Устойчивые источники энергии и темпы внедрения

Растущая численность персонала во всем мире и осведомленность об окружающей среде вызывают потребность/желание относиться к нашему дому (Земле) более добрым образом. К счастью, если мы присмотримся, повсюду вокруг нас можно найти неограниченную энергию. Любой объект, находящийся в движении, выделяющий тепло или даже свет, является потенциальным источником.

Идентификация источников энергии – это легкая часть. Трудно преодолеть препятствие, связанное с надежным и последовательным использованием таких ресурсов. К счастью, достижения в области материаловедения позволили достичь эффективности, о которой раньше и не мечтали.

Устойчивая энергетика

Прежде чем мы углубимся в несколько примеров чистой энергии и компаний, обеспечивающих ее полезность, важно понять разницу между устойчивыми и возобновляемыми источниками.

Проще говоря, возобновляемая энергия поступает из источников, которые естественным образом пополняют свои запасы быстрее, чем мы ее используем. Однако это не обязательно означает, что эти источники обеспечивают чистую энергию – лишь то, что ее запасы не могут быть исчерпаны текущим спросом.

С другой стороны, устойчивая энергетика относится к источникам, которые не только самовосстанавливаются, но и со временем не оказывают никакого негативного воздействия на Землю. Эти источники принимают во внимание будущие поколения и стремятся подарить им зеленую Землю, а не ту, которая постоянно опустошается углем, нефтью, метаном и другими грязными примерами энергии.

Следует отметить, что, хотя существует различие между устойчивыми и возобновляемыми источниками, в большинстве случаев применимы обе категории. Естественно, наиболее интригующими являются те, которым удается быть и тем, и другим.

Как правило, устойчивая энергетика должна преодолеть три препятствия, чтобы считаться таковой.

• Экологически устойчивый
• Финансово устойчивый
• Социально устойчивый

Типичным примером устойчивого источника энергии является гидроэнергетика. Поскольку Луна создает приливные сдвиги, волны и климатические циклы, на Земле всегда будет течь вода. Использование кинетической энергии текущей воды — это не только процесс, который естественным образом возобновляется, он является устойчивым, поскольку не окажет негативного воздействия на Землю в ближайшие годы, хотя уже является экономически и социально осуществимым.

Типичным примером возобновляемого источника энергии, который обычно не считается устойчивым, является биомасса. Наиболее очевидная реализация этого — сжигание древесины как источника тепла. Хотя запасы биомассы могут пополняться быстрее, чем мы успеваем ее использовать, они не являются устойчивыми из-за выбросов парниковых газов в результате ее использования.

Типичным примером невозобновляемого и неустойчивого источника энергии является ископаемое топливо. С распространением двигателей внутреннего сгорания уже виден конец нашим запасам ископаемого топлива. Этот источник, на создание которого ушли буквально миллионы лет, по существу невозобновляемый, опасен для окружающей среды и просто не является устойчивым источником в будущем.

Лучшие кандидаты

Теперь, когда мы понимаем разницу между возобновляемыми и устойчивыми источниками энергии, вот несколько примеров наиболее многообещающих. Каждый из них уже используется во всем мире, демонстрируя многообещающий уровень внедрения.

Важно помнить, что один не обязательно лучше другого. Лучшим источником энергии является тот, который легко доступен в местной среде.

гидроэлектроэнергия

В использовании воды в качестве источника энергии нет ничего нового: мы веками использовали плотины и водяные мельницы. В настоящее время гидроэнергетика является крупнейшим в мире источником низкоуглеродной электроэнергии, на которую приходится более 15% от общего объема поставок. Типичные варианты использования основаны на использовании кинетической энергии движущейся воды для вращения турбины и выработки электроэнергии.

Примером организации, стремящейся расширить нашу способность использовать энергию приливов и наше понимание ее влияния на местные экосистемы, является Центр энергетических исследований океана Фанди (FORCE). Эта финансируемая государством организация базируется в Новой Шотландии, Канада, где самые большие в мире приливы происходят в заливе Фанди.

В заливе Фанди, более 160 миллиардов тонн воды поступает и уходит, два раза в день, каждый день – как часы. Сила этой движущейся воды ошеломляет и открывает возможности для столь же ошеломляющего производства энергии, столь же надежного, как восход Луны. Этот проект находится в разгаре долгосрочное исследование о потенциальной опасности, которую приливные турбины представляют для морской растительной и животной жизни.

В настоящее время гидроэнергетика в целом счета чтобы более 70% мировой электроэнергии поступало из экологически чистых источников, при этом Китай и США лидируют. В дальнейшем рынок волн и приливов будет над ним поможет вырастет с $0.59 млрд в 2021 году до $4.41 млрд в 2028 году.

ветер

Как и гидроэнергетика, электричество, создаваемое силой ветра, не является чем-то новым. Вместо того, чтобы использовать кинетическую энергию движущейся воды для вращения турбины, процесс воспроизводится путем подключения лопастей вентилятора, вращающихся ветром, к турбине.

Хотя ветер можно использовать для производства электроэнергии практически в любой точке мира, эта практика не обходится без ряда проблем. Мало того, что для размещения этих огромных полей требуются большие участки земли, ветер просто не так надежен, как приливы и отливы. Один день может быть ветреным, а следующий – тихим.

Несмотря на эти проблемы, популярность ветроэнергетики продолжает расти, представляя более 7.6% мирового производства электроэнергии. В Соединенных Штатах Wind уже сумела стать крупнейшим источником возобновляемой энергии, обеспечивая примерно 10% собственного производства электроэнергии.

Примером компании, продвигающей внедрение ветроэнергетики, является Siemens AG (СИГИ). Выручка этого конгломерата в 71.98 году составила $2022 млрд, и на момент написания статьи акции Siemens AG (SIEGY) числятся различными аналитиками как «закрытые». Эта компания существует с 1847 года и знает, как адаптироваться ко времени. Имея это в виду, у Siemens есть целые подразделения, занимающиеся разработкой технологий, которые позволят нам перейти от ископаемого топлива к устойчивым источникам.

солнечный

Хотя турбины играют решающую роль в производстве электроэнергии при использовании таких источников, как гидроэнергия или ветер, они больше не нужны, когда мы используем фотоэлектрические элементы. Фотоэлектрический эффект, который становится возможным благодаря тому, что фотоны переводят подложку в возбужденное состояние, является технологией, лежащей в основе солнечной энергии. Солнце, возможно, является самым богатым источником энергии в нашей солнечной системе – почему бы не использовать все, что оно может предложить.

Solar уникален тем, что его можно использовать в таких небольших приложениях, как персональный аккумуляторный блок, или в таких крупных системах, как электроснабжение городов.  Как и все источники энергии, он имеет ограничения. Хотя современные технологии значительно увеличили эффективность и допустимость солнечных панелей, эта практика по-прежнему лучше всего подходит для регионов с большим количеством солнечного света. Подойдя достаточно близко к полюсам, вы обнаружите участки Земли, которые месяцами лишены восхода солнца.

В настоящее время последние достижения в области солнечных технологий позволили 4.8% и рост мирового производства электроэнергии из этого устойчивого источника. Хотя Соединенные Штаты, возможно, и опережают тенденцию в производстве энергии, получаемой за счет ветра, они немного отстают в производстве солнечной энергии: примерно 3% приходится на использование солнечных лучей.

Одной из самых выдающихся компаний и новаторов в области солнечных технологий является не кто иной, как производитель электромобилей (EV), Tesla (TSLA). На протяжении многих лет компания разрабатывает и устанавливает свои солнечные крыши, которые позволяют владельцам домов отказаться от традиционных солнечных панелей и использовать вместо них фотоэлектрическую черепицу. В течение 2022 года выручка Tesla составила 81.46 миллиарда долларов, и на момент написания она оценивалась различными финансовыми аналитиками как «выше».

Геотермальный

Считается, что много лет назад Земля состояла изполагаться на расплавленный материал, накрыватьd в океанах магмы. Миллиарды лет спустя он остыл, и поверхность стала пригодной для жизни человечества. Однако ядро ​​все еще бушует, продолжая нагревать различные слои, окружающие его. Именно эту энергию, обнаруженную под поверхностью Земли, мы сейчас используем, называя ее геотермальной.

