8 odnawialnych źródeł energii, które mogłyby zastąpić ropę i gaz

1. energia słoneczna

Jeśli chodzi o źródła odnawialne, to przede wszystkim wszyscy pamiętają energię słoneczną i panele do jej konwersji. Istnieć dwa rodzaje takich generatorów - fotowoltaiczne i skoncentrowane.

Te pierwsze działają w następujący sposób: gdy przewodnik lub półprzewodnik w baterii nagrzewa się z powodu absorpcji energii słonecznej promieniowanie, powstaje różnica potencjałów między zimnymi i ciepłymi regionami oraz elektryczność aktualny.

Generatory typu skoncentrowanego zbierają światło, podgrzewa ciecz, zamienia się w parę i wytwarza energię elektryczną poprzez obracające się turbiny. Zasada działania takich paneli wypada korzystnie w porównaniu z tym, że pozwala na akumulację ciepła, co oznacza, że ​​pozostają one ograniczone w nocy.

Oprócz generowania energii elektrycznej, światło słoneczne może również stosować do bezpośredniego podgrzewania płynów - na przykład w basenach i prysznicach. Duży zbiornik umieszczony na dachu ekologicznego domu pozwoli sporo zaoszczędzić na energii elektrycznej.

2. biopaliwo

Biomasa to materiał pochodzący z żywych organizmów, najczęściej roślin lub alg. Żywią się energią słoneczną i wodą, rozmnażają się wydajnie i mają łagodny charakter.

Najpopularniejszy źródło biomasa w tej chwili to drewno, czyli martwe drzewa, gałęzie i pniaki, ścinki desek, zrębki i inne odpady produkcyjne. A także uprawy - proso, konopie, kukurydza, soja, miskant, sorgo, trzcina cukrowa, bambus. Ponadto może być doskonałym źródłem biomasy stać się algi, ponieważ rosną bardzo szybko.

Z tego wszystkiego można uzyskać etanol, butanol, wodór, metan, gaz syntezowy, biodiesel i nie tylko.

Zaletą energii zbudowanej na biomasie jest sprawna utylizacja odpadów. Ze wszystkiego, czego ludzie nie mogą lub nie mają czasu zjeść, można zdobyć paliwo. Już teraz jego produkcja jest dobra przyjęty w Stanach Zjednoczonych i Brazylii, a także w Azji Południowo-Wschodniej.

To prawda, że ​​przejście na biopaliwa nie rozwiązuje problemu globalnego ocieplenia, bo i tak trzeba je spalić, tak po prostu olej i gaz. Ale przynajmniej rośnie samodzielnie i nie wyczerpuje się jak minerały.

3. energia oceanu

Oceaniczne fale, pływy i prądy tworzą ogromne zapasy energii kinetycznej – szkoda, że ​​aż tyle dobra się marnuje. Ale w rzeczywistości niektóre kraje nauczyły się już korzystać z tego wszystkiego - Na przykład, w Wielkiej Brytanii zbudował największy na świecie generator fal Oyster.

Zasada działania takich urządzeń jest następująca: fale przenosić pływaki napędzają pompę tłokową. On z kolei doprowadza wodę morską rurą do brzegu, gdzie obraca wirnik generatora hydroelektrycznego.

Oprócz przybrzeżnych elektrowni pływowych istnieją projekty modyfikacji podwodnych. Będą działać jak zwykły wiatrak: ogromny młyn z łopatami jest przymocowany do dna morskiego, potężny prąd obraca wał w generatorze.

Oprócz banalnego wykorzystania energii kinetycznej pływów i prądów istnieje bardziej ekstrawagancki sposób pozyskiwania energii elektrycznej z mórz.

Faktem jest, że Słońce stale ogrzewa powierzchnię wody na Ziemi - w rzeczywistości oceany to ogromna bateria. Szacuje się, że wytwarza nawet 5% ciepła dostarczać wyprodukowanie 10 000 GW energii elektrycznej.

