Альтернативная энергия | источники, виды, использование
Ухудшение экологии и истощение природных ресурсов заставляет задумываться о том, как получать электричество и тепло из возобновляемых источников.
В этой статье рассказываем, как работает альтернативная энергия и почему многие страны делают выбор в её пользу.
Что такое альтернативная энергия?
Энергия бывает возобновляемой (альтернативной) и невозобновляемой (традиционной).
Альтернативные источники энергии – это обычные природные явления, неисчерпаемые ресурсы, которые вырабатываются естественным образом. Такая энергия ещё называется регенеративной или «зелёной».
Невозобновляемые источники – это нефть, природный газ и уголь. Им ищут замену, потому что они могут закончиться. Ещё их использование связано с выбросом углекислого газа, парниковым эффектом и глобальным потеплением.
Человечество получает энергию, в основном за счёт сжигания ископаемого топлива и работы атомных электростанций.
Ресурсы возобновляемой энергии
- Солнечный свет
- Водные потоки
- Ветер
- Приливы
- Биотопливо (топливо из растительного или животного сырья)
- Геотермальная теплота (недра Земли)
Альтернативные виды энергии
1. Солнечная энергия
Один из самых мощных видов альтернативных источников энергии. Чаще всего её преобразуют в электричество солнечными батареями. Всей планете на целый год хватит энергии, которую солнце посылает на Землю за день. Впрочем, от общего объёма годовая выработка электроэнергии на солнечных электростанциях не превышает 2%.
Основные недостатки – зависимость от погоды и времени суток. Для северных стран извлекать солнечную энергию невыгодно.
Конструкции дорогие, за ними нужно «ухаживать» и вовремя утилизировать сами фотоэлементы, в которых содержатся ядовитые вещества (свинец, галлий, мышьяк). Для высокой выработки необходимы огромные площади.
Солнечное электричество распространено там, где оно дешевле обычного: отдалённые обитаемые острова и фермерские участки, космические и морские станции. В тёплых странах с высокими тарифами на электроэнергию, оно может покрывать нужны обычного дома. Например, в Израиле 80% воды нагревается солнечной энергией.
Батареи также устанавливают на беспилотные автомобили, самолёты, дирижабли, поезда Hyperloop.
2. Ветроэнергетика
Запасов энергии ветра в 100 раз больше запасов энергии всех рек на планете. Ветровые станции помогают преобразовывать ветер в электрическую, тепловую и механическую энергию. Главное оборудование – ветрогенераторы (для образования электричества) и ветровые мельницы (для механической энергии).
Этот вид возобновляемой энергии хорошо развит – особенно в Дании, Португалии, Испании, Ирландии и Германии.
Недостаток в том, что её нельзя контролировать (сила ветра непостоянна). Ещё ветроустановки могут вызывать радиопомехи и влиять на климат, потому что забирают часть кинетической энергии ветра – правда, учёные пока не знают хорошо это или плохо.
3. Гидроэнергия
Чтобы преобразовать движение воды в электричество нужны гидроэлектростанции (ГЭС) с плотинами и водохранилищами. Их ставят на реках с сильным потоком, которые не пересыхают. Плотины строят для того, чтобы добиться определённого напора воды – он заставляет двигаться лопасти гидротурбины, а она приводит в действие электрогенераторы.
Строить ГЭС дороже и сложнее относительно обычных электростанций, но цена электричества (на российских ГЭС) в два раза ниже. Турбины могут работать в разных режимах мощности и контролировать выработку электричества.
4. Волновая энергетика
Есть много способов генерации электричества из волн, но эффективно работают только три.
Они различаются по типу установок на воде. Это камеры, нижняя часть которых погружена в воду, поплавки или установки с искусственным атоллом.
Такие волновые электростанции передают кинетическую энергию морских или океанических волн по кабелю на сушу, где она на специальных станциях преобразуется в электричество.
Этот вид используется мало – 1% от всего производства электроэнергии в мире. Системы тоже дорогие и для них нужен удобный выход к воде, который есть не у каждой страны.
5. Энергия приливов и отливов
Эту энергию берут от естественного подъёма и спада уровня воды. Электростанции ставят только вдоль берега, а перепад воды должен быть не меньше 5 метров. Для генерации электричества строят приливные станции, дамбы и турбины.
