Доклад на тему использование энергии солнца на земле: Использование энергии солнца на Земле – примеры для доклада

Презентация «Использование энергии Солнца»

Солнечная Энергия Использование энергии Солнца на Земле

Солнце лишь одна из миллиардов звезд, но она является источником энергии для всего живого Земли. Ископаемое топливо расходуется такими темпами, что его запасы истощатся где-то ко второй половине следующего столетия. Атомные электростанции, когда-то считавшиеся хорошей альтернативой, оказались опасными ( авария в Чернобыле в 1986 г.) Из всех альтернативных источников энергия солнца является самой чистой и безопасной.

Земля каждый день получает от Солнца в тысячу раз больше энергии, чем её вырабатывается всеми электростанциями мира. Земля каждый день получает от Солнца в тысячу раз больше энергии, чем её вырабатывается всеми электростанциями мира.

Солнечная энергетика — использование солнечного излучения для получения энергии в каком-либо виде.

Немного истории Первые попытки использования солнечной энергии на коммерческой основе относятся к 80-м годам нашего столетия. В декабре 1989 года введена в эксплуатацию солнечно-газовая станция мощностью 80 МВт. В Калифорнии, в 1994 году введено еще 480 МВт электрической мощности, причем, стоимость 1 кВт/ч энергии — 7…8 центов.

Солнечная башня, Калифорния.

РАВНЫЕ ПОТОКИ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ представлены полосами А, Б и В. На территории, на которую приходится поток Б, будет теплее, чем там, куда поступают потоки А и В.

Количество энергии с единицы площади определяет возможности солнечной энергетики.

Способы получения электричества и тепла из солнечного излучения Получение электроэнергии с помощью фотоэлементов.

Для солнечной энергетики у учёных существует специальное понятие — гелиоэнергетика (от греческого Helios — солнце). То, что мы все привыкли называть солнечными батареями, — это набор соединённых между собой элементов, которые могут преобразовывать солнечную радиацию в электричество. Они называются фотоэлектрическими генераторами и состоят из полупроводниковых элементов.

Солнечные батареи на крыше здания Академии наук России

Гелиотермальная энергетика -нагревание поверхности, поглощающей солнечные лучи и последующее распределение и использование тепла (фокусирование солнечного излучения на сосуде с водой для последующего использования нагретой воды в отоплении или в паровых электрогенераторах).

Солнечное теплоснабжение получило развитие во многих зарубежных странах. Только в США эксплуатируются солнечные коллекторы площадью 10 млн. м в кв., что обеспечивает годовую экономию топлива до 1,5 млн. т. В нашей стране аналогичная площадь не превышает 100 тыс. м в кв.

Термовоздушные электростанции (преобразование солнечной энергии в энергию воздушного потока, направляемого на турбогенератор). Солнечные аэростатные электростанции (генерация водяного пара внутри баллона аэростата за счет нагрева солнечным излучением поверхности аэростата, покрытой селективно-поглощающим покрытием).

Недостатки солнечной энергетики Требуется использование больших площадей земли под электростанции Поток солнечной энергии на поверхности Земли сильно зависит от широты и климата. В разных местах среднее количество солнечных дней в году может различаться очень сильно.

Солнечная электростанция не работает ночью и недостаточно эффективно работает в утренних и вечерних сумерках. При этом пик электропотребления приходится именно на вечерние часы. Солнечная электростанция не работает ночью и недостаточно эффективно работает в утренних и вечерних сумерках. При этом пик электропотребления приходится именно на вечерние часы. Дороговизна солнечных фотоэлементов. Поверхность фотопанелей нужно очищать от пыли и других загрязнений. При их площади в несколько квадратных километров это может вызвать затруднения. Через 30 лет эксплуатации эффективность фотоэлектрических элементов начинает снижаться.

Интересно Сегодня почти на каждом приусадебном участке можно встретить лишь простейшую «солнечную установку» – зачерненную бочку для нагрева воды для душа.

Солнечная кухня Солнечные коллекторы могут применяться для приготовления пищи. Температура в фокусе коллектора достигает 150 °С.

Солнечный транспорт Фотоэлектрические элементы могут устанавливаться на различных транспортных средствах: лодках, электромобилях и гибридных автомобилях, самолётах, дирижаблях и т.д. Фотоэлектрические элементы вырабатывают электроэнергию, которая используется для бортового питания транспортного средства, или для электродвигателя электрического транспорта.

Беспилотный самолёт Helios с фотоэлементами на крыльях

Солнечная энергия | SUNSAY Energy

Солнечный свет — неисчерпаемый источник энергии, который не загрязняет окружающую среду. Любые технологии, в которых для выработки электричества  используется энергия солнца, считаются универсальными, адаптивными и самыми бесшумными вариантами. И в самом деле, технологии для переработки солнечного света в электричество можно установить практически на любой поверхности, либо встроить в гаджеты, которыми люди пользуются ежедневно. 

Персональное использование солнечной энергии

Солнечное электричество. Самый распространенный вид использования чистой солнечной энергии в домашних условиях — это

солнечная электростанция (СЭС). Солнечные батареи требуют минимального ухода и хорошо переносят любые погодные условия. Самое главное — найти подходящее место для установки системы панелей. Солнечные технологи SUNSAY Energy устанавливают домашние СЭС как на крышах частных домов, так и на земле.

В Украине, домовладельцы устанавливают СЭС для личного использования и заработка на “зеленом” тарифе. Основные преимущества СЭС заключаются в долгосрочной инвестиции, экономии на счетах за электроэнергию, независимости от перебоев поставки коммунального электричества и личном вкладе в борьбу с загрязнением атмосферы.

Наружное освещение. А вот и еще один способ апгрейднуть ваш дом или участок! В отличие от обычного наружного освещения, солнечное не требует сложной установки, а фонари, работающие на солнечных батареях — это беспроводной способ повысить энергоэффективность вашей собственности. 

Солнечная электроника на каждый день. Мы используем гаджеты 24/7, постоянно заряжаем смартфоны, планшеты и павербенки. Почему бы не облегчить себе жизнь, раз и навсегда перестав зависеть от розетки и бесконечной смены батареек? 

Вот список топовых гаджетов, которые работают на солнечной энергии: 

• Мобильные телефоны и планшеты
• Переносные зарядные устройства
• Снаряжение для кемпинга
• Музыкальные колонки
• Кондиционеры
• Радиоприемники 
• Мини-холодильники
• Термостаты

Массовое применение солнечной энергии

Солнечная тепловая электростанция. Солнечные тепловые электростанции используют свет солнца в больших масштабах для генерации тепла. Такое тепло используют для нагрева и кипячения воды, которое приводит в движение паровую турбину, чтобы обеспечить массовое энергоснабжение населения.  

Транспорт на солнечной энергии. Государственному сектору возобновляемой энергетики самое время представить проект по инфраструктуре железной дороги, метро, автобусов и маршруток, работающих на солнечной энергии. Интересно, поможет ли это избавиться от долгих часов стояния в пробках? 

На примере Китая видно, что их “солнечные” автобусы существенно сокращают выбросы CO2 в атмосферу. К тому же, этот вид транспорта денежно эффективен и прекрасно дополняет футуристическую визуальную составляющую современного мегаполиса.

Маленький бонус: для того, чтобы сделать дорожное движение более безопасным для водителей и пешеходов, технологи разработали дорожные знаки или объявления, которые работают на солнечной энергии. Таким образом, маленькая солнечная батарея заряжает аккумулятор на протяжении светового дня, а в течении ночи отдает сгенерированную энергию. 

На орбите тоже солнце. В пространстве без туч и воздуха только на один м2 приходиться 1300 Вт солнечной энергии. Естественно, ученые нашли как это использовать! На спутники устанавливают солнечные батареи, которые преобразовывают свет Солнца в электроэнергию, что питает бортовое компьютерное оборудование. Получается, что люди смотрят программы по телевизору, слушают радио и полагаются на прогноз погоды, которые напрямую “питаются” солнечной энергией. 

Прямиком в солнечное будущее

Нынешние экологические тенденции показывают, что мир постепенно избавляется  от привычки использовать ископаемое топливо. Каждый год создают новые улучшенные технологии, которые используют солнечную энергию. SUNSAY Energy уже присоединился к глобальному маршу за экологичность! Вы с нами? 

 

Солнце и солнечная энергия. Строение Солнца. Характеристики Солнца.



Солнце играет исключительную роль в жизни Земли. Весь органический мир нашей планеты обязан Солнцу своим существованием. Солнце – это не только источник света и тепла, но и первоначальный источник многих других видов энергии (энергии нефти, угля, воды, ветра).

С момента появления на земле человек начал использовать энергию солнца. По археологическим данным известно, что для жилья предпочтение отдавали тихим, закрытым от холодных ветров и открытых солнечным лучам местам.

Пожалуй, первой известной гелиосистемой можно считать статую Аменхотепа III, относящуюся к XV веку до н.э. Внутри статуи располагалась система воздушных и водяных камер, которые под солнечными лучами приводили в движение спрятанный музыкальный инструмент. В Древней Греции поклонялись Гелиосу. Имя этого бога сегодня легло в основу многих терминов, связанных с солнечной энергетикой.

Проблема обеспечения электрической энергией многих отраслей мирового хозяйства, постоянно растущих потребностей населения Земли становится сейчас все более насущной.

Общие сведения о Солнце

Солнце – центральное тело Солнечной системы, раскаленный плазменный шар, типичная звезда-карлик спектрального класса G2.

Характеристики Солнца

• Масса MS~2*1023 кг
• RS~629 тыс. км
• V= 1,41*1027 м3, что почти в 1300 тыс. раз превосходит объем Земли,
• средняя плотность 1,41*103 кг/м3,
• светимость LS=3,86*1023 кВт,
• эффективная температура поверхности (фотосфера) 5780 К,
• период вращения (синодический) изменяется от 27 сут на экваторе до 32 сут. у полюсов,
• ускорение свободного падения 274 м/с2 (при таком огромном ускорении силы тяжести человек массой 60 кг весил бы более 1,5 т.).

Строение Солнца

В центральной части Солнца находится источник его энергии, или, говоря образным языком, та “печка”, которая нагревает его и не даёт ему остыть. Эта область называется ядром (см. рис.1). В ядре, где температура достигает 15 МК, происходит выделение энергии. Ядро имеет радиус не более четверти общего радиуса Солнца. Однако в его объёме сосредоточена половина солнечной массы и выделяется практически вся энергия, которая поддерживает свечение Солнца.

Сразу вокруг ядра начинается зона лучистой передачи энергии, где она распространяется через поглощение и излучение веществом порций света – квантов. Кванту требуется очень много времени, чтобы просочиться через плотное солнечное вещество наружу. Так что если бы печка внутри Солнца вдруг погасла, то мы узнали бы об этом только миллионы лет спустя.

На своём пути через внутренние солнечные слои поток энергии встречает такую область, где непрозрачность газа сильно возрастает. Это конвективная зона Солнца. Здесь энергия передаётся уже не излучением, а конвекцией. Конвективная зона начинается примерно на расстоянии 0,7 радиуса от центра и простирается практически до самой видимой поверхности Солнца (фотосферы), где перенос основного потока энергии вновь становится лучистым.

Фотосфера – это излучающая поверхность Солнца, которая имеет зернистую структуру, называемую грануляцией. Каждое такое зерно размером почти с Германию и представляет собой поднявшийся на поверхность поток горячего вещества. На фотосфере часто можно увидеть относительно небольшие темные области — солнечные пятна. Они на 1500˚С холоднее окружающей их фотосферы, температура которой достигает 5800˚С. Из-за разницы температур с фотосферой эти пятна и кажутся при наблюдении в телескоп совершенно черными. Над фотосферой расположен следующий, более разряженный слой, называемый хромосферой, то есть окрашенной сферой. Такое название хромосфера получила благодаря своему красному цвету. И, наконец, над ней находится очень горячая, но и чрезвычайно разреженная часть солнечной атмосферы — корона.

Солнце – источник энергии

Наше Солнце – это огромный светящийся газовый шар, внутри которого протекают сложные процессы и в результате непрерывно выделяется энергия. Энергия Солнца является источником жизни на нашей планете. Солнце нагревает атмосферу и поверхность Земли. Благодаря солнечной энергии дуют ветры, осуществляется круговорот воды в природе, нагреваются моря и океаны, развиваются растения, животные имеют корм. Именно благодаря солнечному излучению на Земле существуют ископаемые виды топлива. Солнечная энергия может быть преобразована в теплоту или холод, движущую силу и электричество.

Солнце испаряет воду с океанов, морей, с земной поверхности. Оно превращает эту влагу в водяные капли, образуя облака и туманы, а затем заставляет её снова падать на Землю в виде дождя, снега, росы или инея, создавая, таким образом, гигантский круговорот влаги в атмосфере.

Солнечная энергия является источником общей циркуляции атмосферы и циркуляции воды в океанах. Она как бы создаёт гигантскую систему водяного и воздушного отопления нашей планеты, перераспределяя тепло по земной поверхности.

Солнечный свет, попадая на растения, вызывает у него процесс фотосинтеза, определяет рост и развитие растений; попадая на почву, он превращается в тепло, нагревает её, формирует почвенный климат, давая тем самым жизненную силу находящимся в почве семенам растений, микроорганизмам и населяющим её живым существам, которые без этого тепла пребывали бы в состоянии анабиоза (спячки).

Солнце излучает огромное количество энергии — приблизительно 1,1×1020 кВт·ч в секунду. Киловатт·час — это количество энергии, необходимое для работы лампочки накаливания мощностью 100 ватт в течение 10 часов. Внешние слои атмосферы Земли перехватывают приблизительно одну миллионную часть энергии, излучаемой Солнцем, или приблизительно 1500 квадрильонов (1,5 x 1018) кВт·ч ежегодно. Однако только 47% всей энергии, или приблизительно 700 квадрильонов (7 x 1017) кВт·ч, достигает поверхности Земли. Остальные 30% солнечной энергии отражается обратно в космос, примерно 23% испаряют воду, 1% энергии приходится на волны и течения и 0,01% — на процесс образования фотосинтеза в природе.

Исследование солнечной энергии

Почему Солнце светит и не остывает уже миллиарды лет? Какое «топливо» дает ему энергию? Ответы на этот вопрос ученые искали веками, и только в начале XX века было найдено правильное решение. Теперь известно, что, как и другие звезды, светит благодаря протекающим в его недрах термоядерным реакциям.

Если ядра атомов лёгких элементов сольются в ядро атома более тяжелого элемента, то масса нового окажется меньше, чем суммарная масса тех, из которых оно образовалось. Остаток массы превращается в энергию, которую уносят частицы, освободившиеся в ходе реакции. Эта энергия почти полностью переходит в тепло. Такая реакция синтеза атомных ядер может происходить только при очень высоком давлении и температуре свыше 10 млн. градусов. Поэтому она и называется термоядерной.

Основное вещество, составляющее Солнце, — водород, на его долю приходится около 71% всей массы светила. Почти 27% принадлежит гелию, а остальные 2% — более тяжелым элементам, таким как углерод, азот, кислород и металлы. Главным «топливом» Солнца служит именно водород. Из четырех атомов водорода в результате цепочки превращений образуется один атом гелия. А из каждого грамма водорода, участвующего в реакции, выделяется 6×10¹¹ Дж энергии! На Земле такого количества энергии хватило бы для того, чтобы нагреть от температуры 0ºC до точки кипения 1000 м³ воды.

Потенциал солнечной энергии

Солнце обеспечивает нас в 10 000 раз большим количеством бесплатной энергии, чем фактически используется во всем мире. Только на мировом коммерческом рынке покупается и продается чуть меньше 85 триллионов (8,5 x 10¹³) кВт·ч энергии в год. Поскольку невозможно проследить за всем процессом в целом, нельзя с уверенностью сказать, сколько некоммерческой энергии потребляют люди (например, сколько древесины и удобрения собирается и сжигается, какое количество воды используется для производства механической или электрической энергии). Некоторые эксперты считают, что такая некоммерческая энергия составляет одну пятую часть всей используемой энергии. Но даже если это так, то общая энергия, потребляемая человечеством в течение года, составляет только приблизительно одну семитысячную часть солнечной энергии, попадающей на поверхность Земли в тот же период.

В развитых странах, например, в США, потребление энергии составляет примерно 25 триллионов (2.5 x 10¹³) кВт·ч в год, что соответствует более чем 260 кВт·ч на человека в день. Данный показатель является эквивалентом ежедневной работы более чем ста лампочек накаливания мощностью 100 Вт в течение целого дня. Среднестатистический гражданин США потребляет в 33 раза больше энергии, чем житель Индии, в 13 раз больше, чем китаец, в два с половиной раза больше, чем японец и вдвое больше, чем швед.



