Альтернативные возобновляемые источники энергии: Альтернативные источники энергии | Ecodevelop

Альтернативные источники энергии: что надо знать

«Зеленую» энергию выбирают страны, города, компании и граждане. Рассказываем, как возобновляемые источники переходят из категории альтернативных в основные, как они развиваются в России и мире и какое будущее их ждет

Что такое альтернативные источники энергии

Возобновляемую энергию получают из устойчивых источников, таких как гидроэнергия, энергия ветра, солнечная энергия, геотермальная энергия, биомасса и энергия приливов и отливов. В отличие от ископаемых видов топлива — например, нефти, природного газа, угля и урановой руды, эти источники энергии не истощаются, поэтому их называют возобновляемыми. Только за 2019 год по всему миру установлено объектов возобновляемых источников энергии (ВИЭ) общей мощностью 200 ГВт.

Доля источников энергии в мировом потреблении (Фото: REN21)

Полная версия отчета Renewables 2020 в формате PDF (см. стр. 32)

Виды альтернативных источников энергии

1. Солнечная энергия

Солнце — главный источник энергии на Земле, ведь около 173 ПВт (или 173 млн ГВт) солнечной энергии попадает на нашу планету ежегодно, а это более чем в 10 тыс. раз превышает общемировые потребности в энергии. Фотоэлектрические модули на крыше или на открытых территориях преобразуют солнечный свет в электрическую энергию с помощью полупроводников — в основном, кремния. Солнечные коллекторы вырабатывают тепло для отопления и производства горячей воды, а также для кондиционирования воздуха.

Солнечные панели могут вырабатывать энергию и в пасмурную погоду, и даже в снегопад. Для наибольшей эффективности их стоит устанавливать под определенным углом — чем дальше от экватора, тем больше угол установки панелей.

2. Энергия ветра

Использование ветра в качестве движущей силы — давняя традиция. Ветряные мельницы использовались для помола муки, лесопильных работ) и в качестве насосной или водоподъемной станции. Современные ветрогенераторы вырабатывают электроэнергию за счет энергии ветра. Сначала они превращают кинетическую энергию ветра в механическую энергию ротора, а затем в электрическую энергию.

Ветроэнергетика является одной из самых быстроразвивающихся технологий возобновляемой энергетики. По последним данным IRENA, за последние два десятилетия мировые мощности по производству энергии ветра на суше и на море выросли почти в 75 раз — с 7,5 ГВт в 1997 году до примерно 564 ГВт к 2018 году.

3. Энергия воды

Еще в древнем Египте и Римской империи энергия воды использовалась для привода рабочих машин, в том числе мельниц. В средние века водяные мельницы применялись в Европе на лесопильных и целлюлозно-бумажных предприятиях. С конца XIX века энергию воды активно используют для получения электроэнергии.

4. Геотермальная энергия

Геотермальная энергия использует тепло Земли для производства электричества. Температура недр позволяет нагревать верхние слои Земли и подземные водоемы. Извлекают геотермальную энергию грунта с помощью мелких скважин — это не требует больших капиталовложений. Особенно эффективна в регионах, где горячие источники расположены недалеко к поверхности земной коры.

5. Биоэнергетика

Биоэнергетика универсальна. Тепло, электричество и топливо могут производиться из твердой, жидкой и газообразной биомассы. При этом в качестве возобновляемого сырья используются отходы растительного и животного происхождения.

6. Энергия приливов и отливов

Приливы и волны — еще один способ получения энергии. Они заставляют вращаться генератор, который и отвечает за выработку электричества. Таким образом для получения электроэнергии волновые электростанции используют гидродинамическую энергию, то есть энергию, перепад давления и разницу температур у морских волн. Исследования в этой области еще ведутся, но специалисты уже подсчитали — только побережье Европы может ежегодно генерировать энергии в объеме более 280 ТВт·ч, что составляет половину энергопотребления Германии.

Как разные страны мира выполняют планы по энергопереходу

Страны по всему миру поставили себе амбициозные задачи по переходу на возобновляемую энергию. Цели стали частью и Парижского соглашения — к 2030 году решения с нулевым выбросом углерода могут быть конкурентоспособными в секторах, на которые приходится более 70% глобальных выбросов. Сделать это планируется за счет энергетического перехода — процесса замены угольной экономики возобновляемой энергетикой. В 2020 году, несмотря на пандемию и экономическую рецессию, многие города, страны и компании продолжали объявлять или осуществлять планы по декарбонизации.

Ожидается, что в 2021 году Индия внесет самый большой вклад в развитие возобновляемой энергетики. Здесь планируют запустить ряд ветряных и солнечных проектов.

В Евросоюзе также прогнозируется скачок в приросте мощностей в 2021 году. Здесь даже в условиях пандемии не забывают о Green Deal — крупнейшей в истории ЕС коррекции экономического курса. Цель проекта — сформировать в ЕС углеродно-нейтральное пространство к 2030 году. Для этого планируется сократить на 40% объем выбросов парниковых газов от уровня 1990 года и увеличить долю энергии из возобновляемых источников до 32% в общей структуре энергопотребления. Как посчитала Еврокомиссия, достичь этих задач можно будет с помощью ежегодных инвестиций в размере €260 млрд. Доля ВИЭ в энергосистеме ЕС также постоянно растет. Так, около 40% электроэнергии в первом полугодии 2020 года в ЕС было произведено из возобновляемых источников.

Пока же в лидерах инвестиций в развитие возобновляемой энергетики — Китай, США, Япония и Великобритания. С тех пор, как BloombergNEF начал отслеживать эти данные, глобальные инвестиции в ветровую и солнечную энергетику, биотопливо, биомассу и отходы, малую гидроэлектроэнергетику увеличились почти на порядок. В годовом выражении вложения в чистую энергию выросли с $33 млрд до более чем $300 млрд за 20 лет.

Китай за десять лет стал главным производителем оборудования для возобновляемой энергетики. В первую очередь, речь идет о солнечных панелях. Семь из десяти крупнейших мировых производителей солнечных батарей — это китайские компании. В целом развитие технологий удешевило стоимость строительства новых объектов ВИЭ. Это приближает планы Китая стать углеродно нейтральным к 2060 году.

Ставка на солнце и уголь: два лица энергетики Китая

Серьезных шагов в сторону энергоперехода ожидают и от президента США Джо Байдена. Он не только вернул страну в Парижское соглашение, но и заявил о том, что намерен добиться чистых выбросов парниковых газов и перехода на 100% экологичной энергии к 2050 году.

Также к 2050 году планируют использовать только ВИЭ Япония, Южная Корея, Новая Зеландия и Великобритания. Прошедший 2020 год уже стал самым экологичным для энергосистемы Великобритании со времен промышленной революции. Страна целых 67 дней смогла обходиться без угля. От традиционных источников энергии Британия планирует отказаться уже к 2025 году.

Активно развиваются ВИЭ в Испании — по прогнозам, сектор только солнечной энергетики в стране будет расти примерно вдвое быстрее, чем в Германии.

В 2020 году Шотландия получила 97% электроэнергии из возобновляемых источников. С помощью произведенной «зеленой» энергии получилось обеспечить электронужды более чем 7 млн домохозяйств. Шотландия планирует стать углеродной нейтральной уже к 2030 году.

Этот же год выбран временем полного отказа от традиционной энергетики для Австрии, а Саудовская Аравия запланировала к 2030 году получать 50% электроэнергии от ВИЭ.

Национальные цели по доле ВИЭ среди источников энергии (Фото: REN21)

Полная версия отчета Renewables 2020 в формате PDF (см. стр. 57)

Геотермальная энергия в Рейкьявике и солнечные батареи для Берлина

Отдельные города по всему миру также стремятся стать климатически нейтральными. По данным CDP, из более чем 570 городов мира, по которым ведется статистика, более 100 получают по крайней мере 70% электроэнергии из возобновляемых источников — энергии воды, геотермальной, солнечной и ветровой энергии.

В списке присутствуют такие города, как Окленд, Найроби, Осло, Сиэтл, Ванкувер, Рейкьявик, Порту, Базель, Богота и другие.

Например, Берлингтон (штат Вермонт, США) уже получает 100% электроэнергии от ветра, солнца, воды и биомассы. Вся электроэнергия Рейкьявика производится за счет гидроэлектростанций и геотермальных источников. К 2040 году весь общественный и личный транспорт столицы должен стать свободным от ископаемого топлива.

100% энергии из возобновляемых источников для швейцарского Базеля обеспечивает собственная энергоснабжающая компания. Большая часть электроэнергии поступает от гидроэнергетики и 10% — от ветра. В мае 2017 года Швейцария проголосовала за постепенный отказ от атомной энергетики в пользу ВИЭ.

Мировые столицы также не остаются в стороне. Например, Сенат Берлина утвердил план мероприятий по развитию солнечной энергетики в столице Германии «Masterplan Solarcity». В соответствии с общей стратегией развития города Берлин должен стать климатически нейтральным к 2050 году. В конце 2018 года в Берлине работали солнечных электростанций, которые покрывали 0,7% потребления электроэнергии, к 2050 году 25% энергопотребления города будут обеспечиваться за счет солнечной энергетики.

«Мы продвигаем расширение возобновляемых источников энергии в Берлине. Сейчас на рассмотрении Сената столицы находятся два законопроекта. Закон о солнечной энергии обязывает владельцев частных домов устанавливать солнечные системы на крышах. Законопроект Администрации по окружающей среде и климату сделает использование солнечной энергии в общественных зданиях обязательным уже в 2023 году. Это радикально сократит выбросы CO₂ в Берлине», — рассказала руководитель фракции «Зеленые» в берлинском Сенате Зильке Гебель.

Как бизнес формирует положительный имидж, инвестируя в ВИЭ

Компании по всему миру также создают стратегии и определяют «зеленые» цели, которых они хотят достичь в течение определенного периода времени. Появилось осознание: нужно действовать ответственно и подавать экологичный пример потребителям. Конечно, использование ВИЭ может не только помочь в формировании положительного имиджа для компаний, но и снизить затраты на электроэнергию.

Полная версия отчета Renewables 2019 в формате PDF (см. стр. 47)

Так, новые серверы Facebook, а также компания General Motors будут получать энергию от солнечной электростанции. Ее строят в штате Кентукки в рамках масштабной программы Green Invest.

IKEA запланировала производить больше электроэнергии на основе возобновляемых источников, чем она потребляет, к 2030 году. В 14 странах на магазинах размещены 920 тыс. солнечных панелей, а также более 530 ветряных турбин. Ingka, материнская компания IKEA, инвестировала около $2,8 млрд в различные проекты ВИЭ и стала владельцем 1,7 ГВт мощностей. Она также продолжит вкладывать средства в строительство ветропарков и солнечных электростанций.

Химический концерн BASF будет постепенно переходить на возобновляемые источники энергии, а также планирует инвестировать в ветропарки.

Компания Intel получает энергию от ветра, солнца, воды и биомассы. С 2012 года Intel инвестировал $185 млн в 2 000 проектов по энергосбережению, а 100% электроэнергии, потребляемой корпорацией в США и ЕС, поступает из ВИЭ.

Apple также ставит перед собой цель стать углеродно нейтральной. Она приобрела несколько солнечных ферм, обеспечивая устойчивую энергию для своих центров обработки данных. С 2018 года все розничные магазины, офисы и центры обработки данных Apple работают на 100% возобновляемой энергии.

Microsoft ежегодно использует более 1,3 млрд. кВт·ч «зеленой» энергии при разработке ПО, работы центров обработки данных и производства. Компания обязалась сократить выбросы углекислого газа на 75% к 2030 году.

Альтернативные источники энергии

В условиях постоянного ухудшения экологической обстановки на планете человечество вынуждено искать альтернативные источники энергии. Все больше стран делают выбор в их пользу. Конечно, перестраивать энергетическую инфраструктуру — затратное дело, но стоит рассматривать этот процесс как вклад в будущее всей планеты.

Что такое альтернативная энергия?

Энергию можно разделить на два больших класса: невозобновляемая и возобновляемая. К первой категории относится использование таких энергоносителей, как нефть и каменный уголь. Рано или поздно из запасы на планете будут исчерпаны. К тому же, их применение связано с выбросами в атмосферу углекислого газа и глобальным потеплением. Возобновляемые, или альтернативные источники энергии — неисчерпаемые ресурсы, например, ветер или солнечный свет. Их применение имеет меньше «побочных эффектов», а риск истощения запасов отсутствует полностью. В наши дни большая часть энергии вырабатывается за счет сжигания нефти и газа, а также благодаря работе атомных электростанций. Все эти источники потенциально опасны для окружающей среды. Поэтому востребованной становится альтернативная энергетика, позволяющая получать энергию более экологичным способом, наносящим минимальный вред окружающей среде.

Энергия ветра

Ветровая энергетика — преобразование энергии движущихся воздушных масс в электричество, которое может быть использовано потребителем. Подсчитано, что запасов ветровой энергии в 100 раз больше, чем энергетических запасов всех рек нашей планеты. Основа установки для получения энергии — ветровые генераторы и ветровые мельницы. Особенно развит этот способ в Германии, Дании и Ирландии.
Основные плюсы ветровой энергетики — экологичность и низкая стоимость получаемой энергии. Но есть и существенный минус. Предсказать силу ветра невозможно, она непостоянна и зависит от множества факторов. Поэтому приходится использовать дополнительные источники получения энергии. Есть у ветрогенераторов еще одно неприятное свойство: они могут вызывать радиопомехи. Наконец, ветровая энергетика может потенциально оказывать влияние на климат планеты, так как ветрогенераторы забирают часть кинетической энергии движущихся воздушных масс. Однако ученые все еще не могут определить, насколько выраженным может быть это влияние и приведет оно к позитивным или негативным последствиям.

Сила воды

Основа гидроэнергетики — преобразование энергии водных масс в электричество. В качестве примера можно привести гидроэлектростанции, которые устанавливаются на крупных реках. Движущаяся вода воздействует на лопасти турбины, вращая их. Возникающая во время вращения энергия и преобразуется в электричество. Строительство ГЭС обходится государству очень дорого. Однако затраты быстро окупаются, так как цена полученной энергии получается сравнительно низкой (например, по сравнению с атомными электростанциями).
Строить гидроэлектростанции можно только на реках, которые никогда не пересыхают и имеют быстрое течение. Для возведения ГЭС необходимо обустроить плотину, позволяющую добиться определенного напора воды.
В России доля электрической энергии, вырабатываемой гидроэлектростанциями, составляет около 20% от всей энергетической генерации, а суммарная мощность всех ГЭС составляет 48085 МВт. В последние годы появилась идея использовать энергию приливов. Строятся приливные станции, преобразующие кинетическую энергию движущейся морской воды. В России самая крупная приливная электростанция функционирует в Мурманской области. Ее установленная мощность достигает 1,7 МВт. Наконец, есть способы генерации энергии из волн.

Эффективными оказались только три из них: поплавки, искусственные атоллы и подводные камеры. Такие электростанции передают кинетическую энергию по кабелю на станцию, где происходит выработка электричества. Есть у волновой энергетики два недостатка. Себестоимость полученное энергии довольно высока, а позволить себе обустройство станции могут только страны, имеющие продолжительную береговую линию. По этой причине этот вид используется редко.

Геотермальная энергетика

Наша планета вырабатывает большое количество тепла. Для получения энергии, в частности, используются геотермальные источники, располагающиеся в сейсмически опасных территориях и вулканических районах. Горячая вода может быть использована для непосредственного отопления зданий. Также ее перерабатывают в электроэнергию при вращении горячим паром турбины, идущей к генератору. Больше всего таких станций во Франции, Мексике и Америке.

Энергия осмотической диффузии

Этот вид альтернативной энергии стал разрабатываться сравнительно недавно. Осмотические электростанции устанавливаются в устьях рек и извлекают энергию из энтропии жидкостей в процессе взаимодействия соленой и пресной воды. Когда концентрация солей выравнивается, возникает избыточное давление, благодаря которому вращаются лопасти турбины. Пока в мире существует только одна осмотическая электростанция, функционирующая в Норвегии.

Биотопливо

Биотопливо производится из органических продуктов, в процессе переработки которых получается электрическая энергия. Выделяют твердое и жидкое биотопливо. К первой группе относятся дрова, топливные брикеты. Жидкое биотопливо — это биодизель, биобутанол, диметиловый эфир и т. д. Топливо можно получать непосредственно из биомассы (остатков растительного и животного происхождения), которые во время брожения выделяют горючий газ. Такие биогенераторы устанавливаются в сельских местностях. В России в последние годы построено множество заводов, которые перерабатывают древесные отходы в топливные брикеты и пеллеты, применяемые как топливо для различных видов котлов.

Гравитационная энергетика

Гравитационная энергетика — преобразование потенциальной энергии гравитационного поля планеты в электроэнергию. На данный момент уже разработан проект гравитационной электростанции, которая представляет собой подъемный кран со стрелами. Двигатели приходят в действие, когда опускаются блоки. Подъем блоков осуществляется, когда в сеть поступает избыток энергии.

Солнечная энергия, солнечные электростанции

Солнечную энергию преобразуют в электрическую посредством солнечный батарей. Удивительно, но всей планете на год хватило бы энергии, которую Солнце отправляет на Землю в течение одного дня. При этом выработка электроэнергии солнечными батареями не превышает 2% от общего количества. Однако солнечная энергия — одна из самых экологичных, безопасных и недорогих по себестоимости.

Пожалуй, единственным недостатком солнечной энергии является зависимость ее получения от времени суток и погодных условий. В северных странах строительство солнечных электростанция экономически невыгодно. По крайней мере, на данном этапе: ученые не исключают, что удастся создать солнечные батареи, которые будут улавливать фотоны даже в пасмурные дни.
Есть еще одна проблема: фотоэлементы необходимо вовремя утилизировать, так как в них содержатся мышьяк, галлий и свинец. Далеко не все страны могут позволить себе создание производств по переработке отработанных солнечных батарей. Наиболее широкое распространение солнечное электричество получает там, где оно обходится дешевле всех других видов. Например, солнечные электростанции устанавливаются на отдаленных фермерских участках, на комических станциях. Используется оно и в странах, где высока себестоимость других видов энергии. В качестве примера можно привести Израиль, где примерно 90% воды нагревается за счет энергии Солнца.
Солнечные батареи в последние годы активно используются для создания экологически безопасных автомобилей, самолетов и даже поездов. Солнечными батареями нередко оснащаются так называемые «умные дома», которые самостоятельно могут регулировать мощность установки в зависимости от потребностей обитателей жилья. В нашей стране солнечная энергетика получает все большее распространение в качестве резервного источника электрической энергии.
В России суммарная мощность электростанций, работающих на энергии Солнца, составляет 400,0 МВт. Проектируются новые станции, мощность которых будет составлять 850,0 МВт. Широко обсуждается проект создания космических солнечных электростанций. В открытом космосе преграды для солнечной радиации в виде атмосферного слоя отсутствуют. Поэтому возможен запуск на орбиту установок, оснащенных солнечными батареями, улавливающими энергию Солнца и пересылающих их на землю. КПД таких станций потенциально обещает быть приближенным к 100%, однако на данный момент их создание и запуск обойдется настолько дорого, что себестоимость энергии для потребителей получится слишком высокой.

Плюсы и минусы использования

Главными плюсами использования альтернативных источников энергии являются:

• возобновляемость ресурсов. Если поставить получение альтернативной энергии на поток, человечество никогда не столкнется с тем, что природные запасы исчерпают себя;
• экологическая безопасность. Альтернативная энергетика предполагает отсутствие опасных выбросов в окружающую среду;
• доступность по цене. На данный момент разработано множество способов получения альтернативной энергии. Поэтому любое государство может подобрать те варианты, которым наилучшим образом соответствуют его климатическим условиям.

Есть у альтернативной энергетики и минусы, затрудняющие ее широкое распространение:

• высокая стоимость необходимого оборудования. Не все государства могут позволить себе строительство и монтаж солнечных и ветровых электростанций;
• зависимость от внешних условий и климата. Солнечная энергия, которая признается наиболее перспективной, недоступна в странах с невысокой продолжительностью светового дня, сейсмическая и геотермальная энергия может быть получена лишь в вулканических, сейсмически нестабильных регионах и т.д.;
• небольшая мощность установок. Единственным исключением из этого правила являются гидроэлектростанции, мощность которых можно сравнить с аналогичным показателем АЭС;
• воздействие на климат. Даже альтернативные источники энергии оказывают воздействие на климатические условия. Например, высокий спрос на биотопливо может стать причиной уменьшения площади посевных площадей, а строительство плотин для гидроэлектростанций оказывает влияние на речные биотопы.

Перспективы в России

Россия может получать из ветра около 10% всей энергии и примерно 15% — за счет солнечного света. Однако широкого распространения альтернативные источники энергии в нашей стране не получают. Связано это с доступностью невозобновляемых ресурсов (нефти и газа). Отсутствует и экономическая стимуляция строительства альтернативных электростанций. Во многих странах Европы имеется стимулирующий тариф, по которому государство приобретает полученную альтернативными способами энергию. В России подобный тариф не введен. Тем не менее, в России успешно реализуется ряд проектов, связанных с альтернативной энергетикой. Например, в 2017 году в Химках был запущен проект по созданию Центра альтернативной энергетики. Задачей центра будет обеспечение энергией промышленных предприятий. В 2019 году в Мурманске начал строиться ветропарк, который начнет функционировать в 2021 году. Планируется, что мощность парка составит 201 МВт. Ученые уверены в том, что в ближайшие годы человечество вынуждено будет стремиться к полному переходу на альтернативные источники энергии. Это даст возможность сохранить планету для будущих поколений и избежать кризиса, связанного с исчерпанием невозобновляемых ресурсов. Согласно прогнозам, будущее энергетики связано с энергией Солнца и ветра. Остается надеяться на то, что людям удастся успеть научиться полностью обходиться возобновляемыми источниками энергии до момента, когда запасы нефти и газа на планете подойдут к концу.

© Компания «Реалсолар». Все права защищены. Перепечатка документа запрещена. Статья занесена в поисковые системы как уникальный текст.

Альтернативные источники энергии: альтернативы нет — Энергетика и промышленность России — № 7 (11) июль 2001 года — WWW.EPRUSSIA.RU

Газета «Энергетика и промышленность России» | № 7 (11) июль 2001 года

Дефицит энергии и ограниченность топливных ресурсов с всё нарастающей остротой показывают неизбежность перехода к нетрадиционным, альтернативным источникам энергии. Они экологичны, возобновляемы, основой их служит энергия Солнца и Земли.

Основные причины, указывающие на важность скорейшего перехода к АИЭ:

* Глобально-экологический: сегодня общеизвестен и доказан факт пагубного влияния на окружающую среду традиционных энергодобывающих технологий (в т.ч. ядерных и термоядерных), их применение неизбежно ведет к катастрофическому изменению климата уже в первых десятилетиях XXI века.

* Политический: та страна, которая первой в полной мере освоит альтернативную энергетику, способна претендовать на мировое первенство и фактически диктовать цены на топливные ресурсы;

* Экономический: переход на альтернативные технологии в энергетике позволит сохранить топливные ресурсы страны для переработки в химической и других отраслях промышленности. Кроме того, стоимость энергии, производимой многими альтернативными источниками, уже сегодня ниже стоимости энергии из традиционных источников, да и сроки окупаемости строительства альтернативных электростанций существенно короче. Цены на альтернативную энергию снижаются, на традиционную — постоянно растут;

* Социальный: численность и плотность населения постоянно растут. При этом трудно найти районы строительства АЭС, ГРЭС, где производство энергии было бы рентабельно и безопасно для окружающей среды. Общеизвестны факты роста онкологических и других тяжелых заболеваний в районах расположения АЭС, крупных ГРЭС, предприятий топливно-энергетического комплекса, хорошо известен вред, наносимый гигантскими равнинными ГЭС, — всё это увеличивает социальную напряженность.

* Эволюционно-исторический: в связи с ограниченностью топливных ресурсов на Земле, а также экспоненциальным нарастанием катастрофических изменений в атмосфере и биосфере планеты существующая традиционная энергетика представляется тупиковой; для эволюционного развития общества необходимо немедленно начать постепенный переход на альтернативные источники энергии.

Источники энергии

Сегодня суммарное потребление тепловой энергии в мире составляет >200 млрд. кВт/ч в год, (эквивалентно 36 млрд. т усл. топлива). В России сегодня общее потребление топлива составляет около 5 % мирового энергобаланса.

Геологические запасы органического топлива в мире более 80 % приходится на долю угля, который становится все менее популярным. А известные запасы топливных ресурсов к 2100 г. будут исчерпаны. По данным экспертов, в начале XXI в. добыча нефти и природного газа начнет сокращаться: их доля в топливно-энергетическом балансе снизится к 2020 г. с 66,6 % до 20 %. На долю гидроэнергетики приходится всего 1,5 % общего производства энергии в мире, и она может играть только вспомогательную роль. Таким образом, ни органическое топливо, ни гидроэнергия не могут решить проблемы энергетики в перспективе.

Что касается ядерной энергии, все известные запасы урана, пригодного для реакторов, действующих на тепловых нейтронах, будут исчерпаны в первом десятилетии XXI в. Создание и эксплуатация АЭС на реакторах-размножителях значительно дороже и не менее безопасны, чем на тепловых нейтронах. От населения до сих пор скрывают не только реальную опасность атомной энергетики, но и ее реальную стоимость. Учитывая все затраты на добычу топлива, нейтрализацию, утилизацию и захоронение отходов, консервацию отработавших реакторов (а их ресурс не более 30 лет), расходы на социальные, природоохранные нужды, то стоимость энергии АЭС многократно превысит любой экономически допустимый уровень. По оценкам специалистов, только затраты на вывоз, захоронение и нейтрализацию накопившихся на российских предприятиях отходов ядерной энергетики составят около 400 млрд. долл. Затраты на обеспечение необходимого уровня технологической безопасности составят 25 млрд. долл. С увеличением числа реакторов повышается вероятность аварий: по прогнозам МАГАТЭ, из-за увеличения количества реакторов в 2000 г. вероятность крупной аварии повысится до одной в 10 лет. В районах расположения АЭС, уранодобывающих и производящих предприятий постоянно растет уровень заболеваемости, особенно детской. АЭС служит одним из основных «нагревателей» атмосферы: в процессе деления 1 кг урана выделяется 18,8 млрд. ккал. Таким образом, тезис о безопасности и дешевизне атомной энергии — пустой и опасный миф, а атомная энергетика по причине огромной потенциальной опасности и низкой рентабельности не имеет долгосрочной перспективы.

Что касается электростанций на основе термоядерного синтеза, то, по оценкам специалистов, в ближайшие 50 лет они вряд ли будут технологически освоены, а пагубное тепловое влияние на климат планеты будет не меньшим, чем от ТЭС и АЭС.

К так называемым нетрадиционным источникам энергии относятся: тепло Земли (геотермальная энергия), Солнца (в том числе энергия ветра, морских волн, тепла морей и океанов), а также «малая» гидроэнергетика: морские приливы и отливы, биогазовые, теплонасосные установки и другие преобразователи энергии.

Но только возобновляемые источники энергии, могут представлять реальную альтернативу традиционным технологиям сегодня и в перспективе.

Солнечная энергия

Общее количество солнечной энергии, достигающее поверхности Земли в, 6,7 раза больше мирового потенциала ресурсов органического топлива. Использование только 0,5 % этого запаса могло бы полностью покрыть мировую потребность в энергии на тысячелетия. На Севере технический потенциал солнечной энергии в России (2,3 млрд. т усл. топлива в год) приблизительно в 2 раза выше сегодняшнего потребления топлива.

Ветровая энергия

В России валовой потенциал ветровой энергии — 80 трлн. кВт/ч в год, а на Северном Кавказе — 200 млрд. кВт/ч (62 млн. т усл. топлива). Эти величины существенно больше соответствующих величин технического потенциала органического топлива.

Таким образом, потенциала солнечной радиации и ветровой энергии в принципе достаточно для нужд энергопотребления как страны, так и регионов. К недостаткам этих видов энергии можно отнести нестабильность, цикличность и неравномерность распределения по территории; поэтому использование солнечной и ветровой энергии требует, как правило, аккумулирования тепловой, электрической или химической. Однако возможно создание комплекса электростанций, которые отдавали бы энергию непосредственно в единую энергетическую систему, что дало бы огромные резервы для непрерывного энергопотребления.

Наиболее стабильным источником может служить геотермальная энергия. Валовой мировой потенциал геотермальной энергии в земной коре на глубине до 10 км оценивается в 18 000 трлн. т усл. топлива, что в 1700 раз больше мировых геологических запасов органического топлива. В России ресурсы геотермальной энергии только в верхнем слое коры глубиной 3 км составляют 180 трлн. т усл. топлива. Использование только около 0,2 % этого потенциала могло бы покрыть потребности страны в энергии. Вопрос только в рациональном, рентабельном и экологически безопасном использовании этих ресурсов. Именно из-за того, что эти условия до сих пор не соблюдались при попытках создания в стране опытных установок по использованию геотермальной энергии, мы сегодня не можем индустриально освоить такие несметные запасы энергии.

Таким образом, альтернативные возобновляемые источники энергии позволяют долгосрочно обеспечить всю страну.

Состояние АПЭ в мире

По прогнозу Мирового энергетического конгресса. в 2020 году на долю альтернативных преобразователей энергии (АПЭ) придется 5,8 % общего энергопотребления. При этом в развитых странах (США, Великобритании и др.) планируется довести долю АПЭ до 20 % (20 % энергобаланса США — это примерно все сегодняшнее энергопотребление в России). В странах Европы планируется к 2020 г. обеспечить экологически чистое теплоснабжение 70 % жилищного фонда. Сегодня в мире действует 233 геотермальные электростанции (ГеоТЭС) суммарной мощностью 5136 мВт, строятся 117 ГеоТЭС мощностью 2017 мВт. Ведущее место в мире по ГеоТЭС занимают США (более 40 % действующих мощностей в мире). Там работает 8 крупных солнечных ЭС модульного типа общей мощностью около 450 мВт, энергия поступает в общую энергосистему страны. Выпуск солнечных фотоэлектрических преобразователей (СФАП) достиг в мире 300 мВт в год, из них 40 % приходится на долю США. В настоящее время в мире работает более 2 млн. гелиоустановок горячего водоснабжения. Площадь солнечных (тепловых) коллекторов в США составляет 10, а в Японии — 8 млн. м2. В США и в Японии работает более 5 млн. тепловых насосов. За последние 15 лет в мире построено свыше 100 тыс. ветроустановок суммарной мощностью 70000 мВт (10 % энергобаланса США). В большинстве стран приняты законы, создающие льготные условия как для производителей, так и для потребителей альтернативной энергии, что является определяющим фактором успешного внедрения.2, 3000 тепловых насосов (от 10 кВт до 8 мВт).

