Baadhi ya lugha kwenye tovuti hii inaweza kuwa mashine-kutafsiri na inaweza kuwa na makosa. Kusaidia kuboresha Soma Kiingereza awali
NASA's Mod-1 turbine upepo amesimama juu ya mlima katika Boone, North Carolina, mwaka 1979.
Mpango wa Kijani

vyanzo vya nishati ikilinganishwa

Kila kilowati-saa ina historia siri: mgodi, kiwanda, chimney au blade. Kulinganisha nao kwa uaminifu na picha ni wazi kuliko mjadala.

NASA Glenn Research Center

Mnamo mwaka wa 1979 NASA ilibadilisha Mod-1, turbini ya upepo yenye ncha mbili na rotor ya mita 61 juu ya mlima katika Carolina ya Kaskazini. Ilikuwa moja ya turbines kubwa ya siku yake na moja ya majaribio ya kwanza ya kufanya nguvu ya upepo sehemu kubwa ya gridi. Miaka minne baadaye upepo na jua ni vyanzo vinavyokua kwa kasi zaidi vya umeme kwenye sayari. Kuelewa kwa nini, na kile bado hawawezi kufanya, inasaidia kulinganisha kila chanzo juu ya masharti sawa.

maisha yote, si tu chimney

Matokeo ya shughuli za kibinadamu hayawezi kuepukwa katika mji huu. Mafuta na gesi asilia hutumika kwa ajili ya kutengeneza umeme, mafuta ya petroli hutumiwa kwa ajili ya kuendesha magari. Utafiti wa kisayansi unaonyesha kuwa kila kilowatt-saa huongeza uzito wa mwili. Mapitio ya IPCC ya mamia ya masomo kama hayo inatoa ranking wazi: makaa ya mawe emits karibu 820 gramu ya CO2-sawa kwa kila kilowatt-saa, gesi kuhusu 490, wakati upepo, nyuklia na nishati ya maji ni karibu 10-25, na jua karibu 40-50.

Kwa mfano, dhana ya usalama ni sawa na hii. Kuhesabu vifo kutokana na ajali na kutokana na uchafuzi wa hewa kwa kila kitengo cha umeme, makaa ya mawe na mafuta ni vyanzo hatari zaidi kwa mbali, kwa sababu kuteketeza yao hujaza hewa na chembe. Upepo, nyuklia na jua ni mamia ya mara salama.

820 gCO2-sawa kwa kila kWh kutoka makaa ya mawe, maisha mzunguko wa wastani (IPCC AR5)
11 gCO2-sawa kwa kila kWh kutoka upepo pwani (IPCC AR5)
24.6vifo kwa TWh kutoka makaa ya mawe, dhidi 0.04 kwa upepo (Dunia yetu katika data)

Nini kila chanzo ni nzuri katika

  • Madini na gesi inaweza kubadilishwa juu wakati inahitajika, lakini kubeba utoaji wa juu zaidi na uchafuzi. Ghasi hutoa takriban nusu ya kiasi cha CO2 kama makaa ya mawe inapochomwa, ingawa upotevu wa methane unapunguza pengo.
  • Nuclear inaendeshwa kwa usawa na utoaji wa chini sana na hatua ndogo ya ardhi; ni ghali na polepole kujengwa, na taka lazima isimamiwe kwa muda mrefu sana.
  • Hydropower ni kubadilika na chini ya kaboni, lakini mabwawa mafuriko mabonde na mabadiliko mito.
  • Upepo ni miongoni mwa bei nafuu umeme mpya; inatofautiana na hali ya hewa na mahitaji ya nafasi, gridi na, kuongezeka, kuhifadhi.
  • Solar ni ya bei nafuu, modular na inafaa juu ya paa kutoka kijiji kwa jengo la ghorofa; inazalisha kitu wakati wa usiku na chini katika majira ya baridi.
Wawili wakubwa bakuli-gurudumu excavators katika mina kubwa mchanga wazi-kutolewa, na mashamba ya kijani na safu ya turbines upepo juu ya anga.
Mashine ya kuchimba mawe katika mgodi wa Garzweiler wa makaa ya mawe katika Ujerumani Magharibi, 2019, na turbini za upepo kwenye anga. Kwa makaa ya mawe, historia isiyojulikana ya kilowati-saa huanza katika mgodi kama huu. Photo: Arne Müseler, CC BY-SA 3.0 DE

Hakuna chanzo kamili. Kuna tu mchanganyiko bora na mbaya, na mchanganyiko ni wetu kuchagua.

