Alternativní energie je v posledních letech předmětem intenzivního zájmu a diskusí. Díky hrozbě změny klimatu a skutečnosti, že průměrné globální teploty rok od roku stále rostou, přirozeně zesílila snaha najít formy energie, které sníží závislost lidstva na fosilních palivech, uhlí a dalších znečišťujících metodách.
Zatímco většina koncepcí alternativní energie není nová, problém se stal naléhavým teprve v posledních několika desetiletích. A díky zlepšení technologie a výroby klesají náklady na většinu forem alternativní energie, zatímco účinnost se zvyšuje. Ale co je alternativní energie a jaká je pravděpodobnost, že se stane mainstreamem?
Definice:
Samozřejmě existuje určitá debata o tom, co znamená „alternativní energie“ a na co ji lze použít. Na jedné straně může tento termín odkazovat na formy energie, které nezvyšují uhlíkovou stopu lidstva. V tomto ohledu to může zahrnovat věci jako jaderná zařízení, vodní elektrárny a dokonce věci jako zemní plyn a „čisté uhlí“.
Rezidenční solární panely v Německu. Kredit: Wikimedia Commons/ Sideka Solartechnik
Na druhou stranu se tento termín používá také k označení toho, co je v současnosti považováno za netradiční způsoby energie – jako je solární, větrná, geotermální, biomasa a další nedávné přírůstky. Tento druh klasifikace vylučuje metody, jako je hydroelektrárna, které existují již více než století, a jsou proto zcela běžné v určitých oblastech světa.
Dalším faktorem je, že alternativní zdroje energie jsou považovány za „čisté“, což znamená, že neprodukují škodlivé znečišťující látky. Jak již bylo uvedeno, může se to týkat oxidu uhličitého, ale také jiných emisí, jako je oxid uhelnatý, oxid siřičitý, oxid dusíku a další. V rámci těchto parametrů není jaderná energie považována za alternativní zdroj energie, protože produkuje radioaktivní odpad, který je vysoce toxický a musí být skladován.
Ve všech případech se však tento termín používá k označení forem energie, které v nadcházejících desetiletích nahradí fosilní paliva a uhlí jako převládající formu výroby energie.
Druhy alternativní energie:
Přísně vzato, existuje mnoho druhů alternativní energie. Definice se opět stávají trochu problematickým bodem a tento termín byl v minulosti používán pro označení jakékoli metody, která byla v té době považována za nemainstreamovou. Pokud však tento termín použijeme široce, aby znamenal alternativy k uhlí a fosilním palivům, může zahrnovat kterékoli nebo všechny následující:
Vodní elektřina:To se týká energie generované přehradami vodních elektráren, kde padající voda (tj. řeky nebo kanály) je vedena přes zařízení pro roztočení turbín a výrobu elektřiny.
Jaderná elektrárna, která uvolňuje horkou páru jako vedlejší produkt procesu pomalého štěpení. Poděkování: Wikipedia Commons/Emmelie Callewaert
Jaderná energie:Energie, která se vyrábí pomalými štěpnými reakcemi. Tyčinky uranu nebo jiných radioaktivních prvků ohřívají vodu a vytvářejí páru, která zase roztáčí turbíny a vyrábí elektřinu.
Solární energie:Energie využívaná přímo ze Slunce, kde fotovoltaické články (obvykle složené z křemíkového substrátu a uspořádané do velkých polí) přeměňují sluneční paprsky přímo na elektrickou energii. V některých případech se teplo produkované slunečním zářením využívá také k výrobě elektřiny, která je známá jako solární tepelná energie.
Síla větru:Energie generovaná prouděním vzduchu, kde jsou velké větrné turbíny roztáčeny větrem k výrobě elektřiny.
Geotermální energie:Energie generovaná teplem a párou produkovaná geologickou činností v zemské kůře. Ve většině případů to spočívá v tom, že potrubí je umístěno v zemi nad geologicky aktivními zónami pro vedení páry přes turbíny, čímž se vyrábí elektřina.
Energie přílivu a odlivu:Energie generovaná přílivovými svazky umístěnými kolem pobřeží. Zde každodenní změny přílivu a odlivu způsobují, že voda proudí tam a zpět turbínami a vyrábí elektřinu, která se poté přenáší do elektráren podél pobřeží.
biomasa:To se týká paliv, která pocházejí z rostlin a biologických zdrojů – tj. etanol, glukóza, řasy, houby, bakterie – které by mohly nahradit benzín jako zdroj paliva.
Vodík:Energie získaná z procesů zahrnujících plynný vodík. To může zahrnovat katalytické konvertory, kde jsou molekuly vody rozbity a znovu spojeny elektrolýzou; vodíkové palivové články, kde se plyn používá k pohonu spalovacích motorů nebo se zahřívá a používá k roztočení turbín; nebo jaderná fúze, kdy se atomy vodíku za kontrolovaných podmínek slučují a uvolňují neuvěřitelné množství energie.
Reaktor Mega Ampere Spherical Tokamak (MAST) v Culham Center for Fusion Energy (UK). Kredit: CCFE
Alternativní a obnovitelná energie:
V mnoha případech jsou alternativní zdroje energie také obnovitelné. Tyto termíny však nejsou zcela zaměnitelné, vzhledem k tomu, že mnoho forem alternativní energie závisí na omezeném zdroji. Například jaderná energie se spoléhá na uran nebo jiné těžké prvky, které se musí těžit.
Mezitím se větrná, solární, přílivová, geotermální a vodní energie spoléhají na zdroje, které jsou zcela obnovitelné. Sluneční paprsky jsou nejhojnějším zdrojem energie ze všech, a přestože jsou omezeny počasím a denními výkyvy, jsou trvalé – a proto z průmyslového hlediska nevyčerpatelné. Vítr je také konstantní díky rotaci Země a změnám tlaku v naší atmosféře.
