Οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας γίνονται όλο και πιο σημαντικό ζήτημα στον σημερινό κόσμο. Εκτός από το αυξανόμενο κόστος των ορυκτών καυσίμων και την απειλή της κλιματικής αλλαγής, υπήρξαν επίσης θετικές εξελίξεις σε αυτόν τον τομέα, οι οποίες περιλαμβάνουν βελτιώσεις στην αποδοτικότητα καθώς και μείωση των τιμών.
Όλα αυτά αύξησαν τη ζήτηση για εναλλακτική ενέργεια και επιτάχυναν τη μετάβαση προς καθαρότερες, πιο βιώσιμες μεθόδους ηλεκτρικής ενέργειας. Ωστόσο, είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι υπάρχουν πολλά είδη - βιομάζα, ηλιακή, αιολική, παλιρροιακή και γεωθερμική ενέργεια - και ότι το καθένα έχει το δικό του μερίδιο των πλεονεκτημάτων και μειονεκτημάτων.
Βιομάζα:
Η πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη μορφή ανανεώσιμης ενέργειας είναι η βιομάζα. Η βιομάζα αναφέρεται απλώς στη χρήση οργανικών υλικών και στη μετατροπή τους σε άλλες μορφές ενέργειας που μπορούν να χρησιμοποιηθούν. Αν και ορισμένες μορφές βιομάζας έχουν χρησιμοποιηθεί για αιώνες - όπως καύση ξύλου - άλλες, νεότερες μέθοδοι, εστιάζονται σε μεθόδους που δεν παράγουν διοξείδιο του άνθρακα.
Για παράδειγμα, υπάρχουν καθαρά καύσιμα βιοκαύσιμα που είναι εναλλακτικές λύσεις για το πετρέλαιο και το φυσικό αέριο. Σε αντίθεση με τα ορυκτά καύσιμα, τα οποία παράγονται με γεωλογικές διεργασίες, ένα βιοκαύσιμο παράγεται μέσω βιολογικών διεργασιών - όπως η γεωργία και η αναερόβια πέψη. Τα κοινά καύσιμα που σχετίζονται με αυτήν τη διαδικασία είναι η βιοαιθανόλη, η οποία δημιουργείται με ζύμωση υδατανθράκων που προέρχονται από ζάχαρη ή άμυλο (όπως καλαμπόκι, ζαχαροκάλαμο ή γλυκό σόργο) για τη δημιουργία αλκοόλ.
Ένα άλλο κοινό βιοκαύσιμο είναι γνωστό ως βιοντίζελ, το οποίο παράγεται από έλαια ή λίπη χρησιμοποιώντας μια διαδικασία γνωστή ως διεστεροποίηση - όπου τα μόρια οξέων ανταλλάσσονται με αλκοόλη με τη βοήθεια ενός καταλύτη. Αυτοί οι τύποι καυσίμων είναι δημοφιλείς εναλλακτικές λύσεις για τη βενζίνη και μπορούν να καούν σε οχήματα που έχουν μετατραπεί για χρήση σε αυτά.
Ηλιακή ενέργεια:
Η ηλιακή ενέργεια (γνωστή και ως φωτοβολταϊκά) είναι μία από τις πιο δημοφιλείς και ταχύτερα αναπτυσσόμενες πηγές εναλλακτικής ενέργειας. Εδώ, η διαδικασία περιλαμβάνει ηλιακά κύτταρα (συνήθως φτιαγμένα από φέτες κρυσταλλικού πυριτίου) που βασίζονται στο φωτοβολταϊκό φαινόμενο (PV) για να απορροφήσουν φωτόνια και να τα μετατρέψουν σε ηλεκτρόνια. Εν τω μεταξύ, η ηλιακή θερμική ισχύς (μια άλλη μορφή ηλιακής ενέργειας) βασίζεται σε καθρέφτες ή φακούς για να συγκεντρώσει μια μεγάλη περιοχή του ηλιακού φωτός, ή ηλιακή θερμική ενέργεια (STE), σε μια μικρή περιοχή (δηλαδή ένα ηλιακό στοιχείο).