Kupotea kipande: uboreshaji

Changamoto ya mfumo safi wa nishati siyo kuzalisha nishati ya kutosha kwa wastani, lakini kulinganisha utoaji na mahitaji kila sekunde. Batri, pampu ya majimaji, gridi imara ambayo hushiriki nguvu katika mikoa yote, mahitaji ambayo yanafuata jua na upepo, na vyanzo vya chini vya kaboni vyote vinaziba pengo hilo. Hii ni pia kwa nini sisi utafiti kizazi modular kwamba inaweza kukaa ambapo nguvu ni kutumika, kama vile Fan Wall.

Kuthibitishwa ufumbuzi: gridi kwamba tayari imebadilika

Nishati safi si tu utabiri. Nchi kadhaa zimejenga upya nishati yao ya umeme ndani ya kizazi, kila moja kwa rasilimali ambazo zilikuwa nazo: upepo, maji, joto la Dunia au jua. Takwimu zote chini ni sehemu ya uzalishaji wa umeme wa kila nchi, kutoka Ember na Taasisi ya Nishati kama ilivyokusanywa na Dunia yetu katika Takwimu, isipokuwa chanzo kingine kinatolewa.

  • Denmark: upepo kama uti wa mgongo. mafuta ya makaa alifanya asilimia 84 ya Denmark umeme mwaka 2000 na asilimia 11 katika 2024. Upepo turbines pekee alifanya asilimia 58, bioenergy kuhusu tano, na jua imekua kutoka karibu hakuna hadi asilimia 11 tangu mwaka 2012.
  • Uruguay: mabadiliko katika chini ya muongo mmoja. Uruguay kutumika kwa kutegemea visima yake na kuchoma mafuta na gesi katika miaka kavu; mwaka 2008, mafuta ya makaa alifanya asilimia 39 ya umeme wake. Umeme wa upepo umeongezeka kutoka asilimia 1 mwaka 2013 hadi asilimia 32 mwaka 2018. Hata katika 2023, mwaka wa chini sana ya pato maji, mafuta ya makaa ya mawe alifanya chini ya asilimia 8, na mwaka 2024 kuhusu asilimia 1.
  • Kenya: joto kutoka Bonde la Ufa. Nishati ya gesi asilia, kutoka visima vya mvuke katika Bonde la Ufa, ilizalisha asilimia 10 ya umeme wa Kenya mwaka 2000 na asilimia 45 mwaka 2024, zaidi ya chanzo kingine chochote. Kwa kutumia nishati ya maji, upepo na jua, zaidi ya asilimia tisa ya umeme wa Kenya sasa ni wa kuweza kurejeshwa, ikilinganishwa na asilimia 40 mwaka 2000.
  • Scotland: zaidi ya mahitaji yake. Scotland ilizalisha rekodi 38.4 TWh ya umeme wa kuweza kurejeshwa mwaka 2024, 30.1 TWh ya hiyo kutoka upepo, na nje 19.7 TWh zaidi umeme kwa sehemu nyingine ya Uingereza kuliko kuagiza (Serikali ya Uskoti, 2025).
  • Uingereza: mwisho wa makaa ya mawe. Mwaka 2000 robo tatu za umeme Uingereza walikuja kutoka mafuta ya makaa; mwaka 2024 kuhusu theluthi moja alifanya, na upepo alifanya asilimia 29. Katika majira ya baridi 2024 Ratcliffe-on-Soar, kituo cha mwisho cha nishati ya makaa, ilifungwa baada ya miaka 50, kufanya Uingereza kuwa uchumi mkubwa wa kwanza kuacha kuchoma makaa kwa nguvu (Uingereza Serikali, 2024).
  • Brazil: maji, kisha upepo na jua. Hydropower imetoa wengi wa Brazil ya umeme kwa miongo. Tangu mwaka wa 2010 nchi imeongeza upepo na jua haraka: pamoja walifanya asilimia 24 ya umeme wake katika mwaka wa 2024, kutoka chini ya nusu ya asilimia katika mwaka wa 2010.
  • Costa Rica: karibu wote kuweza kurejeshwa. Hydro, geothermal na upepo wametoa zaidi ya asilimia 98 ya Costa Rica ya umeme katika kila mwaka tangu 2015.
  • Bangladesh: umeme bila gridi. Vijiji vingi nchini Bangladesh vilikuwa mbali na miundombinu ya umeme. Kuanzia Januari 2003, kampuni ya kifedha ya Bangladesh IDCOL, kwanza iliyounganishwa na Benki ya Dunia, ilifadhili mifumo ndogo ya jua ya nyumbani kwa kaya za vijijini. Kwa Januari 2019 kuhusu milioni 4.1 walikuwa imewekwa, kuleta umeme wa jua kwa watu takribani milioni 18, asilimia 12 ya idadi ya watu, ambao walikuwa lit nyumba zao na taa keroseni (IDCOL).
Mweupe mvuke kupanda kutoka muda mrefu chini ya umeme wa gesi mimea juu ya mlima kavu chini ya anga giza.
Mradi wa Olkaria III wa umeme wa majimaji karibu na Naivasha, katika Bonde la Ufa la Kenya. Maji ya chumvi kutoka visima kama hivi sasa huzalisha zaidi ya umeme wa Kenya kuliko chanzo kingine chochote. Photo: Bbossoxx, CC BY-SA 4.0

Kwa nini ilikuwa na bei nafuu: kujifunza curve

Sababu ya mabadiliko haya kuongezeka ni bei. Moduli ya jua gharama kuhusu dola 132 kwa watt mwaka 1975 na senti 27 katika 2024, katika fedha za leo: asilimia 99.8 bei nafuu (Dunia yetu katika Data). Wauchumi wito mfano a kujifunza curve: Kila wakati uwezo wa jumla wa dunia umeongezeka mara mbili, bei ya moduli imepungua kwa takriban asilimia tano hadi robo moja, kama viwanda vilikua, miundo iliboreshwa na mnyororo wa usambazaji ulikomaa. Mabaki ya ndege yalifuata njia hiyo. Seli za lithiamu-ion zinagharimu takriban dola 9,200 kwa kila kilowati-saa katika dola 1991 na dola 78 katika dola 2024, zaidi ya asilimia 99 chini (Ritchie, Our World in Data), na bei ya wastani ya betri ilishuka kwa asilimia 20 katika 2024 pekee, hadi dola 115 kwa kila kilowati-saa (BloombergNEF, 2024).

Nishati ya bei nafuu ya baadaye ni nishati sisi mazoezi ya jengo. Kila bodi imewekwa hufanya moja ijayo iwe na bei nafuu.

Kupiga kipimo: wito kwa mawazo

Ulinganisho hapo juu una somo wazi: njia yoyote mpya ya kufanya au kuokoa nishati ina ushindani na vyanzo ambavyo tayari ni bei nafuu na safi. Katika mfumo wa jua letu, Jua ni nyota angavu zaidi. Hiyo ni bar ya juu, na ni hasa kwa nini tunataka watu zaidi kufikiria kuhusu hilo. Fan Wall yetu wenyewe ni wazo moja tunalojaribu wazi, ikiwa ni pamoja na pale ambapo linashindwa. Ni wazo moja tu. Kazi halisi ni kupata ufumbuzi wa matatizo ambayo bado: nguvu usiku na katika majira ya baridi, joto kwa ajili ya nyumba na viwanda, paa crowded, na gridi kwamba haja ya kubadilika.

Mtazamo wa angani wa kitongoji cha paa nyekundu na kijivu kati ya bustani na miti, mengi ya paa iliyofunikwa na paneli za jua giza.
Mji mkuu ni Canberra, mji mkubwa ni Melbourne. Katika jengo, hii ni kipimo kila wazo jipya ina kupiga. Photo: Benlisquare, CC BY-SA 4.0

Tungependa kusikia mawazo yako, na kuna njia mbili wazo inaweza kwenda kutoka hapa.

  • Pitch inahitaji mfano wa kazi. Baadhi ya wanachama wa Foundation wanaweza kuwa na mawasiliano ambayo inaweza kusikia pitch kwa wazo la nguvu. Ili kutolewa, wazo linahitaji kazi, mfano wa maisha halisi ambayo kweli huzalisha nguvu, na pato lake limepimwa kwenye chombo, si kudai. Mfano wa kijiko-ukubwa na mita iliyosajiliwa inasema zaidi kuliko michoro yoyote.
  • Mawazo ya karatasi ni wageni pia. Wazo vizuri-kujadiliwa bila vifaa bado inaweza kuchapishwa hapa kwenye tovuti kama ni imara: fizikia kuangalia nje, idadi ni waaminifu na mtihani cheapest ni wazi. Hivyo mawazo mazuri hupata watu ambao wanaweza kuyajenga.

Kuwa na ukweli kuhusu tofauti: kukusanya mji mkuu bila mfano wa kazi ni vigumu sana, na hakuna hapa ni ahadi ya fedha, kurudi au maelezo. Tunawezaje kuahidi ni usomaji wa umma wa idadi hiyo.

Kila mbadala, kuelezwa

Kila makala inajumuisha fizikia, mipaka ngumu, miradi halisi na matokeo ya kupima, gharama dhidi ya jua juu ya paa, na nini prototype kazi inahitaji.

Maelekezo ya thamani ya kuchunguza

Hizi ni pointi ya mwanzo na fizikia halisi nyuma yao, kila mmoja na kikomo wazo ina heshima. Kila wazo juu ya radar ina makala yake mwenyewe katika kina, kuunganishwa chini, iliyoandikwa na uaminifu sawa kama yetu Fan Wall utafiti.

  • Solar uso kwamba kufanya kazi mbili. Facades, vikwazo kelele, gari-park canopies na chanzo covers ambayo kufanya umeme wakati shading au kulinda kitu kingine. Mchanganyiko PV-thermal paneli kuongeza joto: takriban 100 hadi 700 kWh ya joto kwa mita za mraba mwaka juu ya umeme (IEA SHC Kazi 60, 2020). Kikomo ni mwanga wa jua yenyewe: kuhusu 1 kW kwa mita ya mraba katika bora. Soma: solar paa kwamba pia kufanya joto.
  • Mazao na mapori ambayo pia mavuno mwanga wa jua. Agrivoltaic mifumo imekuwa modeled kupata asilimia 35 hadi 73 zaidi kutoka ardhi hiyo hiyo kuliko mazao tofauti na bodi (Dupraz et al, 2011). Kusonga jua juu ya asilimia 30 ya maziwa sahihi inaweza kuzalisha takriban 9,400 TWh kwa mwaka, takriban theluthi moja ya umeme wa dunia leo, na kukata upotevu (Jin et al., 2023). Soma: agrivoltaics na kusonga jua.
  • Inumaa, siyo umeme tu. Inapokanzwa hufanya takriban nusu ya matumizi ya nishati ya mwisho duniani (IEA, Renewables 2019). Mchanga na mawe ya joto betri kuhifadhi upepo bei nafuu na nishati ya jua kwa wiki; 100 MWh kitengo ilianza inapokanzwa mji wa Kifini Pornainen katika mwaka 2025 (Polar Night Energy). Pampu za joto zinazotokana na ardhi hutoa takriban vitengo vinne vya joto kwa kila kitengo cha umeme (IEA, 2022). Majivu ya joto kutoka viwanda, maji taka na vituo vya data bado ni wengi kutupa mbali (Forman et al., 2016). Soma: mchanga na joto betri, ardhi chanzo cha joto pampu na maji taka joto.
  • Maji ambayo tayari ni kusonga. Tidal mikondo ni inatarajiwa miongo mbele; MeyGen array katika Scotland kupita 50 GWh mwaka 2023. Mikondo ya maji, mito, mifereji ya umwagiliaji na valves za kupunguza shinikizo katika maji yote huchukua nishati, kwa kawaida kilowati tu kwa kila tovuti, ambayo ndiyo sababu bei nafuu, miundo ya kiwango ni muhimu zaidi kuliko zile zinazovunja rekodi. Soma: mkondo wa mawimbi, nguvu ya wimbi na kidogo na katika bomba la majimaji.
  • Upepo wa juu. Nguvu ya upepo huongezeka na kijiko cha kasi ya upepo, na upepo mita mia chache juu ni nguvu zaidi na imara. Makani ya Google ilifungwa mwaka 2020 baada ya miaka kumi na mitatu, wakati makampuni madogo yanaendelea kufanyiwa majaribio. Wazo nzuri hapa lazima kueleza uaminifu, siyo tu nguvu. Soma: Energy kites.
  • Kutumia nishati wakati sahihi. Kubadilisha wakati tuna joto maji, kulipa magari na baridi majengo ni ya bei nafuu “kiwanda cha nguvu” ya wote: Marekani pekee ina kuhusu GW 200 ya gharama-faida mahitaji kubadilika kwa mwaka 2030 (Mwezi wa 2019). Mawazo katika programu, ushuru na vifaa rahisi nyumbani idadi kama mawazo ya nishati pia. Soma: mahitaji ya kubadilika.
Maoni ya angani ya uwanja wa magari ya ghorofa nyingi ambao sakafu ya juu ni kufunikwa na mistari mirefu ya paneli za jua juu ya canopies chuma, kati ya miti.
Solar canopies juu ya sakafu ya juu ya eneo la maegesho katika Natick, Massachusetts: uso huo hufunika magari na kufanya umeme. Photo: Stephen Coffrin, US Department of Energy (public domain)

Nini nguvu wazo mfupi ina

  1. tatizo linatatua, na kwa nani: paa mji, shamba, kiwanda, kijiji bila gridi.
  2. Fizika kuangalia. Ni wangapi watts kwa mita ya mraba, au kwa tani, au kwa lita moja ya maji? Ni kiasi gani kWh kwa mwaka? Kulinganisha kwa haraka na kipimo hapo juu huokoa muda wa kila mtu; David MacKay Energi ya kudumu bila hewa moto ni mwongozo wa bure kufanya hili kwa uaminifu.
  3. gharama kwa kila kWh, hata kama mbalimbali kavu, na nini itakuwa na kuwa nafuu kwa ajili ya kushinda.
  4. Ni nini Je kuwa kweli, na majaribio ya bei nafuu Hiyo inaweza kuonyesha si.
  5. Ni nani inaweza kuharibu, kutoka wanyamapori kwa jirani, na jinsi gani unajua.

Wazo nzuri si lazima kuwa sahihi. Ni lazima iwe inaweza kupimwa, na ya kweli kuhusu kile kinachothibitisha kuwa ni kosa.

Mashirika kufanya kazi hii

Mashirika haya yasiyo ya faida husaidia kuleta nishati safi na yenye bei nafuu kwa watu na kuchapisha kile wanachokifikia. Angalia kazi zao na, kama zinakushawishi, fikiri kuhusu kuwapa kwao moja kwa moja. Local Solar System Foundation haina uhusiano na yeyote kati yao wala haipati chochote kutoka kwao. Kabla ya kutoa, soma ripoti na akaunti za kila shirika na uangalie jinsi inavyopima matokeo yake. Viwango vya chini ni vya shirika la kimataifa.

