Βιώσιμες Πηγές Ενέργειας και Ποσοστά Υιοθέτησης

Ένας αυξανόμενος παγκόσμιος πληθυσμός και η περιβαλλοντική ευαισθητοποίηση οδηγούν σε ανάγκη/επιθυμία να αντιμετωπίζουμε το σπίτι μας (Γη) με πιο φιλικό τρόπο. Ευτυχώς, αν κοιτάξουμε προσεκτικά, απεριόριστη ενέργεια μπορεί να βρεθεί παντού γύρω μας. Οποιοδήποτε αντικείμενο βρίσκεται σε κίνηση, παράγει θερμότητα ή ακόμη και φως, είναι μια πιθανή πηγή.

Η αναγνώριση των πηγών ενέργειας είναι το εύκολο μέρος. Το δύσκολο εμπόδιο είναι η αξιοποίηση αυτών των πόρων με αξιόπιστο και συνεπή τρόπο. Ευτυχώς, οι προόδους στην επιστήμη των υλικών έχουν επιτρέψει αποδοτικότητες που δεν ονειρευόμασταν στο παρελθόν.

Sustainable Energy

Πριν εμβαθύνουμε σε μερικά παραδείγματα καθαρής ενέργειας και τις εταιρείες που προωθούν τη χρήση τους, είναι σημαντικό να κατανοήσουμε τη διαφορά μεταξύ βιώσιμων και ανανεώσιμων πηγών.

Απλά, η ανανεώσιμη ενέργεια προέρχεται από πηγές που αναπληρώνουν φυσικά την προσφορά τους γρηγορότερα από ό,τι τη χρησιμοποιούμε. Αυτό δεν σημαίνει απαραίτητα ότι αυτές οι πηγές παρέχουν καθαρή ενέργεια – μόνο ότι η προσφορά δεν μπορεί να εξαντληθεί με τις τρέχουσες απαιτήσεις.

Η βιώσιμη ενέργεια, από την άλλη, αναφέρεται σε πηγές που όχι μόνο αυτοανανεώνονται, αλλά με την πάροδο του χρόνου δεν θα έχουν αρνητικές επιπτώσεις στη Γη. Αυτές οι πηγές λαμβάνουν υπόψη τις μελλοντικές γενιές και επιδιώκουν να τους προσφέρουν έναν πράσινο πλανήτη, αντί για έναν που καταστρέφεται συνεχώς από άνθρακα, πετρέλαιο, μεθάνιο και άλλες βρώμικες μορφές ενέργειας.

Πρέπει να σημειωθεί ότι, αν και υπάρχει διαφορά μεταξύ βιώσιμων και ανανεώσιμων πηγών, στις περισσότερες περιπτώσεις και οι δύο ετικέτες ισχύουν. Φυσικά, εκείνες που καταφέρνουν να είναι και τα δύο είναι οι πιο ενδιαφέρουσες.

Κατά κανόνα, η βιώσιμη ενέργεια πρέπει να ξεπεράσει τρία εμπόδια για να θεωρηθεί ως τέτοια.

• Περιβαλλοντικά βιώσιμη
• Οικονομικά βιώσιμη
• Κοινωνικά βιώσιμη

Ένα κοινό παράδειγμα βιώσιμης πηγής ενέργειας είναι η υδροηλεκτρική ενέργεια. Μεταξύ των φάσεων παλίρροιας που δημιουργεί η Σελήνη, των κυμάτων και των κλιματικών κύκλων, πάντα θα υπάρχει ρέον νερό στη Γη. Η αξιοποίηση της κινητικής ενέργειας του ρέοντος νερού δεν είναι μόνο μια διαδικασία που ανανεώνεται φυσικά, αλλά είναι βιώσιμη, καθώς δεν θα επηρεάσει αρνητικά τη Γη στα επόμενα χρόνια, ενώ είναι ήδη οικονομικά και κοινωνικά εφικτή.

Ένα κοινό παράδειγμα ανανεώσιμης πηγής ενέργειας που δεν θεωρείται συνήθως βιώσιμη είναι η βιομάζα. Η πιο προφανής εφαρμογή της είναι η καύση ξύλου ως πηγή θερμότητας. Παρόλο που η προσφορά βιομάζας μπορεί να αναπληρωθεί γρηγορότερα από ό,τι τη χρησιμοποιούμε, δεν είναι βιώσιμη λόγω των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου που προκύπτουν από τη χρήση της.

Ένα κοινό παράδειγμα μη ανανεώσιμης, μη βιώσιμης πηγής ενέργειας είναι τα ορυκτά καύσιμα. Με την εξάπλωση της εσωτερικής καύσης, το τέλος των αποθεμάτων ορυκτών καυσίμων είναι ήδη ορατό. Αυτή η πηγή, η οποία χρειάστηκε κυριολεκτικά εκατομμύρια χρόνια για να σχηματιστεί, είναι ουσιαστικά μη ανανεώσιμη, κακή για το περιβάλλον και απλώς δεν αποτελεί βιώσιμη πηγή για το μέλλον.

Top Candidates

Τώρα που κατανοούμε τη διαφορά μεταξύ ανανεώσιμων και βιώσιμων πηγών ενέργειας, εδώ είναι μερικά παραδείγματα εκείνων που παρουσιάζουν τη μεγαλύτερη υπόσχεση. Κάθε μία από αυτές χρησιμοποιείται ήδη σε όλο τον κόσμο, παρουσιάζοντας ενθαρρυντικά επίπεδα υιοθέτησης.

Είναι σημαντικό να θυμόμαστε ότι μία πηγή δεν είναι απαραίτητα καλύτερη από την άλλη. Η καλύτερη πηγή ενέργειας είναι αυτή που είναι άμεσα διαθέσιμη στο τοπικό περιβάλλον.

Hydropower

Η αξιοποίηση του νερού ως πηγή ενέργειας δεν είναι κάτι νέο – εκμεταλλευόμαστε φράγματα και υδρατμομηχανές εδώ και αιώνες. Σήμερα, η υδροηλεκτρική ενέργεια είναι η μεγαλύτερη πηγή χαμηλού άνθρακα παγκοσμίως, αντιπροσωπεύοντας πάνω από 15% της συνολικής προσφοράς. Οι τυπικές περιπτώσεις χρήσης βασίζονται στην αξιοποίηση της κινητικής ενέργειας του κινούμενου νερού για την περιστροφή ενός τουρμπίνα και τη δημιουργία ηλεκτρισμού.

Ένα παράδειγμα οργανισμού που προσπαθεί να προωθήσει την ικανότητά μας να αξιοποιούμε την παλίρροια και την κατανόησή μας για τις επιδράσεις της στα τοπικά οικοσυστήματα είναι το Fundy Ocean Research Centre for Energy (FORCE). Αυτός ο κρατικός οργανισμός εδρεύει στη Νέα Σκωτία, Καναδά, όπου στην Κόλπο του Fundy βρίσκονται οι μεγαλύτερες παλίρροιες του κόσμου.

Στην Κόλπο του Fundy, πάνω από 160 δισεκατομμύρια τόνους νερού ρέουν μέσα και έξω, δύο φορές την ημέρα, καθημερινά – σαν ρολόι. Η δύναμη αυτού του κινούμενου νερού είναι εντυπωσιακή και προσφέρει τη δυνατότητα εξίσου εντυπωσιακής παραγωγής ενέργειας που είναι αξιόπιστη όπως η άνοδος της Σελήνης. Αυτό το έργο βρίσκεται στη μέση μιας μακροπρόθεσμης μελέτης για τους πιθανούς κινδύνους που οι παλίρροιες τουρμπίνες ενδέχεται να προκαλέσουν στη θαλάσσια χλωρίδα και πανίδα.

Αυτή τη στιγμή, η υδροηλεκτρική ενέργεια συνολικά αντιπροσωπεύει πάνω από το 70% της παγκόσμιας ηλεκτρικής ενέργειας που προέρχεται από βιώσιμη πηγή, με την Κίνα και τις Ηνωμένες Πολιτείες να ηγούνται. Προχωρώντας μπροστά, η αγορά κυματικών και παλίρροιας μόνο της αναμένεται να αυξηθεί από 0,59 δισεκατομμύρια δολάρια το 2021, σε 4,41 δισεκατομμύρια δολάρια το 2028.

Wind

Όπως η υδροηλεκτρική ενέργεια, η ηλεκτρική ενέργεια που δημιουργείται μέσω της δύναμης του ανέμου δεν είναι κάτι καινούργιο. Αντί να αξιοποιούμε την κινητική ενέργεια του κινούμενου νερού για την περιστροφή μιας τουρμπίνας, η διαδικασία επαναλαμβάνεται με το άνεμο να περιστρέφει πτερύγια συνδεδεμένα με μια τουρμπίνα.

Αν και ο άνεμος μπορεί να αξιοποιηθεί για τη δημιουργία ηλεκτρισμού σχεδόν οπουδήποτε στον κόσμο, η πρακτική δεν έρχεται χωρίς τις δικές της προκλήσεις. Όχι μόνο απαιτούνται μεγάλες εκτάσεις γης για τη φιλοξενία αυτών των τεράστιων αγρών, αλλά ο άνεμος δεν είναι τόσο αξιόπιστος όσο οι παλίρροιες. Μία μέρα μπορεί να είναι αιολική, και η επόμενη ήρεμη.

Παρά αυτές τις προκλήσεις, η αιολική ενέργεια συνεχίζει να αυξάνει τη δημοτικότητά της, αντιπροσωπεύοντας πάνω από 7,6% της παγκόσμιας παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Στις Ηνωμένες Πολιτείες, ο άνεμος έχει ήδη καταφέρει να γίνει η μεγαλύτερη πηγή ανανεώσιμης ενέργειας, αντιπροσωπεύοντας περίπου το 10% της δικής της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας.

Ένα παράδειγμα εταιρείας που προωθεί την υιοθέτηση της αιολικής ενέργειας είναι η Siemens AG (SIE.SW ) (SIE.DE ) (SIEGY). Αυτό το συγκρότημα είχε έσοδα 71,98 δισεκατομμυρίων δολαρίων το 2022, και τη στιγμή της συγγραφής, οι μετοχές της Siemens AG (SIEGY) καταχωρούνται από διάφορους αναλυτές ως ‘over’. Με ιστορία από το 1847, αυτή είναι μια εταιρεία που ξέρει πώς να προσαρμόζεται στις εποχές. Με αυτόν τον τρόπο, η Siemens διαθέτει ολόκληρες διευθύνσεις αφιερωμένες στην ανάπτυξη τεχνολογιών που θα μας επιτρέψουν να μεταβούμε από τα ορυκτά καύσιμα σε βιώσιμες πηγές.

Solar

Ενώ οι τουρμπίνες είναι καθοριστικές για τη δημιουργία ηλεκτρισμού όταν χρησιμοποιούμε πηγές όπως το υδρο ή ο άνεμος, δεν χρειάζονται πλέον όταν αξιοποιούμε τις φωτοβολταϊκές κυψέλες. Το φωτοβολταϊκό φαινόμενο, που καθίσταται δυνατό μέσω της διέγερσης των φωτονίων σε ένα υπόστρωμα, αποτελεί τη βασική τεχνολογία πίσω από την ηλιακή ενέργεια. Ο Ήλιος είναι πιθανώς η πιο άφθονη πηγή ενέργειας στο ηλιακό μας σύστημα – γιατί να μην αξιοποιήσουμε ό,τι προσφέρει.

Ηλιακή ενέργεια είναι μοναδική στην ικανότητά της να χρησιμοποιείται σε εφαρμογές τόσο μικρές όσο μια προσωπική τράπεζα μπαταριών, όσο και τόσο μεγάλες όσο η τροφοδοσία ολόκληρων πόλεων.

Όπως όλες οι πηγές ενέργειας, έχει περιορισμούς.

Ενώ οι σύγχρονες τεχνολογίες έχουν αυξήσει σημαντικά την αποδοτικότητα και την προσιτότητα των ηλιακών πάνελ, η πρακτική παραμένει πιο κατάλληλη για περιοχές με άφθονο ηλιακό φως. Ταξιδεύοντας κοντά στους πόλους, υπάρχουν περιοχές της Γης που στερούνται ηλιοβασιλέματος για μήνες.

Σήμερα, οι πρόσφατες προόδους στην ηλιακή τεχνολογία έχουν επιτρέψει το 4,8% και αυξανόμενο ποσοστό της παγκόσμιας παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας να προέρχεται από αυτή τη βιώσιμη πηγή. Ενώ οι Ηνωμένες Πολιτείες μπορεί να είναι μπροστά στην τάση της παραγωγής ενέργειας από άνεμο, υστερούν ελαφρώς στην ηλιακή, με περίπου 3% να προέρχεται από την αξιοποίηση των ακτίνων του ήλιου.

Μία από τις πιο εξέχουσες εταιρείες και καινοτόμους στον τομέα της ηλιακής τεχνολογίας είναι η εταιρεία κατασκευής ηλεκτρικών οχημάτων (EV) Tesla (TSLA ) (TSLA). Για χρόνια, η εταιρεία αναπτύσσει και εγκαθιστά τις ηλιακές στέγες, που επιτρέπουν στους ιδιοκτήτες σπιτιών να αντικαταστήσουν τα παραδοσιακά ηλιακά πάνελ με φωτοβολταϊκά κεραμικά στην οροφή. Κατά τη διάρκεια του 2022, η Tesla ανέφερε έσοδα 81,46 δισεκατομμυρίων δολαρίων, και τη στιγμή της συγγραφής καταχωρείται από διάφορους χρηματοοικονομικούς αναλυτές ως ‘over’.

Geothermal

Πιστεύεται ότι παλιά, η Γη ήταν εξ ολοκλήρου αποτελούμενη από λιωμένο υλικό, καλυμμένη από ωκεανούς μαγμάτος. Δισεκατομμύρια χρόνια αργότερα, έχει ψυχθεί, με την επιφάνεια να γίνεται κατοικήσιμη για τον άνθρωπο. Ο πυρήνας, ωστόσο, εξακολουθεί να είναι ενεργός, θερμαίνοντας τα διάφορα στρώματα που τον περιβάλλουν. Αυτή η ενέργεια, που βρίσκεται κάτω από την επιφάνεια της Γης, την αξιοποιούμε τώρα, αναφερόμενοι σε αυτή ως γεωθερμική.

Η γεωθερμική λειτουργεί συνήθως αξιοποιώντας τη θερμική ενέργεια από τη Γη για να θερμάνει ένα υγρό μέσο με υψηλή θερμοχωρητικότητα, το οποίο στη συνέχεια χρησιμοποιείται για την κίνηση τουρμπίνων που δημιουργούν ηλεκτρισμό. Τα τελευταία χρόνια, η γεωθερμική έχει γίνει όλο και πιο δημοφιλής, καθώς δεν είναι πλέον εφικτή μόνο σε μεγάλης κλίμακας εφαρμογές, αλλά και για οικιακές εγκαταστάσεις ως μορφή θέρμανσης.

Παρόλο που η γεωθερμική ενέργεια μπορεί να αξιοποιηθεί οπουδήποτε αν σκάψετε αρκετά βαθιά, υπάρχουν φυσικοί «θερμοί» σε όλο τον κόσμο που καθιστούν τη διαδικασία πολύ πιο εύκολη – κυρίως ηφαίστεια. Χώρες όπως το Ελ Σαλβαδόρ έχουν αναγνωρίσει αυτό και κάνουν συντονισμένες προσπάθειες να αξιοποιήσουν αυτήν την καθαρή πηγή ενέργειας, καθώς είναι επίσης άφθονη και αξιόπιστη.

Αυτή τη στιγμή, παρά τις προοπτικές της, η γεωθερμική ενέργεια εκτιμάται ότι αντιπροσωπεύει περίπου το 0,4% της παγκόσμιας παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας – αριθμός που είναι σύμφωνος με την παραγωγή στις Ηνωμένες Πολιτείες. Πέρα από τα ηφαίστεια, η γεωθερμική είναι ιδιαίτερα προσβάσιμη κοντά σε τεκτονικές πλάκες και ρήγματα. Ως αποτέλεσμα, η Ακτή της Καλιφόρνιας αποτελεί μια κύρια περιοχή για την πρόσβαση σε αυτήν την καθαρή ενέργεια.

Για επενδυτές που επιθυμούν να εκτεθούν στη βιομηχανία γεωθερμικής ενέργειας, μία από τις εταιρείες που ηγείται είναι η Ormat Technologies (ORA ) (ORA). Η εταιρεία αυτή κατέχει πάνω από 150 γεωθερμικά εργοστάσια και απασχολεί πάνω από 1.300 άτομα. Τα τελευταία 5 χρόνια, η Ormat Technologies έχει σταθερά παράγει ετήσια έσοδα άνω των 650 εκατομμυρίων δολαρίων, και θα βρίσκεται σε καλή θέση να επωφεληθεί καθώς η γεωθερμική κερδίζει σε δημοτικότητα.

Looking to the Future

Ενώ οι πηγές ενέργειας που αναφέρθηκαν παραπάνω προσφέρουν τεράστιο δυναμικό για τη δημιουργία ενός πιο πράσινου μέλλοντος, υπάρχουν ακόμη δύο επιλογές που ενδέχεται κάποια μέρα να τις ξεπεράσουν όλες.

Nuclear Fusion

Μία φορά μέρος της επιστημονικής φαντασίας, η πυρηνική συγχώνευση μπορεί κάποια μέρα να γίνει πραγματικότητα καθώς οι επιστήμονες συνεχίζουν να κάνουν υποσχόμενες προόδους στην αξιοποίηση του «άγιου δακρύ» της παραγωγής ενέργειας. Στην πραγματικότητα, η πρόοδος έχει προχωρήσει τόσο πολύ που οι κυβερνήσεις σχεδιάζουν πλέον να κατασκευάσουν λειτουργικά πρωτότυπα εργοστάσια πριν το 2040.

Για όσους δεν είναι εξοικειωμένοι, η πυρηνική συγχώνευση – η ίδια διαδικασία που τροφοδοτεί τον ήλιο μας ‘Sol’ – δεν πρέπει να συγχέεται με την πυρηνική σχάση (η τρέχουσα διαδικασία που χρησιμοποιείται στα σύγχρονα πυρηνικά εργοστάσια). Κάθε διαδικασία απελευθερώνει τεράστιες ποσότητες ενέργειας, ωστόσο η πρώτη το κάνει δημιουργώντας συνθήκες για τη συνένωση πυρήνων, ενώ η δεύτερη διασπά βαριά στοιχεία όπως το ουράνιο.

Η συγχώνευση όχι μόνο απελευθερώνει περισσότερη ισχύ από τη σχάση, αλλά είναι μια σημαντικά πιο καθαρή διαδικασία. Το ζήτημα που αντιμετωπίζουν οι επιστήμονες είναι η ανάπτυξη των κατάλληλων συνθηκών για να διευκολύνουν και να αξιοποιήσουν με ασφάλεια τη διαδικασία.

Piezoelectricity

Πρόσφατα εξετάσαμε την πιεζοηλεκτρική ενέργεια και πώς αποτελεί μία από τις πιο συχνά χρησιμοποιούμενες, αλλά άγνωστες πηγές ενέργειας. Η πιεζοηλεκτρική ενέργεια είναι η ικανότητα ενός υλικού, είτε τεχνητού είτε φυσικού, να δημιουργεί ηλεκτρική εκφόρτιση όταν υποβάλλεται σε εξωτερική πίεση.

Χρησιμοποιείται ήδη για δεκαετίες σε καθημερινά αντικείμενα όπως μικρόφωνα, αναπτήρες και άλλα, η σύγχρονη επιστήμη των υλικών συνεχίζει να προοδεύει προς μια μέρα όπου θα μπορούμε να αξιοποιήσουμε αρκετό ηλεκτρισμό μέσω αυτού του φαινομένου για εφαρμογές μεγάλης κλίμακας.

Όπως η πυρηνική συγχώνευση, η δυνατότητα ευρείας χρήσης των πιεζοηλεκτρικών υλικών φαινόταν σαν επιστημονική φαντασία. Αν και απομακρυσμένη κατά πολλά χρόνια, μπορεί κάποια μέρα να οδηγήσει σε έναν κόσμο όπου οι μεγάλες μπαταρίες θα είναι σχεδόν παρωχημένες, καθώς τα πιεζοηλεκτρικά υλικά επιτρέπουν την αυτοτροφοδότηση των συσκευών.

Final Word

Αν και ο κόσμος μπορεί ακόμη να εξαρτάται από πηγές ενέργειας όπως τα προϊόντα πετρελαίου, ο άνθρακας και το φυσικό αέριο, είναι ξεκάθαρο ότι δεν αποτελούν το μέλλον. Ευτυχώς, η ενέργεια βρίσκεται παντού γύρω μας, και η σύγχρονη επιστήμη μας δίνει όλο και περισσότερες ευκαιρίες να αξιοποιήσουμε μια αυξανόμενη λίστα καθαρών πηγών.

Ενώ το μέλλον μπορεί κάποια μέρα να δει τη Γη εξαρτημένη από την πυρηνική συγχώνευση και τις αυτοτροφοδοτούσες συσκευές, θα είναι η συνεχής υιοθέτηση της υδροηλεκτρικής, της αιολικής, της ηλιακής και της γεωθερμικής ενέργειας που θα μας επιτρέψει να φτάσουμε εκεί.