2. fejezet - Megújuló energiaforrások

Tartalom

2.1. A megújuló energiaforrások hasznosításának rövid története
2.2. A népességgel növekvő földi energia igény
2.3. Napenergia
2.4. Szélenergia
2.5. Vízenergia
2.6. Bioenergia
2.7. Geotermikus energia
Ellenőrző kérdések

Az emberiség energiafelhasználásának történetét elemezve szembetűnik, hogy nemcsak a Föld lakóinak száma nő robbanásszerűen, hanem az egy főre jutó felhasznált energia mennyisége is gyors ütemben emelkedik. A földi hagyományos energiakészletek csökkenésével egyre nagyobb szerepet kell, hogy kapjanak a “kifogyhatatlanul” rendelkezésre álló ún. megújuló energiaforrások. Ebben a fejezetben számbavesszük, hogy melyek a legfontossabb megújuló energiák: napenergia, szélenergia, az óceán hullámainak energiája, vízenergia (duzzasztott folyókból), geotermális energia, bioenergia. Röviden elemezzük, hogy milyen módon hasznosíthatók ezek a források, s hogy a Föld egyes régiói milyen potenciális készletekkel rendelkeznek. Szólunk a megújuló energiák hasznosításának előnyeiről, s azok negatív környezeti hatásairól.

2.1. A megújuló energiaforrások hasznosításának rövid története

A megújuló energiaforrások felhasználásának modernkori történetét ugyan csak a XX. század második felétől számíthatjuk, de valójában az emberiség történelmének számos fontos mérföldköve kapcsolható a megújuló energiaforrások használatához. Talán a legelső megemlítendő hasznosítás az egyiptomi kultúrához köthető, amikor már i.e. 3200-ben vitorláshajókkal befogták a szél energiáját. Az ókori görögöknél jelenik meg elsőként a napenergia hasznosítása i.e. 400-ban, a napenergia passzív felhasználásra vonatkozó tervekben (Szókratész). Alig egy-két évszázaddal később (i.e. 300-200 között) bebizonyították, hogy a parabola alakú tükröző felületek alkalmasak a Napból jövő sugárzási energia fókuszálására, összegyűjtésére. Ugyanerre az időre tehető az is, amikor Archimédesz eldöntötte a szirakúzai csata sorsát azáltal, hogy a római seregek hajóhadát felgyújtotta a napsugarakat fókuszáló tükrök segítségével.

A szélmalmok először i.e. 200-ban Kínában jelentek meg. Majd több mint egy évezred telt el, mire Perzsiában és a Közel-Keleten is elterjedtek a függőleges tengelyű szélmalmok (2.1. ábra). Európában csak a XIII. század elejétől találunk szélmalmokat, amelyek azonban már vízszintes tengelyűek voltak (2.2. ábra). Ezután jelentek meg a szélirányba fordítható malmok, majd a középkor vége felé fejlesztették ki Angliában azt a típust, ahol már csak a malom felső részét kellett forgatni egy hosszú nyél segítségével. Hollandiában egy új alkalmazást vezettek be, nevezetesen a termőföldek öntözéséhez, vízkiemeléshez használtak szélmalmokat ezzel is növelve a mezőgazdasági termelés hatékonyságát. Így az 1700-as évek elejére Angliában és Hollandiában összesen mintegy 20.000 szélmalom működött.

Perzsiai függőleges tengelyű szélmalmok

2.1. ábra: Perzsiai függőleges tengelyű szélmalmok

Vízszintes tengelyű szélmalom a Földközi-tenger térségéből

2.2. ábra: Vízszintes tengelyű szélmalom a Földközi-tenger térségéből

A napenergia hasznosításában Horace de Saussure svájci kutató nevét emelhetjük ki, aki az 1700-as évek második felében kifejlesztette az első napkollektort. Nem kellett egy évszázad sem, hogy Edmond Becquerel feltalálja az ún. fotovoltaikus eljárást, mely során bizonyos anyagok napfény elnyelésével elektromos áramot termelnek. Augustin Mouchot francia tudós szabadalmaztatta a napenergiával működő motort 1861-ben, mely felhasználásával indította be John Ericsson amerikai mérnök az 1880-as években a napenergia-ipart.

A XIX. század végén az amerikai Wisconsin államban helyezték üzembe az első elektromos áramot termelő vízturbinát, ahol az áramló víz mozgási energiája alakul át elektromos árammá. Ugyancsak ezekben az évtizedekben Dániában szélmalmok által generált elektromos áram termelésbe kezdtek. Dél-Kaliforniában megjelentek az első háztetőkre szerelhető vízmelegítők, ahol a Nap sugárzó energiáját nyelik el a feketére festett, tetőkre kihelyezett víztartályok, ezzel biztosítva az épület melegvíz szolgáltatását. A XX. század közepére már 50.000 amerikai lakás rendelkezett ilyen típusú vízmelegető rendszerrel egyedül Dél-Floridában, amely sajnos az 1950-es évek során teljesen eltűnt az egyre olcsóbbá váló földgáz- és eletromosáram-szolgáltatások miatt. Körülbelül ugyanerre az időre tehető a napenergiát aktív vagy passzív módon hasznosító ún. napházak (solar homes). Új lendületet adtak a napenergia hasznosításnak a műholdak működtetéséhez kifejlesztett fotovoltaikus napenergia cellák.

A fosszilis energiahordozók óriási ütemű kitermelése és ennek nyomán a század közepén kialakult árverseny miatt a szélenergia hasznosítás is jelentősen visszaesett, a szélmalmok működése gyakorlatilag megszűnt. Az 1970-es években bekövetkezett olajválság újra megnövelte a megújuló energiaforrások, különösen a szélenergia felhasználás iránti érdeklődést. Ennek eredményeképpen alig egy évtizeden belül Amerikában és Európában is megjelentek a szélfarmok, ahol egyre nagyobb mennyiségű az energiatermelés. Ez a fejlesztési irány azóta is töretlen.