Vedvarende energi bliver et stadig vigtigere emne i dagens verden. Ud over de stigende omkostninger ved fossile brændstoffer og truslen om klimaændringer har der også været en positiv udvikling på dette område, som inkluderer forbedringer i effektivitet samt faldende priser.
Alt dette har øget efterspørgslen efter alternativ energi og fremskyndet overgangen til renere, mere bæredygtige metoder til elektrisk energi. Det er dog vigtigt at bemærke, at der er mange slags - biomasse, sol, vind, tidevand og geotermisk energi - og at hver har sin egen andel af fordele og ulemper.
Biomasse:
Den mest udbredte form for vedvarende energi er biomasse. Biomasse henviser ganske enkelt til brugen af organiske materialer og omdannelse af dem til andre former for energi, der kan bruges. Selvom nogle former for biomasse er blevet brugt i århundreder - som forbrænding af træ - er andre, nyere metoder, fokuseret på metoder, der ikke producerer kuldioxid.
For eksempel er der rentbrændende biobrændstoffer, der er alternativer til olie og gas. I modsætning til fossile brændstoffer, der produceres ved geologiske processer, produceres et biobrændstof gennem biologiske processer - såsom landbrug og anaerob fordøjelse. Almindelige brændstoffer, der er forbundet med denne proces, er bioethanol, som dannes ved at fermentere kulhydrater, der stammer fra sukker eller stivelsesafgrøder (såsom majs, sukkerrør eller sød sorghum) for at skabe alkohol.
Et andet almindeligt biobrændstof er kendt som biodiesel, der er produceret af olier eller fedt ved hjælp af en proces, der kaldes transesterificering - hvor syremolekyler udveksles til alkohol ved hjælp af en katalysator. Disse typer brændstoffer er populære alternativer til benzin og kan brændes i køretøjer, der er konverteret til at køre på dem.
Solenergi:
Solenergi (alias fotovoltaik) er en af de mest populære og hurtigst voksende kilder til alternativ energi. Her involverer processen solceller (normalt fremstillet af skiver af krystallinsk silicium), der er afhængige af den fotovoltaiske effekt (PV) for at absorbere fotoner og omdanne dem til elektroner. I mellemtiden er sol-termisk energi (en anden form for solenergi) afhængig af spejle eller linser for at koncentrere et stort sollysområde eller solenergi (STE) på et lille område (dvs. en solcelle).
Oprindeligt blev fotovoltaisk strøm kun brugt til små til mellemstore operationer, lige fra solcelledrevne enheder (som regnemaskiner) til husholdningsopstillinger. Lige siden 1980'erne er kommercielle koncentrerede solenergianlæg imidlertid blevet meget mere almindelige. Ikke kun er de en relativt billig energikilde, hvor netstyrken er upraktisk, for dyr eller bare ikke tilgængelig; stigninger i solcelleeffektivitet og faldende priser gør solenergi konkurrencedygtig med traditionelle energikilder (dvs. fossile brændstoffer og kul)
I dag bruges solenergi også i stigende grad i nettilsluttede situationer som en måde at tilføre energi med lavt kulstofindhold i nettet. I 2050 forventer Det Internationale Energiagentur, at solenergi - inklusive STE- og PV-operationer - vil udgøre over 25% af markedet, hvilket gør det til verdens største elektricitetskilde (med de fleste installationer installeret i Kina og Indien).
Vindkraft:
Vindkraft er blevet brugt i tusinder af år til at skubbe sejl, strømme vindmøller eller til at generere tryk til vandpumper. At udnytte vinden til at generere elektricitet har været genstand for forskning siden slutningen af det 19. århundrede. Det var dog kun med store bestræbelser på at finde alternative kraftkilder i det 20. århundrede, at vindkraft er blevet omdrejningspunktet for betydelig forskning og udvikling.
Sammenlignet med andre former for vedvarende energi betragtes vindkraft som meget pålidelig og stabil, da vinden er konsistent fra år til år og ikke aftager i spidsbelastningstiden. Oprindeligt var opførelsen af vindmølleparker en kostbar satsning. Men takket være de nylige forbedringer er vindkraften begyndt at sætte toppriser på engrosenergimarkeder over hele verden og skære ind i indtægterne og overskuddet i den fossile brændselsindustri.
Ifølge en rapport, der blev udsendt den seneste marts af Department of Energy, kunne væksten i vindkraft i De Forenede Stater føre til endnu mere højtuddannede job i mange kategorier. Med titlen ”Wind Vision: A New Era for Wind Power in the United States” viser dokumentet, at industrien inden 2050 kunne tegne sig for så meget som 35% af USAs elektriske produktion.
Derudover mødtes Global Wind Energy Council og Greenpeace International sidste år for at offentliggøre en rapport med titlen “Global Wind Energy Outlook 2014”. Denne rapport oplyste, at vindkraft på verdensplan kunne levere så meget som 25 til 30% af den globale elektricitet i 2050. På tidspunktet for rapportskrivelsen havde kommercielle installationer i mere end 90 lande en samlet kapacitet på 318 gigawatt (GW), hvilket leverede omkring 3% af den globale forsyning.
