Альтернативные источники питания
Альтернати́вная энерге́тика — совокупность перспективных способов получения, передачи и использования энергии, которые распространены не так широко, как традиционные, однако представляют интерес из-за выгодности их использования при, как правило, низком риске причинения вреда окружающей среде. Существуует не так много различных альтернативных источников электричества, которым и посвящен наш курс:
Ветроэнергетика
В последнее время многие страны расширяют использование ветроэнергетических установок (ВЭУ). Больше всего их используют в странах Западной Европы (Дания, ФРГ, Великобритания, Нидерланды), в США, в Индии, Китае. Дания получает 25 % энергии из ветра. Ветрогенераторы бывают 2 видов – полностью автономные , или подключенные в сеть энергоснабжения.
Биотопливо
- Жидкое: Биодизель, биоэтанол.
- Твёрдое: древесные отходы и биомасса (щепа, гранулы (топливные пеллеты) из древесины, лузги, соломы и т.
- Газообразное: биогаз, синтез-газ.
- Гелиоэнергетика
Солнечные электростанции (СЭС) работают более чем в 80 странах.
Солнечный коллектор, в том числе Солнечный водонагреватель, используется как для нагрева воды для отопления, так и для производства электроэнергии.
Есть и другие возможности , например комбинированные , например — Энергетическая башня, совмещает солнечную и ветроэнергетику. Есть два варианта.
Первый — охлаждение нагретого солнцем воздуха на высоте нескольких сотен метров и преобразование кинетической энергии нисходящих потоков воздуха в электроэнергию.
Второй — нагревание солнцем почвы и воздуха в очень большом парнике и преобразование кинетической энергии восходящего потока воздуха в электроэнергию.
Фотоэлектрические элементы — элементы, способные вырабатывать электрический ток от падающих на поверхность фотонов света.
Наноантенны
Альтернативная гидроэнергетика
— Волновой генератор
— Приливные электростанции (ПЭС) пока имеются лишь в нескольких странах — Франции, Великобритании, Канаде, России, Индии, Китае, Южной Корее, Норвегии
— Волновые электростанции.
— Мини и микро ГЭС (устанавливаются в основном на малых реках).
Энергия температурного градиента морской воды
Аэро ГЭС (конденсация влаги из атмосферы, в том числе из облаков)— работают опытные установки.
Геотермальная энергетика
Используется как для нагрева воды для отопления, так и для производства электроэнергии. На геотермальных электростанциях вырабатывают немалую часть электроэнергии в странах Центральной Америки, на Филиппинах, в Исландии; Исландия также являет собой пример страны, где термальные воды широко используются для обогрева, отопления.
Тепловые электростанции (принцип отбора высокотемпературных грунтовых вод и использования их в цикле)
Грунтовые теплообменники (принцип отбора тепла от грунта посредством теплообмена)
Мускульная сила человека
Хотя мускульная сила является самым древним источником энергии, и человек всегда стремился заменить её чем-то другим, в настоящее время её значение растёт вместе с ростом использования транспортных средств на мускульной тяге — велосипед, самокат, веломобиль и т.
п.
Грозовая энергетика— это способ использования энергии путём поимки и перенаправления энергии молний в электросеть.
Криоэнергетика — это способ аккумулирования избыточной энергии посредством сжижения воздуха.
Гравитационная энергетика — аккумулирование избыточной энергии посредствам запасания её в виде потенциальной энергии гравитационного поля.
Управляемый термоядерный синтез
Синтез более тяжёлых атомных ядер из более лёгких с целью получения энергии, который носит управляемый характер. До сих пор не применяется.
Водородная энергетика
На сегодняшний день для производства водорода требуется больше энергии, чем возможно получить при его использовании, поэтому считать его источником энергии нельзя. Он является лишь средством хранения и доставки энергии.
Космическая энергетика
Получение электроэнергии в фотоэлектрических элементах, расположенных на околоземной орбите или на Луне.
Электроэнергия будет передаваться на Землю в форме микроволнового излучения. Может способствовать глобальному потеплению. До сих пор не применяется.
Давайте изучать и применять все эти источники альтернативной энергетики вместе.
Отправьте заявку на компетенцию и мы свяжемся с Вами в ближайшее время!
каких видов бывают и какие у них перспективы
Наша цивилизация нуждается в огромных количествах энергии – для любого вида производства, заправки транспорта, освещения домов… Но Земля, кажется, совершенно неистощима. Сегодня мы расскажем вам об альтернативных источниках энергии. Какие их виды существуют сегодня, и каковы перспективы их использования по мнению ученых?
