32,6% – petróleo y productos derivados del petróleo. 30,0% – carbón. 23,7% – gas. Los tres principales entre las fuentes de energía que abastecen a la humanidad se ven exactamente así. Las naves estelares y el planeta "verde" todavía están tan lejos como la "galaxia muy, muy lejana".
Ciertamente hay un movimiento hacia la energía alternativa, pero es tan lento que se espera un gran avance, todavía no. Seamos honestos: durante los próximos 50 años, los combustibles fósiles iluminarán nuestros hogares.
El desarrollo de la energía alternativa avanza lentamente, como un caballero remilgado a lo largo del terraplén del Támesis. Hoy en día, se ha escrito mucho más sobre fuentes de energía no tradicionales de lo que se ha hecho para su desarrollo e implementación en la vida cotidiana. Pero en esta dirección hay 3 "mastodontes" reconocidos que tiran del resto del carro detrás de ellos.
La energía nuclear no se considera aquí, porque la cuestión de su progresividad y oportunidad de desarrollo puede discutirse durante mucho tiempo.
A continuación habrá indicadores de potencia de las centrales, por lo tanto, para analizar los valores, introduciremos un punto de partida: la central eléctrica más potente del mundo es la central nuclear de Kashiwazaki-Kariwa (Japón). El cual tiene una capacidad de 8,2 GW.
Energía del aire: el viento al servicio del hombre
El principio básico de la energía eólica es la conversión de la energía cinética de las masas de aire en movimiento en energía térmica, mecánica o eléctrica.
El viento es el resultado de la diferencia de presión del aire en la superficie. Aquí se implementa el principio clásico de “vasos comunicantes”, solo que a escala global. Imagine 2 puntos: Moscú y San Petersburgo. Si la temperatura en Moscú es más alta, entonces el aire se calienta y sube, dejando una presión baja y una cantidad reducida de aire en las capas inferiores. Al mismo tiempo, hay alta presión en San Petersburgo y hay suficiente aire "desde abajo". Por lo tanto, las masas comienzan a fluir hacia Moscú, porque la naturaleza siempre busca el equilibrio. Así es como se forma el flujo de aire, que se llama viento.
Este movimiento lleva una enorme energía, que los ingenieros buscan capturar.
Hoy, el 3% de la producción mundial de energía proviene de turbinas eólicas y la capacidad está creciendo. En 2016, la capacidad instalada de los parques eólicos superó la capacidad de las centrales nucleares. Pero hay 2 características que limitan el desarrollo de la dirección:
1. La potencia instalada es la potencia máxima de funcionamiento. Y si las plantas de energía nuclear operan a este nivel casi todo el tiempo, los parques eólicos rara vez alcanzan tales indicadores. La eficiencia de tales estaciones es del 30-40%. El viento es extremadamente inestable, lo que limita la aplicación a escala industrial.
2. La ubicación de los parques eólicos es racional en lugares de flujos de viento constantes, de esta manera es posible garantizar la máxima eficiencia de la instalación. La localización de generadores está significativamente limitada.
La energía eólica hoy en día solo puede considerarse como una fuente de energía adicional en combinación con las permanentes, como las centrales nucleares y las estaciones que utilizan combustible combustible.
Los molinos de viento aparecieron por primera vez en Dinamarca: los cruzados los trajeron aquí. Hoy, en este país escandinavo, el 42% de la energía es generada por parques eólicos.
El proyecto para la construcción de una isla artificial a 100 km de la costa de Gran Bretaña está casi terminado. Se creará un proyecto fundamentalmente nuevo en Dogger Bank: durante 6 km.2 se instalarán muchos aerogeneradores que transmitirán electricidad al continente. Será el parque eólico más grande del mundo. Hoy, esto es Gansu (China) con una capacidad de 5,16 GW. Este es un complejo de aerogeneradores, que crece cada año. El indicador previsto es de 20 GW.
Y un poco sobre el costo.
Los indicadores de costo promedio para 1 kWh de energía generado son:
─ carbón 9-30 centavos;
─ viento 2,5-5 centavos.
Si es posible solucionar el problema de la dependencia de la energía eólica y aumentar así la eficiencia de los parques eólicos, entonces tienen un gran potencial.
Energía solar: el motor de la naturaleza – el motor de la humanidad
El principio de producción se basa en la recolección y distribución del calor de los rayos del sol.