Перспективы использования энергии солнца и ветра реферат по технологии

Перспективы использования энергии солнца и ветра А.Коняшкина, В.Степанова С момента появления на земле человек начал использовать энергию солнца. По археологическим данным известно, что для жилья предпочтение отдавали тихим, закрытым от холодных ветров и открытых солнечным лучам местам. Вокруг светила создавались мифы, его обожествляли. В Древнем Египте верховным божеством считался Ра — бог Солнца. Пожалуй, первой известной гелиосистемой можно считать статую Аменхотепа III, относящуюся к XV веку до н.э. Внутри статуи располагалась система воздушных и водяных камер, которые под солнечными лучами приводили в движение спрятанный музыкальный инструмент. В Древней Греции поклонялись Гелиосу. Имя этого бога сегодня легло в основу многих терминов, связанных с солнечной энергетикой. У древних славян особо почитался Даждьбог — солнце, источник тепла и света. У древних инков были загадочные сооружения, по которым сегодня мы можем предложить версию, что они могли использоваться как гелиоколлекторы. Солярная символика являлась оберегом для человека и его жилища (см. рисунок). Такие изображения и сегодня можно встретить в орнаментах традиционного жилища. Понятные нам теперь солнечные затмения в древности воспринимались простыми людьми как катастрофы. Вокруг этого явления складывались легенды. Появление огня, поддерживающего свою жизнь древесиной и согревающего человека, не изменило такую привязанность. А что такое древесина? Это практически та же солнечная энергия, аккумулированная с помощью фотосинтеза. А газ, уголь, нефть? Это также результат деятельности солнца. Ветер был менее почитаем, но и у него в глубокой древности также есть олицетворения в виде богов, духов. Так у славян почитали Стрибога — бога и повелителя ветра. Олицетворения ветра существуют и в других языческих культах. Из глубины веков до нас дошли сведения, как ветер ловили парусами и путешествовали по морям и рекам. Тысячи ветряных мельниц вплоть до начала XX века трудились, перемалывая зерно в муку. Сервантес в своей книге о Дон Кихоте в одной из наиболее ярких картин представил мельницы могучими великанами, с которыми борется рыцарь «печального образа». Как видно, такие природные и поистине бесценные источники, как солнечная радиация и энергия ветра, были всегда рядом с человеком, их старались использовать, приручить стихию. С незапамятных времен пространственную структуру своего жилья человек организовывал с учетом ориентации на Солнце. Фактически то, что мы сейчас называем энергосберегающими строительными приемами, есть ничто иное, как попытка грамотного использования и сохранения тепла, дающего нашим светилом, в зданиях. Еще в начале прошлого века человек с успехом пользовался этими явлениями. На рубеже XIX и XX веков делались попытки создания различных технических устройств обуздания и использования энергии солнца и ветра, его второй производной. Но за последние 100 лет, несмотря на интенсивное развитие технологии, эти два энергоносителя, так верно служившие человеку, были незаслуженно забыты. Результаты такой забывчивости не замедлили сказаться: нам грозит энергетический кризис, не за горами экологическая катастрофа. И только в два последние десятилетия интерес к использованию энергии солнца и ветра опять стал расти. Более чем в 70 странах мира разработаны и действуют гелиоэнергетические программы. Так в Германии реализован проект «Тысяча крыш», где 2250 домов было оборудовано фотогальваническими установками. В США принята программа «Миллион солнечных крыш», рассчитанная до 2010 г. В настоящее время эксплуатируется более миллиона солнечных водонагревателей. Получают распространение «солнечные дома». Разработаны способы управления регулированием систем. Во всем мире производится анализ эффективности по использованию возобновляемых источников энергии. Мировыми лидерами по применению энергии солнца и ветра являются США, Германия, Нидерланды, Дания, Индия. Также активно ведутся разработки в таких странах, где климатические характеристики близки к Московской области, таких как Скандинавия, Норвегия, Канада. Использование возобновляемых видов энергии, в частности энергии солнца и ветра, приобрело ощутимые масштабы и устойчивую тенденцию к росту. По различным прогнозам, эта доля к 2010-2015 гг. во многих государствах достигнет 10% и более. Большее применение нашло использование энергии ветра из-за более низких удельных капиталовложений. Возрастает наряду с суммарной мощностью ВЭУ (ветровая энергоустановка) единичная, превысившая 1 МВт. Суммарная установленная мировая мощность крупных ВЭУ и ВЭС составляет от 10 до 20 ГВт. Конечно, на сегодняшний день без дублирующих систем энергоснабжения зданий, использующих невозобновляемые ресурсы, не обойтись, но даже 20%-ное замещение их дает несомненный положительный эффект. Что дают эти 20%? Это прежде всего, снижение на 1/5 использования количества невозобновляемых энергоносителей, используемых для эксплуатации зданий, снижение риска надвигающейся экологической катастрофы и, что самое важное для хозяина, снижение затрат на содержание своего дома. Возможность полного, либо частичного замещения невозобновляемых энергоносителей для энергоснабжения зданий позволяет решить многие проблемы. Просто необходимо обеспечить жилые дома экологичными системами отопления (и летнего охлаждения), горячего водоснабжения. Да, конечно, стоимость оборудования и монтажа гелиосистем на сегодняшний день не самое дешевое и не самое простое решение. Но с учетом того, что солнечная энергия ничего не стоит, а стоимость на невозобновляемые энергоносители постоянно растет, оборудование окупится за 2-3 года и будет служить до полного износа. С учетом перспективы разработок, ведущихся в этом направлении, можно смело прогнозировать, что к 2010 году появятся новые гелиосистемы, с большей эффективностью и сроком окупаемости до 1 года. Стоимость установок сегодня уже на порядок ниже, чем была 10 лет назад. Можно ли использовать энергию солнца и ветра в энергоснабжении жилых зданий Московской области и близким по климатическим параметрам областям? Долгое время в нашей стране считалось, что солнечные установки целесообразны только в регионах с жарким климатом. Однако опыт использования их в таких местностях, как Аляска, Канада, Норвегия, Северная Америка, близких по климатическим условиям, показывает, что их можно применять и в нашей средней полосе, в частности в Московской области. Московская область размещена на Восточно-Европейской равнине в зоне перехода от Смоленско-Московской возвышенности до Мещерской низменности. Переходное положение между разными природными районами создает в области значительные перепады высот на местности. Природно-климатических условий достаточно для круглогодичной эксплуатации энергии солнца и ветра (см. таблицу 1). Различные строительные приемы использования возобновляемых источников энергии как в реконструируемых зданиях, так и при новом строительстве дают такую возможность. Надо только правильно их использовать. В 60-70-х гг. в нашей стране предпринимались шаги по использованию нетрадиционных видов энергии. В это время появились также фотоэлектрические установки автономного электроснабжения, прекрасно зарекомендовавшие себя в космосе. К концу 80-х годов в эксплуатации находились солнечные установки горячего водоснабжения с общей площадью около 150 тыс. м², а производство солнечных коллекторов доходило до 80 тыс. м² в год. Экономические осложнения, возникшие в 90-е годы, затормозили развитие использования нетрадиционных видов энергии в нашей стране. Однако сегодня и в нашей стране НВИЭ получают все большее распространение. рекомендуется интегрированное использование солнечных и ветровых установок с подключением электрогенерирующих установок к электросети для сброса избыточной энергии и забора недостающей, т.е. предусматривать дублирующую систему; развитие серийного производства, упрощение конструкции альтернативных систем может значительно снизить себестоимость энергии от альтернативных систем; при проектировании солнечных систем для работы в климатических условиях Московской области необходимо стремиться к углу наклона гелиоколлектора 700 и возможности корректировки угла 2 раза в год в зависимости от летне-зимнего периода (400 — летом и 700 — зимой). Таблица 1. Суммарное количество солнечной радиации (кВтч/м²) по сезонам, поступающее на энерговоспринимающие плоскости в зависимости от угла наклона для Московского региона Ориентация плоскости геополя Зима Весна Лето Осень Отопительный сезон (октябрь- апрель) Год Горизонт 62,7 352,0 463,1 142,9 313,3 1020,7 Вертикаль 105,0 306,6 313,2 183,3 400,2 908,1 Угол 40° 95,6 402,3 475,7 200,1 427,1 1173,7 Слежение за Солнцем 110,0 522,3 641,8 240,3 518,1 1514,4 Таблица 2. Возможности энергетики по различным видам энергоносителя Энергоноситель Фактор использования Перспективы выработки энергии Экологическое воздействие Атомный Использование реакторов-размножителей (брудеров) Неограниченная Непредсказуемо с элементами риска Гидроресурсы Использование турбин Ограниченное количество водных ресурсов, пригодных для ГЭС Нарушение экобаланса региона Газ Использование широкой сети трубопроводов от мест добычи до потребителя Невозобновляемость Нарушение экобаланса мест разработки Уголь Разработка месторождений Невозобновляемость ресурсов Нарушение экобаланса мест разработки и транспортировки Нефтяной Химическая промышленность Невозобновляемость ресурсов Нарушение экобаланса мест разработки и транспортировки Солнце Тепловой режим Земли сбалансирован с учетом солнечной энергии 1,5*1024 Дж в год Доступность, возобновляемость ресурсов Отсутствует Ветер Кинетическая и ветровая энергия в приземном слое, с обеспечением мин. скорости ветра 4 м/с Доступность, возобновляемость ресурсов Отрицательное воздействие на орнитосферу (незначительное) Таблица 3. Использование солнечной энергии Тип Поступление излучения Пассивное использование солнечной энергии С прямым улавливанием солнечного излучения Через окна или примыкающий к южной стене зимний сад (оранжерею, теплицу) С косвенным улавливанием солнечного излучения На теплоаккумулирующую стену, расположенную за остеклением южного фасада Активное использование солнечной энергии С вертикальным улавливанием солнечного излучения Через встроенные коллекторы или примыкающую к стене теплицу (зимний сад, оранжерею) С угловым улавливанием солнечного излучения Автономные коллекторы, расположенные вне здания С контуром принудительной циркуляции воздуха и галечным аккумулятором теплоты Через коллекторы с воздушным теплоносителем Фотоэлектрические установки назменого использования С угловым и вертикальным улавливанием солнечной радиации Крышное, настенное, крыше-настенное размещение фотогальванических модулей С автономным размещением установок Использование соседних нежилых зданий и сооружений, установка специальных каркасов для развертывания модулей Схема интеграции использования альтернативного энергообеспечения зданий ИАСЭ — активное использование солнечной энергии; ИПСЭ — пассивное использование солнечной энергии; ФЭСУ — фотоэлектрические солнечные установки; ИЭВ — использование энергии ветра; Д — дублирующий источник энергии Список литературы Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http:// www.stroyca.ru/

Какие есть способы преобразования солнечной энергии и их КПД

Какие есть способы преобразования солнечной энергии и их КПД

Солнечная энергия — энергия от Солнца в форме радиации и света.

Излучение Солнца все время несет к Земле энергию. Это, по существу, электромагнитная энергия. Спектр электромагнитного излучения Солнца лежит в широком диапазоне: от радиоволн до рентгеновских лучей. Максимум его интенсивности приходится на видимый свет, а именно — на желто-зеленую часть спектра. В целом можно сказать, что энергия солнечного излучения управляет жизнью на Земле, климатом и погодой на нашей планете — вся живая природа на Земле обязана своим существованием Солнцу.

Дело в том, что от Солнца — к верхним слоям земной атмосферы непрерывно поступает в форме излучения мощность порядка 174 петаватт (пета — 10 в 15 степени). При этом 16% поступающей энергии поглощается верхними слоями атмосферы, а 6% — отражается от нее. В зависимости от погодных условий, в средних слоях атмосферы также происходит отражение до 20%, а поглощается около 3% приходящей от Солнца энергии.

Таким образом, наша атмосфера рассеивает и фильтрует значительную часть спектра, пропуская, однако, к поверхности земли немалую его долю в форме инфракрасного и немного ультрафиолетового. В результате мы можем наблюдать круговорот воды в природе, фотосинтез растений, и имеем среднюю температуру земной поверхности около 14°C.

Технология, позволяющая человечеству использовать данную энергию практически и осознанно, называется солнечной энергетикой. И такое положение не лишено здравых оснований, ведь по оценкам ученых потенциал энергии Солнца, которая может быть принята на поверхности земли и преобразована в полезную для человека форму, составляет на сегодняшний день в максимуме почти 49,9 эксаджоуль в год (экса — 10 в 18 степени), что в 10000 превосходит нынешние потребности человечества.

Даже в Германии, где климат не особо солнечный, энергия, которую можно было бы в идеале получить от Солнца, в 100 крат превзошла бы потребности всей страны. А в Австрии на 1 квадратный метр поверхности земли приходится до 1480 кВт-ч в год. И лишь 50% этой энергии принимается в стране солнечными концентраторами, осуществляющими нагрев теплоносителя в своем фокусе.

Далее давайте рассмотрим наиболее приемлемые на сегодняшний день способы преобразования солнечной энергии, и оценим их коэффициент полезного действия (КПД).

Солнечный коллектор

Солнечные коллекторы, хотя и относятся к низкотемпературным установкам, тем не менее они позволяют добывать примерно 1250 кВт-ч на квадратный метр энергии в год. Энергия получается здесь в форме тепла, пригодного для промышленного отопления и обеспечения горячего водоснабжения.

Практически установка преобразует энергию, даваемую видимым светом и ближним инфракрасным излучением, — в тепло, поскольку разогревается здесь теплоноситель — вода. При отсутствии забора тепла (застое) коллекторы такого плана способны нагреть воду до 200°C.

Установка имеет покрытие из специального абсорбера, хорошо поглощающего солнечное излучение, и передающего тепло теплопроводящей системе. Селективное покрытие обычно представляет собой черный никель или напыление оксида титана. Среднестатистический КПД таких установок 50%.

Параболоцилиндрическое зеркало

Установки на базе параболоцилиндрических зеркал относятся к среднетемпературным установкам. Они позволяют получать 375 кВт-ч на квадратный метр электрической и тепловой энергии в год. В фокусе такой установки располагается трубка (внутри которой теплоноситель — масло) или фотоэлектрический преобразователь. Масло в трубке разогревается здесь до 350°C и даже больше.

Одно параболоцилиндрическое зеркало, из которых набирается крупная электростанция, имеет протяженность до 50 метров. Термальная эффективность параболических концентраторов доходит до 73 % при температуре нагрева теплоносителя 350°C. Средний КПД подобных установок доходит до 20%.

Гелиостатные системы

Гелиостатные системы относятся к высокотемпературным установкам. На них получают 500 кВт-ч на квадратный метр электрической энергии в год, кроме того гелиостатные установки дают возможность получать и тепловую энергию. Здесь нагревается теплоноситель на основе натрия и газ (двухконтурная система с термической солью). Множество зеркал отражают солнечное излучение, направляя его на емкость с теплоносителем, расположенную на вершине башни. КПД таких систем достигает 20%.

Солнечная батарея

Солнечные батареи относятся к электроэнергетическим установкам, и позволяют получать при помощи фотоэлектрических преобразователей 250 кВт-ч электроэнергии в год. Их эффективности бывает достаточно чтобы обеспечить электричеством небольшое домашнее хозяйство в солнечном регионе, также небольшие солнечные панели в состоянии снабжать электроэнергией дорожные знаки, осветительные приборы, оросительные системы и т. д.

На сегодняшний день эффективность солнечных батарей оставляет желать лучшего, их средний КПД относительно невысок, около 10%, но технология все время совершенствуется.

Ранее ЭлектроВести писали, что Международное агентство возобновляемой энергетики (IRENA) опубликовало очередной ежегодный статистический сборник сведений о генерирующих мощностях, работающих на основе возобновляемых источников энергии, Renewable Capacity Statistics 2019.

По материалам: electrik.info.

Россети Урал — ОАО “МРСК Урала”

Согласие на обработку персональных данных

В соответствии с требованиями Федерального Закона от 27.07.2006 №152-ФЗ «О персональных данных» принимаю решение о предоставлении моих персональных данных и даю согласие на их обработку свободно, своей волей и в своем интересе.

Наименование и адрес оператора, получающего согласие субъекта на обработку его персональных данных:

ОАО «МРСК Урала», 620026, г. Екатеринбург, ул. Мамина-Сибиряка, 140 Телефон: 8-800-2200-220.

Цель обработки персональных данных:

Обеспечение выполнения уставной деятельности «МРСК Урала».

Перечень персональных данных, на обработку которых дается согласие субъекта персональных данных:

• — фамилия, имя, отчество;
• — место работы и должность;
• — электронная почта;
• — адрес;
• — номер контактного телефона.

Перечень действий с персональными данными, на совершение которых дается согласие:

Любое действие (операция) или совокупность действий (операций) с персональными данными, включая сбор, запись, систематизацию, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передачу, обезличивание, блокирование, удаление, уничтожение.

