Таємничий світ енергії

Кожну хвилину поверхні Землі досягає кількість сонячної енергії, достатня для задоволення світових енергетичних потреб людства протягом цілого року. Наявність цього потужного джерела енергії в поєднанні з іншими доступними джерелами енергії, такими як вітер, рух води і геотермальне тепло, робить неймовірним той факт, що люди так істотно залежать від спалювання викопного палива. Викопні види палива (вугілля, нафта, природний газ) називають невідновлювальними джерелами енергії. Ми використовуємо їх у 100000 разів швидше, ніж вони встигають формуватися. З огляду на цю умову, виникає питання, як людство могло прийняти їх за головні джерела енергії для розвитку своєї цивілізації?
 

Вплив промислової революції
 

Саме вугілля сприяло промисловій революції, назавжди змінивши життя людей і використання ними енергії. Це просунуло прогрес людства на неймовірний рівень, але й завдало величезної шкоди природі і, в кінцевому рахунку, всім живим істотам. Тільки в середині ХХ століття люди почали розуміти, що нашу енергетичну політику необхідно змінювати.

Вугілля може забезпечити набагато більшу кількість енергії протягом тривалих періодів часу, ніж дерево або будь-який інший продукт біомаси. До того ж зменшилася площа лісів в багатьох регіонах, де споживалося багато палива (цього ж лісу), особливо в Англії, де розпочалася промислова революція. Вугілля ж були багаті запаси. Це сприяло швидкому усвідомленню промислового та економічного сенсу використання вугілля для задоволення потреб людської цивілізації, яка росла і розвивалася.

Вугілля та інших виявлених викопних видів палива ‒ нафти і природного газу, здавалося, була нескінченна кількість. Тому людський прогрес сконцентрувався навколо використання цих ресурсів. У 1859 році Л. Едвін Дрейк пробурив першу нафтову свердловину в світі (США, штат Пенсільванія). Це стало початком сучасної нафтової промисловості. Це паливо з великою кількістю виробленої енергії заклало основу для розширення виробництва, а також призвело до винаходу автомобіля.

Пророцтва, які потрясли світ
 

М. Кінг Хубберт (1903-1989), відомий геофізик, у 1949 році вразив світ прогнозом про те, що ера викопного палива буде дуже короткою і викопне паливо не зможе задовольнити енергетичні потреби світу у відносно недалекому майбутньому. Тому людству незабаром доведеться покладатися на інші джерела енергії.

На той час, коли світ почав прислухатися до прогнозів Хубберта, використання викопного палива вже настільки переплелося з людським прогресом і економікою, що зміна цієї енергетичної системи повинна була різко змінити весь спосіб нашого життя. Безумовно, витрати зі зміни джерел забезпечення життєдіяльності існуючої енергетичної системи в значній мірі стримують розробку і використання альтернативних джерел енергії.

 
Чи можуть альтернативні джерела енергії задовольнити попит?
 

Незважаючи на винятковий прогрес у галузі розробки та застосування альтернативних джерел енергії, зростання споживання енергії ускладнює процес заміни використання енергії викопного палива альтернативними джерелами енергії. Альтернативні джерела енергії сьогодні забезпечують лише близько 12,78% виробництва електроенергії у світі (Джерело: IEA, 2007). Всесвітня мережа з поновлюваних джерел енергії стверджує, що до 2070 року 70% виробленої у світі енергії зможе надходити з поновлювальних джерел через інновації та передові зусилля. 

Глобальна перспектива
 

Поновлювальні джерела енергії є остаточною заміною для будь-якого невідновлюваного джерела. Незважаючи на роль ядерної енергетики в якості істотного джерела енергії, малоймовірно, що вона переживе XXІ століття. Зберігання її високорадіоактивних відходів є складним і дорогим заходом; не вистачає руди, що видобувається для підтримки подальшого виробництва ядерної енергії; більшість нинішніх атомних станцій досягнуть кінця свого життєвого циклу протягом найближчих 50 років.

Вітер і вода ‒ два недорогих поновлювальних джерела енергії, які використовувалися багатьма поколіннями. На частку гідроенергії припадає близько 2,3% від загального світового виробництва енергії, але більш значним джерелом відновлювальної енергії стала технологія використання енергії вітру. Це набагато ефективніше поновлювальне джерело енергії.

 Хоча гідроенергія, сонячна та вітрова енергії, в даний час є одними з найбільш перспективних видів поновлювальних джерел енергії, у майбутньому можуть знайтися джерела від гідратів метану (викопне паливо, яке існує в океанах і яке дуже важко дістати) і синтезу водню з простих молекул води до джерел, які нам ще належить відкрити. Вражаючі можливості синтезу водню настільки великі, що уряд США виступив з ініціативою вивчити цей процес протягом найближчих 35 років, щоб розробити і використовувати те, що називається термоядерної енергією.

 Сонце, без сумніву, має найбільший потенціал для задоволення світових енергетичних потреб. Але його використання потребує змін у технологічній, політичній та економічній обстановці. Найбільш ймовірна відповідь на наші потреби в енергії полягає в згуртованості розумного й екологічно сталого поєднання ресурсів, які є у нашому розпорядженні. Нобелівський лауреат Джордж Портер ще наприкінці 1960-х років говорив: «У мене немає сумнівів, що ми будемо успішні в використанні енергії сонця. Якби сонячні промені були бойовою зброєю, ми мали б сонячну енергію століття тому».

 Чи знаєте ви?

Сонячне світло складається з найдрібніших частинок енергії, званих фотонами. Сума цієї енергії, що потрапляє на поверхню Землі протягом одного року, еквівалентна енергії, що виробляється з 935 трлн барелів нафти. Нинішнє щорічне світове споживання нафти становить близько 26 мільярдів барелів!

Резервуари гарячої рідини з температурою вищою ніж 350° F є найбільш поширеним видом геотермальних джерел енергії. (Джерело: Гавайська Electric Company).

Щоб нейтралізувати вісім мільярдів тонн вуглецю, який надходить в атмосферу щорічно, потрібно посадити площу лісу, яка в чотири рази перевищує площу США.