MIKä ON VAIHTOEHTOINEN ENERGIA?

Send

Viime vuosina vaihtoehtoinen energia on herättänyt suurta kiinnostusta ja keskustelua. Ilmastomuutoksen uhan ja sen vuoksi, että keskimääräiset maailmanlämpötilat nousevat edelleen vuosi toisensa jälkeen, pyrkimys löytää energiamuotoja, jotka vähentävät ihmiskunnan riippuvuutta fossiilisista polttoaineista, hiilestä ja muista saastuttavista menetelmistä, on luonnollisesti lisääntynyt.

Vaikka useimmat vaihtoehtoisen energian käsitteet eivät ole uusia, asia on tullut ajankohtaiseksi vasta viime vuosikymmeninä. Ja tekniikan ja tuotannon parannusten ansiosta useimpien vaihtoehtoisen energian muotojen kustannukset ovat pudonneet, kun taas tehokkuus on kasvanut. Mutta mikä on vaihtoehtoinen energia, ja kuinka todennäköistä se tulee valtavirtaan?

Määritelmä:

Luonnollisesti käydään keskustelua siitä, mitä ”vaihtoehtoinen energia” tarkoittaa ja mihin sitä voidaan soveltaa. Yhtäältä termi voi viitata energiamuotoihin, jotka eivät lisää ihmiskunnan hiilijalanjälkeä. Tässä suhteessa se voi sisältää asioita kuten ydinlaitokset, vesivoima ja jopa sellaiset asiat kuin maakaasu ja ”puhdas hiili”.

Toisaalta termiä käytetään myös viittaamaan siihen, mitä nykyisin pidetään ei-perinteisinä energiamenetelminä - kuten aurinko, tuuli, geoterminen lämpö, biomassa ja muut viimeaikaiset lisäykset. Tällainen luokittelu sulkee pois menetelmät, kuten vesivoimalaitokset, joita on ollut olemassa jo yli vuosisadan ja ovat siksi melko yleisiä tietyillä maailman alueilla.

Toinen tekijä on, että vaihtoehtoisten energialähteiden katsotaan olevan "puhtaita", mikä tarkoittaa, että ne eivät tuota haitallisia epäpuhtauksia. Kuten jo todettiin, tämä voi viitata hiilidioksidiin, mutta myös muihin päästöihin, kuten hiilimonoksidiin, rikkidioksidiin, typen oksidiin ja muihin. Näiden parametrien sisällä ydinenergiaa ei pidetä vaihtoehtoisena energialähteenä, koska se tuottaa erittäin myrkyllistä radioaktiivista jätettä, joka on varastoitava.

Kaikissa tapauksissa termiä käytetään kuitenkin viittaamaan energiamuotoihin, jotka tulevat korvaamaan fossiiliset polttoaineet ja hiili tulevien vuosikymmenten aikana vallitsevana energiantuotantomuodona.

Vaihtoehtoisen energian tyypit:

Tarkkaan ottaen, vaihtoehtoista energiaa on monen tyyppisiä. Määritelmistä tulee jälleen kerran takertuva kohta, ja termiä on käytetty aiemmin viitaamaan mihin tahansa menetelmään, jota tuolloin pidettiin valtavirran ulkopuolella. Soveltamalla termiä laajasti vaihtoehtoihin hiilelle ja fossiilisille polttoaineille, se voi sisältää minkä tahansa tai kaikki seuraavat:

vesivoima: Tämä viittaa vesivoimalaitosten tuottamaan energiaan, jossa putoava vesi (ts. Joet tai kanavat) kanavoidaan laitteen kautta turbiinien pyörittämiseksi ja sähkön tuottamiseksi.

Ydinvoima: Energiaa, joka tuotetaan hitaan fissioreaktioiden kautta. Uraanin tai muiden radioaktiivisten elementtien tangot kuumentavat vettä höyryn tuottamiseksi, joka puolestaan pyörittää turbiineja sähkön tuottamiseksi.

Aurinkoenergiaa: Suoraan aurinkoon valjastettu energia, jossa aurinkosähkökennot (jotka koostuvat yleensä piisubstraatista ja on järjestetty suuriin ryhmiin) muuntavat auringon säteet suoraan sähköenergiaksi. Joissakin tapauksissa auringonvalon tuottama lämpö valjastetaan myös sähkön tuottamiseksi, jota kutsutaan aurinkoenergiaksi.

Tuulivoima: Ilmavirran tuottama energia, jossa suuret tuuliturbiinit pyörittävät tuulen avulla sähkön tuottamiseksi.

