Trajnostna energija

Trajnostna energija (ang.Sustainable energy) je določena energija, ki je namenjena potešitvi sedanjih potreb ne da bi s tem vplivala na potrebe bodočih generacij. Viri trajnostne energije najpogosteje vključujejo vse vrste obnovljivih virov energije kot so: sončna energija, vetrna energija (eolska energija), energija valovanja, geotermalna energija, energija biomase. Navadno vključuje tehnologijo izboljšane energetske učinkovitosti. Konvencionalna jedrska energija se včasih označuje kot trajnostna, vendar je to politično sporna zadeva zaradi, dosežene stopnje maksimalne proizvodnje urana, radioaktivnih odpadkov in tveganja povzročitve katastrof zaradi naravnih nesreč in terorizma.

Tehnologija obnovljive energije

Tehnologija obnovljivih virov energije je bistvenega pomena za trajnostno energijo, saj navadno prispeva svetu energijske varnosti s tem, da zmanjšuje odvisnost od fosilnih virov energije.; ter zagotavlja možnosti za zmanjšanje toplogrednih plinov. .

Mednarodna agencija za energijo (IEA) navaja naslednje, konceptualno je mogoče opredeliti tri generacije obnovljivih virov energije, ki sega več kot 100 let nazaj;

• Prva generacija tehnologije je nastala iz industrijske revolucije ob koncu 19. st in vključuje; energijo vode, goriva biomase, geotermalno moč in moč toplote. Nekatere izmed navedenih energij so še vedno v široki uporabi.

• Druga generacija tehnologije vključuje solarno ali sončno ogrevanje ali hlajenje, energijo vetra, moderne oblike biogoriva. Sedaj te vstopajo na trg, kot rezultat raziskav, razvoja in predstavitve (RD&D) investicij od leta 1980.

• Tretja generacija tehnologije je še vedno v razvoju in vsebuje napredne biomase uplinjanja, zbiranja toplotne in sončne energije in energijo oceanov. Prav tako lahko prednosti v nanotehnologiji odigrajo veliko vlogo v razvoju trajnostne energije.

Tehnologija prve generacije

Hidroelektrarna, najbolj razširjena oblika pridobivanja trajnostne energije.

Tehnologija prve generacije je najbolj konkurenčna na področju kjer so viri obilni. Njihova prihodnost je odvisna od razpoložljivih virov, še posebno pa v državah v razvoju.

Med obnovljivimi viri energije so v prednosti hidroelektrarne, ker imajo dolgo življensko dobo. Veliko obstoječih in delujočih hidroelektraren še danes vedno obratuje. Prav tako so hidroelektrarne zraven dolge življenske dobe tudi zelo čiste in imajo zelo malo izpustov strupenih emisij, ki jih spustijo v okolje. Kritike na račun hidroelektraren so predvsem usmerjene na področje, gradnje same hidroelektrarne, saj porabijo velike količine goriva za samo izgradnjo ter spremenijo okolje postavitve hidroelektrarne. Splošno rečeno hidroelektrarne proizvajajo veliko nižje emisije, kot pa drugi viri pridobivanje energije.

Geotermalne elektrarne lahko obratujejo po 24 ur na dan, zagotavljajo pa lahko osnovno zmogljivost in svetovno potencialno kapaciteto za geotermalno energijo z močjo 85GW za naslednjih 30 let. Kakorkoli, geotermalna elektrarna je dosegljiva samo na nekaterih lokacijah na svetu: ZDA, Medmorska Amerika, Indonezija, Vzhodna Azija, Švedska, Filipini. Stroški pridobivanje geotermalne energije so se bistveno zmanjšali od leta 1970. Geotermalna energija je lahko konkurenčna v večjih državah, ki proizvajajo geotermalno energijo ali pa drugje kjer so vir za nižje temperature.

Biomasa kot briketi

Briketi se vse bolj uporabljajo v državah, ki so v razvoju kot alternativa za oglje. Ta tehnika vključuje možnost pretvorbe skoraj vsake rastline v brikete, ki ima okoli 70 odstotkov kalorične vrednosti oglja. Na svetu obstaja relativno malo primerov velike proizvodnje briket. Izjema je Severni Kivu v vzhodni Demokratični Republiki Kongo, kjer se gozd uporablja v namene izdelovanje oglja in je največja grožnja habitatu gori Gorilla. Uslužbenci nacionalnega parka Virunga so uspešno usposobljeni za izdelavo briketov kot biomase, ki lahko nadomesti oglje in posledično nelegalno iztrebljanje nedotaknjenih gozdov.

