32,6 % – olja och oljeprodukter. 30,0 % – kol. 23,7 % – gas. De tre bästa bland energikällorna som försörjer mänskligheten ser ut exakt så här. Rymdskepp och den "gröna" planeten är fortfarande lika långt borta som "galaxen långt, långt borta".
Det finns förvisso en rörelse mot alternativ energi, men den går så långsamt att man hoppas på ett genombrott – inte än. Låt oss vara ärliga: under de kommande 50 åren kommer fossila bränslen att lysa upp våra hem.
Utvecklingen av alternativ energi går långsamt, som en prim gentleman längs Thames vallen. Idag har det skrivits mycket mer om otraditionella energikällor än vad som har gjorts för deras utveckling och implementering i vardagen. Men i denna riktning finns det 3 erkända "mastodonter" som drar resten av vagnen bakom sig.
Kärnenergi beaktas inte här, eftersom frågan om dess progressivitet och ändamålsenlighet i utvecklingen kan diskuteras under mycket lång tid.
Nedan kommer det att finnas kraftindikatorer för stationer, därför, för att analysera värdena, kommer vi att introducera en utgångspunkt: det mest kraftfulla kraftverket i världen är kärnkraftverket Kashiwazaki-Kariwa (Japan). Som har en kapacitet på 8,2 GW.
Luftenergi: vind i människans tjänst
Den grundläggande principen för vindenergi är omvandlingen av den kinetiska energin från rörliga luftmassor till termisk, mekanisk eller elektrisk energi.
Vind är resultatet av skillnaden i lufttryck på ytan. Här implementeras den klassiska principen om "kommunicerande fartyg", endast på global skala. Föreställ dig 2 poäng – Moskva och St. Petersburg. Om temperaturen i Moskva är högre, värms luften upp och stiger, vilket lämnar lågt tryck och en minskad mängd luft i de lägre lagren. Samtidigt är det högtryck i St. Petersburg och det finns tillräckligt med luft "underifrån". Därför börjar massorna strömma mot Moskva, eftersom naturen alltid strävar efter balans. Det är så luftflödet bildas, som kallas vinden.
Denna rörelse bär på en enorm energi som ingenjörer försöker fånga.
Idag kommer 3 % av världens energiproduktion från vindkraftverk och kapaciteten växer. Under 2016 översteg vindkraftparkernas installerade kapacitet kärnkraftverkens kapacitet. Men det finns två funktioner som begränsar utvecklingen av riktningen:
1. Installerad effekt är den maximala drifteffekten. Och om kärnkraftverk fungerar på denna nivå nästan hela tiden, når vindkraftverk sällan sådana indikatorer. Effektiviteten för sådana stationer är 30-40%. Vinden är extremt instabil, vilket begränsar tillämpningen i industriell skala.
2. Placering av vindkraftsparker är rationell på platser med konstanta vindflöden – på så sätt är det möjligt att säkerställa maximal effektivitet i installationen. Lokalisering av generatorer är avsevärt begränsad.
Vindenergi kan idag endast betraktas som en extra energikälla i kombination med permanenta, såsom kärnkraftverk och stationer som använder brännbart bränsle.
Väderkvarnar dök upp först i Danmark – de fördes hit av korsfararna. Idag, i detta skandinaviska land, genereras 42 % av energin från vindkraftsparker.
Projektet för byggandet av en konstgjord ö 100 km utanför Storbritanniens kust har nästan slutförts. Ett i grunden nytt projekt kommer att skapas vid Dogger Bank – för 6 km2 många vindkraftverk kommer att installeras som ska överföra el till fastlandet. Det kommer att bli den största vindkraftsparken i världen. Idag är detta Gansu (Kina) med en kapacitet på 5,16 GW. Detta är ett komplex av vindkraftverk som växer varje år. Den planerade indikatorn är 20 GW.
Och lite om kostnaden.
De genomsnittliga kostnadsindikatorerna för den genererade 1 kWh energi är:
─ kol 9-30 cent;
─ vind 2,5-5 cent.