Основные источники энергии — например, уголь или нефть, имеют обыкновение кончаться, и к тому же загрязняют окружающую среду. Им противопоставляются возобновляемые ресурсы — такие как геотермальная энергия или солнечное излучение. Сегодня мы рассмотрим десять альтернативных источников энергии, которые уже показали себя в деле.
Солнце как альтернативный источник энергии
«Солнечные окна». Солнце – очевидный и надёжный источник альтернативной энергии, но для солнечных батарей требуются чрезвычайно дорогие материалы. Технология SolarWindow использует прозрачные пластиковые стёкла, служащие одновременно панелями солнечных батарей. Их можно устанавливать в качестве обычных окон, и цена производства вполне приемлема.
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
Приливы и отливы: перспективные альтернативные виды энергии?
Приливы. Мы начали присматриваться к приливам в качестве альтернативных источников энергии совсем недавно. Наиболее перспективный волновой генератор – Oyster – был разработан лишь в 2009 году. Название переводится как «устрица», так как именно её он внешне напоминает. Двух установок, запущенных в Шотландии, хватает для обеспечения энергией 80 жилых домов.
Микроволны смогут питать космические аппараты?
Генератор микроволн – амбициозный проект британского инженера Роберта Шоера, предлагающий полностью отказаться от привычного топлива космических аппаратов.
Резонирующие микроволны гипотетически должны создавать мощную реактивную тягу. Однако, работоспособных примеров такого использования этого альтернативного источника энергии нет. Ведь в сути проекта лежит опровержение третьего закон Ньютона. Работает система или является шарлатанством, пока неясно.
Вирусы — альтернативная энергия будущего?
Вирусы. Учёные из Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли пару лет назад обнаружили вирус, способный создавать электроэнергию за счёт деформации модифицированных материалов. Такие свойства проявили безвредные вирусы-бактериофаги M13. Сейчас эта технология с привлечением такого необычного альтернативного вида энергии используется для подпитки экранов ноутбуков и смартфонов.
Геотермальная энергия
Один из самых известных и широко распространённых альтернативных источников энергии – геотермальная. Она берётся из жара самой Земли и потому не тратит её ресурсов. Одна тепловая электростанция, «сидящая» на вулкане, обеспечивает током около 11500 жилых домов.
Извлекают этот вид альтернативной энергии с помощью небольших скважин. Геотермальная энергетика особенно эффективна в регионах, где горячие источники расположены близко к поверхности земной коры.
Новые солнечные батареи
Существует ещё одна солнечная батарея нового типа, правда, делающая упор не на дешевизну, а на эффективность. Betaray представляет из себя наполненную особой жидкостью сферу, обтянутую улавливающими тепло панелями. Устройство вырабатывает в четыре раза больше энергии, чем обычные солнечные батареи. Так, продолжается не только поиск, но и развитие альтернативных источников энергии.
Биомассовая энергетика
Биотопливо – весьма перспективный альтернативный источник энергии, буквально выращиваемый на полях. Его добывают из растительных масел – например, сои или кукурузы. Но самыми перспективными являются… водоросли, отдающие стократно больше ресурсов, чем наземные растения. И даже отходы от них можно использовать в качестве удобрения.
Отметим, что одно из преимуществ этого источника альтернативной энергии — универсализм. Ведь тепло, электричество и топливо могут производиться из твердой, жидкой и газообразной биомассы.
Торий: новый альтернативный источник энергии?
Радиоактивный торий весьма напоминает уран, но отдаёт в 90 раз больше энергии! Правда, для этого учёным приходится изрядно попотеть, и в основном торий играет второстепенную роль в ядерных реакторах. Его запасы в земной коре превышают запасы урана в 3-4 раза, так что потенциально торий способен обеспечить человечество энергией на сотни лет. Так, исследователям еще предстоит узнать всю мощь этого альтернативного источника энергии.
Энергия ветра
Надувная турбина по сути является следующим уровнем развития ветряных электростанций, которые уже стали традиционными, хоть и альтернативными источниками энергии. Турбина, наполненная гелием, поднимается на высоту до 600 метров, где ветер дует постоянно и с огромной силой.
Кроме окупаемости по энергии, устройство также весьма устойчиво к любой непогоде и дешево.
