32,6% – nafta un naftas produkti. 30,0% – ogles. 23,7% – gāze. Pirmie trīs starp enerģijas avotiem, kas apgādā cilvēci, izskatās tieši šādi. Zvaigžņu kuģi un “zaļā” planēta joprojām ir tikpat tālu kā “tālu, tālu galaktika”.
Noteikti notiek virzība uz alternatīvo enerģiju, taču tā ir tik lēna, ka cer uz izrāvienu – pagaidām ne. Būsim godīgi: nākamos 50 gadus mūsu mājas apgaismos fosilais kurināmais.
Alternatīvās enerģijas attīstība notiek lēni, kā prim džentlmenis gar Temzas krastmalu. Mūsdienās par netradicionālajiem enerģijas avotiem ir rakstīts daudz vairāk, nekā darīts to attīstībai un ieviešanai ikdienā. Bet šajā virzienā ir 3 atpazīti “mastodoni”, kas velk aiz sevis pārējos ratus.
Kodolenerģija šeit netiek aplūkota, jo jautājums par tās progresivitāti un attīstības lietderību var tikt apspriests ļoti ilgi.
Zemāk būs staciju jaudas rādītāji, tāpēc vērtību analīzei ievadīsim sākumpunktu: pasaulē jaudīgākā elektrostacija ir Kašivazaki-Karivas atomelektrostacija (Japāna). Kura jauda ir 8,2 GW.
Gaisa enerģija: vējš cilvēka kalpošanā
Vēja enerģijas pamatprincips ir kustīgu gaisa masu kinētiskās enerģijas pārvēršana termiskā, mehāniskā vai elektriskā enerģijā.
Vējš ir gaisa spiediena atšķirības rezultāts uz virsmas. Šeit tiek īstenots klasiskais “kuģu saziņas” princips, tikai globālā mērogā. Iedomājieties 2 punktus – Maskava un Sanktpēterburga. Ja Maskavā temperatūra ir augstāka, tad gaiss uzsilst un paceļas, atstājot zemu spiedienu un samazinātu gaisa daudzumu zemākajos slāņos. Tajā pašā laikā Sanktpēterburgā ir augsts spiediens un pietiek gaisa “no apakšas”. Tāpēc masas sāk plūst uz Maskavas pusi, jo daba vienmēr tiecas pēc līdzsvara. Tādā veidā veidojas gaisa plūsma, ko sauc par vēju.
Šī kustība nes milzīgu enerģiju, ko inženieri cenšas uztvert.
Mūsdienās 3% no pasaulē saražotās enerģijas tiek iegūti no vēja turbīnām, un jauda pieaug. 2016. gadā vēja parku uzstādītā jauda pārsniedza atomelektrostaciju jaudu. Bet ir 2 pazīmes, kas ierobežo virziena attīstību:
1. Uzstādītā jauda ir maksimālā darba jauda. Un, ja atomelektrostacijas darbojas šajā līmenī gandrīz visu laiku, vēja parki reti sasniedz šādus rādītājus. Šādu staciju efektivitāte ir 30-40%. Vējš ir ārkārtīgi nestabils, kas ierobežo pielietojumu rūpnieciskā mērogā.
2. Vēja parku izvietošana ir racionāla pastāvīgu vēja plūsmu vietās – tādējādi iespējams nodrošināt maksimālu iekārtas efektivitāti. Ģeneratoru lokalizācija ir ievērojami ierobežota.
Vēja enerģiju mūsdienās var uzskatīt tikai par papildu enerģijas avotu kombinācijā ar pastāvīgiem, piemēram, atomelektrostacijām un stacijām, kurās izmanto degošu degvielu.
Pirmo reizi vējdzirnavas parādījās Dānijā – tās šurp atveda krustneši. Šobrīd šajā Skandināvijas valstī 42% enerģijas saražo vēja parki.
Gandrīz noslēdzies projekts mākslīgās salas būvniecībai 100 km attālumā no Lielbritānijas krastiem. Dogger Bankā tiks izveidots principiāli jauns projekts – 6 km garumā2 tiks uzstādītas daudzas vēja turbīnas, kas pārvadīs elektrību uz cietzemi. Tas būs lielākais vēja parks pasaulē. Šodien tā ir Gansu (Ķīna) ar jaudu 5,16 GW. Šis ir vēja turbīnu komplekss, kas katru gadu aug. Plānotais rādītājs ir 20 GW.
Un nedaudz par izmaksām.
Vidējie izmaksu rādītāji par saražoto 1 kWh enerģijas ir:
─ ogles 9-30 centi;
─ vējš 2,5-5 centi.
Ja ir iespējams atrisināt problēmu ar atkarību no vēja enerģijas un tādējādi palielināt vēja parku efektivitāti, tad tiem ir liels potenciāls.
Saules enerģija: dabas dzinējspēks – cilvēces dzinējspēks
Ražošanas princips ir balstīts uz saules staru siltuma savākšanu un sadali.
Šobrīd saules elektrostaciju (SPP) īpatsvars pasaules enerģijas ražošanā ir 0,79%.
Šī enerģija, pirmkārt, ir saistīta ar alternatīvo enerģiju – tieši jūsu acu priekšā zīmējas fantastiski lauki, kas pārklāti ar lielām plāksnēm ar fotoelementiem. Praksē šī virziena rentabilitāte ir diezgan zema. Starp problēmām var izcelt temperatūras režīma pārkāpumu virs saules elektrostacijas, kur tiek uzkarsētas gaisa masas.
Saules enerģijas attīstības programmas pastāv vairāk nekā 80 valstīs. Bet vairumā gadījumu mēs runājam par papildu enerģijas avotu, jo ražošanas līmenis ir zems.
Ir svarīgi pareizi novietot jaudu, kurai tiek sastādītas detalizētas saules starojuma kartes.
Saules kolektors tiek izmantots gan ūdens sildīšanai apkurei, gan elektroenerģijas ražošanai. Fotoelektriskās šūnas ģenerē enerģiju, "izsitot" fotonus saules gaismas ietekmē.
Līdere pēc enerģijas ražošanas saules elektrostacijās ir Ķīna, bet pēc ražošanas uz vienu iedzīvotāju – Vācija.
Lielākā saules elektrostacija atrodas Topaz saules fermā, kas atrodas Kalifornijā. Jauda 1,1 GW.
Ir attīstība, lai kolektorus novietotu orbītā un savāktu saules enerģiju, nezaudējot to atmosfērā, taču šim virzienam joprojām ir pārāk daudz tehnisku šķēršļu.
Ūdens jauda: izmantojot lielāko dzinēju uz planētas
Hidroenerģija ir līderis starp alternatīvajiem enerģijas avotiem. 20% no pasaulē saražotās enerģijas tiek iegūti no hidroenerģijas. Un starp atjaunojamiem avotiem 88%.
Noteiktā upes posmā tiek būvēts masīvs dambis, kas pilnībā aizsprosto kanālu. Augšpus straumei tiek izveidots rezervuārs, un augstuma starpība gar dambja malām var sasniegt simtiem metru. Tajās vietās, kur ir uzstādītas turbīnas, ūdens ātri iziet cauri aizsprostam. Tātad kustīgā ūdens enerģija griež ģeneratorus un noved pie enerģijas ģenerēšanas. Viss ir vienkārši.
No mīnusiem: applūdusi liela teritorija, traucēta bioloģiskā dzīve upē.
Lielākā hidroelektrostacija ir Sanxia (“Trīs aizas”) Ķīnā. Tā jauda ir 22 GW, kas ir lielākā rūpnīca pasaulē.
Hidroelektrostacijas ir izplatītas visā pasaulē, un Brazīlijā tās nodrošina 80% enerģijas. Šis virziens ir visdaudzsološākais alternatīvajā enerģētikā un pastāvīgi attīstās.
Mazās upes nav spējīgas saražot lielu jaudu, tāpēc uz tām esošās hidroelektrostacijas ir paredzētas vietējām vajadzībām.
Ūdens kā enerģijas avota izmantošana tiek īstenota vairākās galvenajās koncepcijās:
1. Plūdmaiņu izmantošana. Tehnoloģija daudzējādā ziņā ir līdzīga klasiskajai hidroelektrostacijai, ar vienīgo atšķirību, ka dambis aizsprosto nevis kanālu, bet gan līča grīvu. Mēness pievilkšanās ietekmē jūras ūdens veic ikdienas svārstības, kas noved pie ūdens cirkulācijas caur dambja turbīnām. Šī tehnoloģija ir ieviesta tikai dažās valstīs.
2. Viļņu enerģijas izmantošana. Pastāvīgās ūdens svārstības atklātā jūrā var būt arī enerģijas avots. Tā ir ne tikai viļņu izvadīšana pa statiski uzstādītām turbīnām, bet arī “pludiņu” izmantošana: bet jūras virsma novieto speciālu pludiņu ķēdi, kuras iekšpusē ir nelielas turbīnas. Viļņi griež ģeneratorus un tiek ģenerēts noteikts enerģijas daudzums.
Kopumā šodien alternatīvā enerģija nespēj kļūt par globālu enerģijas avotu. Bet ir pilnīgi iespējams nodrošināt lielāko daļu objektu ar autonomu enerģiju. Atkarībā no teritorijas īpašībām jūs vienmēr varat izvēlēties labāko variantu.
Globālai enerģētiskajai neatkarībai būs nepieciešams kaut kas principiāli jauns, piemēram, slavenā serba “ētera teorija”.
Bez demagoģijas ir dīvaini, ka 2000. gados cilvēce ražo enerģiju ne tik daudz progresīvāk kā lokomotīve, kuru bildēja brāļi Lumjēri. Mūsdienās energoresursu jautājums ir tālu aizgājis politikas un finanšu sfērā, kas nosaka elektroenerģijas ražošanas struktūru. Ja eļļa aizdedzina lampas, tad kādam tā ir vajadzīga…