32,6% – petróleo e derivados. 30,0% – carvão. 23,7% – gás. As três principais entre as fontes de energia que abastecem a humanidade são exatamente assim. As naves estelares e o planeta “verde” ainda estão tão distantes quanto a “galáxia muito, muito distante”.
Há certamente um movimento em direção à energia alternativa, mas é tão lento que se espera um avanço – ainda não. Sejamos honestos: nos próximos 50 anos, os combustíveis fósseis iluminarão nossas casas.
O desenvolvimento de energia alternativa está indo devagar, como um cavalheiro afetado ao longo do aterro do Tâmisa. Hoje, muito mais foi escrito sobre fontes de energia não tradicionais do que para seu desenvolvimento e implementação na vida cotidiana. Mas nesta direção existem 3 “mastodontes” reconhecidos que puxam o resto da carruagem atrás deles.
A energia nuclear não é considerada aqui, porque a questão de sua progressividade e conveniência de desenvolvimento pode ser discutida por muito tempo.
Abaixo estarão os indicadores de potência das estações, portanto, para analisar os valores, apresentaremos um ponto de partida: a usina mais potente do mundo é a usina nuclear Kashiwazaki-Kariwa (Japão). Que tem uma capacidade de 8,2 GW.
Energia do ar: o vento a serviço do homem
O princípio básico da energia eólica é a conversão da energia cinética das massas de ar em movimento em energia térmica, mecânica ou elétrica.
O vento é o resultado da diferença de pressão do ar na superfície. Aqui o princípio clássico de “vasos comunicantes” é implementado, apenas em escala global. Imagine 2 pontos – Moscou e São Petersburgo. Se a temperatura em Moscou for mais alta, o ar esquenta e sobe, deixando baixa pressão e uma quantidade reduzida de ar nas camadas inferiores. Ao mesmo tempo, há alta pressão em São Petersburgo e há ar suficiente "por baixo". Portanto, as massas começam a fluir para Moscou, porque a natureza sempre busca o equilíbrio. É assim que se forma o fluxo de ar, que se chama vento.
Esse movimento carrega uma energia enorme, que os engenheiros buscam captar.
Hoje, 3% da produção mundial de energia vem de turbinas eólicas, e a capacidade está crescendo. Em 2016, a capacidade instalada dos parques eólicos superou a capacidade das usinas nucleares. Mas existem 2 características que limitam o desenvolvimento da direção:
1. A potência instalada é a potência operacional máxima. E se as usinas nucleares operam nesse nível quase o tempo todo, os parques eólicos raramente atingem esses indicadores. A eficiência dessas estações é de 30 a 40%. O vento é extremamente instável, o que limita a aplicação em escala industrial.
2. A colocação de parques eólicos é racional em locais de ventos constantes – desta forma é possível garantir a máxima eficiência da instalação. A localização de geradores é significativamente limitada.
A energia eólica hoje só pode ser considerada como uma fonte adicional de energia em combinação com as permanentes, como usinas nucleares e estações que usam combustível combustível.
Os moinhos de vento apareceram pela primeira vez na Dinamarca – eles foram trazidos para cá pelos cruzados. Hoje, neste país escandinavo, 42% da energia é gerada por parques eólicos.
O projeto de construção de uma ilha artificial a 100 km da costa da Grã-Bretanha está quase concluído. Um projeto fundamentalmente novo será criado em Dogger Bank - por 6 km2 serão instaladas muitas turbinas eólicas que irão transmitir eletricidade para o continente. Será o maior parque eólico do mundo. Hoje, é Gansu (China) com capacidade de 5,16 GW. Este é um complexo de turbinas eólicas, que cresce a cada ano. O indicador planejado é de 20 GW.
E um pouco sobre o custo.
Os indicadores de custo médio para 1 kWh de energia gerada são:
─ carvão 9-30 centavos;
─ vento 2,5-5 centavos.
Se for possível resolver o problema da dependência da energia eólica e assim aumentar a eficiência dos parques eólicos, então eles têm um grande potencial.
