Mari kita bicara sedikit tentang energi. Saya meyakinkan Anda bahwa itu akan menarik - terutama jika Anda ingin memahami dari mana semua manfaat peradaban kita berasal.
Jadi, mari kita mulai:
SUN RADIATION adalah sumber energi utama di Bumi. Kekuatannya ditandai oleh konstanta matahari - jumlah energi yang melewati area satuan satuan yang tegak lurus terhadap sinar matahari. Pada jarak satu unit astronomi (yaitu, di orbit Bumi), konstanta ini sekitar 1,37 kW / m². Melewati atmosfer bumi, radiasi matahari kehilangan energi sekitar 370 W / m², dan hanya 1000 W / m² yang mencapai permukaan bumi. Ini masih sejumlah besar energi!
Tapi jangan bicara tentang khatulistiwa, mari kita lihat apa yang terjadi di Moskow.
● Jadi, rata-rata energi matahari untuk Moskow (insolasi) per tahun adalah 297 MJ per meter persegi. Maksimal di bulan Juni adalah 615, minimum di bulan Desember adalah 31 (20 kali lebih sedikit!)
● Kecepatan rata-rata akar kuadrat - 2.5 m / s (data cuaca)
● Rata-rata kuadrat kecepatan perairan sungai adalah 1 m / s (data sumber daya air)
Sekarang, menggunakan formula terkenal, kita akan menerjemahkan nilai-nilai ini menjadi listrik.
dimana
- energi rata-rata sumber (matahari, air, angin),
- Efisiensi pemasangan (panel surya, generator angin rata-rata, dan pembangkit listrik tenaga air yang tidak rusak, masing-masing).
Lalu kita dapatkan:
● SUN - 44,55 MJ / m. sq / tahun (efisiensi konversi langsung 15% *)
● ANGIN - 0,07 MJ / m2 / tahun (efisiensi konversi urutan 35% *)
● AIR - 2,65 MJ / m2 / tahun (efisiensi konversi urutan 40% *)
* Data efisiensi diambil dari berbagai sumber sesuai dengan karakteristik peralatan di pasar.Nilai-nilainya tampak cukup layak, tetapi, bagaimanapun, sulit untuk dievaluasi. Mari kita coba secara berbeda.
Konsumsi listrik rata-rata per orang dewasa untuk memberinya makanan, pekerjaan, perumahan, kenyamanan, dan segala sesuatu yang termasuk di dalamnya adalah sekitar 1940 kWh listrik per tahun (data dari statistik tentang konsumsi energi dunia). Tidak sulit untuk menghitung bahwa agar kita dapat hidup dengan baik, kita perlu:
● 13,9 sq. M. PANEL SURYA (efisiensi - 15%, 2kW - 160000r hanya pada panel), tetapi jika Anda ingat bahwa di musim dingin insolasinya jauh lebih sedikit, maka di Moskow kita membutuhkan 26,6 sq.m. panel surya. Dan kita tidak boleh lupa tentang masalah penyimpanan energi, yang juga sangat akut.
● Jika kita berbicara tentang WATER, maka nilai ini akan sama dengan 2800 sq.m. penampang sungai (tanpa bendungan)
● Saya tidak ingin berbicara tentang WIND - area kincir angin seluas 11,29 hektar!
Perhitungan ini merupakan perkiraan, tentu saja ada solusi yang sedikit lebih efektif dan sedikit kurang, tetapi rata-rata, perjuangan produsen pabrik berlaku untuk persentase efisiensi.
Tidak sulit membayangkan betapa sulitnya di Rusia tengah untuk beralih menggunakan hanya sumber energi alternatif. Melihat angka-angka ini, Anda mulai bertanya-tanya apakah energi alternatif diperlukan sama sekali.
Sangat dibutuhkan! Tapi apa? Untuk melakukan ini, Anda perlu memahami secara terperinci bagaimana energi didistribusikan ke permukaan bumi, bagaimana kami menggunakannya dan bagaimana akumulasinya.
Jadi, sekarang mari kita lihat energi matahari dari sudut pandang yang sedikit berbeda.
Sejumlah besar energi jatuh di Bumi. Ini didistribusikan sebagai berikut:
1. Refleksi dari atmosfer dan awan
2. Pemanasan bumi
2.1. Sushi pemanas
2.2. Pemanas air
3. Disipasi energi di atmosfer atas.
Apa yang bisa kita gunakan:
ENERGI SURYA PESANAN PERTAMA - konversi langsung cahaya menjadi listrik. Minus utama dan jelas adalah area besar panel surya. Tapi mari kita simak nomornya:
● Rata-rata reaktor nuklir menghasilkan sekitar 1 GW listrik. Berapa banyak panel surya yang Anda butuhkan untuk menghasilkan jumlah energi yang sama? Kami menerjemahkan daya menjadi energi, sehingga jelas. 1 GW adalah 86400 GJ energi per hari atau 31536000 GJ per tahun.
● Kami akan memasang panel di Chita yang cerah (kota tercerah di Rusia), insolation total di Chita untuk tahun ini adalah -4363 MJ. Ternyata Anda perlu menginstal (dengan efisiensi 20%) panel 36 kilometer persegi.
● Agar Rusia meninggalkan tenaga nuklir, dibutuhkan sekitar 1152 km2. Panel surya atau sekitar 11 triliun rubel (hanya pada panel). Setuju, terlalu banyak. Ada hal lain - apa yang akan terjadi pada area seluas 1.152 kilometer persegi ini? Apakah jejak ekologis dari sejumlah panel yang serupa. Dan jangan lupa bahwa dalam 15 tahun mereka akan kehilangan 30% dari kapasitas mereka.
ENERGI SURYA TANGAN KEDUA - ini digunakan di mana-mana - ini adalah pembangkit listrik tenaga air. Yaitu matahari menguapkan air - selanjutnya sungai - selanjutnya pembangkit listrik tenaga air. Semuanya jelas di sini: untuk memusatkan energi hingga maksimum yang efektif, bendungan tinggi dibangun yang mengganggu keseimbangan air, membanjiri wilayah, mengganggu ekosistem.
ENERGI SURYA PESANAN KETIGA - matahari memanaskan permukaan planet - permukaan memindahkan panas ke udara - udara ke pembangkit listrik tenaga angin (turbin angin). Tidak sulit untuk menebak bahwa sejumlah perantara menyebarkan energi matahari lebih banyak lagi. Dan tidak di banyak tempat di Bumi, ini cukup terkonsentrasi untuk ditangkap. Dan konsekuensi dari penggunaan turbin angin masih sama - pelanggaran ekosistem, infrasonik, dll.
Yaitu ternyata energi di alam sangat tersebar. Tampaknya banyak sekali (seperti aluminium), tetapi tidak mudah untuk mendapatkannya. Dan begitu seseorang mencoba memusatkan energi, ia melanggar keadaan alamiah alami, yang mengarah pada bencana lingkungan.
Dengan demikian, bahkan penggunaan sumber energi alternatif akan menyebabkan gangguan ekosistem lokal dan, sebagai akibatnya, gangguan ekosistem global. Bahkan energi alternatif tidak alami bagi alam, karena ia berurusan dengan hal yang sama seperti jenis energi lainnya, menciptakan konsentrasi lokal, dan karenanya menambah beban pada ekosistem. Jadi apa yang harus dilakukan? Kembali ke zaman batu?
Mari kita coba mencari tahu mengapa kita membutuhkan energi.
Kebutuhan semua orang berbeda. Beberapa puas dengan sedikit, yang lain menginginkan kemewahan. Tetapi manusia, sebagai spesies biologis, pada umumnya tunduk pada semua hukum ekologi. Satu-satunya perbedaan adalah bar survival kami memiliki penyebaran besar. Pencar ini disebabkan oleh fakta bahwa kami dapat memproduksi dan mengeksploitasi energi. Bagaimana energi menentukan kehidupan kita?
Mari kita asumsikan bahwa tingkat kebutuhan energi kita mudah diukur. Dan sebagai panduan, kami mengambil keranjang konsumen Rusia dan menerjemahkan semua yang ada di dalamnya (panas, listrik, makanan, transportasi) menjadi energi. Mari kita tunjuk N. Jadi, jika kita tiba-tiba mulai makan secara eksklusif makanan nabati yang telah kita kembangkan sendiri, jangan pergi ke mana pun, jangan menggunakan teknologi modern dan umumnya menjalani kehidupan desa Rusia abad ke-16, kita akan menghabiskan sekitar 0,05 N. Dan jika kita memutuskan untuk memakan lobster, terbang dengan pesawat terbang, tinggal di rumah mewah - harganya 10-100N.
Semua hal baru yang mengelilingi kita, semua hiburan dan hari kerja 8 jam - semua ini menjadi mungkin hanya karena banyaknya energi. Di alam, ada hukum universal: "jika energi disuplai ke sistem tertutup, struktur sistem menjadi lebih rumit, dan tingkat kekacauan (entropi) turun." Semua peradaban manusia adalah buktinya.
Benar, kami telah sedikit memutarbalikkan hukum dengan menciptakan yang setara dengan energi - uang. Dan siapa pun yang mengatakan bahwa uang kertas tidak dikonfirmasi, pada kenyataannya mereka dikonfirmasi oleh energi. Artinya, landasan standar hidup (keamanan) umat manusia adalah ekstraksi dan distribusi energi. Pengaturan aliran energi dilakukan dengan mengorbankan pasar - setara dengan sistem energi peradaban.
Itulah sebabnya sumber energi individu sangat tidak menguntungkan dari sudut pandang politik. Tetapi ada kebutuhan untuk mereka. Lantas bagaimana cara mendapatkan energi untuk diri sendiri?
Jadi, berdasarkan hukum ekologi dan distribusi energi dalam ekosistem, kesimpulan berikut dapat ditarik:
1. Keragaman spesies dan pengembangan ekosistem secara langsung tergantung pada input energi, tetapi menurut hukum minimum itu mungkin bukan faktor pembatas dalam pengembangan ekosistem. Yaitu suatu ekosistem dapat mengambil energi sebanyak yang dimungkinkan oleh kondisi lain. Contoh yang baik adalah bidang - untuk bidang, batasannya adalah keberadaan elemen jejak dalam tanah, sehingga pupuk atau komposisi spesies yang tepat secara signifikan meningkatkan biomassa.
2. Seseorang dapat mengekstraksi sebagian energi dari ekosistem tanpa merusaknya.
3. Yang paling merusak ekosistem adalah penurunan komposisi spesies, karena hal ini menyebabkan hilangnya stabilitas.
Dengan demikian, tugas manusia adalah satu - tidak membahayakan. Yaitu Anda hanya dapat menggunakan yang tidak melanggar keseimbangan energi, informasi, dan material dari ekosistem. Ini adalah kesimpulan yang sangat umum. Sekarang kembali ke energi.
Rusia mengonsumsi sekitar 5.000 kg minyak yang setara dengan energi. Jika Anda mengandalkan biomassa (nilai rata-rata 10MJ dibandingkan 41MJ untuk minyak), Anda mendapatkan 20500kg. Apakah banyak atau sedikit? Menurut statistik, di jalur tengah yang mereka kumpulkan (jika ditanam khusus, misalnya semak), sekitar 5.000-7.000 kg / ha biomassa. Dengan demikian, seseorang akan membutuhkan 3-4 hektar area. Atau (mengingat bahwa kami adalah 143 juta.) Kami membutuhkan 572 juta hektar, atau 5720000 sq. Km. Atau 33% persen dari wilayah tersebut. Sangat jelas bahwa ini bukan pilihan. Namun, jika Anda berpikir sedikit, maka tidak semuanya sedih:
1. Energi yang hilang terhitung 11,5%
2,19% dari energi berasal dari pembangkit listrik tenaga air
3. 15% dari energi yang dihasilkan oleh pembangkit listrik tenaga nuklir
4. 20% energi dihabiskan secara tidak efisien (untuk memanaskan bangunan dengan perlindungan termal yang buruk, penerangan, dll.)
Yaitu ini sudah 15% dari luas. Tetapi, bagaimanapun, kita tidak akan pergi ke ekstrem dan hanya menyisakan apa yang dihabiskan seseorang (transportasi, makanan, perumahan) - dan ini hanya 20-25% dari total konsumsi energi. Yaitu 10% dari wilayah itu cukup bagi kita untuk menyimpan energi matahari dalam massa hijau. Pada saat yang sama, sangat jelas bahwa adalah bodoh untuk membangun pembangkit listrik bertenaga kayu. Tetapi bagaimana jika Anda membuat instalasi mini yang menggunakan kayu dan memberikan panas dan cahaya?
Kenapa semua ini? Untuk hidup selaras dengan planet ini, kita membutuhkan:
1. Gunakan hanya energi yang disimpan setiap tahun dalam biomassa, dan jangan gunakan energi yang telah disimpan selama jutaan tahun (minyak, gas, batubara).
2. Gunakan hanya biomassa yang dapat diimplementasikan sebagai bagian dari peningkatan produktivitas ekosistem (irigasi tetes di padang pasir, penggunaan pupuk fly ash - menjaga keseimbangan elemen jejak, dll.).
3. Mempromosikan pengembangan ekosistem untuk meningkatkan produktivitasnya.
4. Gunakan sumber energi alternatif yang paling efektif, tetapi tidak membahayakan ekosistem.
5. Tunggu sampai masalah fusi termonuklir diselesaikan.
Dan jika benar-benar praktis: produktivitas rata-rata gandum dalam biomassa di atas tanah: 13000kg, mis. dua hektar sudah cukup bagi kita untuk menyediakan diri kita sendiri dengan panas dan listrik, kita hanya perlu bekerja keras untuk mengumpulkan barang ini, dan kemudian ingat untuk mengembalikan abu ke alam.
Tentu saja, ini bukan solusi untuk masalah seluruh sektor energi secara keseluruhan, tetapi sikap yang benar terhadap masalah biologis, sebagai baterai universal dan sumber energi, memungkinkan seseorang untuk tidak hanya menghabiskan apa yang telah disimpan selama bertahun-tahun, tetapi juga untuk mengolah dan memperkuat apa yang diberikan sekarang.