Tidevandskraft:
I lighed med vindkraft betragtes tidevandskraft som en potentiel kilde til vedvarende energi, da tidevand er stabil og forudsigelig. Meget som vindmøller, er tidevandsfabrikker blevet brugt siden antikken Rom og middelalderen. Indgående vand blev opbevaret i store damme, og da tidevandet gik ud, vendte de vandhjul, der genererede mekanisk kraft til at fræse korn.
Først i det 19. århundrede blev processen med at bruge faldende vand og spindingsturbiner til at skabe elektricitet introduceret i USA og Europa. Og det er først siden det 20., at disse former for operationer er blevet omskolet til konstruktion langs kyster og ikke kun floder.
Traditionelt har tidevandskraft lidt af relativt høje omkostninger og begrænset tilgængelighed af steder med tilstrækkeligt høje tidevandsområder eller strømningshastigheder. Mange nylige teknologiske udviklinger og forbedringer, både inden for design og turbinteknologi, indikerer imidlertid, at den samlede tilgængelighed af tidevandskraft kan være meget højere end tidligere antaget, og at økonomiske og miljømæssige omkostninger kan bringes ned på konkurrencedygtige niveauer.
Verdens første store tidevandskraftværk er Rance Tidal-kraftværket i Frankrig, der blev operationelt i 1966. Og i Orkney, Skotland, blev verdens første marine energitestanlæg - European Marine Energy Center (EMEC) oprettet i 2003 for at starte udviklingen af bølge- og tidevandsenergiindustrien i Storbritannien.
I 2015 gik verdens første nettilsluttede bølgekraftværk (CETO, opkaldt efter havets græske gudinde) online ud for den vestlige australske kyst. Udviklet af Carnegie Wave Energy fungerer dette kraftværk under vand og bruger undervandsbøjer til at pumpe en række havbundede pumper, som igen genererer elektricitet.
Geotermisk:
Geotermisk elektricitet er en anden form for alternativ energi, der anses for at være bæredygtig og pålidelig. I dette tilfælde stammer varmeenergi fra Jorden - normalt fra magma ledninger, varme kilder eller hydrotermisk cirkulation - for at spin turbiner eller varme bygninger. Det betragtes som pålideligt, fordi Jorden indeholder 1031 joules værdi af varmeenergi, der naturligt strømmer til overfladen ved ledning med en hastighed på 44,2 terawatts (TW) - mere end det dobbelte af menneskets nuværende energiforbrug.
En ulempe er, at denne energi er diffus og kun kan udnyttes billigt på visse steder. I visse områder af verden, såsom Island, Indonesien og andre regioner med høje niveauer af geotermisk aktivitet, er det imidlertid en let tilgængelig og omkostningseffektiv måde at reducere afhængighed af fossile brændstoffer og kul til at generere elektricitet. Lande, der producerer mere end 15 procent af deres elektricitet fra geotermiske kilder, inkluderer El Salvador, Kenya, Filippinerne, Island og Costa Rica.
Fra 2015 udgør den verdensomspændende geotermiske kraftkapacitet 12,8 gigawatt (GW), som forventes at vokse til 14,5 til 17,6 GW i 2020. Hvad mere er, skønner Geothermal Energy Association (GEA), at kun 6,5 procent af det samlede globale potentiale har været indtil videre, mens IPCC rapporterede, at geotermisk effektpotentiale var i området 35 GW til 2 TW.
Problemer med vedtagelse:
Et problem med mange former for vedvarende energi er, at de er afhængige af naturforholdene - vind, vandforsyning og tilstrækkelig sollys - som kan indføre begrænsninger. Et andet spørgsmål har været den relative udgift ved mange former for alternativ energi sammenlignet med traditionelle kilder som olie og naturgas. Indtil for nylig var det at køre kulfyrede eller oliedrevne fabrikker billigere end at investere millioner i opførelsen af store sol-, vind-, tidevands- eller geotermiske operationer.
Imidlertid har løbende forbedringer foretaget i produktionen af solceller, vindmøller og andet udstyr - for ikke at nævne forbedringer foretaget i mængden af produceret energi - resulteret i, at mange former for alternativ energi er blevet konkurrencedygtige med andre metoder. Overalt i verden intensiveres nationer og samfund for at fremskynde overgangen til renere, mere bæredygtige og mere selvforsynende metoder.
Vi har skrevet mange interessante artikler om alternativ energi på Space Magazine. Her er Hvad er alternativ energi ?, Hvad er solenergi? og hvor kommer geotermisk energi fra? Kan verden køre med sol- og vindkraft? og høste solenergi fra rummet.
Du bør også tjekke det nationale projekt for vedvarende energi og vedvarende energi.
Astronomy Cast har også en episode om emnet. Her er afsnit 51: Jorden.
Kilder:
- Wikipedia - Vedvarende energi
- U.S. Energy Information Administration - vedvarende og alternative brændstoffer