Ядерная энергия
Международный экспериментальный термоядерный реактор. Несмотря на все опасности, связанные с атомными станциями, они всё равно остаются мощнейшими альтернативными источниками энергии, изобретёнными человеком. ITER – проект международного термоядерного реактора, в котором участвуют: страны ЕС, Россия, США, Китай, Корея, Япония и Казахстан. Конец строительства реактора запланирован на 2020 год.
5 альтернативных источников энергии для ускорения перехода от ископаемого топлива
По данным Duke Energy, солнечная ферма Stanton за пределами Орландо, штат Флорида, производит шесть мегаватт электроэнергии, что достаточно для питания около 1200 домов.
Пол Хеннесси/SOPA Images/LightRocket через Getty Images
Наше руководство, состоящее из семи частей, поможет вам свести к минимуму вашу личную роль в климатическом кризисе и снизить беспокойство по поводу экологии.Си-Эн-Эн —
Прекращение зависимости планеты от ископаемого топлива имеет решающее значение для сдерживания климатического кризиса, но Виджай Моди, профессор машиностроения Колумбийского университета, сказал, что нам еще предстоит преодолеть препятствия, прежде чем мы сможем полностью перейти на возобновляемые источники энергии: хранение энергии, общественное признание передачи.
«Как только население начнет понимать, что можно (жить) без ископаемого топлива, это будет легче, потому что тогда они потребуют от местных избирателей или местных органов настаивать на более чистых источниках», — сказал Моди CNN. «Лично я считаю, что при низкой стоимости солнечной и ветровой энергии, обширной территории в США и соответствующей государственной политике этот переход может произойти быстро».
CNN поговорила с экспертами по переходу к энергетике о самых надежных источниках энергии и проблемах, с которыми они сталкиваются, чтобы заменить уголь, нефть и газ и остановить климатический кризис.
Люди использовали солнечную энергию примерно с 7 века до нашей эры, когда они использовали солнечный свет и стекло для разжигания огня. Но современный солнечный элемент не был изобретен до середины 1900-х годов. В отличие от ископаемого топлива, солнечные энергетические системы не выделяют парниковых газов и не загрязняют воздух, что делает солнечную энергию одним из лучших потенциальных решений климатического кризиса.
Согласно анализу, климатические меры в законопроекте о бюджете могут сократить выбросы почти на 1 миллиард тонн в год к 2030 году.
Моди сказал, что США могут увидеть, как солнечная энергия доминирует в электросети уже через 10 лет.
В сентябре в отчете Министерства энергетики США был намечен путь, который приведет к экспоненциальному увеличению использования солнечной энергии в стране, поскольку солнце обеспечивает почти половину электроэнергии в США. Министерство энергетики заявляет, что для достижения 40% солнечной электроэнергии к 2035 году США потребуется ежегодно устанавливать 30 гигаватт новых солнечных мощностей в течение следующих четырех лет — этого достаточно для питания около 3 миллионов домов, в зависимости от их местоположения, — и снова удвоить это число. каждый год до 2030 года.
По словам К. Макса Чжана, инженера и директора факультета Аткинсонского центра устойчивого развития Корнельского университета, в США более чем достаточно земли для развертывания солнечной энергетики, что также создаст рабочие места.
«Если у вас достаточно земли для солнечной фермы, вам нужно будет построить солнечные батареи», — сказал Чжан CNN об экономических выгодах. «И чтобы построить их, их нужно изготовить, а чтобы смонтировать эти конструкции, вам понадобится рабочая сила для их установки».
Ветряные турбины, вырабатывающие электроэнергию на ветряной электростанции Сан-Горгонио-Пасс недалеко от Палм-Спрингс, Калифорния.
Роберт Александр / Getty Images По словам Моди, в ближайшие 10 лет, как и в случае с солнечной энергией, энергия ветра может увеличиться. По данным Управления энергетической информации США, производство ветровой электроэнергии в США значительно выросло за последние три десятилетия: с примерно 6 миллиардов киловатт-часов в год в 2000 году до примерно 338 миллиардов в 2020 году.
Энергия ветра вырабатывается турбинами. Ветер приводит в движение лопасти турбин, которые связаны с приводным валом, который вращает электрический генератор, вырабатывающий электричество.
Как и в случае с солнечной энергетикой, Моди и Чжан заявили, что в США достаточно земли для строительства ветряных электростанций. И есть обширная территория с высоким потенциалом ветровой энергии на шельфе.
