Fornybar energi blir en stadig viktigere sak i dagens verden. I tillegg til de økende kostnadene for fossilt brensel og trusselen om klimaendringer, har det også vært en positiv utvikling på dette feltet som inkluderer forbedringer i effektivitet og synkende priser.
Alt dette har økt etterspørselen etter alternativ energi og fremskyndet overgangen mot renere, mer bærekraftige metoder for elektrisk kraft. Det er imidlertid viktig å merke seg at det er mange typer - biomasse, sol-, vind-, tidevanns- og geotermisk kraft - og at hver har sin egen andel av fordeler og ulemper.
Biomasse:
Den mest brukte formen for fornybar energi er biomasse. Biomasse refererer ganske enkelt til bruk av organiske materialer og konvertering av dem til andre energiformer som kan brukes. Selv om noen former for biomasse har blitt brukt i århundrer - som å brenne ved - er andre, nyere metoder, fokusert på metoder som ikke produserer karbondioksid.
For eksempel er det biobrensel som er brennende, som er alternativer til olje og gass. I motsetning til fossilt brensel, som produseres av geologiske prosesser, produseres et biodrivstoff gjennom biologiske prosesser - som landbruk og anaerob fordøyelse. Vanlige drivstoff assosiert med denne prosessen er bioetanol, som lages ved å fermentere karbohydrater avledet fra sukker eller stivelsesavlinger (som mais, sukkerrør eller søt sorghum) for å lage alkohol.
Et annet vanlig biodrivstoff er kjent som biodiesel, som er produsert av oljer eller fett ved hjelp av en prosess som kalles transesterifisering - der syremolekyler byttes ut mot alkohol ved hjelp av en katalysator. Disse typer drivstoff er populære alternativer til bensin, og kan brennes i kjøretøyer som er blitt omgjort til å kjøre på dem.
Solenergi:
Solenergi (også fotovoltaikk) er en av de mest populære og raskest voksende kildene til alternativ energi. Her involverer prosessen solceller (vanligvis laget av skiver av krystallinsk silisium) som er avhengige av den fotovoltaiske effekten (PV) for å absorbere fotoner og konvertere dem til elektroner. I mellomtiden er sol-termisk kraft (en annen form for solenergi) avhengig av speil eller linser for å konsentrere et stort område med sollys, eller solenergi (STE), på et lite område (dvs. en solcelle).
Opprinnelig ble fotovoltaisk kraft bare brukt til små til mellomstore operasjoner, alt fra solenergidrevne enheter (som kalkulatorer) til husholdningsmatriser. Helt siden 1980-tallet har imidlertid kommersielle konsentrerte solkraftverk blitt mye mer vanlig. Ikke bare er de en relativt billig energikilde der nettkraften er upraktisk, for dyr eller bare ikke tilgjengelig; økning i solcelleeffektivitet og fallende priser gjør solkraft konkurransedyktig med konvensjonelle kraftkilder (dvs. fossilt brensel og kull).
I dag blir også solenergi i økende grad brukt i nettkoblede situasjoner som en måte å mate lite karbon energi i nettet. I 2050 regner det internasjonale energibyrået med at solenergi - inkludert STE- og PV-operasjoner - vil utgjøre over 25% av markedet, noe som vil gjøre det til verdens største strømkilde (hvor de fleste installasjoner blir distribuert i Kina og India).
Vindkraft:
Vindkraft har blitt brukt i tusenvis av år for å skyve seil, drive vindmøller eller for å generere trykk for vannpumper. Å utnytte vinden for å generere strøm har vært gjenstand for forskning siden slutten av 1800-tallet. Imidlertid var det først med store anstrengelser for å finne alternative kraftkilder i det 20. århundre at vindkraft har blitt omdreiningspunktet for betydelig forskning og utvikling.
Sammenlignet med andre former for fornybar energi, regnes vindkraft som veldig pålitelig og jevn, da vinden er konsistent fra år til år og ikke reduseres i løpet av høye etterspørselstimer. Opprinnelig var bygging av vindparker en kostbar satsning. Men takket være nylige forbedringer har vindkraften begynt å sette topppriser i engrosenergimarkeder over hele verden og kutte inn i inntektene og overskuddene i fossil brenselindustrien.
I følge en rapport som ble gitt ut siste mars av Department of Energy, kan veksten av vindkraft i USA føre til enda mer dyktige jobber i mange kategorier. Med tittelen “Wind Vision: A New Era for Wind Power in the United States” indikerer dokumentet at industrien innen 2050 kunne utgjøre så mye som 35% av USAs elektriske produksjon.
I tillegg kom Global Wind Energy Council og Greenpeace International i fjor for å publisere en rapport med tittelen “Global Wind Energy Outlook 2014”. Denne rapporten uttalte at verdensomspennende vindkraft kunne gi så mye som 25 til 30% av global strøm innen 2050. På tidspunktet for rapporten ble kommersielle installasjoner i mer enn 90 land en total kapasitet på 318 gigawatt (GW), omtrent 3% av den globale forsyningen.
