Использование альтернативных источников энергии в мире: Альтернативные источники энергии | Ecodevelop

Интернет-издание о высоких технологиях

Альтернативные источники энергии становятся выгодными

Альтернативная энергетика шагнула далеко вперед — то, что еще вчера казалось фантастикой, сегодня стало объективной реальностью. Рост спроса на альтернативные источники энергии вызван уже не только заботой об экологии того или иного региона, но и экономической выгодой.

Согласно недавнему заявлению одного из лидеров энергетического хозяйства Евросоюза, к 2010 году 10% всего потребляемого электричества будет производиться за счет возобновляемых источников энергии. Впереди всех по использованию альтернативных источников электроэнергии пока Германия. Если верить отчету местного Федерального союза энергетики и водного хозяйства (BDEW), то показатель в 10% в настоящий момент здесь почти достигнут, а в 2008 году эта цифра будет намного выше и составит более 14%. Согласно этому же отчету, альтернативные источники энергии в Германии распределились следующим образом: на долю энергии ветра приходится 6,8%, на гидроэнергетику — 3,4%. Использование энергии биомассы дает стране 3,1%. И лишь 0,5% составляют так называемые солнечные батареи или фотоэлектрические системы, если пользоваться научной терминологией.

Напомним, что к альтернативным автономным источникам электроэнергии специалисты относят, прежде всего, энергию солнца, ветра и воды. Отдельным, многоцелевым, источником энергии служит биомасса — из жидких органических отходов которой получают биогаз, являющийся, в том числе, и топливом для электрогенераторов последнего поколения.

На российском рынке представлен целый спектр решений из области альтернативной энергетики, позволяющих решать самые сложные задачи. В том числе и те, для которых раньше применялись традиционные источники автономного электропитания — газовые и дизельные установки. Благодаря энергии солнца, ветра и воды сегодня можно обеспечить электричеством небольшой коттедж и даже целый населенный пункт, организовать поиск и добычу полезных ископаемых, подъем воды из скважин, наладить ирригационные системы.

Энергия ветра

Ветроэнергетические установки являются на сегодняшний день основным способом преобразования ветровой энергии в электрическую. Ветроэнергетика активно развивается во всем мире. Установка по преобразованию энергии ветра в электрический ток выглядит, как ветровая турбина с горизонтальным валом, на котором установлено рабочее колесо с различным числом лопастей — обычно их 2-3. Многолопастные колеса применяются в малых установках, предназначенных для работы при невысоких скоростях ветра. Турбина и электрогенератор размещаются в гондоле, установленной на верху мачты. Для автономного питания используются так называемые малые ветроэнергетические установки — мощностью до 100 кВт. Сфера их применения во многом совпадает с фотопреобразователями.

Подобные ветроустановки часто работают совместно с дизельгенераторами. Активно ведутся инновационные разработки в области ветро-солнечных установок. Считается, что ветро-солнечные электрогенераторы способны обеспечить более равномерную выработку электроэнергии — при солнечной погоде ветер слабеет, а при пасмурной — наоборот, усиливается.

Энергия воды

Энергия воды используется в установках двух типов. Это, в первую очередь, приливные электростанции, чей принцип работы основан на перепаде уровней «полной» и «малой» воды во время прилива и отлива. Основное их преимущество состоит в том, что выработка электроэнергии носит предсказуемый плановый характер и практически не зависит от изменений погоды. Вторым типом «водных» электростанций являются речные. Автономные источники электропитания, в основном, устанавливаются на малых реках.

В последние годы достигнут значительный технический прогресс в разработке автономных гидроагрегатов, в том числе и в России. Новейшее оборудование полностью автоматизировано и не требует постоянного присутствия обслуживающего персонала, а также отличается повышенным сроком службы в сравнении с традиционными источниками электроэнергии — ресурс работы подобных установок до 40 лет. Помимо использования малых рек, одной из инноваций применения автономных гидроэлектростанций является их установка в питьевых водопроводах и технологических водотоках предприятий, на промышленных и канализационных стоках. Автономные гидроэлектростанции обычно устанавливают вместо гасителей давления. 

Энергия биомассы

Под биомассой понимаются все органические вещества растительного и животного происхождения. Энергия, содержащаяся в биомассе, может конвертироваться в технически удобные виды топлива или энергии несколькими путями. С помощью получения растительных углеводородов, к примеру, можно получить рапсовое масло, добавляемое к дизельному топливу. Термохимическая обработка (прямое сжигание, пиролиз, газификация, сжижение, фест-пиролиз) дает прямую конверсию в топливо. И третий путь, применяемый исключительно к жидкой биомассе, — биотехнологическая конверсия. На выходе можно получить низкоатомные спирты, жирные кислоты и биогаз.

Среди биохимических технологий переработки жидких органических отходов наиболее широкое применение во многих странах мира получила технология анаэробного (в отсутствии атмосферного кислорода) разложения органического сырья с получением биогаза, состоящего на 55-60 % из метана. Вырабатываемый биогаз используется не только в качестве топлива для электрогенераторов последнего поколения, но и в двигателях внутреннего сгорания — для производства электрической и механической энергии.

Энергия солнца

Бытует мнение, что солнечная энергия может эффективно использоваться только в южных странах, а Россия после распада Советского Союза является скорее северной страной, где солнечного излучения недостаточно и использовать его нецелесообразно. Но с момента появления первой солнечной батареи (1954 год) прошло более полувека, с тех пор сделано множество открытий в этой области, технология заметно усовершенствовалась. Последние исследования и разработки специалистов Института высоких температур Российской академии наук (ИВТ РАН) показали, что использовать фотоэлектрические источники питания в России можно и нужно. Плюсы использования солнечных батарей очевидны. Прежде всего, для запуска солнечной батареи не нужны дополнительные источники электроэнергии: чтобы солнечная батарея начала функционировать, достаточно только солнечного излучения. Кроме того, а отличие от дизельгенераторных установок топливо для солнечной батареи неиссякаемо. Во всяком случае, пока светит солнце! Фотоэлектрические установки удобны для транспортировки и монтажа, так как имеют малый вес. Специалисты также отмечают надежность современных солнечных батарей, способных работать очень долго практически в любых климатических зонах.

Фотоэлектрические автономные источники питания обычно состоят из целого ряда солнечных батарей, расположенных на плоскости. Если раньше солнечные батареи имели весьма низкий КПД, то некоторое время назад разрабочикам удалось существенно увеличить показатели благодаря использованию двух- и трехслойных элементов. Электрический ток возникает при попадании солнечных лучей на фотоэлементы — в фотоэлектрическом генераторе. Наиболее эффективны генераторы, основанные на возбуждении электродвижущей силы (ЭДС) на границе между проводником и светочувствительным полупроводником или между разнородными проводниками. Наибольшее распространение получили солнечные фотоэлектрические установки на основе кремния трех видов: монокристаллического (наиболее высокий кпд), поликристаллического и аморфного.

По мнению большинства специалистов, за альтернативным энергоснабжением — будущее не только автономных источников энергоснабжения, но и всей энергетики. По мере появления новых технологических решений, использование подобных установок будет все шире применяться во всем мире. В том числе и в России. Ведь уже сейчас основным мотивом использования альтернативных источников питания является не экологическое обоснование, а экономический фактор. В самое ближайшее время следует ожидать появления множества инноваций в области комбинированных решений — ветро-фотоэлектрических, дизель-ветровых и дизель-фотоэлектрических автономных энергоустановок. Работы в этом направлении активно ведутся.

Андрей Егоров

ВИЭ стали в 2020 году главным источником электричества в ЕС, у газа выросла доля | Экономика в Германии и мире: новости и аналитика | DW

В электроэнергетике Европейского Союза произошла смена лидера: крупнейшим производителем электричества стала возобновляемая энергетика. В 2020 году 27 стран Евросоюза впервые получили больше электроэнергии из возобновляемых источников, чем из ископаемых. Доля угля, газа и нефти снизилась до 37%, тогда как ветер, солнце, гидроэнергия и биомасса обеспечили 38% суммарной генерации в ЕС, увеличив объемы производства на 10%.

Ветер и солнце обеспечили пятую часть всей электроэнергии в ЕС

К таким выводам пришли два аналитических центра, специализирующихся на вопросах энергетики и глобального энергетического перехода, — британский Ember и немецкий Agora Energiewende. В совместном докладе, опубликованном 25 января, они подчеркивают, что достигнут «важный рубеж при переходе Европы на чистую энергию». Это уже пятое исследование электроэнергетики ЕС, проведенное двумя организациями.

Титульный лист доклада Ember и Agora Energiewende

Возобновляемые источники энергии (ВИЭ) вышли в лидеры благодаря продолжающемуся быстрому росту ветряной и солнечной энергетики, увеличивших в 2020 году генерацию, несмотря на экономический кризис, соответственно на 9% и 15%. Вместе они обеспечили в прошлом году 19% (почти пятую часть!) всего электричества в ЕС: доля ветра составила 14%, солнца — 5%. Объемы производства в гидроэнергетике остались неизменными, развитие биоэнергетики застопорилось, отмечается в докладе. Добавим, что в Германии доля ВИЭ в прошлом году впервые превысила 50%.

Рост выработки электроэнергии с помощью ВИЭ произошел в ЕС в прошлом году в условиях снижения спроса на электричество на 4%, вызванного пандемией коронавируса и рецессией. Одновременно продолжилось стремительное сокращение производства электроэнергии на угольных электростанциях. За один только 2020 год оно упало на 20%, а по сравнению с 2015 годом снизилось наполовину. В результате доля каменного и бурого угля в генерации электроэнергии в ЕС уменьшилась до 13%.

Доля природного газа в электроэнергетике ЕС достигла 20 процентов

На этом фоне относительно немного — на 4% сократилось производство электроэнергии из природного газа. В докладе указывается, что удержанию позиций способствовали низкие цены на газ и удорожание сертификатов на выбросы CO2 в атмосферу. Это стимулировало энергетические компании активнее использовать голубое топливо: оно выделяет при сжигании значительно меньше парниковых газов, чем уголь.

Несмотря на некоторое сокращение потребления газа в прошлогодних специфических условиях, спрос на него по сравнению с 2015 годом увеличился на 14%, в результате доля газа достигла 20%, указывается в докладе. Получается, что в настоящий момент в Евросоюзе из газа вырабатывается приблизительно столько же электричества, что и с помощью ветра и солнца.

На рекордные 10% упало в 2020 году производство электроэнергии на атомных электростанциях. «Это был самый большой спад с 1990 года и, возможно, за всю историю. Он был даже больше, чем в 2011 году, когда Германия закрыла атомные станции после Фукусимы», — отмечают авторы доклада и объясняют это проблемами на АЭС во Франции и Бельгии, а также закрытием энергоблоков в Швеции и Германии.   

У европейского рынка угля нет перспектив

Доклад Ember и Agora Energiewende в очередной раз подтвердил бесперспективность европейского рынка для российских экспортеров угля – и, соответственно, для железнодорожных и морских перевозок, обслуживающих поставки этого энергоносителя в западном направлении. Потребление энергетического угля падало в 2020 году почти во всех странах ЕС, отмечается в докладе. Особо упоминаются Нидерланды, Греция и Испания, где процесс отказа от угля ускоряется благодаря успешному развитию ветряной и солнечной энергетики.

Отметим, что большинство стран ЕС намерены прекратить использование угля в электроэнергетике к 2030 году. В Германии это должно произойти, согласно принятому закону, самое позднее в 2038 году, однако уже в 2020 году производство электричества на немецких угольных электростанциях сократилось даже несколько больше, чем в среднем по ЕС — на 22%, указывается в докладе. Крупнейшим поставщиком угля в ФРГ является Россия.

«Газпром» конкурирует в Европе с ВИЭ и альтернативными поставщиками

Куда более благоприятными выглядят перспективы для российских экспортеров газа, причем как трубопроводного («Газпром»), так и сжиженного («Новатэк»). Этот энергоноситель увеличивает свою долю на европейском рынке электроэнергии, вместе с ВИЭ вытесняя уголь. В то же время возобновляемая энергетика становится для газа и его поставщиков все более серьезным конкурентом. 

Строительство трубопровода TAP в Греции. В конце 2020 года он вошел в строй

Одной из стран, увеличивших в прошлом году производство электроэнергии на газовых электростанциях, были Нидерланды, говорится в докладе. Эта страна получает российский газ по действующему трубопроводу «Северный поток» и имеет также мощности для приема сжиженного природного газа (СПГ) из России. В то же время именно в Нидерландах в прошлом году наблюдался самый большой рост выработки электроэнергии с помощью ветра и солнца, составивший 40%, подсчитали Ember и Agora Energiewende.

В Польше и Греции газовая генерация в прошлом году тоже выросла. Однако Польша намерена с 2023 года полностью отказаться от поставок «Газпрома» и для этого прокладывает сейчас газопровод из Норвегии Baltic Pipe. А в Грецию, получающую российское голубое топливо по «Турецкому потоку», с этого года поступает и азербайджанский газ из вошедшего в строй газопровода TAP. Так что увеличение доли природного газа в электроэнергетике ЕС вовсе не означает, что это автоматически приведет к увеличению закупок голубого топлива в России.

Смотрите также:

• Альтернативные ландшафты Германии

  Дисен-ам-Аммерзе (Бавария) • На прошлой июльской неделе мы опубликовали этот снимок из Баварии в нашей рубрике «Кадр за кадром» — причем, руководствуясь чисто эстетическими соображениями: не смогли пройти мимо столь живописного ландшафта. Публикация этого пейзажа с солнечными батареями вызвала оживленное обсуждение в соцсетях — о пользе и вреде возобновляемых источников энергии.

• Альтернативные ландшафты Германии

  Лемвердер (Нижней Саксония) • Поэтому сегодня продолжим тему солнечных панелей и ветряков на немецких просторах. На возобновляемые источники в Германии уже приходится более 40 процентов всего объема вырабатываемой электроэнергии.

• Альтернативные ландшафты Германии

  Ульм (Баден-Вюртемберг) • При этом официальная немецкая статистика в этих данных учитывает энергию ветра, солнца, воды, а также получаемую разными путями из биомассы и органической части домашних отходов.

• Альтернативные ландшафты Германии

  Якобсдорф (Бранденбург) • В 2018 году на наземные (оншорные) и морские (офшорные) ветроэнергетические установки и парки в Германии пришлась почти половина всего объема произведенной возобновляемой энергии — 41 % и 8 % соответственно.

• Альтернативные ландшафты Германии

  Пайц (Бранденбург) • Доля солнечных электростанций в этом возобновляемом энергетическом «коктейле» достигла 20 %.

• Альтернативные ландшафты Германии

  Юнде (Нижняя Саксония) • Ровно столько же, то есть 20 % пришлось на использование биомассы в качестве альтернативного источника электрической энергии. Еще три процента дает использование органической части домашних отходов.