Геотермальная энергия обычно функционирует за счет использования тепловой энергии из уха.для нагрева жидкой среды, обладающей высокой теплоемкостью, который затем используется для питания турбин, вырабатывающих электричество. В последние годы геотермальная энергия становится все более популярной, поскольку ее можно использовать не только в крупных масштабах, но и в жилых помещениях в качестве одного из видов отопления.

Хотя геотермальную энергию можно использовать где угодно, если копнуть достаточно глубоко, по всему миру есть естественные горячие точки, которые значительно облегчают этот процесс, а именно вулканы. Такие страны, как Сальвадор, осознали это и прилагают согласованные усилия, чтобы упряжь этот чистый источник энергии, поскольку он также обилен и надежен.

В настоящее время, несмотря на свои обещания, считается, что геотермальная энергия аккаунт это примерно 0.4% мирового производства электроэнергии, что также соответствует объему производства в Соединенных Штатах. Помимо вулканов, геотермальная энергия особенно доступна вблизи тектонических плит и линий разломов. В результате прибрежная Калифорния является лучшим регионом для доступа к этой чистой энергии.

Для инвесторов, желающих получить доступ к отрасли геотермальной энергетики, одной из ведущих компаний является Ормат Технологии (ORA). В настоящее время компания владеет более чем 150 геотермальными электростанциями, и в ней работает более 1,300 человек. За последние 5 лет компания Ormat Technologies стабильно получала годовой доход, превышающий 650 миллионов долларов США, и должна иметь хорошие возможности для капитализации по мере роста популярности геотермальной энергии.

Глядя в будущее

Хотя перечисленные выше источники энергии обладают огромным потенциалом для обеспечения более зеленого будущего, есть еще пара вариантов, которые однажды могут день затмевает их всех.

Термоядерная реакция

Когда-то ядерный синтез был частью научной фантастики, но однажды он может стать реальностью, поскольку ученые продолжают делать многообещающие идеи. прорывы к использованию того, что является «Святым Граалем» производства энергии. Фактически, прогресс зашел настолько далеко, что правительства теперь планируют построить работающие прототипы заводов до 2040 года.

Для тех, кто не знаком, ядерный синтез – тот же процесс, который питает наше Солнце «Солнце» – не следует путать с ядерным делением (нынешний процесс, используемый на современных атомных электростанциях). Каждый процесс высвобождает огромное количество энергии, однако первый делает это, создавая условия для объединения ядер, а второй расщепляет тяжелые элементы, такие как уран.

Термоядерный синтез не только выделяет больше энергии, чем деление, но и является значительно более чистым процессом. Проблема, над решением которой работают ученые, заключается в создании правильных условий для облегчения и безопасного использования этого процесса.

пьезоэлектричество

We недавно посмотрел о пьезоэлектричестве и о том, как оно является одним из наиболее часто используемых, но неизвестных источников энергии. Пьезоэлектричество — это способность материала, искусственного или природного происхождения, создавать электрический разряд под воздействием внешнего давления.

Современная материаловедение уже десятилетиями используется в повседневных предметах, таких как микрофоны, зажигалки и т. д. Современная материаловедение продолжает двигаться к тому дню, когда мы сможем использовать достаточно электричества с помощью этого эффекта для крупномасштабных приложений.

Как и в случае с ядерным синтезом, возможность широкого использования пьезоэлектрических материалов раньше казалась научной фантастикой. Хотя через много лет это может однажды привести к миру, в котором большие батареи в значительной степени устареют, поскольку пьезоэлектрические материалы позволяют создавать устройства с автономным питанием.

Заключительное слово

Хотя мир, возможно, все еще зависит от источников энергии, таких как нефтепродукты, уголь и природный газ, совершенно очевидно, что за ними не будущее. К счастью, энергия повсюду вокруг нас, и современная наука все чаще дает нам возможность использовать растущий список чистых источников.

Хотя в будущем однажды Земля может оказаться зависимой от ядерного синтеза и устройств с автономным питанием, именно дальнейшее внедрение гидро-, ветровой, солнечной и геотермальной энергии позволит нам достичь этого.