, come la "teoria dell'etere" del famoso serbo.
Senza demagogia, è strano che negli anni 2000 l'umanità produca energia non molto più progressivamente della locomotiva fotografata dai fratelli Lumiere. Oggi la questione delle risorse energetiche è andata ben oltre la sfera della politica e della finanza, che determina la struttura della produzione di elettricità. Se l'olio accende le lampade, allora qualcuno ne ha bisogno...