• Альтернативные ландшафты Германии

  Хаймбах (Северный Рейн — Вестфалия) • Оставшиеся семь процентов возобновляемой энергии приходятся на ГЭС. Возможности для строительства гидроэлектростанций в Германии ограничены, но используются эти ресурсы уже очень давно. Эту электростанцию в регионе Айфель построили в 1905 году. Оснащенная современными турбинами, она исправно работает до сих пор.

• Альтернативные ландшафты Германии

  Халлиг Хооге (Шлезвиг-Гольштейн) • Для полноты картины приведем расклад по всем источникам в Германии за 2018 год: АЭС — 13,3 %, бурый уголь — 24,1 %, каменный уголь — 14,0 %, природный газ — 7,4 %, ГЭС — 3,2 %, ветер — 20,2%, солнце — 8,5 %, биомасса — 8,3 %.

• Альтернативные ландшафты Германии

  Гарцвайлер (Северный Рейн — Вестфалия) • В 2038 году в Германии намерены полностью отказаться от сжигания бурого угля для получения электроэнергии. Последний атомный реактор, согласно решению федерального правительства, должны вывести из эксплуатации в 2022 году. В прошлом году на АЭС и бурый уголь пришлось более 37 %, которые необходимо будет чем-то замещать.

• Альтернативные ландшафты Германии

  Сиверсдорф (Бранденбург) • По данным на конец 2018 года в Германии насчитывалось более 29 тысяч наземных ветроэнергетических турбин. В прибрежных морских водах Германии расположено еще около 1350 ветряков, однако более четырех десятков из них еще не были подключены в энергетическую сеть.

• Альтернативные ландшафты Германии

  Северное море (Шлезвиг-Гольштейн) • Серьезную проблему представляет необходимость строительства новых энергетических трасс для транспортировки энергии из северных регионов, где ветер дует чаще и сильнее (здесь много таких турбин), к потребителям в западные и южные части Германии.

• Альтернативные ландшафты Германии

  Лебус (Бранденбург) • Эти планы вызывают протесты жителей в тех густонаселенных регионах, по которым линии электропередач должны проходить. В некоторых местах люди требуют убирать высоковольтные ЛЭП под землю.

• Альтернативные ландшафты Германии

  Рюген (Мекленбург — Передняя Померания) • Планы установки новых ветроэнергетических турбин в разных регионах все чаще наталкиваются в Германии на сопротивление со стороны населения. Соответствующие судебные иски часто имеют успех, что уже заметно сказывается на годовых показателях роста отрасли — тем более, что подходящие места становится находить все труднее.

• Альтернативные ландшафты Германии

  Вормс (Рейнланд-Пфальц) • Согласно данным службы Deutsche WindGuard, в 2018 году в Германии было введено в эксплуатацию всего 743 новых ветряка. При этом предыдущий 2017 год оказался рекордным в истории развития этого вида возобновляемой энергии в ФРГ: почти 1849 новых установок.

• Альтернативные ландшафты Германии

  Дассов (Мекленбург — Передняя Померания) • Всего в Германии сейчас насчитывается около тысячи гражданских инициатив, выступающих против строительства новых ветряков. Их сторонники считают, что эти установки разрушают жизненное пространство птиц и летучих мышей, уродуют ландшафты, а инфразвук и прочий постоянный шум этих установок вредит здоровью людей, живущих по соседству.

• Альтернативные ландшафты Германии

  Восточная Фризия (Нижняя Саксония) • Эти инициативы требуют, в частности, в качестве альтернативы рассматривать газовые и паровые электростанции, повышать эффективность угольных станций, а также пересмотреть решение парламента и правительства Германии об отказе от атомной энергии.

• Альтернативные ландшафты Германии

  Зауэрланд (Северный Рейн — Вестфалия) • Представители отрасли обычно указывают на недоказанность негативного влияния инфразвука на здоровье. Что касается гибели птиц из-за ветровых установок, специалисты называют разные цифры, максимум — до 200 тысяч в год в целом по Германии. Для сравнения: в результате столкновений со стеклами окон и фасадов погибает около 18 миллионов птиц в год.

• Альтернативные ландшафты Германии

  Сиверсдорф (Бранденбург) • Летучих мышей гибнет более 100 тысяч в год (по некоторым оценкам, втрое больше) — не только от столкновений с лопастями, но и из-за травм, получаемых в результате завихрений воздуха, когда они пролетают рядом. Много гибнет во время сезонной миграции. Эксперты требуют учитывать эти факторы — в частности, отключать ветряки в часы особой активности летучих мышей.

• Альтернативные ландшафты Германии

  Бедбург-Хау (Северный Рейн — Вестфалия) • Правила выбора мест для ветряков регулируются земельными законами. Например, в Северном Рейне — Вестфалии минимальное расстояние до жилых построек составляет 1500 метров, в Тюрингии — 750 метров. В Баварии это расстояние вычисляется по формуле «Высота установки х 10», то есть, например, два километра между жилыми зданиями и двухсотметровым ветряком.

• Альтернативные ландшафты Германии

  Ренцов (Мекленбург — Передняя Померания) • Дискуссии о развитии возобновляемых источников энергии часто ведутся в Германии эмоционально и будут продолжаться в обозримом будущем. Чтобы повысить готовность населения видеть в окрестностях такие установки, предлагается, в частности, отчислять дополнительную часть доходов конкретным регионам на различные нужные и полезные для местных жителей проекты.

  Автор: Максим Нелюбин

 

Аллаберды Ильясов о перспективах использования альтернативных источников энергии в Туркменистане и мире

Научный эксперт издания CentralAsia.news Аллаберды Ильясов рассказал о перспективах развития технологий, основанных на альтернативных источниках энергии.

Когда традиционные источники энергии истощатся, энергетическая безопасность станет одним из важнейших факторов независимого существования государств. Главным условием такой безопасности является энергосбережение, определяемое культурой энергопотребления.

«Сегодня возобновляемая энергия привлекает к себе всё большее внимание. Её получают из устойчивых источников, таких как гидроэнергия, энергия ветра, солнечная энергия, геотермальная энергия, энергия приливов и отливов. В отличие от ископаемых видов топлива — нефти, природного газа, угля эти источники не истощаются, поэтому их называют возобновляемыми. Возобновляемая энергетическая система даёт ряд социальных и экономических преимуществ, в том числе рабочие места».

Человечество начало задумываться не только об экономической, но и экологической выгоде и использование альтернативной энергии становится все более массовым. К примеру, Германия в настоящее время обеспечивает не менее 5 процентов своих нужд из энергии ветра, так же широко этот вид энергии используется в Дании, Испании, Китае, Индии. В Бразилии автотранспорт переведен на этанол, получаемый из биомассы.

«Страны мира поставили задачу по переходу на возобновляемую энергию, — отмечает А. Ильясов. — Цели стали частью и Парижского соглашения, в котором намечено к 2030 году решения с нулевым выбросом углерода сделать конкурентоспособными в секторах, на которые приходится более 70 процентов глобальных выбросов. Это станет возможным за счёт энергетической трансформации — процесса замены углеводородной экономики на возобновляемую энергетику. Ведь за последнее десятилетие выбросы диоксида углерода, связанные с производством энергии, увеличивались на 1 процент в год».

Потенциал альтернативных источников энергии велик, но в то же время их использовние связано с большими финансовыми и техническими трудностями, ограничениями и требованиями к экологической безопасности. Многие страны Запада ведут разработки новых технологий использования возобновляемых источников энергии.

«В мире на долю ТЭК приходится до половины всех выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от стационарных источников и более 15 процентов сбросов загрязненных сточных вод. Энергетика потребляет примерно 70 процентов промышленной воды. Большая часть загрязнения воздушного бассейна в крупных городах приходится на транспорт, сжигающий продукты переработки нефти. Разработка открытых, самых дешёвых месторождений, приводит к деградации земель на огромных площадях».

Преимущества возобновляемых источников энергии в том, что их можно использовать без опасений нарушить энергетический баланс планеты, а также в их доступности. Поэтому так важен поиск альтернативных видов энергетических технологий.

«По прогнозам экспертов ООН, человечество должно сократить выбросы парниковых газов в атмосферу на 70 процентов к середине века и полностью прекратить к 2100 году, — предположил А. Ильясов. — Только в этом случае можно избежать повсеместной засухи, вымирания и катастрофических последствий. Поэтому учёные ищут эффективные, возобновляемые и экологически чистые источники энергии».

«Реализация Государственной программы Туркменистана по энергосбережению на 2018–2024 годы, предусматривает повышение роли альтернативных источников энергии. Туркменистан, благодаря своим климатическим условиям, обладает колоссальным запасом альтернативных, возобновляемых источников энергии, и прежде всего — энергией солнца. Солнце является почти неисчерпаемым источником энергии в неограниченном масштабе, а годовая продолжительность солнечного сияния в стране составляет более 300 дней».

Природоохранная деятельность Туркменистана в сфере ТЭК заключается в строительстве природоохранных объектов, в числе которых объекты по обезвреживанию и утилизации отходов и охране воздуха. Большое значение придается обеспечению экологической безопасности нефтепромысловых объектов, в том числе газопроводов:

«Так, например, на Туркменбашинском комплексе нефтеперерабатывающих заводов ведётся строительство Комплекса установок замедленного коксования и деасфальтизации гудрона. Она предназначена для переработки всех тяжёлых остатков — гудроны, нефтешламы и других в более ценные светлые нефтепродукты в бензин и дизельные топлива. В будущем рассматривается строительство суперэкологической установки по производству игольчатого кокса.

Именно природоохранная деятельность требует целостного взгляда на окружающую природную среду. Поэтому в Туркменистане рациональное использование природного газа и нефти, увеличение использования альтернативных источников энергии являются приоритетами стратегии развития президента Гурбангулы Бердымухамедова» — подчеркнул А. Ильясов.

Причины роста популярности возобновляемых источников энергии вполне объяснимы

Сокращение запасов горючих полезных ископаемых, а также курс на более экологичную экономику открывают новые горизонты для бизнеса и науки

В России ВИЭ используются «фрагментарно» ввиду больших запасов углеводородов. Фото Reuters

В издательстве МГИМО-Университет в конце 2019 года вышло в свет новое учебное пособие «Возобновляемые источники энергии в мире и в России». Его авторы Станислав Жизнин и известный российский ученый-энергетик и кандидат экономических наук Мамед Дакалов. Станислав Жизнин является основоположником энергетической дипломатии в России и в мире. Он автор термина «энергетическая дипломатия», ведущий российский эксперт по проблемам внешней энергетической политики и дипломатии, международной энергетической безопасности, автор первого в России учебника по энергетической дипломатии и множества монографий по энергетической дипломатии на русском, английском и китайском языках.

В учебном пособии рассматриваются экономические, технологические и организационно-практические аспекты возобновляемой энергетики в ряде стран мира и в России. Развитие возобновляемых источников энергии связано с ухудшением экологической ситуации, изменением климата, увеличением потребления минеральных ресурсов и их истощаемостью. В пособии даны определения возобновляемых источников энергии, рассмотрены их основные виды, характеристики, экономические показатели, состояние развития возобновляемой энергетики в мире, а также ее возможности и перспективы в России. Это учебник для студентов, изучающих курсы «Энергетическая дипломатия», «Международная энергетическая безопасность».Между тем рецензируемая работа, подготовленная в соавторстве с молодым российским ученым Дакаловым, отличается от предыдущих, поскольку авторы отходят от классических вопросов энергетической дипломатии, уделяя внимание новой и не менее актуальной тематике возобновляемой энергетики. В настоящее время наблюдается активный интерес к использованию и развитию возобновляемых источников энергетики на фоне истощения запасов наиболее популярных видов углеводородного топлива (нефти и газа), а также значительного сокращения угольной генерации прежде всего в промышленно развитых странах мира, и в первую очередь в Европе.

Данное учебное пособие в этом плане отражает современные основы мировой экономики и энергетики. Работа Жизнина и Дакалова в определенной степени уникальна, поскольку позволяет получить наиболее полную и детальную информацию относительно основных видов возобновляемых источников энергии, их экономических показателей, правовых основ и механизмов регулирования применения новых видов энергии, проблематики и рисков использования возобновляемых источников энергии, а также перспективы и тенденции развития этой области энергетики в мире, и в частности в России.

Авторы отмечают, что рост использования возобновляемой энергетики обусловлен не только сокращением запасов полезных ископаемых, но и экологическим фактором, так как «основной ущерб окружающей среде наносит добыча, переработка и сжигание ископаемых видов топлива (угля, нефти и газа). Именно это наносит ущерб экологии и приводит к глобальным изменениям климата. При этом преимуществами возобновляемых источников энергии являются их широкая распространенность и отсутствие влияния на энергетический баланс Земли. Данные энергоресурсы «могут заменить ископаемые виды топлива, сократить зависимость от импортируемого топлива, создать дополнительные возможности для некоторых отраслей промышленности и сельского хозяйства, уменьшать выбросы парниковых газов и других веществ, а также обеспечивают безопасность поставок». В ряде стран возобновляемые источники энергии, по оценкам местных ученых и политиков, вполне могут заменить традиционные энергоносители и таким образом обеспечить непрерывное энергоснабжение потребителей как промышленного сектора, так и частных.

Среди проблем сферы возобновляемой энергетики российские ученые отмечают их более высокую стоимость по сравнению с традиционными видами углеводородов, необходимость совершенствования технологий производства и применения данного типа энергии, особенно в широком промышленном плане, с учетом возникающих и еще комплексно не исследованных экологических проблем, а также снижения цен на нефть, что обесценивает использование альтернативных источников энергии. При этом авторы утверждают, что «по мере истощения геологических запасов основных видов топливных ресурсов (нефть и газ) стоимость углеводородных видов топлива и ядерной энергетики имеет тенденцию к росту, а себестоимость многих возобновляемых источников энергии снижается». По мнению Жизнина и Дакалова, «потенциал возобновляемых источников энергии огромен, но его применение и развитие очень разнохарактерны в зависимости от страны или региона». В частности, данная сфера энергетики наиболее развита в ЕС, поскольку европейские государства «обделены» запасами углеводородов. В России наблюдается обратная ситуация: «возобновляемые источники энергии применяются фрагментарно» ввиду значительных запасов традиционных видов углеводородного топлива.

При этом необходимо отметить достоинство данного учебного пособия – крайне информативные дидактические материалы. Список литературы охватывает значительную часть работ российских и зарубежных ученых, специализирующихся на исследовании проблематики возобновляемых источников энергии. Стиль пособия является научным, вместе с тем доступным для понимания не только специалистам, но и широкому кругу читателей, всем, кто интересуется как современными тенденциями развития мировой энергетики в целом, так и вопросами возобновляемой энергетики в частности. С практической точки зрения рецензируемое издание вносит значительный вклад в углубленное понимание проблематики и рисков использования возобновляемых источников энергии, что крайне важно не только для студентов, изучающих курс «Энергетическая дипломатия», для которых оно предназначено, но и для широкого круга читателей. 

