Предложение возобновляемых источников энергии во всем мире намного превышает мировой спрос на энергию на несколько порядков. Например, прогнозируется, что в 2030 году миру потребуется 16,9 тераватт энергии, а одна энергия ветра может обеспечить от 40 до 85 тераватт. Однако сегодня во всем мире мы генерируем только 0,02 тераватта энергии ветра, что составляет лишь крошечный процент от того, что доступно.
В последние несколько десятилетий возобновляемые формы энергии (особенно солнечная и ветровая) стали более широко использоваться в ответ на необходимость поиска источников энергии, которые могли бы пополняться без производства вредных побочных продуктов, изменяющих климат.
Солнечная энергия
Сбор энергии от солнца является одним из самых простых методов для обеспечения нашей деятельности. Фактически, каждый день Земля получает достаточно энергии от Солнца, чтобы обеспечить текущую потребность планеты в энергии на четверть века. Солнечная энергия может быть уловлена «активно» или «пассивно».
Активная солнечная энергия использует специальную технологию для захвата энергии в солнечных лучах (очень похоже на фотосинтетический аппарат растения) и преобразования ее в электричество. В этом процессе используются два основных типа оборудования: фотоэлектрические элементы и зеркала. Фотоэлектрические элементы (также называемые фотоэлементами или солнечными батареями) поглощают солнечный свет и преобразуют его непосредственно в электричество с помощью фотоэлектрического эффекта и фотоэлектрического эффекта
Зеркала можно использовать для фокусировки большого количества солнечного света в одной точке. Достаточное количество света, сфокусированного на одной точке, может создать большое количество тепловой энергии. Например, большие зеркала в форме посуды могут собирать солнечный свет и фокусировать его на чайник для приготовления пищи, или ванну для нагрева воды, или двигатель Стирлинга.
Другие зеркала используются в параболических желобах или солнечных термоэлектрических станциях с центральной башней: тепло используется для генерации пара, который затем преобразуется в электричество с помощью паровой турбины. Таким образом, технологии активной солнечной энергии напрямую генерируют электричество из солнечного света, которое можно использовать для питания электронных устройств. Посмотрите, например, на солнечную скамейку или попробуйте сделать свой собственный рюкзак на солнечной энергии.
По сравнению с активной солнечной энергией, пассивная солнечная энергия не требует никакого оборудования для преобразования. Вместо этого пассивная солнечная энергия максимально использует солнечную радиацию для отопления и освещения здания благодаря продуманному дизайну конструкции. Например, дом можно построить так, чтобы его окна выходили на путь восходящего и заходящего солнца; это позволяет получать больше света и тепла и уменьшает потребность в электрическом освещении и отоплении. Другим примером пассивной солнечной технологии является солнечный водонагреватель на крыше, где солнечный свет поглощается большим резервуаром для воды темного цвета, что снижает потребность в электричестве или газе для нагрева бытовой или коммерческой воды.
Есть некоторые проблемы, связанные с солнечной энергией, которые в настоящее время решают ученые и инженеры. Интенсивность поступающей солнечной радиации варьируется для разных частей света в зависимости от географического положения, времени года и времени суток. В некоторых местах может потребоваться резервный источник энергии в ночное время, но это можно решить путем зарядки системы хранения (например, батареи) в течение дня для хранения энергии для использования ночью. Ученые разрабатывают лучшие батареи для электросети. Водород также может быть использован для хранения энергии в качестве резервного.
Перевод одного дома, работающего на ископаемом топливе, на дом, работающий на солнечной энергии, может предотвратить выбросы в атмосферу более 3,5 тонн СО2 в год. Более того, при сегодняшнем уровне мирового потребления энергии - 18 000 тераватт-часов в год - нам нужно было бы покрыть всего лишь 3/1000-ю пустынными районами Земли солнечными панелями, около 90 000 квадратных километров, чтобы удовлетворить общий мировой спрос