3.1.6. Предности и недостаци различитих извора енергије

Сада када смо научили који су различити извори енергије, желимо да знамо који од њих они су најбољи? Који су најприхватљивији по животну средину? Који су најмање штетни по питању климатских промена? А који су најјефтинији?

Одговори на ова питања нису тако једноставни као што би могли изгледати на први поглед. Морамо узети у обзир много фактора када упоређујемо различита горива.

Критеријуми за упоређивање извора енергије

Емисија гасова са ефектом стаклене баште у производњи и кориштењу различитих извора енергије.
Емисија штетних материја опасних по здравље човека и животну средину током производње и употребе.

Трошак транспорта горива од места на коме се производи до места производње електричне енергије.
Трошкови дистрибуције топлотне и електричне енергије потрошачима на удаљености од места на коме је се производе топлотна и електрична енергија.
Трошкови изградње и рада електрана као и њихове демонтаже на крају радног века.
Трошкови заштите животне средине (третирање несрећа, лечење жртава таквих несрећа и надокнада њихових породица, садња дрвећа да би се компензовала емисија гасова са ефектом стаклене баште).

Климатски и географски положај постројења за производњу електричне енергије. Које изворе воде користе за своје потребе и како се та вода чисти? Које су преовлађујући ветрови на локацији и постоје ли критични временски или сеизмички услови? Постоје ли погодни транспортни путеви за снабдевање сировинама? Која природна станишта, пејзажи и људска насеља постоје у близини?

Опрема за пречишћавање и рециклирање. Да ли производно постројење користи модерну опрему? Да ли систем за спречавање емисије загађујућих материја задовољава стандарде и да ли је предвиђено довољно простора за складиштење и рециклажу отпада? Можда неће бити озбиљних проблема са отпадом у првим годинама функционисања постројења, али питање шта да радити са њим може се појавити у неком тренутку у будућности.

Угаљ

Угаљ је универзално гориво: може се користити у било којим климатским условима, надокнада у великим и малим електранама па чак и за загревање воде у бојлерима. Може се безбедно превозити у отвореним вагонима јер није експлозиван.

Угаљ је „најпрљавије“ гориво за производњу енергије. Електрана на угаљ снаге 1 МW сваке године емитује 36,5 милијарди m³ гасова који садрже прашину и штетне материје. Такође, ствара велику количину пепела, која се мора складиштити. И, најважније, емисије CO₂ из електрана на угаљ по јединици произведене енергија су највеће у односу на друге угљоводоничне изворе енергије.

Копање угља је такође ризично занимање. Испуштање природних гасова под земљом може довести до експлозија које су смртоносне за рударе. Слана и прљава вода која се испумпава из рудника угља (у просеку за тону произведеног угља треба испумпати 3 тоне воде), често проналази свој пут у реке и језера, што наноси штету биљкама и животињама и загађује воду и земљиште.

Нафта

Нафта је врло једноставна за употребу,и може се транспортовати на велике даљине цевоводима и у танковима. Нафта се користи за производњу гуме, пластике, боја, детерџената и осталих производа.

Резерве нафте се троше, а трошкови производње нафте расту. Нафта је лако запаљива, а изливањенафте је опасноза околину, пошто прекрива сва жива бића танким филмом који је веома деструктиван за екосистеме. Такво изливањеу реку или море се може проширити на велике површине. Сагоревање нафте производи велике количине CO₂.

Природни гас

Природни гас је најчистије и по животну средину најприхватљивије угљоводонично гориво. Лако се транспортује.

Природни гас је експлозиван, чак и у релативно малим количинама. Емисије гасова са ефектом стаклене баште који настају сагоревањем природног гаса су мање него код других угљоводоничких горива, али су и даље значајне. Такође, резерве гаса нису бесконачне, мада их је технологија производње природног гаса из шкриљаца повећала.

Нема смисла говорити о ефикасности технологије и трошковима енергије независно од питања климатских промена, животне средине и здравља. Пре него што се донесе одлука о томе какав тип електране треба да се изгради, потребно је извршити широк спектар анализа (техничких, економских, утицаја на животну средину, итд.).

Присетимо се и још једном упоредимо предности и мане главних природних извора енергије.

Нуклеарна енергија

Производња нуклеарне енергије не емитује гасове стаклене баште. Залихе нуклеарног горива су прилично велике, јер се велике количине енергије могу добити од мале количине горива.

Нуклеарна енергија мора се производити у веома великим постројењима за прозводњу електричне енергије, јер су услед опасности од радиоактивног зрачења од нуклеарне електране лоциране далеко од великих градова, у којима су концентрисани потрошачи топле воде и грејања, па није ефикасно спроводити топлотну енергију на велике удаљености. Нуклеарне електране производе отпад, који остаје опасан вековима и зато га треба одложити на безбедан начин. Иако не емитују гасове са ефектом стаклене баште, нуклеарне електране производе истрошену, радиоактивну воду. Главни недостатак нуклеарне енергије је тај што чак и мање незгоде могу имати катастрофалне последице.

Сунце

Соларна енергија је обновљива. Може се користити на многим местима широм света. Не емитује загађујуће материје или гасове са ефектом стаклене баште.

Енергија Сунчевог зрачења је неравномерна па су потребне додатне батерије за њихово складиштење за коришћење ноћу или по облачном времену. Соларне ћелије су скупе, мада научници траже начине како да се смање трошкови производње. Постоје и проблеми везани за одлагање истрошених соларних ћелија, јер садрже штетне супстанце а и соларне електране заузимају велике површине.