Tidevannskraft:
I likhet med vindkraft regnes tidevannskraft som en potensiell kilde til fornybar energi fordi tidevannet er jevn og forutsigbar. Mye som vindmøller, har tidevannskvarter blitt brukt siden Antikkens Roma og middelalderen. Innkommende vann ble lagret i store dammer, og da tidevannet gikk ut, vendte de vannhjul som genererte mekanisk kraft til å kverne korn.
Det var først på 1800-tallet at prosessen med å bruke fallende vann og spinnende turbiner for å lage elektrisitet ble introdusert i USA og Europa. Og det er først siden det 20. at denne typen operasjoner har blitt skylt for konstruksjon langs kystlinjer og ikke bare elver.
Tradisjonelt har tidevannskraften lidd av relativt høye kostnader og begrenset tilgjengelighet av steder med tilstrekkelig høye tidevannsintervaller eller strømningshastigheter. Mange nyere teknologiske utviklinger og forbedringer, både innen design og turbinteknologi, indikerer imidlertid at den totale tilgjengeligheten av tidevannskraft kan være mye høyere enn tidligere antatt, og at økonomiske og miljømessige kostnader kan bringes ned til konkurransedyktig nivå.
Verdens første storskala tidevannskraftverk er Rance Tidal Power Station i Frankrike, som ble tatt i bruk i 1966. Og i Orknøyene, Skottland, ble verdens første marine energitestanlegg - European Marine Energy Center (EMEC) etablert i 2003 for å starte utviklingen av bølge- og tidevannsenergiindustrien i Storbritannia.
I 2015 gikk verdens første nettkoblet bølgekraftstasjon (CETO, oppkalt etter den greske havgudinnen) på nettet utenfor kysten av Vest-Australia. Denne kraftstasjonen ble utviklet av Carnegie Wave Energy, og opererer under vann og bruker undervannsbøyer for å pumpe en serie havbunnsanordnede pumper, som igjen genererer strøm.
Geotermisk:
Geotermisk elektrisitet er en annen form for alternativ energi som anses som bærekraftig og pålitelig. I dette tilfellet er varmeenergi hentet fra jorden - vanligvis fra magma ledninger, varme kilder eller hydrotermisk sirkulasjon - for å spinne turbiner eller varme bygninger. Det anses som pålitelig fordi jorden inneholder 1031 Joules verdi av varmeenergi, som naturlig strømmer til overflaten ved ledning med en hastighet på 44,2 terawatts (TW) - mer enn det dobbelte av menneskets nåværende energiforbruk.
En ulempe er det faktum at denne energien er diffus og bare kan utnyttes billig på bestemte steder. I visse områder av verden, som Island, Indonesia og andre regioner med høy geotermisk aktivitet, er det imidlertid en lett tilgjengelig og kostnadseffektiv måte å redusere avhengigheten av fossilt brensel og kull for å generere elektrisitet. Land som produserer mer enn 15 prosent av strømmen fra geotermiske kilder inkluderer El Salvador, Kenya, Filippinene, Island og Costa Rica.
Fra 2015 utgjør verdens geotermisk kraftkapasitet 12,8 gigawatt (GW), som forventes å vokse til 14,5 til 17,6 GW innen 2020. Dessuten anslår Geotermisk energiforening (GEA) at bare 6,5 prosent av det totale globale potensialet har vært så langt, mens IPCC rapporterte potensialet for geotermisk kraft å være i området 35 GW til 2 TW.
Problemer med adopsjon:
Et problem med mange former for fornybar energi er at de er avhengige av omstendighetene i naturen - vind, vannforsyning og tilstrekkelig sollys - som kan pålegge begrensninger. En annen sak har vært den relative kostnaden for mange former for alternativ energi sammenlignet med tradisjonelle kilder som olje og naturgass. Inntil veldig nylig var det å drive kullkraftverk eller oljedrevne anlegg billigere enn å investere millioner i bygging av store sol-, vind-, tidevanns- eller geotermiske operasjoner.
Pågående forbedringer som er gjort i produksjonen av solceller, vindturbiner og annet utstyr - for ikke å nevne forbedringer gjort i mengden produsert energi - har imidlertid ført til at mange former for alternativ energi har blitt konkurransedyktig med andre metoder. Over hele verden trapper nasjoner og samfunn opp for å fremskynde overgangen til renere, mer bærekraftige og mer selvforsynende metoder.
Vi har skrevet mange interessante artikler om alternativ energi på Space Magazine. Her er Hva er alternativ energi ?, Hva er solenergi? og hvor kommer geotermisk energi fra? Kan verden kjøre på sol- og vindkraft? og høste solenergi fra verdensrommet.
Du bør også sjekke det nasjonale laboratoriet for prosjekt for fornybar energi og fornybar energi.
Astronomy Cast har også en episode om emnet. Her er avsnitt 51: Jorden.
kilder:
- Wikipedia - Fornybar energi
- U.S. Energy Information Administration - Fornybare og alternative drivstoff