Energia solar: o motor da natureza – o motor da humanidade
O princípio de produção é baseado na coleta e distribuição do calor dos raios solares.
Agora, a participação das usinas de energia solar (SPP) na produção mundial de energia é de 0,79%.
Essa energia, antes de tudo, está associada à energia alternativa – campos fantásticos cobertos por grandes placas com fotocélulas são desenhados imediatamente diante de seus olhos. Na prática, a lucratividade dessa direção é bastante baixa. Entre os problemas, pode-se destacar a violação do regime de temperatura acima da usina solar, onde as massas de ar são aquecidas.
Existem programas de desenvolvimento de energia solar em mais de 80 países. Mas na maioria dos casos estamos falando de uma fonte auxiliar de energia, pois o nível de produção é baixo.
É importante colocar corretamente a energia, para a qual são compilados mapas detalhados de radiação solar.
O coletor solar é utilizado tanto para aquecimento de água para aquecimento quanto para geração de eletricidade. As células fotovoltaicas geram energia “eliminando” os fótons sob a influência da luz solar.
O líder em termos de produção de energia em usinas solares é a China, e em termos de geração per capita – a Alemanha.
A maior usina de energia solar está localizada na fazenda solar Topaz, localizada na Califórnia. Potência 1,1 GW.
Existem desenvolvimentos para colocar coletores em órbita e coletar energia solar sem perdê-la na atmosfera, mas essa direção ainda tem muitos obstáculos técnicos.
Energia hidráulica: usando o maior motor do planeta
A energia hidrelétrica é líder entre as fontes alternativas de energia. 20% da produção de energia do mundo vem de hidrelétricas. E entre as fontes renováveis 88%.
Uma enorme barragem está sendo construída em uma determinada seção do rio, que bloqueia completamente o canal. Um reservatório é criado a montante, e o desnível nas laterais da barragem pode chegar a centenas de metros. A água passa rapidamente pela barragem nos locais onde as turbinas estão instaladas. Assim, a energia da água em movimento gira os geradores e leva à geração de energia. Tudo é simples.
Das desvantagens: uma grande área está inundada, a biovida no rio é perturbada.
A maior usina hidrelétrica é Sanxia (“Três Gargantas”) na China. Tem capacidade de 22 GW, sendo a maior usina do mundo.
As usinas hidrelétricas são comuns em todo o mundo e, no Brasil, fornecem 80% da energia. Essa direção é a mais promissora em energia alternativa e está em constante desenvolvimento.
Pequenos rios não são capazes de produzir grande energia, então as usinas hidrelétricas neles são projetadas para atender às necessidades locais.
O uso da água como fonte de energia é implementado em vários conceitos principais:
1. Uso das marés. A tecnologia é em muitos aspectos semelhante à hidrelétrica clássica, com a única diferença de que a barragem não bloqueia o canal, mas a foz da baía. A água do mar faz flutuações diárias sob a influência da atração da lua, o que leva à circulação da água pelas turbinas da barragem. Esta tecnologia foi implementada apenas em alguns países.
2. Aproveitamento da energia das ondas. As constantes flutuações da água em mar aberto também podem ser uma fonte de energia. Não se trata apenas da passagem das ondas por turbinas instaladas estaticamente, mas também do uso de “boias”: mas a superfície do mar coloca uma cadeia de bóias especiais, dentro das quais estão pequenas turbinas. Ondas giram geradores e uma certa quantidade de energia é gerada.
Em geral, hoje a energia alternativa é incapaz de se tornar uma fonte global de energia. Mas é perfeitamente possível fornecer energia autônoma à maioria dos objetos. Dependendo das características do território, poderá sempre escolher a melhor opção.
Para a independência energética global, algo fundamentalmente novo será necessário, como a “teoria do éter” do famoso sérvio.
Sem demagogia, é estranho que nos anos 2000 a humanidade produza energia não muito mais progressivamente do que a locomotiva que os irmãos Lumiere fotografaram. Hoje, a questão dos recursos energéticos entrou na esfera política e financeira, que determina a estrutura da produção de eletricidade. Se o óleo acende as lâmpadas, então alguém precisa dele…