סוגי מקורות אנרגיה חלופיים לא מסורתיים. בעיית אנרגיה ודרכים לפתור אותה. סיכויים לאנרגיה חלופית

אפילו תלמידי בית ספר יודעים שמאגרי הנפט, הגז והפחם אינם אינסופיים. מחירי האנרגיה עולים ללא הרף, מה שמאלץ את המשלמים להיאנח בכבדות ולחשוב על הגדלת ההכנסה שלהם. למרות הישגי הציוויליזציה, יש הרבה מקומות מחוץ לערים שבהם לא מסופק גז, ובמקומות מסוימים אין אפילו חשמל. כאשר קיימת הזדמנות כזו, לעיתים עלות התקנת המערכת אינה תואמת כלל לרמת ההכנסה של האוכלוסייה. אין זה מפתיע שאנרגיה חלופית "עשה זאת בעצמך" מעניינת כיום את הבעלים של בתים כפריים גדולים וקטנים, כמו גם לתושבי הערים.

כל העולם סביבנו מלא באנרגיה, המוכלת לא רק בבטן האדמה. עוד בבית הספר, בשיעורי גיאוגרפיה, למדנו שאתה יכול יעילות גבוההלהשתמש באנרגיה של רוח, שמש, גאות ושפל, מים יורדים, ליבת כדור הארץ ומקורות אנרגיה דומים אחרים בקנה מידה של מדינות ויבשות שלמות. עם זאת, ניתן להשתמש בו גם לחימום בית נפרד.

סוגי מקורות אנרגיה חלופיים

בין האפשרויות למקורות טבעיים של אספקת אנרגיה פרטית, יש לציין את הדברים הבאים:

• פנלים סולאריים;
• קולטי שמש;
• משאבות חום;
• גנרטורים רוח;
• מתקנים לקליטת אנרגיית מים;
• מפעלי ביו-גז.

אם יש לך מספיק כסף, אתה יכול לקנות דגם מוכן של אחד מהמכשירים האלה ולהזמין את ההתקנה שלו. בתגובה לרצונות הצרכנים, תעשיינים שולטים זה מכבר בייצור של פאנלים סולאריים, משאבות חום וכו'. עם זאת, העלות שלהם נשארת גבוהה באופן עקבי. זה בהחלט אפשרי לעשות מכשירים כאלה בעצמך, לחסוך קצת כסף, אבל להשקיע יותר זמן ומאמץ.

וידאו: באיזו אנרגיה טבעית ניתן להשתמש

עקרון תפעול ושימוש בפאנלים סולאריים בבית פרטי

התופעה הפיזיקלית עליה מבוסס עקרון הפעולה של מקור אנרגיה זה היא האפקט הפוטואלקטרי. אור השמש הפוגע במשטח שלו משחרר אלקטרונים, מה שיוצר מטען עודף בתוך הפאנל. אם אתה מחבר אליו סוללה, אז עקב ברק, יופיע זרם במעגל בכמות הטעינות.

עקרון הפעולה של סוללה סולארית הוא האפקט הפוטואלקטרי.

עיצובים המסוגלים ללכוד ולהמיר אנרגיה סולארית הם רבים, מגוונים ומשתפרים כל הזמן. עבור בעלי מלאכה רבים, שיפור העיצובים השימושיים הללו הפך לתחביב מצוין. בתערוכות נושאיות, חובבים כאלה מפגינים ברצון רעיונות שימושיים רבים.

כדי ליצור פאנלים סולאריים, אתה צריך לרכוש תאים פוטוגרפיים חד-גבישיים או פול-גבישיים, למקם אותם במסגרת שקופה, אשר קבועה עם מעטפת עמידה

וידאו: הכנת סוללה סולארית במו ידיך

הסוללות המוגמרות ממוקמות, כמובן, בצד שטוף השמש של הגג. במקרה זה, זה אמור להיות אפשרי להתאים את הטיית הפאנל. לדוגמא, בעת ירידת שלג יש למקם את הפאנלים כמעט אנכית, אחרת שכבת שלג עלולה להפריע לפעולת הסוללות או אפילו לפגוע בהן.

בנייה ושימוש בקולטים סולאריים

קולט שמש פרימיטיבי הוא לוחית מתכת שחורה המונחת מתחת שכבה דקהנוזל שקוף. כפי שאתה יודע מקורס בפיזיקה בבית הספר, עצמים כהים מתחממים יותר מאשר בהירים. הנוזל הזה נע בעזרת משאבה, מקרר את הצלחת ומחמם את עצמו. ניתן למקם את מעגל הנוזל המחומם במיכל המחובר למקור מים קרים. על ידי חימום המים במיכל, הנוזל מהאספן מקורר. ואז זה חוזר. לפיכך, מערכת אנרגיה זו מאפשרת לך להשיג מקור קבוע של מים חמים, ו שעון חורףגם רדיאטורים חמים.

ישנם שלושה סוגים של אספנים, שונים בעיצובם

כיום ישנם 3 סוגים של מכשירים כאלה:

• אוויר;
• צִנוֹרִי;
• שָׁטוּחַ.

אוויר

קולטי אוויר מורכבים מצלחות בצבע כהה

קולטי אוויר הם צלחות שחורות מכוסות זכוכית או פלסטיק שקוף. האוויר מסתובב באופן טבעי או בעוצמה סביב הלוחות הללו. אוויר חם משמש לחימום חדרים בבית או לייבוש בגדים.

היתרון הוא הפשטות הקיצונית של העיצוב והעלות הנמוכה. החיסרון היחיד הוא השימוש בזרימת אוויר מאולצת. אבל אתה יכול להסתדר בלעדיו.

צִנוֹרִי

היתרון של אספן כזה הוא הפשטות והאמינות

אספנים צינוריים נראים כמו כמה צינורות זכוכית מסודרים בשורה, מצופים מבפנים בחומר סופג אור. הם מחוברים לסעפת משותפת ונוזל מסתובב דרכם. לאספנים כאלה יש 2 דרכים להעביר את האנרגיה המתקבלת: ישירה ועקיפה. השיטה הראשונה משמשת בחורף. השני משמש כל השנה. קיימת וריאציה באמצעות צינורות ואקום: אחד מוחדר לשני ונוצר ואקום ביניהם.

זה מבודד אותם מהסביבה ושומר טוב יותר על החום שנוצר. היתרונות הם פשטות ואמינות. החסרונות כוללים את העלות הגבוהה של ההתקנה.

שָׁטוּחַ

כדי לגרום לאספנים לעבוד בצורה יעילה יותר, המהנדסים הציעו להשתמש ברכזים

אספן פלטות שטוח הוא הסוג הנפוץ ביותר. הוא זה ששימש דוגמה להסבר עקרון הפעולה של מכשירים אלה. היתרון של מגוון זה הוא הפשטות והעלות הנמוכה שלו בהשוואה לאחרים. החיסרון הוא איבוד חום משמעותי, שתתי סוגים אחרים אינם סובלים ממנו.

כדי לשפר מערכות סולאריות קיימות, מהנדסים הציעו להשתמש במשהו כמו מראות הנקראות רכזים. הם מאפשרים לך להעלות את טמפרטורת המים מ-120 ל-200 מעלות צלזיוס. תת-סוג זה של אספנים נקרא אספני ריכוז. זוהי אחת האפשרויות היקרות ביותר, וזה ללא ספק חיסרון.

הוראות מלאות לייצור והתקנה של קולט שמש במאמר הבא שלנו:

שימוש באנרגיית רוח

אם הרוח יכולה להניע להקות עננים, למה לא להשתמש באנרגיה שלה לדברים שימושיים אחרים? החיפוש אחר תשובה לשאלה זו הוביל מהנדסים ליצירת גנרטור רוח. מכשיר זה מורכב בדרך כלל מ:

• גֵנֵרָטוֹר;
• מגדל גבוה;
• להבים שמסתובבים כדי לתפוס את הרוח;
• סוללות;
• מערכות בקרה אלקטרוניות.

עקרון הפעולה של גנרטור רוח הוא די פשוט. הלהבים, המסתובבים מהרוח החזקה, מסובבים את צירי ההילוכים (בשפה המקובלת, תיבת ההילוכים). הם מחוברים לאלטרנטור. התמסורת והגנרטור ממוקמים בעריסה או, במילים אחרות, בגונדולה. יכול להיות שיש לו מנגנון מסתובב. הגנרטור מחובר לבקרת אוטומציה ושנאי מגביר מתח. לאחר השנאי, המתח, שהעלה את ערכו, נשלח למערכת אספקת החשמל הכללית.

מחוללי רוח מתאימים לאזורים בהם הרוח נושבת כל הזמן

מאז יצירת גנרטורים רוח נחקר במשך זמן רב למדי, ישנם פרויקטים עבור מגוון רחב של עיצובים עבור מכשירים אלה. דגמים עם ציר סיבוב אופקי תופסים מקום די גדול, אבל מחוללי רוח עם ציר סיבוב אנכי הם הרבה יותר קומפקטיים. כמובן שהמכשיר דורש רוח חזקה למדי כדי לפעול ביעילות.

יתרונות:

• ללא פליטות;
• אוטונומיה;
• שימוש באחד המשאבים המתחדשים;

פגמים:

• הצורך ברוח מתמדת;
• מחיר ראשוני גבוה;
• רעש סיבוב וקרינה אלקטרומגנטית;
• תופסים שטחים גדולים.

על מחולל הרוח להיות ממוקם גבוה ככל האפשר כדי שתפעולו יהיה יעיל. דגמים בעלי ציר סיבוב אנכי הם קומפקטיים יותר מאלה עם סיבוב אופקי

מדריך שלב אחר שלב להכנת מחולל רוח במו ידיך באתר האינטרנט שלנו:

מים כמקור אנרגיה

רוב שיטה ידועהשימוש במים לייצור חשמל הוא, כמובן, תחנת כוח הידרואלקטרית. אבל הוא לא היחיד. יש גם אנרגיית גאות ושפל ואנרגיה של זרמים. ועכשיו, לפי הסדר.

תחנת כוח הידרואלקטרית היא סכר בעל מספר שערים לשחרור מבוקר של מים. שערים אלה מחוברים ללהבי מחולל הטורבינה. זורמים בלחץ, המים מסובבים אותו, ובכך מייצרים חשמל.

פגמים:

• הצפה בחופי;
• צמצום מספר תושבי הנהר;

תחנות מיוחדות בנויות לשימוש באנרגיית מים

כוחם של זרמים

שיטה זו להפקת אנרגיה דומה לגנרטור רוח, כשההבדל היחיד הוא שהגנרטור בעל להבים ענקיים ממוקם על פני זרם ים גדול. כמו זרם הגולף, למשל. אבל זה מאוד יקר וקשה מבחינה טכנית. לכן, כל הפרויקטים הגדולים נשארים על הנייר לעת עתה. עם זאת, ישנם פרויקטים קטנים אך מתמשכים המדגימים את היכולות של סוג זה של אנרגיה.

אנרגיית גאות ושפל

מבנה תחנת הכוח הממיר סוג זה של אנרגיה לחשמל הוא סכר ענק הממוקם במפרץ ימי. יש בו חורים שדרכם חודרים מים צד הפוך. הם מחוברים בצנרת לגנרטורים חשמליים.

תחנת כוח גאות ושפל פועלת באופן הבא: בזמן גאות מפלס המים עולה ויוצר לחץ שיכול לסובב את פיר הגנרטור. בתום הגאות נסגרים הכניסות ובזמן שפל המתרחש לאחר 6 שעות נפתחים היציאות והתהליך חוזר על עצמו בכיוון ההפוך.

היתרונות של שיטה זו:

• שירות זול;
• אטרקציה תיירותית.

פגמים:

• עלויות בנייה משמעותיות;
• פגיעה בבעלי חיים ימיים;
• שגיאות עיצוב עלולות לגרום להצפה של ערים סמוכות.

יישום של ביוגז

במהלך עיבוד אנאירובי של פסולת אורגנית, משתחרר מה שנקרא ביוגז. התוצאה היא תערובת של גזים המורכבת מתאן, פחמן דו חמצני ומימן גופרתי. הגנרטור להפקת ביוגז מורכב מ:

• מיכל אטום;
• מקדחה לערבוב פסולת אורגנית;
• צינור לפירוק מסת הפסולת;
• צווארים למילוי פסולת ומים;
• צינור שדרכו זורם הגז שנוצר.

