32,6% - petróleo e derivados. 30,0% - carbón. 23,7% - gas. As tres principais fontes de enerxía que abastecen á humanidade parecen exactamente así. As naves estelares e o planeta "verde" aínda están tan lonxe como a "galaxia moi, moi lonxe".
Sen dúbida hai un movemento cara ás enerxías alternativas, pero é tan lento que se espera un avance, aínda non. Sexamos sinceros: durante os próximos 50 anos, os combustibles fósiles iluminarán as nosas casas.
O desenvolvemento das enerxías alternativas vai lentamente, como un cabaleiro amable ao longo do terraplén do Támesis. Hoxe escribiuse moito máis sobre fontes de enerxía non tradicionais do que se fixo para o seu desenvolvemento e implantación na vida cotiá. Pero nesta dirección hai 3 "mastodontes" recoñecidos que tiran o resto do carro detrás deles.
A enerxía nuclear non se considera aquí, porque a cuestión da súa progresividade e conveniencia de desenvolvemento pódese discutir durante moito tempo.
A continuación haberá indicadores de potencia das estacións, polo que, para analizar os valores, introduciremos un punto de partida: a central máis potente do mundo é a central nuclear de Kashiwazaki-Kariwa (Xapón). Que ten unha capacidade de 8,2 GW.
Enerxía do aire: o vento ao servizo do home
O principio básico da enerxía eólica é a conversión da enerxía cinética das masas de aire en movemento en enerxía térmica, mecánica ou eléctrica.
O vento é o resultado da diferenza de presión do aire na superficie. Aquí implícase o principio clásico de "embarcacións comunicantes", só a escala global. Imaxina 2 puntos: Moscova e San Petersburgo. Se a temperatura en Moscova é máis alta, entón o aire quéntase e sobe, deixando baixa presión e unha cantidade reducida de aire nas capas inferiores. Ao mesmo tempo, hai alta presión en San Petersburgo e hai suficiente aire "desde abaixo". Polo tanto, as masas comezan a fluír cara a Moscova, porque a natureza sempre se esforza polo equilibrio. Así se forma o fluxo de aire, que se chama vento.
Este movemento leva unha enerxía enorme, que os enxeñeiros buscan captar.
Hoxe, o 3% da produción mundial de enerxía procede dos aeroxeradores, e a súa capacidade está en aumento. En 2016, a capacidade instalada dos parques eólicos superou a capacidade das centrais nucleares. Pero hai dúas características que limitan o desenvolvemento da dirección:
1. A potencia instalada é a potencia máxima de funcionamento. E se as centrais nucleares funcionan a este nivel case todo o tempo, os parques eólicos raramente chegan a tales indicadores. A eficiencia destas estacións é do 30-40%. O vento é extremadamente inestable, o que limita a aplicación a escala industrial.
2. A colocación dos parques eólicos é racional en lugares de fluxos de vento constantes, deste xeito é posible garantir a máxima eficiencia da instalación. A localización dos xeradores é significativamente limitada.
A enerxía eólica hoxe só pode considerarse como unha fonte de enerxía adicional en combinación con outras permanentes, como as centrais nucleares e as estacións que utilizan combustibles combustibles.
Os muíños de vento apareceron por primeira vez en Dinamarca: os cruzados trouxeron aquí. Hoxe, neste país escandinavo, o 42% da enerxía prodúcese polos parques eólicos.
O proxecto para a construción dunha illa artificial a 100 km da costa de Gran Bretaña está case rematado. Crearase un proxecto fundamentalmente novo no Dogger Bank, de 6 km2 instalaranse moitos aeroxeradores que transmitirán electricidade ao continente. Será o parque eólico máis grande do mundo. Hoxe, trátase de Gansu (China) cunha capacidade de 5,16 GW. Trátase dun complexo de aeroxeradores, que medra cada ano. O indicador previsto é de 20 GW.
E un pouco sobre o custo.
Os indicadores de custo medio para 1 kWh de enerxía xerada son:
─ carbón 9-30 céntimos;
─ vento 2,5-5 céntimos.
Se é posible resolver o problema coa dependencia da enerxía eólica e así aumentar a eficiencia dos parques eólicos, entón teñen un gran potencial.
Enerxía solar: o motor da natureza - o motor da humanidade
O principio de produción baséase na recollida e distribución da calor dos raios solares.