Tehnologija druge generacije

Trg za tehnologijo druge generacije je močen in raste, ampak samo v nekaterih državah. Izziv je razširiti in povečati pokritost trga po celem svetu. Sistemi solarnega ogrevanja so najbolj poznani proizvod tehnologije druge generacije in so na splošno sestavljeni iz kolektorjev tekočine, ki lahko prenaša to toploto do različnih rezervoarjev. Te sistemi se večinoma uporabljajo za ogrevanje sanitarne vode, bazenske vode in za ogrevanje prostorov. Toplota se prav tako lahko uporabi za industrijsko uporabo. V večina podnebjih je sistem solarnega gretja velik odstotek (50 - 70 odstotkov) ogrevane sanitarne vode.

Energija ki jo zemlja prejme od sonca je elektromagnetno sevanje. Največja moč sevanja prihaja iz vidne svetlobe. Sončna energija je zahteva za zbiranje zaradi spremembe letnih časov, menjave dneva in noči. Prav tako se veliko sončnega sevanja izgubi v zemljini atmosveri med oblaki in raznimi plini. Nekateri obnovljivi viri druge generacije, kot so vetrne elektrarne, imajo velik potencial in so že poznane po razmeroma nizkih stroških proizvodnje. Ob koncu leta 2008, je bila zmogljivost veternih elektraren po svetu 120.791 megavatov (MW), kar pomeni povečanje za 28,8 odstotka v letu dni. Vetrna energija proizvede približno 1,3 odstotka svetovne porabe električne energije. Vetrna energija predstavlja približno 20 odstotkov rabe električne energije na Danskem , 9 odstotkov v Španiji , in 7 odstotkov v Nemčiji . Vendar pa je težko, da bi vetrne turbine dobile mesto na nekaterih področjih zaradi estetskih ali okoljskih razlogov, in morda bi jih bilo ponekod težko vključiti v sistem elektroenergetskega omrežja.

Brazilija ima enega največjih programov obnovljivih virov energije na svetu, ki vključuje proizvodnjo etanola za gorivo iz sladkornega trsa. Etanol zdaj zagotavlja 18 odstotkov državnega avtomobilskega goriva. Kot rezultat tega, skupaj z uporabo domačih virov nafte , Brazilija, ki je bila pred leti velik uvoznik nafte za domačo porabo, je pred kratkim dosegla popolno samozadostnost v olju. Večina avtomobilov na cestah ZDA danes lahko delujejo na mešanice do 10 odstotkov etanola, in proizvajalci motornih vozil že proizvajajo vozila, ki deluje na precej višji mešanice etanola.

Tehnologija tretje generacije

Prva elektrarna na svetu, ki uporablja energijo plimovanja. Strangford Lough, Irska.

Tretja generacija tehnologije še ni splošno dokazana oziroma se še ne prodaja. So na obzorju in so lahko potencialno primerljive z drugimi tehnologijami obnovljive energije. Ti vključujejo najnovejše tehnologije za napredno uplinjanja biomase, sončne elektrarne, energijo oceanov.

Po podatkih Mednarodne agencije za energijo, nove bioenergije (biogoriva) predvsem biorafinerije celuloznega etanola, bi lahko omogočile biogorivu, da igra veliko večjo vlogo v prihodnosti, kot so sprva predvidevali. Ostanki pridelkov (na primer koruzna stebla, slame pšenice in riža), lesnih odpadkov in komunalnih odpadkov, so možni viri biomase.

V zvezi z energijo oceanov, še eno tehnologijo tretje generacije, ima Portugalska od leta 2008 prvo uporabno elektrarno ki izkorišča energijo valov (wave farm). Leta 2007 se pojavi prve elektrarna na svetu z uporabo energije plimovanja. Ta je nameščena v ožini Strangford Lough na Irskem. Čeprav je generator dovolj močan za prenos energije do tisoč domov, ima turbina minimalen vpliv na okolje , saj je skoraj popolnoma pod vodno gladino in rotorji se vrtijo dovolj počasi, da ne predstavljajo nevarnosti za živali.

Energijska učinkovitost

Na poti k trajnostim energijam bodo potrebne spremembe, ne samo na način kako je energija na voljo, vendar tudi kako je uporabljena. Zmanjševanje količino energije potrebne za zagotavljanje različnih proizvodov ali storitev je bistvenega pomena. Priložnosti za izboljšave na strani povpraševanja po energiji so bogate in raznolike, kot tiste na strani ponudbe in pogosto ponujajo znatne gospodarske koristi.

Obnovljivi viri energije in energetski učinkovitosti so včasih rekli da so "twin pillars" trajnostne energetske politike. Oba vira se morata razvijati za stabilizacijo in zmanjšanje emisij ogljikovega dioksida. Učinkovitost upočasni rast povpraševanja po energiji, tako da lahko zaloge čiste energije naraščajo, posledično pa precejšnje zmanjšanje uporabe fosilnih goriv. Če bo poraba energije rastla prehitro bo razvoj obnovljive energije lovil umikajoče se cilje. Kakršne koli resne vizije trajnostnega energetskega gospodarstva zahtevata zaveze od obnovljivih virov energije in učinkovitosti.

