Сэргээгдэх эрчим хүч

Сэргээгдэх эрчим хүч гэдэг нь байгаль дээр тасралтгүй нөхөн сэргээгдэж байдаг энерги бөгөөд үүнд нарны эрчим хүч, салхины эрчим хүч, усны эрчим хүч, биомассын эрчим хүч, далайн татралт, түрэлтийн эрчим хүч, газрын гүний дулааны эрчим багтдаг. 2005- 2006 оны байдлаар Дэлхий дээр үйлдвэрлэсэн нийт эрчим хүчний 18%-ийг сэргээгдэх эрчим хүчнээс гарган авсан байна. Үүний 13%-ийг уламжлалт түлш болох модноос, 3%-ийг уснаас (Дэлхийн цахилгаан эрчим хүчний 15%), 1.3%-ийг нарны эрчим хүчнээс (solar hot water - нарны дулаанаар усыг халаан хэрэглэх), үлдэх 0.8% орчмыг нь газрын гүний дулаан, салхи, нар, далайн эрчим хүчийг ашиглан гарган авч байна.
Дэлхийн дулаарал, газрын тосны үнийн өсөлт зэрэг нь сүүлийн үед сэргээгдэх эрчим хүчний талаар далайцтай судалгаа явуулах, судалгаанд ихээхэн хөрөнгө оруулах, үйлдвэрлэх, хэрэглэх үндсэн шалтгаан болж байна. Энэ чиглэлд оруулсан хөрөнгө оруулалтын хэмжээ 2005 онд 80 тэрбумаас 2006 онд 2344_тэрбум ам.доллар болж нэмэгдсэн байна
Салхины эрчим хүчний ашиглалт жилд 30%-иар нэмэгдэж, нийт суурилагдсан салхин цахилгаан станцын чадал нь 100 Гигаватт (GW) болжээ. Салхины эрчим хүчийг Европын орнууд болон АНУ-д өргөнөөр ашиглаж байна. Нарны эрчим хүчээр цахилгаан үйлдвэрлэх фото цахилгаан хавтан бүхий станцуудын суурилагдсан чадал нь 2006 оны байдлаар 2,000 Mегаватт-аас давж гарсан бөгөөд Герман болон Испани улсад хамгийн түгээмэл ашиглаж байна. Харин нарны дулааны цахилгаан станцыг АНУ ба Испани улсад өргөнөөр ашиглаж байгаа ба хамгийн том нь АНУ-ын Калифорнийн Можави цөл дэх Иванпа-гийн нарны дулааны цахилгаан станц юм. Уг станцын суурилагдсан хүчин чадал нь 377 MВт болно. Дэлхий дээрх хамгийн том газрын гүний дулааны цахилгаан станц нь 750 МВт хүчин чадалтай АНУ-ын Калифорнид байдаг Гейзер станц юм. Бразил улс нь чихрийн нишингээс гарган авсан этанолийг хамгийн ихээр хэрэглэж байгаа орон бөгөөд тус орны автомашины түлшний 18%-ийг этанол түлшээр хангадаг байна. АНУ-д уг түлшийг мөн өргөнөөр хэрэглэдэг болно.
Үүнээс гадна алслагдсан жижиг хот суурингуудыг сэргээгдэх эрчим хүчээр хангах төслүүд их хэмжээгээр хэрэгжиж байна. Кени улс нь дэлхийд бага оврын сэргээгдэх эрчим хүчний үүсгүүрүүдийг хамгийн өргөн дэлгэр хэрэглэдэг орон гэж тооцогддог. Тус улсад нэг жилд 20-100 Вт-ын хүчин чадал бүхий 30,000 орчим нарны фото цахилгаан үүсгүүр зарагддаг байна.
Сэргээгдэх эрчим хүчний гол үүсвэр нь нарны эрчим хүч байна.
Олон улсын эрчим хүчний агентлагийн тодорхойлолтоор:
гэсэн байна. Эдгээр эх үүсвэр тус бүр өөрийн шинж чанартай байна.
Дэлхийн гадаргуу дээр нарны цацраг ижил бус хэмжээгээр туссаны улмаас температурын зөрүү үүсч үүний улмаас агаар өндөр даралттай хэсгээсээ нам даралттай хэсэг рүү шилжих үзэгдэл болдог бөгөөд үүнийг хүн төрөлхтөн салхи гэж нэрлэдэг. Агаарын урсгалыг салхин турбиныг ажиллуулахад ашиглаж болно. Сүүлийн үед түгээмэл хэрэглэгдэж буй арилжаан журмаар ажиллаж буй салхин турбин генераторууд нь 1.5–3 Mегаваттын хүчин чадалтай байна. Турбины үйлдвэрлэх эрчим хүч нь салхины хурдны куб зэргээс шууд хамааралтай учир салхины хурд ихсэхэд гарган авах эрчим хүчний хэмжээ асар ихээр нэмэгдэнэ. Тийм учраас салхины хурд тогтмол, өндөр байдаг газрууд болох далайн эрэг, өндөр өргөгдсөн уулархаг бүс нутагт салхины эрчим хүчийг ашиглах нь тохиромжтой байна.
Салхины хурд үргэлж тогтмол байдаггүй учир салхин турбины үйлдвэрлэх эрчим хүч нь тухайн турбины суурилагдсан хүчин чадлыг шууд жилийн бүх хоногт үржүүлсэнтэй тэнцдэггүй байна. Жилд дунджаар үйлдвэрлэх эрчим хүчийг "хүчин чадал ашиглалтын коэффициент" (capacity factor) гэж нэрлэдэг. Салхин турбины суурилагдсан хүчин чадал ашиглалтын коэффициент нь 20-40% байдаг.. Жишээлбэл, 1 мегаватт хүчин чадал бүхий салхин турбины хүчин чадал ашиглалтын коэффициент нь 35% гэвэл, уг турбин жилд 8,760 МВт-цаг биш, зөвхөн 0.35x24x365 = 3,066 MВт-цаг, буюу 3,066 МВт.ц цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэнэ.
Дэлхийн хэмжээнд салхинаас гарган авч болохуйц эрчим хүчний хэмжээ дэлхийн одоогийн эрчим хүчний хэрэгцээнээс 5 дахин, цахилгаан эрчим хүчний хэрэгцээнээс 40 дахин их байна. Гэвч салхины эрчим хүчний станцууд нь асар их хэмжээний талбай шаардана.
Далайн эрэг орчмын салхины хурд нь эх газрынхаас ~90% их байдаг нь уг бүс ихээхэн ирээдүйтэйг харуулна. Салхины хурд мөн өндөр өргөгдсөн уулархаг нутагт их байна.
Салхины эрчим хүч нь сэргээгдэх эрчим хүч бөгөөд үйлдвэрлэх явцад нүүрстөрөгчийн давхар исэл, метан зэрэг хүлэмжийн хий ялгаруулдаггүй байна.
Давсжилтийн ялгаа, температурын ялгаа зэргээс үүдэлтэй кинетик энергийг уснаас гарган авах боломжтой байна. Ус нь агаараас 800 дахин хүнд байдгийг ашиглан, далай тэнгисийн зөөлөн урсгалаас маш их хэмжээний энерги гарган авах боломжтой.
Усны эрчим хүчний цахилгаан станц олон байна:
Нарны эрчим хүчийг ашиглах технологи гэдэгт нарны цацрагт агуулагдаж буй энергийг өөр төрлийн эрчим хүчинд хувиргах аргууд багтана. Үүнд:
Ургамал нь фотосинтезээр ургаж, биомасс бий болгоно. Биомассыг түлш, эсвэл шингэн түлш болгон хувиргаж болно. Эдгээр биотүлшүүдэд биодизель, этанол зэргийг хамааруулна. Биотүлшийг шатаах замаар түүнд агуулагдах химийн энергийг эрчим хүч болгон хувиргаж болно.
Шингэн биотүлш гэдэгт биоалкоголи буюу этанол, био-тос буюу биодизель, мөн ургамлын тос зэрэг багтана. Биодизелийг орчин үеийн дизель хөдөлгүүр бүхий автомашинд бага зэрэг өөрчлөлт хийн (зарим тохиолдолд өөрчлөлт хийлгүйгээр) хэрэглэж болно. Биодизелийг хүнсний ногоо, амьтны гаралтай өөх, тосноос (липид) гарган авч болно. Биотүлшний давуу тал нь хөдөлгүүрээс гарах хаяагдал - нүүрстөрөгчийн дан исэл болон бусад нүүрсустөрөгч 20-40% бага байна.
Чихрийн нишингэ зэрэг зарим төрлийн ургамлаас гарган авдаг этанол түлшийг дотоод шаталтын хөдөлгүүрт хэрэглэж болно. Сүүлийн үед хэрэглэгдэж байгаа E85 түлш нь 85% этанол, 15% бензинээс бүрдэнэ.
Биотүлш нь сүүлийн үед хүнсний аюулгүй байдал, их хэмжээгээр мод огтлох зэрэгт нөлөөлж байна гэсэн шүүмжлэлд нилээн өртөж байгаа билээ.
Хатуу биомассыг ихэнхидээ шууд шатаан хэрэглэнэ. Энэ нь ойролцоогоор 10-20 MЖ/кг дулаан ялгаруулна.
Биомассын төрөлд мод, биохаягдал, ургацын хаягдал зэргийг багтаан ойлгоно. Ихэнх биомасс тодорхой хэмжээний энерги хадгалж байна. Малын баасанд тухайн малын хэрэглэсэн энергийн гуравны хоёр нь хадгалагдан үлдэнэ. Биомассаас энергийг биореактор ашиглан, биохий байдлаар гарган авна.
Биомассыг орчин үеийн дотоод шаталтын хөдөлгүүрт хэрэглэж болохгүй. Шингэн биотүлшүүд илүү зохимжтой болно.
Био хийг хог хаягдал, цаасны үйлдвэрлэл, чихрийн үйлдвэрлэл, амьтны гаралтай хаягдлаас гарган авах боломжтой. Эдгээр хаягдлууд нь бүгд биохий болох метан ялгаруулна. Биохий нь шинж чанарын хувьд байгалийн хийтэй ижил шинжтэй байна. Биохийг, хог хаягдал ялгаж цэвэршүүлэх, механик болон биологийн аргад суурилсан орчин үеийн цэвэрлэх байгууламжийг өөрчлөн тоноглох замаар ялган авч болно.
Геотермаль энерги гэдэг нь Дэлхийн гүнээс ялгарч байгаа дулааны энерги юм. Энэхүү ялгаран гарч буй дулааны энергийг цуглуулан ашиглах станц барих нь хэдийгээр өртөг ихтэй боловч, үүний ашиглалтын зардал нь маш бага байдаг.
Үндсэн гурван төрлийн буюу хуурай уурын (dry steam), чийгтэй уурын (flash), хосолсон (binary) төрлийн газрын гүний дулааны цахилгаан станц байдаг. Хуурай уурын станц нь газрын гүнээс ялгарах уурыг ашиглан уурын турбиныг эргүүлэн цахилгаан эрчим хүч, чийгтэй уурын станц нь газрын гүнээс ялгарсан чийгтэй уурыг уур болон ус болгон ялгаж, улмаар уураар уурын турбиныг эргүүлэн цахилгаан эрчим хүч гарган авдаг. Хосолсон станцын хувьд, гүнээс гарч ирэх халуун уур, усыг дулаан солилцуурт оруулдаг бөгөөд үүгээр дамжихдаа органик шингэнийг буцалгадаг. Уг органик шингэн нь ууршиж уурын турбиныг эргүүлэх замаар эрчим хүч гарган авдаг.
Эдгээр станцууд нь хэрэглэсэн үлдэгдэл геотермаль шингэн, конденсацлагдсан уурыг газрын гүн рүү буцаан шахдаг.
Исланд улсад газрын гүний дулааны цахилгаан станц нийт 170 Mегаватт чадалтайг барьж байгуулсан байдаг бөгөөд, 2000 оны байдлаар тус улсын эрчим хүчний 86%-ыг хангасан байна.
Сэргээгдэх эрчим хүч ашиглан өөр төрлийн эрчим хүч үйлдвэрлэх зарим технологийг, жишээлбэл газрын гүний дулааны цахилгаан станцыг болон усан цахилгаан станцыг өргөн ашиглаж байгаа ба үнэ өртгийн хувьд ч боломжийн төвшинд байна. Бусад технологийн хувь цаашид улам сайжруулах шаардлагатай байгаа болно.
Доорх хүснэгтээс сэргээгдэх эрчим хүчийг ашиглах технологиудын үйлдвэрлэх нэгж чадалд ноогдох өртгийг харж болно. Нүүрс ашиглан эрчим хүч гарган авдаг станцын хувьд 1 кВт чадлын өртөг нь 4 америк цент байна.. Их Наймын орнуудын хувьд эрчим хүч үйлдвэрлэх технологийн нэгж чадалд ноогдох өртөг нь харьцангуй өндөр буюу ~15 америк цент/кВт байдаг Ойрын ирээдүйн өртөг гэдэг нь ирээдүйд, сэргээгдэх эрчим хүчний технологийн дэвшлийн үр дүнд, мөн их хэмжээгээр эрчим хүч үйлдвэрлэх нөхцөлд нэгж өртөг буурах боломжийг харгалзан үзэж тооцсон өртөг болно.