Die term hernubare energie (ook hernieubare energie) (wat dikwels ook volhoubare, herwinbare of duursame energie genoem word) verwys na natuurlike en (byna) onuitputlike energiebronne soos son- en geotermiese krag, getye- en windkrag wat vir tegniese kragopwekking gebruik kan word en fossielbrandstowwe soos steen- en bruinkool, aardgas en ru-olie in toenemende mate begin vervang.
Volgens die fisiese wette is die bogenoemde alternatiewe energiebronne streng gesproke nie "hernubaar" nie, maar kom voortdurend in natuurlike prosesse voor. Die straling van die son op die aarde word byvoorbeeld teruggestraal na die ruimte, vir 29% as lig en vir 71% as hitte.[1] Die ontginning van hierdie duursame energiebronne beteken slegs dat 'n klein hoeveelheid energie vir die menslike gebruik benut word. Energieverbruik in die suiwer fisiese sin is nie denkbaar sonder dat die energie in die natuurlike prosesse teruggevoer word nie.
In teenstelling met die voortdurende natuurlike prosesse is die kragopwekking deur middel van fossielbrandstowwe geen duursame proses nie. Die groot voorrade kool, ru-olie en aardgas is oor 'n groot tydperk van enkele honderd miljoen jaar in 'n natuurlike proses deur die verrotting van biomassa gevorm, wat teoreties ook "hernubaar" sou kon wees. Tans het die verbruik van fossielbrandstowwe egter 'n peil bereik waar voorrade binne enkele dekades sal opraak of moet as gevolg van klimaatverwarming in die grond bly.
Selfs kernenergie in die vorm van kernsplitsing of kernversmelting is nie werklik hernubaar nie. Kernsplitsing benodig uraan of thorium as uitgangsmateriaal, waarvan die ontginbare voorrade beperk is. Sogenaamde kweekreaktors, wat in staat is om die hoeveelheid kloofbare materiaal te verhoog en in Frankryk en Rusland reeds in bedryf gestel is, sou 'n tydelike, maar dure en tegnologies ingewikkelde oplossing kon wees, tog is kernenergie in die meeste ontwikkelde lande weens die hoë koste wat die oprigting en onderhoud van 'n reaktor veroorsaak en die ongewenste byverskynsels soos radioaktiewe kernafval nou 'n tegnologie van die verlede wat langsamerhand afgeskaal word. Kernversmelting, wat die grondslag van 'n natuurlike kosmiese proses soos sonkrag vorm, is tans weens die moeilike handhawing van die plasmamengsel teen temperature van sowat 100 miljoen °C nog nie in die praktyk moontlik nie, aangesien 'n kragsentrale sommer net verniel word sodra die plasma per ongeluk met die materiaal van sy omgewing in aanraking kom. Die huidige teoretiese konsep van kernversmelting is egter ook nie denkbaar sonder litium as sy uitgangsmateriaal nie. Voorrade van hierdie grondstof sal vir 'n tydperk van sowat enkele duisend jaar beskikbaar wees, maar is nie onuitputlik nie.
Biomassa is 'n goeie voorbeeld van hernubare energiebronne. Die son fungeer hier as die energiebron vir die meeste natuurlike prosesse in die biosfeer, sodat biomassa as 'n duursame energiebron beskou word. Monokultuurverbouing van tipiese bioenergetiese gewasse soos suikerriet of raap behels egter 'n groot aantal vraagstukke in verband met omgewingsbewaring.
Oor 'n tydperk van sowat 500 000 jaar of 20 000 generasies het mense slegs gebruik gemaak van hernubare energie, waarby die tradisionele vuurplek lig en warmte opgelewer het. Kragopwekking deur middel van vuur is 'n uitvinding van slegs sowat 220 jaar gelede – die stoommasjien het destyds die nuwe tydperk van die nywerheidsomwenteling ingelui. Alhoewel die energie-verbrandingsproses oorwegend nie meer in ons eie huis plaasvind nie, is die konvensionele vuur nog steeds die belangrikste energiebron – al brand dit nou in kragsentrales of in enjins.
Die brandstowwe, wat ons ter beskikking het, is gestoorde sonenergie: Jaarliks word sowat 200 miljard ton koolstof, wat as natuurlike bestanddeel van die lug voorkom, organies as koolhidrate gestoor. Na ramings is daar tans sowat 20 000 miljard ton koolstof geologies gestoor as kool, ru-olie en aardgas (en hiervan is net 'n klein gedeelte ontginbaar) – dit wil sê ons aarde het in 1 000 miljard jaar se koolhidraatproduksie net dié hoeveelheid sonenergie gestoor wat die son in 100 jaar oplewer. Nogtans verbrand ons jaarliks 'n hoeveelheid fossielbrandstowwe wat 'n stoortyd van meer as 'n half miljoen jaar benodig het.
Die verbranding van fossiele energiebronne, maar ook van hout, het al dekades lank nadelige uitwerkings op die klimaat, wat as gevolg van die verhoogde kooldioksiedkonsentrasie grootskaals begin verander het, op die flora en fauna en selfs op historiese geboue, wat in nywerheidslande deur verbrandingsgasse ernstig beskadig is. Verbrandingsgasse bedreig ook die gesondheid en lewens van mense.
Ná die Tweede Wêreldoorlog is die kommersiële gebruik van kernenergie as 'n moontlike alternatief vir die konvensionele vuur beskou, tog het die bydrae van die kernkragsentrales tot die kragopwekking in die meeste lande – met uitsondering van Frankryk en Litaue – steeds relatief klein gebly.
Terwyl selfs die mees gevorderde lande soos Frankryk en Duitsland probleme het met die tegniese beheersing van kernkrag in die geval van ongewenste insidente, het 'n aantal ongelukke in nywerheidslande tot 'n negatiewe herwaardering van kernenergie in baie Westerse lande gelei: In 1979 het die Amerikaanse reaktor in die kernkragsentrale Three Mile Island in Harrisburg (Pennsilvanië) twee dae lank feitlik buite beheer geraak. In 1986 het die ergste denkbare ongeluk in verband met kernenergie in die kernkragsentrale van Tsjernobil in die destydse Sowjetunie gebeur. Ná 'n reeks eksperimente, waarvoor die reaktor tegnies heeltemal nie geskik was nie, het dit onhanteerbaar geraak en ontplof. Die ontploffings en brande, wat gevolg het, het die kernkragsentrale in puin gelê en radioaktiwiteit dwarsoor Europa vrygesit. Sonder die onmiddellike maatreëls, wat getref is – die vuur in die reaktor is met sand en beton geblus –, sou die uitwerkings nog rampspoediger gewees het. Nogtans het duisende mense as gevolg van die ramp gesterf.
Stygende oliepryse en twyfel oor die politieke en ekonomiese betroubaarheid van belangrike verskafferlande lei teen die begin van die 21ste eeu ook tot 'n herwaardering van konvensionele energiebronne soos ru-olie en gas. Danksy die tegniese vooruitgang en dalende pryse vir elektrisiteit, wat met alternatiewe metodes opgewek is, styg die aandeel van hernubare energiebronne in lande soos Duitsland, Spanje en die Verenigde State vinnig.
Volgens die Global Status Report, wat in November 2005 vrygestel is, het hernubare energiebronne in 2004 in 17 persent van die wêreld se energiebehoeftes voorsien.[2] Tans word veral biomassa op 'n nie-kommersiële basis vir plaaslike huishoudelike energieopwekking ingespan. Die tweede belangrikste bron van hernubare energie is waterkrag, alhoewel dikwels slegs kleiner waterkragsentrales tot by 10 MW as hernubare energiebronne beskou word aangesien die ekologiese en sosiale uitwerkings van groot damprojekte omstrede is.[3]
Die sogenaamde "nuwe hernubare energiebronne" - die moderne gebruik van biomassa, biobrandstowwe, "klein" waterkrag, windenergie, sonenergie, geotermiese energie en getye-kragsentrales – voorsien tans slegs in sowat 2 persent van die wêreld se energiebehoeftes, alhoewel hulle jaarlikse groei sedert 1990 jaarliks byna 20 persent beloop het.[4]
Volgens die Global Status Report was daar in 2004 wêreldwyd
In Februarie 2008 is die hoeksteen van Masdar City, 'n ekologiese modelstad met 'n beplande toekomstige bevolking van 50 000 mense sowat veertig kilometer buite die hoofstad van die Arabiese emiraat Abu Dhabi, gelê. Die stad, wat onder leiding van die Britse sterargitek Sir Norman Foster ontwerp is en ten 'n beraamde koste van 22 miljard VSA-$ binne 'n tydperk van tien jaar opgerig sal word, sal volgens sy ambisieuse konsep uitsluitlik gebruik maak van hernubare energiebronne soos sonenergie.[5]
Die inkomende sonstraling se energie is sowat 10 000 keer hoër as die huidige wêreldwye energieverbruik. Geotermiese en getye-energie kan in vergelyking hiermee net 'n klein, maar nogtans noemenswaardige bydrae lewer. In fisiese opsig staan meer energie ter beskikking as in die afsienbare toekoms benodig sal word.
'n Aantal modelprojekte soos die nul-energie-huis en die bio-energiedorp het al die bewys gelewer dat die benodigde energie desentraal met hernubare energieë opgewek kan word. Maar ook grootskaalse desentrale projekte op die basis van hernubare energiebronne is denkbaar. Ondersoeke van die Duitse Sentrum vir Lug- en ruimtevaart (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt) het getoon dat slegs min as 0,3 persent van alle beskikbare woestyngebiede in Noord-Afrika en in die Midde-Ooste benodig sal word om alle krag en drinkwater, wat in hierdie streke en Europa in die toekoms benodig sal word, deur middel van sonkragsentrales aan verbruikers te voorsien. Die Trans-Mediterranean Renewable Energy Cooperation (TREC), 'n internasionale netwerk van wetenskaplikes, politici en deskundiges uit die energiebedryf pleit vir 'n sodanige koöperatiewe ontginning van sonenergie wat deur windkragsentrales in die suide van Marokko – 'n gebied waar passatwinde waai – aangevul sou word.
In 2009 het die Scientific American 'n aksieplan gepubliseer om 100 persent van die planeet met herbruikbare energie te voorsien, sien Mark Z. Jacobson. Dit verklaar dat hernubare energie soos wind, water en sonkrag moontlik is om die groeiende energiebehoeftes van die wêreld teen 'n billike prys te voorsien en sodoende die afskaffing van die gebruik van fossiel- en/of kernenergie te bespoedig.[7]
Die meeste hernubare energiebronne word deur 'n lae energiedigtheid gekenmerk wat lei tot 'n ongunstige verhouding tussen die tegniese en finansiële hulpbronne wat ingespan moet word en die resultate wat behaal word. Projekte soos waterkrag- en windkragsentrales berokken steeds groot ekologiese skade, en die meeste hernubare energiebronne is daarnaas afhanklik van dagtye, seisoene, klimatiese en geologiese besonderhede. Dikwels word op 'n bepaalde tydstip meer energie opgewek as wat verbruik word, en die stoor of akkumulering van energie word dus 'n groot tegniese probleem.
Die grootskaalse gebruik van hernubare energiebronne was behalwe vir plaaslike projekte beperk tot die verbranding van hout en ander biomassa en die oprigting van waterkragsentrales. Laasgenoemde word net soos windkragsentrales veral in nywerheidslande ingespan, terwyl sonenergie in die noordelike klimaatsones net vanweë staatsubsidies mededingend kan wees.
Die mees ekonomiese gebruik is plaaslike hernubare kragopwekking in swak geïndustrialiseerde streke met beperkte elektrisiteitsverbruik of in ontwikkelende lande wat nie oor 'n voldoende infrastruktuur beskik nie. Son- en windenergie is hier baie geskik om byvoorbeeld ekologiese rampe soos ontbossing te voorkom.
Daar is tans min hoop dat hernubare energiebronne 'n groter bydrae sal kan lewer om die globale koolstofdioksiedproduksie in termiese kragsentrales en die gepaardgaande versnelling van die kweekhuiseffek en aardverwarming te verminder – die meeste groot ontwikkelende lande soos Sjina, Indië en Brasilië is nog steeds besig om hulle termiese kragopwekking uit te bou. Ondanks die onlangse prysverhogings is fossielbrandstowwe soos steenkool, ru-olie en aardgas nog steeds goedkoop genoeg om hulle gebruik te bevorder, en die oprigting van termiese kragsentrales veroorsaak laer koste as dié van hernubare energiebronne. Elektrisiteitsopwekking deur wind- en sonenergie het (oor) die afgelope paar jaar aansienlik goedkoper geword en kan nou selfs met steenkool- en gasaanlegte meeding.[8]
Tans is daar 'n aantal bronne van hernubare energie en tegniese metodes vir hulle benutting beskikbaar:
Wikimedia Commons bevat media in verband met Hernubare energie. |
Hierdie artikel is in sy geheel of gedeeltelik vanuit die Duitse Wikipedia vertaal. |