Ahora, la participación de las plantas de energía solar (SPP) en la producción mundial de energía es del 0,79%.
Esta energía, en primer lugar, está asociada con la energía alternativa: campos fantásticos cubiertos con grandes placas con fotocélulas se dibujan inmediatamente ante sus ojos. En la práctica, la rentabilidad de esta dirección es bastante baja. Entre los problemas, se puede destacar una violación del régimen de temperatura sobre la planta de energía solar, donde se calientan las masas de aire.
Hay programas de desarrollo de energía solar en más de 80 países. Pero en la mayoría de los casos estamos hablando de una fuente auxiliar de energía, porque el nivel de producción es bajo.
Es importante colocar correctamente la potencia, para lo cual se elaboran mapas detallados de radiación solar.
El colector solar se utiliza tanto para calentar agua para calefacción como para generar electricidad. Las células fotovoltaicas generan energía al “eliminar” fotones bajo la influencia de la luz solar.
El líder en términos de producción de energía en plantas de energía solar es China, y en términos de generación per cápita, Alemania.
La planta de energía solar más grande se encuentra en la granja solar Topaz, que se encuentra en California. Potencia 1,1 GW.
Hay desarrollos para poner en órbita colectores y recoger la energía solar sin perderla en la atmósfera, pero esta dirección todavía tiene demasiados obstáculos técnicos.
Energía hidráulica: usando el motor más grande del planeta
La energía hidroeléctrica es líder entre las fuentes de energía alternativas. El 20% de la producción mundial de energía proviene de la energía hidroeléctrica. Y entre las fuentes renovables el 88%.
Se está construyendo una enorme presa en cierta sección del río, que bloquea completamente el canal. Se crea un embalse río arriba, y la diferencia de altura a lo largo de los lados de la presa puede alcanzar cientos de metros. El agua pasa rápidamente a través de la presa en aquellos lugares donde están instaladas las turbinas. Entonces, la energía del agua en movimiento hace girar los generadores y conduce a la generación de energía. Todo es simple.
De las desventajas: una gran área está inundada, la biovida en el río está perturbada.
La central hidroeléctrica más grande es Sanxia (“Tres Gargantas”) en China. Tiene una capacidad de 22 GW, siendo la planta más grande del mundo.
Las centrales hidroeléctricas son comunes en todo el mundo y en Brasil proporcionan el 80% de la energía. Esta dirección es la más prometedora en energía alternativa y está en constante desarrollo.
Los ríos pequeños no son capaces de producir una gran cantidad de energía, por lo que las centrales hidroeléctricas están diseñadas para satisfacer las necesidades locales.
El uso del agua como fuente de energía se implementa en varios conceptos importantes:
1. Aprovechamiento de las mareas. La tecnología es en muchos aspectos similar a la central hidroeléctrica clásica, con la única diferencia de que la presa no bloquea el canal, sino la boca de la bahía. El agua del mar realiza fluctuaciones diarias bajo la influencia de la atracción de la luna, lo que provoca la circulación del agua a través de las turbinas de la presa. Esta tecnología solo se ha implementado en unos pocos países.
2. Aprovechamiento de la energía de las olas. Las constantes fluctuaciones del agua en mar abierto también pueden ser una fuente de energía. No se trata solo del paso de las olas a través de turbinas instaladas estáticamente, sino también del uso de “flotadores”: pero la superficie del mar coloca una cadena de flotadores especiales, dentro de los cuales se encuentran pequeñas turbinas. Los generadores de ondas hacen girar y se genera una cierta cantidad de energía.
En general, hoy en día la energía alternativa no puede convertirse en una fuente de energía global. Pero es bastante posible proporcionar energía autónoma a la mayoría de los objetos. Dependiendo de las características del territorio, siempre se puede elegir la mejor opción.
Para la independencia energética global, se requerirá algo fundamentalmente nuevo, como la "teoría del éter" del famoso serbio.
Sin demagogia, es extraño que en la década de 2000, la humanidad produzca energía no mucho más progresivamente que la locomotora que fotografiaron los hermanos Lumiere. Hoy en día, el tema de los recursos energéticos ha entrado mucho en el ámbito de la política y las finanzas, lo que determina la estructura de producción de energía eléctrica. Si el aceite enciende las lámparas, entonces alguien lo necesita…