לעתים קרובות, מיכל לעיבוד פסולת מותקן לא על פני השטח, אלא בעובי האדמה. כדי למנוע דליפה של הגז שנוצר, הוא נעשה אטום לחלוטין. יש לזכור שבתהליך שחרור הביוגז הלחץ במיכל עולה כל הזמן ולכן יש להוציא את הגז מהמיכל באופן קבוע. בנוסף לביוגז, העיבוד מביא לדשן אורגני מעולה שימושי לגידול צמחים.

המכשיר וכללי ההפעלה מסוג זה כפופים לדרישות בטיחות מוגברות, שכן ביוגז מסוכן לשאיפה ועלול להתפוצץ. עם זאת, במספר מדינות ברחבי העולם, למשל, בסין, שיטה זו להפקת אנרגיה נפוצה למדי.

התקנה דומה להפקת ביוגז עשויה להיות יקרה

ניתן להשתמש במוצר לטיפול בפסולת כ:

• חומרי גלם לתחנות כוח תרמיות ותחנות קוגנרציה;
• החלפת גז טבעי בתנורים, מבערים ודוודים.

החוזקות של סוג דלק זה הן התחדשות וזמינות, במיוחד בכפרים, של חומרי גלם לעיבוד. לסוג זה של דלק יש גם מספר חסרונות, כגון:

• פליטות בעירה;
• טכנולוגיית ייצור לא מושלמת;
• מחיר מכשיר ליצירת ביוגז.

תכנון הגנרטור להפקת ביוגז הוא פשוט מאוד, אולם יש לנקוט משנה זהירות במהלך פעולתו, שכן ביוגז הוא חומר דליק ומסוכן לבריאות.

הרכב וכמות הביוגז המתקבל מפסולת תלויים במצע. הכי הרבה גז מתקבל על ידי שימוש בשומן, תבואה, גליצרין טכני, דשא טרי, סילאג' וכו'. בדרך כלל מעמיסים למיכל תערובת של פסולת מן החי והצומח שאליו מוסיפים כמות מסוימת של מים. IN שעון קיץמומלץ להעלות את הלחות של המסה ל-94-96%, ובחורף מספיקה 88-90% לחות. יש לחמם את המים המסופקים למיכל הפסולת ל-35-40 מעלות, אחרת תהליכי הפירוק יואטו. כדי לשמור על חום, שכבה של חומר בידוד תרמי מותקנת בחלק החיצוני של המיכל.

יישום של דלק ביולוגי (ביוגז)

פעולת משאבת חום מבוססת על עקרון קרנו ההפוך. מדובר במכשיר די גדול ומורכב למדי שאוסף אנרגיה תרמית בעלת פוטנציאל נמוך מהסביבה וממיר אותה לאנרגיה בעלת פוטנציאל גבוה. לרוב, משאבות חום משמשות לחימום חדרים. המכשיר מורכב מ:

• מעגל חיצוני עם נוזל קירור;
• מעגל פנימי עם נוזל קירור;
• מְאַדֶה;
• מַדחֵס;
• קַבָּל.

המערכת משתמשת גם בפריאון. המעגל החיצוני של משאבת החום יכול לספוג אנרגיה מדיות שונות: אדמה, מים, אוויר. עלויות העבודה ליצירתה תלויות בסוג המשאבה ובתצורתה. הדבר הקשה ביותר להתקנה הוא משאבת קרקע למים, שבה המעגל החיצוני ממוקם אופקית באדמה, שכן הדבר מצריך עבודת חפירה בקנה מידה גדול. אם יש גוף מים ליד הבית, הגיוני לעשות משאבת חום מים למים. במקרה זה, המעגל החיצוני פשוט מוריד לתוך המאגר.

משאבת חום ממירה אנרגיה בעלת פוטנציאל נמוך מאדמה, מים או אוויר לאנרגיה תרמית בעלת פוטנציאל גבוה, שיכולה לחמם בניין בצורה יעילה למדי.

היעילות של משאבת חום תלויה לא כל כך בגובה הטמפרטורה של הסביבה, אלא בעקביות שלה. משאבת חום מתוכננת ומותקנת כהלכה יכולה לספק לבית מספיק חום במהלך החורף, גם כאשר טמפרטורות המים, הקרקע או האוויר נמוכות מאוד. בקיץ משאבות חום יכולות לשמש כמזגנים ולקרר את הבית.

כדי להשתמש במשאבות כאלה, תחילה עליך לבצע עבודת קידוח

היתרונות של מתקנים אלה כוללים:

• חסכון באנרגיה;
• בטיחות אש;
• רב תכליתיות;
• פעולה ארוכת טווח עד לשיפוץ הגדול הראשון.

החולשות של מערכת כזו הן:

• מחיר ראשוני גבוה בהשוואה לשיטות אחרות לחימום מבנה;
• דרישה למצב רשת אספקת החשמל;
• רועש יותר מדוד גז קלאסי;
• הצורך בפעולות קידוח.

וידאו: איך פועלות משאבות חום

כפי שאתה יכול לראות, על מנת לספק לביתך חום וחשמל, אתה יכול להשתמש אנרגיה סולארית, כוח הרוח והמים. לכל שיטה יש יתרונות וחסרונות משלה. אבל בכל זאת, מכולם אפשרויות קיימותאתה יכול להשתמש בשיטה שהיא גם זולה וגם יעילה.

אנרגיה חלופית היא אנרגיה שמקורה שונה מאלו שאנו רגילים להשתמש בהם (פחם, גז, דלק גרעיני, נפט וכו'); משמש לעתים קרובות יותר בהקשר של מקורות מוגבלים של דלק מאובנים ונוכחות של פליטות כאלה של גזי חממה מזיקים לאטמוספירה. אנרגיה חלופית, תעשייה חדשה יחסית (שכן לא היה צורך לחפש משהו פחות יעיל אבל נקי יותר מפחם, למשל), לא מוצאת מספר רב של תומכים, אבל המעבר אליה הוא בלתי נמנע. מתי נמצא דרכים לחלץ כמויות גדולותחשמל (ליתר דיוק, האחסון שלו), השימוש במימן ובאלמנטים אחרים, אנרגיה סולארית או תרמו-גרעינית יעילה להחלפת מקורות קונבנציונליים, העולם ישתנה ללא הכר.

בעיר הסינית חפיי מאז 2006 עוברת שנהפיתוח של "שמש מלאכותית" כדי לדמות את תהליך ההיתוך הגרעיני שבאמצעותו הנוכחי מייצר אנרגיה. כדי להשיג מקור אנרגיה חלופי ובלתי מוגבל, מדענים מחממים פלזמה כדי להקליט טמפרטורות בתוך תא מיוחד הנקרא טוקאמק. בנובמבר הצליחו החוקרים לחמם את הפלזמה לטמפרטורה של 100 מיליון מעלות צלזיוס, וכעת נודע כי ה"שמש" הסינית תושלם במלואו ב-2019.

לאורך כמעט כל קיומה, האנושות הייתה בחיפוש מתמיד אחר מקורות אנרגיה חדשים. נכון לעכשיו, כדי להשיג את הכמות הנדרשת אנרגיה חשמליתנעשה שימוש במקורות שאינם מתחדשים, שהם משאבי טבע כגון פחם, נפט או גז טבעי.

השימוש בסוגים אלה של דלק יכול לספק לאדם הכמות הנדרשתאנרגיה, אבל פנימה לָאַחֲרוֹנָההופך ליותר ויותר נושא אקטואליחיפוש אחר סוג חדש של משאב דלק, שיכול להיות . בעיה זו דחופה מכיוון שלפי התחזיות של רוב המדענים, עתודות משאבי הטבע המשמשות בתעשיית החשמל הולכות ופוחתות לאחרונה, וזאת בשל הגידול בצרכי האדם לאנרגיה. היא משימה חשובה מאוד שיכולה לפתור את בעיית המחסור בדלק כדי לענות על הצרכים.

מקורות אנרגיה חלופיים - סיכוי לישועה

חפש מקורות דלק חדשים כי בדרך כלל נקרא אלטרנטיבה, הוא אחד המרכיבים של מושג כזה כמו אנרגיה חלופית. אנרגיה חלופית היא אנרגיה חדשה, שהיא קהילה של טרנדים מבטיחים שמטרתה למצוא דרכים חדשות להשגה, העברת ושימוש באנרגיה, שמקורה במקורות אנרגיה חלופיים. יחד עם זאת, אחד הכיוונים לפיתוח ענף זה הוא שימוש בכל סוג של אנרגיה, המעניין מבחינה כלכלית, בשל העלות הנמוכה ליחידת אנרגיה המתקבלת ומבחינה סביבתית. לראייה, שכן סוגים חלופיים של אנרגיה, ככלל, נבדלים על ידי בטיחותם ואינם פוגעים בסביבה.

השימוש במקורות חלופיים הוא הזדמנות להשיג כמעט אנרגיה אינסופית, שכן רובם סוגים חלופייםמקורות הם משאבים מתחדשים, מה שהופך אותם לבלתי נדלים.

סוגי מקורות אנרגיה חלופיים

נכון לעכשיו, מספר שיטות להפקת אנרגיה חשמלית ללא שימוש בדלקים מסורתיים נחקרו ויושמו בפועל. יתרה מכך, על פי הסטטיסטיקה, אדם ב עולם מודרנימשתמש רק ב-0.001% ממקורות האנרגיה החלופיים הזמינים בטבע, שזה חלק זניח מהפוטנציאל העצום של הטבע.

כמו כן, הבעיה שמכניסה את השימוש במקורות אנרגיה חלופיים בין אזורים מתפתחים היא היעדרות מוחלטתשִׁכלוּל הנושא הזהברמת החקיקה, שכן כיום כל משאבי הטבע של המדינה הם רכוש המדינה. בתיאוריה, אפילו יישומי שמש או רוח יכולים להיות מחויבים במס.

כיום, הנפוצים ביותר הם סוגי הפקת האנרגיה הבאים באמצעות מקורות בלתי נדלים טבעיים.

בנוסף לסוגים הנפוצים ביותר של מקורות אנרגיה חלופיים המפורטים, ישנן שיטות אקזוטיות יותר, כולל:

• דלק ביולוגי, שהם ביומסה ופסולת שונים;
• כוח שרירי האדם;
• שימוש בכוחה של סופת רעמים, שהעיקרון שלה הוא לנסות לתפוס פריקת ברק ולהפנות אותה לרשת החשמל;
• תגובת היתוך תרמו-גרעיני מבוקרת;
• השגת אנרגיה באמצעות תאים פוטו-וולטאיים הממוקמים במסלול כדור הארץ;
• שימוש באנרגיית גאות ושפל.

פיתוח אנרגיה ושיפור מתמיד של הטכנולוגיה מאיצים באופן משמעותי את תהליך השימוש במקורות אנרגיה חלופית, שהוא העתיד.

אנרגיה חלופית: האם יש סיכוי?

זה לא מיתוס. וכמובן, אנרגיה חלופית נקייה יותר בהשוואה למקורות אנרגיה מסורתיים – נפט וגז. למרות שחברות כמו BP, Exxon וכל תאגיד מפיק נפט אחר שמרוויח מהעלות הגבוהה של דלקים מאובנים כנראה ירצו שנחשוב אחרת. הדלקים המאובנים של כדור הארץ הם בני 275 מיליון שנים. אבל הגיע הזמן לפרוש את המשאבים הפופולריים אך הרעילים מאוד של כדור הארץ כדי לעבור למקורות ידידותיים לסביבה. להלן עשרה סוגים של אנרגיה חלופית שיהרסו במוקדם או במאוחר את תעשיית הנפט של כדור הארץ.

כיום, צריכת האנרגיה העיקרית בעולם מגיעה משלוש צורות של פחמן מאובנים: פחם, נפט וגז טבעי. העולם כולו שואב ושורף 87 אחוז מסוג זה של דלק כאנרגיה.