Rozvoj:
V současné době je alternativní energie stále velmi v plenkách. Tento obraz se však rychle mění v důsledku kombinace politického tlaku, celosvětových ekologických katastrof (sucho, hladomor, záplavy, bouřkové aktivity) a zlepšení technologií obnovitelných zdrojů energie.
Například v roce 2015 byly světové energetické potřeby stále převážně zajišťovány zdroji jako uhlí (41,3 %) a zemní plyn (21,7 %). Vodní a jaderná energie tvořily 16,3 % a 10,6 %, zatímco „obnovitelné zdroje“ (tj. slunce, vítr, biomasa atd.) tvořily pouhých 5,7 %.
V Dánsku představuje větrná energie 28 % elektrické výroby a je levnější než uhelná energie. Kredit: denmark.dk
To představovalo významnou změnu oproti roku 2013, kdy celosvětová spotřeba ropy, uhlí a zemního plynu činila 31,1 %, 28,9 % a 21,4 %. Jaderná a vodní energie tvořila 4,8 % a 2,45 %, obnovitelné zdroje jen 1,2 %.
Kromě toho došlo k nárůstu počtu mezinárodních dohod týkajících se omezování používání fosilních paliv a rozvoje alternativních zdrojů energie. Mezi ně patří Směrnice o obnovitelné energii Evropská unie podepsala v roce 2009 a stanovila cíle pro využívání obnovitelné energie pro všechny členské státy na rok 2020.
V dohodě se v zásadě uvádělo, že EU do roku 2020 naplní alespoň 20 % svých celkových energetických potřeb obnovitelnými zdroji energie a že do roku 2020 bude alespoň 10 % pohonných hmot v dopravě pocházet z obnovitelných zdrojů. V listopadu 2016 Evropská komise revidovala tyto cíle, které stanoví, že minimálně 27 % energetických potřeb EU bude do roku 2030 pocházet z obnovitelných zdrojů.
V roce 2015 se v Paříži sešla Rámcová úmluva Organizace spojených národů o změně klimatu (UNFCCC), aby navrhla rámec pro snižování emisí skleníkových plynů a financování alternativní energie, který by vstoupil v platnost do roku 2020. Pařížská dohoda , která byla přijata 12. prosince 2015 a otevřena k podpisu 22. dubna (Den Země), 2016, v sídle OSN v New Yorku.
Krafla je geotermální elektrárna na Islandu. Kredit: Wikipedia Commons / Ásgeir Eggertsson
Několik zemí a států bylo také známo, že mají vedoucí postavení v oblasti rozvoje alternativní energie. Například v Dánsku větrná energie poskytuje až 140 % poptávky země po elektřině , přičemž přebytek je poskytnut sousedním zemím, jako je Německo a Švédsko.
Island díky své poloze v severním Atlantiku a svým aktivním sopkám dosáhl 100% závislost na obnovitelné energii do roku 2012 prostřednictvím kombinace vodní a geotermální energie. V roce 2016 německá politika postupného ukončení závislosti na ropě a jaderné energii vedla k tomu, že země dosáhla milníku 15. května 2016 – kde téměř 100 % jeho poptávky po elektřině pocházelo z obnovitelných zdrojů.
Stát Kalifornie také v posledních letech učinil působivé pokroky, pokud jde o jeho závislost na obnovitelné energii. V roce 2009, 11,6 minuty t veškeré elektřiny ve státě pocházelo z obnovitelných zdrojů, jako jsou větrné, solární, geotermální, biomasové a malé vodní elektrárny. Díky mnoha programům, které podporují přechod na obnovitelné zdroje energie, tato spolehnutí zvýšen na 25 % do roku 2015.
Na základě současného tempa přijímání jsou dlouhodobé vyhlídky alternativní energie mimořádně pozitivní. Podle a zpráva za rok 2014 Podle Mezinárodní energetické agentury (IEA) bude fotovoltaická solární energie a solární tepelná energie do roku 2050 tvořit 27 % celosvětové poptávky, což z ní udělá jediný největší zdroj energie. Podobně, zpráva z roku 2013 o větrné energii ukázal, že do roku 2050 by vítr mohl tvořit až 18 % celosvětové poptávky.
IEA Světový energetický výhled 2016 také tvrdí, že do roku 2040 zemní plyn, vítr a slunce zastíní uhlí a ropu jako převládající zdroje energie. A někteří dokonce tvrdí, že – díky rozvoji solární, větrné a fúzní technologie – fosilní paliva budou do roku 2050 zastaralá .
Jako u všech věcí, přijetí alternativní energie bylo postupné. Ale díky rostoucímu problému změny klimatu a rostoucí poptávce po elektřině na celém světě se rychlost, s jakou jsou přijímány čisté a alternativní metody, v posledních letech exponenciálně zvyšuje. Někdy během tohoto století může lidstvo dosáhnout bodu, kdy se stane uhlíkově neutrálním, a to ani za okamžik!
Pro Universe Today jsme napsali mnoho článků o alternativní energii. Zde je Jaké jsou různé typy obnovitelné energie? , Co je to solární energie? , Jak funguje větrná turbína? , Mohl by svět běžet na solární a větrnou energii? , Odkud pochází geotermální energie? a Kompromisy vedou k dohodě o změně klimatu .
Pokud chcete více informací o alternativní energii, podívejte se na Alternativní energetické plodiny ve vesmíru . A zde je odkaz na Alternativní energetické technologie pro kontrolu změny klimatu .
Nahráli jsme také epizodu Astronomy Cast o planetě Zemi. Poslouchej tady, Epizoda 51: Země .
Prameny: