Obnovljivi viri energije

obnovljivi viri energije

Energija iz obnovljivih virov je v razcvetu, saj inovacije znižujejo stroške in začenjajo uresničevati obljube o prihodnosti čiste energije.

To pomeni, da obnovljivi viri energije vse bolj izpodrivajo “umazana” fosilna goriva v energetskem sektorju, kar prinaša manjše emisije ogljika in drugih vrst onesnaževanja. Vendar niso vsi viri energije, ki se tržijo kot “obnovljivi”, koristni za okolje. Biomasa in veliki hidroelektrarniški jezovi predstavljajo težke kompromise, če upoštevamo vpliv na divje živali, podnebne spremembe in druga vprašanja. 

Obnovljiva energija, pogosto imenovana čista energija, izvira iz naravnih virov ali procesov, ki se nenehno obnavljajo. Na primer, sončna svetloba ali veter še naprej sijeta in pihata, čeprav je njuna razpoložljivost odvisna od časa in vremena.

Čeprav se obnovljivi viri energije pogosto obravnavajo kot nova tehnologija, se izkoriščanje moči narave že dolgo uporablja za ogrevanje, prevoz, razsvetljavo in drugo. Veter je poganjal čolne, ki so pluli po morjih, in mline na veter, ki so mleli žito. Sonce je čez dan zagotavljalo toploto in pomagalo pri kurjenju ognja, ki je trajal do večera. Toda v zadnjih približno 500 letih se je človek vse bolj posluževal cenejših in bolj umazanih virov energije, kot sta premog in plin, pridobljen z lomljenjem.

Poznamo različne vrste obnovljivih virov energij. To so:

  • Sončna energija;
    • Vetrna energija.;
    • Vodna energija;
    • Geotermalna energija;
    • Biomasa;
    • Vodik.

V nadaljevanju bom opisala tri glavne vrste obnovljivih virov energij. Sončno energija, geotermalna energija in vetrna energija.

SONČNA ( SOLARNA) ENERGIJA

solarna energija

Sončno energijo lahko na štiri načine spremenimo v nam zelo uporabne oblike energije: 

  • Preko sončnih žarkov lahko neposredno ogrevamo stavbe ali vodo;
    • S fotonapetostno pretvorbo lahko proizvajamo električno energijo;
    • S fotosintezo lahko pridelamo biomaso;
    • Uporabimo jo lahko za pridelovanje hrane (rast rastlin).

Naprave katere uporabljamo za izkoriščanje sončne energije so:

  • Sončne celice s katerimi proizvajamo elektriko;
    • Sončni kolektorji, s katerimi grejemo vodo;
    • Sončni koncentratorski sistemi, s katerimi preko toplotne energije proizvajamo elektriko( sonce segreje in upari vodo, ki požene turbino, ki je povezana z generatorjem za proizvodnjo električne energije).

Kaj je fotonapetostna sončna elektrarna?

Fotonapetostni tehnologiji rečemo tudi fotovoltaična in nam omogoča neposredno pretvarjanje sončne energije oz. sevanja v električno energijo. Pri tem procesu je potrebna uporaba polprevodniških materialov, kot so silicij. Ko v sončno celico na spoj dveh polprevodnikov pade svetloba se ustvarjajo pari elektron-vrzeli. Ti se zaradi vgrajenega električnega polja ločijo in zaradi ločitve naboja na sponkah sončnih celic ustvarijo električno napetost, ki poganja električni tok. Klasične sončne elektrarne lahko izkoristijo do 10% sončne energije, dražje sončne elektrarne pa tudi do 20%.

Kaj je termalna sončna elektrarna?

Termalna sončna elektrarna elektriko proizvaja tako, da sončno svetlobo oz. sevanje usmeri v neko snov, ki je na primer voda, ki se spremeni v paro ali pa plin, ki doseže veliko temperaturo. Para ali pa plin nato poganjata turbino, ki je vezana na generator, ki proizvaja električno energijo. Termalna sončna elektrarna je oblika klasične termoelektrarne, ki namesto, da bi sežigala fosilna goriva, kot vir toplote izkorišča sončno energijo.

PREDNOSTI IN SLABOSTI SONČNE ENERGIJE

Prednosti:

  • Med obratovanjem elektrarn se ne proizvajajo toplogredni plini;
    • Obratovalni stroški so nizki;
    • Tiho in nemoteče delovanje na okolje;
    • Sončne celice se lahko uporablja povsod, brez električnih omrežji v bližini (v pomorstvo, na plovilih, odmaknjenih lokacijah in pri aktivnostih v naravi).

Slabosti:

  • Vir sončne energije je nezanesljiv, saj je odvisen od razpoložljivosti sončnega obsevanja ne pa od trenutnih potreb, zato so zraven potrebni še dodatni viri energije.
    • Vir sončne energije je tudi nizko razpoložljiv predvsem na območjih z malo sončnimi dnevi in ne more zagotavljati zanesljive oskrbe z električno energijo;
    • Začetni stroški so visoki;
    • Sončne elektrarne vplivajo na podobo okolja, saj zavzemajo velike površine;
    • Obstajajo tudi možnosti požarov na mestih, kjer se nahajajo sončne elektrarne.

GEOTERMALNA ENERGIJA

geotermalna energija

Geotermalna energija izhaja iz vroče notranjosti Zemlje, ki se od svojega nastanka še ni ohladila. Še naprej pa se segreva tudi zaradi jedrskih reakcij v Zemeljskem središču, ki potekajo še danes in tako vzdržujejo visoko temperaturo sredice. Toplota se prenaša iz jedra Zemlje skozi plašč proti zemeljski površini. Ljudje uporabljajo geotermalno toploto tako za kopanje, ogrevanje stavb in za proizvodnjo električne energije.

Pri počasnem razpadanju radioaktivnih delcev v zemeljskem jedru, ki poteka v vseh kamninah, nastaja geotermalna energija.

Zemlja ima štiri glavne dele oz. plasti:

  • Notranje jedro iz trdnega železa s premerom približno 2400 kilometrov;
    • Zunanje jedro iz vroče staljene kamnine, imenovane magma, je debela približno 2400 kilometrov;
    • Plašč iz magme in kamnin, ki obdaja zunanje jedro in je debel približno 3000 kilometrov;
    • Skorja trdnih kamnin, ki tvori celine in oceanska dna, debela od 24 do 57 kilometrov pod celinami in od 5 do 8 kilometrov pod oceani.

Znanstveniki so odkrili, da je temperatura v notranjem jedru Zemlje okrog   6000 °C, kar je približno enako vroče, kot površina sonca. Temperature v plašču Zemlje se gibljejo od približno 200 °C na zgornji meji z zemeljsko skorjo do približno 4000 °C na meji med plaščem in jedrom.

Iz geotermalne energije proizvajamo električno energijo. Geotermalna elektrarna deluje podobno kot klasična termoelektrarna. Voda kot para poganja turbino, katera je vezana na generator. Generator nato proizvaja električno energijo. Tehnološki del elektrarne je ločen na dva tokokroga. To sta primarni in sekundarni tokokrog. Primarni tokokrog sprejema vodo, ki prinaša toploto na površje iz zemeljskih globin. Ko se voda v globini ogreje, se dvigne na površje in toplotnemu izmenjevalcu preda toploto vodi sekundarnega tokokroga. Ohlajena primarna voda, ki je v toplotnem izmenjevalcu se s pomočjo črpalke potisne nazaj v globino. Voda v sekundarnem toplotnem izmenjevalcu se upari in z velikim tlakom vrti turbino. Tako turbina vrti električni generator, ki proizvaja električno energijo. Potek je na enakem principu, kot v termoelektrarni na premog ali pa v jedrski elektrarni.

PREDNOSTI IN SLABOSTI GEOTERMALNE ENERGIJE

Prednosti:

  • Ne povzroča škodljive izpuste toplogrednih plinov, tako da je varna in čista energija za okolje;
    • Geotermalna energija je načeloma neizčrpna, vendar pa imajo različne lokacije z geotermalno energijo različne gostote toplotnega toka;
    •  Je obnovljiva energija, ki se lahko črpa 24 ur na dan in ne glede na vremenske razmere.
    • Geotermalno elektrarno lahko tudi izklapljamo in vklapljamo glede na povpraševanje po energiji;
    • Zavzamejo malo prostora za obratovanje.

Slabosti:

  •  Geotermalno energijo lahko izkoriščamo samo na območjih, kjer je ta vir energije na voljo;
    • S črpanjem geotermalne energije slabo vplivamo na hidrotermalno, živalsko in rastlinsko neravnovesje, saj če prehitro črpamo toploto iz notranjosti Zemlje, lahko zmanjšamo temperaturo kamnin. Potem lahko traja kar nekaj časa, da se kamnine spet segrejejo nazaj na svojo normalno temperaturo.
    • Investicija in obratovalni stroški geotermalnih sistemov so visoki;
    • Škodljivi plini in snovi lahko zaradi črpanja prodrejo iz globin notranjosti Zemlje na površje ( vodikov sulfid).
    • Črpanje pa lahko povzroča tudi seizmične aktivnosti ( potres, valovi itd.).

VETRNA ENERGIJA

vetrna energija

Vetrna energija se obnaša podobno, kot vodna energija in je posledica obsevanja površja Zemlje s sončnimi žarki. Sonce s svojimi žarki obseva različne dele kopnega, morja in ozračja z različno močjo. Ko se toplejši ali vlažen zrak dviguje, spodaj priteka hladnejši ali bolj suh zrak. Tako nastane veter oziroma zračni tokovi.

Ljudje ta vetrni tok ali gibalno energijo uporabljajo v različne namene: za jadranje, letenje z zmajem in celo za proizvodnjo električne energije.

Izraza “energija vetra” in “vetrna energija” opisujeta postopek, pri katerem se veter uporablja za pridobivanje mehanske moči ali električne energije. To mehansko moč je mogoče uporabiti za posebne naloge (na primer mletje žita ali črpanje vode), generator pa lahko to mehansko moč pretvori v električno energijo. 

Že v preteklosti se je energija vetra uporabljala v transportu in v prometu            (jadrnice).  Seveda so veter uporabljali tudi za pogon mlinov na veter in za črpanje vode na sušnih območjih. Jadrnice se dandanes uporabljajo le za šport in rekreacijo. Mline na veter pa so nadomestili z modernejšo tehnologijo. Iz preteklosti obstaja le še uporaba vetra za črpanje vode. Na novo pa se je začela proizvodnja električne energije s pomočjo vetra, ki jo pridobivamo v vetrnih elektrarnah. Vetrne elektrarne so zelo razširjene in popularne predvsem v razvitih in bogatejših državah, in sicer na območjih, ki so dobro prevetrena. Najpogosteje gre za sisteme, ki energijo vetra pretvorijo v mehansko ali pa v električno energijo. 

Vetrne turbine delujejo po preprostem načelu: namesto da bi uporabljale električno energijo za ustvarjanje vetra, kot to počne ventilator, vetrne turbine uporabljajo veter za proizvodnjo električne energije. Veter vrti lopatice turbine, ki so podobne propelerjem, okoli rotorja, ta pa vrti generator, ki proizvaja električno energijo.

Vetrna turbina pretvarja vetrno energijo v električno energijo z aerodinamično silo lopatic rotorja, ki delujejo podobno kot krilo letala ali lopatice rotorja helikopterja. Ko veter teče čez lopatico, se zračni tlak na eni strani lopatice zmanjša. Razlika v zračnem tlaku na obeh straneh lopatice ustvarja vzgon in upor. Sila vzgona je večja od sile upora, kar povzroči vrtenje rotorja. Rotor je povezan z generatorjem neposredno (če gre za turbino z neposrednim pogonom) ali prek gredi in vrste zobnikov (menjalnikov), ki pospešujejo vrtenje in omogočajo fizično manjši generator. Ta pretvorba aerodinamične sile v vrtenje generatorja ustvarja električno energijo.

Energija vetra dandanes zadovoljuje manj kot en procent vseh svetovnih potreb po energiji, vendar pa spada med najhitreje rastoče panoge za proizvodnjo električne energije.

PREDNOSTI IN SLABOSTI VETRNE ENERGIJE

Prednosti:

  • V fazi obratovanje je vetrna energija brezogljični vir energije;
    • Na območjih vetra je to poceni vir energije;
    • Ne onesnažuje okolja, zato lahko zemljo v okolici vetrnic uporabimo tudi za obdelovanje.

Slabosti:

  • Vetrna energija je nestalen vir sploh na slabo prevetrenih območjih in ne more zagotavljati stalne oskrbe z električno energijo;
    • Vetrne elektrarne lahko postavimo samo na dobro prevetrenih območjih;
    •  Cena električne energije je višja, kot pa cena električne energije, ki je proizvedena v hidroelektrarnah ali pa klasičnih termoelektrarnah in jedrskih elektrarnah;
    • Vetrnice znajo biti v neposredni bližini zelo glasne.

Leave a Reply

Your email address will not be published.