אבל המחיר האמיתי של שריפת מקורות אנרגיה מלוכלכים הוא האקולוגיה של כדור הארץ כולו. ומנהיגי העולם מבינים את החשיבות. לכן מדינות רבות ברחבי העולם מפתחות בהדרגה הפקת אנרגיה ממקורות חדשים ידידותיים לסביבה.

כמו כן, הצורך בפיתוח אנרגיה חלופית קשור לצמצום הרזרבות העולמיות. כמובן שכרגע אנו רואים עלייה זמנית במלאים. אבל זה נובע מירידה בביקוש עקב חוסר היציבות הפיננסית של כלכלות רבות ברחבי העולם. אבל בקרוב הירידה במניות תמשיך בהתקדמות גיאומטרית. זה בלתי נמנע. כמובן, ישנם שדות נפט רבים נוספים ברחבי העולם. עם זאת, הם מתרוקנים במהירות עצומה. המתמטיקה פשוטה: עקב צריכת שמן מוגברת בעתיד בעוד פחות ממאה שנים.

דלקים מאובנים לוקחים מיליוני שנים להיווצר נוסחה כימית, מה שמאפשר לנו עכשיו, להפיק נפט, פחם או גז בלי עלויות מיוחדות, לשרוף דלק כדי להשיג אנרגיה זולה. לרוע המזל, האנושות אינה יכולה ליצור באופן מלאכותי את הפחמנים המאובנים הללו. אם העולם לא יפחית את התלות שלו בדלק מסוג זה בשנים הקרובות, הרי שבעוד פחות מ-100 שנים העולם יישאר לחלוטין ללא סוגי אנרגיה מסורתיים.

אבל כבר נעשתה התחלה בפיתוח מקורות אנרגיה חלופיים. לפי מומחים, עד שנת 2035 הם יספקו לכוכב הלכת אנרגיה ברמה של 25 אחוז. אבל זה כלום בקנה מידה עולמי.

וזה לוקח בחשבון את העובדה שככל הנראה, במוקדם או במאוחר, האנושות תתחיל גם לנטוש את האנרגיה הגרעינית. לדוגמה, כתוצאה מהאסונות בתחנת הכוח הגרעינית בצ'רנוביל ובתוכה, העולם התמודד עם נשורת שממנה סבל כדור הארץ כולו. זו הסיבה שבמדינות רבות בעולם, פוליטיקאים רבים מתבטאים יותר ויותר בעד נטישת תחנות כוח גרעיניות.

באופן לא ייאמן, הם מזיקים יותר מאנרגיה גרעינית. זה מה שנותן תנופה לפיתוח מקורות אנרגיה חלופיים ומתחדשים. למה להוציא מיליארדים כדי לפגוע בכדור הארץ כולו כשאפשר להשתמש באנרגיה טבעית ממקורות מתחדשים כמו שמש, רוח, נהרות ואוקיינוסים?

10) כוח רוח

זה טבעי. אם יש חמצן, אטמוספרה וכו'. כלומר, תנועת המוני אוויר. והרוח לא תעזוב את הפלנטה שלנו במיליוני השנים הקרובות. הרוח אינה מדלדלת את שכבת האוזון של כוכב הלכת. לרוח אין בעלים. אגב, במהלך מאות השנים האחרונות, האנושות לא המציאה שום דבר חדש לשימוש ברוח. במשך מאות שנים, אנשים השתמשו בטחנות רוח כדי להפעיל מכונות לעיבוד תבואה.

העיקרון של הפקת אנרגיה מהרוח נשאר זהה. יתרה מכך, עד שנות ה-80 איש בעולם לא ניסה ליצור מתקן שיסייע בהפקת אנרגיה בקנה מידה תעשייתי מרוח. אבל אחרי 1980 החלו להשיק תחנות כוח רוח ראשונות בארצות הברית.

יש כיום יותר מ-13,000 טורבינות רוח בארצות הברית המייצרות אנרגיה נקייה. בארה"ב משתמשים בטורבינות רוח קטנות שיכולות לייצר עד 100 קילוואט ולספק למשק הבית את האנרגיה הדרושה.

גם באמריקה, טורבינות רוח יבשתיות משמשות לאיסוף אנרגיה מהרוח הזורמת מעל האוקיינוסים. בנוסף, גנרטורים רוח נפוצים באזורים כפריים, המוצבים בשדות.

נכון לשנת 2016, זה הכי הרבה בארצות הברית. כ-6 סנט ל-1 קוט"ש. יתרון נוסף של אנרגיית הרוח הוא הצורך להשתמש במים להפקת חשמל, שחשוב בתנאי מחסור מים טבעייםבקנה מידה עולמי.

9) הידרואלקטריות

תחנות כוח הידרואלקטריות פופולריות מאוד בכל העולם. ראוי לציין שבמדינות מסוימות תחנות כוח הידרואלקטריות מספקות לאוכלוסייה 75 אחוז מהאנרגיה הנדרשת.

לדוגמה, הסכר ההידרואלקטרי באיטאיפו (פרגוואי) מספק 90 אחוז מצרכי האנרגיה של המדינה. בנוסף, מפעל זה מספק אנרגיה לברזיל, ומספק 20 אחוז מהחשמל הדרושה לברזיל כולה. ההספק של טורבינות הידרו מהווה 10 אחוזים מכל קיבולת ההספק ההידרואלקטרית ברחבי העולם.

תחנת הכוח ההידרואלקטרית הגדולה הראשונה נפתחה במפלי הניאגרה על גבול ארה"ב-קנדה ב-1879. הסכר מספק ייצור אנרגיה נקייה יותר.

נכון להיום, עלות החשמל ההידרואלקטרית היא פחות ממחצית עלות האנרגיה המופקת מפאנלים סולאריים ופי שלושה מהעלות.

כמו כן, לכוח הידרו יעילות גבוהה יותר מאשר בעת שריפת פחם וגז. לדוגמה, היעילות היא 50 אחוז, כאשר היעילות של תחנת כוח הידרואלקטרית היא 90 אחוז. בנוסף, כמעט כל המים המשמשים להפעלת טורבינות חשמליות מוחזרים לאחסון רזרבה.

