Vamos falar um pouco sobre energia. Garanto-lhe que será interessante - especialmente se você quiser entender de onde vêm todos os benefícios de nossa civilização.
Então, vamos começar:
A radiação solar é a principal fonte de energia na Terra. Sua energia é caracterizada por uma constante solar - a quantidade de energia que passa através de uma área de área perpendicular aos raios do sol. À distância de uma unidade astronômica (isto é, na órbita da Terra), essa constante é de aproximadamente 1,37 kW / m². Ao atravessar a atmosfera da Terra, a radiação solar perde aproximadamente 370 W / m² em energia e apenas 1000 W / m² atinge a superfície da Terra. Ainda é uma quantidade enorme de energia!
Mas não vamos falar sobre o equador, vamos ver o que acontece em Moscou.
● Portanto, a energia solar média para Moscou (insolação) por ano é de 297 MJ por m². O máximo em junho é 615, o mínimo em dezembro é 31 (20 vezes menos!)
● Velocidade quadrada média do vento na raiz - 2,5 m / s (dados meteorológicos)
● A velocidade quadrática média das águas dos rios é de 1 m / s (dados sobre recursos hídricos)
Agora, usando fórmulas conhecidas, traduziremos esses valores em eletricidade.
E=E0⋅η onde
E0 - a energia média da fonte (sol, água, vento),
η - Eficiência da instalação (painel solar, gerador eólico médio e usina hidrelétrica sem barragem, respectivamente).
Então temos:
● SOL - 44,55 MJ / m. sq / ano (eficiência de conversão direta 15% *)
● VENTO - 0,07 MJ / m2 / ano (eficiência de conversão da ordem de 35% *)
● ÁGUA - 2,65 MJ / m2 / ano (eficiência de conversão da ordem de 40% *)
* Os dados de eficiência foram obtidos de diferentes fontes, de acordo com as características dos equipamentos no mercado.Os valores parecem bastante dignos, mas, no entanto, difíceis de avaliar. Vamos tentar de forma diferente.
O consumo médio de eletricidade por adulto por fornecer comida, trabalho, moradia, conforto e tudo o que está incluído é de aproximadamente 1940 kWh de eletricidade por ano (dados de estatísticas sobre o consumo mundial de energia). Não é difícil calcular que, para vivermos bem, precisamos:
● 13,9 sq. M. PAINÉIS SOLARES (eficiência - 15%, 2kW - 160000r apenas no painel), mas se você se lembrar que no inverno a insolação é muito menor, então em Moscou precisaremos de 26,6 m². painéis solares. E não devemos esquecer o problema do armazenamento de energia, que também é muito agudo.
● Se falarmos sobre ÁGUA, esse valor será semelhante a 2800 m². seções transversais do rio (sem barragens)
● Não quero falar sobre WIND - 11,29 hectares de área de moinho de vento!
Esse cálculo é aproximado, é claro que existem soluções um pouco mais eficazes e um pouco menos, mas, em média, a luta dos fabricantes de plantas é feita por porcentagens de eficiência.
Não é difícil imaginar como é difícil na Rússia central passar a usar apenas fontes alternativas de energia. Observando esses números, você começa a se perguntar se é necessária alguma energia alternativa.
Definitivamente necessário! Mas apenas o que? Para fazer isso, você precisa entender em detalhes como a energia é distribuída sobre a superfície da Terra, como a usamos e como ela se acumula.
Então, vamos agora olhar para a energia do sol de uma perspectiva ligeiramente diferente.
Uma quantidade colossal de energia está caindo na Terra. É distribuído da seguinte forma:
1. Reflexão da atmosfera e nuvens
2. Aquecimento da terra
2.1 Sushi de aquecimento
2.2 Aquecimento de água
3. Dissipação de energia na atmosfera superior.
O que podemos usar:
ENERGIA SOLAR DE PRIMEIRA ORDEM - conversão direta de luz em eletricidade. O principal e óbvio menos é a enorme área de painéis solares. Mas vamos aos números:
● Um reator nuclear médio gera cerca de 1 GW de eletricidade. Quantos painéis solares você precisa para gerar a mesma quantidade de energia? Traduzimos poder em energia, para que fique claro. 1 GW é 86400 GJ de energia por dia ou 31536000 GJ por ano.
● Instalaremos painéis na ensolarada Chita (a cidade mais ensolarada da Rússia); a insolação total em Chita no ano é de -4363 MJ. Acontece que você precisa instalar (com uma eficiência de 20%) 36 quilômetros quadrados de painéis.
● Para a Rússia abandonar a energia nuclear, serão necessários 1152 km2. Painéis solares ou cerca de 11 trilhões de rublos (apenas no painel). Concordo demais. Há outro ponto - o que acontecerá com esses 1.152 quilômetros quadrados de área? Qual é a pegada ecológica de um número semelhante de painéis? E não esqueça que em 15 anos eles perderão 30% de sua capacidade.
ENERGIA SOLAR DE SEGUNDA MÃO - é usada em qualquer lugar - é uma usina hidrelétrica. I.e. o sol evapora a água - além do rio - além da usina hidrelétrica. Tudo está claro aqui: para concentrar a energia a um máximo efetivo, são construídas altas barragens que perturbam o balanço hídrico, inundam os territórios, perturbam os ecossistemas.
ENERGIA SOLAR DA TERCEIRA ORDEM - o sol aquece a superfície do planeta - a superfície transfere calor para o ar - ar para usinas eólicas (turbinas eólicas). Não é difícil adivinhar que um número tão grande de intermediários espalhe a energia do sol ainda mais. E não em muitos lugares da Terra, está concentrado o suficiente para ser pego. E as conseqüências do uso de turbinas eólicas ainda são as mesmas - violação de ecossistemas, infra-som etc.
I.e. acontece que a energia da natureza é muito dispersa. Parece ser muito disso (como alumínio), mas não é fácil obtê-lo. E assim que uma pessoa tenta concentrar energia, ela viola o estado natural da natureza, o que leva a desastres ecológicos.
Assim, mesmo o uso de fontes alternativas de energia levará à ruptura dos ecossistemas locais e, como resultado, à ruptura dos ecossistemas globais. Mesmo a energia alternativa não é natural para a natureza, pois faz a mesma coisa que outros tipos de energia, cria uma concentração local e, portanto, uma carga maior no ecossistema. Então o que fazer? Voltando à idade da pedra?
Vamos tentar descobrir por que precisamos de energia.
As necessidades de todas as pessoas são diferentes. Alguns se contentam com pouco, outros anseiam por luxo. Mas o homem, como espécie biológica, geralmente está sujeito a todas as leis da ecologia. A única diferença é que nossa barra de sobrevivência tem uma enorme expansão. Essa dispersão se deve ao fato de sermos capazes de produzir e explorar energia. Como a energia define nossa vida?
Vamos supor que o nível de nossas necessidades energéticas seja facilmente medido. E, como guia, pegamos a cesta do consumidor russo e traduzimos tudo o que está incluído (calor, eletricidade, comida, transporte) em energia. Vamos designar N. Então, se de repente começarmos a comer exclusivamente alimentos vegetais que cultivamos, não formos a lugar algum, não usaremos tecnologia moderna e geralmente vivermos a vida de uma vila russa do século XVI, gastaremos cerca de 0,05N. E se decidirmos comer lagostas, voar de avião, morar em uma casa chique - isso nos custará 10-100N.
Tudo o que nos rodeia, todo o entretenimento e um dia de trabalho de 8 horas - tudo isso só foi possível por causa da abundância de energia. Na natureza, existe uma lei universal: "se a energia é fornecida a um sistema fechado, a estrutura do sistema se torna mais complicada e o grau de caos (entropia) cai". Toda civilização humana é prova disso.
É verdade que pervertemos um pouco a lei criando o equivalente de energia - dinheiro. E quem diz que as notas não são confirmadas, na verdade elas são confirmadas por energia. Ou seja, a pedra angular do padrão de vida (segurança) da humanidade é a extração e distribuição de energia. A regulação dos fluxos de energia é realizada às custas do mercado - o equivalente ao sistema energético da civilização.
É por isso que fontes de energia individuais são extremamente desvantajosas do ponto de vista político. Mas há uma necessidade deles. Então, como obter energia para si mesmo?
Assim, com base nas leis dos ecologistas e na distribuição de energia nos ecossistemas, as seguintes conclusões podem ser tiradas:
1. A diversidade de espécies e o desenvolvimento do ecossistema depende diretamente do aporte energético, mas, de acordo com a lei do mínimo, pode não ser um fator limitante no desenvolvimento dos ecossistemas. I.e. um ecossistema é capaz de consumir tanta energia quanto outras condições permitem. Um bom exemplo é um campo - para um campo, a limitação é a presença de oligoelementos no solo; portanto, fertilizantes ou a composição correta da espécie aumentam significativamente a biomassa.
2. Uma pessoa pode extrair parte da energia do ecossistema sem prejudicá-la.
3. O mais prejudicial para o ecossistema é uma diminuição na composição das espécies, pois isso leva a uma perda de estabilidade.
Assim, a tarefa do homem é uma - não faça mal. I.e. você pode usar apenas que não viole o equilíbrio de energia, informação e material dos ecossistemas. Estas são conclusões muito gerais. Agora de volta à energia.
Os russos consomem cerca de 5.000 kg de óleo equivalente em energia. Se você contar com biomassa (valor médio de 10MJ versus 41MJ para o petróleo), receberá 20500 kg. É muito ou pouco? Segundo as estatísticas, na faixa do meio eles coletam (se especialmente cultivados, por exemplo, arbustos), cerca de 5000-7000 kg / ha de biomassa. Assim, uma pessoa precisará de 3-4 hectares de área. Ou (considerando que somos 143 milhões). Precisamos de 572 milhões de hectares, ou 5720000 km2. Ou 33% por cento do território. É absolutamente claro que isso não é uma opção. No entanto, se você pensa um pouco, nem tudo é tão triste:
1. Perdas de energia representam 11,5%
2,19% da energia provém de usinas hidrelétricas
3. 15% da energia fornecida pela energia nuclear
4. 20% da energia é gasta ineficientemente (para aquecimento de edifícios com baixa proteção térmica, iluminação etc.)
I.e. isso já é 15% da área. Mas, no entanto, não iremos a extremos e deixaremos apenas o que uma pessoa gasta (transporte, alimentação, moradia) - e isso representa apenas 20 a 25% do consumo total de energia. I.e. 10% do território é suficiente para armazenarmos a energia do sol na massa verde. Ao mesmo tempo, é absolutamente claro que é tolice construir uma usina a lenha. Mas e se você fizer uma mini-instalação que funciona com madeira e fornece calor e luz?
Por que tudo isso? Para viver em harmonia com o planeta, precisamos:
1. Use apenas a energia armazenada todos os anos em biomassa e não use a energia armazenada por milhões de anos (petróleo, gás, carvão).
2. Use apenas a biomassa que pode ser implementada como parte de um aumento na produtividade do ecossistema (irrigação por gotejamento no deserto, uso de fertilizantes com cinzas volantes - mantendo o equilíbrio de oligoelementos, etc.).
3. Promover o desenvolvimento de ecossistemas para aumentar sua produtividade.
4. Use fontes alternativas de energia onde for mais eficaz, mas não prejudique os ecossistemas.
5. Aguarde até que o problema da fusão termonuclear seja resolvido.
E se for completamente prático: a produtividade média do trigo na biomassa acima do solo: 13000 kg, ou seja, dois hectares é suficiente para nos fornecermos calor e eletricidade, precisamos apenas trabalhar duro para coletar esse bem e depois lembrar de devolver a cinza à natureza.
Obviamente, essa não é uma solução para os problemas de toda a indústria de energia como um todo, mas a atitude correta em relação à matéria biológica, como uma bateria e fonte de energia universal, permite que uma pessoa não apenas gaste o que foi armazenado por anos, mas também cultive e fortaleça o que está sendo dado agora.