Skip to main content
Global

11.3: מקורות אנרגיה מתחדשים

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    207533

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    כוח מים

    אנרגיה הידרואלקטרית (הידרואלקטרית) מסתמכת על מים כדי לסובב טורבינות וליצור חשמל. הוא נחשב למקור אנרגיה נקי ומתחדש מכיוון שהוא אינו מייצר ישירות מזהמים ומכיוון שמקור הכוח מתחדש. כוח מים מספק 35% מצריכת האנרגיה המתחדשת של ארצות הברית.

    F-D_1E41A61ED57פ15EF3BE2790794384בי889ד417D61BA8A02168920A9+תמונה_אגוד_גלוית_קטני+תמונה_אגוד_גלוית_טיני+תמונה_גלוית_קטני+תמונה_תמונה_תמונה_קטני+תמונה_אגוד_זעיל_תמונה_תמונה_כרטיסה_tiny.png
    איור\(\PageIndex{1}\). תחנת הכוח של הובר מבט על תחנת הכוח הובר על נהר הקולורדו כפי שנראה מלמעלה. מקור: משרד הפנים האמריקאי

    לסכרי כוח מים ולמאגרים שהם יוצרים יכולות להיות השפעות סביבתיות. לדוגמה, נדידת דגים לאזורי ההשרצה שלהם במעלה הזרם יכולה להיות חסומה על ידי סכרים. באזורים שבהם סלמון חייב לנסוע במעלה הזרם כדי להשריץ, כמו לאורך נהר קולומביה בוושינגטון ובאורגון, הסכרים חוסמים את דרכם. ניתן להקל חלקית על בעיה זו על ידי שימוש ב"סולמות דגים "המסייעים לסלמון לעקוף את הסכרים. דגים הנוסעים במורד הזרם, לעומת זאת, עלולים להיהרג או להיפצע כאשר מים עוברים דרך טורבינות בסכר. מאגרים ותפעול סכרים יכולים להשפיע גם על בתי גידול מימיים עקב שינויים בטמפרטורות המים, עומק המים, הכימיה, מאפייני הזרימה ועומסי המשקעים, כל אלה יכולים להוביל לשינויים משמעותיים באקולוגיה ובמאפיינים הפיזיים של הנהר הן במעלה הזרם והן במורד הזרם.. כאשר מאגרים מתמלאים במים זה עלול לגרום להצפת שטחים טבעיים, חוות, ערים ואתרים ארכיאולוגיים ולאלץ אוכלוסיות לעבור דירה.

    מערכות כוח מים קטנות

    F-D_19F5BCF38C90B34CE6E0B616893D7F101BB0EE920B058198A85FC8דה+תמונה_אגוד_גלוית_קטני+תמונה_אגוד_גלות_כרטיס_טיני+תמונה_כרטיס_טיני+תמונה_תאמון_זעיל_תמונה_אגודה_תמונה_תמונה_כרטיסה_tiny.png
    איור\(\PageIndex{2}\). מערכת מיקרו-אנרגיה. למרות שישנן מספר דרכים לרתום את המים הנעים לייצור אנרגיה, מערכות ריצה של הנהר, שאינן דורשות מאגרי אחסון גדולים, משמשות לרוב לפרויקטים של מיקרו-הידרו, ולעיתים לפרויקטים של הידרו בקנה מידה קטן. עבור פרויקטים של הידרו של נהר, חלק ממי הנהר מופנה לתעלה, צינור או צינור בלחץ (penstock) שמעביר אותו לגלגל מים או לטורבינה. המים הנעים מסובבים את הגלגל או הטורבינה, המסובבים פיר. ניתן להשתמש בתנועת הפיר לתהליכים מכניים, כגון שאיבת מים, או להשתמש בה להפעלת אלטרנטור או גנרטור לייצור חשמל.