8) אנרגיה סולארית

אינו חדש. המדען השוויצרי הוראס דה סוסור בנה את המכשיר הראשון בשנת 1767, שהשתמש באנרגיה תרמית כדי לחמם מים לכביסה ולבישול. קלרנס קמפ רשם מאוחר יותר פטנט על דוד השמש הראשון ב-1891.

עקב משבר הנפט בשנות ה-70, החלה תנועה לחקור אנרגיה חלופית.

למרות ירידת מחירי הנפט במהלך שני העשורים הבאים, המחקר נמשך ובסופו של דבר השתלם. בשנת 2014, עלות האנרגיה הסולארית הייתה נמוכה ב-99% מאשר ב-1977. זה הופך את האנרגיה הסולארית לאופציה מעשית.

לפאנלים סולאריים מודרניים אין חלקים נעים שלעתים קרובות עלולים להיכשל. הם גם דורשים תחזוקה מינימלית ויש להם חיי שירות של 20-30 שנים. תוך מספר שנים תופחת עלות התקנת פאנלים סולאריים בחצי.

אז בעתיד נראה חלונות עם פאנלים סולאריים, קירות, כבישים, מכוניות, מטוסים, סירות, רכבות ועוד הרבה יותר שיוכלו לקבל אנרגיה מהשמש.

7) ביו-אנרגיה

זהו מקור אנרגיה המתקבל מאורגניזמים ביולוגיים. לדוגמה, צמחים סופגים ישירות אנרגיה מהשמש באמצעות פוטוסינתזה. בעלי חיים שאוכלים צמחים משיגים אנרגיה דרך מזון שכבר מכיל אנרגיה מהשמש. תחושה טבעית זו של העברת אנרגיה אפשרה למדענים של כדור הארץ להמציא דרך שבה האנרגיה בצמחים יכולה לשרת את התועלת של האנושות.

אנרגיית ביומסה אורגנית היא מקור מתחדש שאנו יכולים לאחסן ולעשות בו שימוש חוזר.

דלק ביולוגי נוזלי כבר נמצא בשימוש נרחב ברחבי העולם. ישנם שני סוגים של דלק ביולוגי: שמתווספים לדלק קונבנציונלי.

דלק ביולוגי מוצק נוצר מתוצרי לוואי חקלאיים כגון גבעולי תירס, קליפות אורז וחומר צמחי תואם אחר.

דלק ביולוגי מפחית פסולת חקלאית ומספק אנרגיה בת קיימא ובטוחה לכלי רכב, חשמל וחום.

6) אנרגיה גיאותרמית

אנרגיה גיאותרמית מגיעה מליבת כדור הארץ. מדענים מעריכים שהטמפרטורה בליבה עולה על 5000 מעלות צלזיוס. השכבות הסלעיות של כדור הארץ מוליכות חום, שבסופו של דבר מגיע לפני השטח של כדור הארץ. האנרגיה הגיאותרמית הזו תמשיך לזרום אל פני כדור הארץ במשך זמן רב מאוד. האנרגיה תמשיך לזרום גם כאשר לא נותרו דלקים מאובנים על פני כדור הארץ.

באיסלנד, GeoPPs כבר מהווים 25 אחוזים מצריכת האנרגיה של המדינה. להפקת חשמל בעומק של יותר מ-1.5 קילומטרים, ציוד מיוחד מעלה קיטור ומים חמים, ומפנה אותם לטורבינות, שמייצרות אנרגיה.

5) אנרגיית גאות ושפל

טורבינות גאות ושפל משתמשות בכוח הקוטבי החזק של הגאות והשפל כדי לייצר חשמל. החיסרון היחיד של סוג זה של אנרגיה הוא חוסר היכולת לחזות את עוצמת אנרגיית הגאות והשפל. אבל אנרגיית השמש והרוח תלויה גם ב תנאי מזג אווירוזמן השנה. כלומר, לא עוצמת הגאות, ולא אנרגיית השמש או הרוח, יכולים לאפשר למהנדסי חשמל לקבוע במדויק מראש כמה אנרגיה ציוד זה או אחר יכול להפיק בפרק זמן מסוים. האמת ב השנים האחרונותהופיע ציוד המסוגל לאסוף אנרגיה מזרמי חוף ותת-מימיים, שניתן לחזות ובהתאם, ניתן לחשב את האנרגיה המתקבלת מראש.

4) אנרגיית גל

כוח המים באוקיינוס ​​אינו מוגבל לאנרגיה של גאות ושפל וזרמים תת-מימיים. לדוגמה, כפי שכל גולש יכול לומר לכם, האנרגיה של גלים היא משהו מדהים. ואכן גלים גדוליםיכול לספק אנרגיה טובה. גלים נוצרים כאשר הרוח נושבת ממש מעל פני המים.

לאיסוף אנרגיית גלים משתמשים במכשירים צפים, המעבירים חשמל דרך כבלי חשמל לחוף או למתקני אגירת אנרגיה מיוחדים הנסחפים.

בשנת 2008, פורטוגל בדקה את חוות האנרגיה הימית הראשונה בעולם (אגירת אנרגיה צפה), הממוקמת חמישה קילומטרים מקו החוף.

3) אנרגיית מימן

אנרגיית מימן מספקת יותר כוח ממה שהיא מספקת כוח כלי רכבבנזין ודיזל. כן, מימן מופק כימית מדלקים מאובנים. אבל הוא לא משחרר גזים ולא הורס את האוזון. עם טכנולוגיות מסוימות, מימן הוא מקור נקי לשריפת דלק.

נכון לעכשיו, כדי לרתום את מלוא הכוח של המימן, תחנות כוח מימן משתמשות בכימיקלים נלווים כגון פחם, גז טבעי ופחמנים מאובנים אחרים כדי להפעיל את הטורבינה הדרושה ליצירת אנרגיה נקייה. אבל בקרוב, במקום דלקים מאובנים, טורבינת המימן תופעל על ידי אנרגיה סולארית, ותבטל את הצורך לשרוף דלק מלוכלך.

2) אתרים משולבים של אנרגיית שמש, רוח ודלק ביולוגי

שמש, רוח וביו-אנרגיה במקום אחד. זה, לפי מדענים, ימקסם את איסוף האנרגיה. זה דורש שטחים גדולים כדי להכיל ציוד המסוגל לאסוף רוח, שמש וביו-אנרגיה באתר אחד.