Αρχικά, η φωτοβολταϊκή ενέργεια χρησιμοποιήθηκε μόνο για μικρές έως μεσαίες λειτουργίες, που κυμαίνονται από ηλιακές συσκευές (όπως αριθμομηχανές) έως οικιακές συστοιχίες. Ωστόσο, από τη δεκαετία του 1980, οι εμπορικοί συγκεντρωμένοι ηλιακοί σταθμοί έχουν γίνει πολύ πιο συνηθισμένοι. Δεν είναι μόνο μια σχετικά φθηνή πηγή ενέργειας όπου η ισχύς του δικτύου είναι άβολη, πολύ ακριβή ή απλώς μη διαθέσιμη. Οι αυξήσεις στην αποδοτικότητα των ηλιακών κυψελών και η πτώση των τιμών καθιστά την ηλιακή ενέργεια ανταγωνιστική με τις συμβατικές πηγές ενέργειας (δηλαδή ορυκτά καύσιμα και άνθρακας).
Σήμερα, η ηλιακή ενέργεια χρησιμοποιείται επίσης όλο και περισσότερο σε καταστάσεις που συνδέονται με το δίκτυο ως τρόπος τροφοδοσίας ενέργειας χαμηλών εκπομπών άνθρακα στο δίκτυο. Μέχρι το 2050, ο Διεθνής Οργανισμός Ενέργειας αναμένει ότι η ηλιακή ενέργεια - συμπεριλαμβανομένων των λειτουργιών STE και PV - θα αποτελέσει πάνω από το 25% της αγοράς, καθιστώντας την τη μεγαλύτερη πηγή ηλεκτρικής ενέργειας στον κόσμο (με τις περισσότερες εγκαταστάσεις να αναπτύσσονται στην Κίνα και την Ινδία).
Αιολική ενέργεια:
Η αιολική ενέργεια έχει χρησιμοποιηθεί για χιλιάδες χρόνια για να ωθήσει πανιά, ανεμόμυλους ισχύος ή για να δημιουργήσει πίεση για αντλίες νερού. Η αξιοποίηση του ανέμου για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας αποτελεί αντικείμενο έρευνας από τα τέλη του 19ου αιώνα. Ωστόσο, μόνο με σημαντικές προσπάθειες για την εξεύρεση εναλλακτικών πηγών ενέργειας τον 20ο αιώνα η αιολική ενέργεια έχει γίνει το επίκεντρο σημαντικής έρευνας και ανάπτυξης.
Σε σύγκριση με άλλες μορφές ανανεώσιμης ενέργειας, η αιολική ενέργεια θεωρείται πολύ αξιόπιστη και σταθερή, καθώς ο αέρας είναι συνεπής από έτος σε έτος και δεν μειώνεται κατά τις ώρες αιχμής της ζήτησης. Αρχικά, η κατασκευή αιολικών πάρκων ήταν μια δαπανηρή επιχείρηση. Αλλά χάρη στις πρόσφατες βελτιώσεις, η αιολική ενέργεια έχει αρχίσει να καθορίζει τις υψηλές τιμές στις χονδρικές αγορές ενέργειας παγκοσμίως και να περικόπτει τα έσοδα και τα κέρδη της βιομηχανίας ορυκτών καυσίμων.
Σύμφωνα με μια έκθεση που εκδόθηκε τον περασμένο Μάρτιο από το Υπουργείο Ενέργειας, η αύξηση της αιολικής ενέργειας στις Ηνωμένες Πολιτείες θα μπορούσε να οδηγήσει σε ακόμη πιο εξειδικευμένες θέσεις εργασίας σε πολλές κατηγορίες. Με τίτλο "Wind Vision: A New Era for Wind Power στις Ηνωμένες Πολιτείες", το έγγραφο δείχνει ότι έως το 2050, η βιομηχανία θα μπορούσε να αντιπροσωπεύει έως και το 35% της ηλεκτρικής παραγωγής των ΗΠΑ.
Επιπλέον, πέρυσι, το Παγκόσμιο Συμβούλιο Αιολικής Ενέργειας και η Greenpeace International συγκεντρώθηκαν για να δημοσιεύσουν μια έκθεση με τίτλο «Global Wind Energy Outlook 2014». Αυτή η έκθεση ανέφερε ότι παγκοσμίως, η αιολική ενέργεια θα μπορούσε να παρέχει έως και το 25 έως 30% της παγκόσμιας ηλεκτρικής ενέργειας έως το 2050. Τη στιγμή της σύνταξης της έκθεσης, οι εμπορικές εγκαταστάσεις σε περισσότερες από 90 χώρες είχαν συνολική χωρητικότητα 318 gigawatts (GW), παρέχοντας περίπου το 3% της παγκόσμιας προσφοράς.