Более экологичное будущее начинается с перехода от угля к альтернативным источникам энергии

Более экологичное будущее начинается с перехода от угля к альтернативным источникам энергии

Кристиан Богманс и Клэр Мэнджи Ли

8 декабря 2020 г.

(Фото: Adnan Abidi/Reuters/Newscom)

Ожидается, что по мере выхода мировой экономики из кризиса COVID-19 потребление угля восстановится после резкого сокращения, произошедшего на фоне пандемии.

Спрос на уголь остается высоким и способствует удовлетворению потребностей стран с формирующимся рынком в развитии экономики. Тем не менее, многие страны, стремящиеся к созданию более устойчивого будущего, предпринимают шаги по снижению своей зависимости от ископаемых видов топлива— вособенности угля. Преодолеть препятствия, стоящие перед странами, оказывается непросто, не в последнюю очередь потому, что люди, работающие в угольной промышленности, зависят от нее как основного источника средств к существованию; однако использование надлежащих рычагов экономической политики может помочь.

«Зеленые» инвестиции и технический прогресс могут способствовать сдерживанию восстановления уровней потребления угля и ускорению перехода на более чистые источники энергии по мере нормализации экономической активности. Кроме того, хорошо продуманная политика может облегчить последствия этого перехода для угольщиков и других лиц, чьи доходы зависят от добычи угля.

История вопроса

Уголь является одним из основных источников локального загрязнения окружающей среды и изменения климата: на него приходится 44процента глобальных выбросов углекислого газа. При сжигании для производства тепла и электроэнергии углеродоемкость угля в 2,2 раза превышает углеродоемкость природного газа; это означает, что при сжигании угля выделяется более чем в два раза больше углекислого газа, чем при сжигании природного газа для производства того же объема энергии. При работе угольных тепловых электростанций в воздух, реки, ручьи и озера выбрасываются диоксид серы, оксид азота, твердые частицы и ртуть. Эти выбросы не только ухудшают состояние окружающей среды, но, согласно установленным данным, они также представляют угрозу для здоровья человека: по оценкам, представленным в медицинских отчетах правительства Великобритании, в результате Великого смога, произошедшего в Лондоне в 1952году в результате сжигания угля и выхлопов дизельных двигателей, погибло 4000человек.

Между уровнем развития и потреблением угля существует тесная взаимосвязь; при этом в наибольшей степени от угля, как правило, зависят страны со средним уровнем дохода. В ходе второй промышленной революции, произошедшей в конце XIX – начале XX века, в странах с развитой экономикой быстро возросла зависимость от угля. Однако по мере того, как доходы продолжали расти, уголь постепенно вытеснялся более эффективными, более удобными в использовании и менее загрязняющими видами топлива, такими как нефть, ядерная энергия, природный газ и, в последнее время, возобновляемые источники энергии.

В 1970-х годах тенденция к снижению потребления угля была прервана, после чего потребление угля частично восстановилось ввиду трех важных факторов: 1) обеспокоенности по поводу энергетической безопасности, 2) роста электрификации и 3) высоких темпов экономического роста в странах с формирующимся рынком. Увеличение потребностей в электроэнергии способствовало восстановлению спроса на уголь в сфере производства электроэнергии во многих странах с развитой экономикой, которые, к тому же, вернулись к использованию угля, чтобы снизить зависимость от импортируемой нефти. К началу нынешнего столетия использование угля в странах с развитой экономикой снова сократилось, однако это сокращение было с избытком компенсировано резким увеличением спроса в странах с формирующимся рынком.

В настоящее время на страны с формирующимся рынком приходится 76,8 процента мирового потребления угля; при этом на Китай приходится примерно 50 процентов. На производство электроэнергии приходится 72,8 процента использования угля, и еще 21,6 процента используется в промышленности (например, потребление коксующегося угля для производства стали).

Препятствия на пути к поэтапному отказу от угля

Поэтапный отказ от угля нередко длится несколько десятилетий. Соединенному Королевству потребовалось 46 лет, чтобы сократить потребление угля на 90 процентов по сравнению с пиком 1970-х годов. В целом ряде стран потребление угля в период с 1971 по 2017 год сокращалось лишь на 2,3 процента в год. При таких темпах для полного отказа от угля требуется 43года, начиная с года пика потребления.

Отказ от угля затрудняют несколько факторов.

Во-первых,  промышленное использование угля, сосредоточенное в странах с формирующимся рынком, трудно заменить другими источниками энергии. Экологизация производства становится возможной благодаря водородным технологиям, однако из-за недостаточного внедрения тарифов на выбросы углерода существующие в настоящее время стимулы являются слабыми.

Во-вторых, угольные электростанции представляют собой долгосрочные активы с проектным сроком службы не менее 30–40 лет. После постройки угольные электростанции будут работать длительное время, если не произойдет значительных изменений в стоимости возобновляемых источников энергии или не будет предпринято мер вмешательства со стороны директивных органов.

В-третьих, отказ от угля, как правило, приводит к убыткам отечественной горнодобывающей промышленности и занятых в ней рабочих. В крупных странах-потребителях угля, таких как Китай и Индия, влиятельные круги в национальной горнодобывающей промышленности могут затруднить и отсрочить поэтапный отказ от использования угля. В США высокие темпы перехода от угля к природному газу привели к сокращению занятости на угольных шахтах, рекордному количеству случаев банкротства среди угледобывающих предприятий и резкому падению акций угледобывающих компаний. Аналогичные изменения в некоторых странах-производителях угля могут поставить под угрозу их финансовую стабильность, поскольку банки понесут убытки по инвестициям в выводимые из эксплуатации шахты и электростанции— так называемые «блокированные активы». Кроме того, во многих случаях присутствует человеческий фактор: горняки и другие работники отрасли гордятся своими давними традициями, что затрудняет отказ от устоявшегося образа жизни.

Осуществимость поэтапного отказа от угля

Определенные рыночные условия и рычаги политики способны помочь преодолеть препятствия на пути к поэтапному отказу от использования угля. При этом решающее значение будут иметь более строгая экологическая политика, налоги на выбросы углерода и доступные заменители источников энергии. Так, за период с 2013 по 2018 год система установления тарифов на выбросы углерода позволила Соединенному Королевству снизить свою зависимость от угля на 12,4 процентных пункта. В Испании государственные субсидии, благоприятствовавшие производству электроэнергии на основе возобновляемых источников, помогли снизить зависимость от угля в период с 2005 по 2010 год хотя это сокращение было отчасти обусловлено временными факторами. В США произошло более умеренное снижение, вызванное рыночными факторами, поскольку сланцевая революция привела к снижению цен на природный газ.

При рассмотрении вариантов политики, направленных на поддержку отказа от угля, будет необходимо найти ответы на ряд сложных вопросов. Шахтеры и другие лица, которые зависят от угольной промышленности как основного источника средств к существованию, нуждаются в реалистичных решениях возможных проблем, связанных с изменениями, с которыми они могут столкнуться, и заслуживают таких решений. Для того, чтобы избежать опустошения местных сообществ и радикальных перемен в жизни семей, потребуются другие поддерживающие меры политики, направленные на облегчение смены рода деятельности и, по возможности, стимулирование развития альтернативных отраслей. В случае стран с формирующимся рынком и стран с низкими доходами международное сообщество может предоставить финансовую и техническую помощь (например, ноу-хау, необходимые для создания электрических сетей, которые работают с использованием непостоянных источников энергии, таких как ветровая и солнечная энергия) и ограничить финансирование новых угольных электростанций, по крайней мере, там, где существуют альтернативные варианты. Использование в энергетике более чистых источников энергии, таких как природный газ, может помочь совершить переход к более экологически чистому будущему. Технологии улавливания и хранения углерода могут стать жизнеспособным решением для того чтобы облегчить отказ от использования угля, однако в настоящее время они менее конкурентоспособны с точки зрения стоимости по сравнению с другими низкоуглеродными источниками энергии, такими как солнечная и ветровая энергия.

*****

Кристиан Богманс — экономист в Исследовательском департаменте МВФ (Отдел сырьевых товаров). К его основным научным интересам относятся экономика окружающей среды и энергетики, а также международная торговля и, прежде всего, взаимосвязи между торговлей, природными ресурсами и окружающей средой. До своей карьеры в МВФ он работал преподавателем (адъюнкт-профессором) Бирмингемского университета в Великобритании. Онимеет степень доктора экономических наук, полученную в Тилбургском университете.

Клэр Мэнджи Ли — научный сотрудник Исследовательского департамента Международного валютного фонда. Она имеет степень магистра Университета Джонса Хопкинса. К числу ее основных научных интересов относятся экономика энергетики, экономический рост, продовольственная безопасность и экономика окружающей среды. Она следит за изменениями на рынке сырьевых товаров и их последствиями для мировой экономики.

 

10 крупнейших проектов использования нетрадиционных источников энергии 2010 года

Photo: (фото: morion.vn.ua)

Оффшорные ветропарки 

Thanet: Морской ветропарк мощностью 300 МВт в Великобритании.

Строительство этого ветропарка стоимостью 1,2 млрд. долларов США было завершено в последнем квартале 2010 года. Расположенный в устье Темзы в 11 км от побережья графства Кент, он занимает площадь в 35 кв.км., насчитывает 100 ветрогенераторов и способен обеспечить электроэнергией более 200 тыс. домохозяйств. На сегодняшний день он является крупнейшим в мире. Помимо существенного вклада в сектор возобновляемой энергетики, этот проект создает дополнительно около 800 рабочих мест для местного населения. Строительству ветропарка Thanet предшествовали 6 лет планирования проекта, а также независимая экспертиза влияния ветроэлектростанции (ВЭС) на окружающую среду. Эксперты из компании Royal Haskoning оценивали возможные негативные последствия от строительства ВЭС на пути миграции птиц, ареалы обитания рыб и морских млекопитающих, рекреацию и навигацию.

 

 

Rodsand II: Морской ветропарк мощностью 207 МВт в Дании.

Второй по масштабам проект оффшорных ВЭС – это расширение существующего ветропарка у побережья Дании в Балтийском море. Rodsand II стал уже двенадцатым датским ветропарком. 90 новых турбин будут обеспечивать электричеством около 200 тысяч домохозяйств. Строительство ветропарка, в которое было вложено около 554 млн. долларов США, велось полтора года. Такое активное развитие альтернативной энергетики в Дании отражает намерения правительства к 2050 году полностью отказаться от ископаемых источников.

 

 

Наземные ветропарки 

Fowler Ridge: Расширение ветропарк в США.

В настоящее время закончено строительство второй очереди ветропарка Fowler Ridge мощностью 200 МВт в штате Индиана, недалеко от города Фоулер. Стоимость строительства дополнительных 133 турбин оценивается в 77,2 млн. долларов США. С учетом первой очереди общая мощность ветропарка Fowler Ridge достигает 600 МВт. В ближайшем будущем планируется его расширение путем строительства третьей очереди и доведение общей мощности ВЭС до 750 МВт. Разработчики проекта – американские BP Alternative North Energy Inc Америки и Dominion Resources.

 

 

 

Penascal: Ветропарк мощностью 404 МВт в США.

Второй по величине проект наземной ВЭС расположен также в США, в штате Техас. В апреле 2010 года заработали 168 новых ветрогенераторов, обеспечивая электроэнергией около 150 тысяч домохозяйств. Разработчик – компания Iberdrola – для развития этого проекта получила финансирование из государственного бюджета США в размере 114 млн. долларов США в 2009 году в качестве стимулирующей меры. Для уменьшения нагрузки на природно-экологический баланс перед началом строительства компания полтора года проводила исследования миграции птиц и установила специальные радары, отслеживающие приближение птичьих стай и отключающие работу ветрогенераторов в случае плохой видимости и опасности для птиц.

 

Отдельно стоит отметить появившийся в 2010 году в планах Китая проект строительства ветропарка мощностью 10000 МВт. Если он будет реализован, то Китай станет безусловным лидером по объему электроэнергии, производимой с помощью ветра.

 

 

Солнечные электростанции 

Sarnia PV plant: Солнечная электростанция мощностью 97 МВт в Канаде.

Несмотря на большое количество вводимых солнечных электростанций в Европе, крупнейшим по мощности проектом оказалось расширение существующей солнечной ЭС в Канаде, в провинции Онтарио. Электростанция стоимостью в 300 млн. долларов США состоит из 1,3 млн. фотогальванических модулей, расположенных на территории в 385 гектаров, и способна обеспечить электроэнергией около 12 800 домохозяйств. Разработчик проекта – компании First Solar и Enbridge, которая традиционно была крупной нефтяной компанией, но в последнее время все больше инвестирует в проекты возобновляемой энергетики.

 

 

 

Montalto di Castro: Солнечная электростанция мощностью 84,2 МВт в Италии.

Разработку этого проекта вела компания SunRay Renewable, которая в феврале 2010 года была приобретена компанией SunPower. На сегодняшний день солнечная электростанция, расположенная в 100 км от Рима, является крупнейшей солнечной ЭС в Италии. А специальная аэрационная система позволяет защитить модули от коррозийного воздействия соленого морского воздуха.

 

 

 

 

 

Геотермальные электростанции 

Nga Awa Purua: Геотермальная ЭС (ГеоЭС) мощностью 132 МВт в Новой Зеландии.

  ГеоЭС в Новой Зеландии, в местечке Рокотава на сегодняшний день стала второй по величине ГеоЭС в Новой Зеландии и самой крупной однотурбинной ГеоЭС в мире. Эта электростанция стоимостью 430 млн. долларов США обеспечит электричеством порядка 140 тысяч домохозяйств. На сегодняшний день благодаря уникальным природным ресурсам и высоким темпам развития технологий, Новая Зеландия является мировым лидером по производству энергии из геотермальных источников. Доля геотермальной энергетики в стране достигает уже 14%. Nga Awa Purua, построенная и управляемая государственной компанией Mighty River Power, – крупнейший проект строительства ГеоЭС за последние 10 лет во всем мире.

 

 

Nuova Radicondoli 2 и Chiusdino 1: ГеоЭС общей мощностью 40 МВт в Италии.

Две новых ГеоЭС были построены в прошлом году в Италии, в местечке Лардерелло (провинция Тоскана), богатом своими природными ресурсами, которые используются для получения энергии еще с 1930 года. Новые электростанции позволили обеспечить чистой энергией дополнительно более 100 тыс. домохозяйств и предотвратить выбросы порядка 200 тысяч тонн СО2. На сегодняшний день мощность всех ГеоЭС в Тоскана достигает 728 МВт.

 

 

 

 

 

Производство топлива для транспорта 

ADM: 2 завода по производству этанола в США.

Каждый из этих заводов может производить до 1 млн. тонн этанола в год и использует кукурузу в качестве сырья. В прошлом году в США были введены в эксплуатацию и другие предприятия по производству этанола, что вызвано огромными государственными субсидиями на развитие этой индустрии. Размер субсидий достигает 6 млрд. долларов США ежегодно. В 2011 году 40% выращенной в США кукурузы планируется направить на производство этанола. Помимо США, подобные проекты активно развивались и в Бразилии.

 

 

 

 

NExBTL: Производство дизельного топлива из смеси пальмового масла, масла из семян рапса и жировых отходов пищевой промышленности в Сингапуре.

  Общая мощность производства – 840 тыс. тонн в год. Реализация этого проекта стоимостью 1,2 млрд. долларов США является частью стратегического плана компании-разработчика Neste Oil выйти в мировые лидеры по производству биодизеля. Сингапур не случайно был выбран для строительства такого масштабного производства. Во-первых, азиатский рынок биодизеля обладает огромным потенциалом, и, во-вторых, правительство Сингапура поддерживало реализацию проекта на всех стадиях.

Пять мировых лидеров в «зеленой» энергетике

Более 170 стран запланировали использование возобновляемых источников энергии, 150 из них внедрили политику стимулирования инвестиций в чистую энергию. 

Лидерами в развитии «зеленой» энергии на сегодняшний день являются Китай, Дания, Кения, Индия и Исландия. О них пишет Climate Action.

Китай            

Китай единогласно признается мировым лидером по инвестициям в экологически чистые технологии в энергетике. Страна много инвестирует как в строительство станций на возобновляемых источниках энергии, так и производстве экологически чистых энергетических технологий — батареи и электротранспорта.

Хотя энергетика Китая все еще зависит от угля, ВИЭ составляют значительную долю энергобаланса страны. В 2016 году Китай построил 77 ГВт солнечных и 149 ГВт ветровых электростанций. Прогнозируется, что доля Китая в глобальном «зеленой» энергетике до 2022 года составит 42% солнечной энергии, 35% гидро- и 40% энергии ветра.

Только за 2017 году иностранные инвестиции в «зеленые» проекты в энергетике превысили $ 44 млрд, благодаря сильным институциональным, финансовым и бизнес-структур для поддержки китайских и зарубежных инициатив.

Также Китай способствует производству оборудования и сосредоточил 60% мирового производства солнечных батарей.

Дания

Дания — мировой пионер в развитии ветроэнергетики. В 2017 году производство электроэнергии из ветра поставило очередной рекорд — 43% всех потребностей в электроэнергии покрыли ветроэлектростанции.

Из всех стран ОЭСР, у Дании — самые высокие показатели по производству электроэнергии из ветра на душу населения в течение последних 15 лет.

Датчане на этом не останавливаются: к 2030 года более 50% электроэнергии должны производить станции на ВИЭ, а к 2050 году — все 100%. Но темпы роста «зеленой» энергии свидетельствуют, страна достигнет этих целей гораздо быстрее. По нынешним прогнозам, в 2020 году станции ВИЭ (ветер, солнце и биомасса) будут покрывать более 80%  потребностей в электроэнергии.

В 2017 году Всемирный банк объявил Данию мировым лидером в области использования экологически чистой энергии, согласно нормативным показателям для устойчивой энергетики (RISE): по шкале от 1-100, Дания набрала 86 очков в энергоэффективности и 94 пунктов в ВИЭ.

Дания запустила первую в истории экспериментальную оффшорную ветроэлектростанцию ​​25 лет назад. А в 2015 году экспорт электроэнергетического оборудования приходилось 11% всего экспорта Дании, поместив страну на первое место в ЕС с точки зрения экспорта энерготехнологий.

Кения

Кения — неочевидный герой возобновляемых источников энергии. В стране, где к электроэнергии доступ имеют только 70% нуждающихся, правительство хочет обеспечить всеобщий доступ к 2020 году.

Поэтому за последние несколько лет Кения стала лидером в строительстве солнечных станций, не подключенных к сети. Солнечная энергетика стала альтернативой дорогим дизель-генераторам.

Усилия кенийского правительства поддержали многочисленные международные институты развития, включая Всемирный банк, немецкое агентство развития GIZ и Африканский банк развития (АБР). С момента запуска национальной политики обеспечения доступа к электроэнергии в сельских районах, маленькие солнечные электросети обеспечили электроэнергией более 30% живущих в отдаленных местах.

В Кении наблюдается бум стартапов и энергетических новаторов, в том числе энергокомпаний, которые специализируются на разработке мини-сетей, а также — других инновационных устройств для подзарядки, приготовления пищи и освещения. 

Например, рынок уличного освещения на солнечных панелях вырос на 200% с 2009 до 2013 года. Теперь их продажей занимаются более 1500 малых и средних предприятий.

Успех программы вдохновил Всемирный банк инициировать аналогичные программы в Гане, Эфиопии, Танзании. 

Индия

Индия является быстро растущей экономикой, с населением в 1,34 млрд человек, что немного меньше Китая. И энергия будет иметь решающее значение для развития страны. Прогнозируется, что Индия будет нуждаться в четверти мировой энергию. По этим причинам, происходящее в Индии будет влиять на глобальную энергетическую экономику.

Однако значительную долю своих потребностей Индия, похоже, решила закрыть чистой энергией. На уголь по-прежнему приходится 70% энергобаланса страны, но Индия постарается увеличить мощность возобновляемых источников энергии с нынешних 58 ГВт до 175 ГВт в 2022 году. 

Благодаря внедрению «зеленых» аукционов, в Индии создался наиболее конкурентный рынок возобновляемых источников энергии в мире. В связи с ростом спроса на электроэнергию, владельцы станций конкурируют между собой на аукционах, что способствует снижению затрат. Об уровне конкуренции можно судить по 2016 году, когда предложение в 10 раз превышало мощности, вынесенные на тендер.

Такая инициативности, заставила правительство укротить свои угольные амбиции и сосредоточиться на возобновляемых источниках энергии. В результате сокращения затрат государство готовится к выводу из эксплуатации угольных электростанций, которых планируют заменить солнечными и ветровыми.

Кроме того, Индия планирует построить первую в мире плавающую солнечную электростанцию и минимум 10 ГВт мощностей ВИЭ в следующие три года. 

Исландия

Исландия известна своими умопомрачительными природными пейзажами, но также это страна с одним из самым высоких уровней проникновения возобновляемых источников энергии в национальном энергобалансе в мире и самым высоким среди европейских стран.

В настоящее время, геотермальная, гидро- и ветровая энергетика обеспечивают 100% потребностей в электроэнергии Исландии. Почти 75% обеспечивается гидроэлектростанциями, остальное — геотермальными источниками.

Более 90% потребности страны в горячей воде и тепле также обеспечиваются за счет геотермальной энергии. 

В 2016 году Исландия закрыла 76% всех потребностей 300 тыс. граждан в энергии за счет возобновляемых источников энергии. 

Возобновляемые источники энергии | Центр климатических и энергетических решений

Биомасса

Источники энергии из биомассы используются для выработки электроэнергии и прямого нагрева, а также могут быть преобразованы в биотопливо в качестве прямого заменителя ископаемого топлива, используемого на транспорте. В отличие от непостоянной энергии ветра и солнца, биомассу можно использовать постоянно или по расписанию. Биомассу получают из древесины, отходов, свалочного газа, сельскохозяйственных культур и спиртового топлива. Традиционная биомасса, включая древесные отходы, древесный уголь и навоз, была источником энергии для приготовления пищи и обогрева в домашних условиях на протяжении всей истории человечества.В сельских районах развивающегося мира он остается основным источником топлива. В глобальном масштабе в 2017 году на традиционную биомассу приходилось около 7,5% от общего потребления энергии. Растущее использование биомассы привело к увеличению международной торговли топливом из биомассы в последние годы; древесные гранулы, биодизель и этанол являются основными видами топлива, продаваемыми на международном уровне.

В 2018 году мировая электрическая мощность на биомассе составила 130 ГВт. В 2018 году в Соединенных Штатах было 16 ГВт установленной мощности по выработке электроэнергии, работающей на биомассе.В Соединенных Штатах большая часть электроэнергии из древесной биомассы вырабатывается на лесопильных и бумажных комбинатах с использованием их собственных древесных отходов; Кроме того, древесные отходы используются для выработки тепла для сушки деревянных изделий и других производственных процессов. Отходы биомассы — это в основном твердые бытовые отходы, то есть мусор, который сжигается в качестве топлива для работы электростанций. В среднем из тонны мусора производится от 550 до 750 кВтч электроэнергии. Свалочный газ содержит метан, который можно улавливать, обрабатывать и использовать в качестве топлива для электростанций, производственных предприятий, транспортных средств и домов.В США в настоящее время установлено более 2 ГВт генерирующих мощностей, работающих на свалочном газе, в более чем 600 проектах.

Помимо свалочного газа, биотопливо можно синтезировать из специальных сельскохозяйственных культур, деревьев и трав, сельскохозяйственных отходов и сырья для выращивания водорослей; к ним относятся возобновляемые формы дизельного топлива, этанола, бутанола, метана и других углеводородов. Кукурузный этанол — наиболее широко используемое биотопливо в Соединенных Штатах. Примерно 38 процентов урожая кукурузы в США было направлено на производство этанола для бензина в 2018 году, по сравнению с 20 процентами в 2006 году.Бензин с содержанием этанола до 10 процентов (E10) может использоваться в большинстве транспортных средств без дополнительных модификаций, в то время как специальные автомобили с гибким топливом могут использовать смесь бензина с этанолом, которая содержит до 85 процентов этанола (E85).

Биомасса с замкнутым контуром, где энергия вырабатывается с использованием сырья, выращенного специально для производства энергии, обычно считается нейтральным по отношению к диоксиду углерода, поскольку диоксид углерода, выделяемый при сгорании топлива, ранее улавливался во время роста сырья.Хотя биомасса позволяет избежать использования ископаемого топлива, чистое воздействие биоэнергетики и биотоплива на выбросы парниковых газов будет зависеть от выбросов в течение всего жизненного цикла источника биомассы, способа его использования и косвенных эффектов землепользования. Однако в целом энергия биомассы может оказывать различное воздействие на окружающую среду. Древесная биомасса, например, содержит серу и азот, которые выделяют диоксид серы и оксиды азота, загрязняющие воздух, хотя и в гораздо меньших количествах, чем при сжигании угля.

Геотермальная В 2018 году компания

Geothermal обеспечила во всем мире примерно 175 ТВт-ч, половину из которых приходилось на электроэнергию (по оценкам, 13.3 ГВт мощности), а оставшаяся половина — в виде тепла. (Общая выработка электроэнергии в мире в 2018 году составила 26700 ТВтч).

В Соединенных Штатах Америки в 2018 году было произведено 16 миллиардов кВтч геотермальной электроэнергии, что составляет около 4 процентов производства негидроэлектрической возобновляемой электроэнергии, но лишь 0,4 процента от общего объема производства электроэнергии. Семь штатов производили электричество из геотермальной энергии: Калифорния, Гавайи, Айдахо, Невада, Нью-Мексико, Орегон и Юта. Из них на Калифорнию приходилось 80 процентов этого поколения.

Традиционная геотермальная энергия использует естественные высокие температуры, расположенные относительно близко к поверхности Земли в некоторых областях, для выработки электроэнергии и для непосредственного использования, такого как отопление и приготовление пищи. Геотермальные зоны обычно расположены вблизи границ тектонических плит, где происходят землетрясения и извержения вулканов. В некоторых местах горячие источники и гейзеры веками использовались для купания, приготовления пищи и обогрева.

Выработка геотермальной электроэнергии обычно включает бурение скважины глубиной примерно в одну-две мили в поисках температур горных пород в диапазоне от 300 до 700 ° F.В этот колодец откачивают воду, где ее подогревают горячими камнями. Он проходит через естественные трещины и поднимается во вторую скважину в виде пара, который можно использовать для вращения турбины и выработки электроэнергии, а также для отопления или других целей. Возможно, придется пробурить несколько скважин, прежде чем будет установлена ​​подходящая, и размер ресурса не может быть подтвержден до завершения бурения. Кроме того, в этом процессе часть воды теряется на испарение, поэтому добавляется новая вода для поддержания непрерывного потока пара.Подобно биоэнергетике и в отличие от периодической энергии ветра и солнца, геотермальная электроэнергия может использоваться непрерывно. Во время этого процесса высвобождается очень небольшое количество углекислого газа, захваченного под поверхностью Земли.

В усовершенствованных геотермальных системах используются передовые, часто экспериментальные, методы бурения и закачки жидкости для увеличения и расширения геотермальных ресурсов.

Возобновляемая энергия, факты и информация

В любой дискуссии об изменении климата возобновляемая энергия обычно стоит на первом месте в списке изменений, которые мир может осуществить, чтобы предотвратить наихудшие последствия повышения температуры.Это потому, что возобновляемые источники энергии, такие как солнце и ветер, не выделяют углекислый газ и другие парниковые газы, которые способствуют глобальному потеплению.

Чистая энергия может рекомендовать гораздо больше, чем просто «зеленая» энергия. Растущий сектор создает рабочие места, делает электрические сети более устойчивыми, расширяет доступ к энергии в развивающихся странах и помогает снизить счета за электроэнергию. Все эти факторы способствовали возрождению возобновляемых источников энергии в последние годы, когда ветер и солнце устанавливают новые рекорды для производства электроэнергии.

В течение последних 150 лет или около того люди в значительной степени полагались на уголь, нефть и другие ископаемые виды топлива для питания всего, от лампочек до автомобилей и заводов. Ископаемое топливо присутствует практически во всем, что мы делаем, и в результате выбросы парниковых газов при сжигании этого топлива достигли исторически высоких уровней.

Поскольку парниковые газы улавливают в атмосфере тепло, которое в противном случае могло бы уйти в космос, средняя температура на поверхности растет. Глобальное потепление является одним из симптомов изменения климата, этим термином ученые теперь предпочитают описывать сложные сдвиги, влияющие на погодные и климатические системы нашей планеты.Изменение климата включает не только повышение средних температур, но и экстремальные погодные явления, изменение популяций и мест обитания диких животных, повышение уровня моря и ряд других воздействий.

Конечно, возобновляемые источники энергии, как и любой другой источник энергии, имеют свои собственные компромиссы и связанные с ними дискуссии. Один из них посвящен определению возобновляемой энергии. Строго говоря, возобновляемые источники энергии — это именно то, что вы могли подумать: они доступны постоянно, или, по выражению Управления энергетической информации США, «практически неисчерпаемы».«Но« возобновляемая энергия »не обязательно означает экологичность, как часто утверждают противники кукурузного этанола или крупных плотин гидроэлектростанций. Она также не включает другие ресурсы с низким или нулевым уровнем выбросов, у которых есть свои сторонники, в том числе энергоэффективность и ядерная энергия

Смотрите все наши видео о возобновляемых источниках энергии здесь

Типы возобновляемых источников энергии

Гидроэнергетика: На протяжении веков люди использовали энергию речных течений, используя плотины для регулирования потока воды.Гидроэнергетика на сегодняшний день является крупнейшим источником возобновляемой энергии в мире, при этом ведущими производителями гидроэнергии являются Китай, Бразилия, Канада, США и Россия. Хотя гидроэнергетика теоретически является чистым источником энергии, восполняемым за счет дождя и снега, у нее также есть несколько недостатков.

Крупные плотины могут нарушить речные экосистемы и окружающие сообщества, нанося вред дикой природе и вытесняя жителей. Производство гидроэлектроэнергии уязвимо для накопления ила, который может снизить мощность и повредить оборудование. Засуха также может вызвать проблемы.Согласно исследованию 2018 года, в западной части США выбросы углекислого газа за 15-летний период были на 100 мегатонн выше, чем обычно, поскольку коммунальные предприятия обратились к углю и газу для замены гидроэнергетики, потерянной из-за засухи. Даже гидроэнергетика, работающая на полную мощность, несет свои собственные проблемы с выбросами, поскольку разлагающийся органический материал в водохранилищах выделяет метан.

Плотины — не единственный способ использовать воду в качестве источника энергии: проекты по приливной и волновой энергии по всему миру стремятся уловить естественные ритмы океана.В настоящее время проекты морской энергетики вырабатывают около 500 мегаватт электроэнергии — менее одного процента всех возобновляемых источников энергии, — но потенциал намного больше. Такие программы, как премия Шотландии Saltire Prize, поощряют инновации в этой области.

Наблюдайте, как первая в мире плавучая ветряная электростанция на волнах

ЧАСЫ: Эти ветряные турбины, более высокие, чем Статуя Свободы, путешествовали по морю.

Ветер: Использование ветра в качестве источника энергии началось более 7000 лет назад.В настоящее время ветряные турбины, вырабатывающие электричество, распространяются по всему миру, а Китай, США и Германия являются ведущими производителями энергии ветра. С 2001 по 2017 год совокупная ветровая мощность во всем мире увеличилась до более чем 539 000 мегаватт с 23 900 мВт — более чем в 22 раза.

Некоторые люди могут возражать против того, как ветряные турбины выглядят на горизонте и как они звучат, но энергия ветра, цены на которую снижаются, оказывается слишком ценным ресурсом, чтобы отрицать это. В то время как большая часть энергии ветра поступает от береговых турбин, появляются и морские проекты, большая часть которых приходится на США.К. и Германия. Первая в США оффшорная ветряная электростанция открылась в 2016 году в Род-Айленде, и другие оффшорные проекты набирают обороты. Еще одна проблема с ветряными турбинами заключается в том, что они представляют опасность для птиц и летучих мышей, ежегодно убивая сотни тысяч человек, не так много, как от столкновений со стеклом и других угроз, таких как потеря среды обитания и инвазивные виды, но достаточно, чтобы инженеры работали над решениями, чтобы сделать они безопаснее для летающих диких животных.

Солнечная энергия: От крыш домов до промышленных ферм — солнечная энергия меняет энергетические рынки во всем мире.За десятилетие с 2007 по 2017 год общая установленная в мире мощность фотоэлектрических панелей увеличилась на колоссальные 4300 процентов.

В дополнение к солнечным панелям, которые преобразуют солнечный свет в электричество, в электростанциях, концентрирующих солнечную энергию (CSP), используются зеркала, которые концентрируют солнечное тепло, получая вместо этого тепловую энергию. Китай, Япония и США лидируют в преобразовании солнечной энергии, но солнечной энергии еще предстоит пройти долгий путь, на нее приходится около двух процентов от общего объема электроэнергии, вырабатываемой в США.S. в 2017 году. Солнечная тепловая энергия также используется во всем мире для горячего водоснабжения, отопления и охлаждения.

Что такое солнечная энергия?

Что такое солнечные элементы и как они работают? Узнайте больше о солнечной энергии — и узнайте, как этот возобновляемый ресурс превращает энергию солнца в полезную энергию.

Биомасса: Энергия биомассы включает биотопливо, такое как этанол и биодизель, древесину и древесные отходы, биогаз со свалок и твердые бытовые отходы. Как и солнечная энергия, биомасса является гибким источником энергии, способным заправлять транспортные средства, обогревать здания и производить электричество.Но биомасса может вызвать острые проблемы.

Критики этанола на основе кукурузы, например, говорят, что он конкурирует с продовольственным рынком за кукурузу и поддерживает те же вредные методы ведения сельского хозяйства, которые привели к цветению токсичных водорослей и другим опасностям для окружающей среды. Точно так же разгорелись дебаты по поводу того, стоит ли доставлять древесные гранулы из лесов США в Европу, чтобы их можно было сжигать для получения электроэнергии. Тем временем ученые и компании работают над способами более эффективного преобразования кукурузной соломы, осадка сточных вод и других источников биомассы в энергию, стремясь извлечь пользу из материалов, которые в противном случае пошли бы в отходы.

Геотермальная энергия: Используемая на протяжении тысячелетий в некоторых странах для приготовления пищи и обогрева геотермальная энергия извлекается из внутреннего тепла Земли. В больших масштабах подземные резервуары пара и горячей воды можно использовать через скважины, глубина которых может достигать мили или более, для выработки электроэнергии. В меньшем масштабе в некоторых зданиях есть геотермальные тепловые насосы, которые используют разницу температур в несколько футов под землей для обогрева и охлаждения. В отличие от солнечной и ветровой энергии, геотермальная энергия доступна всегда, но у нее есть побочные эффекты, которые необходимо контролировать, например запах тухлых яиц, который может сопровождать выделенный сероводород.

Скрытые затраты на превращение продуктов питания в топливо

Мировое производство биотоплива увеличилось, основным источником которого является этанол на основе кукурузы.

Способы стимулирования использования возобновляемых источников энергии

Города, штаты и федеральные правительства по всему миру проводят политику, направленную на расширение использования возобновляемых источников энергии. По крайней мере, 29 штатов США установили стандарты портфеля возобновляемых источников энергии — политики, которые требуют определенного процента энергии из возобновляемых источников, более 100 городов по всему миру в настоящее время могут похвастаться как минимум 70 процентами возобновляемой энергии, а третьи берут на себя обязательства достичь 100 процентов.Другие стратегии, которые могут стимулировать рост возобновляемой энергии, включают ценообразование на выбросы углерода, стандарты экономии топлива и стандарты эффективности зданий. Корпорации тоже вносят свой вклад, покупая рекордное количество возобновляемой энергии в 2018 году.

Интересно, сможет ли ваш штат когда-либо быть обеспечен 100-процентным использованием возобновляемых источников энергии? Независимо от того, где вы живете, ученый Марк Джейкобсон считает, что это возможно. Это видение изложено здесь, и, хотя его анализ не обходится без критики, он подчеркивает реальность, с которой мир теперь должен считаться.Даже без изменения климата ископаемое топливо является ограниченным ресурсом, и если мы хотим, чтобы наша аренда на планете была возобновлена, наша энергия должна быть возобновляемой.

Преимущества использования возобновляемых источников энергии

Рабочие места и другие экономические выгоды

По сравнению с технологиями использования ископаемого топлива, которые обычно являются механизированными и капиталоемкими, отрасль возобновляемых источников энергии является более трудоемкой. Солнечные панели нуждаются в людях, чтобы установить их; ветряным электростанциям требуются специалисты для обслуживания.

Это означает, что в среднем на каждую единицу электроэнергии, произведенной из возобновляемых источников, создается больше рабочих мест, чем на ископаемое топливо.

Возобновляемые источники энергии уже поддерживают тысячи рабочих мест в США. В 2016 году в отрасли ветроэнергетики было напрямую занято более 100000 сотрудников с полной занятостью в различных сферах, включая производство, разработку проектов, строительство и установку турбин, эксплуатацию и техническое обслуживание, транспорт и логистику, а также финансовые, юридические и консалтинговые услуги. [10]. Более 500 заводов в США производят детали для ветряных турбин, а стоимость ветроэнергетических установок только в 2016 году составила 13 долларов США.0 млрд инвестиций [11].

Другие технологии использования возобновляемых источников энергии позволяют задействовать еще больше рабочих. В 2016 году в солнечной отрасли было занято более 260 000 человек, включая рабочие места в установках, производстве и продажах солнечных батарей, что на 25% больше, чем в 2015 году [12]. В 2017 г. в гидроэнергетике работало около 66 000 человек [13]; в геотермальной промышленности работало 5 800 человек [14].

Увеличение поддержки возобновляемых источников энергии может создать еще больше рабочих мест. Исследование Союза обеспокоенных ученых 2009 года, посвященное стандарту возобновляемой энергии на уровне 25% к 2025 году, показало, что такая политика создаст более чем в три раза больше рабочих мест (более 200 000), чем производство эквивалентного количества электроэнергии из ископаемого топлива [15 ].

Напротив, в 2016 г. в угольной промышленности работало 160 000 человек [26].

Помимо рабочих мест, непосредственно создаваемых в отрасли возобновляемых источников энергии, рост экологически чистой энергии может создать положительный экономический «волновой» эффект. Например, отрасли в цепочке поставок возобновляемой энергии выиграют, а несвязанные местные предприятия выиграют от увеличения доходов домашних хозяйств и предприятий [16].

Местные органы власти также извлекают выгоду из чистой энергии, чаще всего в форме налога на имущество, подоходного налога и других платежей от владельцев проектов возобновляемой энергии.Владельцы земли, на которой строятся ветроэнергетические объекты, часто получают арендные платежи в размере от 3000 до 6000 долларов за мегаватт установленной мощности, а также платежи за сервитуты для линий электропередач и право отвода дороги. Они также могут получать гонорары в зависимости от годовой выручки проекта. Фермеры и сельские землевладельцы могут создавать новые источники дополнительного дохода, производя сырье для электростанций, работающих на биомассе.

Анализ

UCS показал, что национальный стандарт возобновляемой электроэнергии с 25 до 2025 года будет стимулировать 263 доллара.4 миллиарда новых капиталовложений в технологии возобновляемой энергии, 13,5 миллиарда долларов дохода нового землевладельца от? производство биомассы и / или арендные платежи за ветряные земли, а также 11,5 млрд долларов новых налоговых поступлений от налога на имущество для местных сообществ [17].

В центре внимания альтернативные источники энергии | Изучайте науку в Scitable

Почти каждая страна в мире сегодня признает, что эпоха получения энергии из ископаемых видов топлива — в основном сырой нефти и угля — идет на убыль. На Земле не только ограниченное количество запасов ископаемого топлива, но и экологические (и даже политические) издержки использования этих запасов выше, чем готово нести большинство стран.В результате поиск энергии, полученной из альтернативных источников, включая геотермальные, ядерные, солнечные, ветровые и гидроэлектрические технологии, приобрел огромное значение в политических и научных кругах. Некоторые страны добились значительных успехов в переводе своей энергетической базы с ископаемого топлива на возобновляемые источники энергии; например, Дания, которая поставляла более 95% своей национальной энергии из ископаемого топлива в начале 1970-х годов, в настоящее время поставляет более 30% энергии из ветра и других возобновляемых источников.Многие другие страны, включая США и Китай, по-прежнему в основном используют ископаемое топливо, но начинают осознавать необходимость инвестировать на национальном уровне в инновации в области альтернативной энергетики, которые могут преобразовать их экономику в ближайшем будущем. Следующие двадцать лет вполне могут принести масштабное переосмысление мирового подхода к энергетике.

Есть много вопросов, на которые необходимо ответить, и сотни путей, по которым можно идти в поисках выхода за рамки ископаемого топлива. Следует ли правительствам мира делать упор на стратегиях повышения энергоэффективности, снижающих спрос на ископаемое топливо за счет снижения энергопотребления? Одним из примеров такого подхода является использование «умных сетей», которые более эффективно регулируют поток энергии от коммунальных предприятий к домам и предприятиям.Или правительствам следует делать упор на освоение новых источников энергии, таких как энергия ветра или геотермальная энергия? Или их комбинация? Должны ли автомобили будущего работать на топливных элементах, электричестве, растительном топливе. . . или ископаемое топливо? В дебатах об альтернативных источниках энергии нет простых ответов. Формирование глубокого понимания многих точек зрения в этом диалоге необходимо для выработки продуманной, сбалансированной позиции.

В этом обзоре мы проводим экскурсию по поиску альтернативных источников энергии.Какие виды энергии исследуются, и каковы их плюсы и минусы? Как традиционные энергетические компании, в том числе нефтегазовые компании и коммунальные предприятия, реагируют на этот вызов? Как выращивание альтернативных источников энергии может стимулировать экономический рост? Мы надеемся, что ваше исследование ресурсов, которые мы собрали здесь, чтобы ответить на эти вопросы, станет лишь началом непрерывного взаимодействия с одним из самых важных вопросов нашего времени.

Изображение: НАСА.

Местные преимущества и ресурсы возобновляемых источников энергии

На этой странице:

Обзор

Местные органы власти могут значительно сократить свой углеродный след, покупая или производя электроэнергию напрямую из чистых возобновляемых источников.

К наиболее распространенным технологиям использования возобновляемых источников энергии относятся:

• Солнечная энергия (фотоэлектрическая, солнечная тепловая)
• Ветер
• Биогаз (например, газ из метантенка для очистки свалочного газа / сточных вод)
• Геотермальные источники
• Биомасса
• Гидроэлектростанция с низким уровнем воздействия
• Новые технологии — энергия волн и приливов

Местные органы власти могут показать пример, производя энергию на месте, покупая зеленую энергию или покупая возобновляемую энергию.Использование комбинации вариантов возобновляемой энергии может помочь в достижении целей местных органов власти, особенно в некоторых регионах, где доступность и качество возобновляемых ресурсов различаются.

Варианты использования возобновляемых источников энергии включают:

• Производство возобновляемой энергии на месте с использованием системы или устройства в месте, где используется энергия (например, фотоэлектрические панели на государственном здании, геотермальные тепловые насосы, комбинированное производство тепла и электроэнергии на биомассе).

• Покупка зеленой энергии через сертификаты возобновляемой энергии (REC), также известные как зеленые метки, сертификаты зеленой энергии или продаваемые сертификаты возобновляемых источников энергии, которые представляют собой технологии и экологические характеристики электроэнергии, произведенной из возобновляемых источников.

• Покупка возобновляемой энергии у электроэнергетической компании в рамках программы экологического ценообразования или зеленого маркетинга, когда покупатели платят небольшую надбавку в обмен на электроэнергию, произведенную на месте из зеленых энергоресурсов.

Преимущества возобновляемых источников энергии

Экологические и экономические преимущества использования возобновляемых источников энергии включают:

• Производство энергии, исключающей выбросы парниковых газов из ископаемого топлива и снижающей некоторые типы загрязнения воздуха
• Диверсификация энергоснабжения и снижение зависимости от импортного топлива
• Создание экономического развития и рабочих мест в производстве, установке и т. Д.

Реализация проектов использования возобновляемых источников энергии на объекте

Производство электроэнергии на месте предоставляет местным органам власти самый прямой доступ к возобновляемым источникам энергии.В дополнение к общим преимуществам, проекты на местах также обеспечивают защиту от финансовых рисков и улучшают качество электроэнергии и надежность электроснабжения.

Однако местные органы власти, рассматривающие возможность производства электроэнергии на месте, могут столкнуться с возможными техническими, финансовыми и нормативными проблемами. Чтобы преодолеть эти проблемы, местные органы власти могут:

• Оценить наличие местных возобновляемых ресурсов
• Рассмотрите стоимость различных возобновляемых технологий
• Изучите совокупные затраты и выгоды от использования экологически чистой энергии на месте
• Рассмотреть требования к разрешениям для мест, где может быть расположен объект
• Привлечь местные заинтересованные стороны, особенно при выборе площадки
• Оценить имеющиеся источники финансирования и других стимулов

Инструменты и ресурсы

Почему будущее за альтернативными источниками энергии?

В U.S., ископаемое топливо производит до 80% всей энергии, которую мы потребляем. Наш нынешний уровень зависимости от ископаемого топлива заставляет нас стремиться к быстрому истощению этих конечных материалов. Это означает, что если мы не будем осторожны, у нас закончатся наши драгоценные невозобновляемые ресурсы. Это означает, что больше не будет нефти, природного газа и даже угля.

Сжигание ископаемого топлива на электростанциях наносит вред окружающей среде. Мы говорим обо всем: от загрязнения океана и воздуха до разрушения целых экосистем.

Хорошая новость в том, что теперь мы можем снизить нашу зависимость от ископаемых видов топлива, таких как нефть, уголь и природный газ, благодаря росту альтернативных источников энергии. В этой статье мы обсудим, что такое альтернативная энергия и почему так важно перейти от нашей зависимости от ископаемого топлива к альтернативным источникам энергии. Мы также рассмотрим разницу между альтернативными и возобновляемыми источниками энергии, а также то, какие источники энергии мы используем сегодня для удовлетворения наших энергетических потребностей.

Что такое альтернативная энергия?

Ископаемое топливо (нефть, уголь и природный газ) — наш самый традиционный источник для производства электроэнергии. Таким образом, энергия, производимая из любого источника, кроме ископаемого топлива, является альтернативной энергией. Другими словами, альтернативная энергия — это любое количество энергии, полученное из источников неископаемого топлива. Вообще говоря, использование альтернативной энергии оказывает незначительное воздействие на окружающую среду.

В чем разница между возобновляемыми и альтернативными источниками энергии?

Теперь мы знаем, что альтернативных источника энергии — это любой источник, который мы используем для дополнения или даже замены традиционных источников энергии, используемых для производства электроэнергии. То же самое можно сказать и о возобновляемых источниках энергии. Но между ними есть одно тонкое различие. Все возобновляемые источники энергии подпадают под категорию альтернативных источников энергии, но обратного не происходит.

Это потому, что возобновляемые источники энергии получены из естественных источников или процессов Земли, таких как солнце, ветер и вода. Мы называем эти ресурсы возобновляемыми или устойчивыми (как в устойчивой энергетике), поскольку, в отличие от ископаемого топлива, это естественное непрерывное возобновление делает их неисчерпаемыми.Тем не менее, альтернативные источники энергии могут быть исчерпаемыми и, следовательно, невозобновляемыми. Вот в чем разница. Итак, какой альтернативный источник энергии является исчерпаемым? Вам придется продолжить чтение, чтобы узнать.

Какие типы альтернативных источников энергии являются лучшими?

Оборудование, необходимое для получения энергии из альтернативных источников, раньше было настолько дорогим, что было непрактично для использования потребителями. Однако благодаря возросшему спросу, более опытным разработчикам энергии, конкурентоспособным цепочкам поставок, усовершенствованным технологиям использования возобновляемых источников энергии и расширенным возможностям повышения энергоэффективности этого больше нет.

Фактически, Международное агентство по возобновляемым источникам энергии (IRENA) еще в 2020 году выпустило отчет, показывающий, как возобновляемые источники энергии в настоящее время становятся все более дешевыми, чем ископаемые виды топлива для производства электроэнергии. Давайте посмотрим на несколько лучших альтернативных источников энергии, которые мы используем сегодня.

Каковы наиболее доступные варианты производства энергии?

источник

Береговая ветровая энергия и солнечная фотоэлектрическая энергия, соответственно, в настоящее время являются наиболее доступными вариантами, когда речь идет о производстве энергии.Использование этих двух природных ресурсов вместо угля может сэкономить до 23 миллиардов долларов на ежегодных расходах энергосистемы. Это также может снизить годовые выбросы углекислого газа на 1,8 гигатонн. Биоэнергетика, геотермальная энергия, гидроэлектроэнергия и ядерная энергия также занимают центральное место в финансово-конкурентном центре, в значительной степени в зависимости от местоположения.

Какой альтернативный источник энергии самый эффективный?

источник

Когда дело доходит до энергоэффективности, лидером пакета возобновляемых источников энергии является энергия ветра.За ветром идут геотермальная энергия, гидроэнергетика, ядерная энергия, а затем солнечная энергия.

Какие источники энергии самые надежные?

источник

Из всех известных источников энергии ядерная энергия имеет самый высокий коэффициент использования мощности. Атомные электростанции могут вырабатывать максимальную мощность более 93% времени в год. Далее идет геотермальная энергия, затем идет природный газ.

Природный газ считается самым экологически чистым и надежным ископаемым топливом, но он по-прежнему не является экологически чистым источником энергии.Однако есть альтернатива, называемая возобновляемым природным газом (ГСЧ). ГСЧ также известен под названием биометан и производится из отходов животноводства, свалок и других органических материалов путем анаэробного сбраживания. Хотя это не ископаемое топливо, ГСЧ полностью идентичен обычному природному газу по химическому составу, что позволяет им использовать ту же систему распределения.

Какой альтернативный источник энергии наносит наименьший ущерб окружающей среде?

источник

Оказывается, энергия ветра, использующая турбины для получения энергии от ветра, является одной из самых чистых и устойчивых форм производства электроэнергии.Он может производить энергию без каких-либо выбросов загрязняющих веществ или выбросов глобального потепления. Кроме того, воздействие ветряных турбин на землю и животных минимально.

Какие 9 наиболее часто используемых альтернативных источников энергии?

Вот краткий список некоторых из наиболее распространенных устойчивых источников энергии, которые мы используем сегодня.

1. Энергия ветра

За последние 10 лет энергия ветра в Соединенных Штатах утроилась, что сделало ветроэнергетику крупнейшим возобновляемым источником энергии в стране.Энергия ветра — один из альтернативных источников энергии, который обслуживает как отдельных людей, так и целые сообщества. Он универсален и может производиться от небольших ветряных мельниц или ветряных турбин в жилых домах до крупных морских ветряных электростанций в океане.

2. Солнечная энергия

Солнечная энергия чаще всего относится к использованию фотоэлектрических элементов (или солнечных элементов) для создания энергии. В небольшом масштабе вы можете увидеть несколько солнечных панелей на крыше дома, которые используются для производства энергии только для этого дома.В более крупном масштабе вы можете увидеть солнечную ферму, используемую в качестве электростанции для производства электроэнергии для своих потребителей.

3. Гидроэнергетика

Гидроэлектроэнергия (также известная как гидроэнергетика), вырабатываемая за счет энергии движущейся воды, вырабатывается, когда вода за плотиной заставляет лопасти турбины двигаться, когда она течет через водозабор. Затем лопасти турбины вращают генератор, вырабатывая электроэнергию, которая отправляется в дома и на предприятия.

4. Геотермальная энергия

Мы генерируем геотермальную энергию, используя подземные резервуары горячей воды и пара.Геотермальная электроэнергия может напрямую обогревать и охлаждать здания.

5. Биоэнергетика

Мы производим биоэнергию из органических материалов, известных как биомасса или биотопливо. Некоторыми примерами могут быть недавно живые побочные продукты животных или растений и древесина. Например, метан можно улавливать со свалок для производства биоэнергии, которую мы затем использовали для производства электроэнергии и тепла. Этанол — один из примеров биотоплива, с которым знакомы многие люди.

6. Ядерная энергия

Ядерная энергия создается в виде тепла в процессе деления атомов.Первоначальный процесс деления создает энергию и запускает цепную реакцию, которая повторяет процесс и генерирует больше энергии. На атомных электростанциях тепло, выделяемое при делении, создает пар. Затем пар вращает турбину, что приводит к выработке электроэнергии.

7. Водородная энергия

Водород используется в качестве экологически чистого топлива, что приводит к уменьшению количества загрязняющих веществ и более чистой окружающей среде. Мы также используем его для топливных элементов. Они похожи на батареи и используются для питания электродвигателей.

8. Приливная энергия

При движении приливов мы получаем приливную энергию, когда кинетическая энергия движения воды преобразуется в электрическую. Конечно, это один из конкретных источников энергии, но он очень эффективен. Приливная энергия является возобновляемой и производит большое количество энергии даже во время небольших приливов.

9. Волновая энергия

Энергия волн — это альтернативный источник энергии, получаемый из волн, движущихся по воде. Энергия волн использует электрические генераторы, размещенные на поверхности океана. Высота волны, длина волны, скорость волны и плотность воды определяют выход энергии. Волновая энергия экологически чистая, возобновляемая и безвредная для атмосферы.

Какие альтернативные источники энергии являются невозобновляемыми?

источник

Хотя ядерная энергия сама по себе является возобновляемым источником энергии, мы не относим ее к категории возобновляемых источников. Материал, используемый на атомных электростанциях для создания ядерного деления, обычно представляет собой редкий тип урана, который не является возобновляемым.

Другой альтернативный источник энергии, который иногда считается невозобновляемым, — это энергия биомассы, которая основана на сырье биомассы (установки, которые перерабатываются и сжигаются для производства электроэнергии). Сырье для биомассы включает такие культуры, как кукуруза и соя. Если вы не пересаживаете достаточно быстро, энергия биомассы превращается в невозобновляемый источник энергии.

Каковы преимущества использования альтернативных источников энергии?

Другие названия возобновляемых источников энергии, которые вы можете услышать, — это чистая энергия или зеленая энергия.Когда мы используем возобновляемые ресурсы для производства энергии, это намного бережнее для окружающей среды, чем сжигание ископаемого топлива.

Правительства и отдельные потребители в равной степени имеют возможность существенно сократить свой углеродный след, напрямую влияющий на глобальное потепление и изменение климата, за счет поиска альтернативных источников энергии. Давайте посмотрим на экологические преимущества чистой энергии, а также на экономические выгоды, которые она может предложить:

• Сохранение ископаемого топлива: Мы производим возобновляемую энергию, используя практически неисчерпаемые ресурсы.Когда мы используем эти природные ресурсы, нам разрешается экономить и продлевать время за счет невозобновляемых ископаемых видов топлива, которые находятся в опасной близости к истощению.
• Медленное и обратное изменение климата: Основной причиной выбросов углекислого газа в Соединенных Штатах является выработка электроэнергии на электростанциях, работающих на ископаемом топливе. Углекислый газ и дополнительные выбросы парниковых газов являются основными причинами изменения климата и глобального потепления. Альтернативные источники энергии имеют гораздо меньший углеродный след, чем природный газ, уголь и другие ископаемые виды топлива.Переход на возобновляемые источники энергии для производства электроэнергии поможет планете замедлить и обратить вспять изменение климата.
• Спасите жизни: Переход только на гидроэнергетику, энергию ветра и солнечную энергию потенциально может спасти до 7 миллионов жизней ежегодно за счет сокращения выбросов загрязнителей воздуха.
• Уменьшение суровой погоды: Замедляя последствия изменения климата и, в конечном итоге, обращая их вспять, мы можем ожидать уменьшения экстремальных погодных явлений, таких как засухи, наводнения и штормы, вызванные глобальным потеплением.
• Свести к минимуму зависимость от топлива: Мы можем диверсифицировать наши поставки энергии, широко применяя крупномасштабные технологии возобновляемой энергии и минимизируя нашу зависимость от импорта топлива.
• Экономика и развитие рабочих мест: Производство еще большего количества энергетических систем для коммунальных предприятий может создать экономический рост, а также рабочие места в монтажной и производственной отраслях, не говоря уже об устойчивой энергетической отрасли.

Может ли альтернативная энергия эффективно заменить ископаемое топливо?

источник

По мере того, как технологии альтернативной энергетики продолжают совершенствоваться, стоимость одновременно падает.Солнечная и ветровая энергия раскрыли потенциал для создания достаточного запаса энергии для удовлетворения мировых потребностей. Когда вы посмотрите на то, насколько доступны, эффективны и экономичны эти электростанции, вы начнете понимать, как мы можем вытеснить ископаемое топливо в течение следующих 30 лет.

Большинство потребителей согласны с тем, что преимущества использования альтернативных источников энергии намного перевешивают любые недостатки. Не говоря уже о том, что постоянно появляются улучшенные технологии, направленные на устранение недостатков различных возобновляемых ресурсов.

Теперь вы понимаете важность перехода на альтернативные источники энергии и почему это так важно для здорового будущего, но как вы можете осуществить это необходимое изменение? Когда будете готовы, обратитесь к поставщику энергии. Сообщите им, что вы хотите выбрать новый тарифный план на электричество или природный газ в рамках своих усилий по энергосбережению. Узнайте о продуктах экологически чистой энергии и спланируйте варианты, чтобы начать свой новый экологически безопасный образ жизни.

Принесено вам justenergy.com

Все изображения лицензированы Adobe Stock.
Рекомендуемое изображение:

Почему так сложно отказаться от ископаемого топлива?

Сегодня мы понимаем, что использование человечеством ископаемого топлива наносит серьезный ущерб окружающей среде. Ископаемые виды топлива вызывают локальное загрязнение там, где они производятся и используются, а их постоянное использование наносит непоправимый вред климату всей нашей планеты. Тем не менее, было очень сложно осмысленно изменить наш образ жизни.

Но внезапно пандемия COVID-19 практически остановила торговлю, путешествия и потребительские расходы.В связи с тем, что миллиарды людей в последнее время вынуждены оставаться дома, а экономическая активность во всем мире резко упала, спрос и цены на нефть падали еще быстрее и быстрее, чем когда-либо прежде. Излишне говорить, что на нефтяных рынках царит хаос, и производители по всему миру страдают.

Комбо показывает военный мемориал Ворот Индии 17 октября 2019 года и после того, как уровень загрязнения воздуха начал падать во время 21-дневной общенациональной блокировки для замедления распространения коронавирусной болезни (COVID-19) в Нью-Дели, Индия, 8 апреля. 2020.REUTERS / Анушри Фаднавис / Аднан Абиди

Идея о том, что пандемия в конечном итоге может помочь спасти планету, упускает из виду важные моменты. Прежде всего, нанесение ущерба мировой экономике — это не способ борьбы с изменением климата. Что же займет его место в отношении нефти? Мы не нашли хорошей замены маслу с точки зрения его доступности и соответствия назначению. Хотя запасы ограничены, нефти много, и технология ее добычи продолжает совершенствоваться, что делает ее производство и использование все более экономичным.То же самое можно сказать и о природном газе.

Изменение климата реально, и мы ясно видим его последствия: в 2019 году во всем мире 15 экстремальных погодных явлений, усугубленных изменением климата, нанесли ущерб на сумму более 1 миллиарда долларов каждое. Каждое из четырех событий причинило ущерб на сумму более 10 миллиардов долларов США. Крупномасштабное использование ископаемого топлива возглавляет список факторов, способствующих изменению климата. Но концентрированную энергию, которую они обеспечивают, оказалось трудно заменить. Почему?

Репортер задал мне именно этот вопрос после пресс-вопросов и ответов, которые я сделал на конференции несколько лет назад.«Мы знаем, что нефть способствует изменению климата и другим экологическим проблемам — почему мы до сих пор ее используем? Почему бы нам просто не уйти? — спросил он меня.

До этого момента я недостаточно думал о том, как мой опыт и биография дают мне более ясное, чем многие другие, представление о перспективах и проблемах перехода к более чистой энергетической системе. Я получил широкий взгляд на энергетическую отрасль по мере того, как продвигался по карьерной лестнице, работая в правительстве и консультируя клиентов как в нефтегазовой отрасли, так и в сфере экологически чистой энергии, а затем перешел в мир аналитических центров.

ископаемое топливо

Образовано в результате разложения древних растений и животных в течение миллионов лет. Уголь, нефть и природный газ — это ископаемые виды топлива.

Чтобы справиться с проблемой изменения климата, мы должны начать с понимания системы ископаемого топлива, а именно с того, как производится и используется энергия. Хотя компании, производящие ископаемое топливо, обладают политическим влиянием в Соединенных Штатах и ​​во всем мире, их лоббистское мастерство не является ключевой причиной того, что их топливо доминирует в глобальной энергетической системе.Точно так же переход на полностью возобновляемую энергетическую систему — непростая задача. Но политика обвинения популярна, как мы видели во время избирательной кампании 2020 года и в свете недавних судебных исков против компаний, работающих на ископаемом топливе. Есть много виноватых, от компаний, работающих на ископаемом топливе, которые годами отрицали наличие проблемы, до политиков, не желающих проводить политику, необходимую для осуществления реальных изменений. Всем было легче сохранять статус-кво.

Миру нужны технологии и сильная политика, чтобы двигаться в новом направлении.На протяжении всей истории человечество использовало энергию в сторону более концентрированных, удобных и гибких форм энергии. Понимание преимуществ современных источников энергии и истории прошлых переходов может помочь нам понять, как двигаться к источникам энергии с низким содержанием углерода. Обладая более глубоким пониманием проблемы климата, мы добиваемся огромных успехов в разработке технологий, необходимых для перехода к низкоуглеродному будущему. Тем не менее, понимание того, как мы сюда попали и почему современный мир был построен на ископаемом топливе, имеет решающее значение для понимания того, куда мы идем дальше.

Наша энергия так или иначе исходит от солнца

В доиндустриальную эпоху солнечная энергия удовлетворяла все потребности человечества в энергии. Растения превращают солнечную энергию в биомассу в процессе фотосинтеза. Люди сжигали эту биомассу для тепла и света. Растения давали пищу людям и животным, которые, в свою очередь, использовали свои мускулы для работы. Даже когда люди научились плавить металлы и делать стекло, они подпитывали этот процесс древесным углем.Помимо фотосинтеза, люди в некоторой степени использовали энергию ветра и воды, также в конечном итоге подпитываемые солнцем. Разница температур в атмосфере, вызванная солнечным светом, приводит в движение ветер, и цикл дождя и текущей воды также получает свою энергию от солнечного света. Но солнце находится в центре этой системы, и люди могли использовать только ту энергию, которую солнце давало в реальном времени, в основном из растений.

биомасса

Растительный материал, включая листья, стебли и древесную массу.Биомассу можно сжигать напрямую или обрабатывать для создания биотоплива , такого как этанол.

Этот баланс между использованием энергии человеком и солнечным светом звучит как утопия, но по мере роста населения и его превращения в города, энергетическая система на основе биологических источников принесла проблемы. В Англии древесины стало мало в 1500-х и 1600-х годах, поскольку она использовалась не только в качестве топлива, но и в качестве строительного материала. Лондон, например, вырос с 60 000 человек в 1534 году до 530 000 в 1696 году, а цены на дрова и пиломатериалы росли быстрее, чем на любой другой товар.Некогда пышные леса Англии были оголены.

В 1900 году около 50 000 лошадей тащили такси и автобусы по улицам Лондона, не считая телег для перевозки товаров. Как вы понимаете, это привело к огромному количеству отходов. Как пишет Ли Джексон в своей книге «Грязный старый Лондон», к 1890-м годам огромное количество лошадей в Лондоне производило около 1000 тонн навоза в день. Весь этот навоз привлекал также мух, которые распространяли болезни. Транспортная система буквально вызывала у людей тошноту.Доископаемая эра не была той утопией, которую мы представляем.

Ископаемое топливо открыло новые двери для человечества. Они образовались в результате трансформации древних растений под воздействием давления, температуры и от десятков до сотен миллионов лет, по сути сохраняя солнечную энергию с течением времени. Полученное в результате топливо освободило человечество от его зависимости от фотосинтеза и текущего производства биомассы в качестве основного источника энергии. Вместо этого ископаемое топливо позволило использовать больше энергии, чем может дать сегодняшний фотосинтез, поскольку они представляют собой запасенную форму солнечной энергии.

Сначала уголь, затем нефть и природный газ обеспечили быстрый рост промышленных процессов, сельского хозяйства и транспорта. Сегодняшний мир неузнаваем по сравнению с миром начала 19 века, до того, как ископаемое топливо стало широко использоваться. Заметно улучшились здоровье и благосостояние людей, а население мира увеличилось с 1 миллиарда в 1800 году до почти 8 миллиардов сегодня. Энергетическая система на ископаемом топливе — это источник жизненной силы современной экономики. Ископаемое топливо привело к промышленной революции, вырвало миллионы людей из нищеты и сформировало современный мир.

Как плотность энергии и удобство стимулировали рост использования ископаемого топлива

Первый крупный переход от древесины и древесного угля к углю произошел в черной металлургии в начале 1700-х годов. К 1900 году уголь был основным промышленным топливом, заменив биомассу на половину мирового потребления топлива. Уголь имеет в три раза большую плотность энергии по сравнению с сухой древесиной и широко распространен по всему миру. Уголь стал предпочтительным топливом для кораблей и локомотивов, что позволило им выделить меньше места для хранения топлива.

Нефть стала следующим крупным источником энергии. Американцы относят начало нефтяной эры к первой коммерческой нефтяной скважине США в Пенсильвании в 1859 году, но нефть использовалась и продавалась в современном Азербайджане и других регионах столетиями раньше. Нефть вышла на рынок в качестве замены китового жира для освещения, поскольку бензин производился как побочный продукт производства керосина. Однако свое истинное призвание нефть нашла в транспортном секторе. Эра нефти по-настоящему началась с появлением Ford Model-T в 1908 году и бумом личного транспорта после Второй мировой войны.В 1964 году нефть обогнала уголь и стала крупнейшим источником энергии в мире.

Нефтяные ресурсы не так широко распространены по всему миру, как уголь, но нефть имеет решающие преимущества. Топливо, производимое из нефти, почти идеально подходит для транспортировки. Они энергоемки, в среднем вдвое превышая энергетическую ценность угля по весу. Но что еще более важно, они жидкие, а не твердые, что позволило разработать двигатель внутреннего сгорания, который управляет транспортом сегодня.

Различные виды топлива переносят разное количество энергии на единицу веса.Ископаемое топливо более энергоемкое, чем другие источники.

Масло изменило ход истории. Например, британские и американские военно-морские силы перешли с угля на нефть до Первой мировой войны, позволив своим кораблям пройти дальше, чем немецкие корабли, работающие на угле, до дозаправки. Нефть также обеспечивала большую скорость в море и могла быть доставлена ​​в котлы по трубопроводу, а не с помощью рабочей силы, что явилось очевидным преимуществом. Во время Второй мировой войны Соединенные Штаты производили почти две трети мировой нефти, и ее стабильные поставки имели решающее значение для победы союзников.Стратегия немецкой армии в блицкриге стала невозможной, когда запасы топлива не соответствовали требованиям, а нехватка топлива сказалась на японском флоте.

Природный газ, ископаемое топливо, которое существует в газообразной форме, может быть обнаружено в подземных месторождениях сам по себе, но часто присутствует под землей вместе с нефтью. Газ, добытый с помощью нефти, часто растрачивался впустую на заре развития нефтяной промышленности, и старая отраслевая поговорка гласила, что поиск нефти и поиск газа — это быстрый способ уволиться. В последнее время природный газ стал цениться за его чистое, равномерное сгорание и его полезность в качестве сырья для промышленных процессов.Тем не менее, поскольку он находится в газообразной форме, для доступа к потребителям требуется особая инфраструктура, а природный газ по-прежнему тратится впустую в тех областях, где такой инфраструктуры нет.

Последним ключевым событием в мировом использовании энергии стало появление электричества в 20 веке. Электричество — это не источник энергии, такой как уголь или нефть, а способ доставки и использования энергии. Электричество очень эффективное, гибкое, чистое и бесшумное в месте использования. Как и нефть, электричество впервые использовалось в освещении, но разработка асинхронного двигателя позволила эффективно преобразовать электричество в механическую энергию, питающую все, от промышленных процессов до бытовых приборов и транспортных средств.

В течение 20 века энергетическая система превратилась из системы, в которой ископаемое топливо использовалось напрямую, , в систему, в которой значительная часть ископаемого топлива используется для выработки электроэнергии. Доля, используемая в производстве электроэнергии, зависит от вида топлива. Поскольку нефть — высококалорийная жидкость — настолько пригодна для использования в транспорте, что ее мало идет на электричество; Напротив, примерно 63% угля, добываемого в мире, используется для выработки электроэнергии. Способы производства электроэнергии, не основанные на ископаемом топливе, такие как производство ядерной энергии и гидроэлектроэнергии, также являются важными частями системы во многих областях.Однако ископаемое топливо по-прежнему является основой электроэнергетической системы, производя 64% сегодняшних мировых поставок.

Ископаемые виды топлива по-прежнему доминируют в производстве электроэнергии в мире.

В целом, история энергетических переходов на протяжении истории касается не только перехода от нынешних солнечных потоков к ископаемым видам топлива. Это также было постоянным движением в сторону топлива, которое более энергоемко и удобно в использовании, чем виды топлива, которые они заменяют. Более высокая плотность энергии означает, что для работы требуется меньший вес или меньший объем топлива.Жидкое топливо, полученное из нефти, сочетает в себе плотность энергии с возможностью подачи или перемещения с помощью насосов, что привело к появлению новых технологий, особенно в области транспорта. А электричество — это очень гибкий способ потребления энергии, полезный для многих приложений.

Назад в будущее — возвращение солнечной эры

Ископаемые виды топлива позволили нам отказаться от использования современных солнечных потоков, вместо этого используя концентрированную солнечную энергию, накопленную за миллионы лет.Прежде чем мы смогли эффективно использовать солнечные потоки, это казалось отличной идеей.

диоксид углерода

Диоксид углерода — это газ, выделяющийся при сжигании углеродсодержащего топлива (биомассы или ископаемого топлива). Двуокись углерода — самый важный газ, способствующий изменению климата.

Однако у преимуществ ископаемого топлива есть разрушительная обратная сторона. Теперь мы понимаем, что выброс углекислого газа (CO ₂ ) при сжигании ископаемого топлива нагревает нашу планету быстрее, чем все, что мы видели в геологической летописи.Одна из величайших проблем, стоящих сегодня перед человечеством, — замедлить это потепление, прежде чем оно изменит наш мир до неузнаваемости.

Теперь, когда нас почти восемь миллиардов, мы ясно видим влияние роста концентрации CO ₂ . Возвращение к старым временам, когда мы полагаемся в основном на биомассу для удовлетворения наших энергетических потребностей, явно не является решением. Тем не менее, нам нужно найти способ вернуться к солнечным потокам в реальном времени (и, возможно, ядерной энергии) для удовлетворения наших потребностей. Сейчас нас стало намного больше, мы взаимодействуем через гораздо более крупную и более интегрированную глобальную экономику и потребляем гораздо больше энергии.Но сегодня у нас также есть технологии, которые намного более эффективны, чем фотосинтез, при преобразовании солнечных потоков в полезную энергию.

С 1900 года мировое население и экономическая активность резко выросли вместе с потреблением ископаемого топлива.

Источник: Наш мир в данных

К сожалению, концентрация углекислого газа, основного парникового газа, в атмосфере неуклонно растет одновременно со средней глобальной температурой.

Примечание: аномалия средней глобальной температуры суша и моря по сравнению со средней температурой 1961–1990 гг. Источник: Наш мир в данных

.

Земля получает от солнца достаточно энергии для всех нас, даже для нашей современной энергоемкой жизни. Количество солнечной энергии, которая достигает пригодных для жилья земель, более чем в 1000 раз превышает количество энергии ископаемого топлива, извлекаемой во всем мире в год. Проблема в том, что эта энергия диффузная. Солнце, согревающее ваше лицо, определенно дает энергию, но вам нужно сконцентрировать эту энергию, чтобы обогреть ваш дом или передвинуть автомобиль.

возобновляемая энергия

Возобновляемая энергия поступает из источника, который пополняется естественным образом. (Пример: улавливание ветра с помощью турбин или солнечного света с помощью солнечных батарей не изменяет количество ветра или солнечного света, доступного для будущего использования.)

Вот где появляются современные технологии. Ветряные турбины и солнечные фотоэлектрические (PV) элементы преобразуют потоки солнечной энергии в электричество, что намного эффективнее сжигания биомассы — доиндустриального способа улавливания солнечной энергии.Затраты на ветровые и солнечные фотоэлектрические установки быстро снижаются, и теперь они являются общепринятыми и экономически эффективными технологиями. Некоторые существующие формы производства электроэнергии, в основном атомная энергия и гидроэлектроэнергия, также не приводят к выбросам CO ₂ . Объединение новых возобновляемых источников энергии с этими существующими источниками дает возможность декарбонизировать — или исключить выбросы CO ₂ — в секторе электроэнергии. Производство электроэнергии — важный источник выбросов, на который приходится 27% U.S. Выбросы парниковых газов в 2018 году.

Однако, в отличие от ископаемого топлива, ветер и солнце могут вырабатывать электричество только тогда, когда дует ветер или светит солнце. Это техническая проблема, поскольку электросеть работает в режиме реального времени: электроэнергия генерируется и потребляется одновременно, при этом генерация меняется для поддержания баланса системы.

парниковый газ

Газ, улавливающий тепло в атмосфере Земли, включая углекислый газ, метан, озон и оксиды азота.

Инженерные задачи порождают инженерные решения, и ряд решений может помочь. Электросети, которые покрывают большую площадь, легче сбалансировать, учитывая, что, если в одном месте не ветрено или солнечно, это может быть где-то еще. Стратегии реагирования на спрос могут побудить клиентов, обладающих гибкостью в своих процессах, использовать больше энергии, когда возобновляемая энергия доступна, и сокращать ее, когда ее нет. Технологии накопления энергии могут сэкономить избыточную электроэнергию для дальнейшего использования. Теперь эту функцию могут выполнять плотины гидроэлектростанций, а снижение затрат сделает батареи более экономичными для хранения энергии в сети.Решения для хранения хорошо работают в течение нескольких часов — например, накапливают солнечную энергию для использования в вечернее время. Но более долгое хранение представляет собой более сложную задачу. Возможно, избыток электроэнергии можно будет использовать для создания водорода или другого топлива, которое можно будет хранить и использовать позже. Наконец, производство ископаемого топлива сегодня часто заполняет пробелы в возобновляемой генерации, особенно в производстве природного газа, которую можно эффективно наращивать и уменьшать для удовлетворения спроса.

Преобразование потока солнечной энергии в электричество — отличная отправная точка для создания декарбонизированной энергетической системы.Простая формула — декарбонизация электроэнергетики и электрификация всех возможных источников энергии. Многие важные процессы могут быть электрифицированы, особенно в стационарных условиях, например, в зданиях и во многих промышленных процессах. Чтобы справиться с изменением климата, эта формула — низко висящий фрукт.

Две части этой формулы должны выполняться вместе. Новый блестящий электромобиль на подъездной дорожке сигнализирует о вашей заботе об окружающей среде для ваших соседей, но для достижения полной потенциальной выгоды также требуется более экологичная система питания.В сегодняшних энергосистемах США и почти повсюду в мире электромобили обеспечивают снижение выбросов, но степень этих преимуществ сильно варьируется в зависимости от местоположения. Для достижения полной потенциальной выгоды от электромобилей потребуется сеть, которая будет поставлять всю возобновляемую энергию или энергию с нулевым выбросом углерода, чего сегодня не может достичь ни один регион в Соединенных Штатах.

Ветровая и солнечная энергия — это еще не все — оставшиеся проблемы

«Электрифицировать все» — отличный план, но не все можно легко электрифицировать.Некоторые качества ископаемого топлива трудно воспроизвести, например их удельная энергия и способность выделять очень большое количество тепла. Для обезуглероживания процессов, основанных на этих качествах, вам необходимо низкоуглеродистое топливо, имитирующее свойства ископаемого топлива.

Энергетическая ценность ископаемого топлива особенно важна в транспортном секторе. Транспортному средству необходимо возить топливо во время движения, поэтому вес и объем этого топлива являются ключевыми. Электромобили — это широко разрекламированное решение для замены масла, но они не идеальны для всех областей применения.Фунт за фунт, бензин или дизельное топливо содержат примерно в 40 раз больше энергии, чем современные батареи. С другой стороны, электродвигатели намного более эффективны, чем двигатели внутреннего сгорания, а электромобили более просты в механическом отношении, поскольку в них гораздо меньше движущихся частей. Эти преимущества частично компенсируют снижение веса батареи, но электромобиль все равно будет тяжелее аналогичного автомобиля, работающего на ископаемом топливе. Для транспортных средств, которые перевозят легкие грузы и могут часто заправляться топливом, например легковых автомобилей, этот штраф не имеет большого значения.Но для авиации, морского судоходства или дальних перевозок, где транспортное средство должно перевозить тяжелые грузы на большие расстояния без дозаправки, разница в плотности энергии между ископаемым топливом и батареями является огромной проблемой, а электромобили просто не соответствуют требованиям. нужно.

Бензин несет гораздо больше энергии на единицу веса, чем аккумулятор. Автомобиль с бензиновым двигателем и баком на 12,4 галлона перевозит 77,5 фунтов бензина.

77,5-фунтовая батарея, напротив, способна выдержать электромобиль только на 21 милю.

Для электромобиля с запасом хода 360 миль потребуется аккумулятор весом 1334 фунта.

Примечание: изображения не в масштабе.

Несмотря на вес аккумулятора, другие компоненты электромобилей легче и проще, чем их аналоги в бензиновых автомобилях. Таким образом, общее снижение веса электромобилей не такое серьезное, как снижение веса одной батареи.

Промышленные процессы, требующие очень высоких температур, такие как производство стали, цемента и стекла, представляют собой еще одну проблему.Стальные доменные печи работают при температуре около 1100 ° C, а цементные печи работают при температуре около 1400 ° C.Таких очень высоких температур трудно достичь без сжигания топлива, и поэтому их трудно обеспечить электричеством.

Возобновляемая электроэнергия не может решить проблему выбросов для процессов, которые не могут работать на электроэнергии. Для этих процессов мир нуждается в топливе с нулевым содержанием углерода, которое имитирует свойства ископаемого топлива — топлива с высокой плотностью энергии, которое можно сжигать. Существует ряд вариантов, но каждый из них имеет свои плюсы и минусы и, как правило, требует дополнительной работы, чтобы быть коммерчески и экологически жизнеспособным.

Биотопливо возможно, так как углерод, выделяемый при сжигании биотоплива, представляет собой тот же углерод, который поглощается при росте растения. Однако обработка, необходимая для превращения растений в пригодное для использования топливо, потребляет энергию, и это приводит к выбросам CO ₂ , а это означает, что биотопливо не является безуглеродным, если весь процесс не работает на возобновляемых источниках энергии или энергии с нулевым выбросом углерода. Например, этанол из кукурузы, смешанный с бензином в Соединенных Штатах, в среднем дает только на 39% меньше выбросов CO ₂ , чем бензин, который он заменяет, с учетом выбросов, возникающих при транспортировке кукурузы на перерабатывающие предприятия и ее преобразовании в топливо.Биотопливо также конкурирует за пахотные земли с производством продуктов питания и их природоохранным использованием, например, для отдыха или рыбной ловли и дикой природы, что становится все более сложной задачей по мере увеличения производства биотоплива. Топливо, полученное из отходов сельскохозяйственных культур или бытовых отходов, может быть лучше с точки зрения землепользования и выбросов углерода, но поставка этих отходов ограничена, и технология требует улучшения, чтобы быть рентабельной.

Другой путь — преобразовать возобновляемую электроэнергию в горючее. Водород можно производить, используя возобновляемую электроэнергию для разделения атомов воды на водородные и кислородные компоненты.Затем водород можно было бы сжигать как топливо с нулевым выбросом углерода, подобно тому, как сегодня используется природный газ. Электроэнергия, CO ₂ и водород также могут быть объединены для производства жидкого топлива для замены дизельного и реактивного топлива. Однако, когда мы разделяем атомы воды или создаем жидкое топливо с нуля, законы термодинамики не в нашу пользу. В этих процессах используется электричество, чтобы, по сути, запустить процесс сгорания в обратном направлении и, таким образом, использовать большое количество энергии. Поскольку в этих процессах будет использоваться огромное количество возобновляемой энергии, они имеют смысл только в приложениях, где электричество не может использоваться напрямую.

Улавливание и хранение или использование углерода — это последняя возможность для стационарных применений, таких как тяжелая промышленность. Ископаемое топливо по-прежнему будет сжигаться и выделять CO ₂ , но оно будет улавливаться, а не выбрасываться в атмосферу. Разрабатываемые процессы предусматривают удаление CO ₂ из окружающего воздуха. В любом случае CO ₂ будет закачиваться глубоко под землю или использоваться в промышленном процессе.

Наиболее распространенное использование уловленного CO ₂ сегодня — это повышение нефтеотдачи, когда CO ₂ под давлением закачивается в нефтяной пласт для выдавливания большего количества нефти.Идея улавливать CO ₂ и использовать его для производства большего количества ископаемого топлива кажется обратной — действительно ли это снижает выбросы в целом? Но исследования показывают, что захваченный CO ₂ остается в нефтяном пласте постоянно, когда он закачивается таким образом. И если во время добычи нефти закачивается достаточное количество CO ₂ , это может компенсировать выбросы от сжигания добытой нефти или даже привести к общим отрицательным выбросам. Это не будет панацеей от всех видов использования масла, но может сделать использование масла возможным в таких областях, как авиация, где его очень трудно заменить.

Улавливание углерода — это сегодня самый дешевый способ борьбы с выбросами тяжелой промышленности, требующей сжигания. Его преимущество заключается в том, что он также может улавливать выбросы CO ₂ , которые происходят от самого процесса, а не от сжигания топлива, как это происходит при производстве цемента, когда известняк нагревается для производства компонента цемента с CO ₂ в качестве -товар.

При рассмотрении того, как улавливание углерода может способствовать смягчению последствий изменения климата, мы должны помнить, что ископаемое топливо не является основной причиной проблемы — выбросы CO ₂ .Если поддержание некоторого использования ископаемого топлива с улавливанием углерода — самый простой способ справиться с определенными источниками выбросов, это все еще решает фундаментальную проблему.

Наши самые большие проблемы — политические

Наука ясно говорит нам, что нам необходимо переделать нашу энергетическую систему и исключить выбросы CO ₂ . Однако, помимо инженерных проблем, природа изменения климата также делает политически сложной задачей решение этой проблемы.Для сведения к минимуму воздействия изменения климата необходимо переделать отрасль с оборотом в несколько триллионов долларов, которая находится в центре экономики и жизни людей. Снижение зависимости человечества от ископаемого топлива требует инвестиций здесь и сейчас, которые принесут неопределенные долгосрочные выгоды. Эти решения особенно трудны для политиков, которые, как правило, сосредотачиваются на политике, приносящей немедленные, местные выгоды, которые видят избиратели. В прошлом году The New York Times спросила, например, «является ли какая-либо климатическая политика достаточно масштабной, чтобы иметь значение, и достаточно популярной, чтобы реализоваться.«Устойчивая климатическая политика требует поддержки со стороны ряда участников, включая политиков обеих сторон, лидеров бизнеса и гражданское общество. Их точки зрения неизбежно расходятся, и отсутствие консенсуса — в сочетании с вполне реальными усилиями по оказанию давления на процесс выработки политики — является ключевой причиной того, что меры по борьбе с изменением климата настолько сложны с политической точки зрения. (Чтобы попробовать свои силы в решении политических дилемм, сыграйте в нашу — по общему признанию, упрощенную! — игру ниже: «Президентское климатическое затруднение».)

В Соединенных Штатах и ​​других частях богатого мира текущие усилия сосредоточены на сокращении выбросов парниковых газов в результате нашей энергоемкой жизни.Но вторая часть сегодняшней энергетической проблемы — это обеспечение современной энергией миллиарда людей в развивающемся мире, которые в настоящее время ее не имеют. Вы не так много слышите о второй цели в публичных дискуссиях об изменении климата, но крайне важно, чтобы развивающиеся страны следовали более чистым путем, чем это сделали развитые страны. Необходимость обеспечить развивающимся странам как более чистую энергию, так и больше энергии усугубляет проблему, но решение, которое не учитывает развивающийся мир, вовсе не является решением.

Обильные и недорогие ископаемые виды топлива затрудняют переход от них. Около 15 лет назад ученые мужи были сосредоточены на «пике добычи нефти» — идее о том, что в мире заканчивается нефть или, по крайней мере, недорогая нефть и что грядет расплата. События последнего десятилетия доказали, что эта теория ошибочна. Вместо снижения добычи нефти и роста цен мы наблюдали обратное, и нигде больше, чем здесь, в Соединенных Штатах. Технологии вызвали бум добычи нефти; геологи давно знали, что ресурсы есть, но не знали, как заработать на их добыче.Нет причин ожидать, что эта тенденция в ближайшее время замедлится. Другими словами, нехватка нефти нас не спасет. Миру нужно будет отказаться от нефти и других ископаемых видов топлива, пока они в изобилии и недороги — задача не из легких.

Чтобы осуществить этот технически и политически сложный переход, нам нужно избегать одномерных решений. Мои собственные мысли о том, как нам нужно бороться с изменением климата, безусловно, со временем эволюционировали, поскольку мы лучше понимаем климатическую систему и со временем выбросы все еще увеличиваются.Например, я скептически относился к идее улавливания углерода, будь то производственные процессы или непосредственно из воздуха. Инженер во мне просто не мог понять, как использовать такой энергоемкий процесс для улавливания выбросов. Я изменил свое мнение и стал лучше разбираться в процессах, которые будет трудно обезуглерожить другим способом.

Накопление CO ₂ в атмосфере похоже на попадание воздуха в воздушный шар. Это кумулятивная система: мы постоянно добавляем к общей концентрации вещества, которое может сохраняться в атмосфере до 200 лет.Мы не знаем, когда эффекты потепления станут подавляющими, но мы знаем, что система будет растягиваться и нарушаться — испытывать больше негативных эффектов — по мере наполнения воздушного шара. Накопительный характер климатической системы означает, что чем дольше мы ждем, тем более строгие меры требуются. Другими словами: чем раньше действовать, тем лучше. Нам нужно действовать прямо сейчас там, где это проще всего, в секторах электроэнергии и легковых автомобилей, а также в повышении энергоэффективности новых зданий. Другим секторам требуется больше технологий, например, тяжелому транспорту и промышленности, или потребуется много времени, например, для улучшения существующего фонда зданий.

Те, кто сейчас настаивает на прекращении производства ископаемого топлива, упускают из виду тот факт, что ископаемое топливо все еще будет необходимо в течение некоторого времени в определенных секторах. Исключение из разговоров непопулярных источников энергии или технологий, таких как ядерная энергия или улавливание углерода, является недальновидным. Само по себе производство электроэнергии из возобновляемых источников не приведет нас к этому — это проблема всех технологий. Я опасаюсь, что магическое мышление и тесты на чистоту захватывают часть левого края американского политического спектра, в то время как часть правого политика виновата в прямом отрицании проблемы климата.Перед лицом такой резкой поляризации акцент на практических решениях может потеряться — а практичность и изобретательность — это возобновляемые ресурсы, необходимые человечеству для решения климатических проблем.

Поправка: более ранняя версия рисунка в этом фрагменте ошибочно указала, что возобновляемые источники энергии составляют 0,6% мирового производства электроэнергии. Он исправлен до 9,3%.

Об авторе

Саманта Гросс

Саманта Гросс — научный сотрудник программы внешней политики Брукингса.Ее работа сосредоточена на пересечении энергетики, окружающей среды и политики, включая климатическую политику и международное сотрудничество, энергоэффективность, разработку нетрадиционных нефтегазовых ресурсов, региональную и глобальную торговлю природным газом, а также взаимосвязь энергии и воды. Гросс имеет более чем 20-летний опыт работы в области энергетики и окружающей среды и имеет степень бакалавра наук в области химической инженерии в Университете Иллинойса, степень магистра наук в области инженерии окружающей среды в Стэнфорде и степень магистра делового администрирования в Калифорнийском университете Беркли.

No related posts.