Probabilmente quasi tutte le persone sulla Terra almeno una volta sono entrate in una discussione energia alternativa il futuro, chiedendosi se ha senso e se ne vale la pena. Il dibattito su questo argomento può essere infinitamente lungo. Ora lo sviluppo di progetti di energia alternativa del futuro sta guadagnando slancio. L'umanità sta lottando per una vita più confortevole e più sicura. E la sua fornitura richiede continui cambiamenti, scoperte e innovazioni. Vogliamo vivere in un mondo progressista, causando il minor danno possibile all'ambiente, conservando e utilizzando saggiamente ogni tipo di risorsa.

Fonti energetiche alternative del futuro: fiaba o realtà?

Energia alternativa e gratuita del futuro: suona come un attributo della fantascienza o è un obiettivo assolutamente reale e realizzabile per i prossimi anni? L'umanità è stata impegnata nella ricerca e nello sviluppo per quasi tutto il tempo della sua esistenza. Partendo dall'invenzione della ruota, proseguendo con l'elettricità e avvicinandosi all'utilizzo dell'energia dell'atomo, le persone non smettono di cercare, creare e implementare sempre più nuovi dispositivi, metodi di ricerca e modalità di funzionamento. Vivere comodamente e facilmente è l'obiettivo principale di tutte queste innovazioni e innovazioni.

Una di queste aree che possono cambiare in modo significativo la vita di una persona è lo sviluppo dell'energia del futuro. Molte fonti sono già utilizzate abbastanza attivamente, alcune sono solo di uso generale, altre sono ancora in fase di sviluppo.

Cosa sappiamo delle fonti di energia alternative del futuro?

• Energia solare.

I pannelli solari sono ormai quasi nessuno può essere veramente sorpreso. Al momento, questa risorsa viene utilizzata abbastanza attivamente, anche se non ovunque. Il meccanismo di funzionamento di tali apparecchiature è abbastanza semplice, ma il suo prezzo non consente ancora a nessuno di utilizzare questo tipo di fornitura di energia autonoma.

Inoltre, le condizioni climatiche svolgono un ruolo enorme nella produttività dei pannelli solari. In effetti, alle latitudini in cui la maggior parte dell'anno è fredda e nuvolosa, tali apparecchiature saranno meno efficaci rispetto alle regioni calde e soleggiate.

• Impianti eolici.

Un'altra fonte di energia alternativa abbastanza popolare è il vento. Tali centrali elettriche si trovano spesso nelle zone rurali e si trovano spesso nei campi, in pianura. La generazione di energia elettrica avviene mediante conversione energia meccanica in elettrico. Questo accade grazie a generatori speciali. Le pale dei mulini a vento ruotano, ricevendo l'energia eolica, dopodiché viene trasformata in elettricità che utilizziamo.

Sfortunatamente, il costo di questa attrezzatura non è pubblicamente disponibile e anche le condizioni climatiche giocano un ruolo decisivo.

• Energia da fonti geotermiche.

Il prossimo tipo di risorse energetiche non è così ampiamente conosciuto come i due precedenti. Tuttavia, ha anche il suo posto. Il vapore delle sorgenti termali è un'altra opzione per fornire energia autonoma alternativa. Il principio di funzionamento delle apparecchiature per ottenere tale energia è che le turbine sono azionate dal vapore, dopo di che i generatori elettrici iniziano a funzionare.

Questo metodo non può essere ampiamente utilizzato, poiché il suo funzionamento è assicurato solo in presenza di sorgenti geotermiche.

Nelle aree in cui c'è accesso al mare o all'oceano, l'energia dell'acqua viene utilizzata con successo. Durante l'alta e la bassa marea, la forza meccanica dell'acqua aziona speciali turbine installate nella stazione. Quindi viene convertito in elettricità.

Tali centrali elettriche non sono così comuni. Potrebbero non ripagare sempre abbastanza bene e in alcuni casi sono caratterizzati da una bassa efficienza.

L'energia alternativa può essere efficace per una casa privata?

Se si considerano le risorse energetiche di cui sopra, sono spesso utilizzate su scala industriale per generare una grande quantità di energia che può garantire il funzionamento di un'intera impresa o di un piccolo insediamento. Ma è possibile scegliere fonti di energia alternative per la casa per soddisfare le esigenze, ad esempio, di una determinata area?

La risposta a questa domanda è innegabilmente sì! Se calcoli correttamente la quantità richiesta di energia termica o elettrica, puoi trovare un modo per soddisfare questa esigenza attraverso fonti autonome.

Quali risorse possono essere utilizzate in questo caso?

• Le fonti di elettricità possono essere fotomoduli o turbine eoliche. Quando si sceglie questa o quella attrezzatura, è molto importante valutare il clima nell'area in cui dovrebbe essere l'installazione. Inoltre, il calcolo della quantità necessaria di apparecchiature per soddisfare il fabbisogno energetico. E anche come sarà regolato il funzionamento dei dispositivi stessi.
• Per quanto riguarda la fornitura di energia termica, vale la pena prestare attenzione ai collettori solari o alle caldaie a combustibile solido. In questo caso, scegliendo la seconda opzione, dovresti occuparti della disponibilità di carburante. Per quanto riguarda il bacino, la sua produttività cambierà con l'avvento di una particolare stagione. In questo caso, la produzione di calore non sarà uniforme durante tutto l'anno.