Итак, по всем видам АПЭ Россия находится на одном из последних мест в мире. В нашей стране отсутствует правовая база для внедрения АПЭ, нет никаких стимулов для развития этого направления. В стране отсутствует отрасль, объединяющая все разрозненные разработки в единый стратегический замысел. В концепции Минтопэнерго АПЭ отводится третьестепенная, вспомогательная роль. В концепциях РАН РФ, ведущих институтов, отраженных в программе «Экологически чистая энергетика» (1993 г.), практически отсутствует стратегия полномасштабного перехода к альтернативной энергетике и по-прежнему делается ставка на малую, автономную энергетику, причем в весьма отдаленном будущем. Что, конечно, скажется на экономическом отставании страны, а также на экологической обстановке как в стране, так и в мире в целом.

Альтернативные источники энергии: виды и использование

В течение всего периода развития цивилизации происходила борьба за обретение новых, более эффективных форм энергии. За тысячи лет был пройден путь от овладения огня до применения управляемой ядерной реакции в атомных электростанциях. Поэтому в истории человечества принято выделять несколько энергетических революций, которые заключались в переходе от одного доминирующего первичного источника энергии к другому. Результаты этих изменений затрагивали не только сферу энергетики и экономики, но и меняли социальный и культурный облик цивилизации.

В настоящее время Мировая энергетика находится на перепутье. С увеличением народонаселения Земли экономика требует все больше энергии, а запасы ископаемого топлива, на котором основана традиционная энергетика, не безграничны. Рост стоимости ископаемого топлива усугубляется и тем, что достигшее колоссальных размеров использование углеводородов наносит ощутимый вред окружающей среде, что отражается на качестве жизни населения. А это означает, что в будущем потребности в энергии, а значит и в новых способах её получения, будут только увеличиваться. На смену эре углеводородов (нефти и газа), придет эра использования альтернативной, чистой энергии.

Основные причины, указывающие на важность скорейшего перехода к АИЭ:

Глобально-экологический: сегодня общеизвестен и доказан факт пагубного влияния на окружающую среду традиционных энергодобывающих технологий (в т.ч. ядерных и термоядерных), их применение неизбежно ведет к катастрофическому изменению климата уже в первых десятилетиях XXI веке.

Политический: та страна, которая первой в полной мере освоит альтернативную энергетику, способна претендовать на мировое первенство и фактически диктовать цены на топливные ресурсы.

Экономический: переход на альтернативные технологии в энергетике позволит сохранить топливные ресурсы страны для переработки в химической и других отраслях промышленности. Кроме того, стоимость энергии, производимой многими альтернативными источниками, уже сегодня ниже стоимости энергии из традиционных источников, да и сроки окупаемости строительства альтернативных электростанций существенно короче. Цены на альтернативную энергию снижаются, а на традиционную — постоянно растут.

Социальный: численность и плотность населения постоянно растут. При этом трудно найти районы строительства АЭС, ГРЭС, где производство энергии было бы рентабельно и безопасно для окружающей среды. Общеизвестны факты роста онкологических и других тяжелых заболеваний в районах расположения АЭС, крупных ГРЭС, предприятий топливно-энергетического комплекса, хорошо известен вред, наносимый гигантскими равнинными ГЭС, – всё это увеличивает социальную напряженность.

Эволюционно-исторический: в связи с ограниченностью топливных ресурсов на Земле, а также экспоненциальным нарастанием катастрофических изменений в атмосфере и биосфере планеты существующая традиционная энергетика представляется тупиковой; для эволюционного развития общества необходимо немедленно начать постепенный переход на альтернативные источники энергии.

Именно с нетрадиционными возобновляемыми источниками энергии (ВИЭ) связывают будущее энергетики. Усилиями мировой науки было обнаружено множество таких источников, большинство из них уже используется более или менее широко. В настоящее время общий вклад ВИЭ в мировой энергобаланс пока невелик, около 20 % конечного потребления энергии. При этом на долю биотоплива и гидроэнергии, используемых традиционными способами, приходится основная часть – около 17 %, на долю нетрадиционных ВИЭ всего около 3 %.

Наиболее известны  и частично применяются следующие виды энергии:

— энергия Солнца;
— энергия ветра;
— биоэнергетика;
— энергия приливов и волн;
— тепловая энергия Земли.
— энергия атмосферного электричества и грозовая энергетика.

Из всех существующих видов альтернативной энергетики самыми востребованными являются солнечная, ветро- и гидроэнергетика.

Энергия солнца

Всевозможные гелиоустановки используют солнечное излучение как альтернативный источник энергии. Излучение Солнца можно использовать как для нужд теплоснабжения, так и для получения электричества.

Существуют разные способы преобразования солнечного излучения в тепловую и электроэнергию и, соответственно, различные типы солнечных электростанций. Наиболее распространены станции, использующие фотоэлектрические преобразователи (фотоэлементы), объединенные в солнечные батареи.

Солнечные электростанции активно используются более чем в 80 странах мира. Большинство крупнейших фотоэлектрических установок мира находятся в США.

К преимуществам солнечной энергии можно отнести возобновляемость данного источника энергии, бесшумность, отсутствие вредных выбросов в атмосферу при переработке солнечного излучения в другие виды энергии.

Недостатками в использовании солнечной энергии являются дороговизна оборудования, зависимость интенсивности солнечного излучения от суточного и сезонного ритма, а также, необходимость больших площадей для строительства солнечных электростанций. Также серьёзной экологической проблемой является использование при изготовлении фотоэлектрических элементов для гелиосистем ядовитых и токсичных веществ, что создаёт проблему их утилизации.

Энергия ветра

Одним из перспективнейших источников энергии является ветер. Принцип работы ветрогенератора элементарен. Сила ветра, используется для того, чтобы привести в движение ветряное колесо. Это вращение в свою очередь передаётся ротору электрического генератора.

Ветроэнергетические установки (ветряные электростанции) широко используются в США, Китае, Индии, а также в некоторых западноевропейских странах (например в Дании, где 25% всей электроэнергии добывают именно таким способом). Ветроэнергетика является весьма перспективным источником альтернативной энергии, в настоящее время многие страны значительно расширяют использование электростанций данного типа.

Преимуществом ветряного генератора является, прежде всего, то, что в ветряных местах, ветер можно считать неисчерпаемым источником энергии. Кроме того, ветрогенераторы, производя энергию, не загрязняют атмосферу вредными выбросами.

К недостаткам устройств по производству ветряной энергии можно отнести непостоянство силы ветра и малую мощность единичного ветрогенератора. Также ветрогенераторы известны тем, что производят много шума (вследствие чего их стараются строить вдали от мест проживания людей), мешают перелетам птиц  и насекомых, а также создают помехи в прохождении радиоволн  и работе военных.

Биоэнергетика

Биоэнергетика позволяет из биотоплива разного вида получать энергию и тепло. Биоэнергетика сейчас находится в стадии активного развития. Крупные промышленные и сельскохозяйственные предприятия активно переходят на биотопливо, что дает им получать электроэнергию и тепло из органического мусора.

К альтернативным источникам энергии относятся не все виды биотоплива: традиционные дрова тоже являются биотопливом, но не являются альтернативным источником энергии. Альтернативное биотопливо бывает твердым (отходы деревообработки и сельского хозяйства), жидким (биодизель и биомазут, а также метанол, этанол, бутанол) и газообразное (водород, метан, биогаз).

Основными преимуществами является утилизация органического мусора, снижение уровня загрязнения окружающей среды. Биотопливо изготавливается из различного сырья, такого как навоз, отходы сельскохозяйственных культур и растений, выращенных специально для топлива. Это возобновляемые ресурсы, которые, вероятно, не закончатся в ближайшее время. Биотопливо снижает выбросы парниковых газов. Кроме того, при выращивании культур для биотоплива они частично поглощают оксид углерода, что делает систему использования биотоплива ещё более устойчивой.

Биотопливо довольно легко транспортировать, оно обладает стабильностью и довольно большой «энергоплотностью», его можно использовать с незначительными модификациями существующих технологий и инфраструктуры.

К недостаткам применения биотоплива относятся:

— ограничения региональной пригодности (в некоторых местностях просто невозможно выращивать биотопливные культуры, например, в местности с холодным или засушливым климатом).

— водопользование – чем меньше воды используется для выращивания сельскохозяйственной культуры, тем лучше, так как вода является ограниченным ресурсом.

— продовольственная безопасность (слишком активное выращивание биотоплива может привести к голоду). Проблема с выращиванием сельскохозяйственных культур для топлива заключается в том, что они займут землю, которую можно было бы использовать для выращивания продуктов питания.

— разрушение среды обитания животных и риск изменения окружающей среды, вследствие применения удобрений и пестицидов при выращивании биотопливных культур (чаще всего это монокультуры для удобства выращивания).

Энергия приливов и волн

Мировой океан аккумулирует энергию в разных видах: энергию биомассы, энергию приливов и отливов, энергию океанических течений, тепловую энергию и др. Проблема заключается в том, чтобы найти экономически и экологически приемлемые способы ее использования. По прогнозным оценкам доступная часть энергии Мирового океана во много раз превышает уровень потребления всех энергетических ресурсов в мире.

По оценкам Ocean Energy Systems, к 2050 г. с помощью подобных технологий можно будет вырабатывать 300 ГВт – это столько же, сколько бы производили 250 ядерных реакторов. А UK Carbon Trust прогнозирует, что к тому времени уже возникнет всемирный рынок приливной энергии стоимостью 126 млрд фунтов стерлингов.

В Японии протестировали устройство, которое генерирует электроэнергию из океанических течений. Испытание установки было проведено на юго-западе префектуры Кагошима. Течения у Кагошимы постоянны по силе и направлению. Турбина экспериментального генератора была установлена на уровне 20-50 м под поверхностью воды. Генератор развил мощность производства электроэнергии всего 30 кВт. Конечно, это немного, но главное – изобретение работает. Ученые полагают, что такой метод генерации электричества может быть более стабильным, чем солнечная энергетика. Организация по разработке новых энергетических и промышленных технологий NEDO надеется внедрить эту технологию в промышленное использование к 2020 г.

В США извлекают энергию из волн.

Исследователи Технологического института Джорджии разработали устройство, преобразующее в электричество энергию волн океана очень широкого диапазона частот. Энергия волн океана — самая слаборазвитая отрасль чистой энергетики. Хотя океан потенциально способен обеспечить энергией весь мир, пока что не существует экономически выгодного способа ее извлечения. Основная проблема в том, что океанские волны непостоянны и колеблются с низкой частотой, тогда как большинство генерирующих устройств лучше всего работают с постоянной амплитудой и высокой частотой.

В прошлом году в проливе Пентленд-Ферт на северном побережье Шотландии началась первая фаза строительства крупнейшей в мире приливной электростанции MeyGen, итоговая мощность которой может достичь 398 МВт. Станция способна обеспечить электричеством 175 тыс. домохозяйств. Возобновляемая энергия приливов стала одним из важнейших направлений новой энергетики, развиваемой в Шотландии. Шотландские приливы, одни из самых мощных в Европе, помогут развить эту многообещающую технологию и сократить выбросы углекислого газа. Шотландия планирует полностью (на 100%) перейти на возобновляемую электроэнергию уже в 2030 г. Достигнутый в 2016 г. уровень составил около 60%.

Аналогичные технологии применяются уже и в Северной Америке – на побережье Новой Шотландии. Эта провинция на северо-востоке Канады действительно напоминает Шотландию — и не в последнюю очередь благодаря высоким приливам.

В ноябре прошлого года там, в заливе Фанди начал работу первый в Северной Америке приливной электрогенератор. Он занимает пять этажей и весит тысячу тонн, его мощность – 2 МВт, что достаточно для питания 500 домов.

В области разработки новейших решений для использования энергии приливов лидирует Великобритания. Этому способствует идеальная схема приливов и благоприятная регулятивная среда. Канада, Китай и Южная Корея также демонстрируют устойчивый прогресс. США также являются одним из основных центров инноваций в данной сфере.

Основные плюсы – высокая экологичность и низкая себестоимость получения энергии.

К главным минусам приливных электростанций относятся высокая стоимость их строительства и суточные изменения мощности, из-за которых электростанции этого типа целесообразно использовать только в составе энергосистем, использующих также и другие источники энергии.

Тепловая энергия Земли

Огромное количество тепловой энергии хранится в глубинах Земли. Это обусловлено тем, что температура ядра Земли чрезвычайно высока. В некоторых местах земного шара происходит прямой выход высокотемпературной магмы на поверхность Земли: вулканические области, горячие источники воды или пара. Энергию этих геотермальных источников и предлагают использовать в качестве альтернативного источника сторонники геотермальной энергетики. Используют геотермальные источники по-разному. Одни источники служат для теплоснабжения, другие – для получения электричества из тепловой энергии.

Для разработки этого источника энергии используются геотермальные электростанции, использующие энергию высокотемпературных грунтовых вод, а также вулканов. На данный момент более распространенной является гидротермальная энергетика, использующая энергию горячих подземных источников. Гидротермальная энергетика, основанная на использовании «сухого» тепла земных недр, на данный момент развита слабо; основной проблемой считается низкая рентабельность данного способа получения энергии.

К преимуществам геотермальных источников энергии можно отнести неисчерпаемость и независимость от времени суток и времени года.

К негативным сторонам можно отнести тот факт, что термальные воды сильно минерализованы, а зачастую ещё и насыщены токсичными соединениями. Это делает невозможным сброс отработанных термальных вод в поверхностные водоёмы. Поэтому отработанную воду необходимо закачивать обратно в подземный водоносный горизонт. Кроме того, некоторые учёные-сейсмологи выступают против любого вмешательства в глубокие слои Земли, утверждая, что это может спровоцировать землетрясения.

Атмосферное электричество и грозовая энергетика

Атмосферное электричество может стать еще одним существенным источником экологически чистой энергии. В нижних слоях атмосферы Земли идут интенсивные процессы испарения, переноса тепла и влаги, образования облаков, сопровождающиеся явлениями электризации. В результате, у поверхности Земли напряженность электростатического поля достигает 100…150 В/м летом и до 300 В/м зимой, значительно изменяясь от погодных условий. В атмосфере постоянно висит положительный объемный заряд величиной около 0,57 млн. кулонов. Энергетический ресурс заряженной атмосферы оценивается величиной около 107 ГВт, что не менее чем в 250 раз превышает потребности человеческой цивилизации в энергии.

Вопросы формирования электрической энергии в атмосфере и использования электричества, сформированного естественным путем, тревожили умы многих ученых на протяжении столетий. Все началось со знаменитого опыта Бенджамина Франклина в июне 1752 года, когда он поднял воздушного змея перед грозовым облаком, и экспериментально доказал, что грозовые явления имеют электрическую природу. В 1850–1860-х годах получили патенты на изобретения в области атмосферного электричества Лумис и Уард в США, во Франции. Среди тех, кто мечтал завоевать и использовать атмосферное электричество в качестве практически неиссякаемого источника энергии был и знаменитый изобретатель Никола Тесла, предложивший способ преобразования высокого постоянного напряжения атмосферы в низкое переменное. В Финляндии Герман Плаусон провел эксперименты с аэростатами, изготовленными из тонких листов магниево-алюминиевого сплава, покрытого очень острыми, изготовленными электролитическим способом иглами. На свои устройства он в 1920-х годах получил патенты США, Великобритании и Германии.

