Terbatasnya cadangan bahan bakar fosil dan pencemaran lingkungan global telah memaksa umat manusia untuk mencari sumber energi alternatif terbarukan sehingga kerugian dari pengolahannya dapat diminimalkan dengan tetap menjaga biaya produksi, pengolahan dan transportasi sumber daya energi yang dapat diterima.

Teknologi modern memungkinkan untuk menggunakan alternatif yang ada sumber energi, baik dalam skala seluruh planet maupun dalam jaringan listrik apartemen atau rumah pribadi.

Pesatnya perkembangan kehidupan selama beberapa miliar tahun jelas menunjukkan ketersediaan sumber energi di bumi. Sinar matahari, panas bawah permukaan, dan potensi kimia memungkinkan organisme hidup melakukan berbagai pertukaran energi, yang ada di lingkungan yang diciptakan oleh faktor fisik - suhu, tekanan, kelembaban, komposisi kimia.

Siklus materi dan energi di alam

Kriteria ekonomi untuk sumber energi alternatif

Sejak zaman kuno, manusia telah menggunakan energi angin sebagai alat penggerak kapal, yang memungkinkan berkembangnya perdagangan. Bahan bakar terbarukan dari tanaman mati dan limbah merupakan sumber panas untuk memasak dan memproduksi logam pertama. Energi perbedaan air menggerakkan batu giling. Selama ribuan tahun, energi ini merupakan bentuk energi utama yang sekarang kita sebut sebagai sumber energi alternatif.

Dengan berkembangnya teknologi geologi dan ekstraksi lapisan tanah, menjadi lebih menguntungkan secara ekonomi untuk mengekstraksi hidrokarbon dan membakarnya untuk menghasilkan energi sesuai kebutuhan daripada menunggu cuaca di tepi laut, berharap akan berhasilnya kebetulan arus, arah angin, dan keadaan mendung.

Ketidakstabilan dan variabilitas kondisi cuaca, serta relatif murahnya mesin berbahan bakar fosil, telah memaksa kemajuan menuju penggunaan energi dari perut bumi.

Bagan yang menunjukkan rasio konsumsi energi fosil dan energi terbarukan

Karbon dioksida, yang diasimilasi dan diproses oleh organisme hidup, yang berada di kedalaman selama jutaan tahun, dikembalikan ke atmosfer ketika fosil hidrokarbon dibakar, yang merupakan sumber efek rumah kaca dan pemanasan global. Kesejahteraan generasi mendatang dan rapuhnya keseimbangan ekosistem memaksa umat manusia untuk mempertimbangkan kembali indikator ekonomi dan pemanfaatannya energi alternatif, karena kesehatan lebih berharga dari apapun.

Pemanfaatan sumber daya alam terbarukan secara sadar sumber alternatif energi menjadi populer, namun, seperti sebelumnya, prioritas ekonomi tetap diutamakan. Namun dalam kondisi rumah pedesaan atau di dacha, penggunaan sumber listrik dan panas alternatif mungkin merupakan satu-satunya pilihan yang hemat biaya untuk memperoleh energi jika pengoperasian, penyambungan, dan pemasangan saluran listrik ternyata terlalu mahal.

Menyediakan rumah yang jauh dari peradaban dengan jumlah listrik minimum yang dibutuhkan menggunakan panel surya dan generator angin

Kemungkinan menggunakan jenis energi alternatif

Sementara para ilmuwan mengeksplorasi arah baru dan mengembangkan teknologi fusi dingin, pengrajin rumahan dapat menggunakan sumber energi alternatif berikut untuk rumah:

• Sinar matahari;
• Energi angin;
• Gas biologis;
• Perbedaan suhu;

Untuk jenis energi terbarukan alternatif ini, terdapat solusi siap pakai yang telah berhasil diperkenalkan ke produksi massal. Misalnya, panel surya, generator angin, pembangkit biogas, dan pompa panas dengan berbagai kapasitas dapat dibeli bersamaan dengan pengiriman dan pemasangan untuk memiliki sumber listrik alternatif dan energi panas untuk rumah pribadi.

Panel surya yang diproduksi secara industri dipasang di atap rumah pribadi

Setiap individu pasti mempunyai rencana tersendiri dalam menyediakan peralatan listrik rumah tangga dengan sumber energi listrik alternatif, sesuai dengan kebutuhan dan kemampuan. Misalnya, untuk memberi daya pada laptop, tablet, atau mengisi daya ponsel, Anda dapat menggunakan sumber 12 V dan adaptor portabel. Tegangan ini, dengan volume baterai yang cukup, akan memiliki energi yang cukup untuk penggunaan penerangan.

Panel surya dan turbin angin harus mengisi baterai karena variabilitas pencahayaan dan kekuatan energi angin. Dengan meningkatnya kapasitas sumber listrik alternatif dan volume baterai, kemandirian energi dari pasokan listrik otonom meningkat. Jika Anda perlu menyambungkan peralatan listrik yang beroperasi pada 220 V ke sumber listrik alternatif, gunakanlah konverter tegangan.

Diagram yang menggambarkan daya peralatan listrik rumah tangga dari baterai yang diisi oleh generator angin dan panel surya

Energi surya alternatif

Hampir tidak mungkin membuat sel fotovoltaik di rumah, sehingga perancang sumber energi alternatif menggunakan komponen yang sudah jadi, merakit struktur pembangkit, dan mencapai daya yang dibutuhkan. Menghubungkan fotosel secara seri meningkatkan tegangan keluaran dari sumber listrik yang dihasilkan, dan menghubungkan rangkaian rakitan secara paralel menghasilkan arus total rakitan yang lebih besar.

Diagram koneksi fotosel dalam rakitan

Anda dapat fokus pada intensitas energi radiasi matahari - kira-kira satu kilowatt per meter persegi. Anda juga perlu memperhitungkan koefisiennya tindakan yang bermanfaat baterai surya - saat ini sekitar 14%, namun pengembangan intensif sedang dilakukan untuk meningkatkan efisiensi generator surya. Daya keluaran tergantung pada intensitas radiasi dan sudut datang sinar.

Anda dapat memulai dari yang kecil - membeli satu atau beberapa panel surya kecil, dan memiliki sumber listrik alternatif di dacha Anda dalam jumlah yang diperlukan untuk mengisi daya ponsel cerdas atau laptop agar memiliki akses ke Internet global. Dengan mengukur arus dan tegangan, mereka mempelajari volume konsumsi energi, dengan mempertimbangkan prospek perluasan lebih lanjut penggunaan sumber listrik alternatif.

Pemasangan panel surya tambahan pada atap rumah

Harus diingat bahwa sinar matahari juga merupakan sumber radiasi termal (inframerah), yang dapat digunakan untuk memanaskan cairan pendingin tanpa mengubah energi tersebut menjadi listrik lebih lanjut. Prinsip alternatif ini berlaku di kolektor surya, di mana, dengan bantuan reflektor, radiasi infra merah terkonsentrasi dan ditransmisikan oleh cairan pendingin ke sistem pemanas.

Kolektor surya sebagai bagian dari sistem pemanas rumah

Energi angin alternatif

Cara paling mudah untuk membuat generator angin sendiri adalah dengan menggunakan generator mobil. Untuk meningkatkan kecepatan dan tegangan sumber listrik alternatif (efisiensi pembangkitan energi listrik), sebaiknya digunakan gearbox atau belt drive. Penjelasan tentang segala macam nuansa teknologi berada di luar cakupan artikel ini - Anda perlu mempelajari prinsip-prinsip aerodinamika untuk memahami proses mengubah kecepatan aliran massa udara menjadi listrik alternatif.