Pertanto, vediamo che le fonti di energia alternative per una casa privata possono essere convenienti ed efficienti. Tuttavia, per questo è necessario svolgere correttamente tutti gli studi preliminari dell'area, una valutazione dei consumi energetici, un'analisi della produttività di una determinata risorsa e la selezione dell'attrezzatura più adatta per tutti i punti e parametri. Allo stesso tempo, i fondi investiti beneficeranno e ripagheranno solo se l'attrezzatura viene utilizzata correttamente e opportunamente.

Qual è il futuro dell'energia alternativa, ed esiste?

Naturalmente, l'alto costo delle apparecchiature e la dipendenza dalle condizioni climatiche rallenta leggermente la più ampia adozione di risorse energetiche rinnovabili. Tuttavia, i progressi in questo campo si osservano, peraltro, molto rapidamente, anche tenendo conto di alcuni inconvenienti e difficoltà nelle prime fasi.

Rispondendo alla domanda “Le fonti di energia alternative hanno un futuro?”, possiamo affermare con sicurezza che esiste. È importante notare che quest'area comprende non solo lo sviluppo di nuove risorse, ma anche l'ottimizzazione del potenziale esistente. La generazione di energia non è un processo semplice sotto molti aspetti e richiede grandi investimenti e sforzi. Pertanto, oltre all'introduzione di energie alternative per la casa o la produzione, grande attenzione è riservata alla ricostruzione vecchio sistema produzione e fornitura di energia.

Diverse sono le opinioni sullo sviluppo dell'energia nel Paese. Alcuni vedono che le risorse alternative saranno sempre più applicabili in futuro, mentre altri sono dell'opinione che le fonti comprovate e testate siano più affidabili e redditizie. C'è una nota sonora in entrambe le posizioni, poiché pro e contro, lati vantaggiosi e svantaggiosi si trovano in qualsiasi area. Pertanto, va notato che la soluzione più competente sarà l'uso cumulativo e ottimizzato sia di metodi innovativi che di risorse collaudate e comprovate.

Secondo il loro studio, entro la metà del secolo carbone e petrolio cominceranno a perdere la loro importanza come fonti di energia, i combustibili fossili saranno sostituiti dall'energia solare. Ma per questo sarà necessario cambiare l'intero paradigma delle relazioni all'interno dell'industria: sia le tecnologie che la psicologia degli attori.

Grande energia tre

Secondo gli esperti del "Global Energy" (includono 20 scienziati da tutto il mondo, tra cui, ad esempio, il vincitore premio Nobel mondo di Rodney Allam), entro il 2100 la quota di petrolio e carbone nel bilancio globale di combustibili ed energia sarà rispettivamente del 2,1% e dello 0,9%, l'energia da fusione occuperà un decimo del mercato e più di un quarto di tutta l'elettricità mondiale sarà prodotto grazie al sole. La ragione di questi cambiamenti è il graduale declino della produzione di idrocarburi e il riorientamento verso la costruzione di impianti energetici più puliti.

Cambierà anche l'influenza dei diversi stati sul mercato energetico: ad esempio, entro il 2035 gli Stati Uniti saranno il maggior produttore di combustibili e risorse energetiche (24%), seguiti da Russia (21%) e Cina (16%). Tuttavia, tra 50 anni, secondo gli esperti, la Russia uscirà in testa (19%), la Cina diventerà seconda (18%) e gli Stati Uniti "scenderanno" al terzo posto (17%). Entro il 2100, però, la disposizione cambierà ancora: la Cina prenderà il primo posto (20%), mentre Russia e Stati Uniti occuperanno la seconda e la terza riga del rating (rispettivamente 16% e 14%).

Gli esperti hanno anche indicato i fattori che, a loro avviso, impediscono al complesso di combustibili ed energia di svilupparsi in una direzione “verde”: più di un terzo degli scienziati partecipanti allo studio ha osservato che mentre le fonti di energia alternativa sono troppo costose e la concorrenza da idrocarburi e l'energia nucleare è elevata. Allo stesso tempo, si sta attivamente formando l'immagine dell'energia "tradizionale" come indesiderabile e non ambientale, inoltre l'economia moderna richiede un uso più efficiente delle risorse disponibili, lo sviluppo del trattamento dei rifiuti e delle relative tecnologie. In una tale situazione, secondo gli esperti, aree come la bioenergia e lo sviluppo di biocarburanti, nonché i reattori termonucleari, riceveranno ulteriori incentivi per lo sviluppo.

I risultati dello studio, presentato da Global Energy al Forum economico internazionale di San Pietroburgo, hanno acceso un vivace dibattito sul futuro dell'energia in generale e dell'energia russa in particolare. Le tendenze sono tendenze, ma le posizioni di partenza e la struttura dell'economia paesi diversi(e diverse regioni dello stesso paese) sono ancora diverse, il che significa che Russia, Cina e Stati Uniti raggiungeranno i primi tre leader energetici del mondo in modi diversi.

Il carbone sarà meno, ma di più

La maggior parte degli esperti ritiene che uno dei prerequisiti per ridurre la quota di idrocarburi nell'equilibrio globale siano gli accordi di Parigi sul clima, uno dei cui temi principali è stato il congelamento dei progetti di carbone. Molte banche e istituzioni finanziarie hanno annunciato il loro rifiuto di investire nell'estrazione del carbone e nell'energia. Solo quattro paesi - Vietnam, India, Indonesia e Cina - hanno in programma la costruzione su larga scala di centrali a carbone, anche se ci sono attori più piccoli che non vogliono abbandonare lo sviluppo di questo settore dell'economia, in particolare il Pakistan e Turchia. Allo stesso tempo, ci sono idee e progetti per il rilancio della componente carbone, tenendo conto di nuove tecnologie più delicate, nonché idee per il ripristino e lo sviluppo della produzione di combustibili solidi nei territori artici.