    פרויקטים בקנה מידה גדול של כוח מים בסכר זוכים לביקורת על השפעותיהם על בית הגידול של חיות הבר, נדידת הדגים וזרימת המים ואיכותם. עם זאת, פרויקטים קטנים של ריצת הנהר נקיים מרבות מהבעיות הסביבתיות הקשורות לקרוביהם בקנה מידה גדול מכיוון שהם משתמשים בזרימה הטבעית של הנהר, ובכך מייצרים שינוי מועט יחסית בערוץ הנחל ובזרימתו. הסכרים שנבנו עבור כמה פרויקטים של נהר הם קטנים מאוד ומעלים מעט מים, ופרויקטים רבים אינם דורשים סכר כלל. לפיכך, השפעות כגון דלדול חמצן, עלייה בטמפרטורה, ירידה בזרימה ונדידה במעלה הזרם אינן בעיות עבור פרויקטים רבים של נהר.

    פרויקטים קטנים של כוח מים מציעים פתרונות חשמל נטולי פליטות עבור קהילות מרוחקות רבות ברחבי העולם, כמו אלה בנפאל, הודו, סין ופרו, כמו גם עבור מדינות מתועשות מאוד כמו ארצות הברית. מערכות כוח מים קטנות הן אלו המייצרות חשמל בין .01 ל -30 מגוואט. מערכות כוח מים המייצרות עד 100 קילוואט (קילוואט) חשמל נקראות לעתים קרובות מערכות מיקרו כוח מים (איור). \(\PageIndex{2}\) רוב המערכות המשמשות בעלי עסקים ביתיים וקטנים יהיו כשירות כמערכות מיקרו-אנרגיה. למעשה, מערכת של 10 קילוואט בדרך כלל יכולה לספק מספיק כוח לבית גדול, אתר נופש קטן או חוות תחביבים.

    פסולת עירונית מוצקה

    פסולת מוצקה עירונית (MSW) ידועה בכינויו זבל ויכולה ליצור חשמל על ידי שריפתה ישירות או על ידי שריפת המתאן המיוצר כשהוא מתפורר. פסולת לתהליכי אנרגיה צוברת עניין מחודש מכיוון שהם יכולים לפתור שתי בעיות בבת אחת: סילוק פסולת וייצור אנרגיה ממשאב מתחדש. רבות מההשפעות הסביבתיות דומות לאלו של מפעל פחם: זיהום אוויר, ייצור אפר וכו 'מכיוון שמקור הדלק פחות סטנדרטי מפחם וחומרים מסוכנים עשויים להיות קיימים ב- MSW, משרפות ותחנות כוח פסולת לאנרגיה צריכות לנקות את הגזים מחומרים מזיקים. ה- EPA האמריקני מסדיר את המפעלים הללו בקפדנות רבה ודורש התקנת מכשירים נגד זיהום. כמו כן, בזמן שריפה בטמפרטורה גבוהה רבים מהכימיקלים הרעילים עלולים להתפרק לתרכובות פחות מזיקות. האפר מצמחים אלה עשוי להכיל ריכוזים גבוהים של מתכות שונות שהיו בפסולת המקורית. אם אפר נקי מספיק ניתן "למחזר אותו" ככיסוי למזבלה של MSW או לבניית כבישים, בלוק מלט ושוניות מלאכותיות

    דלק ביולוגי

    F-D_CD7012dB5A133DFBC4C46B0ד5ג614EF02F2335532בי965F3D78092+תמונה_אגוד_גלוית_קטני+תמונה_אגוד_גלוית_טיני+תמונה_גלוית_טיני+תמונה_אגודל
    איור\(\PageIndex{3}\). תצלום שבבי עץ מציג ערימה של שבבי עץ, שהם סוג של ביומסה. מקור: אולריצ'ולריך

    ביומסה מתייחסת לחומר המיוצר על ידי אורגניזמים, כגון תאים ורקמות. מבחינת ייצור אנרגיה, ביומסה נגזרת כמעט תמיד מצמחים, ובמידה פחותה מאצות. כדי שביומסה תהיה אופציה בת קיימא, היא בדרך כלל צריכה להגיע מחומר פסולת, כגון נסורת טחנת עצים, בוצה של טחנת נייר, פסולת חצר או קליפות שיבולת שועל ממפעל לעיבוד שיבולת שועל, חומר שאחרת היה פשוט נרקב. זבל בעלי חיים ופסולת אנושית יכולים להיחשב גם לביומסה. השימוש בביומסה יכול לסייע בהפחתת שינויי האקלים מכיוון שכאשר הוא נשרף הוא אינו מוסיף פחמן חדש לאטמוספירה. כשחושבים על מחזור הפחמן (פרק 3), תזכרו שפוטוסינתזה מסירה CO 2 בתהליך קיבוע הפחמן. כאשר ביומסה נשרפת, CO 2 נוצר, אבל זה שווה לכמות CO 2 שנלכדה במהלך קיבוע פחמן. לפיכך, ביומסה היא מקור אנרגיה ניטרלי פחמן מכיוון שהיא אינה מוסיפה CO 2 חדש למחזור הפחמן. יש להעריך כל סוג של ביומסה על השפעתו הסביבתית והחברתית על מנת לקבוע אם הוא באמת מקדם קיימות ומפחית את ההשפעות הסביבתיות. לדוגמה, כריתת שטחים גדולים של יערות רק לייצור אנרגיה אינה אפשרות בת קיימא מכיוון שדרישות האנרגיה שלנו כה גדולות עד שהיינו מבטלים במהירות את העולם, והורסים בית גידול קריטי.

    שריפת עץ

    שימוש בעץ ופחם העשוי מעץ לחימום ובישול יכול להחליף דלקים מאובנים ועלול לגרום לפליטת CO 2 נמוכה יותר. אם עצים נקצרים מיערות או מגרשים שיש לדלל או מעצים עירוניים שנופלים או שצריך לכרות בכל מקרה, אז השימוש בו לביומסה אינו משפיע על אותן מערכות אקולוגיות. עם זאת, עשן עץ מכיל מזהמים מזיקים כמו פחמן חד חמצני וחומרים חלקיקים. לחימום הבית, הוא היעיל ביותר והכי פחות מזהם בעת שימוש בתנור עץ מודרני או בתוספת אח המיועדים לשחרר כמויות קטנות של חלקיקים. עם זאת, במקומות בהם עץ ופחם הם דלקי בישול וחימום עיקריים כמו במדינות לא מפותחות, העץ עשוי להיבצר מהר יותר מכפי שעצים יכולים לצמוח וכתוצאה מכך כריתת יערות.

    ניתן להשתמש בביומסה בתחנות כוח קטנות. לדוגמה, לקולגייט קולג 'יש דוד עצים מאז אמצע שנות השמונים ובשנה אחת עיבד כ -20,000 טונות של שבבי עץ שנקטפו באופן מקומי ובר קיימא, שווה ערך ל -1.17 מיליון גלונים (4.43 מיליון ליטר) מזוט, הימנעות מ -13,757 טון פליטות וחיסכון באוניברסיטה בעלויות חימום של יותר מ -1.8 מיליון דולר. מתקן שריפת העצים לייצור קיטור של האוניברסיטה מספק כעת יותר מ 75% מצרכי החום והמים החמים הביתיים של הקמפוס.

    מזבלה גז או ביוגז

    גז הטמנה (ביוגז) הוא מעין גז "ביוגני" מעשה ידי אדם כפי שנדון לעיל. מתאן נוצר כתוצאה מתהליכים ביולוגיים במפעלי טיהור שפכים, מזבלות פסולת, קומפוסט אנאירובי ומערכות ניהול זבל בעלי חיים. גז זה נלכד ונשרף כדי לייצר חום או חשמל. החשמל עשוי להחליף חשמל המיוצר על ידי שריפת דלקים מאובנים ולגרום להפחתה נטו בפליטת CO 2. ההשפעות הסביבתיות היחידות הן מהקמת המפעל עצמו, בדומה לזו של מפעל גז טבעי.

    ביואתנול וביודיזל

    ביו-אתנול וביו דיזל הם דלקים ביולוגיים נוזליים המיוצרים מצמחים, בדרך כלל יבולים. ניתן לתסוס ביואתנול בקלות ממיץ קנה סוכר, כפי שנעשה בברזיל. ניתן לתסוס ביו-אתנול גם מעמילן תירס מפורק, כפי שנעשה בעיקר בארצות הברית. יש לקחת בחשבון את ההשפעות הכלכליות והחברתיות של גידול צמחים לדלקים, שכן האדמה, הדשנים והאנרגיה המשמשים לגידול גידולי דלק ביולוגי יכולים לשמש לגידול גידולי מזון במקום. תחרות הקרקע על דלק לעומת מזון יכולה להעלות את מחיר המזון, מה שמשפיע לרעה על החברה. זה יכול גם להפחית את אספקת המזון ולהגדיל את תת התזונה והרעב ברחבי העולם. כמו כן, בחלקים מסוימים של העולם נכרתו שטחים נרחבים של צמחייה טבעית ויערות לגידול קני סוכר לביואתנול ופולי סויה ועצי שמן דקלים לייצור ביו-דיזל. זה לא שימוש בר קיימא בקרקע. דלקים ביולוגיים עשויים להיות מופקים מחלקים של צמחים שאינם משמשים למזון, כגון גבעולים, ובכך להפחית את ההשפעה הזו. ניתן להכין ביו-דיזל משמן צמחי משומש והופק על בסיס מקומי מאוד. בהשוואה לסולר נפט, בעירה ביו-דיזל מייצרת פחות תחמוצות גופרית, חלקיקים, פחמן חד חמצני ופחמימנים לא שרופים ואחרים, אך היא מייצרת יותר תחמוצת חנקן.

    דלק ביולוגי נוזלי מחליף בדרך כלל נפט ומשמש להנעת כלי רכב. למרות שתערובות אתנול-בנזין נשרפות נקיות יותר מבנזון טהור, הן גם נדיפות יותר ולכן יש להן "פליטת אידוי" גבוהה יותר ממכלי דלק וציוד מחלק. פליטות אלה תורמות להיווצרות אוזון וערפיח מזיקים בגובה הקרקע. בנזין דורש עיבוד נוסף כדי להפחית את פליטת האידוי לפני שהוא מעורבב עם אתנול.

    אנרגיה גיאותרמית

    חמישה אחוזים מהאנרגיה המתחדשת של ארצות הברית מגיעה מאנרגיה גיאותרמית: שימוש בחום של תת הקרקע של כדור הארץ כדי לספק אנרגיה אינסופית. מערכות גיאותרמיות משתמשות במערכת חילופי חום הפועלת בתת הקרקע כ -5 מטר מתחת לפני השטח בה הקרקע נמצאת בטמפרטורה קבועה. המערכת משתמשת בכדור הארץ כמקור חום (בחורף) או גוף קירור (בקיץ). זה מפחית את צריכת האנרגיה הנדרשת לייצור חום מגז, קיטור, מים חמים ומערכות מיזוג אוויר חשמליות קונבנציונאליות. ההשפעה הסביבתית של אנרגיה גיאותרמית תלויה באופן השימוש בה. לשימוש ישיר ויישומי חימום אין כמעט השפעה שלילית על הסביבה.

    תחנות כוח גיאותרמיות אינן שורפות דלק לייצור חשמל ולכן רמות הפליטה שלהן נמוכות מאוד. הם משחררים פחות מ -1% מפליטת הפחמן הדו-חמצני של מפעל דלק מאובנים. צמחים גיאותרמיים משתמשים במערכות קרצוף כדי לנקות את האוויר ממימן גופרתי שנמצא באופן טבעי בקיטור ובמים החמים. הם פולטים 97% פחות תרכובות גופרית הגורמות לגשם חומצי מאשר נפלטות על ידי מפעלי דלק מאובנים. לאחר השימוש באדים ובמים ממאגר גיאותרמי, הם מוזרקים חזרה לאדמה.

    אנרגיה סולארית

    F-D_2C5860360C78DFC76F3C55ECF4C181986F078C49BB86883A7F42D691+תמונה_גלוית_קטני+תמונה_תמונה_גלויה+תמונה_כרטיס_טיני.png
    איור\(\PageIndex{4}\). התקנות סולאריות על הגג להתקנה סולארית על הגג בדאגלס הול באוניברסיטת אילינוי בשיקגו אין השפעה על משאבי הקרקע, תוך ייצור חשמל עם אפס פליטות. מקור: משרד הקיימות, UIC

    אנרגיה סולארית ממירה את אנרגיית האור לאנרגיה חשמלית ויש לה השפעה מינימלית על הסביבה, תלוי היכן היא ממוקמת. בשנת 2009, 1% מהאנרגיה המתחדשת שנוצרה בארצות הברית הייתה מאנרגיה סולארית (1646 מגוואט) מתוך 8% מכלל ייצור החשמל שמקורו במקורות מתחדשים. ייצור תאים פוטו-וולטאיים (PV) מייצר פסולת מסוכנת מהכימיקלים והממסים המשמשים לעיבוד. לעתים קרובות מערכים סולאריים ממוקמים על גגות בניינים או מעל חניונים או משולבים בבנייה בדרכים אחרות. עם זאת, מערכות גדולות עשויות להיות ממוקמות ביבשה ובמיוחד במדבריות שבהן אותן מערכות אקולוגיות שבריריות עלולות להיפגע אם לא תיזהר. חלק מהמערכות התרמיות הסולאריות משתמשות בנוזלים שעלולים להיות מסוכנים (להעברת חום) הדורשים טיפול וסילוק נאותים. ייתכן שיהיה צורך לנקות מערכות סולאריות מרוכזות באופן קבוע במים, הנחוצים גם לקירור מחולל הטורבינה. שימוש במים מבארות תת קרקעיות עשוי להשפיע על המערכת האקולוגית במקומות צחיחים מסוימים.

    רוח

    אנרגיית רוח היא מקור אנרגיה מתחדשת שהוא נקי ויש לו מעט מאוד אתגרים סביבתיים. טורבינות רוח הופכות למראה בולט יותר ברחבי ארצות הברית, אפילו באזורים שנחשבים כבעלי פוטנציאל רוח פחות. טורבינות רוח (המכונות לעתים קרובות טחנות רוח) אינן משחררות פליטות המזהמות את האוויר או המים (למעט חריגים נדירים), והן אינן דורשות מים לקירור. לתעשיית הרוח האמריקאית הותקנה קיבולת כוח רוח של 40,181 מגה וואט בסוף 2010, כאשר 5,116 מגוואט הותקנו בשנת 2010 בלבד, וסיפקו יותר מ -20% מכוח הרוח המותקן ברחבי העולם. על פי נתוני האיגוד האמריקני לאנרגיית הרוח, למעלה מ -35% מכל כושר הייצור החשמלי החדש בארצות הברית מאז 2006 נבע מרוח, שעברה רק על ידי גז טבעי.

    F-D_4FE2C3F0A90F30354FFA8952FDE824ד7291A317223CB9D64E0E5D3+תמונה_גלות_קטני+תמונה_אגוד_גלות_גלויות+תמונה_כרטיד_טיני.png
    איור\(\PageIndex{5}\). חוות הרוח של Twin Groves, אילינוי אנרגיית הרוח הופכת למקור אנרגיה פופולרי יותר בארצות הברית. מקור: משרד הקיימות, UIC

    מכיוון שלטורבינת רוח יש טביעת רגל פיזית קטנה ביחס לכמות החשמל שהיא מייצרת, חוות רוח רבות ממוקמות על אדמות יבול ומרעה. הם תורמים לקיימות כלכלית על ידי מתן הכנסה נוספת לחקלאים ולחוואים, ומאפשרים להם להישאר בעסקים ולמנוע את פיתוח רכושם לשימושים אחרים. לדוגמה, ניתן לייצר אנרגיה על ידי התקנת טורבינות רוח בהרי האפלצ'ים של ארצות הברית במקום לעסוק בהסרת פסגת הרים לכריית פחם. לטורבינות רוח ימיות באגמים או באוקיינוס עשויות להיות השפעות סביבתיות קטנות יותר מטורבינות ביבשה.

    לטורבינות רוח יש כמה אתגרים סביבתיים. יש חששות אסתטיים לאנשים מסוימים כשהם רואים אותם על הנוף. כמה טורבינות רוח עלו באש, וחלקן הדליפו נוזלי סיכה, אם כי זה נדיר יחסית. יש אנשים שלא אוהבים את הצליל שמשמיעים להבי טורבינת רוח. נמצא כי טורבינות גורמות למוות של ציפורים ועטלפים במיוחד אם הן ממוקמות לאורך נתיב הנדידה שלהן. זה מדאיג במיוחד אם מדובר במינים מאוימים או בסכנת הכחדה. ישנן דרכים למתן את ההשפעה הזו והיא נחקרת כעת. ישנן כמה השפעות קטנות מהקמת פרויקטים או חוות רוח, כמו הקמת דרכי שירות, ייצור הטורבינות עצמן והבטון ליסודות. עם זאת, ניתוח כולל מצא כי טורבינות מייצרות הרבה יותר אנרגיה מהכמות המשמשת לייצור והתקנתן.

    עניין באנרגיה מתחדשת

    עניין רב באנרגיה מתחדשת בעידן המודרני התעורר בתגובה לזעזועי הנפט של שנות השבעים, כאשר ארגון המדינות המייצאות נפט (OPEC) הטיל אמברגו נפט והעלה מחירים במרדף אחר יעדים גיאופוליטיים. המחסור בנפט, במיוחד בנזין לתחבורה, והעלייה בסופו של דבר במחיר הנפט בפקטור של כ -10 משנת 1973 עד 1981 שיבשו את הפעילות החברתית והכלכלית של מדינות מפותחות רבות והדגישו את תלותן הרעועה באספקת אנרגיה זרה. התגובה בארצות הברית הייתה מעבר מנפט וגז לפחם ביתי בשפע לייצור חשמל והטלת תקני צריכת דלק לרכבים להפחתת צריכת הנפט לתחבורה. מדינות מפותחות אחרות ללא עתודות מאובנים גדולות, כמו צרפת ויפן, בחרו להדגיש את הגרעין (צרפת ברמה של 80% ויפן ל -30%) או לפתח משאבים מתחדשים מקומיים כגון אנרגיית מים ורוח (סקנדינביה), גיאותרמית (איסלנד), שמש, ביומסה ולחשמל וחום. כאשר מחירי הנפט קרסו בסוף שנות השמונים העניין באנרגיה מתחדשת, כמו רוח ושמש שהתמודדו עם חסמים טכניים ועלויות משמעותיים, ירד במדינות רבות, בעוד שמתחדשים אחרים, כמו אנרגיית מים וביומסה, המשיכו לחוות צמיחה.

    המחיר הגובר והתנודתיות של מחירי הנפט מאז 1998, והתלות הגוברת של מדינות מפותחות רבות בנפט זר (60% מארצות הברית ו -97% מהנפט היפני יובאו בשנת 2008) עוררו עניין מחודש בחלופות מתחדשות כדי להבטיח ביטחון אנרגטי. דאגה חדשה, שלא הייתה ידועה במשברי נפט קודמים, הוסיפה מוטיבציה נוספת: הידע שלנו על פליטת גזי חממה ותרומתם הגוברת לשינויי האקלים. מוטיבציה כלכלית נוספת, העלות הגבוהה של תשלומי נפט זרים למדינות ספקיות (כ -350 מיליארד דולר לשנה לארצות הברית במחירי 2011), הלכה וגדלה ככל שמדינות מפותחות נאבקו להתאושש מהמיתון הכלכלי של 2008. חששות אלה לביטחון אנרגיה, פליטת פחמן ושינויי אקלים מביאים לעלייה משמעותית בתקני צריכת הדלק, החלפת דלק של תחבורה מנפט זר לא בטוח ונדיף לחשמל ביתי ודלקים ביולוגיים, וייצור חשמל ממקורות דלי פחמן.

    מקור פיזי של אנרגיה מתחדשת

    למרות שאנרגיה מתחדשת מסווגת לעתים קרובות כהידרו, שמש, רוח, ביומסה, גיאותרמית, גל וגאות, כל צורות האנרגיה המתחדשת נובעות משלושה מקורות בלבד: אור השמש, חום קרום כדור הארץ ומשיכת הכבידה של הירח והשמש. אור השמש מספק ללא ספק את התרומה הגדולה ביותר לאנרגיה מתחדשת. השמש מספקת את החום המניע את מזג האוויר, כולל היווצרות אזורים בלחץ גבוה ונמוך באטמוספירה היוצרים רוח. השמש מייצרת גם את החום הנדרש לאידוי מי האוקיאנוס הנופלים בסופו של דבר על היבשה ויוצרים נהרות המניעים כוח מים, והשמש היא מקור האנרגיה לפוטוסינתזה, היוצרת ביומסה. ניתן ללכוד אנרגיה סולארית ישירות לחימום מים וחלל, להנעת טורבינות קונבנציונאליות המייצרות חשמל, וכאנרגיית עירור לאלקטרונים במוליכים למחצה המניעים פוטו-וולטאים. השמש אחראית גם לאנרגיה של דלקים מאובנים, הנוצרים משרידים אורגניים של צמחים ואורגניזמים ימיים דחוסים ומחוממים בהיעדר חמצן בקרום כדור הארץ במשך עשרות עד מאות מיליוני שנים. אולם סולם הזמן להתחדשות דלקים מאובנים ארוך מכדי לשקול אותם כמתחדשים במונחים אנושיים.