Pada tahap awal mempelajari prospek konversi sumber energi angin alternatif terbarukan menjadi listrik, Anda perlu memilih desain turbin angin. Desain yang paling umum adalah baling-baling berbilah sumbu horizontal, rotor Savonius, dan turbin Darrieus. Baling-baling berbilah tiga sebagai sumber energi alternatif adalah pilihan DIY yang paling umum.

Jenis turbin Daria

Saat merancang bilah baling-baling, kecepatan sudut putaran kincir angin sangat penting. Ada yang disebut faktor efisiensi baling-baling, yang bergantung pada kecepatan aliran udara, serta panjang, penampang, jumlah dan sudut serang bilah.

Secara umum konsep ini dapat dipahami sebagai berikut: pada angin kencang, panjang sudu dengan sudut serang yang paling menguntungkan tidak akan cukup untuk mencapai efisiensi maksimum pembangkitan energi, tetapi dengan peningkatan aliran yang berlipat ganda dan peningkatan kecepatan sudut, tepi bilah akan mengalami hambatan yang berlebihan, yang dapat merusaknya.

Profil bilah kincir angin yang rumit

Oleh karena itu, panjang sudu dihitung berdasarkan kecepatan angin rata-rata, yang dengan mulus mengubah sudut serang relatif terhadap jarak dari pusat baling-baling. Untuk mencegah patahnya bilah saat angin topan, kabel generator dihubung pendek, sehingga baling-baling tidak dapat berputar. Untuk perhitungan kasarnya, satu kilowatt listrik alternatif dapat diambil dari baling-baling tiga bilah berdiameter 3 meter dengan kecepatan angin rata-rata 10 m/s.

Untuk membuat profil blade yang optimal, Anda memerlukan pemodelan komputer dan mesin CNC. Di rumah, pengrajin menggunakan bahan dan alat yang tersedia, mencoba membuat ulang gambar sumber energi angin alternatif seakurat mungkin. Bahan yang digunakan adalah kayu, logam, plastik, dll.

Baling-baling turbin angin buatan sendiri terbuat dari kayu dan pelat logam

Tenaga genset mobil mungkin tidak cukup untuk menghasilkan listrik, sehingga pengrajin membuat mesin pembangkit listrik sendiri, atau membuat ulang motor listrik. Desain sumber listrik alternatif yang paling populer adalah rotor dengan magnet neodymium yang ditempatkan secara bergantian dan stator dengan belitan.

Rotor generator buatan sendiri
Stator dengan belitan untuk generator buatan sendiri

Biogas energi alternatif

Gas hayati sebagai sumber energi diperoleh terutama melalui dua cara: pirolisis dan penguraian zat organik secara anaerobik (tanpa oksigen). Pirolisis memerlukan pasokan oksigen terbatas yang diperlukan untuk mempertahankan suhu reaksi, sementara gas yang mudah terbakar dilepaskan: metana, hidrogen, karbon monoksida dan senyawa lain: karbon dioksida, asam asetat, air, residu abu. Bahan bakar dengan kandungan tar tinggi paling cocok sebagai sumber pirolisis. Video di bawah ini menunjukkan demonstrasi visual pelepasan gas yang mudah terbakar dari kayu saat dipanaskan.

Untuk mensintesis biogas dari produk limbah organisme, digunakan tangki metana dengan berbagai desain. Memasang tangki metana di rumah dengan tangan Anda sendiri masuk akal jika rumah tersebut memiliki kandang ayam, kandang babi, dan sapi. Gas keluaran utama adalah metana, tapi sejumlah besar kotoran hidrogen sulfida dan senyawa organik lainnya memerlukan penggunaan sistem pemurnian untuk menghilangkan bau dan mencegah penyumbatan pembakar di generator panas atau kontaminasi saluran bahan bakar mesin.

Penting untuk mempelajari energi proses dan teknologi kimia secara menyeluruh dengan perolehan pengalaman secara bertahap, melalui trial and error, untuk mendapatkan gas biologis yang mudah terbakar dengan kualitas yang dapat diterima pada keluaran sumbernya.

Terlepas dari asalnya, setelah pemurnian, campuran gas disuplai ke generator panas (boiler, oven, kompor) atau ke karburator generator bensin - dengan cara ini, energi alternatif penuh diperoleh dengan tangan Anda sendiri . Dengan daya generator gas yang cukup, dimungkinkan tidak hanya menyediakan energi alternatif bagi rumah, tetapi juga menyediakan pekerjaan produksi kecil seperti yang ditunjukkan dalam video:

Mesin termal untuk menghemat dan memperoleh energi alternatif

Pompa panas banyak digunakan di lemari es dan AC. Perlu dicatat bahwa perpindahan panas membutuhkan energi beberapa kali lebih sedikit daripada pembangkitannya. Oleh karena itu, air dingin dari sumur memiliki potensi termal dibandingkan dengan cuaca dingin. Dengan menurunkan suhu air yang mengalir dari sumur atau dari kedalaman danau yang tidak membeku, pompa panas mengekstraksi panas dan mentransfernya ke sistem pemanas, sehingga mencapai penghematan energi yang signifikan.

Menghemat energi dengan pompa panas

Jenis mesin kalor lainnya adalah mesin Stirling, yang digerakkan oleh energi perbedaan suhu dalam sistem tertutup silinder dan piston yang ditempatkan pada poros engkol dengan sudut 90º. Putaran poros engkol dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan listrik. Jaringan tersebut banyak memuat materi dari sumber terpercaya yang menjelaskan secara detail prinsip pengoperasian mesin Stirling, bahkan memberikan contoh desain buatannya, seperti pada video di bawah ini:

Sayangnya, kondisi rumah tidak memungkinkan kita membuat mesin Stirling dengan parameter keluaran energi lebih tinggi dibandingkan mainan lucu atau tempat demonstrasi. Untuk memperoleh daya dan efisiensi yang dapat diterima, gas yang bekerja (hidrogen atau helium) harus berada di bawah tekanan tinggi (200 atmosfer atau lebih). Mesin termal serupa sudah digunakan di pembangkit listrik tenaga surya dan panas bumi dan mulai diperkenalkan ke sektor swasta.

Mesin Stirling pada fokus cermin parabola

Untuk mendapatkan listrik paling stabil dan mandiri di rumah pedesaan atau rumah pribadi, Anda perlu menggabungkan beberapa sumber energi alternatif.

Ide inovatif untuk menciptakan sumber energi alternatif

Tidak ada ahli yang mampu sepenuhnya mencakup seluruh kemungkinan energi alternatif terbarukan. Sumber energi alternatif tersedia di setiap sel hidup. Misalnya saja alga chlorella yang telah lama dikenal sebagai sumber protein pada makanan ikan.

Eksperimen sedang dilakukan untuk menumbuhkan chlorella dalam kondisi gravitasi nol, untuk digunakan sebagai makanan bagi astronot selama penerbangan luar angkasa jarak jauh di masa depan. Potensi energi alga dan organisme sederhana lainnya sedang dipelajari untuk sintesis hidrokarbon yang mudah terbakar.

Akumulasi sinar matahari pada sel chlorella hidup yang ditanam di instalasi industri

Harus diingat bahwa konverter dan baterai yang lebih baik untuk energi matahari daripada fluoroplastik sel hidup belum ditemukan. Oleh karena itu, potensi sumber listrik alternatif terbarukan tersedia di setiap green leaf yang dijalankan fotosintesis.

Kesulitan utamanya adalah mengumpulkan bahan organik, menggunakan proses kimia dan fisik untuk mengekstraksi energi dan mengubahnya menjadi listrik. Saat ini, sebagian besar lahan pertanian telah dialokasikan untuk budidaya tanaman energi alternatif.

Memanen miscanthus - tanaman agroteknik energi

Sumber energi alternatif lain yang sangat besar adalah listrik di atmosfer. Energi petir sangat besar dan memiliki efek merusak, dan penangkal petir digunakan untuk melindunginya.

altKesulitan dalam mengekang potensi energi petir dan listrik atmosfer terdiri dari tegangan tinggi dan arus pelepasan yang sangat besar waktu yang singkat, yang memerlukan pembuatan sistem kapasitor multi-tahap untuk mengumpulkan muatan dan kemudian menggunakan energi yang tersimpan. Listrik statis di atmosfer juga memiliki prospek yang bagus.

Prospek penggunaan sumber energi alternatif

Sumber energi tradisional menjadi tidak relevan lagi. Banyak alasan yang memaksa umat manusia untuk meninggalkannya. Hari ini fokusnya adalah pada cara-cara alternatif, sudah digunakan dalam praktik dan direncanakan untuk masa depan. Penelitian terus dilakukan, sehingga ilmu pengetahuan bergerak maju tanpa berhenti pada hasil yang dicapai. Sekarang Anda dapat mengevaluasi beberapa pencapaian yang telah membuahkan hasil pertama untuk memahami seberapa menguntungkan arah baru dalam beberapa tahun.

Energi alternatif terus menyebar. Alasannya adalah keunggulannya yang nyata dibandingkan sumber-sumber tradisional, yang sulit disangkal. Di beberapa negara, pemerintah menjalankan program publik yang kompleks dengan investasi besar dalam penggantian bertahap, namun sejauh ini hasilnya masih belum berarti.

Apa saja tipe utamanya?

• energi petir;
• Energi Atom.

Penelitian tanpa akhir memungkinkan kita membandingkan kemungkinan-kemungkinan yang ditawarkan oleh alam. Umat ​​​​manusia terus mencari arah baru, yang di masa depan tentunya akan menjadi pengganti ideal sumber-sumber tradisional. Detil Deskripsi akan memberi informasi Umum, dan juga akan menunjukkan jenis mana yang telah ditemukan aplikasinya Kehidupan sehari-hari populasi planet ini.

Energi matahari telah dimanfaatkan manusia sejak lama. Upaya awal dilakukan pada zaman kuno, ketika orang menggunakan sinar terarah untuk menerangi pohon. Metode modern didasarkan pada penggunaan baterai dalam area yang luas yang mengumpulkan aliran untuk pemrosesan selanjutnya dan akumulasi dalam baterai.

Semua stasiun luar angkasa dan satelit terbang menggunakan energi ini. Di orbit, akses ke bintang terbuka, tetapi di Bumi, beberapa negara secara aktif menggunakan sumber baru tersebut. Salah satu contohnya adalah seluruh “bidang” baterai yang memberi daya pada kota-kota kecil. Meskipun jauh lebih menarik untuk mempertimbangkan sumber-sumber otonom kecil baru, di mana luas permukaannya tidak melebihi atap rumah kecil. Mereka dipasang secara pribadi di seluruh dunia untuk menyediakan pemanas tanpa biaya tambahan.

Energi angin telah digunakan oleh umat manusia sejak dahulu kala. Contoh terbaiknya adalah perahu layar, yang digerakkan oleh aliran udara yang konstan. Sekarang Penelitian ilmiah memungkinkan terciptanya generator khusus yang menyediakan listrik ke seluruh kota. Selain itu, mereka bekerja berdasarkan dua prinsip:

• Luring;
• Paralel dengan jaringan utama.

Dalam kedua kasus tersebut, dimungkinkan untuk secara bertahap mengganti sumber tradisional, sehingga mengurangi dampak berbahaya terhadap lingkungan. Sekarang Anda bisa mengevaluasi hasil yang dicapai, mengkonfirmasikan kebenaran pilihan. Data menunjukkan bahwa di Denmark, 25% energi yang dihasilkan berasal dari pembangkit listrik tenaga angin. Banyak negara mencoba untuk secara bertahap beralih ke sumber-sumber baru, namun hal ini hanya mungkin dilakukan di ruang terbuka. Karena itu, di beberapa daerah penggunaannya pilihan terbaik tetap tidak dapat diakses.

Energi air tetap tak tergantikan. Sebelumnya, ini digunakan di pabrik dan kapal sederhana, tetapi sekarang pembangkit listrik tenaga air dengan turbin besar memasok listrik ke seluruh wilayah. Perkembangan terkini menawarkan umat manusia kesempatan untuk mengenal masa depan yang fantastis, yang akan dibangun berdasarkan sumber-sumber terbaru. Alternatif apa saja yang sudah digunakan oleh negara-negara?

• Pembangkit listrik tenaga pasang surut;
• Pembangkit listrik tenaga gelombang;
• Pembangkit listrik tenaga air mikro dan mini;
• Pembangkit listrik tenaga air aero.

Pembangkit listrik tenaga pasang surut menggunakan energi pasang surut. Tinggi dan kekuatan mereka bergantung pada pengaruh Bulan, sehingga stabilitas pakan masih menjadi masalah. Meskipun di Perancis, India, Inggris dan beberapa negara lain proyek ini telah dilaksanakan dan berhasil digunakan sebagai dukungan yang sangat diperlukan.

Pembangkit listrik tenaga gelombang sedang dibangun di tepi lautan, di mana kekuatan dampak biasa di pantai melebihi batas yang dapat dibayangkan. Dalam hal ini, batasannya menjadi kekuatan yang tidak mencukupi. Itu tidak memungkinkan Anda mendapatkan energi yang cukup.

Pembangkit listrik tenaga air mikro dan mini cocok untuk sungai pegunungan yang sempit. Ukurannya yang kecil memungkinkan Anda bebas mencari waktu, dan kapasitasnya cocok untuk memasok pemukiman kecil. Model eksperimental telah diuji, sehingga fasilitas operasi dengan kinerja yang baik kini sedang dibangun.

Pembangkit listrik tenaga air (Aerohydroelectric) merupakan teknologi terbaru yang masih terus diuji. Hal ini didasarkan pada kondensasi uap air dari atmosfer. Pengoperasian instalasi masih tetap menjadi mimpi buruk, namun ada indikator tertentu yang menegaskan kelayakan menginvestasikan uang dalam pembangunan.

Energi panas bumi masih tersebar luas. Sumber alternatif ini digunakan oleh beberapa orang cara yang berbeda. Ini tetap menjadi salah satu yang paling menarik untuk wilayah tertentu, jadi tidak masuk akal untuk mengabaikannya. Satu-satunya masalah adalah tingginya biaya pemasangan, yang membatasi jumlahnya. Pilihan apa saja yang mungkin?

• Pembangkit listrik tenaga panas;
• Penukar panas tanah.

Energi Petir

Energi petir adalah tren baru. Arah ini baru mulai dikembangkan, namun para ilmuwan mengatakan bahwa gigawatt yang tersedia dapat dimanfaatkan. Mereka terbuang sia-sia, masuk ke dalam tanah. Perusahaan Amerika telah memulai penelitian yang bertujuan untuk menciptakan instalasi khusus untuk menangkap badai petir.

Energi petir merupakan sumber kuat yang dapat menyediakan listrik ke wilayah besar di kota metropolitan. Perkiraan biaya tunai untuk konstruksi akan terbayar dalam waktu 5-7 tahun, sehingga kelayakan investasi tersebut tetap tidak dapat disangkal. Tinggal menunggu selesainya penelitian untuk diimplementasikan. teknologi baru digunakan secara luas.

Untuk mengatasi masalah terbatasnya bahan bakar fosil, para peneliti di seluruh dunia berupaya menciptakan dan mengkomersialkan sumber energi alternatif. Dan kita tidak hanya berbicara tentang turbin angin dan panel surya yang terkenal. Gas dan minyak dapat digantikan oleh energi dari ganggang, gunung berapi, dan aktivitas manusia. Recycle telah memilih sepuluh sumber energi masa depan yang paling menarik dan ramah lingkungan.

Joule dari pintu putar

Ribuan orang melewati pintu putar di pintu masuk stasiun kereta api setiap hari. Sekaligus, beberapa pusat penelitian di seluruh dunia mencetuskan ide untuk memanfaatkan aliran manusia sebagai pembangkit energi yang inovatif. Perusahaan Jepang East Japan Railway Company memutuskan untuk melengkapi setiap pintu putar di stasiun kereta api dengan generator. Pemasangannya dilakukan di stasiun kereta api di distrik Shibuya Tokyo: elemen piezoelektrik dipasang di lantai di bawah pintu putar, yang menghasilkan listrik dari tekanan dan getaran yang diterima saat orang menginjaknya.

Teknologi “pintu putar energi” lainnya sudah digunakan di Tiongkok dan Belanda. Di negara-negara ini, para insinyur memutuskan untuk tidak menggunakan efek menekan elemen piezoelektrik, tetapi efek mendorong pegangan pintu putar atau pintu putar. Konsep perusahaan Belanda Boon Edam melibatkan penggantian pintu standar di pintu masuk Pusat perbelanjaan(yang biasanya bekerja pada sistem fotosel dan mulai berputar sendiri) pada pintu, yang harus didorong oleh pengunjung sehingga menghasilkan listrik.

Pintu generator seperti itu telah muncul di pusat Natuurcafe La Port di Belanda. Masing-masing dari mereka menghasilkan sekitar 4.600 kilowatt-jam energi per tahun, yang sekilas mungkin tampak tidak signifikan, namun merupakan contoh yang baik dari teknologi alternatif untuk menghasilkan listrik.

Alga memanaskan rumah

Alga mulai dianggap sebagai sumber energi alternatif baru-baru ini, namun teknologinya, menurut para ahli, sangat menjanjikan. Cukuplah dikatakan bahwa dari 1 hektar luas permukaan air yang ditempati alga, dapat diperoleh 150 ribu meter kubik biogas per tahun. Jumlah ini kira-kira sama dengan volume gas yang dihasilkan oleh sebuah sumur kecil, dan cukup untuk kehidupan sebuah desa kecil.

Ganggang hijau mudah dipelihara, tumbuh dengan cepat dan terdapat banyak spesies yang menggunakan energi sinar matahari untuk melakukan fotosintesis. Semua biomassa, baik gula maupun lemak, dapat diubah menjadi biofuel, yang paling umum adalah bioetanol dan biodiesel. Alga merupakan bahan bakar ramah lingkungan yang ideal karena tumbuh di lingkungan perairan dan tidak memerlukan sumber daya lahan, sangat produktif dan tidak menimbulkan kerusakan lingkungan.

Para ekonom memperkirakan bahwa pada tahun 2018, omzet global dari pengolahan biomassa mikroalga laut dapat mencapai sekitar $100 miliar. Sudah ada proyek yang selesai menggunakan bahan bakar “alga” - misalnya, gedung 15 apartemen di Hamburg, Jerman. Fasad rumah ditutupi dengan 129 akuarium alga yang berfungsi sebagai satu-satunya sumber energi untuk pemanas dan pendingin ruangan bangunan yang disebut Bio Intelligent Quotient (BIQ) House.

Gundukan kecepatan menerangi jalanan

Konsep pembangkitan listrik dengan menggunakan apa yang disebut “speed bumps” mulai diterapkan pertama kali di Inggris, kemudian di Bahrain, dan teknologinya akan segera mencapai Rusia.Semuanya dimulai ketika penemu Inggris Peter Hughes menciptakan Jalan Jalan Elektro-Kinetik untuk jalan raya. Jalan tersebut terdiri dari dua pelat logam yang menjulang sedikit di atas jalan. Di bawah pelat terdapat generator listrik yang menghasilkan arus setiap kali mobil melewati tanjakan.

Tergantung pada berat mobil, tanjakan tersebut dapat menghasilkan antara 5 dan 50 kilowatt selama mobil melewati tanjakan tersebut. Jalur landai tersebut berfungsi sebagai baterai dan dapat menyuplai listrik ke lampu lalu lintas dan rambu jalan yang menyala. Di Inggris, teknologi ini sudah diterapkan di beberapa kota. Metode ini mulai menyebar ke negara lain - misalnya ke Bahrain kecil.

Hal yang paling menakjubkan adalah hal serupa dapat dilihat di Rusia. Seorang mahasiswa asal Tyumen, Albert Brand, mengusulkan solusi yang sama untuk penerangan jalan di forum VUZPromExpo. Menurut perhitungan pengembang, antara 1.000 dan 1.500 mobil melewati polisi tidur di kotanya setiap hari. Untuk satu kali “tabrakan” mobil di atas “speed bump” yang dilengkapi generator listrik, akan dihasilkan listrik sekitar 20 watt, yang tidak akan membahayakan lingkungan.

Lebih dari sekedar sepak bola

Dikembangkan oleh sekelompok lulusan Harvard yang mendirikan perusahaan Uncharted Play, bola Socket dapat menghasilkan listrik yang cukup untuk menyalakan lampu LED selama beberapa jam dalam setengah jam bermain sepak bola. Socket disebut sebagai alternatif ramah lingkungan terhadap sumber energi tidak aman yang sering digunakan oleh penduduk negara-negara terbelakang.

Prinsip di balik penyimpanan energi bola Socket cukup sederhana: energi kinetik yang dihasilkan dengan memukul bola ditransfer ke mekanisme kecil seperti pendulum yang menggerakkan generator. Generator menghasilkan listrik, yang disimpan dalam baterai. Energi yang tersimpan dapat digunakan untuk menyalakan peralatan listrik kecil apa pun - misalnya lampu meja dengan LED.

Socket memiliki output daya enam watt. Bola pembangkit energi telah mendapat pengakuan dari komunitas dunia: telah menerima banyak penghargaan, sangat dipuji oleh Clinton Global Initiative, dan juga menerima penghargaan di konferensi TED yang terkenal.

Energi tersembunyi dari gunung berapi

Salah satu perkembangan utama dalam pengembangan energi vulkanik dilakukan oleh peneliti Amerika dari perusahaan penggagas AltaRock Energy dan Davenport Newberry Holdings. “Subjek uji” adalah gunung berapi yang tidak aktif di Oregon. Air asin dipompa jauh ke dalam batuan, yang suhunya sangat tinggi akibat peluruhan unsur radioaktif yang ada di kerak planet dan mantel terpanas Bumi. Saat dipanaskan, air berubah menjadi uap, yang dialirkan ke turbin yang menghasilkan listrik.

Saat ini hanya ada dua pembangkit listrik kecil yang beroperasi tipe serupa- di Perancis dan Jerman. Jika teknologi Amerika berhasil, maka menurut Survei Geologi AS, energi panas bumi berpotensi menyediakan 50% kebutuhan listrik negara (saat ini kontribusinya hanya 0,3%).

Cara lain untuk memanfaatkan gunung berapi sebagai energi diusulkan pada tahun 2009 oleh para peneliti Islandia. Di dekat kedalaman vulkanik, mereka menemukan reservoir air bawah tanah dengan anomali suhu tinggi. Air super panas terletak di perbatasan antara cairan dan gas dan hanya ada pada suhu dan tekanan tertentu.

Para ilmuwan bisa saja menghasilkan hal serupa di laboratorium, namun ternyata air seperti itu juga ditemukan di alam – di perut bumi. Dipercaya bahwa dari air dengan “suhu kritis” dimungkinkan untuk mengekstraksi sepuluh kali lipat lebih banyak energi daripada dari air yang dididihkan dengan cara klasik.

Energi dari panas manusia

Prinsip generator termoelektrik yang beroperasi pada perbedaan suhu telah dikenal sejak lama. Namun baru beberapa tahun yang lalu teknologi mulai memungkinkan penggunaan panas sebagai sumber energi tubuh manusia. Sebuah tim peneliti dari Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) telah mengembangkan generator yang dibangun pada pelat kaca fleksibel.

T Gadget ini memungkinkan gelang kebugaran diisi ulang dari kehangatan tangan manusia - misalnya saat berlari, saat tubuh menjadi sangat panas dan kontras dengan suhu sekitar. Generator asal Korea yang berukuran 10 kali 10 sentimeter ini mampu menghasilkan energi sekitar 40 miliwatt pada suhu kulit 31 derajat Celcius.

Teknologi serupa diambil alih oleh Ann Makosinski muda, yang menemukan senter yang mengisi daya dari perbedaan suhu antara udara dan tubuh manusia. Efeknya dijelaskan dengan penggunaan empat elemen Peltier: cirinya adalah kemampuannya menghasilkan listrik ketika dipanaskan di satu sisi dan didinginkan di sisi lain.

Hasilnya, senter Ann menghasilkan cahaya yang cukup terang, namun tidak membutuhkan baterai yang dapat diisi ulang. Agar dapat berfungsi, hanya diperlukan perbedaan suhu sebesar lima derajat antara tingkat pemanasan telapak tangan seseorang dan suhu di dalam ruangan.

Langkah-langkah menuju paving slab yang cerdas

Titik mana pun di salah satu jalan yang sibuk memerlukan hingga 50.000 langkah per hari. Gagasan menggunakan lalu lintas pejalan kaki untuk mengubah langkah menjadi energi diterapkan dalam produk yang dikembangkan oleh Lawrence Kemball-Cook, direktur Pavegen Systems Ltd di Inggris. Insinyur diciptakan lempengan paving, menghasilkan listrik dari energi kinetik pejalan kaki yang berjalan.

Perangkat pada ubin inovatif ini terbuat dari bahan fleksibel dan tahan air yang dapat ditekuk sekitar lima milimeter saat ditekan. Hal ini pada gilirannya menciptakan energi, yang diubah oleh mekanisme menjadi listrik. Akumulasi watt disimpan dalam baterai lithium polimer atau langsung digunakan untuk menerangi halte bus, etalase, dan rambu.

Ubin Pavegen sendiri dianggap sepenuhnya ramah lingkungan: bodinya terbuat dari baja tahan karat kualitas khusus dan polimer daur ulang dengan kandungan karbon rendah. Permukaan atasnya terbuat dari ban bekas sehingga ubinnya awet dan sangat tahan terhadap abrasi.

Selama Olimpiade Musim Panas 2012 di London, ubin dipasang di banyak jalan wisata. Dalam dua minggu, mereka berhasil memperoleh energi 20 juta joule. Ini lebih dari cukup untuk mengoperasikan penerangan jalan di ibu kota Inggris.

Ponsel pintar pengisi daya sepeda

Untuk mengisi ulang pemutar, ponsel, atau tablet Anda, Anda tidak perlu memiliki stopkontak. Terkadang yang perlu Anda lakukan hanyalah memutar pedal. Oleh karena itu, perusahaan Amerika Cycle Atom telah merilis perangkat yang memungkinkan Anda mengisi daya baterai eksternal saat bersepeda dan kemudian mengisi ulang perangkat seluler.

Produk yang diberi nama Siva Cycle Atom ini merupakan generator sepeda ringan dengan baterai litium yang dirancang untuk memberi daya pada hampir semua perangkat seluler yang memiliki port USB. Generator mini ini dapat dipasang pada sebagian besar rangka sepeda biasa dalam hitungan menit. Baterainya sendiri dapat dengan mudah dilepas untuk diisi ulang gadget selanjutnya. Pengguna berolahraga dan mengayuh - dan setelah beberapa jam ponsel cerdasnya sudah terisi 100 sen.

Nokia, pada gilirannya, juga menghadirkan kepada masyarakat umum sebuah gadget yang dapat dipasang pada sepeda dan memungkinkan Anda mengubah aktivitas mengayuh menjadi cara untuk menghasilkan energi ramah lingkungan. Kit Pengisi Daya Sepeda Nokia dilengkapi dinamo, generator listrik kecil yang menggunakan energi dari putaran roda sepeda untuk mengisi daya ponsel melalui jack standar 2 mm yang terdapat pada sebagian besar ponsel Nokia.

Manfaat dari air limbah

Setiap kota besar setiap hari membuang air limbah dalam jumlah besar ke perairan terbuka, sehingga mencemari ekosistem. Tampaknya air yang diracuni oleh limbah tidak lagi berguna bagi siapa pun, tetapi kenyataannya tidak demikian - para ilmuwan telah menemukan cara untuk membuat sel bahan bakar berdasarkan air tersebut.

Salah satu pionir gagasan ini adalah profesor Universitas Negeri Pennsylvania, Bruce Logan. Konsep umum sangat sulit dipahami oleh non-spesialis dan dibangun di atas dua pilar - penggunaan sel bahan bakar bakteri dan pemasangan apa yang disebut elektrodialisis terbalik. Bakteri mengoksidasi bahan organik dalam air limbah dan menghasilkan elektron dalam prosesnya, menciptakan arus listrik.

Hampir semua jenis bahan sampah organik dapat digunakan untuk menghasilkan listrik - tidak hanya air limbah, tetapi juga kotoran hewan, serta produk sampingan dari industri anggur, pembuatan bir, dan susu. Sedangkan untuk elektrodialisis terbalik, generator listrik beroperasi di sini, dibagi menjadi sel-sel oleh membran dan mengekstraksi energi dari perbedaan salinitas dua aliran cairan yang bercampur.

Energi "Kertas".

Pabrikan elektronik Jepang Sony telah mengembangkan dan mempresentasikan di Pameran Produk Ramah Lingkungan Tokyo sebuah bio-generator yang mampu menghasilkan listrik dari kertas yang dicincang halus. Inti dari prosesnya adalah sebagai berikut: untuk mengisolasi selulosa (gula glukosa rantai panjang yang terdapat pada tumbuhan hijau), diperlukan karton bergelombang.

Rantai tersebut diputus dengan bantuan enzim, dan glukosa yang dihasilkan diproses oleh kelompok enzim lain, dengan bantuan pelepasan ion hidrogen dan elektron bebas. Elektron dikirim melalui sirkuit eksternal untuk menghasilkan listrik. Diasumsikan bahwa instalasi seperti itu, ketika memproses satu lembar kertas berukuran 210 kali 297 mm, dapat menghasilkan sekitar 18 W per jam (kira-kira sama dengan jumlah energi yang dihasilkan oleh 6 baterai AA).

Metode ini ramah lingkungan: keuntungan penting dari “baterai” tersebut adalah tidak adanya logam dan senyawa kimia berbahaya. Meski saat ini teknologinya masih jauh dari komersialisasi: listrik yang dihasilkan cukup kecil - hanya cukup untuk menyalakan gadget portabel berukuran kecil.

Ekologi konsumsi Ilmu pengetahuan dan teknologi: Meskipun sebagian besar konsep energi alternatif bukanlah hal baru, isu ini baru menjadi relevan dalam beberapa dekade terakhir. Berkat kemajuan teknologi dan produksi, biaya sebagian besar energi alternatif telah turun sementara efisiensi meningkat.

Di belakang tahun terakhir energi alternatif telah menjadi topik yang menarik dan perdebatan sengit. Terancam oleh perubahan iklim dan fakta bahwa suhu rata-rata global terus meningkat setiap tahunnya, keinginan untuk menemukan bentuk energi yang dapat mengurangi ketergantungan pada bahan bakar fosil, batu bara, dan proses polusi lainnya meningkat secara alami.

Meskipun sebagian besar konsep energi alternatif bukanlah hal baru, isu ini baru menjadi relevan dalam beberapa dekade terakhir. Berkat kemajuan teknologi dan produksi, biaya sebagian besar energi alternatif telah turun sementara efisiensi meningkat. Apa itu energi alternatif, dalam istilah yang sederhana dan mudah dipahami, dan seberapa besar kemungkinan energi tersebut akan menjadi energi utama?

Jelasnya, masih ada perdebatan mengenai apa yang dimaksud dengan "energi alternatif" dan frasa tersebut dapat diterapkan pada apa. Di satu sisi, istilah ini dapat diterapkan pada bentuk energi yang tidak meningkatkan jejak karbon manusia. Oleh karena itu, hal ini dapat mencakup fasilitas nuklir, pembangkit listrik tenaga air dan bahkan gas alam dan “batubara bersih”.

Di sisi lain, istilah ini juga digunakan untuk merujuk pada apa yang saat ini dianggap sebagai metode energi non-konvensional - tenaga surya, angin, panas bumi, biomassa, dan tambahan terkini lainnya. Jenis klasifikasi ini tidak termasuk metode ekstraksi energi seperti pembangkit listrik tenaga air, yang telah ada selama lebih dari seratus tahun dan cukup umum di beberapa wilayah di dunia.

Faktor lainnya adalah sumber energi alternatif harus “bersih” dan tidak menghasilkan polutan berbahaya. Sebagaimana telah disebutkan, kata ini paling sering mengacu pada karbon dioksida, namun bisa juga merujuk pada emisi lain - karbon monoksida, sulfur dioksida, nitrogen oksida, dan lain-lain. Menurut parameter ini daya nuklir tidak dianggap sebagai sumber energi alternatif karena menghasilkan limbah radioaktif yang sangat beracun dan harus disimpan dengan benar.

Namun dalam semua kasus, istilah ini digunakan untuk merujuk pada jenis energi yang akan menggantikan bahan bakar fosil dan batu bara sebagai bentuk produksi energi yang dominan pada dekade mendatang.

Jenis sumber energi alternatif

Sebenarnya, ada banyak jenis energi alternatif. Sekali lagi, di sinilah definisi menjadi macet karena di masa lalu" energi alternatif” menyebutkan metode yang penggunaannya dianggap tidak mendasar atau masuk akal. Namun jika kita mengambil definisinya secara luas, maka definisi tersebut akan mencakup beberapa atau seluruh poin berikut:

Pembangkit listrik tenaga air. Ini adalah energi yang dihasilkan bendungan pembangkit listrik tenaga air ketika air yang jatuh dan mengalir (di sungai, kanal, air terjun) melewati alat yang memutar turbin dan menghasilkan listrik.

Daya nuklir. Energi yang dihasilkan selama reaksi fisi lambat. Batang uranium atau unsur radioaktif lainnya memanaskan air, mengubahnya menjadi uap, dan uap tersebut memutar turbin, menghasilkan listrik.

Energi matahari. Energi yang diperoleh langsung dari Matahari; Sel fotovoltaik (biasanya terdiri dari substrat silikon yang disusun dalam susunan besar) mengubah sinar matahari langsung menjadi energi listrik. Dalam beberapa kasus, panas yang dihasilkan sinar matahari digunakan untuk menghasilkan listrik, yang disebut energi panas matahari.

Energi angin. Energi yang dihasilkan oleh aliran udara; turbin angin raksasa berputar di bawah pengaruh angin dan menghasilkan listrik.

Energi panas bumi. Energi ini berasal dari panas dan uap yang dihasilkan oleh aktivitas geologi di kerak bumi. Dalam kebanyakan kasus, pipa ditempatkan di dalam tanah di atas area yang aktif secara geologis untuk mengalirkan uap melalui turbin, sehingga menghasilkan listrik.

Energi pasang surut. Arus pasang surut di dekat garis pantai juga dapat digunakan untuk menghasilkan listrik. Perubahan pasang surut setiap hari menyebabkan air mengalir bolak-balik melalui turbin. Listrik dihasilkan dan disalurkan ke pembangkit listrik di darat.

Biomassa. Ini berlaku untuk bahan bakar yang diperoleh dari tumbuhan dan sumber biologis - etanol, glukosa, alga, jamur, bakteri. Mereka bisa menggantikan bensin sebagai sumber bahan bakar.

Hidrogen. Energi diperoleh dari proses yang melibatkan gas hidrogen. Ini termasuk konverter katalitik, di mana molekul air dipecah dan disatukan kembali melalui elektrolisis; sel bahan bakar hidrogen, yang menggunakan gas untuk menggerakkan mesin pembakaran internal atau menggerakkan turbin yang dipanaskan; atau fusi nuklir, di mana atom hidrogen menyatu dalam kondisi terkendali, melepaskan energi dalam jumlah yang luar biasa.

Sumber energi alternatif dan terbarukan

Dalam banyak kasus, sumber energi alternatif juga terbarukan. Namun, istilah-istilah tersebut tidak sepenuhnya dapat dipertukarkan karena banyak bentuk sumber energi alternatif bergantung pada sumber daya yang terbatas. Misalnya, tenaga nuklir bergantung pada uranium atau unsur berat lainnya yang harus ditambang terlebih dahulu.

Pada saat yang sama, tenaga angin, matahari, pasang surut, panas bumi, dan pembangkit listrik tenaga air bergantung pada sumber-sumber yang sepenuhnya terbarukan. Sinar matahari adalah sumber energi yang paling melimpah dan, meskipun dibatasi oleh cuaca dan waktu, sinar matahari tidak akan pernah habis dari sudut pandang industri. Angin juga tidak kunjung hilang karena perubahan tekanan di atmosfer dan rotasi bumi.

Saat ini, energi alternatif masih dalam tahap awal. Namun gambaran ini berubah dengan cepat karena pengaruh tekanan politik, bencana lingkungan hidup di seluruh dunia (kekeringan, kelaparan, banjir) dan kemajuan teknologi energi terbarukan.

Misalnya, hingga tahun 2015, kebutuhan energi dunia masih didominasi oleh batu bara (41,3%) dan gas alam (21,7%). Pembangkit listrik tenaga air dan nuklir masing-masing menyumbang 16,3% dan 10,6%, sedangkan “sumber energi terbarukan” (matahari, angin, biomassa, dll.) hanya menyumbang 5,7%.

Hal ini telah berubah secara dramatis sejak tahun 2013, ketika konsumsi minyak, batu bara, dan gas alam global masing-masing sebesar 31,1%, 28,9%, dan 21,4%. Tenaga nuklir dan air menyumbang 4,8% dan 2,45%, sedangkan energi terbarukan hanya menyumbang 1,2%.

Selain itu, terdapat peningkatan jumlah perjanjian internasional mengenai pembatasan penggunaan bahan bakar fosil dan pengembangan sumber energi alternatif. Misalnya, Petunjuk Energi Terbarukan yang ditandatangani oleh Uni Eropa pada tahun 2009, yang menetapkan target penggunaan energi terbarukan untuk semua negara anggota pada tahun 2020.

Pada intinya, perjanjian ini mensyaratkan UE untuk memenuhi setidaknya 20% dari total kebutuhan energinya dengan energi terbarukan pada tahun 2020 dan setidaknya 10% dari bahan bakar transportasi. Pada bulan November 2016, Komisi Eropa merevisi tujuan ini dan menetapkan konsumsi minimum energi terbarukan sebesar 27% pada tahun 2030.

Beberapa negara telah menjadi pemimpin dalam pengembangan energi alternatif. Misalnya, di Denmark, energi angin menyediakan hingga 140% kebutuhan listrik negara tersebut; surplusnya dipasok ke negara tetangga, Jerman dan Swedia.

Islandia, berkat lokasinya di Atlantik Utara dan gunung berapi aktifnya, mencapai ketergantungan 100% pada energi terbarukan pada awal tahun 2012 melalui kombinasi energi air dan panas bumi. Pada tahun 2016, Jerman mengadopsi kebijakan untuk menghilangkan ketergantungannya pada minyak dan tenaga nuklir.

Prospek jangka panjang terhadap energi alternatif sangatlah positif. Menurut laporan tahun 2014 oleh Badan Energi Internasional (IEA), energi surya fotovoltaik dan tenaga surya energi termal akan menyumbang 27% dari permintaan global pada tahun 2050, menjadikannya sumber energi terbesar. Mungkin berkat kemajuan fusi, sumber bahan bakar fosil akan menjadi usang pada tahun 2050. diterbitkan

Sumber energi alternatif- ini adalah angin, matahari, pasang surut, biomassa, energi panas bumi bumi.

Kincir angin telah lama dimanfaatkan manusia sebagai sumber energi. Namun, mereka efektif dan hanya cocok untuk pengguna kecil. Sayangnya, angin belum mampu menyediakan listrik dalam jumlah yang cukup. Energi matahari dan angin memiliki kelemahan serius - ketidakstabilan sementara pada saat paling dibutuhkan. Dalam hal ini, diperlukan sistem penyimpanan energi agar konsumsinya dapat dilakukan kapan saja, namun belum ada teknologi yang matang secara ekonomi untuk menciptakan sistem tersebut.

Generator tenaga angin pertama dikembangkan pada tahun 90an. abad XIX di Denmark, dan pada tahun 1910 beberapa ratus instalasi kecil telah dibangun di negara ini. Dalam beberapa tahun, industri Denmark memperoleh seperempat kebutuhan listriknya dari generator angin. Total kapasitasnya adalah 150-200 MW.

Pada tahun 1982, 1.280 turbin angin terjual di pasar Tiongkok, dan pada tahun 1986, 11.000, menyalurkan listrik ke wilayah Tiongkok yang belum pernah memilikinya sebelumnya.

Pada awal abad ke-20. di Rusia terdapat 250 ribu kincir angin petani dengan kapasitas hingga 1 juta kW. Mereka mendaratkan 2,5 miliar pon biji-bijian di lokasi tersebut, tanpa transportasi jarak jauh. Sayangnya, akibat sikap sembrono terhadap sumber daya alam di tahun 40-an. abad terakhir di wilayah tersebut bekas Uni Soviet Bagian utama dari mesin angin dan air hancur, dan pada tahun 50-an. mereka hampir sepenuhnya menghilang sebagai “teknologi terbelakang.”

Saat ini, energi surya digunakan di beberapa negara terutama untuk pemanasan, dan untuk produksi energi dalam skala yang sangat kecil. Sedangkan kekuatan radiasi matahari yang mencapai bumi adalah 2 x 10 17 W, lebih dari 30 ribu kali lipat dibandingkan tingkat konsumsi energi manusia saat ini.

Ada dua pilihan utama untuk menggunakan energi matahari: fisik dan biologis. Dalam versi fisik, energi diakumulasikan oleh kolektor surya, sel surya pada semikonduktor, atau dipusatkan oleh sistem cermin. Opsi biologis menggunakan energi matahari yang terakumulasi selama fotosintesis dalam bahan organik tanaman (biasanya kayu). Opsi ini cocok untuk negara-negara dengan cadangan hutan yang relatif besar. Misalnya, Austria berencana memperoleh sepertiga kebutuhan listriknya dari pembakaran kayu di tahun-tahun mendatang. Untuk tujuan yang sama, di Inggris direncanakan untuk menanami sekitar 1 juta hektar lahan yang tidak cocok untuk pertanian dengan hutan. Jenis yang tumbuh cepat ditanam, seperti poplar, yang dipotong 3 tahun setelah tanam (tinggi pohon ini sekitar 4 m, diameter batang lebih dari 6 cm).

Masalah penggunaan sumber energi non-tradisional menjadi sangat relevan akhir-akhir ini. Hal ini tentunya menguntungkan, meskipun teknologi tersebut memerlukan biaya yang tidak sedikit. Pada bulan Februari 1983, perusahaan Amerika Arca Solar mulai mengoperasikan pembangkit listrik tenaga surya pertama di dunia dengan kapasitas 1 MW. Pembangunan pembangkit listrik semacam itu memerlukan biaya yang mahal. Pembangunan pembangkit listrik tenaga surya yang mampu menyediakan listrik kepada sekitar 10 ribu konsumen rumah tangga (daya - sekitar 10 MW) akan menelan biaya $190 juta. Jumlah ini empat kali lebih besar dibandingkan biaya pembangunan pembangkit listrik tenaga panas berbahan bakar padat, dan karenanya tiga kali lebih besar dibandingkan biaya pembangunan pembangkit listrik tenaga air dan pembangkit listrik tenaga nuklir. Meski demikian, para ahli kajian energi surya yakin dengan berkembangnya teknologi pemanfaatan energi surya, harga energi surya akan turun secara signifikan.

Energi angin dan matahari kemungkinan besar merupakan energi masa depan. Pada tahun 1995, India mulai menerapkan program pembangkitan energi menggunakan angin. Di Amerika Serikat, kapasitas pembangkit listrik tenaga angin adalah 1654 MW, di Uni Eropa - 2534 MW, dimana 1000 MW dihasilkan di Jerman. Saat ini, energi angin telah mencapai perkembangan terbesarnya di Jerman, Inggris, Belanda, Denmark, dan Amerika Serikat (di California saja terdapat 15.000 turbin angin). Energi yang diperoleh dari angin dapat terus diperbaharui. Ladang angin tidak mencemari lingkungan. Dengan bantuan energi angin, dimungkinkan untuk mengalirkan listrik ke pelosok dunia yang paling terpencil. Misalnya, 1.600 penduduk Pulau Desirat di Guadeloupe mengandalkan listrik yang dihasilkan oleh 20 generator angin.

Dari apa lagi Anda bisa mendapatkan energi tanpa mencemari lingkungan?

Untuk memanfaatkan energi pasang surut, pembangkit listrik tenaga pasang surut biasanya dibangun di muara sungai atau langsung di tepi pantai. Pada pemecah gelombang pelabuhan konvensional, lubang dibiarkan di mana air mengalir dengan bebas. Setiap gelombang meningkatkan ketinggian air, dan karenanya meningkatkan tekanan udara yang tersisa di dalam lubang. Udara yang “diperas” melalui lubang atas menggerakkan turbin. Dengan hilangnya gelombang, terjadi pergerakan balik udara, yang berusaha mengisi ruang hampa, dan turbin menerima dorongan baru untuk berputar. Menurut para ahli, pembangkit listrik tersebut dapat menggunakan hingga 45% energi pasang surut.

Energi gelombang tampaknya merupakan bentuk sumber energi baru yang cukup menjanjikan. Misalnya, untuk setiap meter muka gelombang yang mengelilingi Inggris di sisi Atlantik Utara, terdapat rata-rata 80 kW energi per tahun, atau 120.000 GW. Kerugian yang signifikan selama pemrosesan dan transmisi energi ini tidak dapat dihindari, dan tampaknya hanya sepertiganya yang dapat masuk ke jaringan. Namun demikian, volume yang tersisa cukup untuk menyediakan listrik bagi seluruh Inggris pada tingkat konsumsi saat ini.

Para ilmuwan juga tertarik dengan penggunaan biogas, yang merupakan campuran gas yang mudah terbakar - metana (60-70%) dan karbon dioksida yang tidak mudah terbakar. Biasanya mengandung kotoran - hidrogen sulfida, hidrogen, oksigen, nitrogen. Biogas terbentuk sebagai hasil penguraian bahan organik secara anaerobik (bebas oksigen). Proses ini dapat diamati di alam di rawa-rawa dataran rendah. Gelembung udara yang muncul dari dasar lahan basah merupakan biogas - metana dan turunannya.

Proses produksi biogas dapat dibagi menjadi dua tahap. Pertama, dengan bantuan bakteri anaerob, sekumpulan zat organik dan anorganik terbentuk dari karbohidrat, protein dan lemak: asam (butirat, propionat, asetat), hidrogen, karbon dioksida. Pada tahap kedua (basa atau metana), bakteri metana terlibat, yang menghancurkan asam organik melepaskan metana, karbon dioksida dan jumlah kecil hidrogen.

Tergantung pada komposisi kimia Saat memfermentasi bahan mentah, 5 hingga 15 meter kubik gas dilepaskan per meter kubik bahan organik yang diproses.

Biogas dapat dibakar untuk memanaskan rumah, mengeringkan biji-bijian, dan digunakan sebagai bahan bakar mobil dan traktor. Dari segi komposisinya, biogas tidak jauh berbeda dengan gas alam. Selain itu, dalam proses produksi biogas, sisa fermentasi menyumbang sekitar setengah dari bahan organik. Itu bisa dibuat briket untuk menghasilkan bahan bakar padat. Namun, dari sudut pandang ekonomi, hal ini sangat tidak rasional. Residu fermentasi paling baik digunakan sebagai pupuk.

1 m 3 biogas sama dengan 1 liter gas cair atau 0,5 liter bensin berkualitas tinggi. Memperoleh biogas akan memberikan manfaat teknologi – pemusnahan limbah dan manfaat energi – bahan bakar murah.

Di India, sekitar 1 juta instalasi murah dan sederhana digunakan untuk memproduksi biogas, dan di Cina terdapat lebih dari 7 juta instalasi. Dari sudut pandang lingkungan, biogas memiliki keuntungan yang sangat besar, karena dapat menggantikan kayu bakar, sehingga melestarikan hutan dan mencegah penggurunan. Di Eropa, sejumlah instalasi pengolahan air limbah kota memenuhi kebutuhan energinya dari biogas yang mereka hasilkan.

Sumber energi alternatif lainnya adalah bahan baku pertanian: tebu, bit gula, kentang, artichoke Yerusalem, dll. Bahan bakar cair, khususnya etanol, dihasilkan darinya melalui fermentasi di beberapa negara. Jadi, di Brazil, bahan tanaman diubah menjadi etil alkohol dalam jumlah yang sedemikian rupa sehingga negara ini dapat memenuhi sebagian besar kebutuhan bahan bakar mobilnya. Bahan baku yang dibutuhkan untuk mengatur produksi massal etanol sebagian besar adalah tebu. Tebu berperan aktif dalam proses fotosintesis dan menghasilkan lebih banyak energi per hektar lahan budidaya dibandingkan tanaman lainnya. Saat ini produksinya di Brazil mencapai 8,4 juta ton, setara dengan 5,6 juta ton bensin kualitas terbaik. Di AS, biochol diproduksi - bahan bakar mobil yang mengandung 10% etanol yang diperoleh dari jagung.

Energi panas atau listrik dapat diperoleh dari panas yang ada di kedalaman bumi. Energi panas bumi hemat biaya jika air panas berada dekat dengan permukaan kerak bumi - di daerah aktivitas vulkanik aktif dengan banyak geyser (Kamchatka, Kepulauan Kuril, pulau-pulau di kepulauan Jepang). Berbeda dengan sumber energi primer lainnya, pembawa energi panas bumi tidak dapat diangkut dalam jarak melebihi beberapa kilometer. Oleh karena itu, panas bumi biasanya merupakan sumber energi lokal, dan pekerjaan yang terkait dengan pengoperasiannya (eksplorasi, persiapan lokasi pengeboran, pengeboran, pengujian sumur, pemasukan cairan, penerimaan dan transmisi energi, pengisian ulang, pembuatan infrastruktur, dll.) dilakukan seperti biasa di wilayah yang relatif kecil, dengan mempertimbangkan kondisi setempat.

Energi panas bumi digunakan dalam skala besar di Amerika Serikat, Meksiko dan Filipina. Pangsa energi panas bumi di sektor energi Filipina adalah 19%, Meksiko - 4%, Amerika Serikat (dengan memperhitungkan penggunaan pemanas "langsung", yaitu tanpa konversi menjadi energi listrik) - sekitar 1%. Total kapasitas seluruh pembangkit listrik tenaga panas bumi AS melebihi 2 juta kW. Energi panas bumi memasok panas ke ibu kota Islandia, Reykjavik. Sudah pada tahun 1943, 32 sumur dibor di sana pada kedalaman 440 hingga 2400 m, di mana air dengan suhu 60 hingga 130 ° C naik ke permukaan. Sembilan dari sumur tersebut masih beroperasi hingga saat ini. Di Rusia, di Kamchatka, pembangkit listrik tenaga panas bumi berkapasitas 11 MW beroperasi dan satu lagi pembangkit listrik berkapasitas 200 MW sedang dibangun.