Uno di questi progetti, ad esempio, è in corso di attuazione nella zona artica del Territorio di Krasnoyarsk: uno dei più grandi giacimenti di antracite del mondo si trova nella penisola di Taimyr e il suo sviluppo è iniziato nel 2015. Solo in una sezione, il fiume Malaya Lemberova, le riserve di antracite di alta qualità ammontano a circa 600 milioni di tonnellate. Entro il 2020, Vostok-Ugol prevede di produrre qui fino a 30 milioni di tonnellate di antracite all'anno e di spedire antracite nei paesi europei attraverso la rotta del Mare del Nord.

Ma molto probabilmente gli accordi di Parigi non avranno un impatto diretto sul settore petrolifero, afferma Igor Lobovsky, presidente della Global Energy Association for the Development of International Energy Research and Projects.

Seguiranno cambiamenti significativi con l'avvento dell'era dello sviluppo diffuso del trasporto a motore sull'elettricità e altre fonti energetiche non legate agli idrocarburi, gli esperti prevedono tali processi non prima del 2030, quindi è prevista la massima diminuzione della quota di idrocarburi solo entro il 2070, sostiene. - Tale scenario è economicamente giustificato in caso di diminuzione del costo della produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili - e ciò dovrebbe infatti avvenire nei prossimi decenni. Ad esempio, il vincitore del Global Energy Prize 2017 Michael Grätzel è l'inventore delle cosiddette "celle di Grätzel", una nuova generazione di celle solari, la cui produzione è molte volte più economica della produzione di batterie al silicio. Tali invenzioni consentiranno alle energie rinnovabili di svilupparsi ovunque e, di conseguenza, di ridurne significativamente i costi.

Quindi lo scenario aggiornato per lo sviluppo delle industrie degli idrocarburi va letto come segue: diminuirà la quota di idrocarburi nel settore energetico, ma cresceranno i consumi.

Dimentichiamo che oggi il petrolio è sempre più utilizzato nella petrolchimica, nella produzione di beni di consumo, - afferma il ministro dell'Energia russo Alexander Novak, - Abbiamo 9 beni su 10 oggi contengono prodotti raffinati. E se oggi 11 milioni di barili in totale vanno alla petrolchimica, allora secondo le più modeste previsioni, in quindici anni, 17 milioni di barili andranno alla petrolchimica, e forse anche di più, in modalità più accelerata.

Pensa all'aviazione, alle spedizioni, ai prodotti petrolchimici, fa eco Ben van Beurden, CEO di Royal Dutch Shell Plc. - Molti processi richiedono temperature elevate e temperature estremamente elevate per il riscaldamento. E, naturalmente, gli idrocarburi prenderanno il loro posto.

Quando soffierà il vento?

Il consumatore ha bisogno di energia a basso costo: questo è il principale fattore che ostacola lo sviluppo di energie alternative. Per rendere attraenti le fonti di energia rinnovabile (RES), è necessario un prezzo elevato del petrolio o un sostegno finanziario da parte dello stato o delle istituzioni di sviluppo.

Quando il prezzo del petrolio raggiunge i 100 dollari al barile, questo pone le basi per lo sviluppo di nuove tecnologie, comprese le energie rinnovabili, afferma Patrick Pouyanne, presidente di Total.

Finora, il costo di costruzione delle FER in Russia è piuttosto elevato e il fattore di utilizzo della capacità installata non è così alto come vorremmo (e non solo in Russia: secondo l'Agenzia per l'energia degli Stati Uniti, il fattore di capacità media delle stazioni solari è circa il 26%). Ciò significa che anche il costo di un kilowattora per il consumatore è elevato. Anche in questo caso, la costruzione è l'ultima fase, è necessario sviluppare la nostra produzione di pannelli solari e altri elementi. Ma va riconosciuto che l'energia solare in Russia non è più una start-up, ma un'industria completamente formata. E il suo sviluppo dipende dalle priorità dello Stato.

C'è un fenomeno, la parità di rete, un punto in cui il costo di kW/h di elettricità generata in energia alternativa è uguale al costo di kW/h di elettricità generata in energia tradizionale. La controversia è: quando accadrà? - afferma Anatoly Chubais, Presidente del Consiglio di Amministrazione della Società di Gestione RUSNANO LLC. - È già successo in diversi paesi, in Russia accadrà un po' più tardi, ma è inevitabile, se non altro perché il potenziale upgrade di eolico e solare è molto più grande del potenziale upgrade anche nelle tecnologie a ciclo combinato nella generazione termica o generazione idroelettrica. Arriveremo sicuramente a un punto in cui l'energia alternativa diventerà più economica.

Gli esperti prevedono che ciò accadrà entro il 2050. Secondo Chubais, ora in Russia è stato creato un sistema assolutamente efficiente di sostegno alle energie alternative e non ci sono ostacoli al suo sviluppo. La prossima sfida da risolvere è trovare modi per immagazzinare l'elettricità a livello industriale. E questo non è un compito a lungo termine, ma per i prossimi dieci anni.

Tuttavia, non tutti gli esperti condividono l'ottimismo sulle prospettive delle energie rinnovabili, almeno sono piuttosto riservati nel valutare la quantità di tecnologie rinnovabili necessarie al settore energetico mondiale.

Penso che l'umanità incoraggerà l'uso dell'energia rinnovabile in qualche forma di sussidi governativi. Di recente, questo segmento ha mostrato una significativa riduzione dei costi e la possibilità di una più rapida implementazione, - ha affermato il presidente della commissione per l'assegnazione del Global Energy Prize, vincitore del Nobel Rodney Allam. - Le fonti di energia rinnovabile saranno rappresentate da sistemi a bassa intensità che richiedono vaste aree; per loro verranno costruiti "fattori solari" nei deserti e parchi eolici offshore. Questo segmento del settore energetico dovrebbe rappresentare una certa percentuale del volume totale del mercato. Penso che il 20 percento sia un limite ragionevole.

Il futuro appartiene all'energia nucleare

Secondo gli autori del rapporto, una diminuzione della quota di idrocarburi è l'unico scenario possibile sviluppo di successo civiltà, l'unica domanda è quando arriverà questo punto di svolta. Gli esperti di Global Energy ritengono che ciò potrebbe accadere dopo il 2050. Ora la quota di energia "verde" nel mondo non supera il 30%. Allo stesso tempo, gli esperti includono le centrali nucleari, che generano circa l'11% dell'elettricità mondiale, per l'energia "verde". Dopotutto, le centrali nucleari sono caratterizzate da basse emissioni di carbonio nell'atmosfera.

Siamo alle soglie del quarto ordine industriale, alle soglie di un'altra rivoluzione. Questo è il tempo delle connessioni orizzontali, dell'informatica digitale, dell'intelligenza artificiale, il tempo della vendita e dell'acquisto. cicli vitali, non un oggetto specifico. L'energia nucleare, come nessun altro, corrisponde al ruolo di moderatore di questo processo, - crede Amministratore delegato"Rosatomo" Alexey Likhachev.

Uno dei problemi principali dell'energia nucleare non è tecnologico, ma psicologico: Chernobyl, Fukushima, i test sulle armi nucleari - in generale c'è motivo di preoccupazione e sfiducia.

Una condizione importante per lo sviluppo dell'energia nucleare è l'accettazione sociale. Affinché l'energia nucleare emerga in un paese, la società deve accettarla, afferma Yukiya Amano, direttore generale dell'Agenzia internazionale per l'energia atomica (AIEA).

Qualunque siano gli scenari di sviluppo del settore energetico, in essi una cosa rimane immutata: il consumo di energia elettrica nel mondo crescerà. La popolazione della Terra è in aumento, le esigenze dell'umanità crescono: negli ultimi cento anni abbiamo consumato più energia che in tutta la storia precedente dalla creazione del mondo. Allo stesso tempo, più di un miliardo di persone sul pianeta non ha ancora accesso all'elettricità!

Secondo gli scienziati, entro il 2050 altri 2,5 miliardi di persone in più vivranno sulla Terra, il decentramento dell'energia e la costruzione di piccole capacità daranno accesso a questa risorsa a un numero molto maggiore di persone e miglioreranno la loro qualità di vita. Ciò significa che la domanda di energia elettrica aumenterà nuovamente. È qui che entra in gioco il nucleare: altamente produttivo, con basse emissioni di inquinanti atmosferici e forniture illimitate di carburante. Allo stesso tempo, stiamo parlando non solo di uranio fossile, ma anche di combustibile nucleare esaurito negli stoccaggi: gli assemblaggi di combustibili hanno esaurito la loro risorsa di non più del quattro per cento, e questa è una risorsa enorme per il riciclaggio. Per non parlare del fatto che il ritrattamento del combustibile nucleare esaurito consente di risolvere il problema dello smaltimento irreversibile del plutonio per uso bellico e di chiudere il ciclo produttivo consumando l'intera risorsa di combustibile nucleare.

Un modo speciale di Siberia

Secondo un accordo tra Stati Uniti e Russia, ciascuno dei paesi deve smaltire 34 tonnellate di plutonio per uso militare e l'inizio di questo lavoro era previsto per il 2018. Ma finora solo la Russia possiede la tecnologia per produrre il cosiddetto combustibile MOX: il primo impianto al mondo per la sua produzione si trova a Zheleznogorsk (ex Krasnoyarsk-26), presso gli stabilimenti della Mining and Chemical Combine, che fa parte della Rosatom.

È importante standardizzare i requisiti di sicurezza industriale in diverse giurisdizioni e paesi al fine di creare un'industria dell'energia nucleare sicura, afferma Pekka Lundmark, presidente della società energetica Fortum Corporation. - Ritengo che l'energia nucleare svolgerà un ruolo chiave, ma non come tecnologia unica, ma in combinazione con l'energia solare, l'energia idroelettrica e i biocarburanti ecologici. Tuttavia, affinché l'energia nucleare rimanga competitiva e continui a svolgere un ruolo importante in futuro, deve anche essere ammodernata.

Allo stesso tempo, la Siberia potrebbe diventare un trendsetter nel campo dell'energia nucleare. Gli esperti sono inclini a pensare che questo particolare settore energetico sarà il leader nella regione.

La regione siberiana ha tutte le possibilità per lo sviluppo dell'energia nucleare, fornendo un ciclo nucleare completo dall'estrazione e lavorazione delle materie prime dell'uranio e dalla produzione di gruppi di combustibili allo smaltimento del combustibile nucleare irraggiato, che può garantire e ottimizzare il funzionamento di moderne centrali nucleari, - afferma Igor Lobovsky. - A lungo termine, è possibile risolvere i problemi energetici della regione siberiana a scapito delle fonti di energia nucleare, in particolare, attraverso la costruzione di moderne centrali nucleari con reattori di tipo VVER-1300. Sì, in conformità con l'accordo tra Russia e Stati Uniti per fermare la produzione di plutonio per uso militare, tutti i reattori nucleari della centrale nucleare siberiana sono stati chiusi nel 2008, ma Seversk ha mantenuto un'infrastruttura sviluppata e risorse umane, e questo in modo significativo accelerare e ridurre i costi di costruzione di una nuova centrale nucleare, attualmente posticipata al 2020.