Pomogą w tym hydrotermalne elektrownie oceaniczne. praca są takie: opuszczamy ogromną rurę głęboko na dno oceanu, która będzie pobierać stamtąd wodę. Po wejściu do wymienników ciepła z ciepłą cieczą blisko powierzchni ocean w warunkach obniżonego ciśnienia zimna woda zaczyna wrzeć nie w temperaturze 100 ° C, jak zwykle, ale dopiero w temperaturze 27 ° C. Powstaje zimna para, która obraca turbiny i otrzymujemy elektryczność.

Obecnie takie obiekty eksperymentalne usytuowany w Japonii i na Hawajach.

4. Energia wiatrowa

Młyny zostały wynalezione co najmniej w 700-900 rne w Persji i są one znane każdemu dostał w średniowiecznej Europie. Od prawie 600 lat wieje tam wiatr główny źródłem energii, aż ludzkość masowo przerzuciła się na silniki węglowe i parowe.

Pierwsza w historii farma wiatrowa wynaleziony w lipcu 1887 przez profesora Jamesa Blytha z Anderson College w Glasgow. Ale miejscowi odmówili jej użycia, uważając elektryczność za „wynalazek szatana”.

Później profesor zbudował kolejną turbinę, zasilając z niej lokalny zakład dla obłąkanych.

Teraz energia wiatrowa znów staje się popularna. Ona używany w połowie krajów świata. Dania np. odbiera dzięki niemu 56% zużywanej energii elektrycznej, Urugwaj – 40%, Litwa – 36%, Irlandia – 35%, Wielka Brytania – 24%. Wiatraki są również szeroko stosowane w USA, Chinach, Portugalii, Niemczech, Hiszpanii, Ameryce Łacińskiej i Afryce.

Wiatraki są dobre, ponieważ pozwalają wytwarzać energię elektryczną z powietrza tam, gdzie ciągnięcie za przewody jest niepraktyczne. Ponadto oni praca bardziej wydajne w nocy i zimą, kiedy panele słoneczne wręcz przeciwnie, tracą moc. Tak więc te dwa źródła energii wzajemnie się uzupełniają.

Tak, wiatraki mają też wady: ich łopaty czasem się przewracają ptaki w locie, a podpory się trzęsą, tak że robaki wypełzają z ziemi. Jednak naukowcy z National University of Singapore trzymany porównanie i doszedł do wniosku, że te generatory są odpowiedzialne za nieproporcjonalnie niższą liczbę zgonów ptaków niż elektrownie na paliwa kopalne.

5. Elektryczność statyczna pary wodnej

Egzotyczny nowy sposób wytwarzania energii elektrycznej znaleziony w 2020 roku przez naukowców z Uniwersytetu w Tel Awiwie. Wszyscy wiemy, że pioruny uderzają podczas burzy. Powstają, gdy cząsteczki pary wodnej o różnej gęstości – od maleńkich kropelek po kry – zderzają się ze sobą i elektryzują otaczające je środowisko.

Naukowcy powtarzający się ten proces w laboratorium i odkryli, że jeśli wilgotność powietrza przekracza 60%, to między cząsteczkami może już powstać elektryczność statyczna. A jeśli zbudujesz wystarczająco wysokie metalowe słupy, mogą dosłownie ładować się z pary wodnej w powietrzu. Dzięki temu można z nich wyciągnąć przewody i zasilić infrastrukturę.

Oczywiście trudno oświetlić metropolię elektrycznością z pary wodnej. Jest to jednak bardzo obiecujący sposób pozyskiwania taniej energii dla rozwijających się krajów tropikalnych, w których panuje wysoka wilgotność.

6. energia geotermalna

Naukowcy to obliczyli uspokajanie 1°C jądra Ziemi uwolni 10 000 razy więcej energii niż zawarta we wszystkich znanych paliwach kopalnych. I przez sekundę nagrzewa się do 6000 ° C i ochładza się o 300-500 ° C w ciągu miliarda lat.