Om det går att lösa problemet med beroende av vindkraft och därmed öka effektiviteten i vindkraftsparker, så har de stor potential.
Solenergi: naturens motor – mänsklighetens motor
Produktionsprincipen bygger på uppsamling och distribution av värme från solens strålar.
Nu är andelen solkraftverk (SPP) av världens energiproduktion 0,79 %.
Denna energi, för det första, är förknippad med alternativ energi – fantastiska fält täckta med stora plattor med fotoceller ritas omedelbart framför dina ögon. I praktiken är lönsamheten för denna riktning ganska låg. Bland problemen kan man peka ut ett brott mot temperaturregimen ovanför solkraftverket, där luftmassorna värms upp.
Det finns program för utveckling av solenergi i mer än 80 länder. Men i de flesta fall talar vi om en extra energikälla, eftersom produktionsnivån är låg.
Det är viktigt att placera kraften korrekt, för vilken detaljerade kartor över solstrålning sammanställs.
Solfångaren används både för uppvärmning av vatten för uppvärmning och för att generera el. Fotovoltaiska celler genererar energi genom att "slå ut" fotoner under påverkan av solljus.
Ledande när det gäller energiproduktion vid solkraftverk är Kina, och när det gäller produktion per capita – Tyskland.
Det största solkraftverket ligger på solfarmen Topaz, som ligger i Kalifornien. Effekt 1,1 GW.
Det finns utvecklingar för att sätta samlare i omloppsbana och samla in solenergi utan att förlora den i atmosfären, men denna riktning har fortfarande för många tekniska hinder.
Vattenkraft: använder den största motorn på planeten
Vattenkraft är ledande bland alternativa energikällor. 20 % av världens energiproduktion kommer från vattenkraft. Och bland förnybara källor 88%.
En massiv damm byggs på en viss del av floden, som helt blockerar kanalen. En reservoar skapas uppströms och höjdskillnaden längs dammens sidor kan nå hundratals meter. Vatten passerar snabbt genom dammen på de platser där turbinerna är installerade. Så energin från rörligt vatten snurrar generatorerna och leder till generering av energi. Allt är enkelt.
Av minusen: ett stort område är översvämmat, biolivet i floden är stört.
Det största vattenkraftverket är Sanxia ("Three Gorges") i Kina. Den har en kapacitet på 22 GW och är den största anläggningen i världen.
Vattenkraftverk är vanliga över hela världen och i Brasilien tillhandahåller de 80 % av energin. Denna riktning är den mest lovande inom alternativ energi och utvecklas ständigt.
Små floder är inte kapabla att producera stor kraft, så vattenkraftverk på dem är utformade för att möta lokala behov.
Användningen av vatten som energikälla implementeras i flera stora koncept:
1. Användning av tidvatten. Tekniken liknar på många sätt det klassiska vattenkraftverket, med den enda skillnaden att dammen inte blockerar kanalen, utan vikens mynning. Havets vatten gör dagliga fluktuationer under påverkan av månens attraktion, vilket leder till cirkulation av vatten genom dammens turbiner. Denna teknik har bara implementerats i ett fåtal länder.
2. Användning av vågenergi. De konstanta fluktuationerna av vatten i öppet hav kan också vara en energikälla. Detta är inte bara vågornas passage genom statiskt installerade turbiner, utan också användningen av "flottar": men havets yta placerar en kedja av speciella flottörer, inuti vilka det finns små turbiner. Vågor snurrar generatorer och en viss mängd energi genereras.
I allmänhet kan alternativ energi idag inte bli en global energikälla. Men det är fullt möjligt att förse de flesta objekt med autonom energi. Beroende på territoriets egenskaper kan du alltid välja det bästa alternativet.
För globalt energioberoende kommer det att krävas något i grunden nytt, som den berömda serbens "eterteorin".
Utan demagogi är det konstigt att mänskligheten på 2000-talet producerar energi inte mycket mer progressivt än loket som bröderna Lumiere fotograferade. Idag har frågan om energiresurser gått långt in på politikens och finanssfären, som bestämmer strukturen för elproduktionen. Om olja tänder lamporna, då behöver någon det...