    אנרגיה גיאותרמית מקורה בחום העולה אל פני השטח מליבת הברזל המותכת של כדור הארץ שנוצרה במהלך היווצרות ודחיסת כדור הארץ המוקדם וכן מחום המופק ברציפות על ידי ריקבון רדיואקטיבי של אורניום, תוריום ואשלגן בקרום כדור הארץ. אנרגיית הגאות והשפל נובעת ממשיכת הכבידה של הירח והשמש הרחוקה יותר באוקיינוסים של כדור הארץ, בשילוב עם סיבוב כדור הארץ. שלושת המקורות הללו - אור השמש, החום הכלוא בליבת כדור הארץ ונוצר ברציפות בקרום שלו וכוח הכבידה של הירח והשמש באוקיינוסים - מהווים את כל האנרגיה המתחדשת.

    קיבולת וחלוקה גיאוגרפית

    למרות שאנרגיות מתחדשות כמו רוח ושמש חוו צמיחה חזקה בשנים האחרונות, הן עדיין מהוות חלק קטן מסך צרכי האנרגיה בעולם. הנתח הגדול ביותר מגיע מביומסה מסורתית, בעיקר עץ דלק שנאסף בחברות מסורתיות לבישול וחימום ביתי, לרוב ללא התחשבות בהחלפה בת קיימא. אנרגיית מים היא התורמת הבאה בגודלה, טכנולוגיה מבוססת שחוותה צמיחה משמעותית במאה ה -20. התורמים האחרים הם עדכניים יותר וקטנים יותר בתרומה: חימום מים וחלל על ידי בעירה ביומסה או קצירת חום סולארי וגיאותרמי, דלקים ביולוגיים שמקורם בתירס או מקני סוכר וחשמל המופק מאנרגיית רוח, שמש וגיאותרמית. חשמל רוח ושמש, למרות הקיבולת הגדולה והצמיחה המשמעותית שלהם לאחרונה, עדיין תרמו פחות מ -1% מסך האנרגיה בשנת 2008.

    הפוטנציאל של משאבי אנרגיה מתחדשת משתנה באופן דרמטי. אנרגיה סולארית היא ללא ספק השופעת ביותר, המועברת אל פני כדור הארץ בקצב של 120,000 טרה-וואט (TW), בהשוואה לשימוש האנושי העולמי ב- 15 TW. כדי לשים את זה בפרספקטיבה, כיסוי 100 × 100 קמ"ר של מדבר עם 10% תאים סולאריים יעילים יפיק 0.29 TW של כוח, כ 12% מהביקוש האנושי העולמי לחשמל. כדי לספק את כל צרכי החשמל של כדור הארץ (2.4 TW בשנת 2007) ידרוש 7.5 ריבועים כאלה, שטח בערך בגודל של פנמה (0.05% מכלל שטח הקרקע של כדור הארץ). עתודות הנפט הקונבנציונליות בעולם מוערכות בשלושה טריליון חביות, כולל כל הנפט שכבר התאושש ונשאר להתאוששות עתידית. המקבילה לאנרגיה סולארית למאגרי נפט אלה מועברת לכדור הארץ על ידי השמש תוך 1.5 יום.

    ההתפלגות הגיאוגרפית של אנרגיה מתחדשת שמישה אינה אחידה למדי. אור השמש, שנחשב לעתים קרובות כמופץ באופן שווה יחסית, מרוכז במדבריות שבהם כיסוי העננים נדיר. הרוחות חזקות ויציבות יותר מהחוף עד 50% מאשר ביבשה. הפוטנציאל ההידרואלקטרי מרוכז באזורים הרריים עם גשמים גבוהים והתכת שלג. ביומסה דורשת קרקע זמינה שאינה מתחרה בייצור מזון, ושמש וגשם מספקים כדי לתמוך בצמיחה.

    תורמים וייחוסים