Персональные данные в ОАО «МРСК Урала» могут обрабатываться как на бумажных носителях, так и в электронном виде только в информационной системе персональных данных ОАО «МРСК Урала» согласно требованиям Положения о порядке обработки персональных данных контрагентов в ОАО «МРСК Урала», с которым я ознакомлен(а).

Согласие на обработку персональных данных вступает в силу со дня передачи мною в ОАО «МРСК Урала» моих персональных данных.

Согласие на обработку персональных данных может быть отозвано мной в письменной форме. В случае отзыва согласия на обработку персональных данных.

ОАО «МРСК Урала» вправе продолжить обработку персональных данных при наличии оснований, предусмотренных в п. 2-11 ч. 1 ст. 6 Федерального Закона от 27.07.2006 №152-ФЗ «О персональных данных».

Срок хранения моих персональных данных – 5 лет.

В случае отсутствия согласия субъекта персональных данных на обработку и хранение своих персональных данных ОАО «МРСК Урала» не имеет возможности принятия к рассмотрению заявлений (заявок).

Как человеку можно использовать солнечную энергию. Доклад на тему «использование энергии солнца на земле»

Небесное светило дарит нам бесплатно огромное количество энергии. Всего за 15 минут звезда отдаёт нашей планете объём энергии, которого человечеству хватит для обеспечения электричеством на один год. Качество и эффективность солнечных батарей постоянно совершенствуются и становятся дешевле. Однако до массового использования энергии солнца пока далеко. Есть ряд проблем, из которых особенно остро стоит эффективность оборудования для преобразования солнечного излучения. В основном это касается фотоэлектрических элементов, эффективность которых лежит в интервале 12─17 процентов. Но ещё в середине прошлого столетия она составляла около 1%. Так, что прогресс постепенно идёт, хотя и не быстро. Поэтому в будущем энергия солнца должна занять достойное место в мировой энергетике. В этом материале речь пойдёт об использовании солнечной энергии в хозяйственной деятельности на Земле. Поговорим о проблемах и перспективах, а также приведём примеры оборудования.

Солнце служит первоначальным источником всех энергетических процессов на Земле. Звезда отправляет в сторону нашей планеты 20 миллионов эксаджоулей за год. Поскольку Земля круглой формы на неё попадает примерно 25%. Из этой энергии примерно 70 процентов поглощается атмосферой, отражается и уходит на прочие потери. На поверхность Земли попадает 1,54 миллиона эксаджоулей в год. Эта цифра в несколько тысяч раз больше, чем энергопотребление на планете. Кроме того, эта величина в 5 раз превышает весь энергетический потенциал углеводородного топлива, накопленных на Земле за миллионы лет.

Большая доля этой энергии на поверхности планеты превращается в тепло. Оно нагревает землю и воду, а от них греется воздух. Тепло от Солнца определяет океанские течения, круговорот воды в природе, воздушные потоки и т. п. Тепло постепенно излучается в космос и теряется там. В экосистеме планеты энергия проходит длинный и сложный путь преобразования, но от полученного её количества используется лишь малая часть. В результате экосистема работает, не загрязняет окружающую среду и использует малую часть энергии, доходящей до Земли. Отсюда можно заключить, что постоянный поток энергии Солнца на Землю постоянен и поступает в избыточном количестве.

Растения на Земле потребляют всего лишь 0,5 процента энергии, доходящей до Земли. Поэтому, даже если человечество будет существовать только за счёт энергии солнца, они будут потреблять лишь малую её долю. Энергии Солнца на Земле вполне достаточно для энергетических потребностей цивилизации. При этом мы возьмём лишь небольшую часть энергии, и это никак не скажется на биосфере. Солнце отправляет на Землю огромное количество энергии. За несколько дней её количество превышает энергетический потенциал всех разведанных запасов топлива. Даже треть от этого количества, которое попадает на Землю, в тысячи раз превышает все традиционные источники энергии.

Солнечная энергия экологически «чистая». Конечно, ядерные реакции, проходящие на Солнце, порождают радиоактивное загрязнение. Но оно находится на безопасном расстоянии от Земли. А вот сжигание углеводородов и атомные электростанции создают загрязнения на Земле. Кроме того, энергия Солнца постоянна и присутствует в избыточном количестве.

Можно сказать, что энергия солнца вечна. Некоторые специалисты говорят, что звезда потухнет через несколько миллиардов лет. Но какое значение это имеет для нас? Ведь люди существуют примерно 3 миллиона лет. Так, что использование солнечной энергии не ограничено во времени. Благодаря энергии, которую отдаёт Солнце, на Земле происходят 2 круговорота веществ. Один из них большой (ещё называемый геологическим). Он проявляется в круговороте атмосферы и водных масс. А также малый биологический (ещё называемый биотическим) круговорот, который работает на базе большого. Он заключается в циклическом перераспределении энергии и веществ в границах экологических систем. Эти круговороты между собой связаны и являются единым процессом.

Какие есть проблемы при использовании солнечной энергии?

Казалось бы, всё прекрасно и нужно переходить на использование энергии солнца. Оказывается, есть ряд проблем. Каких же? Основная проблема заключается в том, что поступающая энергия сильно рассеивается. На один квадратный метр попадает примерно 100─200 ватт. Точное количество зависит от расположения этого места на Земле. Кроме того, Солнце светит днём, и мощность в это время достигает 400-900 ватт на квадратный метр. А ночью энергии не поступает, а пасмурную погоду поступает значительно меньше. То есть, в какие-то моменты нужно собирать весь этот энергетический поток и накапливать. А когда солнечный свет на землю не падает, использовать накопленную энергию.

Собирают энергию солнца разными способами. Естественным считается сбор тепла для нагрева теплоносителя, а затем его использование в системе отопления дома или в подаче горячей воды. И также распространённый способ преобразования солнечной энергии – это получение электроэнергии. Все эти установки выпускаются как фабрично, так и самостоятельно своими руками. Некоторые умельцы делают обогреватели в обычном окне квартиры или дома. Получается дополнительный обогрев помещения. А также распространены коллекторы и гелиосистемы для выработки электричества в частных домах. Однако применение тепловых коллекторов ограничивается климатическими условиями. А солнечные панели для преобразования солнечной энергии в электричество пока имеют низкий КПД.

Но в целом гелиосистемы являются очень перспективной сферой энергетики. Стоит ещё немного подрасти в цене энергоносителям, и они станут очень востребованы. На Земле много районов, где практически постоянно светит солнце. Это степи, пустыни. При установке там солнечных электростанций и получения электроэнергии можно обустроить эту землю и сделать её плодородной. Энергия будет расходоваться на подвод воды и нужды населения.

Экскурс в прошлое

Когда-то в глубокой древности язычники воспринимали Солнце в качестве божества. Конечно, в те времени использование солнечной энергии отсутствовало, как таковое. Это было нечто магическое. Но первые попытки использования солнечной энергии предпринимались уже довольно давно. Если не брать во внимание легенду о сожжённом с помощью концентрированной солнечной энергии флоте в Древней Греции, то настоящее использование энергии Солнца началось в XIX─XX веках. В 1839 году учёный Беккерель открыл фотогальванический эффект. Спустя несколько десятилетий Чарльз Фриттс разработал солнечный модуль, основой которого стал селен, покрытый золотом. Первые солнечные панели, которые были выпущены в XX веке имели КПД не более 1%. Но на тот момент это было настоящим прорывом. В результате для учёных открылись новые горизонты для исследований и новых открытий.

Альберт Эйнштейн также внёс значительный вклад в развитие солнечной энергетики. Конечно, среди его достижений чаще всего упоминают теорию относительности. Но свою Нобелевскую премию он получил за изучение явления внешнего фотоэффекта. Технология производства солнечных панелей для получения электричества постоянно совершенствуется. Поэтому есть надежда, что скоро мы станем свидетелями новых потрясающих открытий в этой области.

Сферы использования солнечной энергии

Область использования энергии солнца довольно широкая и постоянно расширяется. Здесь можно упомянуть даже такую простую вещь, как летний душ баком наверху. Он нагревается от солнца и можно мыться. Использование гелиосистем для частных домов ещё совсем недавно казалось фантастикой, а сегодня стали реальностью. Сейчас выпускается много солнечных коллекторов для обогрева бытовых и производственных помещений. Уже есть модели, которые способны работать при отрицательных температурах. Кроме того, полно всевозможных мобильных для зарядки мобильных гаджетов, калькуляторов, и другой техники с питанием от фотоэлектрических панелей.

Энергия солнца на сегодняшний день используется в таких сферах народного хозяйства, как:

• Энергоснабжение частных домов, пансионатов, санаториев;
• Энергоснабжение населённых пунктов, находящихся вдали от городской инфраструктуры;
• Сельское хозяйство;
• Космонавтика;
• Экотуризм;
• Уличное освещение, декоративная подсветка на дачных участках;
• Жилищно-коммунальное хозяйство;
• Зарядные устройства.

Несколько ранее энергия солнца и связанные с этим технологии применялись только в космонавтике и военной сфере. С помощью фотоэлементов обеспечивалось снабжение энергией спутников, различных мобильных станций и тому подобное. Но постепенно солнечная энергетика стала использоваться в быту и на производстве. Сегодня часто можно встретить гелиосистемы в южных регионах. Чаще всего они используются в частном секторе, а также в мелком туристическом бизнесе (санатории, дома отдыха и т. п.).

Издревле человечество пользуется солнечной энергией. Благодаря ей поддерживается жизнь на нашей планете. Воздействие солнечных лучей на поверхность нашей вращающейся планеты приводит к неравномерному нагреву водной поверхности океанов, морей, рек, озер и суши материков. Возникающие перепады атмосферного давления, приводящие в движение воздушные массы, способствуют созданию условий жизни многообразным видам флоры и фауны. По сути, солнце своей энергией является источником жизни.

В последнее время развиваются технологии использования этой нескончаемой энергии, которая может легко заменить традиционные источники энергии (уголь, газ, нефть), требующие больших затрат для их использования в различных климатических условиях. Применение солнечных установок имеет ряд преимуществ, которые несравнимы с другими источниками энергии. Используя некоторые из преимуществ, компания Светон http://220-on.ru/ успешно решает задачу по обеспечению комфортного качества жизни за счёт установок автономного электроснабжения и систем бесперебойного питания для владельцев загородной недвижимости.

Основные преимущества

Неисчерпаемость запасов энергии, которая даётся практически даром. Используемые установки полностью безопасны и автономны. Можно отметить их экономичность, поскольку покупается только оборудование установки. Кроме того, обеспечивается стабильность электроснабжения без каких-либо скачков напряжения. Дополним ещё такими показателями, как большой срок эксплуатации и простота в использовании.

Если ещё несколько лет назад в основном солнечное тепло использовалось для естественного подогрева воды под лучами солнца, то в настоящее время можно перечислить целый ряд сфер человеческой деятельности, где непосредственно применяется солнечная энергия.

Области применения солнечной энергии

Во-первых, это в аграрном секторе народного хозяйства – для выработки электроэнергии, обогрева теплиц, парников, помещений и построек.

Во-вторых, для обеспечения электричеством учреждений медицины, здравоохранения и спорта.

В-третьих, в авиации и космических аппаратах.

В-четвёртых, в качестве световых источников в ночное время в городах.

В-пятых, в снабжении электричеством населённых пунктов.

В-шестых, в обеспечении электропитания оборудования для снабжения горячей водой жилых помещений.

В-седьмых, для обеспечения бытовых нужд.

Существуют пассивные и активные способы превращать солнечный свет в тепловую энергию.

Пассивные способы превращать солнечную энергию в тепловую

Этот способ основан на том, что учитываются местный ландшафт и климат при постройке зданий. При их строительстве изучаются особенности климата, что позволяет применять такие ресурсы строительных материалов и технологий, чтобы получить максимальный эффект (особенно в жарких странах) от строящегося объекта в потреблении электроэнергии и обеспечении экологической безопасности постройки. Поэтому в жарких странах стремятся эффективно использовать местные условия для таких строений.

Активные способы использования солнечной энергии

Специальные коллекторы и фотоэлементы, насосы, аккумуляторы, различные трубопроводы теплоснабжения являются теми инструментами, благодаря которым преобразуется энергия солнца. Рассмотрим солнечные коллекторы, преобразующие энергию солнца несколькими способами, которые определяют соответствующий тип коллектора.

1. Для бытовых нужд широко используется коллектор плоский, который нагревает воду под воздействием солнечных лучей в соответствующих емкостях.

2. Для высоких температур применяют вакуумные солнечные коллекторы, которые действуют посредством нагрева воды, проходящей по стеклянным трубкам, находящимся в освещаемой солнцем зоне. Такие установки применяют в бытовых условиях.

3. В осушительных установках применяются коллекторы воздушного типа, нагревающие воздушные массы под солнечными лучами.

4. Коллекторы интегрированного типа, в которых собираются подогретые в бытовых системах воды в общую емкость с последующим использованием для различных нужд, например, для газовых котлов.

Фотоэлемент (солнечный элемент, батарея) представляет собой полупроводник, в котором при свете возникает ток без каких-либо химических реакций, обеспечивая достаточно длительный срок работы. Такие солнечные элементы (батареи) широко используются в космической области, но могут широко применяться в других.

Солнечные батареи очень экономичны и приобретают все большую популярность в бытовых условиях. Например, на фермерских, приусадебных хозяйствах все больше проявляют к ним интерес. Кроме того, сегодня осваиваются труднодоступные места новых регионов и сельскохозяйственных угодий, особенно в азиатской части нашей страны. Автомобильный и авиационный транспорт также имеет в своей перспективе шанс применять солнечные батареи. Необходимо также выделить такое качество, как экологическую чистоту данных систем, которые не наносят ущерб здоровью.

Издавна люди говорили о Солнце как о могучем и великом, возвышая его в своих религиях до одушевленного объекта. Светилу поклонялись, ему возносили хвалу, им мерили время и всегда считали его первоисточником земных благ.

Необходимость в солнечной энергии

Прошли тысячелетия. Человечество вступило в новую эру своего развития и пользуется плодами бурно развивающегося технологического прогресса. Однако и по сегодняшний день именно Солнце представляет собой основной природный источник тепла, а, следовательно, и жизни.

Как человечество использует Солнце в повседневной своей деятельности? Рассмотрим этот вопрос подробнее.

«Работа» Солнца

Небесное светило служит единственным источником той энергии, которая нужна для проведения фотосинтеза растений. Солнце приводит в движение круговорот воды, и только благодаря ему на нашей планете имеются все известные человечеству ископаемые виды топлива. И еще люди пользуются силой этой яркой звезды для того, чтобы обеспечить свои потребности в электрической и тепловой энергии. Без этого жизнь на планете была бы просто невозможна.

Основной источник энергии

Природа мудро заботится о том, чтобы человечество получало от небесного светила его дары. Доставка к Земле солнечной энергии осуществляется путем передачи радиационных волн на поверхность материков и вод. Причем до нас из всего посылаемого спектра доходят только:

1. Ультрафиолетовые волны. Они невидимы для человеческого глаза и составляют примерно 2% в общем спектре.

2. Световые волны. Это примерно половина энергии Солнца, которая достигает поверхности Земли. Благодаря световым волнам человек видит все краски окружающего его мира.

3. Инфракрасные волны. Они составляют примерно 49% спектра и нагревают поверхность воды и суши. Именно эти волны и являются наиболее востребованными в вопросах использования энергии Солнца на Земле.

Принцип преобразования инфракрасных волн

Каким образом происходит процесс использования энергии Солнца на Земле? Как и любое другое подобное действие, он осуществляется по принципу прямого превращения. Для этого нужна только специальная поверхность. Попадая на нее, солнечный свет проходит процесс превращения в энергию. Для получения тепла в этой схеме должен быть задействован коллектор. Он поглощает инфракрасные волны. Далее в устройстве, использующем энергию Солнца, непременно присутствуют накопители. Для нагревания конечного продукта устраивают специальные теплообменники.

Цель, которую преследует солнечная энергетика, — получение столь необходимого для человечества тепла и света. Новую отрасль порой называют гелиоэнергетикой. Ведь Helios в переводе с греческого — Солнце.

Работа комплекса

Теоретически каждый из нас может произвести расчет солнечной установки. Ведь известно, что, пройдя путь от единственной звезды нашей галактической системы до Земли, поток световых лучей принесет с собой энергетический заряд, равный 1367 Вт на квадратный метр. Это так называемая солнечная постоянная, которая существует на входе в атмосферные слои. Такой вариант возможен только при идеальных условиях, которых в природе просто не существует. После прохождения атмосферы солнечные лучи принесут на экватор 1020 Вт на квадратный метр. Но из-за смены дневного и ночного времени суток мы сможем получить в три раза меньшее значение. Что касается умеренных широт, то здесь меняется не только длительность светового дня, но и сезонность. Таким образом, получение электроэнергии в местах, далеких от экватора, при расчете нужно будет уменьшить еще в два раза.

География излучений небесного Светила

Где может достаточно эффективно работать солнечная энергетика? Природные условия для размещения установок играют немаловажную роль в этой развивающейся отрасли.
Распределение солнечного излучения на поверхности Земли происходит неравномерно. В одних регионах луч Солнца — долгожданный и редкий гость, в других он способен угнетающе воздействовать на все живое.

То количество солнечного излучения, которое получает тот или иной район, зависит от широты его нахождения. Самые большие дозы энергии природного светила получают государства, находящиеся рядом с экватором. Но и это еще не все. Объем солнечного потока зависит от количества ясных дней, которые изменяются при переходе от одной климатической зоны к другой. Увеличить или уменьшить степень излучения способны воздушные потоки и прочие особенности региона. Преимущества энергии Солнца более всего знакомы:

Странам северо-восточной Африки и некоторым юго-западным и центральным областям континента;
— жителям Аравийского полуострова;
— восточному побережью Африки;
— северо-западной Австралии и некоторым островам Индонезии;
— западному побережью Южной Америки.

Что касается России, то, как показывают произведенные на ее территории замеры, наибольшим дозам солнечного излучения радуются районы, граничащие с Китаем, а также северные зоны. А где в нашей стране Солнце обогревает Землю меньше всего? Это северо-западный регион, в который входит Санкт-Петербург и прилегающие к нему области.

Электростанции

Сложно представить себе нашу жизнь без использования энергии Солнца на Земле. Как применить ее? Использовать лучи света можно для выработки электричества. Потребность в нем растет с каждым годом, а запасы газа, нефти и угля сокращаются стремительными темпами. Именно поэтому в последние десятилетия люди стали строить солнечные электростанции. Ведь эти установки позволяют использовать альтернативные источники энергии, значительно экономя природные ископаемые.

Солнечные электростанции работают благодаря встроенным в их поверхность фотоэлементам. Причем в последние годы удалось значительно повысить КПД работы таких систем. Солнечные установки стали выпускать из новейших материалов и с использованием креативных инженерных решений. Это значительно увеличило их мощность.

По мнению некоторых исследователей, уже в ближайшем будущем человечество может отказаться от существующих ныне традиционных путей получения электроэнергии. Потребности людей полностью удовлетворит небесное светило.

Солнечные электростанции могут иметь различные размеры. Самые небольшие из них — частные. В этих системах предусмотрено всего несколько солнечных панелей. Самые большие и сложные установки занимают площади, превышающие десять квадратных километров.

Все солнечные электростанции делят на шесть типов. Среди них:

Башенные;
— установки с фотоэлементами;
— тарельчатые;
— параболические;
— солнечно-вакуумные;
— смешанные.

Самым распространенным типом электростанции является башенный. Это высокая конструкция. Внешне она напоминает башню с расположенным на ней резервуаром. Емкость наполнена водой и выкрашена в черный цвет. Вокруг башни находятся зеркала, площадь которых превышает 8 квадратных метров. Вся эта система подключена к единому пульту управления, благодаря которому можно направлять угол наклона зеркал таким образом, чтобы они постоянно отражали солнечный свет. Лучи, направленные на резервуар, нагревают воду. Система выдает пар, который и направляется для выработки электроэнергии.

При работе электростанций фотоэлементного типа используются солнечные батареи. Сегодня подобные установки стали особенно популярными. Ведь солнечные батареи могут быть установлены небольшими блоками, что позволяет применять их не только для промышленных предприятий, но и для частных домов.

Если вы увидите целый ряд огромных по своему размеру спутниковых антенн, на внутренней стороне которых установлены зеркальные пластины, то знайте, что это параболические электростанции, работающие на излучении Солнца. Принцип их действия схож с такими же системами башенного типа. Они ловят пучок света и нагревают приемник с жидкостью. Далее вырабатывается пар, который и идет на производство электроэнергии.

Тарельчатые станции работают так же, как и те, которые относят к башенному и параболическому типу. Отличия кроются лишь в конструктивных особенностях установки. На первый взгляд она похожа на металлическое дерево огромных размеров, листьями которого являются плоские зеркала круглой формы. В них и концентрируется солнечная энергия.

Необычный способ получения тепла использован в солнечно-вакуумной электростанции. Ее конструкция представляет собой участок земли, накрытый круглой крышей. В центре этого сооружения возвышается полая башня, в основании которой и установлены турбины. Вращение лопастей такой электростанции происходит благодаря потоку воздуха, который возникает при разности температур. Стеклянная крыша пропускает лучи Солнца. Они нагревают землю. Температура воздуха внутри помещения повышается. Разность показаний столбиков термометров внутри и снаружи и создает воздушную тягу.

Солнечная энергетика задействует и электростанции смешанного типа. О таких системах можно говорить в тех случаях, когда, например, на башнях применяются дополнительные фотоэлементы.

Достоинства и недостатки солнечной энергетики

У каждой отрасли народного хозяйства есть свои положительные и отрицательные стороны. Имеются они и при использовании световых потоков. Плюсы солнечной энергетики заключены в следующем:

Экологичность, ведь она не загрязняет окружающую среду;
— доступность основных составляющих — фотоэлементов, которые реализуются не только для промышленного применения, но и для создания личных небольших электростанций;
— неисчерпаемость и самовосстанавливаемость источника;
— постоянно снижающаяся себестоимость.

Среди недостатков солнечной энергетики можно выделить:

Влияние времени суток и погодных условий на производительность электростанций;
— необходимость в аккумулировании энергии;
— снижение производительности в зависимости от широты, на которой расположен регион, и от времени года;
— большой нагрев воздуха, который имеет место на самой электростанции;
— потребность в периодической чистке от загрязнения, в которой нуждается система солнечных батарей, что проблематично в связи с огромными площадями, на которых установлены фотоэлементы;
— относительно высокая стоимость оборудования, которая хоть и снижается с каждым годом, но пока еще недоступна для массового потребителя.

Перспективы развития

Каковы дальнейшие возможности использования энергии Солнца на Земле? На сегодняшний день этому альтернативному комплексу пророчат большое будущее.

Перспективы солнечной энергетики радужны. Ведь уже сегодня в этом направлении идут огромные по своим масштабам работы. Каждый год в различных странах мира появляется все больше и больше солнечных электростанций, размеры которых поражают своими техническими решениями и масштабами. Кроме того, специалисты данной отрасли не прекращают проводить научные исследования, цель которых — многократное увеличение коэффициента полезного действия используемых на таких установках фотоэлементов.

Ученые произвели интересный расчет. Если на суше планеты Земля установить фотоэлементы, которые бы расположились на семи сотых ее территории, то они, даже имея КПД 10%, обеспечили бы все человечество необходимым ему теплом и светом. И это не столь уж далекая перспектива. Ведь фотоэлементы, которые используются на сегодняшний день, имеют КПД, равный 30%. При этом ученые надеются довести это значение до 85%.

Развитие солнечной энергетики идет достаточно высокими темпами. Люди серьезно озабочены проблемой истощения природных ресурсов и занимаются выявлением альтернативных источников тепла и света. Такое решение позволит предупредить неизбежный для человечества энергетический кризис, а также надвигающуюся экологическую катастрофу.

Использование энергии Солнца на Земле краткий доклад, расскажет Вам о возможностях ее применения с пользой для человека.

Использование Солнечной энергии на Земле

Солнце представляет собой светящийся огромный газовый шар, в котором протекают достаточно сложные процессы и постоянно выделяется энергия. Благодаря ей существует жизнь на нашей планете: нагревается атмосфера и поверхность планеты, дуют ветра, нагреваются океаны и моря, произрастают растения и так далее.

Солнечная энергия способствует образованию ископаемым видам топлива, преобразовывается в теплоту и холод, электричество и движущую силу. Светило испаряет воду, влагу превращает в водные капли, образует туманы и облака. Одним словом, энергия Солнца создает гигантский круговорот влаги на планете, систему воздушного и водяного отопления планеты.

Когда солнечный свет попадает на растения, то вызывает у них процесс фотосинтеза, рост и развитие. Прогревая почву, он формирует ее климат, давая жизненную силу микроорганизмам, семенам растений и все существам, которые населяют почву. Без солнечной энергии живые организмы были бы в состоянии спячки (анабиоза).

Примеры использования солнечной энергии в народном хозяйстве

Солнечная энергия — это восстанавливаемый естественным путем источник энергии и, что важно, экологически безопасный. Ученые со всего мира работают над расширением возможности ее использования. Во многих странах созданы государственные программы для разработки технологий применения солнечной энергии.

Наибольшее потребление солнечной энергии наблюдается в Турции и Израиле. А рекордное число оборудованных домов системой солнечного нагрева воды находится на Кипре.

В сельскохозяйственной деятельности, а именно в агропромышленном комплексе, также применяется солнечная энергия. Планируется внедрить ее во все отрасли народного хозяйства. Свободные площади стен и крыш домов, хозяйственных построек позволяют накапливать достаточные количества электроэнергии, причем бесплатной. Фотоэлектрические системы можно применять для работы электропастуха на выпасах, насосов, электроножей, медогонок на пасеке, для обеспечения жилых зданий электричеством.

Воздушные коллекторы, работающие на солнечной энергии, создают среду для проживания людей и сельскохозяйственных животных, а также поддерживают показатели влажности и температуры на одном, заданном уровне.

Теплицы и парники, оборудованные гелиопанелями, накапливают и сохраняют тепло, обеспечивая микроклимат для растений.

Устройства на основе солнечной энергии применяются для проветривания и отопления овоще- и зернохранилищ, поддерживая заданные параметры человеком.

Надеемся, что «Использование энергии Солнца» реферат помог Вам подготовиться к занятию. А свое сообщение о солнечной энергии Вы можете оставить через форму комментариев ниже.

Solar — «самая дешевая электроэнергия в истории», подтверждает IEA

.

Лучшие в мире схемы солнечной энергетики теперь предлагают «самую дешевую… электроэнергию в истории» с технологией, более дешевой, чем уголь и газ в большинстве крупных стран.

Это соответствует «Перспективе развития мировой энергетики на 2020 год» Международного энергетического агентства. В 464-страничном обзоре, опубликованном сегодня МЭА, также отмечается «чрезвычайно бурное» воздействие коронавируса и «весьма неопределенное» будущее глобального энергопотребления в ближайшем будущем. две декады.

Отражая эту неопределенность, версия очень влиятельного годового прогноза на этот год предлагает четыре «пути» до 2040 года, каждый из которых предполагает значительный рост возобновляемых источников энергии. По основному сценарию МЭА к 2040 году выработка солнечной энергии будет на 43% больше, чем ожидалось в 2018 году, отчасти из-за подробного нового анализа, показывающего, что солнечная энергия на 20-50% дешевле, чем предполагалось.

Несмотря на более быстрый рост возобновляемых источников энергии и «структурный» спад в отношении угля, МЭА заявляет, что пока слишком рано объявлять о пике использования нефти в мире, если не будет более жестких мер по борьбе с изменением климата.Точно так же в нем говорится, что спрос на газ может вырасти на 30% к 2040 году, если не будет усилена политическая реакция на глобальное потепление.

Это означает, что, хотя глобальные выбросы CO2 фактически достигли своего пика, они «далеки от немедленного пика и спада», необходимого для стабилизации климата. МЭА заявляет, что достижение нулевых выбросов потребует «беспрецедентных» усилий со стороны всех частей мировой экономики, а не только сектора энергетики.

Впервые IEA включает подробное моделирование 1.Путь 5C, который приведет к достижению глобальных чистых нулевых выбросов CO2 к 2050 году. В нем говорится, что изменение индивидуального поведения, такое как работа из дома «три дня в неделю», будет играть «важную» роль в достижении этого нового «нулевого чистого выброса к 2050 году». »(NZE2050).

Сценарии будущего

Ежегодный отчет МЭА «Перспективы развития мировой энергетики» (WEO) выходит каждую осень и содержит некоторые из наиболее подробных и тщательно изученных анализов глобальной энергетической системы. Более сотни плотно упакованных страниц, он основан на тысячах точек данных и Мировой энергетической модели МЭА.

Прогноз включает несколько различных сценариев, чтобы отразить неопределенность в отношении многих решений, которые повлияют на будущий путь развития мировой экономики, а также на путь выхода из кризиса коронавируса в «критическое» следующее десятилетие. ПРМЭ также направлено на информирование политиков, показывая, как их планы должны измениться, если они хотят перейти на более устойчивый путь.

В этом году он опускает «сценарий текущей политики» (CPS), который обычно «обеспечивает базовый уровень… путем определения будущего, в котором не будут добавлены новые политики к уже существующим».Это связано с тем, что «трудно представить себе, что в сегодняшних обстоятельствах преобладает такой подход« как обычно »».

Эти обстоятельства являются беспрецедентными последствиями пандемии коронавируса, глубина и продолжительность которой остаются весьма неопределенными. Ожидается, что кризис приведет к резкому снижению мирового спроса на энергию в 2020 году, причем наибольший удар нанесет ископаемое топливо.

Основным путем ПРМЭ снова является «сценарий заявленной политики» (STEPS, ранее NPS).Это показывает влияние обещаний правительства выйти за рамки текущей политики. Однако важно то, что МЭА делает свою собственную оценку того, действительно ли правительства добиваются своих целей.

В отчете поясняется:

«STEPS разработан, чтобы детально и беспристрастно взглянуть на политику, которая либо действует, либо объявлена ​​в различных частях энергетического сектора. Он учитывает долгосрочные цели в области энергетики и климата только в той мере, в какой они подкреплены конкретной политикой и мерами.Таким образом, он является зеркалом планов сегодняшних политиков и иллюстрирует их последствия, не задумываясь о том, как эти планы могут измениться в будущем ».

Прогноз затем показывает, как нужно будет изменить планы, чтобы проложить более устойчивый путь. В нем говорится, что его «сценарий устойчивого развития» (SDS) «полностью согласован» с парижской целью удержания потепления «значительно ниже 2 ° C… и продолжения усилий по ограничению [этого] до 1,5 ° C». (Эта интерпретация оспаривается.)

Согласно SDS, выбросы CO2 достигнут нулевого значения к 2070 году и дает 50% шанс удержания потепления на уровне 1.65C, с потенциалом остаться ниже 1,5C, если отрицательные выбросы используются в масштабе.

МЭА ранее не указывало подробный путь к тому, чтобы оставаться ниже 1,5 ° C с 50% вероятностью, в прошлогоднем прогнозе предлагался только базовый анализ и некоторые общие параграфы описания.

Впервые в этом году ПРМЭ содержит «детальное моделирование» «нулевых чистых выбросов к 2050 году» (NZE2050). Это показывает, что должно произойти, чтобы выбросы CO2 упали до 45% ниже уровня 2010 года к 2030 году на пути к нулевому значению к 2050 году с 50% вероятностью достижения 1.Предел 5С.

Последний путь в прогнозе на этот год — «сценарий отложенного восстановления» (DRS), который показывает, что может произойти, если пандемия коронавируса затянется, а мировой экономике потребуется больше времени для восстановления, с последующим сокращением роста ВВП и энергии. потребность.

На приведенной ниже диаграмме показано, как изменяется использование различных источников энергии по каждой из этих траекторий в течение десятилетия до 2030 года (правые столбцы) относительно сегодняшнего спроса (слева).

Слева: мировой спрос на первичную энергию по видам топлива в 2019 году, млн тонн нефтяного эквивалента (Мтнэ).Справа: изменение спроса к 2030 году по четырем направлениям в прогнозе. Источник: IEA World Energy Outlook 2020.

.

Примечательно, что на возобновляемые источники энергии (светло-зеленый) приходится большая часть роста спроса во всех сценариях. В отличие от этого, для ископаемого топлива наблюдается постепенное замедление роста, сменяющееся нарастающим спадом по мере увеличения амбиций глобальной климатической политики (слева направо на диаграмме выше).

Любопытно, что есть признаки того, что МЭА уделяет большее внимание паспорту безопасности (SDS), пути, согласованному с парижской целью «значительно ниже 2C».В WEO 2020 он появляется чаще, раньше в отчете и более последовательно по страницам по сравнению с более ранними выпусками.

Это показано на диаграмме ниже, которая показывает расположение (в относительном положении на странице) каждого упоминания «сценария устойчивого развития» или «паспортов безопасности» в ПРМЭ, опубликованных за последние четыре года.

Упоминания «сценария устойчивого развития» или «паспортов безопасности» в последних четырех отчетах ПРМЭ с указанием относительного положения страниц. Источник: Краткий углеродный анализ отчета МЭА World Energy Outlook 2020 и предыдущих выпусков.Диаграмма Джо Гудмана для Carbon Brief.

Солнечная волна

Одно из наиболее значительных изменений в ПРМЭ этого года спрятано в Приложении B к отчету, в котором показаны оценки МЭА стоимости различных технологий производства электроэнергии.

Таблица показывает, что солнечная электроэнергия сегодня на 20-50% дешевле, чем предполагало МЭА в прошлогоднем прогнозе, причем диапазон зависит от региона. Аналогичным образом наблюдается значительное сокращение предполагаемых затрат на использование наземных и морских ветроэнергетических установок.

Этот сдвиг является результатом нового анализа, проведенного командой WEO, в ходе которой рассматривалась средняя «стоимость капитала» для разработчиков, стремящихся построить новые генерирующие мощности. Ранее МЭА предполагало, что диапазон 7-8% для всех технологий варьируется в зависимости от стадии развития каждой страны.

Теперь МЭА проанализировало данные на международном уровне и пришло к выводу, что для солнечной энергии стоимость капитала намного ниже: 2,6-5,0% в Европе и США, 4,4-5,5% в Китае и 8,8-10%.0% в Индии, в основном в результате политики, направленной на снижение риска инвестиций в возобновляемые источники энергии.

В лучших местах и ​​с доступом к наиболее благоприятной политической поддержке и финансам, по словам МЭА, солнечная энергия теперь может вырабатывать электроэнергию «по цене или ниже» 20 долларов за мегаватт-час (МВтч). Там написано:

«Для проектов с недорогим финансированием, использующих высококачественные ресурсы, солнечные фотоэлектрические панели теперь являются самым дешевым источником электроэнергии в истории».

МЭА заявляет, что новые солнечные проекты для коммунальных предприятий сейчас стоят 30-60 долларов за МВтч в Европе и США и всего 20-40 долларов за МВтч в Китае и Индии, где действуют «механизмы поддержки доходов», такие как гарантированные цены.

Эти затраты «полностью ниже диапазона LCOE [приведенных затрат] для новых угольных электростанций» и «находятся в том же диапазоне», что и эксплуатационные расходы существующих угольных электростанций в Китае и Индии, сообщает МЭА. Это показано в таблице ниже.

Расчетные приведенные затраты на электроэнергию (LCOE) от солнечной энергии для коммунальных предприятий с поддержкой доходов по сравнению с диапазоном LCOE для электроэнергии на газе и угле. Источник: IEA World Energy Outlook 2020.

.

Предполагается, что береговая и морская ветроэнергетика теперь имеет доступ к более дешевому финансированию.Это объясняет гораздо более низкие оценки затрат на эти технологии в последнем ПРМЭ, поскольку стоимость капитала составляет до половины стоимости новых разработок в области возобновляемых источников энергии.

В сочетании с изменениями в государственной политике за последний год эти более низкие затраты означают, что МЭА снова повысило свой прогноз в отношении возобновляемых источников энергии на следующие 20 лет.

Это показано на диаграмме ниже, где производство электроэнергии из возобновляемых источников энергии, не связанных с гидроэнергетикой, в 2040 году теперь достигнет 12 872 тераватт-часов (ТВт-ч) в STEPS, по сравнению с 2 873 ТВт-ч сегодня.Это примерно на 8% выше, чем ожидалось в прошлом году, и на 22% выше уровня, ожидаемого в прогнозе на 2018 год.

Мировое производство электроэнергии по видам топлива, тераватт-час. Исторические данные и ШАГИ из WEO 2020 показаны сплошными линиями, в то время как WEO 2019 показан пунктирными линиями, а WEO 2018 — пунктирными линиями. Источник: Краткий углеродный анализ отчета МЭА World Energy Outlook 2020 и предыдущих выпусков. Диаграмма от Carbon Brief с использованием Highcharts.

Solar является главной причиной этого, объем производства в 2040 году увеличится на 43% по сравнению с ПРМЭ 2018 года.В отличие от этого, диаграмма показывает, что производство электроэнергии из угля сейчас «структурно» ниже, чем ожидалось ранее, а производство в 2040 году примерно на 14% ниже, чем предполагалось в прошлом году. МЭА заявляет, что топливо так и не восстановится после 8% -ного падения в 2020 году из-за пандемии коронавируса.

Примечательно, что уровень производства газа в 2040 году также будет на 6% ниже в STEPS этого года, опять же отчасти в результате пандемии и ее длительного воздействия на экономику и рост спроса на энергию.

В целом, возобновляемые источники энергии — во главе с «новым королем» солнечной энергии — удовлетворяют подавляющее большинство нового спроса на электроэнергию в странах STEPS, что составляет 80% прироста к 2030 году.

Это означает, что к 2025 году они превзойдут уголь в качестве крупнейшего источника энергии в мире, опередив «ускоренный случай», изложенный агентством всего год назад.

Рост количества переменных возобновляемых источников означает, что существует растущая потребность в гибкости электросетей, отмечает МЭА. «Надежные электрические сети, управляемые электростанции, технологии хранения и меры реагирования на спрос — все это играет жизненно важную роль в достижении этой цели», — говорится в сообщении.

Пересмотренные перспективы

Более низкие затраты и более быстрый рост солнечной энергии, наблюдаемые в прогнозах на этот год, означают, что с 2020 года каждый год будет происходить рекордное добавление новых солнечных мощностей, сообщает МЭА.

Это контрастирует с его планом STEPS для солнечной энергии в предыдущие годы, когда глобальный прирост мощностей каждый год — за вычетом выбытия — не изменился в будущем.

Теперь рост солнечной активности неуклонно повышается по ШАГАМ, как показано на графике ниже (сплошная черная линия). Это еще яснее, если учесть добавление новых мощностей для замены старых солнечных станций по мере их вывода из эксплуатации (брутто, пунктирная линия). Согласно SDS и NZE2050 рост должен быть еще более быстрым.

Ежегодный чистый прирост солнечной мощности во всем мире, гигаватт.Исторические данные показаны красным цветом, а основные прогнозы из последующих выпусков ПРМЭ показаны оттенками синего. ШАГИ WEO 2020 показаны черным цветом. Пунктирной линией показаны валовые приросты с учетом замены старых мощностей по мере их вывода из эксплуатации после предполагаемого срока службы в 25 лет. Источник: Краткий углеродный анализ отчета МЭА World Energy Outlook 2020 и предыдущих выпусков прогноза. Диаграмма от Carbon Brief с использованием Highcharts.

История повышения прогнозов по солнечной энергии — благодаря обновленным предположениям и улучшению политической ситуации — прямо контрастирует с картиной для угля.

Последовательные выпуски ПРМЭ пересматривали прогноз по наиболее грязному ископаемому топливу, причем в этом году произошли особенно драматические изменения, отчасти благодаря «структурному сдвигу» от угля после коронавируса.

В настоящее время МЭА прогнозирует незначительный рост использования угля в течение следующих нескольких лет, но затем его снижение, как показано на диаграмме ниже (красная линия). Тем не менее, эта траектория далеко отстает от сокращений, необходимых для согласования с SDS, траектории, соответствующей парижской цели «значительно ниже 2C» (желтый).

Исторический мировой спрос на уголь (черная линия, миллионы тонн нефтяного эквивалента) и предыдущие основные сценарии МЭА для будущего роста (оттенки синего). ЭТАПЫ этого года показаны красным, а паспорт безопасности — желтым. Углерод. Краткий анализ «Перспектив мировой энергетики на 2020 год» МЭА и предыдущих выпусков прогноза. Диаграмма от Carbon Brief с использованием Highcharts.

Прогноз на этот год особенно кардинально меняется для Индии, где использование угля в производстве электроэнергии, как ожидается, будет расти гораздо медленнее, чем ожидалось в прошлом году.

Согласно STEPS, мощность угольных электростанций вырастет всего на 25 гигаватт (ГВт) к 2040 году, заявляет МЭА, что на 86% меньше, чем ожидалось в WEO 2019. Вместо того, чтобы увеличиться почти вдвое по сравнению с 235 ГВт в 2019 году, это означает, что угольный флот Индии вряд ли вырастет в следующие два десятилетия.

Аналогичным образом, согласно данным МЭА, в настоящее время ожидается, что рост количества электроэнергии, производимой из угля в Индии, будет на 80% медленнее, чем предполагалось в прошлом году.

В @IEA # WEO20

скрыта примечательная деталь результат? Мировые угольные мощности упадут.https://t.co/bt7QfouTAf pic.twitter.com/SUDlaMo8so

— Саймон Эванс (@DrSimEvans) 15 октября 2020 г.

МЭА ожидает продолжения быстрого вывода из эксплуатации старых угольных мощностей в США и Европе, которые к 2040 г. сократят 197 ГВт (74% от текущего парка) и 129 ГВт (88%) соответственно.

В совокупности, несмотря на быстрое расширение в Юго-Восточной Азии, это означает, что согласно прогнозам, впервые мировой флот угля сократится к 2040 году.

Энергетический прогноз

Взятые вместе, быстрый рост возобновляемых источников энергии и структурный упадок угля помогают сдерживать глобальные выбросы CO2, предполагает прогноз.Но стабильный спрос на нефть и рост использования газа означают, что выбросы CO2 только стабилизируются, а не быстро сокращаются, как это требуется для достижения глобальных климатических целей.

Эти конкурирующие тенденции показаны на приведенной ниже диаграмме, которая отслеживает спрос на первичную энергию для каждого вида топлива в соответствии с ШАГАМИ МЭА, сплошными линиями. В целом возобновляемые источники энергии удовлетворяют три пятых увеличения спроса на энергию к 2040 году, при этом на их долю приходится еще две пятых от общего объема. Небольшого увеличения объемов добычи нефти и атомной энергии достаточно, чтобы компенсировать сокращение использования угольной энергии.

Мировой спрос на первичную энергию в разбивке по видам топлива, миллионы тонн нефтяного эквивалента, в период с 1990 по 2040 год. Будущий спрос основан на STEPS (сплошные линии) и SDS (пунктирные). Другие возобновляемые источники энергии включают солнечную, ветровую, геотермальную и морскую. Источник: IEA World Energy Outlook 2020. Chart by Carbon Brief using Highcharts.

Пунктирные линии на приведенной выше диаграмме показывают кардинально разные пути, по которым необходимо следовать, чтобы соответствовать SDS МЭА, что примерно соответствует сценарию значительно ниже 2C.

К 2040 году, хотя нефть и газ останутся первым и вторым по величине источниками первичной энергии, потребление всех ископаемых видов топлива снизится. Уголь упал бы на две трети, нефть на треть и газ на 12% по сравнению с уровнями 2019 года.

Между тем, другие возобновляемые источники энергии, в первую очередь ветровая и солнечная, заняли бы третье место, поднявшись почти в семь раз за следующие два десятилетия (+ 662%). SDS предполагает меньший, но все же значительный рост в гидроэнергетике (+ 55%), атомной энергии (+ 55%) и биоэнергетике (+ 24%).

В совокупности низкоуглеродные источники составят 44% мировой энергетики в 2040 году по сравнению с 19% в 2019 году. По данным МЭА, уголь упадет до 10%, что является самым низким показателем со времен промышленной революции.

Однако, несмотря на эти быстрые изменения, мир не увидит чистых нулевых выбросов CO2 до 2070 года, примерно через два десятилетия после крайнего срока 2050 года, который потребуется для того, чтобы оставаться ниже 1,5 ° C.

Это несмотря на SDS, включающий «полное выполнение» целевых показателей нулевого уровня, установленных Великобританией, ЕС и совсем недавно Китаем.

Глобальные выбросы будут восстанавливаться гораздо медленнее, чем после финансового кризиса 2008–2009 годов.

Но # WEO20 дает понять, что 🌍 далек от того, чтобы привести к значительному снижению выбросов. А низкий экономический рост — это не стратегия с низким уровнем выбросов.

Подробнее: https://t.co/Iu4KdrI6N9 pic.twitter.com/IfEjXQb4Er

— Фатих Бирол (@IEABirol) 13 октября 2020 г.

(Эти цели будут реализованы только частично в рамках STEPS, исходя из оценки МЭА надежности действующих политик для достижения целей.Например, в таблице B.4 отчета говорится, что согласно STEPS существует лишь «некоторая реализация» юридически обязывающей цели Соединенного Королевства по достижению нулевых чистых выбросов парниковых газов к 2050 году.)

Чистые нулевые числа

«Пример» NZE2050, описывающий путь к 1,5 ° C, был опубликован впервые в этом году, потому что команда WEO согласилась, что «пришло время углубить и расширить наш анализ нулевых чистых выбросов», по словам директора МЭА. Фатих Бирол, пишет в предисловии к отчету.

За последние 18 месяцев крупнейшие страны, объявившие или законодательно установившие целевые показатели нулевых выбросов, включают Великобританию и ЕС. Совсем недавно Китай объявил о своем намерении достичь «углеродной нейтральности» к 2060 году. [В предстоящем анализе Carbon Brief будут изучены последствия этой цели.]

Углерод. Краткий анализ последних четырех ПРМЭ показывает, что эти изменения — наряду с публикацией специального отчета Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) по температуре 1,5 ° С в 2018 году — сопровождались значительным увеличением охвата этих тем в WEO.

В то время как в WEO 2017 фраза «1,5C» использовалась реже одного раза на 100 страниц, это число увеличилось до пяти использований в 2019 году и восьми использований на 100 страниц в 2020 году. Использование «чистого нуля» увеличилось с одного раза на 100 страниц в В 2017 и 2018 годах, до шести в 2019 году и 38 на 100 страниц в отчете за этот год.

Однако случай NZE2050 не является полным сценарием ПРМЭ, и поэтому он не содержит полного набора данных, сопровождающих ШАГИ и ПБ, что затрудняет полное изучение пути.

Это кажется «странным», — говорит д-р Джоэри Рогель, преподаватель по вопросам изменения климата и окружающей среды в Институте Грэнтэма в Имперском колледже Лондона и ведущий автор-координатор отчета IPCC 1.5C.

МЭА уже публикует длинные приложения с подробной информацией о путях распространения различных источников энергии и выбросах CO2 в каждом секторе в ряде ключевых экономик мира по каждому из своих основных сценариев. (В этом году это STEPS и SDS.)

Рогель, который в прошлом году присоединился к ученым и неправительственным организациям, призвавшим МЭА опубликовать полный сценарий 1.5C, сообщает Carbon Brief, что «все базовые данные по случаю NZE2050 должны быть доступны с той же детализацией, что и другие сценарии ПРМЭ».

Carbon Brief запросил такие данные в МЭА и обновит эту статью, если появятся новые подробности. Рогель добавляет:

«Главный вопрос, конечно, заключается в том, как NZE2050 намеревается достичь своей цели по нулевым чистым выбросам CO2 к 2050 году.Особый интерес здесь вызывает то, сколько и какой тип удаления CO2 [отрицательные выбросы] сценарий намеревается использовать, и как он намеревается это сделать, обеспечивая при этом устойчивое развитие ».

В ПРМЭ целая глава посвящена NZE2050, с особым акцентом на изменениях, которые потребуются в течение следующего десятилетия до 2030 года.

(Он также сравнивает путь с тем, что изложен в специальном отчете МГЭИК, в котором говорится, что в случае NZE2050 траектория выбросов CO2 сопоставима со сценарием «P2», который остается ниже 1.5C с «нулевым или низким выбросом» и относительно «ограниченным» использованием BECCS.)

НИТЬ: @IEA теперь имеет агрессивный сценарий 1,5 ° C, достигающий нуля к 2050 году.

Он основан на сценарии устойчивого развития, усиливая сокращение мощности и конечного использования, но с новыми поведенческими мерами.

Голубые сценарии — это IPCC SR15. Https://t.co/RB9jajDICn ​​pic.twitter.com/HETn2c3Icn

— Глен Питерс (@Peters_Glen) 15 октября 2020 г.

На диаграмме ниже показано, как выбросы CO2 фактически выходят на плато до 2030 года в STEPS, оставаясь чуть ниже уровня, наблюдавшегося в 2019 году, тогда как в случае NZE2050 наблюдается снижение более чем на 40%, с 34 млрд тонн (ГтCO2) в 2020 году до всего 20 ГтCO2 в 2030 г.

Глобальные выбросы CO2 от энергетики и промышленных процессов, 2015-2030 гг., Млрд тонн CO2 (ГтCO2), в соответствии с STEPS, SDS и NZE2050. Цветные клинья показывают вклад в дополнительную экономию, необходимую для SDS и NZE2050. Источник: IEA World Energy Outlook 2020.

.

Энергетический сектор вносит наибольшую часть экономии, необходимой в течение следующего десятилетия (оранжевые клинья на диаграмме выше). Но есть также важный вклад от конечного использования энергии (желтый), такого как транспорт и промышленность, а также от индивидуального изменения поведения (синий), который более подробно рассматривается в следующем разделе.

Эти три клина внесут примерно равные доли дополнительных 6,4 ГтCO2 экономии, необходимой для перехода от SDS к NZE2050 в 2030 году, заявляет МЭА.

В случае NZE2050 низкоуглеродные источники электроэнергии удовлетворят 75% спроса в 2030 году по сравнению с 40% сегодня. Солнечная мощность должна будет расти примерно на 300 гигаватт (ГВт) в год к середине 2020-х годов и почти на 500 ГВт к 2030 году по сравнению с текущим ростом примерно на 100 ГВт.

Выбросы CO2 от угольных электростанций сократятся на 75% в период с 2019 по 2030 год.Это означает, что наименее эффективные «подкритические» угольные электростанции будут полностью выведены из эксплуатации, и большинство «сверхкритических» электростанций также будет закрыто. В WEO говорится, что большая часть этого снижения придется на Юго-Восточную Азию, на которую приходится две трети нынешних мировых мощностей по углю.

Хотя ядерная энергия внесет небольшой вклад в увеличение производства с нулевым выбросом углерода к 2030 году в NZE2050, МЭА отмечает, что «длительное время разработки крупномасштабных ядерных установок» ограничивает потенциал технологии для более быстрого масштабирования в этом десятилетии.

Что касается промышленности, то выбросы CO2 сократятся примерно на четверть, при этом на электрификацию и энергоэффективность придется наибольшая доля усилий. Только в «странах с развитой экономикой» каждый месяц в этом десятилетии будет модернизироваться более 2 млн домов с целью повышения энергоэффективности.

В транспортном секторе выбросы CO2 снизятся на одну пятую, не считая поведенческих сдвигов, перечисленных ниже. К 2030 году более половины новых автомобилей будут электрическими по сравнению с 2,5% в 2019 году.

Изменения поведения

Впервые в обзоре этого года содержится подробный анализ потенциала изменения индивидуального поведения с целью сокращения выбросов CO2.(Это ясно даже на упрощенном уровне, когда слово «поведение» упоминается 122 раза по сравнению с 12 раз в 2019 году.)

Поведенческие изменения, такие как сокращение рейсов и отключение кондиционирования воздуха, будут играть жизненно важную роль в достижении нулевых выбросов, говорится в отчете.

В то время как SDS призывает к скромным изменениям в образе жизни людей, таким как более широкое использование общественного транспорта, этот выбор составляет лишь 9% разницы между этим сценарием и ШАГАМИ.

Для сравнения, в NZE2050 эти изменения ответственны за почти треть сокращений выбросов CO2 по сравнению с SDS в 2030 году.

Отчет включает подробный анализ предполагаемой экономии выбросов в результате глобального принятия конкретных мер, в том числе глобального перехода на сушку белья без стирки, снижение скорости движения и работу из дома.

По оценкам авторов, на 60% этих изменений могут повлиять правительства, ссылаясь на широко распространенное законодательство по контролю за использованием автомобилей в городах и усилия Японии по ограничению кондиционирования воздуха в домах и офисах.

Как показано на диаграмме ниже, большая часть экономии выбросов приходится на изменение выбора транспорта людьми. На автомобильный транспорт (синие столбцы) приходится более половины экономии в 2030 году, а на значительное сокращение количества рейсов приходится еще один квартал (желтый).

Влияние изменений поведения в трех ключевых секторах на годовые выбросы CO2 в сценарии NZE2050. Источник: IEA World Energy Outlook 2020.

.

Около 7% выбросов CO2 от автомобилей происходит при поездках на расстояние менее 3 км, что, по словам авторов, «займет менее 10 минут».В сценарии NZE2050 все эти поездки заменены пешими и велосипедными прогулками.

В отчете оценивается, что изменение поведения может сократить выбросы от полетов примерно на 60% к 2030 году. Сюда входят существенные изменения, такие как отказ от полетов продолжительностью менее одного часа, а также сокращение количества дальних и деловых рейсов на три. кварталы.

Даже в этом случае, из-за ожидаемого роста авиации, общая активность авиации в 2030 году по-прежнему останется на уровне 2017 года в этом сценарии.

Оставшаяся экономия связана с решениями по ограничению использования энергии в домах, такими как отключение систем отопления и кондиционирования воздуха.

Работа на дому может снизить выбросы в целом, поскольку сокращение выбросов от поездок на работу более чем в три раза превышает увеличение выбросов в жилых помещениях.

Получите наш бесплатный ежедневный брифинг, содержащий дайджест новостей о климате и энергетике за последние 24 часа, или наш еженедельный брифинг, содержащий обзор нашего контента за последние семь дней.Просто введите свой адрес электронной почты ниже:

По оценкам отчета, если бы 20% глобальной рабочей силы, способной работать из дома, делали это всего один день в неделю, в 2030 году это позволило бы сэкономить около 18 миллионов тонн CO2 (MtCO2) во всем мире, как показано на диаграмме ниже.

Фактически, сценарий NZE2050 предполагает, что все, кто в состоянии сделать это, работают из дома три дня в неделю, что дает относительно скромную экономию в 55 млн т CO2.

Из-за более широких изменений в структуре энергопотребления в NZE2050 влияние выбросов от широко распространенной домашней работы невелико по сравнению с текущей ситуацией, показанной в левом столбце, или ШАГАМИ в 2030 году, показанными в среднем столбце.

Изменение годового глобального потребления энергии (левая ось Y) и выбросов CO2 (правая ось Y), если 20% населения работали из дома один день в неделю по трем различным сценариям. Сокращение выбросов от транспорта (красный и голубой) превышает увеличение выбросов в жилых помещениях (фиолетовый, темно-синий и серый), связанных с работой на дому. Источник: МЭА.

Хотя в отчете основное внимание уделяется выбросам CO2 от энергетической системы, в нем также упоминаются высокие уровни метана и закиси азота в результате глобального сельского хозяйства и, в частности, животноводства.

В нем отмечается, что без перехода к вегетарианской диете будет «очень трудно добиться быстрого сокращения выбросов».

Авторы признают, что универсальное принятие предложенных изменений поведения маловероятно, но предполагают, что существуют «альтернативные способы», которыми такие изменения могут сочетаться для получения аналогичных результатов.

Например, хотя некоторые регионы могут не вводить более жесткие ограничения скорости, другие могут решить снизить скорость движения более чем на 7 км / ч, предложенных в отчете.

Саймон Эванс был одним из более чем 250 внешних рецензентов, прочитавших разделы «Перспективы мировой энергетики» в черновой форме.

Линии публикации из этой истории

• Солнечная энергия стала «самой дешевой электроэнергией в истории», подтверждает IEA

  .

• Анализ: впервые детализированные графики МЭА 1.Путь 5C в World Energy Outlook

• Анализ: «Критическое десятилетие» для климата, согласно IEA World Energy Outlook

  .

Возобновляемые источники энергии внезапно стали поразительно дешевыми

Люди могут иметь представление о том, как выглядит эколог, но как на самом деле будет выглядеть защитник окружающей среды в 2021 году?

Они никуда не смотрят! Далекие от стереотипа «белые хиппи с высшим образованием», защитники окружающей среды — это чернокожая и смуглая молодежь, превращающая заброшенную тюрьму в общественную ферму; бывший шахтер стал блоггером и защитником окружающей среды; Азиаты, латиноамериканцы и коренные народы создают более здоровые и справедливые районы для своих детей.

«Эколог» просто описывает людей, защищающих качество своего окружения. Эта работа может быть локальной (защита воздуха или воды от токсичных выбросов или свинцовой краски на стенах) или глобальной (защита ледников и океанов, регулирующих местный климат, от улиц Бруклина до побережья Аляски). Здоровье, безопасность и благополучие их сообществ висит на волоске, но многие активисты понимают, что эти цели также требуют более значительных изменений, от лучшего доступа к паркам, местам отдыха и общественным местам до более локализованных систем питания и хороших, чистых рабочих мест. .Думаю, именно поэтому многие экологи даже не называют себя «защитниками окружающей среды». Они творцы культуры или активисты сообщества, жилья, труда и иммиграции, которые понимают, что экологические проблемы укоренились в каждой части общества, и просто сделали их ключевым элементом своей работы.

Какие самые важные открытия пришли, скажем, когда движение за климат трансформировалось в движение за климатическую справедливость?

Это изменение климата коснется всех сообществ, демографических групп и регионов, но также приведет к опустошению бедных и BIPOC сообществ.Многие из этих сообществ уже испытывают трудности с удовлетворением основных потребностей — в еде, жилье, образовании, физическом и психическом здоровье — что делает их более уязвимыми для внезапных потрясений, как мы видели на примере пандемии. Многие из этих сообществ также живут вблизи загрязняющих объектов (фабрики, нефтеперерабатывающие заводы, мусоросжигательные заводы) или на эродированных и загрязненных землях (шахты, участки Суперфонда) или не имеют надлежащей инфраструктуры водоснабжения и канализации. Это дополнительные риски при наступлении пожаров и наводнений.

Это неравномерное бремя является частью американского наследия экологического расизма: история опасных, загрязняющих ископаемых видов топлива сосредоточена в цветных сообществах — иногда намеренно, а часто из-за пренебрежения.Это сиамский близнец жилищной сегрегации. Но, обращаясь к этой реальности, движение за климатическую справедливость также может предложить еще один важный вывод: каждый выигрывает, когда мы даем этим сообществам возможность построить более справедливую, устойчивую местную экономику и избавиться от грязных производств, давно нависших над ними.

Если бы вы могли выбрать одну историю, которая действительно запомнилась бы людям, что бы это было?

Эрик Энос вырос на побережье Вайана на острове Оаху и мало знал о своей гавайской культуре, в том числе о таро, корнеплодах.(Коренная культура подавлялась колониализмом США.) После окончания колледжа в семидесятых годах он начал обучать искусству членов местных молодежных банд, водить их нырять в океан, протестовать против превращения местных рыболовных угодий в курорт и поход в глубину иссохшей долины Вайана. Здесь они нашли заброшенные стены и террасы в земле. Это были явно культурные объекты, но что это были за объекты?

Археологи из Музея епископа обнаружили, что на всей территории когда-то выращивали таро, а также другие традиционные гавайские растения.Давным-давно вода была направлена ​​на колониальные сахарные плантации, но под руководством сенатора штата и местных агентств Энос, молодежь и члены общины построили новую ирригационную систему. Группа многоэтнических фермеров, выращивающих таро, которых они ранее помогали защищать от выселения со своих земель, помогла подготовить террасы к возделыванию. И с семенами, подаренными Лионским дендрарием, они начали выращивать местные растения, узнавая при этом о земле, своей культуре и таро.

Так зародилась ферма Каала, культурный образовательный центр, объединяющий проблемную молодежь с землей. История подчеркивает, как различные учреждения и люди из разных сообществ могут сотрудничать в целях обеспечения более справедливого и устойчивого будущего.

Климатическая школа

Два бывших премьер-министра Австралии написали проницательную статью о том, почему их страна, залитая солнцем, продолжает настаивать на строительстве новых угольных шахт и газовых скважин. Они отмечают, что «главное, что сдерживает климатические амбиции Австралии, — это политика: ядовитая коалиция прессы Мердока, правого крыла Либеральной и Национальной партий и корыстные интересы в секторе ископаемого топлива.На прошлой неделе левоцентристская австралийская лейбористская партия также заявила, что не будет выступать против строительства новых угольных шахт, и считает, что страна будет экспортировать черные камни после 2050 года.

Замечательный пережиток Дня Земли: Тиа Нельсон, дочь покойного сенатора Гейлорда Нельсона, который начал апрельский день действий в 1970 году, написала о том, как ее отец помог приветствовать Джо Байдена в Сенате в 1973 году, утешая его после того, как его жена и маленькая дочь были убиты в автокатастрофа.Нельсон сказал о своем отце: «Ему было бы приятно увидеть то, что он начал так давно, вывести вашингтонский истеблишмент из летаргии, все еще играющей такую ​​важную роль много лет спустя. И он будет тронут, увидев, что убитый горем молодой человек, которому он помог оправиться от отчаяния, продолжает свое наследие ». Примечательно, как долго Байден существует — одним из хороших результатов является то, что он знает некоторых выдающихся людей.

Новое исследование показало, что изменение климата приведет к расслоению озер в Северном полушарии в начале года и в течение более длительных периодов, и что «многие из экосистемных услуг, которые предоставляют озера, от доставки питьевой воды и продуктов питания до рекреации, может оказаться под угрозой из-за прогнозируемого изменения фенологии стратификации в течение двадцать первого века, особенно в урбанизированных и сельскохозяйственных регионах, где озера уже эвтрофированы.”

Является ли космическая солнечная энергия нашим будущим? (2021)

Что такое солнечная энергия в космосе?

Космическая солнечная энергия (SBSP) включает сбор солнечной энергии в космосе , а затем беспроводную передачу ее на Землю . У солнечной энергии есть несколько преимуществ. Несмотря на свою дороговизну, это самый чистый источник возобновляемой энергии, имеющий мощность до , обеспечивающий на больше энергии, чем мир потребляет или, по прогнозам, потребит в будущем.

Космический технологический процесс солнечной энергии включает использование солнечных панелей для сбора солнечной энергии в космосе с помощью рефлекторов или надувных зеркал , которые направляют солнечное излучение на солнечные панели, а затем направляет его на Землю через микроволновую печь или лазер . Затем энергия принимается на Землю через микроволновую антенну (ректенну).

По данным Национального космического общества, космическая солнечная энергия имеет потенциал затмить все другие источники энергии вместе взятые.Они утверждают, что солнечная энергия из космоса может производить большое количество энергии с очень незначительным негативным воздействием на окружающую среду . Это также может решить наши текущие проблемы с энергией и выбросами парниковых газов и проблемами.

Инфографика, приведенная ниже, содержит информацию о космической солнечной энергии , текущих тенденциях, связанных с этим, и о том, что разные страны делают с точки зрения исследований и финансирования.

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

Получить код для встраивания

Текущее мировое потребление энергии и тенденции

Мировое потребление энергии только растет .Согласно отчету Оксфордского университета «Наш мир в данных» о глобальном потреблении первичной энергии, текущее мировое потребление составляет более 160 000 ТВтч в год. Солнечная энергия дает только 585 ТВтч.

Несмотря на рост количества решений, инвестиций и использования возобновляемых источников энергии, нефть, уголь и газ по-прежнему производят более 80% мировой энергии, которая потребляется, при этом солнечная энергия генерирует менее 1%.

Между 2004 и 2015 годами инвестиций в возобновляемые источники энергии увеличились на 600% с 36 фунтов стерлингов.От 2 млрд (46,7 млрд долларов США) до 220,6 млрд фунтов стерлингов (284,8 млрд долларов США).

Текущие прогнозы показывают, что к 2050 году население мира достигнет 9,7 миллиарда человек. С увеличением численности населения, потребление энергии в мире также вырастет на 50% к 2050 году .

Кроме того, усиливается воздействие изменения климата. Хотя мы вырабатываем большой процент мировой энергии из ископаемого топлива, ископаемое топливо вносит значительный вклад в увеличение изменения климата .

Для сравнения, солнечная энергия сегодня является самым безопасным источником энергии, хотя она по-прежнему составляет лишь небольшой процент от мирового производства энергии. Уровень смертности от производства солнечной энергии в 1230 раз ниже, чем у угля , и он имеет один из наименьших выбросов CO2 , при 5 г экв. CO2 на кВтч.

Почему космическая солнечная энергия?

Космическая солнечная энергия имеет несколько преимуществ; В отличие от солнечных панелей на наших крышах, которые могут вырабатывать электроэнергию только в течение дня, солнечная энергия из космоса может генерировать непрерывную электроэнергию 24 часа в сутки, 99% в году.

Это связано с тем, что, в отличие от Земли, в космической среде нет ночи и дня, и спутники находятся в тени Земли не более 72 минут за ночь.

Солнечные панели космического базирования могут постоянно генерировать 2000 гигаватт энергии . Это в 40 раз больше энергии, чем солнечная панель могла бы вырабатывать на Земле ежегодно. Это также в несколько раз выше, чем эффективность современных солнечных батарей.

Более того, космическая солнечная энергия будет генерировать 0% выбросов парниковых газов , в отличие от других альтернативных источников энергии, таких как атомная, угольная, нефть, газ и этанол.В настоящее время источником энергии с наименьшим уровнем выбросов CO2 является атомная энергетика, которая производит 5 г CO2-экв. На кВтч.

Космическая солнечная энергия производит почти 0% опасных отходов для нашей окружающей среды по сравнению с ядерной энергетикой.

Почему нас еще нет?

Хотя космическая солнечная энергия является инновационной концепцией , мы еще не можем полностью запустить систему в космос. Запуск космической солнечной системы стоит очень долларов и долларов США.Фактически, стоимость оценивается примерно в 100 раз выше, чтобы конкурировать с текущими расходами на коммунальные услуги .

Одной из причин высоких затрат является высокая стоимость запуска панелей в космос , что в основном связано с большой массой на ватт, генерируемой нынешними солнечными панелями. Другими словами, солнечные панели в настоящее время на слишком тяжелы на выработанный ватт , чтобы сделать это возможным.

В настоящее время стоимость запуска в космос оценивается в 7 716 фунтов стерлингов за килограмм — примерно 154 фунта стерлингов за ватт.По сравнению с затратами, которые домовладельцы платят сегодня, которые составляют примерно 2 фунта стерлингов за пиковый ватт, стоимость космоса чрезвычайно высока, чтобы быть конкурентоспособными. В британских домах стоимость установки солнечных панелей может составлять всего 1,5 фунта стерлингов за ватт.

Другие причины высоких затрат включают в себя общие расходы на транспортировку до помещения . Это связано с тем, что для транспортировки всех других материалов, которые необходимы в космос, потребуется много запусков космических челноков, а эти космические челноки в настоящее время не могут использоваться повторно .Таким образом, дорого обходится не только запуск самих солнечных батарей, но и транспортировка дополнительных материалов.

Все еще ведутся многочисленные исследования и разработки, чтобы найти наиболее реальный способ запуска космических солнечных панелей и систем запуска с меньшими затратами.

Окружающая среда в космосе также имеет несколько опасностей, которые могут вызвать повреждение солнечных панелей. К ним относятся космический мусор и экстремальное солнечное излучение , которые могут разрушать солнечные панели до 8 раз быстрее, чем панели, установленные на Земле.

Наконец, существует вероятность потери большого количества энергии при транспортировке или при передаче из космоса на Землю. Таким образом, ученые и инженеры должны продолжать свои исследования и разработки, чтобы обеспечить минимальную потерю энергии во время процесса.

Текущие проекты и прогресс SBSP

ключевых игроков SBSP включают Китая, США и Японии , которые продемонстрировали прогресс в плане технологических достижений, партнерских отношений и планов запуска.

Китай уже готовится к запуску в космос. Китайская корпорация аэрокосмической науки и технологий планирует запустить малые и средние солнечные спутники в стратосфере, которые могут использовать энергию в космосе между 2021 и 2025 годами .

Китай также планирует к 2030 году вырабатывать один мегаватт энергии с помощью космических солнечных панелей, а к 2050 году ввести в эксплуатацию коммерчески жизнеспособную солнечную космическую станцию ​​.

В US существуют постоянные партнерские отношения и инвестиции.Например, было заключено партнерство на 100 миллионов долларов между Northrop Grumman и Исследовательской лабораторией ВВС США для предоставления передовых технологий для SBSP .

Также в США было организовано сотрудничество на сумму 17,5 миллионов долларов между Northrop Grumman Corporation и Caltech для разработки проекта космической солнечной энергетики под названием «Инициатива по космической солнечной энергии» . Цель инициативы заключалась в разработке научных и технологических инноваций, которые позволили бы космической солнечной энергетической системе вырабатывать электроэнергию по цене, сопоставимой с нынешними источниками электроэнергии.

Проводятся постоянные исследования и технический прогресс. В США ведется разработка концепции SPS-ALPHA Mark-II . В случае успеха это позволит построить огромные платформы в космосе, которые могут удаленно доставлять на Землю десятки тысяч мегаватт электроэнергии с использованием беспроводной передачи энергии. Это также позволит доставить доступную по цене мощность на Землю и в космические миссии.

Кроме того, ведется разработка многоразовых пусковых систем .Успех в этом снизит стоимость транспортировки в космос и общую стоимость космической солнечной энергии. Примером может служить модель SpaceX , которая в настоящее время работает над многоразовыми ракетами-носителями, которые можно использовать для транспортировки в космос.

В , Япония, , исследователи успешно передали электроэнергию по беспроводной сети , используя микроволны. Исследователи преобразовали 1,8 кВт электроэнергии в микроволны и точно передали их в приемник, который находился на расстоянии 55 метров.Это был технологический прорыв в приближении SBSP к реальности . Япония также сделала космические солнечные системы частью своего видения по освоению космоса будущего .

Перспективы развития SBSP

Ископаемое топливо ограничено и в конечном итоге может закончиться. Согласно прогнозам, нефть и природный газ могут иссякнуть на из за 50 лет, а добыча угля за 115 лет. При текущих исследованиях и инвестициях существует высокая вероятность того, что космическая солнечная энергия станет жизнеспособным будущим солнечной энергетики .

Если стоимость космической солнечной энергии может быть снижена, она, вероятно, станет основным источником устойчивой энергии, который не может уменьшиться. Крупные игроки, такие как Китай, у которых уже есть сроки внедрения технологии в космосе, могут поделиться некоторыми ключевыми знаниями для будущих улучшений технологии.

Солнечные панели в Сахаре могут стимулировать использование возобновляемых источников энергии, но наносят ущерб глобальному климату — вот почему

Самые суровые пустыни мира могут быть лучшими местами на Земле для сбора солнечной энергии — самого обильного и чистого источника энергии, который у нас есть.Пустыни просторные, относительно плоские, богатые кремнием — сырьем для полупроводников, из которых сделаны солнечные элементы, — и никогда не испытывают недостатка в солнечном свете. Фактически, десять крупнейших солнечных электростанций по всему миру расположены в пустынях или засушливых регионах.

Исследователи предполагают, что можно было бы превратить самую большую пустыню в мире, Сахару, в гигантскую солнечную ферму, способную в четыре раза удовлетворить текущие мировые потребности в энергии. Были составлены чертежи для проектов в Тунисе и Марокко, которые будут снабжать электричеством миллионы домашних хозяйств в Европе.

В то время как черные поверхности солнечных панелей поглощают большую часть попадающего на них солнечного света, только часть (около 15%) этой поступающей энергии преобразуется в электричество. Остальное возвращается в окружающую среду в виде тепла. Панели обычно намного темнее земли, которую они покрывают, поэтому обширные солнечные элементы будут поглощать много дополнительной энергии и выделять ее в виде тепла, влияя на климат.

Если бы эти эффекты были только локальными, они не имели бы значения в малонаселенной и бесплодной пустыне.Но масштабы установок, которые потребуются, чтобы сократить мировой спрос на ископаемую энергию, будут огромными и охватят тысячи квадратных километров. Тепло, повторно излучаемое из области такого размера, будет перераспределяться потоком воздуха в атмосфере, оказывая региональное и даже глобальное воздействие на климат.

По часовой стрелке сверху слева: солнечный парк Бхадла, Индия; Солнечная ферма Desert Sublight, США; Солнечный парк Хайнаньчжоу, Китай и солнечный парк Уарзазат, Марокко. Google Планета Земля, предоставлено автором

Более зеленая Сахара

В исследовании 2018 года использовалась климатическая модель для моделирования воздействия более низкого альбедо на поверхность суши в пустынях, вызванного установкой массивных солнечных ферм.Альбедо — это показатель того, насколько хорошо поверхности отражают солнечный свет. Например, песок намного лучше отражает свет, чем солнечная панель, и поэтому имеет более высокое альбедо.

Модель показала, что когда размер солнечной фермы достигает 20% от общей площади Сахары, запускается петля обратной связи. Тепло, излучаемое более темными солнечными панелями (по сравнению с сильно отражающей пустынной почвой), создает резкую разницу температур между землей и окружающими океанами, что в конечном итоге снижает давление приземного воздуха и заставляет влажный воздух подниматься и конденсироваться в капли дождя.С большим количеством муссонных дождей растут растения, и пустыня отражает меньше солнечной энергии, поскольку растительность поглощает свет лучше, чем песок и почва. Чем больше растений присутствует, тем больше воды испаряется, создавая более влажную среду, которая вызывает распространение растительности.

---

Подробнее: Должны ли мы превратить пустыню Сахара в огромную солнечную ферму?

---

Этот сценарий может показаться фантастическим, но исследования показывают, что подобная петля обратной связи сохраняла большую часть зеленого цвета Сахары во время африканского влажного периода, который закончился всего 5000 лет назад.

Итак, гигантская солнечная ферма могла бы генерировать достаточно энергии для удовлетворения глобального спроса и одновременно превратить одну из самых враждебных сред на Земле в пригодный для жилья оазис. Звучит идеально, правда?

Не совсем так. В недавнем исследовании мы использовали усовершенствованную модель системы Земли, чтобы внимательно изучить, как солнечные фермы Сахары взаимодействуют с климатом. Наша модель учитывает сложные обратные связи между взаимодействующими сферами мирового климата — атмосферой, океаном, сушей и ее экосистемами.Он показал, что в отдаленных частях суши и океана могут иметь место непредвиденные последствия, которые сводят на нет любые региональные выгоды по сравнению с самой Сахарой.

Засуха в Амазонии, циклоны во Вьетнаме

Покрытие 20% территории Сахары солнечными фермами повышает местную температуру в пустыне на 1,5 ° C согласно нашей модели. При 50% покрытии повышение температуры составляет 2,5 ° C. Это потепление в конечном итоге распространяется по всему земному шару из-за движения атмосферы и океана, в результате чего средняя мировая температура повышается на 0.16 ° C для 20% покрытия и 0,39 ° C для 50% покрытия. Однако глобальный температурный сдвиг не является равномерным — полярные регионы будут нагреваться больше, чем тропики, увеличивая потерю морского льда в Арктике. Это может еще больше ускорить потепление, поскольку тающий морской лед обнажает темную воду, которая поглощает гораздо больше солнечной энергии.

Этот массивный новый источник тепла в Сахаре реорганизует глобальную циркуляцию воздуха и океана, влияя на характер осадков во всем мире. Узкая полоса проливных дождей в тропиках, на которые приходится более 30% глобальных осадков и поддерживает тропические леса бассейна Амазонки и Конго, в наших симуляциях смещается на север.Для региона Амазонки это вызывает засухи, поскольку из океана поступает меньше влаги. Примерно такое же количество дополнительных осадков, которое выпадает на Сахару из-за эффекта затемнения поверхности солнечных батарей, теряется из Амазонки. Модель также предсказывает более частые тропические циклоны, поражающие побережья Северной Америки и Восточной Азии.

Изменения глобальной температуры, осадков и приземного ветра в симуляциях с 20% и 50% покрытием Сахары солнечными батареями. Лу и др.(2021), предоставлено автором

Некоторые важные процессы все еще отсутствуют в нашей модели, например, пыль, уносимая из больших пустынь. Пыль Сахары, разносимая ветром, является жизненно важным источником питательных веществ для Амазонки и Атлантического океана. Таким образом, более зеленая Сахара может иметь еще больший глобальный эффект, чем предполагают наши симуляции.

Мы только начинаем понимать потенциальные последствия создания массивных солнечных ферм в пустынях мира. Подобные решения могут помочь обществу перейти от ископаемой энергии, но исследования земной системы, подобные нашему, подчеркивают важность учета многочисленных совместных реакций атмосферы, океанов и поверхности суши при изучении их преимуществ и рисков.

космических солнечных электростанций на горизонте

Космическая солнечная энергия (SBSP) приближается к тому, чтобы стать реальностью и в долгосрочной перспективе может помочь завершить переход на зеленые источники энергии.

Идея лазеров в небе была исключительной областью научно-фантастических романов или интригующих злодеев Джеймса Бонда. Теперь это становится реальностью, и, в отличие от фильмов, его можно использовать как силу добра, помогая решать некоторые из самых насущных проблем, стоящих перед миром.

В своем отчете «Прогнозы в сфере технологий, медиа и телекоммуникаций на 2021 год» GlobalData определила устойчивость в качестве ключевой темы на 2021 год.

Переход на чистые источники энергии, пожалуй, самый неотложный пункт повестки дня по ограничению глобального потепления целевым показателем 1,5 ° C, установленным Парижским соглашением. По данным Центра климатических и энергетических решений, энергетический сектор является загрязнителем номер один в мире, на него приходится более 30% глобальных выбросов парниковых газов (ПГ).

SBSP может быть решением энергетической проблемы. Как прогнозирует GlobalData в своем отчете, в ближайшее десятилетие деятельность в космосе, ориентированная на Землю, значительно расширится, все больше влияя на нашу повседневную жизнь и способствуя решению сложных проблем.

Использование спутниковых солнечных отражателей

Но как собирать энергию из космоса? Оптимальное решение — использовать огромные зеркальные солнечные отражатели, установленные на спутниках на орбите, которые будут концентрировать энергию солнца на солнечных батареях.Они, в свою очередь, превращают энергию в электромагнитное излучение, которое передается обратно на Землю либо в лазерной, либо в микроволновой форме с помощью антенны. Наконец, выпрямляющая антенна на земле собирает волны или электромагнитное излучение от лазеров и преобразует их обратно в электричество, которое затем передается в сеть.

Эта технология имеет несколько преимуществ по сравнению с обычной солнечной энергией. Во-первых, это исключает простои из-за плохой погоды и ночного времени. В среднем в Европе в зимний месяц на Землю попадает только 3% солнечного света, в то время как спутники в космосе могут собирать энергию в течение 99% года.

Во-вторых, он позволяет обойти проблему накопления энергии, поскольку непрерывный поток энергии от солнца позволяет направлять энергию напрямую, когда это необходимо. Наконец, свет в космосе, не отфильтрованный атмосферой, намного сильнее. По этой причине, согласно данным службы согласования энергии Greenmatch , SBSP может генерировать в 40 раз больше энергии, чем солнечная энергия на Земле.

Технологический прогресс соответствует коммерческой реальности

Несмотря на множество преимуществ, у этого альтернативного источника энергии есть один существенный недостаток: астрономическая стоимость.Хотя теоретически технологии, необходимые для превращения SBSP в реальность, уже существуют, стоимость производства, запуска и сборки (которые, скорее всего, должны были произойти в космосе) в настоящее время делают его коммерчески нежизнеспособным. Однако технический прогресс, достигнутый в последние годы, значительно снизил затраты на запуск, вселив надежды на будущее.

В настоящее время ключевыми игроками в SBSP являются правительства Китая, США и Японии, которые стремятся обеспечить безопасный доступ к чистым источникам энергии без ограничений.Китай, например, планирует отправить первый действующий прототип в космос уже в 2022 году с намерением сделать SBSP коммерчески жизнеспособным к 2050 году.

SBSP может быть путем, который обеспечит удовлетворение потребностей Земли в энергии в долгосрочной перспективе, при этом первая страна, добившаяся этого, получит геополитическое и коммерческое преимущество. Возможно, это лучшая история, чем даже фильм о Бонде!

Чтобы быть в курсе прогнозов GlobalData по наиболее важным технологическим темам, которые нарушат вашу отрасль в 2021 году, присоединяйтесь к нашему вебинару TMT Predictions 2021 в четверг, 28 января, в 15:00 (GMT).

Связанный отчет

Прогнозы в сфере технологий, СМИ и телекоммуникаций (TMT) на 2021 год — Тематические исследования

Получить отчет

Последний отчет от Посетить GlobalData Store

Связанные компании

LBH International

Тканевые компенсаторы, металлические компенсаторы и эластомерные компенсаторы

Связанные компании

LBH International

Тканевые компенсаторы, металлические компенсаторы и эластомерные компенсаторы

28 августа 2020

АРНОЛЬД Группа

Изоляция газовых и паровых турбин

28 августа 2020

Как избежать конфликтов из-за потребностей солнечной энергии в земле и воде

Солнечные фермы, как и обычные фермы, занимают большие участки земли, для чего требуется от трех.От 5 до 16,5 акров на МВт генерирующей мощности. Самая большая солнечная электростанция в мире, объект Kamuthi мощностью 648 МВт в Тамил Наду, Индия, занимает площадь в десять квадратных километров. Но он будет меньше, чем объект мощностью 3450 МВт, строящийся на Тибетском плато в Китае, который по завершении строительства будет охватывать 298 квадратных километров. Строительство этих крупных заводов требует коренного изменения способа использования земли, на которой они расположены, что — без тщательного планирования — может иметь негативные последствия для окружающей среды и местных сообществ, что потенциально может привести к конфликту.Такая негативная реакция может не только сорвать проекты в области солнечной энергетики, но и подстегнуть сопротивление будущему развитию возобновляемых источников энергии.

Конкурирующий спрос: вода, энергия и продукты питания

Солнечная энергия становится все более доступной — на самом деле цена на производство электроэнергии в коммунальном хозяйстве упала на 86% с 2009 года. По мере снижения затрат многие страны планируют резко расширить производство солнечной энергии. выполнять международные климатические обязательства; В прошлом году только Китай добавил 52,8 ГВт солнечной энергии. Но есть проблемы с интеграцией солнечной генерации в сеть, поскольку она зависит от солнечного света и, таким образом, является непостоянным источником.Фотоэлектрические (PV) панели перестают работать, когда перестает светить солнце, в то время как концентрированная солнечная энергия использует тепловую энергию солнечных лучей, позволяя генерации продолжаться лишь на короткое время после захода солнца. Эти ограничения могут затруднить развитие или сделать другие источники энергии более привлекательными. Некоторые новые солнечные электростанции строятся на сельскохозяйственных землях, что лишает людей средств к существованию и сокращает местное производство продуктов питания. Это изменение в землепользовании может вызвать напряженность в сельских общинах, как это произошло в Коннектикуте, где фермеры, арендовавшие землю, оказались в конкуренции с чистой энергией.И особенно в более бедных и маргинализованных сообществах, это может изменить производство продуктов питания на десятилетия. Одна государственная компания по производству солнечной энергии в Индии арендует сельхозугодья на 28 лет, платя фермерам гораздо больше, чем они могли бы заработать от своего урожая.

Часто земли, наиболее подходящие для использования солнечной энергии, находятся в сухом климате, где воды крайне мало. В то время как солнечные фотоэлектрические установки используют мало воды, солнечные тепловые установки используют огромное количество воды для охлаждения и очистки. В пустыне Северной Африки огромный солнечный термальный комплекс Нур стоимостью 9 миллиардов долларов в Марокко конкурирует с местным сельским хозяйством за воду из плотины Эль-Мансур-Эддахби, потребляя около шести миллионов кубических футов воды каждый год.Поскольку Тунис и другие страны засушливого Ближнего Востока рассматривают возможность строительства солнечных тепловых электростанций, они должны выяснить, откуда будет поступать вода.

Собственный капитал, окружающая среда и эксплуатируемые объекты

Несмотря на то, что производство солнечной энергии не связано с выбросами, процесс строительства может иметь пагубные последствия для окружающей среды. Процесс производства сырья и размещения объектов нарушает местные экосистемы. Для фотоэлектрических панелей требуются некоторые редкие материалы, например серебро, добыча которого требует больших затрат энергии и загрязняет окружающую среду.В «королевстве редкоземельных элементов» Ганзоу, Китай, на устранение 190 миллионов тонн отходов из заброшенных шахт потребуется 70 лет. И усилия по переработке материалов как для солнечных, так и для фотоэлектрических установок, недостаточно развиты.

Солнечные фермы также могут усилить неравенство. Субсидии и налоги на выбросы углерода сделали более чистую энергию дешевле. В Германии негативная реакция на возобновляемые источники энергии усилилась в связи с высокими затратами, которые эти меры накладывают на более бедных потребителей, которые остаются зависимыми от коммунальных услуг и электросети.Точно так же бедные слои населения и даже общины, в которых производится солнечная энергия, могут не получать электричество. Массивную солнечную электростанцию, предложенную для Туниса, назвали «неоколониалистской», потому что она доставляла бы электроэнергию прямо в Европу по подводным кабелям.

В пустыне Мохаве индейские племена реки Колорадо протестуют против строительства солнечных батарей, которые, как они утверждают, нарушат археологические раскопки и нанесут вред биоразнообразию. Племена утверждают, что разработчики проекта не проконсультировались с ними должным образом, как того требует федеральный закон.

Другие проекты в области возобновляемых источников энергии, такие как плотины гидроэлектростанций и ветряные электростанции, столкнулись с аналогичным сопротивлением со стороны местных сообществ, обеспокоенных воздействием на окружающую среду или правами на землю. Иногда сопротивление оказывается успешным; в мексиканском штате Оахака федеральный суд заблокировал крупный ветроэнергетический проект из-за неадекватных консультаций с коренными сапотеками. В других случаях местные общины теряли свои битвы — и даже свои жизни, как на северо-востоке Индии в 2016 году, когда были убиты протестующие против строительства плотин.

The AdMe.ru

При продуманном планировании солнечных проектов можно избежать конфликта в землепользовании. Застроенный ландшафт предлагает большие возможности для размещения небольших солнечных батарей, в том числе на крышах и стенах. Новые программы, такие как RE-Powering America’s Land, превратили заброшенные промышленные объекты и несуществующие свалки в солнечные фермы. Объединение ветряной и солнечной генерации в одном объекте может уменьшить необходимое пространство и инфраструктуру, а также помочь сбалансировать проблемы с перебоями.А солнечные фермы могут даже совмещаться с настоящими фермами: исследователи в области сельского хозяйства обнаружили, что сельскохозяйственные культуры растут под солнечными панелями, а электростанция может обеспечивать дешевую электроэнергию для работы фермы.

Солнечная энергия может помочь облегчить, а не усугубить водные проблемы стран. Солнечные фотоэлектрические системы, которые являются более распространенными и менее водоемкими, чем солнечные тепловые, используют воду только для производства и периодической очистки. Для некоторых развивающихся стран, испытывающих нехватку воды, эффективность солнечных батарей имеет решающее значение.В отчете Института мировых ресурсов было обнаружено, что переход на солнечную энергию и энергию ветра значительно уменьшит проблемы, связанные с водно-энергетической связью Индии, за счет сокращения потребности в нуждающихся в жажде электростанциях, работающих на ископаемом топливе.

Кроме того, солнечные установки могут обеспечивать энергоемкие виды деятельности, такие как орошение сельскохозяйственных культур или откачка воды, уменьшая их углеродный след. Как показал новаторский проект в Бенине, капельное орошение на солнечной энергии может быть более эффективным с точки зрения водопотребления и рентабельности, чем традиционные методы.Водяные насосы, работающие от солнечных батарей, которые широко распространены в Азиатско-Тихоокеанском регионе, делают возможным снабжение пресной водой сельских развивающихся сообществ, не подключенных к основной сети. Сила солнца используется для питания уличных фонарей и уплотнителей мусора и даже для создания питьевой воды из воздуха.

Некоторые страны признали важность совместного планирования и демократического управления для обеспечения устойчивой бесконфликтной солнечной стратегии. Проекты по солнечной энергии быстро развиваются в Кении, где конституция требует, чтобы решения в секторе энергетики принимались на уровне округов.Две компании планируют инвестировать 23 миллиона долларов в микросети для хранения солнечной энергии, используя блокчейн и микрофинансирование для дальнейшей демократизации и расширения доступа к энергетическому сектору Кении.

Чтобы солнечная энергия была успешной в масштабах, необходимых для смягчения последствий изменения климата, солнечные установки должны быть согласованы с экосистемой, сельским хозяйством и потребностями человека. Если исключить местные сообщества и упустить из виду побочные эффекты, преимущества возобновляемых источников энергии могут быть перевешены негативными последствиями.Но если инновационные стратегии и инклюзивные подходы будут продолжать набирать обороты, будущее солнечной энергии будет светлым.

Источники: Al Jazeera, Anthropocene Magazine, BBC, Business Insider, Climate Home News, The CT Mirror, Earth Journal Network, Los Angeles Times, National Geographic, Nature.com, The New York Times, PBS News Hour, Scientific American , Третий полюс, Экономическая и социальная комиссия ООН для Азии и Тихого океана, Министерство энергетики США, Агентство по охране окружающей среды США, Всемирный банк, Институт мировых ресурсов, Yale Environment 360, Йельская школа лесоводства и экологических исследований, Zero Mass Water

Фото предоставлено: 73-мегаваттная солнечная электростанция Лопбури в центральном Таиланде является крупнейшим проектом в области солнечной фотоэлектрической энергии в мире.Май 2011 г., любезно предоставлено Азиатским банком развития.

Есть основания для беспокойства по поводу солнечной энергетики | Изменение климата

Солнечный свет — величайшая живительная сила на нашей планете. Это также потенциальный источник более чистой энергии, которую мы когда-либо сможем использовать.

Количество солнечной энергии, достигающей поверхности Земли, оценивается в ошеломляющие 3,4 миллиона экджоулей (ЭДж) в год. Чтобы дать вам некоторое представление о том, сколько это стоит, один EJ равен одному квинтиллиону (одному миллиону триллионов) джоулей (землетрясение и цунами Тохоку, измеренное в 0.175EJ).

Солнечных лучей, омывающих Землю за один год, достаточно, чтобы обеспечить человечество при нынешних темпах потребления первичной энергии энергией на период от 7000 до 8000 лет.

Это означает, что улавливание лишь незначительной части (менее 0,1 процента) этого изобилия теоретически может покрыть все наши потребности в энергии. Неудивительно, что солнечная энергия вызвала такой ажиотаж. Он «бесплатный», чистый, зеленый, и ему нет абсолютно никакой опасности иссякнуть до конца человеческого существования.

Однако многочисленные экономические, политические и технические препятствия препятствуют использованию этого явно безграничного ресурса.

Основания для беспокойства

Одним из факторов, которым в значительной степени не уделяется должного внимания, является земля. Большинство людей не думают, что земля ограничивает нашу способность эксплуатировать эту небесную манну. Но солнечные установки настолько нуждаются в космосе, что переключение значительной части нашего электроснабжения на солнечную энергию потребовало бы огромных участков земли.

На самом деле, сколько именно, неизвестно, потому что официальная статистическая отчетность и модели предполагают, что использование солнечных установок незначительно и, следовательно, исключает этот фактор.

Чтобы восполнить этот пробел в знаниях, новое исследование, проведенное в рамках финансируемого Европейским Союзом проекта LOCOMOTION, направленного на создание моделей экологической политики, показывает, что потребности в земле для солнечной энергии отнюдь не незначительны.

Ориентируясь на ЕС, Японию, Южную Корею и Индию, моделирование прогнозирует, что в сценарии, когда 80 процентов электроэнергии будет извлечено из Солнца к 2050 году, солнечные установки потребуют до 5 процентов общей площади суши (в случай Японии и Южной Кореи).

В ЕС потребность в земле достигнет 2,8% от общей территории блока. Чтобы дать вам представление о масштабах этого, по оценкам, 4 процента земель ЕС в настоящее время покрыты искусственными поверхностями, такими как города, поселки, деревни, дороги и другая инфраструктура, необходимая для их поддержания. «Если хотя бы половина производимой электроэнергии будет производиться за счет солнечной энергии. Земля для использования солнечной энергии составит более 50% нынешних городских земель ЕС, более 85% для Индии и более 75% в Японии и Южной Корее », — отмечается в документе.

«Этот огромный спрос на землю не поможет переходу к возобновляемым источникам энергии», — сказал мне Дирк-Ян Ван де Вен из Баскского центра изменения климата (BC3), ведущий автор исследования. «Захват земли обычно имеет несколько отрицательных побочных эффектов, и эстетические последствия будут замечены многими, что может повлиять на общественную поддержку такого перехода», — добавил он.

Эффекты бабочки

Эти побочные эффекты, связанные с окружающей средой, могут быть как прямыми, так и косвенными. Возможные прямые воздействия включают преобразование пахотных земель и фрагментацию экосистем.Косвенные эффекты включают перемещение видов деятельности, вытесненных солнечными установками, в другие места, такие как леса и другие районы с богатым биоразнообразием.

Скорее, как пресловутый эффект бабочки, наша попытка уловить солнечную энергию может вызвать цепную реакцию, которая распространяется из городских районов и достигает даже тропических лесов.

Например, если мы превратим продуктивные земли в Европе в солнечные парки, это может привести к переносу другой сельскохозяйственной и экономической деятельности в другие места, что потенциально может привести к обезлесению в Европе и за ее пределами.

Учитывая разницу в продуктивности пахотных земель в разных частях мира, это потенциально может включать в себя увеличивающий эффект, косвенно приводящий к потере большего количества земель (и большего количества областей биологического разнообразия), чем то, которое напрямую преобразуется в солнечные установки.

«Относительно высокая урожайность сельскохозяйственных культур в ЕС, Японии и Южной Корее означает, что перемещение пахотных земель из этих регионов в регионы с более низкой урожайностью будет косвенно увеличивать глобальный покров пахотных земель, усиливая влияние расширения солнечной энергии в этих регионах на глобальную конкуренцию за землю. до 22% », — отмечается в исследовании.«На каждые 100 гектаров солнечных земель в ЕС мы обнаруживаем, что, в зависимости от уровня проникновения солнечной энергии, от 31 до 43 гектаров неуправляемых лесов могут быть вырублены во всем мире».

Помимо возможной необратимой утраты биоразнообразия, изменения в землепользовании могут привести к выбросам, которые в настоящее время не учитываются. К ним относятся прямое воздействие на способность поглощать углерод земли, занятой солнечными установками, а также косвенное воздействие на землю, занятую перемещенной деятельностью.

«При отсутствии практик управления земельными ресурсами, специально направленных на секвестрацию углерода, изменение земного покрова из-за расширения солнечной энергии в ЕС приведет к выбросам от 13 до 53 г CO2 на каждый произведенный киловатт-час (кВтч) электроэнергии, что составляет около 4% от 16% выбросов CO2 от электричества, работающего на природном газе », — говорится в исследовании.

Хотя это значительно ниже, чем выбросы от ископаемого топлива, это все же может повлиять на способность ЕС достичь цели нулевого чистого выброса.Более того, здесь учитываются только выбросы от изменений в землепользовании. Производство и установка солнечных батарей, как и других возобновляемых источников энергии, влечет за собой дополнительные выбросы и другие формы воздействия на окружающую среду, такие как загрязнение и вырубка лесов, вызванные добычей необходимых полезных ископаемых.

Миражи пустыни

Ничто из этого не означает, что мы не должны переходить на солнечную энергию и другие виды возобновляемой энергии. Однако мы должны действовать осторожно.

Одним из примеров подходящей земли для солнечных установок являются пустыни, где много солнечного света и мало биоразнообразия по сравнению, скажем, с лесами и пахотными землями.Однако, за исключением некоторых засушливых и полузасушливых районов на юге Европы, в Европе нет настоящих пустынь.

На протяжении десятилетий распространялась идея о том, что относительно небольшие участки пустыни Сахара можно использовать для получения достаточного количества солнечной энергии не только для местного потребления, но и для экспорта в Европу.

«Мы рассматривали возможность включения пустынь в наше исследование [для Европы], но в конце концов решили не делать этого, поскольку дополнительные проблемы с точки зрения строительства, межсетевого взаимодействия и, наконец, что не менее важно, энергетической безопасности, настолько огромны, что мы должны подвергнуть сомнению его реалистичность», — утверждает Ван де Вен.

И проблемы огромны. Передавать электроэнергию на такие огромные расстояния сложно и дорого. Кроме того, если мощности не будут значительно увеличены, экспорт солнечной энергии из Северной Африки в Европу будет фактически означать меньше возобновляемых и больше энергии ископаемого топлива для местного потребления, что оставит глобальную картину в значительной степени неизменной.

Даже первопроходец Марокко, вложивший значительные средства в солнечную инфраструктуру, включая концентрированную солнечную энергию, которая может храниться в солях, генерирует лишь часть своих потребностей в энергии за счет солнечной энергии.

Поэтому неудивительно, что Desertec, самая амбициозная инициатива по производству и передаче солнечной энергии из Северной Африки в Европу, а также для местного потребления, не оправдала заявленных амбиций.

Взгляд Солнца

Это демонстрирует, почему даже в солнечном климате имеет смысл отказаться от централизованных решений и размещать солнечные энергетические установки как можно ближе к точкам конечного потребления.

Тогда возникает вопрос, как обеспечить, чтобы пространство, занимаемое этими установками, не наносило ущерба окружающей среде, прямо или косвенно.

«При использовании пахотных земель или пастбищ для получения солнечной энергии, что, вероятно, неизбежно во многих местах при обезуглероживании энергетической системы, есть способы интегрировать солнечную энергию в такие сельскохозяйственные системы вместо их очистки до этапа строительства. Хотя такие комплексные методы не распространены в настоящее время и могут быть технически более сложными, они могут избежать многих негативных последствий заселения земель солнечной энергией », — говорит Ван де Вен.

В настоящее время солнечные парки, как правило, очищают от растительности, на них часто кладут гравий, а солнечные панели устанавливают близко к земле.Вместо этой разрушительной практики следует поднять солнечные батареи над землей, а под ними оставить растительность. Кроме того, когда речь идет о пахотных землях и пастбищах, прежняя функция земли должна сохраняться в максимально возможной степени, например, позволяя овцам или коровам продолжать пастись вокруг солнечных установок.

Трудности и неблагоприятные последствия, связанные с выработкой солнечной энергии и других форм возобновляемой энергии, также подразумевают, что мы также должны сосредоточить внимание на вопросах спроса, а не только на предложении.Чтобы наше будущее возобновляемой энергетики было по-настоящему устойчивым, нам необходимо найти способы рационализации и сокращения потребления энергии.

Солнечная энергия и другие возобновляемые источники энергии — это наиболее устойчивые формы энергии, которыми мы располагаем. Однако они будут устойчивыми только в том случае, если мы будем их рационально использовать.

Взгляды, выраженные в этой статье, принадлежат автору и не обязательно отражают редакционную позицию Al Jazeera.

.

No related posts.