Agora a participación das centrais solares (SPP) na produción mundial de enerxía é do 0,79%.
Esta enerxía, en primeiro lugar, está asociada á enerxía alternativa: campos fantásticos cubertos de placas grandes con fotocélulas son debuxados inmediatamente ante os teus ollos. Na práctica, a rendibilidade desta dirección é bastante baixa. Entre os problemas, pódese destacar unha violación do réxime de temperatura por riba da central solar, onde se quentan as masas de aire.
Hai programas de desenvolvemento de enerxía solar en máis de 80 países. Pero na maioría dos casos estamos a falar dunha fonte auxiliar de enerxía, porque o nivel de produción é baixo.
É importante colocar correctamente a potencia, para o que se compilan mapas detallados da radiación solar.
O colector solar utilízase tanto para quentar auga para quentar como para xerar electricidade. As células fotovoltaicas xeran enerxía ao "eliminar" fotóns baixo a influencia da luz solar.
O líder en termos de produción de enerxía nas centrais solares é China, e en termos de xeración per cápita - Alemaña.
A maior planta de enerxía solar está situada na granxa solar Topaz, que está situada en California. Potencia 1,1 GW.
Hai desenvolvementos para poñer en órbita os colectores e recoller enerxía solar sen perdela na atmosfera, pero esta dirección aínda ten demasiados obstáculos técnicos.
Potencia da auga: utilizando o motor máis grande do planeta
A enerxía hidráulica é líder entre as fontes de enerxía alternativas. O 20% da produción mundial de enerxía procede da enerxía hidroeléctrica. E entre as fontes renovables o 88%.
Nun determinado tramo do río estase a construír un encoro masivo que bloquea completamente a canle. Créase un encoro augas arriba, e a diferenza de altura ao longo dos lados do encoro pode alcanzar centos de metros. A auga pasa rapidamente pola presa naqueles lugares onde están instaladas as turbinas. Entón, a enerxía da auga en movemento fai xirar os xeradores e leva á xeración de enerxía. Todo é sinxelo.
Dos inconvenientes: unha gran área está inundada, a biovida no río está perturbada.
A maior central hidroeléctrica é Sanxia ("Tres Gargantas") en China. Ten unha capacidade de 22 GW, sendo a planta máis grande do mundo.
As centrais hidroeléctricas son habituais en todo o mundo, e en Brasil proporcionan o 80% da enerxía. Esta dirección é a máis prometedora en enerxías alternativas e está en constante desenvolvemento.
Os pequenos ríos non son capaces de producir gran enerxía, polo que as centrais hidroeléctricas neles están deseñadas para satisfacer as necesidades locais.
O uso da auga como fonte de enerxía implícase en varios conceptos principais:
1. Utilización das mareas. A tecnoloxía é en moitos aspectos semellante á clásica central hidroeléctrica, coa única diferenza de que o encoro non bloquea a canle, senón a desembocadura da baía. A auga do mar fai flutuacións diarias baixo a influencia da atracción da lúa, o que leva á circulación da auga polas turbinas do encoro. Esta tecnoloxía só se implementou nalgúns países.
2. Aproveitamento da enerxía das ondas. As constantes flutuacións da auga no mar aberto tamén poden ser unha fonte de enerxía. Non se trata só do paso das ondas a través de turbinas instaladas estáticamente, senón tamén do uso de "flotadores": pero a superficie do mar sitúa unha cadea de flotadores especiais, dentro dos cales hai pequenas turbinas. As ondas xiran xeradores e xérase unha certa cantidade de enerxía.
En xeral, hoxe as enerxías alternativas non poden converterse nunha fonte global de enerxía. Pero é moi posible proporcionar á maioría dos obxectos enerxía autónoma. Segundo as características do territorio, sempre podes escoller a mellor opción.
Para a independencia enerxética global, será necesario algo fundamentalmente novo, como a "teoría do éter" do famoso serbio.
Sen demagoxia, é estraño que nos anos 2000 a humanidade produza enerxía de forma non moito máis progresiva que a locomotora que fotografaron os irmáns Lumiere. Hoxe, a cuestión dos recursos enerxéticos entrou moi lonxe no ámbito da política e das finanzas, que determina a estrutura da produción eléctrica. Se o aceite acende as lámpadas, entón alguén o precisa...