Obnovljivi viri energije in energetske učinkovitosti, niso več le tržna niša sektorjev in edini, ki bi jih spodbuja le vlade in okoljevarstveniki. Povečana raven naložb in dejstvo, da velik del kapitala, ki prihaja iz bolj konvencionalnih finančnih udeležencev kažejo na to, da so trajnostne energetske možnosti sedaj postajajo prevladujoči trend političnih usmeritev.

Zelena energija

Primer uporabe zelene energije

Zelena energija vključuje naravne električne procese, ki so uporabljeni brez velikega onesnaževanja. Pod to vrsto kategorije spadaj geotermalna energija, energija vetra, energija vode, energija sonca, biomasa, energija valov. Nekateri uvrščajo sem tudi, energijo, ki nastane med sežiganje odpadkov.

Nekateri ljudje vključujoči s George Monbiot in James Lovelock so klasificirali sem tudi nuklearno energijo. Med drugimi kot so pa organizacija Greenpeace se pa s tem ne strinjajo, ker trdijo, da so potem problem odpadki, ki nastanejo ob nastajanju te energije to so radioaktivni odpadki in tudi jedrske nesreče, kot je bila Černobilska nesreča. V veliko državah zelena energija trenutno predstavlja zelo majhen delež elektrike v omrežju, nekje med 2 in 5 odstotki.
Kjub vsemu prav vsak vir energije povzroča določeno stopnjo onesnaženja iz proizvedene tehnologije.

Viri zelene energije

Sonce

Solarno kuhalo

Sonce, večni jedrski reaktor, je praktično neizčrpen vir obnovljive energije. Čist in donosen vir, ki nam lahko zagotovi pomemben del energije za naše potrebe. Energija, ki jo sonce seva na zemljo, je 15.000 krat večja od energije, kot jo porabi človek. Sončna energija je dostopna po celem svetu in vsakemu izmed nas. Nekaterim več drugim manj, odvisno od podnebnih razmer in geografske širine. Ko je sončen dan, obseva zemljo energija z močjo 1000 watt na kvadratni meter. Seveda 100 odstotkov izkoristka ne moremo doseči, trenutno izkoriščamo nekje od 15 do 30 odstotkov te energije na kvadratni meter. Izkoriščanje sončne svetlobe je še v velikem razvoju in rezultate dosegamo počasi.

Solarna kuhala Ključni element solarnega kuhala je zrcalo parabolične oblike, ki ima vlogo, da zbere svetlobo v eno samo točko ali fokus. Za refleksijo svetlobe se uporabljajo različni materiali; ALU-folija, samolepilna zrcalna folija, koščki zrcala, polirani metal.

Veter

Vetrna elektrarna v Nemčiji.

Veter je indirektna oblika solarne energije, ker do pojava vetra pride zaradi razlike temperatur na zemlji med dvema izbranima točkama. Ljudje so energijo te vrste začeli uporabljati kot pogon same ladje. Dejstvo je da so ljudje uporabljali veter za pogon na ladjah vse do najdbe goriva nafte. Danes je najpogostejša oblika pridobivanje energije iz vetra sama vetrnica. Vetrnica pretvarja kinetično energijo vetra naravnost v električno energijo. Koliko energije proizvede vetrnica je odvisno od velikosti samih lopatic, ki so ključni del vetrnice. Številna »polja« takih vetrnic so zgradili na območjih s stalnim vetrom. Polja vetrnic so lahko zelo obsežna in močno spremenijo izgled pokrajine. Zemlja na poljih vetrnic pa je še vedno uporabna. Drug način so vetrne turbine z vetrnicami v obliki velike črke H, ki se vrte okoli navpične osi. Njihova prednost je, da jih ni treba usmerjati po vetru. Čeprav vetrna energija predstavlja le okoli 1 odstotek svetovne proizvodnje električne energije, se njen pomen hitro veča. Vetrna energija že predstavlja 20 odstotkov električne energije na Danskem, 9 odstotkov v Španiji ter 7 odstotkov v Nemčiji.