  • SolarAid (Uingereza iliyosajiliwa charity 1115960) inaleta taa za jua kwa familia za vijijini katika Afrika Kusini mwa Sahara ambao wangetumia keroseni, matairi au mawe, kupitia biashara yake ya kijamii. Inaripoti kuwa taa milioni 2.5 zilisambazwa na watu milioni 13.3 walifikiwa.
  • Solar Sister (US non-profit) inaajiri, kuwafundisha na kuwasaidia wanawake wajasiriamali katika maeneo ya mbali ya Afrika Kusini mwa Sahara kuanzisha biashara za kuuza taa za jua na safisha vyombo vya kupikia kwa kaya nje ya gridi.
  • Practical Action (Uingereza iliyosajiliwa charity 247257) inafanya kazi na jamii katika Afrika, Asia na Amerika ya Kilatini juu ya teknolojia ya vitendo dhidi ya umaskini, ikiwa ni pamoja na kupata nishati safi, kwa mfano nishati inayoweza kutumika tena kwa kambi za wakimbizi.
  • RMI (ilianzishwa mwaka 1982 kama Rocky Mountain Institute, Marekani isiyo ya faida) ni shirika la utafiti huru ambayo inafanya kazi na serikali, makampuni ya nguvu na biashara katika nchi zaidi ya 50 kusonga mifumo ya nishati safi, gharama nafuu nguvu.
  • Ember (yasiyo ya kujitegemea si kwa ajili ya faida think tank, ilianzishwa 2020) kuchapisha bure, wazi data juu ya umeme wa karibu kila nchi, ikiwa ni pamoja na mengi ya data katika chati hapo juu, hivyo kwamba mtu yeyote anaweza kuangalia jinsi haraka gridi ni kubadilisha.
Msichana mdogo katika shule ya msingi anaangalia chini kwenye taa ndogo nyekundu yenye sura ya maua ya jua inayowaka mkononi mwake.
Katika Addis Ababa, Ethiopia, mwanafunzi anashikilia taa yake ya kwanza inayotumia nishati ya jua. Kwa familia bila uhusiano gridi, mwanga mdogo jua inaweza kuchukua nafasi ya keroseni na matawi. Photo: USAID in Africa (public domain)

Jinsi unavyoweza kusaidia

  • Badili usambazaji wako kwa ada ya nishati inayoweza kutumika tena au mpango wa nishati ya jamii ambapo moja inapatikana.
  • Kutumia nguvu wakati ni safi. Kuendesha mashine ya kuosha na kulipa magari wakati upepo na jua ni wingi; gridi nyingi kuchapisha halisi-wakati kasi ya kaboni.
  • Kuweka paneli juu ya paa. Nyumba, shule, maduka makubwa na maegesho ni tayari-kufanya maeneo jua; kuuliza baraza lako na mwajiri wako.
  • Kuokoa kabla ya kuzalisha. insulation na vifaa ufanisi kukatwa bili na uzalishaji wakati huo huo.
  • Ask kwa ajili ya idadi. Kuuliza mtoa umeme wako na serikali yako kwa ajili ya uzalishaji wa maisha mzunguko wa nguvu kununua.
  • Kuunga mkono watu kufanya kazi. Na mashirika ya juu kuleta mwanga wa jua na nguvu safi kwa familia ambao hawana, na kuchapisha data wazi na utafiti; kuangalia ripoti zao na kutoa moja kwa moja kama kazi yao inaamini wewe.
  • Tumeeni wazo la nishati. Tumia fomu ya changia, chagua Mpango wa Kijani, na ueleze wazo lako kwa kutumia pointi tano hapo juu. Kama una mfano wa kazi, ni pamoja na pato lake kupima na jinsi gani wewe kupima. Wahandisi, wanafunzi na watengenezaji pia ni wakaribishwa kuchunguza mawazo ya watu wengine kwenye board.

Vyombo na kusoma zaidi