השילוב של משאבים מתחדשים אלו מגדיל את כמות ייצור האנרגיה החלופית, ומאפשר גם שימוש בשילובים שונים של מקורות חלופיים. לדוגמה, ייצור אנרגיית רוח ושמש מוגבל בזמן מזג אוויר גרוע. אבל כש שימוש משולבמספר סוגי אנרגיה, מאפשרת לייצר חשמל מסביב לשעון, ללא קשר לאקלים וכו'.

1) אנרגיה קינטית

כל האנשים מייצרים אנרגיה באמצעות תנועה. לדוגמה, אם אתה רוכב על אופניים, אז אתה מקבל אנרגיה קינטית. יש כמות עצומה של אנרגיה קינטית שאינה מנוצלת בעולם. אולי מתישהו בעתיד, בכל הערים הגדולות ברחבי העולם יהיו לוחות ריצוף ומשטחים אחרים להולכי רגל מצוידים בציוד שיכול ללכוד את האנרגיה הקינטית שאנו יוצרים כאשר אנו הולכים או רצים.

לדוגמה, לוחות ריצוף דומים כבר נוצרו. והניסוי הראה שאם אתה מניח אריחים כאלה ברחוב סואן או ברכבת התחתית, אז במהלך היום אתה יכול לאסוף את האנרגיה הדרושה להפעלת מרכז קניות קטן למשך 12 שעות.

כשאנשים מדברים על אנרגיה חלופית, הם מתכוונים בדרך כלל למתקנים לייצור אנרגיה חשמלית ממקורות מתחדשים – אור שמש ורוח. יחד עם זאת, הסטטיסטיקה אינה כוללת תחנות המשתמשות בכוח הגאות והגאות בים ובאוקיינוס, כמו גם תחנות כוח גיאותרמיות. אמנם, מקורות אנרגיה אלה הם גם מתחדשים. עם זאת, הם מסורתיים ונעשה בהם שימוש בקנה מידה תעשייתי במשך שנים רבות.

הרעיון של שימוש באנרגיית רוח ושמש לייצור חשמל הוא די אטרקטיבי. אחרי הכל, זה יאפשר לך להפסיק להשתמש בדלק. אפילו הנוף המוכר יצטרך להשתנות. ארובות תחנות כוח תרמיות והסרקופגים של תחנות כוח גרעיניות ייעלמו. מדינות רבות לא יהיו תלויות יותר בדלקים מאובנים. אחרי הכל, השמש והרוח נמצאים בכל מקום על פני כדור הארץ.

אבל האם אנרגיה כזו תוכל לעקור את האנרגיה המסורתית? אופטימיסטים מאמינים שזה יקרה. לפסימים יש השקפה שונה על הבעיה.

הסטטיסטיקה העולמית מראה זאת צמיחת ההשקעות באנרגיה חלופית בירידה מאז 2012. יש אפילו ירידה במספרים האבסולוטיים. הירידה בקנה מידה עולמי נבעה בעיקר מארצות הברית של אמריקה ומדינות מערב אירופה. זה אפילו לא יכול להיות פיצוי על ידי הצמיחה של השקעות יפניות וסיניות.

אולי הסטטיסטיקה מעוותת במקצת, כי כמעט בלתי אפשרי לספור יצרנים נקודתיים של אנרגיה חלופית - פאנלים סולאריים בודדים על גגות בנייני מגורים, טורבינות רוח המשרתות חוות בודדות. ולפי מומחים, הם מהווים כשליש מכלל האנרגיה האלטרנטיבית.

גרמניה נחשבת בצדק למובילה בייצור חשמל ממקורות מתחדשים.במובנים רבים, תחום האנרגיה שלה הוא סוג של שדה ניסוי לפיתוח מודלים מבטיחים. קיבולת ייצור הרוח והשמש המותקנת שלו היא 80 GW. 40 אחוז מהקיבולת שייכים לאנשים פרטיים, כ-10 אחוז לחקלאים. ורק חצי הולך לחברות ולמדינה.

בערך לכל אזרח גרמני שנים עשר יש מתקן אנרגיה חלופית. אותם דמויות מאפיינים את איטליה וספרד בערך. תחנות כוח סולאריות מחוברות לרשת משותפת, כך שבעליהם מייצרים וצורכים בו זמנית חשמל.

IN שנים קודמותצרכנים יכלו לקבל אנרגיה חלופית רק במזג אוויר שטוף שמש, אך כיום השימוש במתחמים שלמים שבהם משלימים פאנלים סולאריים עם סוללות - עופרת מסורתית או ליתיום מודרני - מתרחב באופן פעיל. זה מאפשר לצבור אנרגיה עודפת כך שניתן יהיה להשתמש בה מאוחר יותר בלילה או במזג אוויר גרוע.

מומחים מעריכים ששילוב כזה מאפשר למשפחה האירופית הממוצעת, המונה ארבעה נפשות, לחסוך 60 אחוז מצריכת החשמל. חיסכון של שלושים אחוז יגיע מפאנלים סולאריים ישירות, ועוד שלושים מסוללות.

החיסכון משמעותי, אבל העלות של אנרגיה כזו גבוהה מאוד. סוללה של שישה קוט"ש עולה בממוצע 5,000 יורו.אם מוסיפים את עלות ההתקנה, התחזוקה, המיסים ושאר ההוצאות, אז התקנה של שישה קוט"ש תעלה בין עשרת לעשרים אלף יורו. כעת בגרמניה יש תעריף חשמל של כ-25 אגורות. לפיכך, תקופת ההחזר עבור התקנה חלופית למשפחה אחת תהיה כשלושים שנה.

ברור שאף סוללה לא תחזיק כל כך הרבה זמן. אבל זה נכון רק לטכנולוגיות של היום. לדברי מומחים, עלות הסוללות והפאנלים הסולאריים תפחת, ותעריפי החשמל יעלו. כך הבעלים של חברות רבות, בפרט של גוגל, רואים את הסיכויים. חברה זו היא המובילה בהשקעות בפיתוח אנרגיה חלופית בארצות הברית. כדי להדגיש נקודה זו, הותקנו פאנלים סולאריים בחניון של משרדו המרכזי.

במערב אירופה, כמה מפעלי פלדה ויצרני מלט אומרים שהם מוכנים להשתמש בחלק מהאנרגיה שלהם מפאנלים סולאריים בעתיד הקרוב.

מספר מומחים צופים ירידה חדה בביקוש לסוגי אנרגיה מסורתיים והיעלמות של אנרגיה גרעינית בעתיד הנראה לעין. חברות האנרגיה האמריקאיות כנראה גם מקשיבות להערכות הללו. כך, בשנים האחרונות בארצות הברית, הוועדה המסדירה את האנרגיה הגרעינית לא אישרה אף אחד מפרויקטי תחנת הכוח הגרעינית.

עם זאת, למרות כל הסיכויים הבהירים, אנרגיה חלופית מציבה שאלות שעדיין אין להן תשובות ברורות. אחת הבעיות העיקריות היא שהתפתחות הענף מתרחשת בעיקר עם קולוסאלי תמיכת המדינה. חוסר הוודאות אם המצב הזה יימשך בשנים הקרובות הוא שגרם לירידה בהתעניינות המשקיעים בארה"ב, עליה נכתב קודם לכן. אותה תמונה נצפית באיטליה, שממשלתה קיצצה את תעריפי ההזנה כדי לצמצם את הגירעון התקציבי.

גרמניה מייצרת כרבע מכלל החשמל באמצעות מקורות חלופיים, ואף מייצאת אותו. הבעיה היא שלאנרגיה הזו יש עדיפות להגיע לשוק. וזה כבר מפלה ספקים מסורתיים ופוגע באינטרסים הכלכליים שלהם. המדינה מסבסדת ייצור באמצעות טכנולוגיה חלופית, אבל כסף עבור סובסידיות מתקבל על ידי הגדלת מכסים. עבור גרמנים, כ-20% מעלות החשמל הוא תשלום יתר.

ככל שמייצרים יותר חשמל ירוק, כך קשה יותר לחברות האנרגיה המסורתיות לשרוד. העסקים שלהם בגרמניה כבר נמצאים תחת איום. יצרני אנרגיה גדולים, שהשקיעו ביצור חלופי, נפלו בפח של עצמם. נתח גדול מהחשמל הירוק כבר הוריד את המחירים הסיטונאיים.

פאנלים סולאריים וטורבינות רוח אינם יכולים להפיק אנרגיה בימים מעוננים, בהיעדר רוח, כך שעדיין לא ניתן לנטוש תחנות כוח תרמיות, אך בשל עדיפות החשמל החלופי, יכולות הייצור של תחנות כוח תרמיות נאלצות לבטל במזג אוויר שטוף שמש ובפנים ימים סוערים, וזה מייקר את העלות של הדור שלהם ומשפיע על הצרכנים.

כשמדברים על חשמל חלופי ומצדיקים את עלות-תועלתו בעתיד, מסתמכים לרוב רק על עלות ההתקנות עצמן. אבל כדי שכל מערכת האנרגיה תעבוד והצרכן יקבל חשמל ללא הפרעות, יש צורך לשמור על היכולות המסורתיות, שכתוצאה מכך יועמסו רק בחמישית מכושר הייצור שלהן, וזו תוספת נוספת. הוֹצָאָה. בנוסף, יש צורך מודרניזציה קיצונית של רשת החשמל, להפוך אותה ל"חכמה" על מנת להבטיח את זרימת החשמל דרכה על עקרונות חדשים. כל זה דורש השקעות של מיליארדי דולרים, ועדיין לא ברור לגמרי מי יממן אותן.

בעיתונות, אנרגיה חלופית מצטיירת כתעשייה כמעט נטולת בעיות שמבטיחה לייצר חשמל זול וידידותי לסביבה בעתיד, אבל עסקים רציניים מבינים את הסיכונים הכרוכים בכך. תמיכה ממשלתית אינה מקור מימון אמין במיוחד. "מעיין" כזה יכול להתייבש בכל רגע.

ועוד בעיה משמעותית אחת. מתקני שמש ורוח דורשים רכישה של שטחי קרקע עצומים. אם לתנאים של ארצות הברית זה לא בעיה גדולה, אז מערב אירופה מאוכלסת בצפיפות. לפיכך, טרם יצאו לפועל פרויקטים גדולים הקשורים לאנרגיה חלופית.

חברות אנרגיה, המנסות למזער סיכונים, משקיעות במשותף עם קרנות שונות, לרבות חברות פנסיה וביטוח. אבל גם בגרמניה, כל הפרויקטים המתמשכים אינם בקנה מידה גדול, אלא ממוקד. עדיין אין ניסיון ביצירה ותפעול ארוך טווח של יכולות ייצור גדולות בעולם.

עד כה, הבעיות של אנרגיה חלופית וסיכונים שלה נדונים בעיקר על ידי מומחים, ולכן לא נראה רלוונטי לחברה. לאנרגיה, כמו לכל מערכת מורכבת, מסועפת ומבוססת אחרת, יש אינרציה רבה. ורק שנים של פיתוח של כל טרנד חדש יכול להניע אותו קדימה. מסיבה זו, ככל הנראה, פיתוח אנרגיה חלופית עדיין יתרחש עם תמיכה ממשלתית ויקבל את הטיפול המועדף ביותר.

השדולה "הירוקה" הופכת פעילה יותר ויותר בארצות הברית. אפילו חוקרים רציניים מהמרים על אנרגיה חלופית. לפיכך, על פי דו"ח מאוניברסיטת סטנפורד, מדינת ניו יורק תוכל לספק את צרכי החשמל שלה עד שנת 2030 באמצעות מתקני שמש ורוח. יחד עם זאת, הדוח מצביע על כך שאם הם ממוקמים נכון ברחבי המדינה, אזי אין צורך לשמור על יכולות ייצור תרמיות תפעוליות ברזרבה. נכון, מחברי הדו"ח אינם מציעים לנטוש לחלוטין את האנרגיה המסורתית.

אנרגיה חלופית חדלה להיות אקזוטית היא באמת קיימת. ברור שככל שהוא מתפתח, מספר הבעיות הקשורות אליו רק יגדל.