Ветар

Снага ветра је обновљива и не емитује гасове са ефектом стаклене баште ни загађујуће материје.

Ветроелектранама је потребан претежно константан ветар. Додатне батерије и трансформатори су потребни да би ветроелектрана могла да функционише за време слабијег ветра. Ротација лопатица ствара вибрације и буку која може уплашити животиње и узнемирити људе којима такође може сметати поглед на џиновске ветрењае, које потпуно мењају пејзаж. Такође је потребан систем за застрашивање птица, које иначе могу улетети у ротирајуће лопатице.

Вода

Хидроенергија, енергија плиме и енергија таласа су обновљиви, слободно доступни извори који не емитују гасове са ефектом стаклене баште и загађујуће материје.

Електрична енергија из водених извора се може се произвести само тамо где има већих водених површина. Изградња великих хидроелектрана захтева плављење земље око акумулације, што је веома тежак и скуп процес. Изградња хидроелектрана има негативан утицај на речне и обалне екосистеме. Несреће у хидроелектранама могу довести до плављења градова и села низводно од постројења.

Топлота земље и нискотемпературска топлотна енергија

Енергија која се емитује из земље је обновљива и свуда доступна. Нема емисија гасова са ефектом стаклене баште или загађујућих материја.

Процес добијања енергије из дубоких подземних извора је тренутно скуп и компликован. Дуготрајна употреба геотермалних резервоара (испумпање воде и паре) доводи до пропадања земље. Ови извори топлоте могу да послуже само као помоћни извори енергије.

Биомаса

Биомаса је лако доступна и једноставна за употребу. Емисије CO₂ у атмосферу нису веће од емисија које би настале природним распадањем биљака. Употреба биомасе у областима у којима се ствара (пољопривредна и шумска подручја) решава проблем одлагања отпада. Горива из биомасе су у суштини начин добијања енергије из отпада. Животињски измет се може користити за добијање гасовитог горива и ђубрива.

Сирова биомаса је тешка и скупа за транспорт. Производња гасовитог горива из биомасе захтева одржавање температуре ферментације, пазећи да не дође до експлозија, да бактерије не дођу у контакт са околином и постану извор болести. Такође гас има непријатан мирис!

Неки пољопривредни произвођачи сада желе да користе своја поља за производњу биомасе, уместо традиционалних намирница јер то доноси већи приход. Ово смањује производњу хране, што угрожава сигурност снабдевања храном.

Ако је обновљива енергија неисцрпна и прихватљива за животну средину, зашто се не бисте у потпуности пребацили са угља, нафте, гаса и нуклеарне енергије на суштински “зелене технологије”?

Чињеница је да и даље постоје ограничења у масовној производњи обновљиве енергије. Рад електрана које користе обновљиве изворе енергије зависи од климатских услова (снаге ветра, присуства река, броја сунчаних дана), а не постоје универзални прорачуни за њихов рад. Свака електрана обновљива која користи обновљиве изворе има своје особитости. Дакле, за успешно коришћење обновљивих извора потребно је огромно улагање труда и новца током њиховог пројектовања и изградње. Ипак, нове технологије непрестано чине производњу енергије из обновљивих извора ефикаснијом, смањујући трошкове производње те енергије.

Енергија је увек тражена, па је енергетска индустрија, посебно производња и трговина нафтом, гасом и угљем веома профитабилна. Количине новца у овој индустрији су веома велике, и то има за последицу честе и озбиљне несугласице између влада, компанија и организација цивилног друштва које се баве очувањем животне средине. Овај проблем постоји у свим земљама света, али ако погледамо дугорочне трендове можемо видети да људи широм света постају свесни промена које се морају извршити ради будућности човечанства и планете, али уз очување природе и животне средине. Увођење нових технологија прилагођених климатским променама се одлаже због спорог људског деловања. Наша планета и свемир су спремни да нам дају своју енергију, али заузврат морамо научити да користимо природне ресурсе на начин који помаже не утиче на климу, а не да размишљамо о краткорочној користи!

Питања

Који извори енергије су се користили у давним временима?
На које начине је могуће користити соларне панеле?
Набројите све факторе који се морају узети у обзир када се одређују укупни трошкови производње електричне енергије из различитих извора енергије.
Електрични мотори не производе штетне емисије. Можемо ли их сматрати врстом мотора са најмање негативним утицај на животну средину?
Равне соларне ћелије постављене су на крововима кућа под углом у односу на хоризонт једнаким географској ширини места на коме су инсталиране. Због чега је тако?

Задатак 1. Експеримент

Сврха експеримента: изграда осветљења помоћу обновљивих извора енергије.

Материјали: провидна пластична боца са водом, мали сто, прекривачи.

Експеримент. Покријте сто прекривачима тако да светлост не може да прође у малу „кућу“ коју сте направили испод стола. Узмите боцу воде и уђите у кућицу. Боцу гурните у отвор између прекривача. Сада имате сијалицу која вам осветљава мрачну кућу. Прозирни пластични лењир, постављен између дланова ваших руку, дао би исти ефекат.

Задатак 2.

Поделите се у групе према различитим начинима производње електричне енергије.

Свака група треба да припреми извештај којим ће одбранити свој начин производње енергије, укључујући информације о проблемима који су повезани са свим осталим начинима производње енергије.

Затим припремите и водите дискусију о предностима и ризицима различитих типова постројења за производњу енергије, релевантним за подручје у којем живите.