Приливы и отливы хорошо изучены, поэтому этот источник более предсказуем относительно других. Но освоение технологий было медленным и их доля в глобальном производстве мала. Кроме того, приливные циклы не всегда соответствуют норме потребления электричества.
6. Энергия температурного градиента (гидротермальная энергия)
Морская вода имеет неодинаковую температуру на поверхности и в глубине океана. Используя эту разницу, получают электроэнергию.
Первая установка, которая даёт электричество за счёт температуры океана была сделана ещё в 1930 году. Сейчас есть океанические электростанции закрытого, открытого и комбинированного типа в США и Японии.
7. Энергия жидкостной диффузии
Это новый вид альтернативного источника энергии. Осмотическая электростанция, установленная в устье реки, контролирует смешение солёной и пресной воды и извлекает энергию из энтропии жидкостей.
Выравнивание концентрации солей даёт избыточное давление, которое запускает вращение гидротурбины. Пока есть только одна такая энергетическая установка в Норвегии.
8. Геотермальная энергия
Геотермальные станции берут внутреннюю энергию Земли – горячую воду и пар. Их ставят в вулканических районах, где вода у поверхности или добраться до неё можно пробурив скважину (от 3 до 10 км.
).
Извлекаемая вода отапливает здания напрямую или через теплообменный блок. Ещё её перерабатывают в электричество, когда горячий пар вращает турбину, соединённую с электрогенератором.
Недостатки: цена, угроза температуре Земли, выбросы углекислого газа и сероводорода.
Больше всего геотермальных станций в США, Филиппинах, Индонезии, Мексике и Исландии.
9. Биотопливо
Биоэнергетика получает электричество и тепло из топлива первого, второго и третьего поколений.
- Первое поколение – твёрдое, жидкое и газообразное биотопливо (газ от переработки отходов). Например, дрова, биодизель и метан.
- Второе поколение – топливо, полученное из биомассы (остатков растительного или животного материала, или специально выращенных культур).
- Третье поколение – биотопливо из водорослей.
Биотопливо первого поколения легко получить. Сельские жители ставят биогазовые установки, где биомасса бродит под нужной температурой.
Самый традиционный способ и древнейшее топливо – дрова. Сейчас для их производства сажают энергетические леса из быстрорастущих деревьев, тополя или эвкалипта.
Плюсы и минусы альтернативной энергии
Главная перспектива альтернативных источников – существования человечества даже в условиях жёсткого дефицита нефти, газа и угля.
Преимущества:
- Доступность – не нужно обладать нефтяными или газовыми месторождениями. Правда, это относится не ко всем видам. Страны без выхода к морю не смогут получать волновую энергию, а геотермальную можно преобразовывать только в вулканических районах.
- Экологичность – при образовании тепла и электричества нет вредных выбросов в окружающую среду.
- Экономия – полученная энергия имеет низкую себестоимость.
Недостатки и проблемы:
- Траты на этапе строительства и обслуживание – оборудование и расходные материалы дорогие. Из-за этого повышается итоговая цена электроэнергии, поэтому она не всегда оправдана экономически.
Сейчас главная задача разработчиков снизить себестоимость установок.
Сейчас главная задача разработчиков снизить себестоимость установок.- Зависимость от внешних факторов: невозможно контролировать силу ветра, уровень приливов, результат переработки солнечной энергии зависит от географии страны.
- Низкий КПД и маленькая мощность установок (кроме ГЭС). Вырабатываемая мощность не всегда соответствует уровню потребления.
- Влияние на климат. Например, спрос на биотопливо привёл к сокращению посевных площадей для продовольственных культур, а плотины для ГЭС изменили характер рыбных хозяйств.
Возобновляемая энергия в мире
Главный потребитель возобновляемых источников энергии – Евросоюз. В некоторых странах альтернативная энергетика вырабатывает почти 40% от всей электроэнергии. Там уже прижились разные меры поддержки: скидочные тарифы на подключение и возврат денег за покупку оборудования. Не отстают страны Востока и США.
Германия
40% электроэнергии в Германии дают возобновляемые источники.
Она лидер по числу ветровых установок, которые генерируют 20,4 % электричества. Оставшаяся доля приходится на гидроэнергетику, биоэнергетику и солнечную энергетику. Немецкое правительство поставило план: вырабатывать 80% энергии за счёт альтернативных источников к 2050 году, но закрывать атомные электростанции пока не хочет.