«Если вы посмотрите на весь путь от штата Мэн до Нью-Гемпшира, Массачусетса, Коннектикута, Нью-Йорка, Нью-Джерси, вы обнаружите, что у нас есть действительно удивительные оффшорные ветровые ресурсы, которые являются очень высококачественными ресурсами в этой части страны», — сказал Моди.
сказал.
«Хорошая новость о Соединенных Штатах заключается в том, что мы благословлены двумя вещами», — добавил он. «Мы благословлены землей, и мы благословлены хорошим ветром и солнцем».
Геотермальная электростанция в Солтон-Си, Калифорния.
Дэвид Типлинг/Universal Images Group через Getty ImagesГеотермальная энергия использует подземное тепло. Это возобновляемый источник энергии, который производится непрерывно. Сегодня люди используют геотермальное тепло для купания, отопления зданий зимой и для выработки электроэнергии.
самолета Delta Air Lines на летном поле терминала C аэропорта Ла-Гуардия (LGA) в Нью-Йорке, США, в понедельник, 2 августа 2021 г.
полиции для ареста правонарушителей и предотвращения проноса спиртных напитков на борт.
Google Maps теперь поможет путешественникам найти самый экологичный маршрут
Исландия была пионером в использовании геотермальной энергии из-за ее обильного источника горячих, легкодоступных подземных вод, которые можно преобразовывать в энергию. Моди сказал, что в США задача состоит в том, чтобы найти точное местонахождение этих геотермальных горячих точек и насколько близко к поверхности находятся магма или высокие температуры.
«Вопрос, на который мы все пытаемся ответить, заключается в том, можем ли мы использовать те же методы бурения, которые используются в нефтегазовой отрасли, чтобы углубиться», — сказал он.
«Тогда мы сможем использовать этот более глубокий источник. Если бы мы смогли это осуществить, преимущество в том, что мы могли бы получать от него постоянное тепло круглый год. Из этого тепла мы могли бы создать разводку труб с горячей водой».
Но есть риски. Извлечение геотермальной энергии, согласно исследованию, было связано с возникновением землетрясений — области, для которой геофизики в настоящее время находят решения.
Согласно недавнему отчету Международного энергетического агентства, текущий вклад геотермальной энергии в энергетический потенциал США составляет менее 1%, но к 2050 году потенциал составит более 8%.
Атомная электростанция Пало-Верде в Винтерсбурге, штат Аризона.
Росс Д. Франклин/APПо мере того, как менялось общественное мнение о климатическом кризисе, менялись и взгляды на переход к чистой энергии. Использование ядерной энергии, в частности, вызывает споры в Соединенных Штатах.
Выброшенные мобильные телефоны собираются для переработки на заводе по переработке электронных отходов компании Total Environmental Solutions (TES) в промышленной зоне Банг Па-ин, провинция Аюттхая, Таиланд, 3 июля 2020 г.
Rungroj Yongrit/EPA-EFE/ShutterstockХотите помочь климатическому кризису? Не выбрасывайте свой старый iPhone, почините его
«Разница между 100% возобновляемыми и 100% чистыми видна в атомной энергетике», — сказал Чжан.
«Ядерная энергетика невозобновляема, но она находится в смеси с чистым электричеством».
Многие республиканцы отдают предпочтение ядерной энергии всем другим источникам энергии, не связанным с ископаемым топливом, в то время как некоторые законодатели-демократы, такие как сенаторы Берни Сандерс и Элизабет Уоррен, призвали к поэтапному отказу от ядерной энергии.
«Мы не собираемся строить никаких атомных электростанций, и мы собираемся начать отказываться от ядерной энергии и заменять ее возобновляемыми видами топлива», — сказал Уоррен во время президентской ратуши CNN, посвященной климатическому кризису в 2019 году.
По данным EIA, с 19 века атомные электростанции вырабатывают около 20% электроэнергии страны.90. По состоянию на декабрь 2020 года на 56 атомных электростанциях в 28 штатах работало 94 ядерных реактора, что делает США крупнейшим производителем атомной энергии в мире.
Несмотря на его способность заменить ископаемое топливо, многие обеспокоены хорошо известными проблемами, связанными с производством ядерной энергии, в том числе радиоактивными отходами, которые наносят вред окружающей среде и населению, если их не утилизировать должным образом.