К сожалению все предложенные грандиозные устройства так и не получили широкого практического применения ввиду их громоздкости, непрактичности, опасности, а самое главное, нестабильности снимаемой мощности, которая целиком зависит от «электрической погоды» в атмосфере. Но ни смотря, ни на что, интерес к исследованиям атмосферного электричества не угас, и в самые недавние годы достигнуты значительные успехи.

Новые исследования, проведенные учеными из университета Кампинаса в Бразилии, позволили по-новому взглянуть на задачу получения энергии из атмосферного электричества. В результате этих исследований ученые точно определили, каким именно образом происходит процесс формирования и момент высвобождения электричества из капелек влаги скопившейся в воздухе, как создаются электрические заряды в атмосфере, как они распространяются и каким образом они могут быть преобразованы в электрический ток, пригодный для использования.

В качестве преимуществ атмосферных электростанций отмечаются следующие факторы:

— атмосферная электростанция способна вырабатывать энергию постоянно и не выбрасывает в окружающую среду никаких загрязнителей;

— в случае открытия способа хранения и создания суперконденсатора атмосферного электричества, он будет постоянно подзаряжается с помощью возобновляемых источников энергии – солнца и радиоактивных элементов земной коры;

— электроразрядное оборудование атмосферных станций не бросается в глаза. Оно находятся в верхних слоях атмосферы, слишком высоко для того, чтобы их увидеть невооруженным глазом.

Недостатки:

— атмосферное электричество, как и энергию солнца или ветра, трудно запасать. Его необходимо либо использовать сразу же, на месте получения, либо преобразовывать в любую другую форму, например в водород;

— значительная разрядка земельно-ионосферного суперконденсатора может нарушить баланс глобального электрического контура. В этом случае последствия для окружающей среды будут непредсказуемы;

— высокое напряжение в системах атмосферных электростанций может быть опасным для обслуживающего персонала;

— электроразрядное оборудование необходимого размера сложно обслуживать и поддерживать на необходимой высоте. Кроме того, они могут представлять опасность для авиации.

Грозовая энергетика – это пока лишь теоретическое направление. Молния – это сложный электрический процесс. Для того, чтобы «поймать» и удержать энергию молнии, нужно использовать мощные и дорогостоящие конденсаторы, а также разнообразные колебательные системы. Пока еще грозовая энергетика неоконченный и не совсем сформированный проект, хотя и достаточно перспективный. Его привлекательность состоит в возможности постоянно восстанавливать ресурсы.

Вспышки молний на поверхности Земли происходят практически одновременно в самых разных местах планеты. Специалисты NASA, работая со спутником «Миссия измерения тропических штормов», проводят исследования грозовой активности в разных уголках нашей планеты. Ими собраны данные о частоте происхождения молний и создана соответствующая карта. Были установлены определенные регионы, в которых на протяжении года возникает до 70 ударов молнии на квадратный километр площади, и где в перспективе экономически целесообразно использовать данный вид энергии.

Сейчас ученые всего мира изучают этот сложный процесс и разрабатывают планы и проекты по устранению сопутствующих проблем. Возможно, со временем человечество сможет укротить «строптивую» энергию молнии и перерабатывать ее в ближайшем будущем.

Список литературы

1. Боровский, Ю.В. Современные проблемы мировой энергетики / Ю.В. Боровский, М.: Навона, 2011 г. – 232 с.
2. Дегтярев, К.С. К вопросу об экономике возобновляющихся источников энергии / К.С. Дегтярев, А.М. Залиханов, А.А. Соловьев, Д.А. Соловьев // Энергия. Экономика. Техника. Экология. – 2016. – № 10. – С. 10–21.
3. Довгалюк, Ю.А. О прогнозе развития конвективных облаков и связанных с ними опасных явлений с помощью модели малой размерности / Ю.А. Довгалюк, Н.Е. Веремей, А.А. Синькевич., А.К. Слепухина // Вопросы физики облаков. Сборник статей памяти С.М. Шметера. М: ГУ «НИЦ» Планета, 2008. – 167 с.
4. Кузнецов, Д.А. Возможности развития современной грозовой энергетики / Д.А. Кузнецов // Международный студенческий научный вестник. – 2017. – № 4-6.
5. Огарков, А.И. Большая эффективность малой энергетики / А.И. Огарков // АПК: экономика, управление. – 2007. – № 6. – С. 2–6.
6. Суслов, Н.И. Возобновляемые источники энергии в стране, где много традиционных ресурсов: еще о России / Н. И. Суслов // ЭКО. – 2014. – № 3. – С. 69–87.

Картинки взяты с сайта по ссылке.

---

Король Раиса Александровна

© Раиса Король, научный сотрудник лаборатории моделирования и минимизации антропогенных рисков

e-mail: [email protected]

Альтернативные источники энергии | Новости компании EF-LIGHT

Альтернативные источники энергии – это возобновляемые ресурсы, которые позволяют получать энергию без использования традиционных способов (нефть, газ, уголь). Основная задача альтернативной энергетики – поиск новых источников, которые бы могли обеспечить необходимый объем энергии, не нанося серьезного вреда экологии. Поиск новых ресурсов ведется постоянно, многие «нетрадиционные» методы получения энергии успешно используются в качестве частичной альтернативы традиционным методам. Альтернативная энергетика внедряется во все сферы жизни и на сегодняшний день можно встретить обычные бытовые приборы, работающие на энергии ветра или солнца.

Виды альтернативных источников энергии

Альтернативная энергетика так же, как и традиционная, использует природные ресурсы, однако делает это безопасно для планеты. Основная идея заключается в применении возобновляемых ресурсов, отсюда и название – возобновляемые источники энергии (ВИЭ). Органическое топливо в виде газа и нефти конечно, в то время как энергия ветра или солнца не закончится никогда. Интересно отметить, что возобновляемые источники энергии активно использовались нашими предками еще до того, как в оборот вошло органическое топливо. К сожалению, последнее дает больше энергии при меньших затратах, поэтому сегодня ВИЭ занимают далеко не первое место.

Солнечная энергия. Самый популярный источник альтернативной энергии в мире. Специальные гелиоустановки или солнечные батареи (фотоэлементы) преобразуют солнечную энергию в другие виды энергии. Солнце можно использовать как для теплоснабжения, так и для выработки электроэнергии. Среди преимуществ – возобновляемость ресурса, бесшумность, абсолютная экологичность (при переработке нет вредных выбросов). Главным недостатком является зависимость от суточного и сезонного ритма излучения, а также необходимость использовать большое количество солнечных батарей (большая площадь солнечной фермы) для выработки достаточного количества энергии. На сегодняшний день солнечная энергия активно используется во многих странах; доля энергии, получаемой от солнца, может составлять до 25% от общей суммы всей используемой в стране энергии.

Энергия ветра. Еще один популярный и активно внедряемый ресурс. Специальные ветровые электростанции (современные ветряные мельницы) преобразуют энергию ветра в электричество. Недостатки и преимущества у таких электростанция такие же, как и в случае с энергией солнца. С одной стороны энергия ветра – экологичный и возобновляемый ресурс, с другой – сильная зависимость от природных условий. Еще один недостаток современных ветряных мельниц — высокий уровень шума, это не позволяет устанавливать их вблизи жилых зон. Впрочем, ветроэнергетика на данный момент является самым перспективным направлением альтернативной энергетики

Тепловая энергия земли. Для переработки данного вида энергии используются геотермальные станции, которые преобразуют энергию грунтовых вод, вулканов, термальных источников. Геотермальные станции могут вырабатывать как тепловую энергию, так и электричество для разных нужд. Основное преимущество – возобновляемость и полная независимость от времени суток или времени года (в отличие от энергии солнца и ветра). Основной недостаток – низкая рентабельность и в некоторых случаях невозможность использовать грунтовые воды из-за токсичности.

Энергия приливов и отливов. Данный вид альтернативной энергии начали разрабатывать относительно недавно, он использует энергию приливов и отливов (кинетическую энергию вращения земли) для выработки электроэнергии. Для получения энергии залив или устье реки перекрывают плотиной, в которой установлены гидроагрегаты, работающие в режиме насоса или генератора. К сожалению, в отличие от классической гидроэлектростанции, подобные установки не пользуются большим спросом так как показывают низкую рентабельность. На данный момент специальные насосы чаще всего устанавливают не отдельно, а лишь в качестве одного из элементов классической гидроэлектростанции.

Биотопливо. Биотопливо – это топливо из растительного или животного сырья. Чаще всего под биотопливом нового поколения понимают твердое (торф, отходы деревообработки и сельского хозяйства), жидкое (биодизель и биомазут, а также метанол, этанол, бутанол) и газообразное (водород, метан, биогаз).

Перечисленные виды альтернативного топлива не единственные. Ученые постоянно ведут поиск новых источников энергии; используются грозовая энергия (атмосферное электричество) и даже энергия вирусов. К сожалению, все новые разработки пока не показывают высокой эффективности и не могут стать полноценной заменой традиционной энергетике.

Книги и статьи: Альтернативная энергетика

Книги

Альтернативные источники сырья и топлива : сборник научных трудов конференции АИСТ–2015, 26–28 мая 2015 г., Минск. — Выпуск 2. — Минск : Беларуская навука, 2016. — 143 с.

Полный текст Книга в библиотеке

Альтернативные источники сырья и топлива : тезисы докладов кон­фе­рен­ции АИСТ–2017, 30 мая–1 июня 2017 г., Минск. — Минск : Институт химии новых материалов НАН Беларуси, 2017. — 79 с.

Полный текст Книга в библиотеке

Альтернативные топливно-энергетические ресурсы: экономико-управленческие аспекты ис­поль­зо­ва­ния в условиях инновационного развития общества / В. В. Богатырева. — Новополоцк : ПГУ, 2017. — 323 с.

Содержание Книга в библиотеке

Альтернативные энергоносители на авто­транс­пор­те: эффективность и перспективы / Л. П. Падалко. — Минск : Беларуская навука, 2017. — 263 с.

Содержание Книга в библиотеке

Будущее белорусской энергетики на фоне глобальных трендов : монография / М. М. Ковалев. — Минск : Издательский центр БГУ, 2018. — 223 с.

Полный текст Книга в библиотеке

Введение в «зеленую» химию: Беларусь и страны Вышеградской четверки : опорный конспект лекций / Т. А. Савицкая. — Минск : Издательский центр БГУ, 2016. — 151 с.

Содержание Книга в библиотеке

Возобновляемая энергетика / В. В. Елистратов. — Санкт-Петербург : Издательство политехнического университета, 2016. — 421 с.

Полный текст Книга в библиотеке

Возобновляемая энергетика : учебное пособие / С. Н. Удалов. — Новосибирск : НГТУ, 2016. — 614 с.

Содержание Книга в библиотеке

Возобновляемая энергетика и энер­го­эф­фектив­ность : монография / В. И. Русан. — Минск : Энергопресс, 2015. — 380 с.

Содержание Книга в библиотеке

Возобновляемые источники энергии в изолированных населенных пунктах Российской Арктики / В. Х. Бердин. — Москва : Всемирный фонд дикой природы (WWF), 2017. — 80 с.

Полный текст

Глобальная энергетика: партнер­ство и устойчивое развитие стран и технологий : сборник конференции, 24–28 октября 2017 г. — Минск : БНТУ, 2018. — 174 с.

Полный текст Книга в библиотеке

«Зеленая» экономика: проблемы и пути развития : материалы конференции (Минск, 5 апреля 2017 г.). — Минск : АЖУР Групп, 2017. — 117 с.

Содержание Книга в библиотеке

Карусель энергетики / Ю. Г. Чирков. — Москва : Академический проект, 2016. — 406 с.

Содержание Книга в библиотеке

Комплексная эколого-эко­но­ми­чес­кая оценка развития гидроэнергетики бассейна реки Амур. — Москва, WWF России, 2015, — 279 с.

Полный текст

Логистика поступления солнечной энергии в природные системы Беларуси / А. Ф. Карпенко. — Гомель : ГГУ, 2017. — 195 с.

Полный текст Книга в библиотеке

Модернизация хозяйственного механизма сквозь призму эко­но­ми­чес­ких, правовых, социальных и инже­нер­ных подходов : cборник материалов конференции, 15 марта 2018 г. — Минск : БНТУ, 2018. — 500 с.

Полный текст Книга в библиотеке

Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии : учебное пособие / Ю. Д. Сибикин. — Москва : КноРус, 2017. — 228 с.

Содержание Книга в библиотеке

Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии. Солнечная энер­ге­ти­ка : учебное пособие / В. А. Волчок. — Гродно : ГрГу им. Я. Купалы, 2017. — 55 с.

Полный текст Книга в библиотеке

Нетрадиционные источники энергии: биоэнергетика : учебное пособие / С. Н. Кузьмин. — Москва : Инфра-М, 2016. — 128 с.

Книга в библиотеке

Нефть XXI. Мифы и реальность альтернативной энергетики / В. С. Арутюнов. — Москва : Алгоритм, 2016. — 207 с.

Содержание Книга в библиотеке

Основы экологии и энергосбережения : учебное пособие / Я. Л. Мархоцкий. — Минск : Вышэйшая школа, 2014. — 287 с.

Содержание Книга в библиотеке

Охрана окружающей среды и энер­го­сбе­ре­же­ние в сельском хозяйстве : учебник / А. В. Кильчевский. — Минск : РИПО, 2017. — 334 с.

Содержание Книга в библиотеке

Производство биотоплива в Европейском Союзе: политика, сертификация, критерии устойчивости / А. Н. Кривошеин. — Москва, 2016. — 40 с.

Полный текст

Рабочий процесс дизелей при применении альтернативных топлив / Г. М. Кухарёнок. — Минск : Новое знание, 2017. — 252 с.

Содержание Книга в библиотеке

Ресурсовоспроизводящие, малоотходные и природоохранные технологии освоения недр : материалы конференции, Москва (Россия)–Бишкек (Кыргызстан), 14–20 сентября 2015 г. — Москва : РУДН, 2015. — 413 с.

Полный текст Книга в библиотеке

Сахаровские чтения 2017 года: экологические проблемы XXI века : материалы конференции, 18–19 мая 2017 г., г. Минск : в 2 частях. — Минск : ИВЦ Минфина, 2017. — Часть 2. — 263 с.

Полный текст Книга в библиотеке

Сахаровские чтения 2018 года: экологические проблемы XXI века : материалы конференции, 17–18 мая 2018 г., г. Минск : в 3 частях. — Часть 3. — Минск : ИВЦ Минфина, 2018. — 283 с.

Полный текст Книга в библиотеке

Топливо из нетрадиционных энерго­ре­сур­сов : монография / А. В. Вавилов. — Минск : СтройМедиаПроект, 2014. — 80 с.

Содержание Книга в библиотеке

Формирование стратегии устойчивого энергетического развития : монография / Т. Г. Зорина. — Минск : Мисанта, 2016. — 332 с.

Содержание Книга в библиотеке

Энергетика и экологическая безопасность / В. И. Русан. — Минск : Энергопресс, 2016. — 439 с.

Содержание Книга в библиотеке

Энергетическая направленность развития жизни на планете Земля : энергия и жизнь на Земле : монография / Н. С. Печуркин. — Москва : ИНФРА-М, 2018. — 404 с.

Содержание Книга в библиотеке

Энергетическое использование древесной биомассы : учебник / А. Б. Левин. — Москва : Инфра-М, 2017. — 198 с.

Содержание Книга в библиотеке

Энергия мира : ресурсонезависимое градостроительство: от теории к практике / И. В. Прус. — Минск : Академия управления при Президенте Республики Беларусь, 2015. — 235 с.

Содержание Книга в библиотеке

Энергоплантации : справочное пособие по использованию энергетических растений / Н. С. Купцов. — Минск : Конфидо, 2015. — 127 с.

Полный текст Книга в библиотеке

Энергосбережение — важнейшее условие инновационного развития АПК : сборник статей конференции (Минск, 26–27 ноября 2015 г.). — Минск : БГАТУ, 2015. — 409 с.

Полный текст Книга в библиотеке

Набор по изучению альтернативных источников энергии «Renewable Energy Education Set 2.0»

Набор Renewable Energy Education Set 2.0 является компактной версией комплекта Horizon Energy Box и предназначен для ознакомления с основными технологическими решениями в области альтернативной энергетики.

В данном наборе представлены различные варианты источников и потребителей электроэнергии.

Функционал набора позволяет как изучить основы водородной, ветряной и солнечной энергетики, так и выполнять собственные проекты по перечисленным темам.

Примеры лабораторных и практических работ:

• Определение зависимости энергоэффективности ветрогенератора от количества используемых лопастей
• Определение зависимости энергоэффективности ветрогенератора от угла, под которым расположены лопасти
• Использование ветрогенератора для снабжения различных потребителей электроэнергии
• Определение зависимости напряжения и мощности выдаваемой солнечной панелью от освещенности ее поверхности
• Определение зависимости напряжения и мощности выдаваемой солнечной панелью от спектральных характеристик падающего света
• Определение зависимости напряжения и мощности выдаваемой солнечной панелью от угла падения света
• Использование солнечной панели для снабжения различных потребителей электроэнергии
• Определение зависимости напряжения и мощности, выдаваемой водородным ТЭ
• Параллельное и последовательное соединение ТЭ, работающих на водороде

Спецификация:

• Габаритные размеры (ДхШхВ): 440х330х110 мм
• Масса: 1,3 кг
• Модуль вентилятора
• Ротор ветрогенератора, держатель для лопастей
• Лопасть А (3 шт.), лопасть В (3 шт.), лопасть С (3 шт.)
• Лопасть вентилятора
• Основание ветрогенератора
• Мачта ветрогенератора
• Электролизёр с протонно-обменной мембраной
• Малый водородный топливный элемент
• Резервуар для воды и накопления кислорода
• Солнечная панель
• Водородный топливный элемент обратимого действия
• Блок батарей AA с соединительными выводами
• Силиконовый водородопровод
• Провода
• Шприц

Возобновляемые источники энергии | Типы, формы и источники

В настоящее время наиболее популярными возобновляемыми источниками энергии являются:

1. Солнечная энергия
2. Ветровая энергия
3. Гидроэнергетика
4. Приливная энергия
5. Геотермальная энергия
6. Энергия биомассы

Как эти типы возобновляемой энергии Энергетическая работа

1) Солнечная энергия

Солнечный свет — один из самых богатых и свободно доступных энергетических ресурсов нашей планеты. Количество солнечной энергии, которая достигает поверхности Земли за один час, превышает общие потребности планеты в энергии за год.Хотя это звучит как идеальный возобновляемый источник энергии, количество солнечной энергии, которое мы можем использовать, варьируется в зависимости от времени суток и сезона года, а также географического положения. В Великобритании солнечная энергия становится все более популярным способом дополнить потребление энергии. Узнайте, подходит ли это вам, прочитав наше руководство по солнечной энергии.

2) Энергия ветра

Ветер — изобильный источник чистой энергии. Ветряные фермы становятся все более привычным явлением в Великобритании, поскольку ветроэнергетика вносит постоянно растущий вклад в национальную энергосистему.Чтобы использовать электричество из энергии ветра, турбины используются для приведения в действие генераторов, которые затем подают электроэнергию в национальную энергосистему. Несмотря на то, что существуют бытовые или «внесетевые» системы выработки электроэнергии, не все объекты подходят для установки отечественной ветряной турбины. Узнайте больше о ветроэнергетике на нашей странице о ветроэнергетике.

3) Гидроэнергетика

Как возобновляемый источник энергии, гидроэнергетика является одним из наиболее коммерчески развитых. Построив плотину или барьер, можно использовать большой резервуар для создания контролируемого потока воды, который будет приводить в движение турбину, вырабатывающую электричество.Этот источник энергии часто может быть более надежным, чем солнечная или ветровая энергия (особенно если это приливно, а не река), а также позволяет хранить электроэнергию для использования, когда спрос достигает пика. Как и энергия ветра, в определенных ситуациях гидроэнергетика может быть более жизнеспособной в качестве коммерческого источника энергии (в зависимости от типа и по сравнению с другими источниками энергии), но в очень большой степени в зависимости от типа собственности ее можно использовать для бытовых, автономных ‘ поколение. Узнайте больше, посетив нашу страницу о гидроэнергетике.

4) Приливная энергия

Это еще одна форма гидроэнергетики, в которой для привода турбогенераторов используются приливные течения два раза в день.Хотя приливный поток, в отличие от некоторых других источников гидроэнергии, не является постоянным, он очень предсказуем и поэтому может компенсировать периоды, когда приливное течение невелико. Узнайте больше, посетив нашу страницу морской энергетики.

5) Геотермальная энергия

Используя естественное тепло под поверхностью земли, геотермальную энергию можно использовать для обогрева домов напрямую или для выработки электроэнергии. Хотя геотермальная энергия использует энергию прямо у нас под ногами, она имеет незначительное значение в Великобритании по сравнению с такими странами, как Исландия, где геотермальное тепло гораздо более свободно доступно.

6) Энергия биомассы

Это преобразование твердого топлива из растительных материалов в электричество. Хотя по сути, биомасса включает сжигание органических материалов для производства электроэнергии, и в настоящее время это гораздо более чистый и энергоэффективный процесс. Преобразуя сельскохозяйственные, промышленные и бытовые отходы в твердое, жидкое и газовое топливо, биомасса вырабатывает электроэнергию с гораздо меньшими экономическими и экологическими затратами.

Что не является возобновляемым источником энергии?

Ископаемое топливо не является возобновляемым источником энергии, потому что оно не безгранично.Кроме того, они выделяют в нашу атмосферу углекислый газ, который способствует изменению климата и глобальному потеплению.

Сжигать дрова вместо угля немного лучше, но это сложно. С одной стороны, древесина является возобновляемым ресурсом — при условии, что она поступает из устойчиво управляемых лесов. Древесные пеллеты и прессованные брикеты производятся из побочных продуктов деревообрабатывающей промышленности, поэтому, возможно, это отходы вторичной переработки.

Топливо из сжатой биомассы также производит больше энергии, чем бревна. С другой стороны, при сжигании древесины (будь то необработанная древесина или переработанные отходы) частицы попадают в нашу атмосферу.

Будущее возобновляемых источников энергии

По мере роста населения мира растет и спрос на энергию для обеспечения наших домов, предприятий и сообществ. Инновации и расширение возобновляемых источников энергии являются ключом к поддержанию устойчивого уровня энергии и защите нашей планеты от изменения климата.

Возобновляемые источники энергии составляют 26% мировой электроэнергии сегодня, но, по данным Международного энергетического агентства (МЭА), ожидается, что к 2024 году их доля достигнет 30%.«Это поворотное время для возобновляемых источников энергии», — сказал исполнительный директор МЭА Фатих Бирол.

В 2020 году Великобритания совершит новую удивительную веху в области возобновляемых источников энергии. В среду, 10 июня, страна впервые отметила два месяца работы исключительно на возобновляемых источниках энергии. Это большой шаг в правильном направлении для возобновляемых источников энергии. (1)

Ожидается, что в будущем количество возобновляемых источников энергии будет продолжать расти, поскольку мы видим рост спроса на электроэнергию.Это снизит цены на возобновляемые источники энергии — отлично для планеты и для наших кошельков.

Возобновляемые источники энергии Определение и типы возобновляемых источников энергии

Перейти к разделу

Ветряные турбины и большая солнечная панель в Палм-Спрингс, Калифорния,

Возобновляемые источники энергии стремительно развиваются, поскольку инновации снижают затраты и начинают реализовывать перспективы экологически чистой энергии в будущем.Американская солнечная и ветровая генерация бьет рекорды и интегрируется в национальную электросеть без ущерба для надежности.

Это означает, что возобновляемые источники энергии все больше вытесняют «грязное» ископаемое топливо в энергетическом секторе, предлагая выгоду от более низких выбросов углерода и других видов загрязнения. Но не все источники энергии, которые продаются как «возобновляемые», полезны для окружающей среды. Биомасса и большие плотины гидроэлектростанций создают трудные компромиссы при рассмотрении воздействия на дикую природу, изменения климата и других проблем.Вот что вам следует знать о различных типах возобновляемых источников энергии и о том, как вы можете использовать эти новые технологии у себя дома.

Что такое возобновляемая энергия?

Возобновляемая энергия, часто называемая чистой энергией, поступает из природных источников или процессов, которые постоянно пополняются. Например, солнечный свет или ветер продолжают светить и дуть, даже если их наличие зависит от времени и погоды.

В то время как возобновляемые источники энергии часто считают новой технологией, использование энергии природы уже давно используется для отопления, транспортировки, освещения и многого другого.Ветер привел в движение лодки для плавания по морям и ветряные мельницы для измельчения зерна. Солнце согревало днем ​​и помогало разжигать костры до вечера. Но за последние 500 лет или около того люди все чаще обращались к более дешевым и грязным источникам энергии, таким как уголь и фракционный газ.

Теперь, когда у нас появляются все более инновационные и менее дорогие способы улавливания и удержания энергии ветра и солнца, возобновляемые источники энергии становятся все более важным источником энергии, на которые приходится более одной восьмой U.Поколение С. Расширение возобновляемых источников энергии также происходит в больших и малых масштабах, от солнечных панелей на крышах домов, которые могут продавать электроэнергию обратно в сеть, до гигантских оффшорных ветряных электростанций. Даже некоторые целые сельские общины полагаются на возобновляемые источники энергии для отопления и освещения.

Поскольку использование возобновляемых источников энергии продолжает расти, ключевой целью будет модернизация энергосистемы Америки, сделав ее более умной, безопасной и более интегрированной в разных регионах.

Грязная энергия

Невозобновляемая или «грязная» энергия включает ископаемое топливо, такое как нефть, газ и уголь.Невозобновляемые источники энергии доступны только в ограниченном количестве, и их восполнение занимает много времени. Когда мы перекачиваем газ на станцию, мы используем ограниченный ресурс, полученный из сырой нефти, которая существует с доисторических времен.

Невозобновляемые источники энергии также обычно встречаются в определенных частях мира, что делает их более многочисленными в одних странах, чем в других. Напротив, в каждой стране есть доступ к солнцу и ветру. Приоритет невозобновляемых источников энергии может также повысить национальную безопасность за счет уменьшения зависимости страны от экспорта из стран, богатых ископаемым топливом.

Многие невозобновляемые источники энергии могут угрожать окружающей среде или здоровью человека. Например, для бурения нефтяных скважин может потребоваться вскрытие бореальных лесов Канады, технологии, связанные с гидроразрывом, могут вызывать землетрясения и загрязнение воды, а угольные электростанции загрязняют воздух. В довершение всего, все эти действия способствуют глобальному потеплению.

Виды возобновляемых источников энергии

Солнечная энергия

На протяжении тысячелетий люди использовали солнечную энергию для выращивания сельскохозяйственных культур, поддержания тепла и сушки пищи.По данным Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии, «за один час на Землю падает больше энергии солнца, чем используется всеми людьми в мире за один год». Сегодня мы используем солнечные лучи по-разному — для обогрева домов и предприятий, для подогрева воды или питания устройств.

Солнечные панели на крышах Восточного Остина, штат Техас,

Солнечные или фотоэлектрические (PV) элементы сделаны из кремния или других материалов, которые преобразуют солнечный свет непосредственно в электричество.Распределенные солнечные системы вырабатывают электроэнергию на местном уровне для домов и предприятий, используя панели на крышах или общественные проекты, которые питают целые кварталы. Солнечные фермы могут генерировать электроэнергию для тысяч домов, используя зеркала для концентрации солнечного света на акрах солнечных элементов. Плавучие солнечные фермы — или «плавучие гелиоэлектрики» — могут эффективно использовать очистные сооружения и водоемы, которые не являются экологически уязвимыми.

Solar поставляет чуть более 1 процента США.производство электроэнергии . Но почти треть всех новых генерирующих мощностей в 2017 году приходилась на солнечную энергию, уступая только природному газу.

Солнечные энергетические системы не производят загрязнителей воздуха или парниковых газов, и, пока они правильно расположены, большинство солнечных панелей оказывают незначительное воздействие на окружающую среду за пределами производственного процесса.

Энергия ветра

Мы далеко ушли от старых ветряных мельниц. Сегодня турбины высотой с небоскребы — с турбинами почти такого же диаметра — привлекают внимание во всем мире.Энергия ветра вращает лопасти турбины, которая питает электрический генератор и производит электричество.

Ветер, на который приходится немногим более 6 процентов генерации в США, стал самым дешевым источником энергии во многих частях страны. В число ведущих штатов ветроэнергетики входят Калифорния, Техас, Оклахома, Канзас и Айова, хотя турбины можно размещать в любом месте с высокими скоростями ветра — например, на вершинах холмов и открытых равнинах — или даже на открытом море в открытом море.

Другие альтернативные источники энергии

Hydroelectric Power

Гидроэнергетика является крупнейшим возобновляемым источником электроэнергии в Соединенных Штатах, хотя вскоре ожидается, что энергия ветра выйдет на первое место.Гидроэнергетика полагается на воду — обычно это быстро движущаяся вода в большой реке или быстро спускающаяся вода с высокой точки — и преобразует силу этой воды в электричество, вращая лопасти турбины генератора.

На национальном и международном уровнях крупные гидроэлектростанции — или мегаплотины — часто считаются невозобновляемой энергией. Мегаплотины отводят и сокращают естественные потоки, ограничивая доступ животных и людей, которые зависят от рек. Небольшие гидроэлектростанции (установленная мощность менее 40 мегаватт), тщательно управляемые, не причиняют такой большой экологический ущерб, поскольку они отвлекают лишь часть потока.

Биомасса Энергия

Биомасса — это органический материал, который поступает из растений и животных и включает в себя сельскохозяйственные культуры, древесные отходы и деревья. Когда биомасса сжигается, химическая энергия выделяется в виде тепла и может генерировать электричество с помощью паровой турбины.

Биомассу часто ошибочно называют чистым возобновляемым топливом и более зеленой альтернативой углю и другим ископаемым видам топлива для производства электроэнергии. Однако недавняя наука показывает, что многие формы биомассы, особенно лесной, производят более высокие выбросы углерода, чем ископаемое топливо.Также существуют негативные последствия для биоразнообразия. Тем не менее, некоторые формы энергии биомассы могут служить вариантом с низким содержанием углерода при определенных обстоятельствах. Например, опилки и щепа с лесопильных заводов, которые в противном случае быстро разлагались бы и выделяли углерод, могут быть источником энергии с низким содержанием углерода.

Геотермальная энергия

Геотермальная электростанция Сварценги недалеко от Гриндавика, Исландия

Даниэль Снаер Рагнарссон / iStock

Если вы когда-нибудь отдыхали в горячем источнике, значит, вы использовали геотермальную энергию.Ядро Земли примерно такое же горячее, как поверхность Солнца, из-за медленного распада радиоактивных частиц в горных породах в центре планеты. Бурение глубоких скважин выводит на поверхность очень горячую подземную воду в качестве гидротермального ресурса, который затем прокачивается через турбину для выработки электроэнергии. Геотермальные установки обычно имеют низкие выбросы, если они закачивают пар и воду, которые они используют, обратно в резервуар. Есть способы создать геотермальные электростанции там, где нет подземных резервуаров, но есть опасения, что они могут увеличить риск землетрясения в районах, которые уже считаются геологическими горячими точками.

Океан

Энергия приливов и волн все еще находится в стадии развития, но океаном всегда будет управлять гравитация луны, что делает использование ее силы привлекательным вариантом. Некоторые подходы к приливной энергии могут нанести вред дикой природе, например, приливные заграждения, которые работают так же, как плотины и расположены в океанской бухте или лагуне. Как и приливная сила, сила волны зависит от плотинных структур или устройств, закрепленных на дне океана, на поверхности воды или чуть ниже нее.

Возобновляемые источники энергии в доме

Солнечная энергия

В меньшем масштабе мы можем использовать солнечные лучи для питания всего дома — будь то с помощью фотоэлементов или пассивной солнечной конструкции дома.Пассивные солнечные дома предназначены для того, чтобы встречать солнце через окна, выходящие на юг, а затем сохранять тепло через бетон, кирпич, плитку и другие материалы, которые сохраняют тепло.

Некоторые дома на солнечных батареях вырабатывают более чем достаточно электроэнергии, что позволяет домовладельцу продавать излишки электроэнергии обратно в сеть. Батареи также являются экономически привлекательным способом хранения избыточной солнечной энергии, чтобы ее можно было использовать в ночное время. Ученые усердно работают над новыми достижениями, сочетающими форму и функцию, такими как солнечные световые люки и кровельная черепица.

Геотермальные тепловые насосы

Геотермальная технология — это новый взгляд на узнаваемый процесс: змеевики в задней части холодильника представляют собой миниатюрный тепловой насос, отводящий тепло изнутри, чтобы продукты оставались свежими и прохладными. В доме геотермальные или геообменные насосы используют постоянную температуру земли (на несколько футов ниже поверхности) для охлаждения домов летом и обогрева домов зимой — и даже для нагрева воды.

Геотермальные системы изначально могут быть дорогими в установке, но обычно окупаются в течение 10 лет.Они также тише, требуют меньшего количества проблем с обслуживанием и служат дольше, чем традиционные кондиционеры.

Малые ветряные системы

Ветряная электростанция на заднем дворе? Лодки, владельцы ранчо и даже сотовые компании регулярно используют небольшие ветряные турбины. Дилеры теперь помогают размещать, устанавливать и обслуживать ветряные турбины и для домовладельцев, хотя некоторые энтузиасты DIY устанавливают турбины сами. В зависимости от ваших потребностей в электроэнергии, скорости ветра и правил зонирования в вашем районе ветряная турбина может снизить вашу зависимость от электрической сети.

Продажа энергии, которую вы собираете

Дома, работающие на ветряной и солнечной энергии, могут быть автономными или подключаться к более крупной электросети, которую предоставляет их поставщик электроэнергии. Электроэнергетические компании в большинстве штатов позволяют домовладельцам оплачивать только разницу между потребляемой электроэнергией, поставляемой в сеть, и тем, что они произвели — процесс, называемый чистым счетчиком. Если вы производите больше электроэнергии, чем потребляете, ваш провайдер может заплатить вам розничную цену за эту мощность.

Возобновляемые источники энергии и вы

Пропаганда возобновляемых источников энергии или их использование в домашних условиях может ускорить переход к экологически чистой энергии будущего.Даже если вы еще не можете установить солнечные батареи, вы можете выбрать электричество из экологически чистых источников энергии. (Обратитесь в свою энергетическую компанию, чтобы узнать, предлагает ли она такой выбор.) Если возобновляемая энергия недоступна через ваше коммунальное предприятие, вы можете приобрести сертификаты возобновляемой энергии для компенсации вашего использования.

Годовые отчеты по энергетике

NRDC | NRDC

NRDC каждый год анализирует самые свежие данные, чтобы представить общую картину энергетического сектора США, который претерпевает серьезный сдвиг в сторону увеличения объемов возобновляемой энергии и экономичной энергоэффективности.Однако Америка по-прежнему должна делать больше для достижения своей доли в наших глобальных климатических целях.

2020:

Медленно и устойчиво не выиграют климатическую гонку

В 2019 году Америка добилась устойчивого прогресса в нескольких важнейших секторах чистой энергии. После резкого роста в 2018 году общее углеродное загрязнение в США снизилось на 3 процента в 2019 году, в первую очередь за счет сектора энергетики, который также выполнил цели по сокращению выбросов в соответствии с Планом чистой энергии эпохи Обамы на 11 лет раньше. Энергия ветра и солнца процветает, и законы штатов, обязательства коммунальных предприятий и корпоративные цели в области экологически чистой энергии, поставленные в 2019 году, будут способствовать дальнейшему ускорению роста возобновляемых источников энергии по всей стране.С другой стороны, Соединенные Штаты продолжают добывать нефть и газ в огромных количествах; В 2019 году на потребление нефти и газа в США пришлось 80 процентов выбросов углерода, и мы экспортируем большие объемы этого ископаемого топлива за границу, что способствует глобальным выбросам. Такого медленного продвижения к экологически чистой энергии в будущем будет просто недостаточно, чтобы удержать глобальное потепление на уровне ниже 1,5 градусов по Цельсию и предотвратить наихудшие последствия климатического кризиса. Как мы отмечаем в нашем Ежегодном энергетическом отчете 8 ^th , в наших энергетических тенденциях на 2019 год есть хорошие новости, но мы должны делать больше — гораздо больше — и у нас больше нет времени тратить зря.

---

ПРОСМОТРЕТЬ ОТЧЕТ

8-й Годовой отчет по энергетике: медленное и устойчивое не победит в климатической гонке

---

2019

Энергетический прогресс Америки: дуэль чистой и грязной инфраструктуры

Перед лицом враждебной администрации, которая остановила национальный импульс (и даже вызвало некоторый откат), отдельные штаты, города, коммунальные предприятия и предприятия берут на себя новаторские обязательства по решению проблемы климата. Солнечная и ветровая энергия процветают, а стоимость чистой энергии продолжает быстро падать.Ветровая и солнечная энергия уже вытесняют угольную энергию и, вероятно, окажут аналогичное экономическое давление на природный газ в течение следующих полутора десятилетий. Между тем, угольная генерация упала до минимума за четыре десятилетия. К сожалению, однако, инфраструктура природного газа и нефти расширяется, чему способствует приток дешевой нефти и газа, подвергнутых гидроразрыву. А после пяти лет снижения выбросов углекислого газа (CO2) в 2018 году выбросы в США выросли; во всем мире выбросы CO2 достигли рекордно высокого уровня. США должны подтвердить приверженность достижению наших климатических целей от штата к штату и от города к городу, настаивая на возвращении федеральной поддержки.

2018

Американский климатический перекресток: продвигая чистую энергию выше и быстрее

После еще одного года значительных достижений США в области чистой энергетики Межправительственная группа экспертов по изменению климата выпустила отрезвляющее предупреждение об опасных последствиях, если мы не будем действовать быстро, чтобы ограничить глобальное потепление. В этом отчете исследуются возникающие возможности и препятствия на пути к более безопасному климату в будущем. Популярность угля упала до исторического минимума в 2017 году, когда возобновляемые источники энергии и энергоэффективность были самыми чистыми и дешевыми U.С. источники энергии. В результате Америка почти достигла целей по сокращению выбросов в Плане чистой энергии на 13 лет раньше, чем предполагалось, несмотря на враждебную администрацию Трампа. Прогресс и инновации открыли доступ к более чистым и дешевым альтернативам, которые становятся основным ресурсом по всей стране. Даже с учетом этих положительных тенденций необходимо сделать гораздо больше для обеспечения продолжения перехода к чистой энергии.

2017

Революция чистой энергии в Америке

Согласно отчету NRDC за 2017 год, несмотря на новые политические препятствия, улучшение экономики способствует революции в чистой энергии, в которой нуждается Америка.Десятки рекордов чистой энергии были побиты в Соединенных Штатах. Солнечная энергия продемонстрировала беспрецедентный рост, и теперь у нас есть первая в США оффшорная ветряная электростанция. Более сильные инвестиции и стандарты в области энергоэффективности позволили сократить потери энергии и счета за коммунальные услуги. Тем временем сетевые операторы и коммунальные предприятия прилагают все усилия, чтобы интегрировать больше чистой энергии в нашу систему электроснабжения без ущерба для надежности. В целом Соединенные Штаты сокращают загрязнение, вызывающее изменение климата, даже несмотря на то, что национальные расходы на энергию достигают рекордно низкого уровня.

2016

Ускорение перехода к будущему чистой энергии

Соединенные Штаты строят революцию в области чистой энергии, которая, согласно отчету NRDC за 2016 год, обеспечит значительное сокращение загрязнения. Выработка угля упала до исторического минимума, производя только одну треть нашей электроэнергии, в то время как производство возобновляемой энергии достигло рекордного уровня, при этом более одной восьмой электроэнергии Америки вырабатывается с помощью солнечных панелей, ветряных турбин и других возобновляемых ресурсов. В прошлом году в области энергетики был достигнут ряд побед для окружающей среды, о чем свидетельствует глобальное климатическое соглашение и план по сокращению выбросов углерода для Соединенных Штатов.

2015 год

Тектонический сдвиг в энергетическом ландшафте Америки

Соединенные Штаты возглавляют глобальный переход к чистой энергии, который достиг новых рубежей: потребление угля и электроэнергии по всей стране снизилось, потребление нефти не изменилось, а возобновляемые источники энергии резко выросли, согласно отчету NRDC за 2015 год. отчет. Устойчивый прогресс в области энергоэффективности, ветроэнергетики и солнечной энергетики проложил путь к первым в Америке общенациональным ограничениям на выбросы углерода электростанциями и вселил надежду на значительный прогресс в глобальных переговорах по климату, запланированных на декабрь в Париже.

2014

Положительные тенденции в энергетике служат хорошим предзнаменованием для безопасности и экономики США

Соединенные Штаты сокращают нефтяную зависимость, замедляют рост потребностей в электроэнергии и делают энергетические услуги более доступными для всех американцев. Потребление нефти и энергии остается значительно ниже уровней десятилетней давности, возобновляемые источники энергии стремительно растут, а рост продаж электроэнергии в США продолжает снижаться. Обзор NRDC за 2014 год показывает, что общее состояние энергетической экономики США остается отличным.Самым важным фактором, способствующим этим положительным тенденциям, является энергоэффективность — крупнейший и самый недорогой ресурс в стране. Эффективность позволила Америке получать больше работы за счет меньшего количества нефти, природного газа и электроэнергии, одновременно продвигая нашу экономику вперед. Есть все признаки того, что эти положительные энергетические тенденции будут продолжаться и ускоряться.

2013 г.

(на удивление) хорошие новости энергетики в Америке

На протяжении десятилетий новости энергетики Америки становились все хуже и хуже, начиная с нефтяного кризиса 1970-х годов.Однако анализ NRDC за 2013 год обнаружил заметный поворот. Судя по ключевым показателям экономики, безопасности и окружающей среды, состояние энергетической экономики США никогда не было лучше. Во многом благодаря повышению энергоэффективности положительные энергетические тенденции экономят стране сотни миллиардов долларов ежегодно, помогая американским рабочим и компаниям конкурировать во всем мире, делая нашу страну более энергобезопасной и существенно сокращая национальный углеродный след. Однако эти тенденции должны продолжаться и ускоряться, чтобы компенсировать наиболее разрушительные последствия изменения климата.Мы должны опираться на положительные энергетические тенденции Америки и уделять приоритетное внимание повышению эффективности, которое стоит гораздо меньше, чем энергия, которую они вытесняют.

Наши леса — не топливо | NRDC

Сплошная вырубка, расположенная недалеко от реки Мехеррин в Северной Каролине, которая опустошила территорию зрелого заболоченного леса, а также почти 100 акров окружающего естественного леса. Следователи отслеживали целые деревья от выреза непосредственно до предприятия Enviva в Саутгемптоне в Вирджинии.

Dogwood Alliance, январь 2018 г.

На юго-востоке Соединенных Штатов происходит экологическая катастрофа: деревья вырубают из лесов и превращают в миллионы тонн древесных гранул, которые будут экспортироваться и сжигаться в качестве топлива на европейских электростанциях. Так называемая энергия биомассы наносит вред нашему климату и воздуху, нашим лесам и нашим сообществам, в то время как промышленность прячется за завесой дезинформации.

Когда энергетические компании сжигают деревья для производства электроэнергии, это приводит к увеличению выбросов углекислого газа, изменяющих климат, разрушению экосистем и перемещению диких животных.Леса — один из наших лучших инструментов в борьбе с изменением климата и одна из наших лучших защит от его воздействия. Там же мы гуляем, разбиваем лагерь, охотимся и ловим рыбу. Леса повышают качество нашей жизни и наше благополучие — преимущества, которые исчезают, когда гигантские производители древесных гранул, такие как Enviva, вносят свой вклад в уничтожение лесов, получая древесину из сплошных лесов.

---

Правда

Сжигание лесной биомассы увеличивает углеродное загрязнение.

Миф

“ Для активного решения директив Конгресса и озабоченностей заинтересованных сторон, касающихся использования лесной биомассы для производства энергии, политика EPA в предстоящих нормативных актах будет заключаться в устранении биогенных выбросов CO2 в результате сжигания биомассы из управляемых лесов. у стационарных источников для производства энергии как углеродно-нейтральный.”
—U.S. Агентство по охране окружающей среды программный меморандум , 23 апреля 2018 г.

Причина

Несмотря на заявления администрации Трампа и некоторых членов Конгресса, сжигание лесной биомассы для производства электроэнергии не является «углеродно-нейтральным». (Углеродно-нейтральный по существу означает, что это не приводит к чистому увеличению содержания углекислого газа в атмосфере.) Ведущие ученые говорят нам, что когда биомасса удаляется из лесов и сжигается для получения электроэнергии, результатом является увеличение углекислого газа, которое сохраняется в атмосфере в течение десятилетий. , даже в лучшем случае, когда новые деревья пересаживаются немедленно.Это даже не включает дополнительные выбросы, связанные со сбором, измельчением, сушкой, подготовкой и транспортировкой древесных гранул.

---

Правда

На единицу энергии биомасса приводит к более высоким выбросам, чем уголь.

Миф

«Древесные пеллеты, которые Enviva поставляет для выработки энергии, являются устойчивой возобновляемой альтернативой углю и другим ископаемым видам топлива».
—Enviva, Modern Bioenergy веб-страница

Причина

В течение многих лет ученые предупреждали, что сжигание деревьев для производства электроэнергии ухудшает климатические изменения так же, как уголь и другие ископаемые виды топлива.Поскольку древесина является менее энергоемким топливом, установки, работающие на биомассе, выделяют из своих дымовых труб больше CO2, чем уголь, для выработки того же количества электроэнергии. А вырубка старых деревьев и замена их саженцами сокращает запасы углерода в лесу на десятилетия и более (и только если этим лесам разрешено отрастать, а не превращать их в плантации).

Даже когда электростанции сжигают лесные остатки — остатки лесозаготовительных работ — в результате на десятилетия остается больше CO2 в атмосфере.Это несовместимо с острой необходимостью сократить выбросы, чтобы ограничить ущерб от глобального потепления.

---

Правда

Практика заготовки древесины в биомассе является неустойчивой и способствует деградации лесов.

Миф

«Enviva производит древесные пеллеты в регионе, используя ряд устойчивых методов, которые защищают экологически уязвимые районы и сохраняют рабочие леса».
—Enviva, « Ответственная работа с лесами / Здоровье и рост » веб-страница

Причина

Сжигание дров для получения электричества ухудшает состояние лесов и угрожает дикой природе.Расследования неправительственных организаций — вместе с независимыми сообщениями новостных организаций по всему миру — выявили нерациональные методы лесозаготовки, используемые для получения древесины для производства пеллет, производимых и экспортируемых Enviva, крупнейшим в мире производителем древесных гранул для использования в качестве топлива. Эти исследования показывают разрушительную реальность источников биомассы на юго-востоке Соединенных Штатов, в том числе из сплошных рубок спелых лиственных лесов. Они также обращают внимание на огромное количество наиболее углеродоемких видов биомассы, включая целые деревья, которые входят в цепочку поставок отрасли.

Enviva — ведущий поставщик британского производителя электроэнергии Drax и других крупных энергетических компаний в Европе. Чтобы удовлетворить свой огромный спрос на древесное топливо, такие регионы, как юго-восток, увеличили производство пеллет. Для достижения производственной мощности четырех предприятий Enviva по производству древесных гранул в Северной Каролине и Вирджинии требуется вырубка почти 50 000 акров леса в год.

---

Truth

Компании, занимающиеся производством биомассы, полагаются на доминирующую в отрасли схему сертификации, чтобы сделать свои методы экологически безопасными.

Миф

«Видение Программы устойчивой биомассы (SBP) — это экономически, экологически и социально устойчивая цепочка поставок древесной биомассы, которая способствует низкоуглеродной экономике … Сертификация SBP гарантирует, что древесная биомасса поставляется из законные и устойчивые источники ».
—Drax, Программа устойчивого развития биомассы веб-страница

Причина

Основным сертификатом «экологичных» древесных гранул, используемых Enviva и ее основными клиентами, такими как Drax, является Программа устойчивой биомассы (SBP).С самого начала в этой схеме сертификации доминировала промышленность, и она была построена с использованием подхода самоконтроля, что привело к увеличению выбросов углерода, ускоренной потере естественных лесов и ущербу для местного населения. Это не более чем дымовая завеса для уничтожения лесов, как подробно описано в нашем отчете о глубоких недостатках и недостатках SBP.

Индустрия биомассы также представляет собой серьезную угрозу экологической справедливости для сообществ, в которых она работает. Enviva размещает свои заводы по производству древесных гранул в бедных сельских районах Северной Каролины, Вирджинии и на побережье Мексиканского залива.Это общины, которые уже проживают в регионе, где показатели вырубки леса одни из самых высоких в мире. Они также страдают от одного из самых высоких уровней бедности в стране и сталкиваются с угрозой усиления наводнений из-за изменения климата.

---

Вид с воздуха на Enviva Northampton в округе Нортгемптон, Северная Каролина, 2019 год

Правда

Когда компании, производящие биомассу, заявляют о своих правах на выгоду от улавливания углерода лесами, уже растущими в других частях региона, это не делает их древесные гранулы «углеродно-нейтральным» топливом — это двойной счет.

Миф

«Изучение леса на уровне ландшафта показывает … [он может] повторно улавливать углерод, выделяемый при сжигании древесных гранул или любого другого древесного сырья для получения энергии в течение года».
—RealClearEnergy, Лес за деревьями: древесная биомасса помогает сократить выбросы CO2 , 29 января 2020 г.

Причина

Любое сокращение поглощения углерода лесами приводит к увеличению углерода в атмосфере, просто как дымовая труба одинакового размера.Тот факт, что другие части леса улавливают углерод, не может компенсировать воздействие на климат вырубки деревьев и сжигания их для получения электроэнергии.

Отрасль древесных гранул утверждает, что рост оставшихся неразрубленных лесов в другом месте в регионе или штате может компенсировать выбросы дымовых труб от сжигания древесины для топлива электростанций. Это все равно, что требовать, чтобы сберегательный счет соседа покрыл ваш долг. Так называемый ландшафтный учет — это, по сути, двойной учет. Эти необрубленные леса будут расти и «накапливать» углерод в любом случае — с присутствием промышленности биомассы или без нее.

Истина

Нам нужно увеличивать, а не сокращаться, поглотитель углерода в лесах. Сжигание деревьев для получения электричества отбрасывает нас назад.

Миф

«Несмотря на быстрый рост населения и повышенный спрос на древесину во всем мире, количество деревьев в лесах США увеличивается каждый год на протяжении более 50 лет. Данные государственного и федерального лесного хозяйства показывают, что в регионах, в которых мы работаем, инвентаризация лесов также продолжает расти ».
—Enviva, веб-страница «Ответственная работа с лесами / растущий ресурс»

Причина

В Соединенных Штатах мы уже полагаемся на внутренние леса и другие земли, которые ежегодно поглощают 11 процентов наших выбросов парниковых газов, и мы берем на себя ответственность за компенсацию выбросов в цифрах, которые мы сообщаем Организации Объединенных Наций.Эту углеродную выгоду нельзя учесть во второй раз, когда древесина, полученная из леса, сжигается в качестве топлива биомассы на электростанциях. Более того, нам срочно необходимо, чтобы поглотитель углерода наших лесов увеличился на , а не уменьшился, а не уменьшился в критические годы в борьбе с климатическими нарушениями.

---

Правда

Без массивных субсидий биомасса не сможет конкурировать с солнечной и ветровой энергией.

Миф

«Преобразование угольных электростанций в специализированные или совместные установки, работающие на биомассе, — это один из самых быстрых и наиболее рентабельных способов достижения значительного сокращения выбросов диоксида углерода и других загрязнителей.
— Джон К. Кепплер, председатель, президент и генеральный директор Enviva.

Причина

Установки, работающие на биомассе, неэкономичны по сравнению с солнечными и ветряными. Исследование 2017 года показало, что к 2025 году существующие в Соединенном Королевстве преобразования биомассы будут дороже, чем строительство полностью новой солнечной и ветровой электростанции , включая затраты на интеграцию в сеть.

Аналогичное исследование, проведенное в Соединенных Штатах Америки, подчеркивает, что эффективность использования энергии ветра, солнца и энергии намного дешевле, чем энергия биомассы, что делает установки, работающие на древесине, неконкурентоспособными на сегодняшних рынках электроэнергии и убыточными инвестициями.Анализ 2018 года показал, что наименее дорогая электроэнергия из биомассы более чем вдвое превышает затраты на энергоэффективность и примерно на 50 процентов выше, чем стоимость электроэнергии от береговых ветров и солнечных батарей. Электроэнергия от четырех заводов Dominion, работающих на биомассе, в Вирджинии стоит дороже, чем 88 процентов электроэнергии, производимой на региональном рынке энергии, включая энергию ветра, солнца и природного газа. Это было верно даже с учетом федеральных налоговых льгот и государственных сертификатов возобновляемой энергии, которые Dominion использовала для оправдания своих инвестиций в биомассу.С тех пор компания Dominion закрыла или значительно сократила использование своих заводов по производству биомассы.

Проще говоря, установка биомассы неэкономична в эксплуатации. Конверсия биомассы также является зрелой технологией, и ожидается сравнительно небольшое снижение затрат. Между тем стоимость солнечной и ветровой энергии продолжает падать.

---

Правда

Европейские страны тратят миллиарды на субсидии на биомассу — деньги, которые должны пойти на действительно чистую и возобновляемую энергию, такую ​​как солнечная и ветровая.

Миф

«Возобновляемая энергия может производиться из различных источников, таких как ветер, солнце, гидроэнергетика, приливы и отливы, геотермальная энергия и биомасса.
— Информационный бюллетень пересмотренной Директивы Европейской комиссии о возобновляемых источниках энергии

Причина

Европейский Союз ошибочно классифицировал энергию биомассы как форму возобновляемой энергии и рассматривает топливо из биомассы как «углеродно-нейтральное». Это фактически ставит этот грязный источник энергии в один ряд с солнечной или ветровой. Вдобавок к этому государства-члены ЕС предоставляют огромные финансовые субсидии, чтобы стимулировать сжигание биомассы для производства электроэнергии. В некоторых государствах-членах субсидии на энергию биомассы в настоящее время составляют значительную долю всех субсидий, доступных для возобновляемых источников энергии.Эти субсидии на биомассу, предназначенные для продвижения чистой возобновляемой энергии, делают прямо противоположное.

Маркировка биомассы как углеродно-нейтральной отвлекает важные инвестиции от реальных экологически чистых и возобновляемых источников энергии, таких как солнечная, ветровая и геотермальная. Эти альтернативные источники энергии предлагают немедленное сокращение выбросов углерода — не требующие десятилетий ожидания — и делают это без угрозы для лесов. Еще лучше: эти источники энергии легко доступны, надежны, доступны по цене и постоянно расширяются. Вот куда движется будущее чистой энергии.

Объяснение возобновляемой энергии — Управление энергетической информации США (EIA)

Что такое возобновляемая энергия?

Возобновляемая энергия — это энергия из источников, которые восполняются естественным образом, но с ограниченным потоком; возобновляемые ресурсы практически неисчерпаемы по продолжительности, но ограничены по количеству энергии, доступной в единицу времени.

Скачать изображение Потребление первичной энергии в США по источникам энергии, всего в 2020 г. = 92.94 квадриллиона британских тепловых единиц (британских тепловых единиц) всего = 11,59 квадриллионов британских тепловых единиц 2% — геотермальная энергия 11% — солнечная26% — ветровая Информационное агентство, Ежемесячный обзор энергопотребления, таблицы 1.3 и 10.1, апрель 2021 г., предварительные данные Примечание: сумма компонентов может не равняться 100% из-за независимого округления.

Какую роль играют возобновляемые источники энергии в Соединенных Штатах?

До середины 1800-х годов древесина была источником почти всех потребностей страны в энергии для отопления, приготовления пищи и освещения.С конца 1800-х годов до сегодняшнего дня ископаемое топливо — уголь, нефть и природный газ — были основными источниками энергии. Гидроэнергетика и древесина были наиболее используемыми возобновляемыми источниками энергии до 1990-х годов. С тех пор объем потребления энергии в США от биотоплива, геотермальной энергии, солнечной энергии и энергии ветра увеличился. Общее производство и потребление возобновляемой энергии в США достигло рекордных значений в 2020 году.

В 2020 году возобновляемая энергия произвела около 11,59 квадриллиона британских тепловых единиц (БТЕ) ​​- 1 квадриллион — это цифра 1, за которой следуют 15 нулей, что составляет 12% от общего количества U.S. потребление энергии. На электроэнергетический сектор приходилось около 60% от общего потребления возобновляемой энергии в США в 2020 году, и около 20% от общего объема производства электроэнергии в США приходилось на возобновляемые источники энергии.

Возобновляемые источники энергии могут сыграть важную роль в энергетической безопасности США и в сокращении выбросов парниковых газов. Использование возобновляемых источников энергии может помочь сократить импорт энергии и сократить использование ископаемого топлива, которое является крупнейшим источником выбросов углекислого газа в США. В годовом прогнозе развития энергетики на 2021 год Справочный пример EIA прогнозирует, что U.S. потребление возобновляемой энергии будет продолжать расти до 2050 года. Базовый пример обычно предполагает, что действующие законы и постановления, влияющие на энергетический сектор, включая законы, у которых есть даты окончания, останутся неизменными на протяжении всего прогнозного периода. Потенциальные последствия предлагаемого законодательства, нормативных актов или стандартов не включены в AEO2021.

Последнее обновление: 20 мая 2021 г.

14 альтернативных источников энергии, которые могут иметь значение

Альтернативные источники энергии растут

В энергетическом секторе ископаемых видов топлива источников были основным источником энергии из-за их относительно низкой цены.Тем не менее, наша потребность в энергии прогнозируется, что в будущем вырастет на , и мы больше не можем полагаться на конечных и , загрязняющих источников энергии. За последнее десятилетие мы увидели положительных сдвигов на в сторону расширения наших мощностей по возобновляемым источникам энергии как на местном, так и на глобальном уровне.

Панели солнечных батарей, ветряных турбин , установленных на суше и на море, и гидроэлектростанций — вот некоторые из альтернативных энергетических технологий , которые будут обеспечивать наши будущие потребности в энергии .Наша зависимость от природного газа и нефти является самой большой причиной экологического ущерба, и в энергетическом секторе только несет ответственность за 1,7% увеличение углекислого газа в нашей атмосфере. Таким образом, альтернативные источники энергии будут в центре внимания для предотвращения дальнейшего воздействия изменения климата на нашу планету.

Согласно ежегодной статистике IRENA по возобновляемым мощностям за 2019 год, глобальные возобновляемых генерирующих мощностей достигли 2351 ГВт .Из трех альтернативных источников энергии с наибольшим процентом:

1. На долю гидроэнергетики приходится 1172 ГВт , что составляет примерно половину от общей суммы.
2. Береговая и морская ветровая энергия занимает второе место с мощностью 564 ГВт.
3. Мощность солнечной энергии немного меньше — 480 ГВт, разделенных на солнечную фотоэлектрическую и солнечную тепловую энергию.

Альтернативная энергия источников Прогнозируется до расширение в каждом секторе к 2023 .Электроэнергетический сектор имеет самую большую долю 30% , и на пути декарбонизации электрификация станет основным энергоносителем , большая часть которого будет вырабатываться за счет возобновляемых источников энергии.

Отопление занимает второе место с 12%, а сектор транспорта идет последним с лишь 3,8% альтернативных источников энергии, нуждающихся в улучшении.

В приведенной ниже инфографике GreenMatch выделяет текущую и будущую область альтернативных источников энергии, а также дает обзор инвестиций и будущих прогнозов на нашем пути к устойчивому будущему .

Если вы хотите использовать эту инфографику на своем веб-сайте, используйте следующий код для встраивания:

Получить код для встраивания

Инвестиции в 2019 году замедляются?

В соответствии с планом реализации, установленным Парижским соглашением , совокупные инвестиции в зеленую энергию должны составить долларов США, 110 трлн долларов США, или около 2% (среднего) годового валового внутреннего продукта за этот период.

Приобретенная тяга к альтернативным источникам энергии снизила затраты, особенно на солнечную энергию.Согласно отчету REN21 о состоянии возобновляемой энергетики за 2019 год, глобальные инвестиции в новые мощности достигли 288,9 млрд долларов США. , без учета гидроэнергетики свыше 50 МВт.

Правительство Китайской прекратило свои схемы субсидирования , потому что солнечная энергия теперь считается доступной и ведет к отсутствию развертывания солнечной энергии в Китае. В результате цифры показывают на 11% меньше инвестиций по сравнению с 2017 годом.

Аналогичным образом, в апреле 2019 года схема льготных тарифов в Великобритании прекратила действие для новых заявителей, желающих использовать альтернативную энергию.

Инвестиции Прогноз предусматривает стабилизацию и рост инвестиций для следующего обзора. До сих пор Китай является крупнейшим инвестором по странам. Снижение их расходов на солнечную энергию на , на из-за субсидии существенно повлияло на общее количество, демонстрируя явное доминирование на рынке возобновляемых источников энергии.

Объем будущих альтернативных источников энергии

Более широкое внедрение альтернативных источников энергии зависит от еще более эффективных возобновляемых технологий и реструктуризации электроэнергетической отрасли.С использованием возобновляемых источников энергии, производство чистой энергии возможно на уровне домашних хозяйств , с такими технологиями, как солнечные панели , тепловые насосы и котлы на биомассе.

Чтобы в полной мере использовать энергию, которая в основном зависит от погоды или , зависящей от времени , нам еще предстоит придумать лучшие решения для хранения энергии .

Землепользование и рост населения

При росте численности населения заявлено на 9,7 млрд. Грн.к 2050 г. и г. более широкое использование крупных солнечных ферм может быть не идеальным решением, поскольку они занимают много земли. Сведение к минимуму площади, занимаемой землей, имеет решающее значение, или разрабатывает более эффективных технологий, таких как преобразователи энергии ветра .

Ветровая энергия в настоящее время является одним из наиболее важных альтернативных источников энергии в Великобритании и обеспечивает примерно 4 млн. дома. Оффшорный Ветер все еще недостаточно развит из-за дорогостоящего обслуживания и расположения в глубоких водах, но в будущем мы сможем более эффективно вырабатывать энергию из океанов и глубинных вод .

Недостатки в конструкции современных ветряных турбин ограничивают потенциал использования энергии ветра, неспособного преодолевать ветры на больших высотах. Будущие воздушные технологии могут проложить путь с гораздо более многообещающим радиусом действия от до 500 м , где ветры на сильнее .

Один из наиболее дорогостоящих проектов на ранней стадии включает в себя получение солнечной энергии из пространства . Прототип состоит из оптических отражателей, фотоэлементов, преобразующих солнечный свет в энергию, и схемы, преобразующей электричество в радиочастоты.Затем интегрированная антенна будет передавать энергию обратно на Землю.

В будущем этот инновационный альтернативный источник энергии сможет удовлетворить потребности в энергии нашего растущего населения без ограничений, используя постоянный солнечный свет из космоса.

Хранение зеленой энергии

Эффективный аккумулятор жизненно важен для более широкого внедрения альтернативных источников энергии. Солнечная фотоэлектрическая энергия зависит от прямого воздействия солнца, а это означает, что значительных энергии идет неиспользованных или тратится впустую из-за отсутствия встроенных солнечных аккумуляторных батарей.

В будущем водород будет движущим источником энергии. В настоящее время большая часть производится из ископаемого топлива. Однако излишков альтернативной энергии также используется для производства газообразного водорода. Применения универсальны — газообразный водород можно подавать в сеть природного газа или с помощью топливных элементов для обратного преобразования в электричество. Водород можно было бы широко использовать в транспортном секторе, когда мы сможем предложить менее дорогостоящих решений для более широкого внедрения таких альтернативных источников энергии.

Водород имеет самую высокую плотность из всех видов топлива, что делает его более подходящим для распределения и хранения. Его стабильный химический состав также означает, что может удерживать энергию на лучше, чем любая другая среда.

В будущем создание инфраструктуры снабжения и хранения позволит более эффективно использовать водорода. В планы на будущее для водорода входит строительство подземной системы хранения , где излишки энергии ветра, например, могут быть преобразованы в водород посредством электролиза .

Альтернативная энергетика и инфраструктура

Наша текущая глобальная инфраструктура адаптирована только для ископаемого топлива. Строительство нового займет годы и огромных ресурсов и ресурсов. В последние годы автономных технологий , основанных на альтернативной энергии, смогли обеспечить питание удаленных объектов в виде мини- или локальных сетей.

Полная децентрализация сети предоставит клиентам возможность продавать электроэнергию обратно в сеть, а получит контроль над необходимой и потребляемой энергией .Однако Великобритания далека от полной децентрализации из-за масштабов необходимых преобразований.

Ряд из предприятий , однако, можно считать пионерами в автономной реструктуризации в Великобритании, например UPS и некоторые из гигантов розничной торговли и супермаркетов .

Расширение масштабов альтернативной энергетики откроет еще рабочих мест в секторе устойчивой энергетики. Рост и внедрение во всех секторах потребуют лет планирования и значительных инвестиций .

Чтобы гарантировать будущее без дальнейших выбросов парниковых газов, мы можем начать с введения более запретов на будущие проекты по ископаемому топливу и более строгие цели по выбросам .

Полное руководство по 7 возобновляемым источникам энергии

Что такое возобновляемая энергия и как она работает?

Вам было интересно, что на самом деле означает «возобновляемая энергия»? Возобновляемые источники энергии буквально находятся в солнечном свете, в воздухе, глубоко под землей и в наших океанах.Они являются частью физической структуры планеты, а это означает, что они постоянно обновляются естественным путем. Они просто не могут закончиться.

Эти устойчивые источники энергии часто называют «альтернативной энергией», потому что они считаются альтернативой традиционным ископаемым видам топлива, таким как нефть и уголь. Тот факт, что источник энергии является возобновляемым, не означает, что он на 100% экологически безопасен. Например, плотины используют силу движущейся воды, но они также могут нанести вред рыбе и дикой природе.Ветряные турбины используют солнечную энергию для производства чистой электроэнергии, но производственный процесс оказывает влияние на окружающую среду.

В общем, альтернативные источники энергии наносят гораздо меньший вред окружающей среде, чем ископаемое топливо. Вот почему возобновляемые источники энергии так важны — они являются нашим билетом в менее загрязненный мир. Даже если бы мы не столкнулись с угрозой изменения климата, минимизация загрязнения является основой хорошего здоровья.

И то, что хорошо для окружающей среды, становится все более выгодным с экономической точки зрения для домовладельцев и предприятий.В частности, солнечная и ветровая энергия сейчас дешевле ископаемого топлива во многих частях мира, и цена продолжает снижаться ежегодно. (Узнайте все о солнечной энергии в нашем Центре солнечных ресурсов.)

Так как же работают возобновляемые источники энергии? Вот семь источников чистой энергии, которые можно использовать прямо или косвенно, чтобы помочь нашему миру стать экологичным и бороться с глобальным потеплением. Помимо геотермальной энергии и водорода, солнце играет важную роль в каждом из этих типов возобновляемой энергии.

Экологичность и чистота: устойчивые источники энергии

Пять типов альтернативной энергии генерируются естественным процессом, таким как солнечный свет или волны. Как правило, они являются наиболее устойчивыми формами энергии.

Солнечная энергия

Солнечный свет — это возобновляемый ресурс, и наиболее прямое его использование достигается за счет улавливания солнечной энергии. Для преобразования солнечной энергии и света в тепло используются различные технологии солнечной энергии: освещение, горячая вода, электричество и (как это ни парадоксально) системы охлаждения для предприятий и промышленности.

Фотоэлектрические системы используют солнечные элементы для преобразования солнечного света в электричество. Солнечные системы горячего водоснабжения могут использоваться для обогрева зданий за счет циркуляции воды через плоские солнечные коллекторы. Зеркальная посуда, предназначенная для кипячения воды в обычном парогенераторе, может производить электричество, концентрируя солнечное тепло. Коммерческие и промышленные здания также могут использовать солнечную энергию для более крупных нужд, таких как вентиляция, отопление и охлаждение. Наконец, продуманные архитектурные проекты могут пассивно использовать солнце в качестве источника света для обогрева и охлаждения.

Домовладельцы, предприятия и государственные учреждения могут воспользоваться преимуществами солнечной энергии разными способами: установить домашнюю солнечную систему или коммерческие солнечные панели; построить или модернизировать здание, чтобы включить солнечные системы горячего водоснабжения, охлаждения или вентиляции; проектировать с нуля конструкции, которые используют естественные свойства солнца для пассивного обогрева и освещения.

Захват ветра

Ветер можно рассматривать как форму солнечной энергии, поскольку неравномерное нагревание и охлаждение атмосферы вызывают ветры (а также вращение Земли и другие топографические факторы).Ветровой поток может быть захвачен ветряными турбинами и преобразован в электричество. В меньшем масштабе ветряные мельницы все еще используются для перекачивания воды на фермах.

Имеются ветроэнергетические установки коммерческого класса для удовлетворения потребностей многих организаций в возобновляемых источниках энергии.

Одинарные ветряные турбины могут вырабатывать электроэнергию в дополнение к существующей электросети. Когда дует ветер, электроэнергия, вырабатываемая системой, идет на компенсацию потребности в электроэнергии, поставляемой коммунальными предприятиями.

Ветряные электростанции коммунального масштаба вырабатывают электроэнергию, которую можно купить на оптовом рынке электроэнергии по контракту или на конкурсной основе.

Геотермальная энергия: энергия Земли

Геотермальная энергия получается из тепла земли. Это тепло может поступать близко к поверхности или от нагретых камней и резервуаров с горячей водой на много миль под нашими ногами.

Геотермальные электростанции используют эти источники тепла для производства электроэнергии. В гораздо меньших масштабах система геотермального теплового насоса может использовать постоянную температуру земли, находящуюся всего в 10 футах от поверхности, чтобы обеспечить теплом соседнее здание зимой или помочь охладить его летом.

Геотермальная энергия может быть частью решения коммерческой коммунальной энергетики в крупном масштабе или может быть частью устойчивой практики на местном уровне. Прямое использование геотермальной энергии может включать отопление офисных зданий или производственных предприятий; помощь в выращивании тепличных растений; подогрев воды в рыбных хозяйствах; и помощь в различных промышленных процессах (например, пастеризация молока).

Узнайте больше о геотермальной энергии на Energy Informative.

От водяных колес к гидроэлектроэнергии

Гидроэнергетика — не новое изобретение, хотя водяные колеса, которые когда-то использовались для работы мельниц и лесопилок в ранней Америке, теперь в основном функционируют как исторические места и музеи.

Сегодня кинетическая энергия текущих рек улавливается совершенно другим способом и преобразуется в гидроэлектричество. Вероятно, наиболее известный тип гидроэлектроэнергии вырабатывается системой, в которой сооружаются плотины для хранения воды в резервуаре, который при сбросе течет через турбины для производства электроэнергии.

Это известно как «гидроаккумулирующая гидроэлектростанция», когда вода циркулирует между нижним и верхним резервуарами, чтобы контролировать выработку электроэнергии между периодами низкого и пикового спроса.

Другой тип, называемый «русловая гидроэлектростанция», направляет часть речного стока через канал и не требует плотины. По размеру гидроэлектростанции могут варьироваться от масштабных проектов, таких как плотина Гувера, до микрогидроэнергетических систем.

Прямое использование гидроэлектроэнергии, естественно, зависит от географического положения. Предполагая, что надежный источник водного пути доступен и доступен, можно построить микрогидроэлектростанции для снабжения электроэнергией фермерских хозяйств и ранчо или небольших муниципалитетов.

Малые города могут использовать энергию местных водных путей, строя гидроэнергетические системы среднего размера.

Узнайте больше о гидроэнергетике на веб-сайте Геологической службы США.

Сила океана

Океан может производить два типа энергии: тепловую энергию солнечного тепла и механическую энергию приливов и волн.

Тепловая энергия океана может быть преобразована в электричество с помощью нескольких различных систем, которые зависят от температуры теплой поверхностной воды.«Механическая энергия океана» использует приливы и отливы, вызванные вращением Земли и гравитационным влиянием Луны. Энергию ветровых волн также можно преобразовать и использовать для снижения затрат на электроэнергию.

Существуют также менее развитые технологии, которые используют океанические течения, океанические ветры и градиенты солености в качестве источников преобразования энергии.

Холодная океанская вода из глубины под поверхностью может использоваться для охлаждения зданий (при этом опресненная вода часто образуется в качестве побочного продукта), а прибрежные сообщества могут использовать описанные выше методы для извлечения естественной энергии океана, чтобы дополнить городские потребности в электроэнергии и энергии.

Энергия океана является развивающимся источником альтернативной энергии, и, поскольку более 70 процентов поверхности нашей планеты покрыто океаном, ее будущее выглядит многообещающим, в зависимости от географического положения и нормативных требований.

Другие альтернативные источники энергии

Эти два типа возобновляемой энергии должны производиться с использованием механических средств, а не естественного процесса.

Биоэнергетика — это тип возобновляемой энергии, получаемой из биомассы для производства тепла и электричества или для производства жидкого топлива, такого как этанол и биодизель, используемых для транспорта.

Биомасса относится к любому органическому веществу, полученному из недавно появившихся растений или животных. Несмотря на то, что биоэнергетика генерирует примерно такое же количество углекислого газа, что и ископаемое топливо, замещающие растения выращиваются в виде биомассы для удаления равного количества СО2 из атмосферы, сохраняя относительно нейтральное воздействие на окружающую среду.

Существует множество систем, используемых для выработки этого типа электроэнергии, от прямого сжигания биомассы до улавливания и использования метана, образующегося в результате естественного разложения органических материалов.

Как используется биоэнергетика? Предприятия или организации, которые перевозят товары или людей, могут переоборудовать свой автопарк на автомобили, которые используют биотопливо, такое как этанол или биодизель.

Производственные мощности могут быть оборудованы для непосредственного сжигания биомассы для производства пара, улавливаемого турбиной для выработки электроэнергии.

В некоторых случаях этот процесс может иметь двойную цель: как для питания объекта, так и для его нагрева. Например, бумажные фабрики могут использовать древесные отходы для производства электроэнергии и пара для отопления.Фермерские хозяйства могут преобразовывать отходы животноводства в электричество с помощью небольших модульных систем.

Города могут использовать метан, образующийся в результате анаэробного сбраживания органических отходов на свалках, и использовать его в качестве топлива для выработки электроэнергии.

Узнайте больше о биоэнергетике здесь.

Водород: высокая энергия / низкое загрязнение

Водород — простейший (состоящий из одного протона и одного электрона) и самый распространенный элемент во Вселенной, но он не встречается в природе в виде газа на Земле.Вместо этого он содержится в органических соединениях (углеводородах, таких как бензин, природный газ, метанол и пропан) и воде (h3O). Водород также может производиться при определенных условиях некоторыми водорослями и бактериями, использующими солнечный свет в качестве источника энергии.

Водород содержит много энергии, но при сгорании производит мало или совсем не загрязняет окружающую среду. Жидкий водород использовался для запуска космических кораблей и других ракет на орбиту с 1950-х годов. Водородные топливные элементы преобразуют потенциальную химическую энергию водорода в электричество с чистой водой и теплом в качестве единственных побочных продуктов.

Однако коммерциализация этих топливных элементов в качестве практического источника зеленой энергии, вероятно, будет ограничена до тех пор, пока не снизятся затраты и не повысится долговечность. Почти весь водород, используемый в Соединенных Штатах, используется в промышленности для очистки нефти, обработки металлов, производства удобрений и обработки пищевых продуктов. Кроме того, водородные топливные элементы используются в качестве источника энергии, где атомы водорода и кислорода объединяются для выработки электроэнергии.

В настоящее время в Соединенных Штатах также эксплуатируется несколько сотен автомобилей с водородным двигателем, и это число может увеличиться по мере снижения стоимости производства топливных элементов и увеличения количества заправочных станций.Другие практические применения этого типа возобновляемой энергии включают большие топливные элементы, обеспечивающие аварийное электричество для зданий и удаленных мест, электромоторные транспортные средства, работающие на водородных топливных элементах, и морские суда, работающие на водородных топливных элементах.

Узнайте больше о водородной энергии на веб-сайте Energy Information Agency .

No related posts.