Večina govora o obnovljivi energiji je namenjena proizvodnji električne energije. Vendar pa večina energije, ki jo potrebujemo, je toplota, katere sončne celice in vetrne turbine ne morejo učinkovito proizvajati. Za napajanje industrijskih procesov, kot so izdelava kemikalij, taljenje kovin ali proizvodnja mikročipov, potrebujemo obnovljiv vir toplotne energije. Neposredna uporaba sončne energije je lahko rešitev in ustvarja možnost proizvodnje elektrarn na obnovljive vire energije, ki uporabljajo samo obnovljive energetske naprave, s čimer utira pot za resnično trajnostno industrijsko civilizacijo.
Velik delež energije po vsem svetu je poraba s toploto. Kuhanje, ogrevanje prostorov in ogrevanje vode prevladuje domača poraba energije. V Angliji te dejavnosti predstavljajo 85 odstotkov domače porabe energije, v Evropi 89 odstotkov in v ZDA 61 odstotkov (razen kuhanja). Tudi toplota prevladuje nad porabo energije v industriji. V Angliji je 76 odstotkov porabe industrijske energije toplota. V Evropi je to 67 odstotkov. Za ZDA in za svet kot celoto morajo biti ti odstotki podobni in verjetno celo višji v svetovnem merilu, ker je veliko energetsko intenzivnih panog v zunanje države. Nekaj stvari se lahko proizvede brez vročine.
Velik delež energije po vsem svetu, je poraba s toploto. Kuhanje, ogrevanje prostorov in ogrevanje vode prevladuje domača poraba energije. V Angliji te dejavnosti predstavljajo 85 odstotkov domače porabe energije, v Evropi 89 odstotkov in v ZDA 61 odstotkov (razen kuhanja).
Tudi toplota prevladuje nad porabo energije v industriji. V Združenem kraljestvu je 76 odstotkov porabe industrijske energije toplota. V Evropi je to 67 odstotkov. Nisem mogel najti številke za ZDA in za svet kot celoto, vendar morajo biti ti odstotki podobni (in verjetno celo višji v svetovnem merilu, ker je veliko energetsko intenzivnih panog v zunanje države). Nekaj stvari se lahko proizvede brez vročine.
Solarne plošče in vetrne turbine niso proizvajalci toplotne energije
Pomen toplote pri skupni porabi energije je močno v nasprotju z našimi prizadevanji za zeleno energetsko infrastrukturo. Ti so v veliki meri namenjeni proizvodnji električne energije iz obnovljivih virov, ki uporablja vetrne turbine in sončne celice. Čeprav je popolnoma mogoče pretvoriti električno energijo v toploto, tako kot pri električnih grelnikih ali električnih kuhalnikih, je to zelo neučinkovito.
Pogosto se domneva, da se naši energetski problemi rešujejo, ko obnovljivi viri dosežejo "pariteto omrežja" - točka, na kateri lahko proizvedejo električno energijo po enaki ceni kot fosilna goriva. Toda za resnično tekmovanje s fosilnimi gorivi morajo obnovljivi viri doseči tudi "toplotno pariteto".
Čeprav je danes na nekaterih lokacijah morda tako poceni za proizvodnjo električne energije z vetrno ali sončno energijo kot pri plinu ali premogu, še vedno ostaja bistveno cenejše za proizvodnjo toplote z nafto, plinom ali premogom kot z vetrno turbino ali sončno ploščo. To je zato, ker potrebuje 2 do 3 kWh toplotne energije iz fosilnih goriv, da bi ustvarili 1 kWh električne energije, zato je za proizvodnjo toplote vsaj 2 do 3-krat cenejše, tako da preprosto gorijo fosilna goriva neposredno kot električno obnovljivo tehnologijo v omrežju paritete.
Enako velja za baterije, ki so bistveni element električnih avtomobilov in skladiščenje obnovljivih virov energije ter za številne druge sodobne zelene tehnologije, kot so LED in toplotne črpalke. Zahtevajo toploto za njihovo proizvodnjo, to toploto pa je mogoče dostaviti vsaj 2 do 3-krat cenejšo, če gorijo fosilna goriva kot z uporabo vetrnih turbin ali sončnih kolektorjev (možnost je tudi poceni električna energija iz hidroelektrarn, vendar ima omejen potencial). To je temeljna težava, saj bomo morali vsakih 20 do 30 let izdelati nove vetrne turbine in sončne celice ter nove baterije vsakih 5 do 10 let.
Obnovljivi viri toplotne energije
V tej strategiji trajnostne energije manjka element, ki je obnovljiv vir toplotne energije. Geotermalna energija proizvaja toploto, vendar je njen potencial omejen na pokrajine, ki imajo vulkane. Biomasa je še ena možnost, vendar se sooča s številnimi težavami. Če bi poskušali zagotoviti pomemben delež povpraševanja po toploti s sežigom biomase, bi se hitro izognili omejitvam, ki jih lahko proizvaja planet. Obstaja le en vir toplotne energije, ki je močan in neizčrpen - sončna energija.
Potruditi se je treba, da bomo sončno energijo videli kot še en način za pridobivanje električne energije z uporabo solarnih termoelektrarn. Sončna energija pa se lahko uporabi tudi neposredno, brez vmesnega koraka generiranja električne energije. V bistvu se lahko neposredna sončna energija nabira na dva načina: s pomočjo ravnih ploščatih sončnih sprejemnikov na vodni osnovi ali z zbirnimi cevmi, ki zbirajo sončno sevanje iz vseh smeri in dosegajo temperature 120 °C.
S pomočjo sončnih usmerjevalnikov, ki sledijo soncu, koncentrirajo njeno sevanje in lahko ustvarjajo veliko višje temperature. To so lahko sistemi s paraboličnim koritom, z linearnimi koncentratorji ter solarnimi stolpi. Skoraj vse te tehnologije so bile razvite na prelomu 20. stoletja.
Sončna toplotna moč v primerjavi s sončno toplotno toploto
Solarni stolp
Težava je, da to tehnologijo večinoma uporabljamo za napačen namen. V današnjih solarnih termoelektrarnah se sončna energija pretvori v paro (preko parnega kotla), ki se nato pretvori v električno energijo (preko parne turbine, ki poganja električni generator).
Ta proces je prav tako neučinkovit, ker pretvarja električno energijo v toploto: dve tretjini energije pa se izgubita, ko se pretvori iz pare na električno energijo. To je eden od glavnih razlogov, zakaj je uporaba sončne toplotne energije za proizvodnjo električne energije, še posebej v puščavi, stroškovno učinkovita.
Če bi uporabili koncentrirano sončno energijo za proizvodnjo toplote namesto pretvorbe te toplote v električno energijo - proces, v katerem se izgubita dve tretjini energije - tehnologija bi bila stroškovno učinkovita kjerkoli na Zemlji.
I.K.
