Was ist alternative Energie?

Umweltzerstörung und Erschöpfung der natürlichen Ressourcen lassen uns darüber nachdenken, wie wir Strom und Wärme aus erneuerbaren Quellen beziehen können..

Dieser Artikel spricht darüber, wie alternative Energie funktioniert und warum sich viele Länder dafür entscheiden..

Was ist alternative Energie??

Energie ist erneuerbar (alternativ) und nicht erneuerbar (traditionell).

Alternative Energiequellen sind gewöhnliche Naturphänomene, unerschöpfliche Ressourcen, die auf natürliche Weise erzeugt werden. Diese Energie wird auch als regenerativ oder „grün“ bezeichnet..

Nicht erneuerbare Quellen sind Öl, Erdgas und Kohle. Sie suchen nach einem Ersatz, weil sie enden können. Ihre Verwendung ist auch mit Kohlendioxidemissionen, dem Treibhauseffekt und der globalen Erwärmung verbunden..
Die Menschheit erhält Energie, hauptsächlich durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe und den Betrieb von Kernkraftwerken. Alternative Energie – Dies sind Methoden, die Energie umweltfreundlicher abgeben und weniger Schaden anrichten. Es wird nicht nur für industrielle Zwecke benötigt, sondern auch in einfachen Häusern für Heizung, Warmwasser, Beleuchtung, Elektronik.

Erneuerbare Energiequellen

Sonnenlicht
Wasserströmungen
Wind
Ebbe und Flut
Biokraftstoff (Kraftstoff aus pflanzlichen oder tierischen Rohstoffen)
Geothermische Wärme (Eingeweide der Erde)

Alternative Arten von Energie

1. Solarenergie

Eine der leistungsstärksten Arten alternativer Energiequellen. Meist wird es durch Sonnenkollektoren in Strom umgewandelt. Der ganze Planet hat genug Energie für das ganze Jahr, die die Sonne an einem Tag zur Erde sendet. Die jährliche Gesamtleistung von Strom in Solarkraftwerken beträgt jedoch nicht mehr als 2%.

Die Hauptnachteile sind die Abhängigkeit von Wetter und Tageszeit. Für die nördlichen Länder ist die Gewinnung von Sonnenenergie nicht rentabel. Die Strukturen sind teuer, sie müssen „gepflegt“ und rechtzeitig die Fotozellen selbst entsorgt werden, die giftige Substanzen (Blei, Gallium, Arsen) enthalten. Riesige Flächen für hohe Erträge erforderlich.

Solarstrom wird dort verteilt, wo er billiger als gewöhnlich ist: abgelegene bewohnte Inseln und Bauernhöfe, Raum- und Seestationen. In warmen Ländern mit hohen Stromtarifen kann der Bedarf eines normalen Eigenheims gedeckt werden. In Israel werden beispielsweise 80% des Wassers durch Sonnenenergie erwärmt..

Batterien werden auch in unbemannten Fahrzeugen, Flugzeugen und Luftschiffen installiert, Hyperloop-Züge.

2. Windkraft

Die Windenergiereserven sind 100-mal höher als die Energiereserven aller Flüsse auf dem Planeten. Windstationen helfen dabei, Wind in elektrische, thermische und mechanische Energie umzuwandeln. Die Hauptausrüstung sind Windgeneratoren (zur Stromerzeugung) und Windmühlen (zur mechanischen Energie).

Diese Art erneuerbarer Energien ist gut entwickelt – insbesondere in Dänemark, Portugal, Spanien, Irland und Deutschland. Zu Beginn des Jahres 2016 übertraf die Leistung aller Windgeneratoren die installierte Gesamtkapazität der Kernenergie.

Der Nachteil ist, dass es nicht gesteuert werden kann (Windkraft ist instabil). Windkraftanlagen können auch Funkstörungen verursachen und das Klima beeinflussen, da sie an der kinetischen Energie des Windes beteiligt sind. Wissenschaftler wissen jedoch noch nicht, ob dies gut oder schlecht ist.

3. Wasserkraft

Um die Bewegung von Wasser in Elektrizität umzuwandeln, werden Wasserkraftwerke (Wasserkraftwerke) mit Dämmen und Stauseen benötigt. Sie befinden sich an Flüssen mit einem starken Bach, der nicht austrocknet. Dämme werden gebaut, um einen bestimmten Wasserdruck zu erreichen – sie bewegen die Schaufeln einer Hydraulikturbine und treiben elektrische Generatoren an.

Der Bau von Wasserkraftwerken ist im Vergleich zu konventionellen Kraftwerken teurer und schwieriger, aber der Strompreis (in russischen Wasserkraftwerken) ist doppelt so niedrig. Turbinen können in verschiedenen Leistungsmodi betrieben werden und die Stromerzeugung steuern..

4. Wellenenergie

Es gibt viele Möglichkeiten, Strom aus Wellen zu erzeugen, aber nur drei arbeiten effektiv. Sie unterscheiden sich in der Art der Installationen auf dem Wasser. Dies sind Kammern, deren unterer Teil in Wasser getaucht ist, schwimmt oder installiert mit einem künstlichen Atoll.

Solche Wellenkraftwerke übertragen die kinetische Energie von See- oder Ozeanwellen über Kabel an Land, wo sie an speziellen Stationen in Elektrizität umgewandelt werden.

Dieser Typ wird nur wenig genutzt – 1% der gesamten Stromerzeugung der Welt. Systeme sind auch teuer und benötigen einen bequemen Zugang zu Wasser, über das nicht jedes Land verfügt..

5. Die Energie der Gezeiten

Diese Energie wird aus dem natürlichen Anstieg und Abfall des Wasserspiegels gewonnen. Kraftwerke werden nur entlang der Küste installiert, und der Wassertropfen sollte mindestens 5 Meter betragen. Gezeitenstationen, Dämme und Turbinen werden zur Stromerzeugung gebaut.

Die Ebben und Fluten sind gut verstanden, daher ist diese Quelle im Vergleich zu anderen besser vorhersehbar. Die Akzeptanz der Technologie war jedoch langsam und ihr Anteil an der globalen Produktion ist gering. Außerdem erfüllen Gezeitenzyklen nicht immer die Norm des Stromverbrauchs..

6. Die Energie des Temperaturgradienten (hydrothermale Energie)

Meerwasser hat an der Oberfläche und in den Tiefen des Ozeans eine andere Temperatur. Mit diesem Unterschied bekommen sie Strom.

Die erste Installation, die aufgrund der Meerestemperatur Strom liefert, wurde 1930 hergestellt. Jetzt gibt es in den USA und Japan geschlossene, offene und kombinierte Seekraftwerke.

7. Die Energie der Flüssigkeitsdiffusion

Dies ist eine neue Art von alternativer Energiequelle. Ein an der Flussmündung installiertes osmotisches Kraftwerk steuert das Mischen von Salz und Süßwasser und entzieht der Entropie von Flüssigkeiten Energie..

Das Ausgleichen der Salzkonzentration erzeugt einen Überdruck, der die Rotation der Turbine auslöst. Zwar gibt es in Norwegen nur ein solches Kraftwerk.

8. Geothermie

Geothermische Stationen nehmen die innere Energie der Erde auf – heißes Wasser und Dampf. Sie befinden sich in vulkanischen Gebieten, in denen sich Wasser an der Oberfläche befindet, oder Sie können es durch Bohren eines Brunnens (von 3 bis 10 km) erreichen..

Das zurückgewonnene Wasser erwärmt Gebäude direkt oder über eine Wärmetauschereinheit. Es wird auch in Elektrizität umgewandelt, wenn heißer Dampf eine an einen elektrischen Generator angeschlossene Turbine dreht.

Nachteile: Preis, Bedrohung der Erdtemperatur, Kohlendioxid- und Schwefelwasserstoffemissionen.

Die meisten geothermischen Stationen in den USA, den Philippinen, Indonesien, Mexiko und Island.

9. Biokraftstoff

Bioenergie erhält Strom und Wärme aus Brennstoffen der ersten, zweiten und dritten Generation.

Die erste Generation sind feste, flüssige und gasförmige Biokraftstoffe (Gas aus der Abfallverarbeitung). Zum Beispiel Brennholz, Biodiesel und Methan.

Die zweite Generation – Kraftstoff aus Biomasse (Rückstände von pflanzlichem oder tierischem Material oder speziell angebauten Pflanzen).

Dritte Generation – Algen-Biokraftstoff.

Biokraftstoffe der ersten Generation sind leicht zu beschaffen. Die Landbewohner errichten Biogasanlagen, in denen die Biomasse bei der richtigen Temperatur wandert.

Der traditionellste Weg und der älteste Brennstoff ist Brennholz. Jetzt werden für ihre Produktion Energiewälder aus schnell wachsenden Bäumen, Pappeln oder Eukalyptus gepflanzt..

Vor- und Nachteile alternativer Energie

Die Hauptaussicht für alternative Quellen ist die Existenz der Menschheit, selbst unter Bedingungen eines starken Mangels an Öl, Gas und Kohle.

Leistungen:

Zugänglichkeit – keine Öl- oder Gasfelder erforderlich. Dies gilt zwar nicht für alle Arten. Binnenländer können keine Wellenenergie empfangen, und Geothermie kann nur in vulkanischen Gebieten umgewandelt werden.

Umweltfreundlichkeit – Bei der Erzeugung von Wärme und Strom entstehen keine schädlichen Emissionen in die Umwelt.

Sparen – die erhaltene Energie ist kostengünstig.

Nachteile und Probleme:

Ausgaben in der Bauphase und Wartung – Ausrüstung und Zubehör sind teuer. Aus diesem Grund steigt der endgültige Strompreis, was wirtschaftlich nicht immer gerechtfertigt ist. Jetzt ist die Hauptaufgabe der Entwickler, die Installationskosten zu senken.

Abhängigkeit von externen Faktoren: Es ist unmöglich, die Stärke des Windes, die Höhe der Gezeiten und das Ergebnis der Verarbeitung von Sonnenenergie von der Geographie des Landes zu kontrollieren.

Geringer Wirkungsgrad und geringe Leistung der Anlagen (außer Wasserkraftwerk). Die erzeugte Kapazität entspricht nicht immer dem Verbrauch.

Auswirkungen auf das Klima. Beispielsweise hat die Nachfrage nach Biokraftstoffen die Aussaatfläche für Nahrungspflanzen verringert, und Dämme für Wasserkraftwerke haben die Art der Fischerei verändert.

Erneuerbare Energie in der Welt

Hauptverbraucher erneuerbarer Energiequellen ist die Europäische Union. In einigen Ländern erzeugt alternative Energie fast 40% des gesamten Stroms. Dort haben sich bereits verschiedene Unterstützungsmaßnahmen etabliert: Rabatttarife für den Anschluss und die Rückerstattung von Geldern für den Kauf von Geräten. Die Länder des Ostens und der USA sind nicht weit dahinter.

Deutschland

40% des Stroms in Deutschland stammt aus erneuerbaren Quellen. Sie ist führend bei der Anzahl von Windkraftanlagen, die 20,4% des Stroms erzeugen. Der verbleibende Anteil entfällt auf Wasserkraft, Bioenergie und Solarenergie. Die Bundesregierung hat einen Plan aufgestellt: Bis 2050 sollen 80% der Energie aus alternativen Quellen erzeugt werden, will aber noch keine Kernkraftwerke schließen.

Island

Island hat viel heißes Wasser, weil es sich in einer Zone vulkanischer Aktivität befindet. Das Land versorgt 85% der Häuser mit Wärme aus geothermischen Quellen und deckt 65% des Strombedarfs der Bevölkerung. Die Kraft der Quellen ist so groß, dass sie Energieexporte nach Großbritannien etablieren wollen.

Schweden

Nach der Ölkrise von 1973 begann das Land nach anderen Energiequellen zu suchen. Angefangen hat alles mit Wasserkraftwerken und Kernkraftwerken. Schweden kritisierten Greenpeace oft wegen Kernkraftwerken, aber der Anteil der Energie aus Kernkraftwerken hat seit Ende der 80er Jahre nicht zugenommen.

Schweden baut seit den 90er Jahren Offshore-Windparks auf See. Für Kohlenstoffemissionen in die Atmosphäre wurde eine zusätzliche Steuer eingeführt, und es gibt Anreize für Hersteller von Wind-, Solar- und Bioenergie.

Schweden nutzt auch aktiv Energie aus der Abfallverarbeitung und plant sogar, diese aus Nachbarländern zu beziehen, um auf Öl zu verzichten. Einige Städte erhalten Wärme von Verbrennungsanlagen.

China

In China ist Three Gorges das stärkste Wasserkraftwerk der Welt. Ab 2018 ist es das größte Gebäude in Bezug auf die Masse. Der durchgehende Betondamm wiegt 65,5 Millionen Tonnen. 2014 produzierte die Station einen weltweiten Rekord von 98,8 Milliarden kWh.

Hier befinden sich auch die größten Windressourcen (drei Viertel davon werden ins Meer geliefert). Bis 2020 will das Land mit seiner Hilfe 210 GW erzeugen..

Es gibt immer noch 2.700 geothermische Quellen und 63% der Geräte zur Umwandlung von Sonnenenergie. Bei Ethanol-basierten Biokraftstoffen liegt China an dritter Stelle.

Alternative Energie in Russland

Die unterschiedliche geografische Lage der Regionen und die Besonderheiten der Klimazonen in Russland ermöglichen keine gleichmäßige Entwicklung dieser Branche. Es gibt keine Investition und es gibt Gesetzeslücken.

Arten erneuerbarer Energien in Russland

Solarenergie

Es wird sowohl im industriellen Maßstab als auch in der lokalen Bevölkerung als Backup oder Hauptquelle für Wärme und Strom verwendet. Die Kapazität aller Solaranlagen beträgt 400 MW, von denen die größten in den Regionen Samara, Astrachan, Orenburg und auf der Krim sind. Der mächtigste SES ist Vladislavovka (Krim). Entwicklung von Projekten für Sibirien und Fernost.

Windkraft

In Russland wird erneuerbare Windenergie etwas schlechter dargestellt als Solarenergie, obwohl es Industrieanlagen gibt. Die Gesamtkapazität der Windgeneratoren in unserem Land beträgt 183,9 MW (0,08% des gesamten Energiesystems). Die meisten Installationen befinden sich auf der Krim und die leistungsstärkste in Adygea – dem „Adygea Windpark“..

Wasserkraft

Dies ist die beliebteste alternative Energiequelle in Russland. Rund 200 Flusswasserkraftwerke erzeugen bis zu 20% der gesamten Energie des Landes. Seit 1968 gibt es in der Kislaya-Bucht in der Region Murmansk ein Gezeitenkraftwerk – Kislogubskaya PES. Das größte Wasserkraftwerk liegt am Jenissei – „Sayano-Shushenskaya“.

Geothermische Energie

Aufgrund des Überflusses an Vulkanen ist diese Art von Energie in Kamtschatka üblich. Dort werden 40% des Energieverbrauchs aus geothermischen Quellen erzeugt. Laut Wissenschaftlern wird das Potenzial von Kamtschatka auf 5.000 MW geschätzt, und pro Jahr werden nur 80 MW Energie erzeugt. Es gibt auch geothermische Stationen auf den Kurilen, Stawropol und Krasnodar.

Biotreibstoff

Unser Land ist einer der drei Pelletexporteure auf dem europäischen Markt. In Russland gibt es Pflanzen, die aus Holzresten Pellets und Briketts herstellen, mit denen Kessel und Öfen erhitzt werden.

Landwirtschaftliche Abfälle werden für Dieselmotoren in flüssigen Kraftstoff und Biogas umgewandelt. Deponiegas wird jedoch überhaupt nicht verwendet, sondern einfach in die Atmosphäre geworfen, wodurch die Umwelt geschädigt wird.

Unternehmen für erneuerbare Energien

Verstärkte Investitionen in erneuerbare Energien und staatliche Unterstützung helfen vielen Unternehmen, erfolgreich Geschäfte zu machen.

First Solar Inc..

Das amerikanische Unternehmen wurde 1990 gegründet und wurde berühmt für die Herstellung von Sonnenkollektoren. Jetzt ist es das größte Unternehmen, das Solarmodule verkauft, Geräte liefert und für den technischen Service verantwortlich ist..

Vestas Wind Systems A / S.

Der älteste Hersteller von Windgeneratoren aus Dänemark. Das Unternehmen wurde 1898 gegründet und hat heute mehr als 60.000 Windkraftanlagen in 63 Ländern installiert. Vestas verkauft einzelne Generatoren, integrierte Stationen und Servicegeräte.

Atlantica Yield PLC

Das in London ansässige Unternehmen besitzt klassische Stromleitungen, Solar- und Windstationen in Nordamerika, Spanien, Algerien, Südamerika und Südafrika..

ABB Ltd. Asea braune Boveri

Ein schwedisch-schweizerisches Unternehmen, das für Automotoren, Generatoren und Robotik bekannt ist. Seit 1999 beschäftigt sich die Marke mit der Umwandlung von Solar- und Windenergie. Im Jahr 2013 wurde das Unternehmen zum Weltmarktführer für Photovoltaik-Geräte..

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