Maalämpö: Maankuoressa geologisen toiminnan tuottaman lämmön ja höyryn tuottama energia. Useimmissa tapauksissa tämä koostuu putkista, jotka asetetaan maahan geologisesti aktiivisten vyöhykkeiden yläpuolelle höyryn ohjaamiseksi turbiinien läpi tuottaen siten sähköä.

Vuorovesivoima:Rantojen ympärillä sijaitsevien vuorovesivaljaiden tuottama energia. Päivittäiset vuoroveden muutokset saavat veden virtaamaan edestakaisin turbiinien kautta tuottaen sähköä, joka siirretään sitten rannalla sijaitseville voimalaitoksille.

biomassa: Tämä tarkoittaa polttoaineita, jotka on johdettu kasveista ja biologisista lähteistä - ts. Etanolia, glukoosia, leviä, sieniä, bakteereja -, jotka voisivat korvata bensiinin polttoaineena.

Vety: Energia, joka on saatu prosesseista, joissa käytetään vetykaasua. Tähän voi kuulua katalysaattoreita, joissa vesimolekyylit hajotetaan ja yhdistyvät uudelleen elektrolyysin avulla; vetypolttokennot, joissa kaasua käytetään polttomoottoreiden käyttämiseen tai lämmitetään ja käytetään turbiinien pyörittämiseen; tai ydinfuusio, jossa vetyatomat sulautuvat kontrolloiduissa olosuhteissa vapauttaen uskomattomia määriä energiaa.

Vaihtoehtoinen ja uusiutuva energia:

Monissa tapauksissa vaihtoehtoiset energialähteet ovat myös uusiutuvia. Termit eivät kuitenkaan ole täysin vaihdettavissa, koska monet vaihtoehtoisen energian muodot riippuvat rajallisesta resurssista. Ydinvoima riippuu esimerkiksi uraanista tai muista raskaista elementeistä, jotka on louhittava.

Samaan aikaan tuuli-, aurinko-, vuorovesi-, geoterminen ja vesivoima ovat kaikki lähteitä, jotka ovat täysin uusiutuvia. Auringonsäteet ovat kaikkein runsain energialähde, ja vaikka ne ovat sää- ja päivähaittojen rajoitteita, ne ovat monivuotisia - ja siksi ehtymättömiä teollisuuden kannalta. Tuuli on myös vakio, mikä johtuu maapallon pyörimisestä ja ilmakehän paineen muutoksista.

Kehitys:

Nykyään vaihtoehtoinen energia on vielä hyvin alkuvaiheessa. Tämä kuva muuttuu kuitenkin nopeasti poliittisen paineen, maailmanlaajuisten ekologisten katastrofien (kuivuus, nälänhätä, tulvat, myrskyt) ja uusiutuvan energian tekniikan parannusten yhdistelmän vuoksi.

Esimerkiksi vuodesta 2015 lähtien maailman energiantarpeet vastasivat edelleen pääasiassa sellaisista lähteistä kuin kivihiili (41,3%) ja maakaasu (21,7%). Vesivoiman ja ydinvoiman osuus oli vastaavasti 16,3% ja 10,6%, kun taas ”uusiutuvien energialähteiden” (ts. Aurinko, tuuli, biomassa jne.) Osuus oli vain 5,7%.

Tämä merkitsi merkittävää muutosta vuoteen 2013, jolloin öljyn, hiilen ja maakaasun kokonaiskulutus oli 31,1%, 28,9% ja 21,4%. Ydin- ja vesivoiman osuus oli 4,8% ja 2,45, kun taas uusiutuvien energialähteiden osuus oli vain 1,2%.

Lisäksi fossiilisten polttoaineiden käytön hillitsemistä ja vaihtoehtoisten energialähteiden kehittämistä koskevien kansainvälisten sopimusten lukumäärä on lisääntynyt. Näihin kuuluvat Euroopan unionin vuonna 2009 allekirjoittama uusiutuvaa energiaa koskeva direktiivi, joka asetti tavoitteet uusiutuvan energian käytölle kaikissa jäsenvaltioissa vuodeksi 2020.

Pohjimmiltaan sopimuksessa todettiin, että EU täyttää vähintään 20 prosenttia koko energian tarpeestaan uusiutuvilla energialähteillä vuoteen 2020 mennessä ja että vähintään 10 prosenttia niiden liikennepolttoaineista tulee uusiutuvista lähteistä vuoteen 2020 mennessä. Euroopan komissio tarkisti marraskuussa 2016 nämä tavoitteita, joissa vahvistetaan, että vähintään 27% EU: n energiantarpeesta tulee uusiutuvista energialähteistä vuoteen 2030 mennessä.