Oznacza to, że są to po prostu niesamowite rezerwy energii! Słońce zamieni się w czerwonego olbrzyma, zanim zdążymy wyczerpać potencjał jądra Ziemi.

Teraz źródła geotermalne karmić elektrownie w Islandii, Nowej Zelandii, Włoszech, Francji, Litwie, Meksyku, Nikaragui, Kostaryce, Filipinach, Indonezji, Chinach, Kenii i Japonii.

Tylko niewielka część zasobów geotermalnych planety jest eksploatowana w celach komercyjnych – najczęściej takie stacje znajdują się na granicach płyt tektonicznych. Ale jeśli postawisz na strumieniowe wiercenie studni do płaszcza planety, możliwe będzie czerpanie energii po prostu z podziemi w dowolnym miejscu.

Rzeczywiście, taki projekt istnieje tylko w teorii. Wykopujemy studnię do płaszcza Ziemi, napełniamy ją płynem do szczelinowania hydraulicznego i uzyskujemy sztuczną gorącą warstwę wodonośną. A potem stawiamy turbiny na górze i wytwarzamy prąd.

Jedyne ale: potrzebować naprawdę ogromna dziura - głęboka na około 10 kilometrów.

7. sztuczna fotosynteza

Fotosynteza to proces zachodzący w komórkach roślinnych, podczas którego woda i dwutlenek węgla pod wpływem światła słonecznego przekształcane są w tlen i glukozę. To jest tylko powtarzać można to zrobić w warunkach laboratoryjnych bez pomocy roślin.

Naukowcy ze Stanów Zjednoczonych, Szwecji i Japonii opracowują komercyjnie opłacalne metody sztucznej fotosyntezy umożliwić z dwutlenku węgla i wody do produkcji paliw, żywic, tworzyw sztucznych i włókien. A jeśli badania zakończą się sukcesem, będziemy mogli wytwarzać paliwo i materiały budowlane dosłownie z powietrza.

Ponadto nie jest konieczne całkowite odmawianie udziału roślin i organizmów wodnych w procesie. Na przykład hodować fotosyntetyczne niebiesko-zielone algi, a następnie destylować realną opcją jest również przekształcenie ich w biotworzywa i biopaliwa.

8. Podczerwone promieniowanie cieplne Ziemi

Promienie słoneczne padają na część planety i ogrzewają powierzchnię oraz atmosferę. Przeciwnie, druga strona Ziemi w tym czasie oddaje energię zgromadzoną w ciągu dnia w postaci promieniowania cieplnego w podczerwieni. Planeta wytwarza 10¹⁷ watów ciepła, a całe to bogactwo jest bezsensownie rozpraszane w przestrzeń kosmiczna.

Australijscy inżynierowie wynaleziony urządzenie zwane diodą termoradiacyjną, które wytwarza energię nie po podgrzaniu, ale po schłodzeniu. A jeśli stworzysz jej dość duży model, który będzie akumulował ciepło w ciągu dnia i oddawał je w nocy, otrzymasz coś w rodzaju baterii słonecznej, która działa przez całą dobę.

I jeśli robić fotokomórki wychwytujące światło podczerwone (takie są już w noktowizorach), oraz wykorzystując je do pochłaniania promieniowania cieplnego planety, otrzymujesz tzw. kolektor energia emisji. I pozwoli ci wytwarzać energię elektryczną w nocy po prostu z powietrza.

panele, przechwytywanie promieniowanie cieplne powierzchni planety w nocy i rozproszone światło ultrafioletowe w ciągu dnia, możesz obejmie wszystkie wieżowce w obszarach metropolitalnych i uzyska dobre dodatkowe źródło Elektryczność.

Ponadto takie kolektory energii emisji, gdy nie są potrzebne, mogą być przekształcać w wieżach pasywnych promieniowanie chłodzenia (PDRC) – wydajniej oddawałyby ciepło w kosmos niż powierzchnia planety. Pomogłoby to uratować Ziemię przed globalnym ociepleniem.