Tuttavia, efficienza, fattore di capacità, costo principale, disponibilità, producibilità sono lontani da tutti i requisiti imposti all'energia del futuro. E anche questa è una sfida.

Vorrei che l'energia del futuro fosse invisibile - nel senso che non dovremmo vederne le conseguenze negative, dovrebbe essere sicura - afferma Alexander Shokhin, Presidente della RSPP, Presidente del Consiglio di Sorveglianza della Global Energy Association. - Ecologico impatto negativo, compreso nello stesso nucleare e persino l'energia idroelettrica e termica dovrebbe essere minima e la sicurezza - massima. Credo che il criterio principale non sia quale, ad esempio, quale sarà la quota delle fonti di energia rinnovabile, ma precisamente che tutti i tipi di energia dovrebbero essere sicuri ed efficienti.

È difficile discutere.

Negli ultimi anni l'energia alternativa è diventata oggetto di intenso interesse e di accesi dibattiti. Minacciata dal cambiamento climatico e dal fatto che le temperature medie globali continuano ad aumentare ogni anno, la spinta a trovare forme di energia che riducano la dipendenza da combustibili fossili, carbone e altri inquinanti ambiente processi, è cresciuto naturalmente.

Sebbene la maggior parte dei concetti non sia nuova, è solo negli ultimi decenni che questa domanda è finalmente diventata rilevante. Grazie ai miglioramenti nella tecnologia e nella produzione, il costo della maggior parte delle forme di energia alternativa è diminuito mentre l'efficienza è aumentata. Che cos'è l'energia alternativa, in termini semplici e comprensibili, e qual è la probabilità che diventi la principale?

Ovviamente, rimane qualche controversia su cosa significhi "energia alternativa" e a cosa possa applicarsi la frase. Da un lato, questo termine può essere attribuito a forme di energia che non portano ad un aumento dell'impronta di carbonio dell'umanità. Pertanto, può includere impianti nucleari, centrali idroelettriche e persino gas naturale e "carbone pulito".

D'altra parte, il termine è anche usato per riferirsi a ciò che è attualmente considerato metodi non tradizionali energia - solare, eolica, geotermica, biomassa e altre aggiunte recenti. Questo tipo di classificazione esclude metodi di estrazione di energia come le centrali idroelettriche, che esistono da più di cento anni e sono abbastanza comuni in alcune regioni del mondo.

Un altro fattore è che le fonti energetiche alternative devono essere “pulite”, non producono inquinanti nocivi. Come già notato, questo molto spesso significa anidride carbonica, ma può anche riferirsi ad altre emissioni: monossido di carbonio, anidride solforosa, ossido di azoto e altri. In base a questi parametri, l'energia nucleare non è considerata una fonte di energia alternativa perché produce scorie radioattive altamente tossiche e che devono essere immagazzinate in modo appropriato.

In tutti i casi, tuttavia, il termine è usato per riferirsi ai tipi di energia che sostituiranno i combustibili fossili e il carbone come forma dominante di produzione di energia nel prossimo decennio.

Tipi di fonti energetiche alternative
A rigor di termini, ci sono molti tipi di energia alternativa. Ancora una volta, è qui che le definizioni colpiscono un vicolo cieco, perché in passato "energia alternativa" era usata per riferirsi a metodi che non erano considerati essenziali o ragionevoli. Ma se prendi la definizione in senso lato, includerà alcuni o tutti questi punti:

Energia idroelettrica. Questa è l'energia generata dalle dighe idroelettriche quando l'acqua in caduta e in scorrimento (in fiumi, canali, cascate) passa attraverso un dispositivo che accende le turbine e genera elettricità.

Energia nucleare. L'energia che viene prodotta nel processo di reazioni di fissione ritardata. Le barre di uranio o altri elementi radioattivi riscaldano l'acqua, trasformandola in vapore, e il vapore trasforma le turbine, generando elettricità.

Energia che si ottiene direttamente dal Sole; (solitamente costituito da un substrato di silicio, allineato in grandi array) converte direttamente i raggi solari in energia elettrica. In alcuni casi, il calore prodotto dalla luce solare viene utilizzato anche per generare elettricità, nota come energia solare termica.

Energia eolica. Energia generata dal flusso d'aria; gigantesche turbine eoliche girano sotto l'influenza del vento e generano elettricità.

energia geotermica. Questa energia è generata dal calore e dal vapore prodotti dall'attività geologica in la crosta terrestre. Nella maggior parte dei casi, i tubi sono posti nel terreno al di sopra di zone geologicamente attive, facendo passare il vapore attraverso le turbine, generando così elettricità.

Energia delle maree. Le correnti di marea lungo le coste possono anche essere utilizzate per generare elettricità. Il cambiamento quotidiano delle maree fa sì che l'acqua fluisca avanti e indietro attraverso le turbine. L'elettricità viene generata e trasferita alle centrali elettriche a terra.

biomassa. Questo vale per i combustibili ottenuti da piante e fonti biologiche: etanolo, glucosio, alghe, funghi, batteri. Potrebbero sostituire la benzina come fonte di carburante.

Idrogeno. Energia derivata da processi che coinvolgono gas idrogeno. Questi includono convertitori catalitici, in cui le molecole d'acqua vengono frantumate e ricombinate durante l'elettrolisi; celle a combustibile a idrogeno, in cui il gas viene utilizzato per alimentare un motore a combustione interna o per far girare una turbina riscaldata; o la fusione nucleare, in cui gli atomi di idrogeno si fondono in condizioni controllate, rilasciando incredibili quantità di energia.

Fonti energetiche alternative e rinnovabili
In molti casi, anche le fonti di energia alternative sono rinnovabili. Tuttavia, i termini non sono completamente intercambiabili poiché molte forme di fonti energetiche alternative dipendono da una risorsa limitata. Ad esempio, l'energia nucleare si basa sull'uranio o altri elementi pesanti che devono essere prima estratti.

Allo stesso tempo, l'energia eolica, solare, delle maree, geotermica e idroelettrica si basano su fonti completamente rinnovabili. I raggi del sole sono la fonte di energia più abbondante in assoluto e, sebbene limitati dal tempo e dall'ora del giorno, sono industrialmente inesauribili. Anche il vento non se ne va, grazie ai cambiamenti di pressione nella nostra atmosfera e alla rotazione della Terra.

Sviluppo
Attualmente, l'energia alternativa sta ancora vivendo la sua giovinezza. Ma questo quadro sta cambiando rapidamente sotto l'influenza di processi di pressione politica, disastri ambientali mondiali (siccità, carestie, inondazioni) e miglioramenti nelle tecnologie delle energie rinnovabili.

Ad esempio, a partire dal 2015, il fabbisogno energetico mondiale era ancora fornito principalmente da carbone (41,3%) e gas naturale (21,7%). Le centrali idroelettriche e l'energia nucleare rappresentano rispettivamente il 16,3% e il 10,6%, mentre le "fonti di energia rinnovabile" (solare, eolico, biomasse, ecc.) - solo il 5,7%.

Questo è cambiato molto dal 2013, quando il consumo globale di petrolio, carbone e gas naturale era rispettivamente del 31,1%, 28,9% e 21,4%. Il nucleare e l'idroelettrico rappresentano il 4,8% e il 2,45%, mentre le fonti rinnovabili solo l'1,2%.

Inoltre, è cresciuto il numero di accordi internazionali per limitare l'uso di combustibili fossili e lo sviluppo di fonti energetiche alternative. Ad esempio, la Direttiva sulle Energie Rinnovabili, firmata dall'Unione Europea nel 2009, che fissa obiettivi per l'utilizzo delle energie rinnovabili per tutti gli Stati membri entro il 2020.

Al centro, questo accordo implica che l'UE soddisferà almeno il 20% del suo fabbisogno energetico totale con energie rinnovabili entro il 2020 e almeno il 10% del carburante per i trasporti. Nel novembre 2016, la Commissione europea ha rivisto questi obiettivi e fissato un consumo minimo di energia rinnovabile del 27% entro il 2030.

Alcuni paesi sono diventati leader nello sviluppo di energie alternative. Ad esempio, in Danimarca, l'energia eolica fornisce fino al 140% del fabbisogno elettrico del paese; le eccedenze vengono spedite nei paesi vicini, Germania e Svezia.

L'Islanda, grazie alla sua posizione nell'Atlantico settentrionale e ai suoi vulcani attivi, ha raggiunto il 100% di dipendenza dalle energie rinnovabili già nel 2012 attraverso una combinazione di energia idroelettrica e geotermica. Nel 2016, la Germania ha adottato una politica per eliminare gradualmente la dipendenza dal petrolio e dall'energia nucleare.

Le prospettive a lungo termine per le energie alternative sono estremamente positive. Secondo un rapporto del 2014 dell'Agenzia internazionale per l'energia (IEA), l'energia solare fotovoltaica e l'energia solare termica rappresenteranno il 27% della domanda globale entro il 2050, rendendola la principale fonte di energia. Forse, grazie ai progressi nella sintesi, le fonti di combustibili fossili saranno irrimediabilmente obsolete entro il 2050.

L'idea di utilizzare fonti di energia alternative ha fatto molta strada nello sviluppo, ma relativamente di recente se ne è parlato seriamente come sostituto delle centrali elettriche tradizionali. Energia del futuroè un concetto ambiguo. Quest'area si sta sviluppando attivamente in diverse direzioni. Alcuni di essi sono in fase di test di laboratorio, altri sono già applicati nella pratica.

energia solare

Tra tutte le energie, notevoli speranze sono riposte sull'energia solare. Le prime tecnologie funzionanti sono apparse negli anni '70 del secolo scorso. Oggi le centrali solari sono già utilizzate nella pratica, sebbene la quota di energia che generano non sia elevata. I principali vantaggi dell'energia solare sono l'utilizzo di risorse rinnovabili e la semplicità del principio di funzionamento. Lo svantaggio è il notevole costo delle attrezzature e la dipendenza dalle condizioni climatiche.

L'uso si presta bene per l'alimentazione in aree remote dove ci sono difficoltà con la posa dei cavi, zone rurali. Quelli piccoli possono anche essere utilizzati come centrale elettrica autonoma per una particolare casa.

energia eolica

Un'altra direzione che può diventare un'alternativa al tradizionale
energia. Per la prima volta, l'interesse per questa fonte di energia è sorto negli anni '70 del secolo scorso, in connessione con la crisi petrolifera. È passato un decennio e nelle aree rurali di Europa, India, Cina sono stati lanciati generatori eolici.

La generazione di energia elettrica in tali centrali avviene grazie alla rotazione delle pale collegate al generatore. Una grande centrale elettrica, dotata di potenti turbine, è in grado di soddisfare il fabbisogno energetico di base. Piccole turbine e mulini a vento possono essere utilizzati come generatori di energia autonomi. Gli svantaggi dell'energia eolica sono gli stessi dell'energia solare: dipendenza dalle condizioni climatiche, alto costo delle apparecchiature.

In tutta onestà, va notato che si sta facendo un lavoro di grande successo per superare la dipendenza dal clima delle centrali elettriche alternative. Sono già state sviluppate centrali elettriche in grado di immagazzinare energia anche in condizioni di scarsa illuminazione.

La base è l'uso delle sorgenti termali. Il vapore sorgente viene inviato alla turbina che, con il suo movimento, aziona i generatori elettrici. Stazioni simili sono già operative in 24 paesi in tutto il mondo. Il primo fu aperto nel 1904 nella città di Larderello in Italia. Poiché le fonti geotermiche sono la fonte di energia in tali stazioni, possono essere utilizzate solo nelle località di queste ultime, il che rappresenta un notevole limite per considerare questo metodo come l'energia del futuro.

L'energia degli oceani

Gli oceani coprono una parte significativa della superficie del globo e la possibilità di utilizzare questa enorme risorsa inesauribile potrebbe essere un'ottima alternativa all'energia tradizionale degli idrocarburi. Il principio di funzionamento delle centrali di marea è il seguente. L'area di marea è divisa dalla diga in due zone. Durante l'alta e la bassa marea, l'acqua si muove attraverso queste zone, ruotando le turbine.

Con tutti i suoi vantaggi, l'energia delle maree ha dei limiti nel suo utilizzo. La costruzione di una centrale elettrica nella zona di alta marea richiederà investimenti di capitale significativi. Affinché un investimento considerevole possa ripagare, la stazione deve generare una grande quantità di energia, il che significa che la distanza tra le due piscine deve essere di almeno cinque metri. Questa limitazione rende immediatamente impossibile la realizzazione diffusa di centrali elettriche sulle coste dei mari e degli oceani, poiché secondo il criterio della fattibilità economica della costruzione sulla terra, sono solo circa 40 i luoghi in cui la centrale sarà realmente operativa.

Un tempo la possibilità di utilizzare l'idrogeno come fonte di energia era considerata quasi una panacea per lo sviluppo del settore. Questo atteggiamento ha determinato i vantaggi dell'energia dell'idrogeno. La base per ottenere energia è la reazione dell'idrogeno, durante la quale vengono rilasciati calore e acqua, viene generata elettricità. Il metodo è rispettoso dell'ambiente. La fonte di energia è disponibile e inesauribile. L'energia a idrogeno è caratterizzata da un'elevata efficienza.

Il problema, come sempre, sono gli ingenti investimenti necessari per realizzare tali progetti. Un altro problema importante è la mancanza di tecnologia per controllare la temperatura generata durante le reazioni dell'idrogeno. Fino allo sviluppo di tali tecnologie, non c'è bisogno di parlare dell'uso diffuso dell'idrogeno come fonte di energia.

Cosa c'è nel futuro

Le industrie di cui sopra sono tutt'altro che le uniche aree in cui è in corso uno sviluppo attivo. Ad oggi, sono le più studiate e messe in pratica, a differenza, ad esempio, di complesse tecnologie di fusione termonucleare, fusione nucleare fredda, ecc. Alcune aree, al contrario, sono state a lungo utilizzate con successo come fonti autonome, ma gli sviluppi non esistono tecnologie che consentano loro di diventare un'alternativa all'energia tradizionale. Un esempio di tali aree sono i generatori di vortici, che sono dichiarati pseudoscienza con invidiabile regolarità, nonostante la notevole esperienza nell'uso pratico.

In ogni caso, non è necessario dire che ora ci sono tecnologie che possono soppiantare completamente gli idrocarburi come principale fonte di energia. Negli USA e nei paesi europei esiste una pratica lunga (più di 20 anni) di introduzione di tecnologie energetiche basate su tecnologie energetiche, ma non c'è bisogno di parlare di sostituzione completa delle tecnologie tradizionali con quelle "verdi". Attualmente, i settori delle energie alternative lo sono soluzione perfetta per alimentazione di telecomando e zone difficili da raggiungere, campagna.

Il problema più grande nell'implementazione di metodi alternativi è l'enorme investimento nella costruzione di stazioni, la necessità di utilizzare apparecchiature ad alta tecnologia e costose per catturare il flusso di energia e la sua conversione e accumulazione.

Attualmente è impossibile integrare centrali elettriche alternative nella rete elettrica esistente. Non sono ancora stati sviluppati metodi per coordinare la produzione e il consumo di energia. Le centrali solari, eoliche, di marea e altre centrali elettriche simili non sono regolamentate, quindi non dovrebbero rappresentare più del 15% della capacità totale della rete elettrica. Nella quota totale del bilancio energetico mondiale, le fonti energetiche non tradizionali rappresentano circa il 3%. Queste cifre sembrano molto modeste, ma è a tali centrali elettriche che il futuro dell'energia viene sempre più associato.

Nel caso in cui ci sia un passaggio dal carico di base a quello distribuito di energia elettrica, l'energia alternativa prenderà il posto che le spetta. Il decentramento della produzione e dell'approvvigionamento energetico non solo aumenterà la competitività delle fonti alternative, ma consentirà loro di occupare il posto principale nel sistema.