Vuonna 2015 Yhdistyneiden Kansakuntien ilmastomuutosta koskeva puitesopimus (UNFCCC) kokoontui Pariisissa laatimaan kasvihuonekaasujen lieventämistä ja vaihtoehtoisen energian rahoitusta koskevat puitteet, jotka astuvat voimaan vuoteen 2020 mennessä. Tämä johti Pariisin sopimukseen, joka oli hyväksytty 12. joulukuuta 2015 ja avoinna allekirjoittamista varten 22. huhtikuuta (maapäivä) 2016, YK: n päämajassa New Yorkissa.

Useiden maiden ja valtioiden on myös huomattava johtavan asemansa vaihtoehtoisen energian kehittämisen alalla. Esimerkiksi Tanskassa tuulivoima kattaa jopa 140 prosenttia maan sähkön tarpeesta, ja ylijäämä toimitetaan naapurimaille, kuten Saksa ja Ruotsi.

Islanti saavutti Pohjois-Atlantilla sijainnin ja aktiivisten tulivuorien ansiosta 100-prosenttisesti riippuvuuden uusiutuvasta energiasta vuoteen 2012 mennessä yhdistämällä vesivoimaa ja geotermistä energiaa. Vuonna 2016 Saksan politiikka luopua asteittain öljy- ja ydinvoiman käytöstä johti siihen, että maa saavutti virstanpylvään 15. toukokuuta 2016 - melkein 100 prosenttia sen sähkön kysynnästä tuli uusiutuvista lähteistä.

Kalifornian osavaltio on myös viime vuosina edistynyt huomattavasti uusiutuvien energialähteiden käytön suhteen. Vuonna 2009 11,6 prosenttia valtion kaikesta sähköstä tuli uusiutuvista lähteistä, kuten tuulen, aurinkoenergian, geotermisen energian, biomassan ja pienten vesivoimalaitosten käytöstä. Monien ohjelmien ansiosta, jotka kannustavat siirtymään uusiutuviin energialähteisiin, tämä riippuvuus nousi 25 prosenttiin vuoteen 2015 mennessä.

Nykyisiin omaksumisasteisiin perustuen vaihtoehtoisen energian pitkän aikavälin näkymät ovat erittäin myönteiset. Kansainvälisen energiajärjestön (IEA) vuoden 2014 raportin mukaan aurinkosähkön ja aurinkoenergian osuus on 27 prosenttia maailmanlaajuisesta kysynnästä vuoteen 2050 mennessä - mikä tekee siitä yhden suurimman energialähteen. Samoin tuulivoimaa koskevassa vuoden 2013 raportissa todettiin, että vuoteen 2050 mennessä tuulen osuus voi olla jopa 18 prosenttia maailmanlaajuisesta kysynnästä.

IEA: n World Energy Outlook 2016 väittää myös, että vuoteen 2040 mennessä maakaasu, tuuli ja aurinko hävittävät hiilen ja öljyn pääasiallisina energialähteinä. Ja jotkut jopa sanovat jopa, että aurinko-, tuuli- ja fuusiovoimatekniikan kehityksen ansiosta fossiiliset polttoaineet vanhentuvat vuoteen 2050 mennessä.

Kuten kaikessa, vaihtoehtoisen energian käyttöönotto on ollut asteittaista. Mutta ilmastomuutoksen kasvavan ongelman ja kasvavan sähkön kysynnän ansiosta puhtaan ja vaihtoehtoisen menetelmän käyttöönotonopeus on viime vuosina kasvanut räjähdysmäisesti. Joskus tämän vuosisadan aikana ihmiskunta voi saavuttaa pisteen tulla hiileneutraaliksi eikä hetkeäkään liian pian!

Olemme kirjoittaneet useita artikkeleita vaihtoehtoisesta energiasta Space Magazine -lehteen. Tässä on mitä ovat uusiutuvan energian erityypit ?, mikä on aurinkoenergia?, Kuinka tuulivoimala toimii ?, voisiko maailma ajaa aurinko- ja tuulivoimalla ?, mistä geoterminen energia tulee? ja kompromissit johtavat ilmastomuutokseen.

Jos haluat lisätietoja vaihtoehtoisesta energiasta, tutustu vaihtoehtoisen energian viljelykasvuihin avaruudessa. Ja tässä on linkki vaihtoehtoisiin energiateknologioihin ilmastonmuutoksen hallitsemiseksi.

Olemme myös nauhoittaneet jakson tähtitiede-näyttelijöistä, jotka ovat kaikki maapallosta. Kuuntele täältä, Jakso 51: Maa.

Lähteet: