დიდი ენერგია სჭირდება ისეთი სახეობის აღზრდას, როგორიცაა ჰომო საპიენსი. ბოლო რამდენიმე საუკუნის განმავლობაში ეს სახეობა წარმოიქმნა, როგორც ურთიერთდაკავშირებული გლობალური არსებობა ისე, რომ, რამდენადაც მეცნიერებამ იცის, არასდროს ყოფილა პლანეტაზე.
ენერგიის ტიპები, რომლებიც ადამიანებს სჭირდებათ, მოიცავს ელექტროენერგიას, თავიანთი სახლებისა და მრეწველების ენერგიის მისაცემად, ბიოქიმიური ენერგია მათი სხეულის შესანახი და წვადი რესურსები სითბოს, ტრანსპორტირებისა და სამრეწველო მასალებისთვის წარმოება.
ფართო მასშტაბით, დედამიწის შესაძლებლობა უზრუნველყოს ის, რაც ადამიანებს სჭირდებათ, დამოკიდებულია ხუთ მთავარ წყაროზე:
- Მზე, ეს გიგანტური შერწყმა რეაქტორი ცაში, ენერგიას ამარაგებს იოტავატების თანმიმდევრობით (1024 ვატი) 24/7 საფუძველზე.
- წყალი, რომელიც არა მხოლოდ აუცილებელია სიცოცხლისთვის, არამედ ის ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას ენერგიის წარმოებისთვის.
- სიმძიმე, საიდუმლოებით მოცული ძალა, რომელიც ქმნის და ანადგურებს ვარსკვლავებს, პასუხისმგებელია მოქცევაზე და ის წყალს გარდაქმნის კინეტიკური ენერგიის წყაროდ.
-
დედამიწის მოძრაობებიშექმნას ყოველდღიური და სეზონური ტემპერატურის დიფერენციალები, რომლებიც წარმოქმნიან ქარებს და ოკეანეულ დენებს, რომლებიც შეიძლება გადაიქცეს ელექტროენერგიად.
- რადიოაქტივობა არის მძიმე ელემენტების ბუნებრივი დაშლა მსუბუქად, რის შედეგადაც გამოსხივება ხდება. გამოსხივება ქმნის სითბოს, რომლის საშუალებითაც შესაძლებელია ელექტროენერგიის გამომუშავება.
გარდა ამისა, ადამიანისთვის მნიშვნელოვანი ენერგომომარაგება წარმოიქმნება ორგანიზმების გახრწნილი სხეულებისგან, რომლებიც აყვავდნენ და გარდაიცვალა საუკუნეების განმავლობაში. ზემოთ ჩამოთვლილი რესურსებისგან განსხვავებით, ეს მიწოდება შეზღუდულია.
წიაღისეული საწვავი ხელს უწყობდა ინდუსტრიულ რევოლუციას
წიაღისეული საწვავი, რომელშიც შედის ნავთობი, ბუნებრივი აირი და ნახშირი, სინამდვილეში მზის ენერგიის კიდევ ერთი ფორმაა. დიდი ხნის წინ, ცოცხალმა ორგანიზმებმა მზის სინათლე და სითბო გადააქციეს ნახშირბადზე დაფუძნებულ მოლეკულებში, რომლებიც ქმნიდნენ მათ სხეულებს. ორგანიზმები დაიღუპნენ და მათი სხეულები ღრმად ჩაეშვათ მიწასა და ოკეანეების ფსკერზე. დღეს, ნახშირბადის ბმებში ჩაკეტილი ენერგია შეიძლება გამოთავისუფლდეს, თუ რა ხდება მათი ნაშთები და დაწვა.
ნავთობი და ბუნებრივი აირი მოდის მიკროსკოპული ზღვის პლანქტონიდან, რომელიც მილიონობით წლის წინ ცხოვრობდა. ისინი გარდაიცვალა და ჩაიძირა ოკეანეების ფსკერზე, სადაც დაშლა და სხვა ქიმიური პროცესები გადაიქცა მათ ცვილისებურად კეროგენი და ტარი ბიტუმი. ოკეანეების კალაპოტები საბოლოოდ გაშრა და ეს მასალები კლდისა და ნიადაგის ქვეშ დაკრძალეს. ისინი გახდნენ ნედლეულის წარმოება, ბენზინი, დიზელის საწვავი, ნავთი და სხვა მრავალი ნავთობპროდუქტი.
მიწიდან ნედლი ნავთობის მოპოვების ტრადიციული გზაა ბურღვა, მაგრამ ჰიდრავლიკური მოტეხილობა, ან ფრაკინგი, გახდა ხშირად გამოყენებული თანამედროვე ალტერნატივა. ამ პროცესში ქვიშის, წყლისა და პოტენციურად საშიში ქიმიკატების ნარევი იძულებითი ხდება ნავთობის გადასაადგილებლად. ფრაკინგი ძვირადღირებული პროცესია და მას აქვს არაერთი საზიანო გავლენა ქვაფენილზე, წყლის მაგიდაზე და მიმდებარე ჰაერზე.
ქვანახშირი ხმელეთის მცენარეებიდან მოდის, რომლებიც ბოგებად და ჭაობებად იქცნენ და ტორფად გადაიქცნენ. ტორფი გამყარდა, რადგან მიწა გაშრა და საბოლოოდ იგი სხვა ნამსხვრევებმა დაფარა. ზეწოლის შედეგად იგი გადაიქცა შავ, კლდოვან ნივთიერებად, რომელიც დაიწვა ბევრ სამრეწველო სადგურსა და ელექტროსადგურში. ეს ყველაფერი დაახლოებით 300 მილიონი წლის წინ მოხდა, როდესაც დინოზავრები დახეტიალობდნენ დედამიწაზე, მაგრამ პოპულარული მითის საწინააღმდეგოდ, ნახშირი არ არის დაშლილი დინოზავრები.
მდინარეები და ნაკადები ენერგიის ძირითადი წყაროა
ათასწლეულების განმავლობაში ადამიანები იყენებდნენ წყლის ენერგიას სამუშაოს შესასრულებლად, ფიზიკაში კი მუშაობა ენერგიის სინონიმია. ნაკადის ან ჩანჩქერის მახლობლად განთავსებული წყლის ბორბლები იყენებენ ენერგიას, რომელიც წარმოიქმნება წყლის გადაადგილებით მარცვლეულის წისქვილზე, მოსავლიანად მოსავლიანად, ხის ხერხისა და სხვა მრავალი ამოცანის შესრულებისას. ელექტროენერგიის გაჩენისთანავე წყლის ბორბლები ელექტროსადგურებად გადაიქცა.
წყლის ტურბინა არის ჰიდროელექტროსადგურის წარმოების სადგურის გული და ის მუშაობს ელექტრომაგნიტური ინდუქციის ფენომენის გამო, რომელიც ფიზიკოსმა მაიკლ ფარადეიმ აღმოაჩინა 1831 წელს. ფარადეიმ დაადგინა, რომ სპირალის ან გამტარი მავთულის შიგნით ტრიალის მაგნიტი წარმოქმნის ელექტროენერგიას სპირალში და 100 წელზე ნაკლები ხნის შემდეგ, პირველი ინდუქციური გენერატორი გამოჩნდა ნიაგარაში ეცემა.
დღეს ჰიდროელექტროსადგურები აწვდიან მსოფლიოში მოხმარებული ელექტროენერგიის დაახლოებით 6 პროცენტს. მეორე მხრივ, წიაღისეული საწვავის დაწვა წარმოქმნის ორთქლსა და ტურბინებს, წარმოქმნის მსოფლიოს ელექტროენერგიის თითქმის 60 პროცენტს. ჰიდროელექტრო ენერგიის უმეტესობა კაშხლების შედეგად წარმოიქმნება და არა ჩანჩქერებით.
კაშხალი, ისევე როგორც ნაკადული ან ჩანჩქერი, დამოკიდებულია სიმძიმეზე. წყალი კაშხლის თავზე გადადის გადასასვლელში, მიედინება მილში, რომელიც ადიდებს მის ენერგიას და ტრიალს ტრიალებს, სანამ კაშხლის ფუძესთან ახლოს გამოვა. მსოფლიოში ორი უდიდესი ჰიდროელექტრო კაშხალია სამი ხევის კაშხალი ჩინეთში, რომელიც გამოიმუშავებს 22,5 გიგავატ ენერგიას და Itaipu კაშხალი ბრაზილია / პარაგვაის საზღვარზე, რომელიც გამოიმუშავებს 14 GW. ჩრდილოეთ ამერიკის ყველაზე დიდი კაშხალი გრანდ ქულის კაშხალია ვაშინგტონის შტატში, რომელიც გამოიმუშავებს მხოლოდ 7 მეგავატს.
ოკეანეები ასევე მნიშვნელოვანი ენერგეტიკული რესურსებია
ოკეანეები ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი ენერგეტიკული რესურსია ორი მიზეზის გამო. პირველი ის არის, რომ მათ აქვთ დინებები, რომლებიც ქარებთან ერთად ქმნიან ტალღებს. ტალღები შეიძლება გადაიქცეს ელექტროენერგიად. რადგან ისინი ტემპერატურის დიფერენცირების შედეგია, რაც გამოწვეულია მზის სიცხით, ტალღები და მათ წარმომქმნელი დინებები ტექნიკურად მზის ენერგიის ფორმაა.
სხვა ენერგეტიკული რესურსი ოკეანეებში არის მოქცევა, რაც გამოწვეულია მთვარისა და მზის გრავიტაციული ზემოქმედებით, აგრეთვე თვით დედამიწის მოძრაობებით. ტექნოლოგიები ასევე არსებობს ტალღის ენერგიის ელექტროენერგიად გადასაქცევად.
ტალღების წარმომქმნელი სადგურები ჯერ არ არის ნაკადი და პროტოტიპი, რომელიც შოტლანდიის სანაპიროებთან იყო განლაგებული, გამოიმუშავებს მხოლოდ 0,5 მეგავატს. ხელმისაწვდომი ტალღის ტექნოლოგიები მოიცავს:
- მოძრავი და ნავი, რომლებიც ტალღებზე იწევიან და ეცემიან და წარმოქმნიან ენერგიას ჰიდრავლიკური მოწყობილობებით.
- რხევის წყლის სვეტები, რომლებიც წყალს საშუალებას აძლევს შევიდეს პალატაში და შეკუმშოს თანდართული ჰაერი, რომელიც შემდეგ ტურბინს ტრიალებს.
- კონუსური არხის სისტემები, რომლებიც ნაპირზეა შეზღუდული. ისინი წყალს ამაღლებენ შემაღლებულ რეზერვუარებში და როდესაც წყალი დაეცემა, ტურბინა ტრიალებს.
მოქცევის ელექტროსადგურებს შეუძლიათ გამოიყენონ შემომავალი და გამავალი ტალღების სიმძლავრე ტურბინების პირდაპირ დასატრიალებლად. წყალი დაახლოებით 800 ჯერ უფრო მკვრივია, ვიდრე ჰაერი, ასე რომ, თუ ტურბინა მოთავსებულია ოკეანის ფსკერზე, მოქცევითი მოძრაობები წარმოქმნის მნიშვნელოვან ძალას მათ დასატრიალებლად. ამასთან, უფრო ხშირად გვხვდება მოქცევითი ბარჟის სისტემები.
მოქცევითი ბარჟა არის ტალღის აუზზე აღმართული ბარიერი, რომელიც წყალში მოქცევის ტალღადან წყალში შესვლის საშუალებას იძლევა, შემდეგ კი ხურავს და აკონტროლებს გამონადინარს მუწუკზე. ასეთი ყველაზე დიდი გენერატორია სამხრეთ კორეაში სიჰვას ტბის მოქცევის ელექტროსადგური. ის გამოიმუშავებს დაახლოებით 254 მეგავატს.
ტექნოლოგია იყენებს მზისა და ქარის ენერგიას
ელექტროენერგიის გამომუშავების ორი ყველაზე ცნობილი გზა ისე, რომ არ დაეყრდნოს წიაღისეული საწვავის გაქრობას და არ ქმნის დაბინძურებას ქარის ტურბინების ან ფოტოელექტრო პანელების განთავსება. იმის გამო, რომ მზე პასუხისმგებელია ტემპერატურის დიფერენცირებაზე, რომელიც ქარს ქმნის, ორივე მკაცრად რომ ვთქვათ, მზის ენერგიის ფორმაა.
ქარის გენერატორები მუშაობენ ისევე, როგორც ჰიდროელექტროსადგური ან ტალღით მომუშავე. როდესაც ქარი უბერავს, ის ტრიალებს ლილვს, რომელიც გადაცემებით უკავშირდება ენერგიის გამომუშავების ინდუქციური ტიპის ტურბინს. თანამედროვე ტურბინების დაკალიბრება ხდება AC დენის უზრუნველსაყოფად იმავე სიხშირეზე, როგორც ჩვეულებრივი AC ენერგია, რაც საშუალებას იძლევა დაუყოვნებლად გამოიყენოთ. ქარის ელექტროსადგურები მთელ მსოფლიოში აწვდიან მსოფლიოს ელექტროენერგიის თითქმის 5 პროცენტს.
მზის პანელები ეყრდნობიან ფოტოვოლტალურ ეფექტს, რომლის დროსაც მზის გამოსხივება ქმნის ძაბვას ნახევრად გამტარ მასალაში. ძაბვა ქმნის DC მიმდინარეობას, რომელიც უნდა გადაკეთდეს AC- ში, ინვერტორის გავლით. მზის პანელები ელექტროენერგიას აწარმოებენ მხოლოდ მზის ამოსვლის დროს, ამიტომ ისინი ხშირად იყენებენ ელემენტების დასატენად, რომლებიც ენერგიას ინახავს შემდეგ გამოყენებისთვის.
მზის პანელები წარმოადგენს ელექტროენერგიის წარმოების ალბათ ერთ-ერთ ყველაზე ხელმისაწვდომ მეთოდს, მაგრამ ისინი აწვდიან მსოფლიოს ელექტროენერგიის მხოლოდ მცირე ნაწილს - 1 პროცენტზე ნაკლები.
ბირთვული ენერგიის წარმოების ალტერნატივა წიაღისეული საწვავისთვის
მკაცრად რომ ვთქვათ, ბირთვული გახლეჩის პროცესი არ არის ბუნებრივი მოვლენა, მაგრამ ის ბუნებიდან მოდის. ბირთვული განხეთქილება მალევე გამოიგონეს, მას შემდეგ რაც მეცნიერებმა შეძლეს ატომისა და რადიოაქტიურობის ბუნებრივი ფენომენის გაგება. მართალია, პირველად განხეთქილება ბომბების დასამზადებლად იყო გამოყენებული, მაგრამ პირველი ატომური ელექტროსადგური გაჩნდა ინტერნეტში ახალი ბომბი აფეთქდა სამი წლის შემდეგ, ახალი მექსიკოს უდაბნოში, სამებაში.
კონტროლირებადი გახლეჩის რეაქციები ხდება მსოფლიოს ყველა ბირთვულ ელექტროსადგურში. ის წარმოქმნის სითბოს წყლის ადუღების მიზნით, რაც წარმოქმნის ორთქლს, რომელიც საჭიროა ელექტრო ტურბინების გასატანად. გახლეჩის რეაქციის დაწყებისთანავე, მას სჭირდება ცოტა საწვავი, რომელიც უსასრულოდ გაგრძელდება.
მსოფლიოს ელექტროენერგიის თითქმის 20 პროცენტი აკმაყოფილებს ბირთვული ენერგიის გენერატორებს. თავდაპირველად ითვლებოდა შეუზღუდავი ენერგიის იაფი წყარო, ბირთვული განხეთქილება სერიოზულია ნაკლოვანებები, რომელთაგან არანაკლებ განადგურების შესაძლებლობა და მავნე ნივთიერებების უკონტროლო გათავისუფლებაა გამოსხივება. ორი ცნობილი ავარია, ერთი რუსეთის ჩერნობილის ელექტროსადგურში და მეორე იაპონიის ფუკუშიმაში ობიექტებს, თავიდან აიცილეს ეს საფრთხეები და ბირთვული ენერგიის წარმოება ნაკლებად მიმზიდველი გახდეს, ვიდრე ეს ერთ დროს იყო იყო
Გეოთერმული ენერგია
დედამიწის ქერქის სიღრმეში, წნევა და ტემპერატურა იმდენად დიდია, რომ ისინი კლდეს თბილ ლავად აქცევს. ეს გახურებული მასალა გადის ქერქის ვენებს, რომლებიც ზოგჯერ მას ზედაპირთან მიჰყავს. იმ ადგილებში, სადაც ეს ხდება, საზოგადოებებს შეუძლიათ გამოიყენონ სითბო ელექტროენერგიის წარმოსაქმნელად და თავიანთი სახლების სითბოს უზრუნველსაყოფად. ამას გეოთერმულ ენერგიას უწოდებენ და ზოგიერთ შემთხვევაში, იგი იმატებს მიწაში არსებული რადიოაქტიური მასალებით, რომლებიც ასევე წარმოქმნიან სითბოს.
გეოთერმული ენერგიის გამოსაყენებლად, დეველოპერები ხვდებიან გვირაბს დედამიწაზე შესაფერის ადგილზე და ავრცელებენ წყალს გვირაბის გავლით. გახურებული წყალი ზედაპირზე გამოდის ორთქლის სახით, სადაც ის შეიძლება გამოყენებულ იქნას უშუალოდ გათბობისთვის ან ტურბინის დასატრიალებლად. ზოგიერთ შემთხვევაში, სითბო წყლიდან გადადის სხვა ნივთიერებაში, რომელსაც აქვს დაბალი დუღილის წერტილი, მაგალითად იზობუტანი და შედეგად წარმოქმნილი ორთქლი ტურბინებს ტრიალებს.
გეოთერმული ენერგია უმარტივესი ფორმით უზრუნველყოფს ბუნებრივ აბაზანებსა და ცხელ წყაროებში განკურნებას და კომფორტს, რამდენადაც არსებობდა ხალხი, სადაც მათ ხშირად სტუმრობდნენ. იაპონია მსოფლიოში ერთ-ერთი ყველაზე გეოლოგიურად აქტიური ქვეყანაა და მას აქვს ბუნებრივი ცხელი წყაროების დიდი ქსელი და გაჟღენთილი ხანგრძლივი ისტორია. ექსპერტების შეფასებით, მას აქვს საკმარისი გეოთერმული რესურსი ელექტროენერგიის 10 პროცენტამდე დასაკმაყოფილებლად საჭიროებებს, რითაც მისი გეოთერმული პოტენციალი მესამე ადგილზეა მსოფლიოში, მხოლოდ აშშ-ს და ინდონეზია.
ადამიანებმა უნდა გააკეთონ არჩევანი
ზოგიერთი რესურსი მყიფეა და ქრება და მათი გამოყენებად ენერგიად გადაქცევა ქმნის დამაბინძურებლებს, რომლებიც ცვლის პლანეტურ გარემოს. სხვა რესურსები დამოკიდებულია მხოლოდ მზისა და პლანეტების დინამიკაზე, რომლებიც პირობას დებენ, რომ უცვლელი დარჩება მომდევნო რამდენიმე მილიარდი წლის განმავლობაში. დღევანდელ მომენტში კაცობრიობას გადაუდებელი არჩევანის გაკეთება აქვს. მისი გადარჩენა შეიძლება იყოს დამოკიდებული მის შესაძლებლობაზე მოკლე დროში შეცვალოს მისი დამოკიდებულება პირველიდან მეორეზე.