Energija biomase

Vse zelene rastline imajo možnost, da sončno energijo s pomočjo fotosinteze prevajajo v kemično energijo. Na ta način rastline delujejo kot sončni kolektorji. V steblu rastline je največ sončne energije shranjeno v obliki celuloze. Rastline pa ne skladiščijo energije le v celulozi, temveč tudi v obliki škroba. Najstarejši način uporabe biomase je kurjenje drv. Biomaso predstavljajo les, trave, energetske rastline, rastlinska olja,itn. Iz biomase lahko s kurjenjem pridobivamo toploto, ki jo lahko nato po potrebi pretvorimo v mehansko in električno energijo. Energijo pridobljeno iz biomase imenujemo bioenergija. Izkoriščanje gozdov, ki so glavni vir biomase, je danes ponekod doseglo tolikšno mero, da so že celotna področja ekološko ogrožena.

V 20. stoletju smo biomaso marsikje nadomestili s fosilnimi viri energije (premog, nafta, zemeljski in naftni plin, itn.) zaradi njihove cenenosti in udobja pri uporabi. Slabost teh virov energije pa je, da onesnažujejo okolje in so na voljo v omejenih količinah. Lesne biomase ni neomejeno mnogo a je v primerjavi s fosilnimi gorivi obnovljiv vir energije. To pomeni, da je ob pravilni rabi ne zmanjka (se obnavlja) in ne onesnažuje okolja, saj se po določenem času povrne v prvotno obliko.

V Sloveniji je les narodno bogastvo, saj je kar 54 odstotkov ozemlja poraščenega z gozdovi. Za energetske namene se porabi okoli 1,2 milijona m³ lesa, kar predstavlja 4 odstotke potreb po primarni energiji. Ocenjujejo, da znaša delež biomase približno 13 odstotkov celotne primarne energije v svetu. Danes je biomasa v svojem širšem pomenu 4. največji vir energije na svetu.

Biogoriva

Biogoriva so tekoča goriva, proizvedene iz rastlinske biomase in se uporabljajo kot zamena za fosilna goriva v motorjih z notranjim izgorevanjem. V vsakem primeru biogoriva niso nadomestek fosilnih goriv ampak le eno izmed možnih rešitev za zadovoljitev potreb trga. Oljna repica je trenutno najprisotnejša vrsta rastline, ki se uporablja za biogorivo. Biogoriva se uporabljajo na bazi rastlinskega olja. Čeprav se je jedilno olje začelo uporabljati za izdelavo goriva v zadnjem desetletju pa koncept izdelovanja tega goriva ni tako nov.

Leta 1900 je v Parizu Rudolf Diesel (izumitelj) predstavil koncept svojega novega motorja, ki je deloval na prečiščenem jedilnem olju, ki so ga pridobili iz kikirikija. Ta motor je bil dovolj močen in robusten, da je deloval na čisto jedilno olje. Glavni problem čistega jedilnega olja je viskoznost, ki pa jo danes rešujejo z dodajanjem navadnega dizelskega goriva. Najpogostejša mešanica dizelskega goriva in rastlinskega olja je 50 proti 50 odstotkov. Nekaterim močnejšim motorjem zadostuje že 70 odstotkov jedilnega olja proti 30 odstotki dizelskega goriva.

Pri jedilnem (rastlinskem) olju je pomembno, da olje ni sveže in novo. Nekatere raziskave so pokazale, da je boljše tisto olje, ki je že bilo nekje uporabljeno, naprimer prežgano fritezno olje.

Če se za izdelavo biogoriva uporablja jedilno olje, je najpomembnejši del predelave, da se olje dobro prefiltrira in da se preveri njegova viskoznost.

Biodizel

Gorivo, ki se proizvaja iz novega in uporabljenega jedilnega olja s pomočjo kemijske modifikacije imenujemo biodizel. Cilj kemijskega postopka ali modifikacije je razbiti molekule maščobe v olju in zmanjšati viskoznost olja.

Etanol

Medtem ko se biodizel uporablja za dizelske motorje, se za bencinske motorje uporablja etanol. Etanol je enako kot medicinski alkohol s kemijsko enačbo CH₃CH₂OH. Najpogosteje se proizvaja iz rastlin, ki vsebujejo veliko škroba, kot so žitarice in krompir.

Jedrska energija

Jedrska energija ima potencial, da postane trajnostna energija. Kakorkoli, ta potencial pogosto spremlja argument, da so tukaj resni izzivi, ki jih je treba obdelati preden lahko jedrska energija odigra svojo vlogo.

Obstajata dva vira jedrske energije. Fizija ali cepitev se trenutno uporablja v vseh jedrskih elektrarnah po svetu. Združitev je reakcija, ki je prisotna na zvezdah, vključno s soncem največjim reaktrorjem, ki ga poznamo.

Glej tudi

• Sončna energija
• Vetrna energija
• Vetrna elektrarna
• Geotermalna energija
• Biogorivo
• Bioplin
• Biodizel
• Onesnaženje
• Biomasa
• Energetska politika
• Energetska kriza
• Energija in razvoj