Вода из реки Ниагара, проходящая через плотину гидроэлектростанции на электростанции Роберта Мозеса в Льюистоне, штат Нью-Йорк.
Гидроэнергетика является одним из старейших источников энергии, используемых для производства электроэнергии, и до 2019 года, по данным EIA, она была крупнейшим источником общего годового производства возобновляемой электроэнергии в США. Единственная причина, по которой зависимость страны от гидроэлектроэнергии со временем уменьшилась, связана с растущим интересом к другим формам источников электроэнергии.
В то время как эксперты прогнозируют, что использование гидроэлектроэнергии будет продолжаться, Моди сказал, что не видит роста гидроэнергетики в ближайшем будущем, потому что мы уже воспользовались преимуществами лучших местоположений гидроэлектростанций.
«Мы уже использовали хорошие источники гидроэлектроэнергии в США», — сказал он.
Кроме того, климатический кризис усугубляет засуху, которая истощает водохранилища на западе и вызывает нехватку воды. В Калифорнии крупная гидроэлектростанция была вынуждена закрыться этим летом из-за низкого уровня воды, впервые с момента ее открытия в 1967 году.
Устанавливаем прямую запись о возобновляемых источниках энергии
Как аналитики и наблюдатели за переходом к низкоуглеродной и работоспособной экономике мы обычно не пишем о фильмах. Но мы входим в сферу культурных комментариев в свете недавнего выпуска Planet of the Humans , спродюсированного Майклом Муром.
На протяжении всей своей карьеры Мур использовал документальные фильмы для освещения социальных и экономических проблем во многих областях. К сожалению, его новый фильм содержит так много неправильных представлений и так много устаревшей информации, что мы чувствуем себя обязанными прояснить факты о возобновляемых источниках энергии.
Мы понимаем главный посыл фильма: общества во всем мире должны коренным образом изменить свои модели потребления. Но в ошибочном подходе к этому моменту создатели фильма дискредитируют ценность экологически чистых энергетических технологий и людей, которые стремятся продвигать их внедрение.
За последнее десятилетие индустрия экологически чистой энергии сильно изменилась. Затраты резко упали, технологии стали более эффективными, а решения по интеграции возобновляемых источников энергии в электрические сети продвинулись вперед. Вот факты:
1. Возобновляемые источники энергии заменяют энергию ископаемого топлива в сети.
В США и практически во всех регионах электроэнергия, получаемая за счет энергии ветра или солнца, вытесняет энергию, производимую генераторами, работающими на природном газе или угле.
Тип энергии, вытесняемой возобновляемыми источниками, зависит от времени суток и состава генерации в сети в это время. Бесчисленные исследования показали, что, поскольку энергия ветра и солнца заменяет ископаемое, возобновляемые источники энергии также сокращают выбросы CO2. Например, исследование NREL показало, что выработка 35% электроэнергии с использованием ветра и солнца на западе США сократит выбросы CO2 на 25-45%.
Солнечные и ветряные электростанции доминируют в строительстве новых электростанций в США в последние годы, в то время как электростанции, работающие на ископаемом топливе, особенно угольные, продолжают выводиться из эксплуатации рекордными темпами. В 2019 году ветровая (9,1 ГВт) и солнечная (5,3 ГВт) составляли 62% всех новых генерирующих мощностей по сравнению с 8,3 ГВт природного газа, а 14 ГВт угольных мощностей были выведены из эксплуатации. Управление энергетической информации США (EIA) также прогнозирует, что большая часть новой генерации электроэнергии, добавленной в США в 2020 году, может быть получена от ветра и солнца, а новые электростанции, работающие на природном газе, по прогнозам, будут составлять менее четверти новых генерирующих мощностей.
Конечно, некоторые из этих установок могут быть отложены из-за COVID-19.пандемия. В то время как в 2018 году объемы строительства на природном газе превысили объемы производства возобновляемых источников энергии, что изменило прежнюю тенденцию к преобладанию возобновляемых источников энергии, по данным EIA, в том же году было выведено из эксплуатации 12,9 ГВт угольных мощностей и 4,6 ГВт газовых мощностей.
Исходные данные: EIA, таблицы 4.2.A и 4.2.B, Существующая чистая летняя мощность по источникам энергии и типам производителей (https://www.eia.gov/electricity/annual/html/epa_04_02_a.html, https: //www.eia.gov/electricity/annual/html/epa_04_02_b.html)
2. Чистая энергетика создала миллионы рабочих мест и может создать еще больше.
В начале 2020 года в секторе чистой энергетики в США работало около 3,4 миллиона человек, причем большая часть рабочей силы была сосредоточена в сфере энергоэффективности. В 2019 году количество рабочих мест в чистой энергетике превысило количество рабочих мест в секторе ископаемого топлива в соотношении 3 к 1; в 42 штатах и округе Колумбия рабочая сила в области чистой энергетики была больше, чем в отрасли ископаемого топлива.
Также важно качество этих работ. Согласно исследованию Института Брукингса, работники экологически чистой энергетики получают более высокую и более справедливую заработную плату по сравнению с работниками по стране, при этом средняя почасовая оплата превышает средний показатель по стране на 8–19 процентов.%.
Ожидается, что рабочие места в сфере чистой энергетики будут только расти, несмотря на удар по сектору в результате COVID-19. По прогнозам Бюро статистики труда США, к 2028 году двумя самыми быстрорастущими рабочими местами в Соединенных Штатах будут монтажники солнечных батарей (по прогнозам рост составит 105%) и специалисты по ветряным электростанциям (по прогнозам рост составит 96%). Согласно «Сценарию трансформации энергетики» Международного агентства по возобновляемым источникам энергии, количество рабочих мест в области возобновляемых источников энергии во всем мире может увеличиться более чем в три раза, достигнув 42 миллионов рабочих мест к 2050 году, в то время как количество рабочих мест, связанных с энергоэффективностью, вырастет в шесть раз, и на них будет занято более 21 миллиона человек.
Напротив, ожидается, что отрасль ископаемого топлива потеряет более 6 миллионов рабочих мест за тот же период времени, даже без воздействия вируса.
3. Ветряные и солнечные электростанции могут быть построены с минимальным воздействием на окружающую среду и часто с сопутствующими выгодами.
Все электростанции, включая возобновляемые источники энергии, оказывают определенное воздействие на окружающую среду во время размещения, разработки и эксплуатации. За последние два десятилетия методы размещения ветряных электростанций в США стали более изощренными и эффективными для сведения к минимуму воздействия. В результате, по данным Министерства энергетики США, ветровые проекты оказывают меньшее воздействие, чем другие типы проектов, и находятся почти в самом конце списка разработок, которые могут оказать негативное воздействие на окружающую среду и дикую природу. Более того, эти проекты часто приносят дополнительные выгоды. Ветряные электростанции, расположенные в сельской местности, приносят пользу фермерам и владельцам ранчо, обеспечивая ежегодный доход от 4000 до 8000 долларов США за турбину, позволяя землевладельцам продолжать использовать участки для сельского хозяйства или выпаса скота.
Кроме того, владельцы ветряных электростанций платят окружные налоги на имущество, которые идут на содержание школ, центров отдыха и других мероприятий округа.
Практика размещения солнечных батарей требует экологических исследований для выявления и сведения к минимуму негативного воздействия. Могут быть разработаны планы, обеспечивающие дополнительные преимущества, такие как защита дикой природы, улучшение здоровья почвы и удержание воды, уход за местной растительностью или использование растений, благоприятных для опылителей. Дополнительные льготы могут включать доход от аренды для фермеров и налоговые поступления округа или города. Выплаты землевладельцам сильно различаются в США и могут варьироваться от 300 до 1000 долларов за акр.
И эксплуатация этих заводов, конечно же, не требует инфраструктуры доставки топлива, такой как газопроводы, пропановозы, угольные баржи и железные дороги, которые сами оказывают негативное воздействие на окружающую среду.
4. Солнечная и ветряная энергия теперь обеспечивают самую дешевую электроэнергию для 67% населения мира.
Затраты, связанные с солнечной и ветровой энергией, резко упали за последние годы. По данным BNEF, глобальная стоимость энергии для наземных ветряных и коммунальных солнечных электростанций в настоящее время составляет 44 и 50 долларов за МВтч (на приведенной основе), по сравнению со 100 и 300 долларами за МВтч всего десять лет назад. В США нормированная стоимость энергии (LCOE), связанная с наземным ветром (24–46 долл. США/МВт·ч) и солнечными электростанциями коммунального масштаба (31–111 долл. США/МВтч), в настоящее время меньше, чем у почти всего производства электроэнергии, работающей на газе. Аккумуляторные батареи, которые имеют решающее значение для решения проблемы изменчивости ветровой и солнечной энергии, столкнулись с самым быстрым падением мировых цен среди всех технологий: с почти 600 долларов США за МВтч в 2015 году до примерно 150 долларов США за МВтч в первой половине 2020 года9.0003
Столь резкое падение стоимости солнечной энергии и берегового ветра сделало их самыми дешевыми источниками энергии в двух третях мира.
Сегодня солнечные проекты в Чили, на Ближнем Востоке и в Китае или ветровые проекты в Бразилии, США и Индии приближаются к цифрам ниже 30 долларов за МВтч, что ниже, чем затраты на строительство и производство электроэнергии на угольных электростанциях или даже на электростанциях. самый дешевый газ. К 2030 году предстоящие инновации, вероятно, приведут к еще большему снижению затрат.
5. Хотя ветер и солнечная энергия не могут производить энергию каждый час в течение дня, вырабатываемой ими энергией можно управлять в сети.
Ветряные электростанции производят электроэнергию, когда ветрено, а солнечные электростанции производят электроэнергию, когда есть солнце, что приводит к непостоянству в поставках энергии. Тем не менее, этим могут управлять коммунальные предприятия и операторы энергосистем — и они уже осуществляются — с помощью методов эксплуатации, прогнозирования, реагирующих нагрузок и инфраструктуры, такой как хранение и передача. Электрические сети разработаны с учетом изменчивости спроса потребителей на электроэнергию, поддержания постоянного баланса между генерацией и спросом и сохранения резервов на случай любого типа отключения в системе (например, отказа электростанции), поэтому они уже спроектированы для управления изменчивостью.
Однако сети необходимо модифицировать, чтобы они были более гибкими с течением времени, чтобы интегрировать большее количество энергии ветра и солнца и учитывать дополнительную изменчивость, связанную с большей зависимостью от возобновляемых источников энергии. Могут помочь увеличение инвестиций в хранение и передачу, а также рыночные реформы.
Во всем мире сетевые операторы каждый год управляют большим количеством энергии ветра и солнца. В 2018 году операторы в Калифорнии, Юго-Западе и Техасе использовали ветер и солнечную энергию для получения почти 20% или более своей энергии в среднем за год и более 50-60% в час. В Европе несколько стран добились еще более высоких часовых показателей проникновения ветровой и солнечной энергии, включая Данию (139%), Германию (89%) и Ирландию (88%).
6. Аккумуляторные батареи экономически выгодны для решения проблемы изменчивости ветра и солнца и могут помочь сократить выбросы.
В то время как большая часть накопления энергии в настоящее время поступает от гидроаккумулирующих насосных станций, использование аккумуляторных накопителей энергии быстро растет из-за их растущей конкурентоспособности по стоимости.
В литий-ионных системах хранения энергии произошло резкое снижение цен — на 85% в период с 2010 по 2018 год. Аккумуляторы являются эффективными носителями энергии с эффективностью 85-90% туда и обратно. Если они заряжаются от возобновляемых источников энергии, они не имеют дополнительных выбросов парниковых газов.
Аккумуляторы могут предоставлять различные услуги в сети, включая сглаживание изменчивости ветра и солнца. Хранилище может обеспечить необходимое резервное или резервное питание, которое, как подразумевает фильм, должно поступать от резервных газовых или угольных генераторов. Использование аккумуляторов вместо резервного питания на ископаемом топливе будет означать более высокие уровни энергии ветра и солнца в сети, меньшую потребность в газе и угле и меньшее количество выбросов.
Батареи с четырехчасовой разрядкой, конечно, не могут удовлетворить все требования к энергосистеме. Требуется дополнительная работа — и она ведется — над вариантами длительного хранения в рамках набора инструментов, необходимых для надежной, доступной энергосистемы с низким уровнем выбросов углерода.
7. Ветровые и солнечные проекты могут работать десятилетиями и развиваться быстрее, чем другие источники генерации.
Все силовые установки и их компоненты имеют «срок полезного использования», прежде чем они потребуют замены или ремонта. Срок полезного использования возобновляемых источников энергии может превышать два десятилетия. Например, срок службы ветряных турбин оценивается примерно в 20 лет, а фотоэлектрические системы часто остаются в рабочем состоянии от 25 до 40 лет. В некоторых случаях по мере того, как большие ветряные турбины становились более эффективными и экономичными, оборот оборудования ускорился. В этих случаях турбины меньшего размера были заменены раньше, чем они могли бы быть в противном случае, более крупными и более эффективными турбинами, чтобы существенно увеличить производство электроэнергии на существующих объектах.
Кроме того, объекты возобновляемой энергии обычно могут быть развернуты быстрее, чем заводы, работающие на ископаемом топливе.
В то время как солнечные и наземные ветряные электростанции обычно строятся менее чем за два года, газовым электростанциям обычно требуется до четырех лет для ввода в эксплуатацию, а также может потребоваться строительство инфраструктуры газопровода.
8. Возобновляемые источники энергии производят больше энергии, чем используется для их производства, и производят меньше выбросов, чем другие источники энергии в течение своего срока службы.
В то время как все источники электроэнергии приводят к некоторым выбросам парниковых газов в течение своего срока службы, возобновляемые источники энергии имеют значительно меньшие выбросы, чем электростанции, работающие на ископаемом топливе. По оценкам одного исследования, возобновляемые источники энергии обычно выделяют около 50 г или меньше выбросов CO2 на кВтч в течение своего срока службы по сравнению с примерно 1000 г CO2/кВтч для угля и 475 г CO2/кВтч для природного газа. Большая часть выбросов в течение жизненного цикла генераторов, работающих на ископаемом топливе, происходит в результате сжигания топлива, но также возникает в результате добычи сырья, строительства, переработки топлива, эксплуатации заводов и вывода объектов из эксплуатации.
В то время как производство солнечных панелей требует значительного количества энергии, исследования показали, что они компенсируют энергию, потребляемую при производстве, примерно за два года эксплуатации, в зависимости от типа модуля. Как кристаллический кремний, так и тонкопленочные солнечные панели содержат токсичные материалы, такие как свинец, серебро и кадмий; поэтому необходимо активизировать усилия по внедрению надлежащих методов утилизации и переработки модулей, как это делается в Европе и компанией First Solar в США, для надлежащего сбора и повторного использования этих материалов.
9. Электромобили существенно сокращают выбросы.
Электрификация пассажирских транспортных средств ускорилась в последние годы, и в настоящее время в Соединенных Штатах эксплуатируется более 1 миллиона электромобилей (EV). Несколько исследований показывают, что к 2030 году это число может вырасти до 20 миллионов электромобилей, причем только в Калифорнии их будет более 4 миллионов.
Электромобили предлагают значительные преимущества в плане выбросов — и связанные с этим преимущества для здоровья — потому что они в два-три раза более эффективны, чем обычные автомобили с двигателем внутреннего сгорания, и не имеют выбросов выхлопных газов. Тем не менее, они выделяют выбросы ПГ на этапах производства топлива, производства транспортных средств и их использования. Исследования показывают, что примерно 50% всех выбросов в течение жизненного цикла аккумуляторов электромобилей приходится на электроэнергию, используемую на предприятиях по производству и сборке аккумуляторов. Кроме того, чистый углеродный след электромобиля зависит от электроэнергии, используемой для его зарядки.
По всей стране многие города и корпорации переводят свои автопарки на электромобили и взяли на себя обязательства использовать 100% возобновляемую электроэнергию для удовлетворения спроса на электроэнергию. Но, как мы указываем в недавнем отчете WRI, по-прежнему необходимы новые решения, позволяющие клиентам легче заряжать свои электромобили возобновляемыми источниками энергии.
Потенциальное сокращение выбросов в течение всего жизненного цикла электромобиля также может быть достигнуто за счет производства аккумуляторов для электромобилей на предприятиях, работающих на возобновляемых источниках энергии.
10. Инвестиции частного сектора в экологически чистую энергию имеют решающее значение для снижения выбросов ПГ.
Согласование финансового риска и вознаграждения с инвестициями в низкоуглеродную энергетику имеет решающее значение для смещения экономики в направлении снижения выбросов парниковых газов. Без существенных инвестиций частного сектора в экологически чистую энергию решение проблемы изменения климата будет более сложным, более дорогостоящим и трудоемким. В отличие от многих других стран, где поставщики энергии, в том числе в электроэнергетическом секторе, являются государственными предприятиями, большая часть собственности и инвестиций в электроэнергетическую инфраструктуру в Соединенных Штатах исходит от частного сектора. Смещение частных инвестиций в сторону возобновляемых источников энергии и других источников энергии с нулевым выбросом углерода имеет смысл и может быть более безопасным вложением.