L'idea di utilizzare le onde del mare per generare energia non è proprio nuova: già nel 1799 fu depositata una domanda di brevetto per un mulino a onde. Alla fine del 19° secolo, hanno imparato a convertire l'energia cinetica delle onde in elettricità e solo nel 2008 è stata lanciata la prima centrale elettrica a onde in Portogallo. La sua capacità era piccola - solo 2,25 MW - ma il potenziale dell'energia delle onde è stato apprezzato e ora progetti simili vengono creati in una dozzina di paesi, inclusa la Russia.

Secondo gli scienziati, in futuro l'energia delle onde sarà più redditizia dell'energia eolica (la potenza specifica delle onde è un ordine di grandezza superiore alla potenza specifica del vento) e i paesi adiacenti ai mari saranno in grado di generare fino al 5% dell'elettricità attraverso le onde.

Energia del virus

Immagina, i virus - parassiti microscopici che portano malattie - possono essere una buona fonte di energia. Gli scienziati del Lawrence National Laboratory (USA) sono riusciti ad adattarli a tale uso. Il virus batteriofago da loro modificato, chiamato M13, crea una carica elettrica quando tocca una superficie "infetta" con esso. In altre parole, per ottenere elettricità da esso, è sufficiente scorrere il dito, ad esempio, sullo schermo di uno smartphone: sono affari! È vero, la carica massima che gli scienziati sono riusciti a ottenere dall'M13 era un quarto di una batteria AAA. Tuttavia, questa è stata solo la prima svolta nella microenergia: gli scienziati ritengono che il suo potenziale sia molto maggiore.

Biocarburante dalle alghe

Un'altra soluzione altrettanto fantasiosa è stata l'uso della vegetazione acquatica come combustibile. L'energia così ottenuta difficilmente può essere paragonata in volume con l'energia ricavata dalla produzione di petrolio e gas, ma potrà risolvere il problema dell'inquinamento dei corpi idrici, che sta diventando sempre più acuto in diversi paesi ogni anno. Diciamo il Giappone. Il governo del paese stanzia annualmente somme considerevoli per la pulizia delle coste dalle alghe: la loro elaborazione recupererà almeno i soldi spesi.

In che modo le alghe si trasformano in carburante? Innanzitutto la vegetazione raccolta viene posta in una vasca. Quindi, con l'aiuto di batteri speciali, inizia il processo di fermentazione. Durante la fermentazione viene rilasciato metano, che viene infine inviato a un generatore elettrico.

Come capisci, l'energia ricavata dalle alghe non è sufficiente per cercare di fornirla agli edifici residenziali, tuttavia è molte volte maggiore dell'energia di tutte le altre fonti di combustibile biologico ed è relativamente facile da estrarre. Ciò significa che verrà utilizzato sempre più spesso.

Potenziale energetico degli oceani

L'energia delle onde e le alghe sono solo alcune delle fonti di energia disponibili dall'oceano. Gli altri sono meno popolari, ma non per questo meno promettenti:

Energia delle maree. Per la sua produzione vengono utilizzate centrali di marea. Installazioni simili esistono già in una dozzina di paesi, inclusa la Russia. Secondo gli scienziati, questa fonte è leggermente inferiore all'energia delle onde.

Energia attuale. Riuscite a immaginare quanta energia, per esempio, potrebbe generare la Corrente del Golfo? E non provarci: molto. Finora, il Regno Unito e gli Stati Uniti stanno sviluppando questa direzione. Negli Stati Uniti, tra l'altro, è già stata sviluppata una turbina con una potenza di 400 kW.

L'energia del gradiente di temperatura dell'acqua di mare. O semplicemente energia derivata dalla differenza tra la temperatura dell'acqua in superficie e quella in profondità. Fonte relativamente nuova, ricercata principalmente dagli USA. Il potenziale non è stato ancora completamente esplorato.

energia osmotica. Detta anche energia di diffusione dei liquidi, si ottiene nei punti di miscelazione del sale e acqua dolce. L'unica centrale di questo tipo al momento è costruita in Norvegia.

Non dimenticare la cosiddetta energia del flusso d'acqua. Niente di nuovo: sono le centrali idroelettriche che conosci a produrlo.

L'energia dell'interno della terra

Petrolio e gas non sono le uniche cose che vale la pena scavare nel terreno: l'energia geotermica, o l'energia dell'interno della terra, potrebbe un giorno essere in grado di competere con loro. Per ottenerlo si utilizzano stazioni geotermiche. Installate vicino ai vulcani, tali installazioni forniscono energia con successo a Islanda, Giappone, Indonesia e un certo numero di altri paesi. Allo stesso tempo, non usano il magma in sé: l'acqua bollente, come quella che affiora in superficie nei geyser, fornisce energia.

Il potenziale energetico del sottosuolo non è elevato come quello delle fonti di cui sopra. Ma questo tipo di energia è adatto per i paesi senza sbocco sul mare.

Energia di fusione

Non importa quanta energia alternativa utilizzi processi naturali presente sul pianeta, la più potente fonte di energia sarà completamente artificiale. Sarà ITER - il reattore termonucleare sperimentale internazionale in grado di ricreare i processi che avvengono all'interno delle stelle.

Inizialmente il lancio di ITER era previsto per il 2016, ma ora le date sono state spostate all'inizio degli anni '30. Sarà inoltre possibile collegare l'impianto alla rete elettrica al massimo entro il 2040. Tuttavia, vale la pena aspettare il risultato: l'energia rilasciata durante la fusione termonucleare dovrebbe essere sufficiente per diversi paesi.