Παλιρροιακή ισχύς:
Παρόμοια με την αιολική ενέργεια, η παλιρροιακή ενέργεια θεωρείται πιθανή πηγή ανανεώσιμης ενέργειας, επειδή οι παλίρροιες είναι σταθερές και προβλέψιμες. Όπως και οι ανεμόμυλοι, οι ανεμόμυλοι έχουν χρησιμοποιηθεί από την εποχή της Αρχαίας Ρώμης και του Μεσαίωνα. Το εισερχόμενο νερό αποθηκεύτηκε σε μεγάλες λίμνες, και καθώς βγήκαν οι παλίρροιες, γύρισαν τροχοφόρους τροχούς που παρήγαγαν μηχανική ισχύ σε μύλο σιτηρών.
Μόνο τον 19ο αιώνα εισήχθη στις ΗΠΑ και στην Ευρώπη η διαδικασία χρήσης του νερού που πέφτει και της περιστροφής των στροβίλων. Και μόνο από τις 20 έθεσε σε λειτουργία τέτοιου είδους εργασίες για κατασκευή κατά μήκος ακτών και όχι μόνο ποταμών.
Παραδοσιακά, η παλιρροιακή ισχύς έχει υποστεί σχετικά υψηλό κόστος και περιορισμένη διαθεσιμότητα τοποθεσιών με αρκετά υψηλές παλιρροιακές περιοχές ή ταχύτητες ροής. Ωστόσο, πολλές πρόσφατες τεχνολογικές εξελίξεις και βελτιώσεις, τόσο στον σχεδιασμό όσο και στην τεχνολογία στροβίλων, δείχνουν ότι η συνολική διαθεσιμότητα παλιρροιακής ισχύος μπορεί να είναι πολύ υψηλότερη από ό, τι είχε υποτεθεί προηγουμένως και ότι το οικονομικό και περιβαλλοντικό κόστος μπορεί να μειωθεί σε ανταγωνιστικά επίπεδα.
Ο πρώτος παλιρροιακός σταθμός μεγάλης κλίμακας στον κόσμο είναι ο σταθμός Rance Tidal Power στη Γαλλία, ο οποίος τέθηκε σε λειτουργία το 1966. Και στο Orkney της Σκωτίας, ιδρύθηκε το πρώτο κέντρο δοκιμής θαλάσσιας ενέργειας στον κόσμο - το Ευρωπαϊκό Κέντρο Θαλάσσιας Ενέργειας (EMEC) - 2003 για να ξεκινήσει η ανάπτυξη της βιομηχανίας κυμάτων και παλιρροϊκής ενέργειας στο Ηνωμένο Βασίλειο.
Το 2015, ο πρώτος παγκόσμιος σταθμός κυματοηλεκτρικής ενέργειας που συνδέεται με το δίκτυο (CETO, που πήρε το όνομά του από την ελληνική θεά της θάλασσας) έγινε συνδεδεμένος στα ανοικτά των ακτών της Δυτικής Αυστραλίας. Αναπτύχθηκε από την Carnegie Wave Energy, αυτός ο σταθμός παραγωγής ενέργειας λειτουργεί κάτω από το νερό και χρησιμοποιεί υποθαλάσσιους σημαντήρες για την άντληση μιας σειράς αντλιών βυθού, οι οποίες με τη σειρά τους παράγουν ηλεκτρισμό.
Γεωθερμική:
Η γεωθερμική ηλεκτρική ενέργεια είναι μια άλλη μορφή εναλλακτικής ενέργειας που θεωρείται βιώσιμη και αξιόπιστη. Σε αυτήν την περίπτωση, η θερμική ενέργεια προέρχεται από τη Γη - συνήθως από αγωγούς μάγματος, θερμές πηγές ή υδροθερμική κυκλοφορία - για περιστροφή στροβίλων ή θερμικών κτιρίων. Θεωρείται αξιόπιστο επειδή η Γη περιέχει 1031 joules αξίας θερμικής ενέργειας, η οποία ρέει φυσικά στην επιφάνεια με αγωγιμότητα με ρυθμό 44,2 terawatts (TW) - περισσότερο από το διπλάσιο της τρέχουσας κατανάλωσης ενέργειας της ανθρωπότητας.
Ένα μειονέκτημα είναι το γεγονός ότι αυτή η ενέργεια είναι διάχυτη και μπορεί να αξιοποιηθεί φθηνά μόνο σε ορισμένες περιοχές. Ωστόσο, σε ορισμένες περιοχές του κόσμου, όπως η Ισλανδία, η Ινδονησία και άλλες περιοχές με υψηλά επίπεδα γεωθερμικής δραστηριότητας, είναι ένας εύκολα προσβάσιμος και οικονομικά αποδοτικός τρόπος μείωσης της εξάρτησης από ορυκτά καύσιμα και άνθρακα για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Οι χώρες που παράγουν περισσότερο από το 15% της ηλεκτρικής τους ενέργειας από γεωθερμικές πηγές περιλαμβάνουν το Ελ Σαλβαδόρ, την Κένυα, τις Φιλιππίνες, την Ισλανδία και την Κόστα Ρίκα.
Από το 2015, η παγκόσμια χωρητικότητα γεωθερμικής ενέργειας ανέρχεται σε 12,8 gigawatts (GW), η οποία αναμένεται να αυξηθεί σε 14,5 έως 17,6 GW έως το 2020. Επιπλέον, η Ένωση Γεωθερμικής Ενέργειας (GEA) εκτιμά ότι μόνο το 6,5% του συνολικού παγκόσμιου δυναμικού έχει αξιοποιηθεί μέχρι στιγμής, ενώ το IPCC ανέφερε ότι η γεωθερμική ισχύς κυμαίνεται από 35 GW έως 2 TW.
Ζητήματα με την υιοθέτηση:
Ένα πρόβλημα με πολλές μορφές ανανεώσιμης ενέργειας είναι ότι εξαρτώνται από τις συνθήκες της φύσης - αέρας, παροχή νερού και επαρκές φως του ήλιου - που μπορούν να επιβάλουν περιορισμούς. Ένα άλλο ζήτημα ήταν η σχετική δαπάνη πολλών μορφών εναλλακτικής ενέργειας σε σύγκριση με τις παραδοσιακές πηγές όπως το πετρέλαιο και το φυσικό αέριο. Μέχρι πολύ πρόσφατα, η λειτουργία μονάδων με καύση άνθρακα ή πετρελαίου ήταν φθηνότερη από την επένδυση εκατομμυρίων στην κατασκευή μεγάλων ηλιακών, αιολικών, παλιρροιακών ή γεωθερμικών εργασιών.
Ωστόσο, οι συνεχιζόμενες βελτιώσεις στην παραγωγή ηλιακών κυψελών, ανεμογεννητριών και άλλου εξοπλισμού - για να μην αναφέρουμε βελτιώσεις που έγιναν στην ποσότητα της παραγόμενης ενέργειας - είχε ως αποτέλεσμα πολλές μορφές εναλλακτικής ενέργειας να γίνουν ανταγωνιστικές με άλλες μεθόδους. Σε όλο τον κόσμο, τα έθνη και οι κοινότητες εντείνουν για να επιταχύνουν τη μετάβαση προς καθαρότερες, πιο βιώσιμες και πιο αυτάρκεις μεθόδους.
Έχουμε γράψει πολλά ενδιαφέροντα άρθρα σχετικά με την εναλλακτική ενέργεια στο Space Magazine. Εδώ είναι τι είναι η εναλλακτική ενέργεια ;, Τι είναι η ηλιακή ενέργεια; και από πού προέρχεται η γεωθερμική ενέργεια ;, Θα μπορούσε ο κόσμος να λειτουργεί με ηλιακή και αιολική ενέργεια;
Θα πρέπει επίσης να δείτε το Εθνικό Εργαστήριο Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας και το Σχέδιο Πολιτικής για τις Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας.
Το Astronomy Cast έχει επίσης ένα επεισόδιο στο θέμα. Εδώ είναι το επεισόδιο 51: Γη.
Πηγές:
- Wikipedia - Ανανεώσιμες πηγές ενέργειας
- Διαχείριση ενεργειακών πληροφοριών ΗΠΑ - Ανανεώσιμα και εναλλακτικά καύσιμα