Исландия
У Исландии очень много горячей воды, потому что она расположилась в зоне вулканической активности. Страна обеспечивает 85% домов отоплением из геотермальных источников и покрывает ими 65% потребностей населения в электроэнергии. Мощность источников настолько велика, что они хотят наладить экспорт энергии в Великобританию.
Швеция
После нефтяного кризиса 1973 года страна стала искать другие источники энергии. Началось всё с ГЭС и АЭС. Из-за атомных станций шведов часто критиковали Greenpeace, но с конца 80-х доля энергии от АЭС не растёт.
Начиная с 90-х Швеция строит оффшорные ветропарки в море. На выбросы предприятиями углерода в атмосферу введён дополнительный налог, а для производителей ветровой, солнечной и биоэнергии есть льготы.
Ещё Швеция активно использует энергию от переработки мусора и даже планирует его закупать у соседних стран, чтобы отказаться от нефти. Некоторые города получают тепло от мусоросжигательных заводов.
Китай
В Китае самая мощная ГЭС в мире – «Три ущелья». По состоянию на 2018 год – это крупнейшее по массе сооружение. Её сплошная бетонная плотина весит 65,5 млн тонн. За 2014 станция произвела рекордные для мира 98,8 млрд кВт⋅ч.
Крупнейшие ветровые ресурсы тоже здесь (три четверти из них поставлены в море). К 2020 году страна планирует выработать при их помощи 210 ГВт.
Ещё тут 2 700 геотермальных источников и делают 63% устройств для преобразования солнечной энергии. Китай занимает третье место в производстве биотоплива на основе этанола.
Альтернативная энергия в России
Разное географическое положение регионов и специфика климатических поясов в России не позволяют развивать эту отрасль равномерно. Нет инвестиций и есть пробелы в законе.
Виды возобновляемой энергии в России
Солнечная энергия
Используется и в промышленных масштабах, и у местного населения как резервный или основной источник тепла и электричества. Мощность всех солнечных установок – 400 МВт, из них самые крупные в Самарской, Астраханской, Оренбургской областях и Крыму. Самая мощная СЭС – «Владиславовка» (Крым). Ещё разрабатываются проекты для Сибири и Дальнего Востока.
Ветровая энергетика
Ветровая возобновляемая энергия в России представлена чуть хуже, чем солнечная, хотя и здесь есть промышленные установки. Общая мощность ветровых генераторов в нашей стране – 183,9 МВт (0,08 % от всей энергосистемы). Больше всего установок – в Крыму, а мощнейшая находится в Адыгее – «Адыгейская ВЭС».
Гидроэнергетика
Это самый популярный вариант альтернативного источника энергии в России. Около 200 речных ГЭС вырабатывают до 20% от всей энергии в стране. В заливе Кислая губа в Мурманской области с 1968 года есть приливная электростанция – «Кислогубская ПЭС».
Самая крупная ГЭС стоит на реке Енисей – «Саяно-Шушенская».
Геотермальная энергетика
За счёт обилия вулканов этот вид энергетики распространён на Камчатке. Там 40% потребляемой энергии генерируется на геотермальных источниках. По данным учёных, потенциал Камчатки оценивается в 5000 МВт, а вырабатывается только 80 МВт энергии в год. Ещё геотермальные станции есть на Курилах, Ставропольском и Краснодарском крае.
Биотопливо
Наша страна входит в тройку экспортёров пеллет на европейском рынке. В России есть заводы, создающие из остатков древесины пеллеты и брикеты, которыми топят котлы и печки.
Сельскохозяйственные отходы преобразуют в жидкое топливо и биогаз для дизельных двигателей. А вот свалочный газ не используется вообще, его просто выбрасывают в атмосферу, нанося ущерб окружающей среде.
Компании, которые занимаются возобновляемыми источниками энергии
Рост инвестиций в возобновляемую энергетику и поддержка правительства помогает многим компаниям успешно вести бизнес.
First Solar Inc.
Эта американская компания была образована в 1990 году и стала известной благодаря производству солнечных батарей. Сейчас это крупнейшая фирма, которая продаёт солнечные модули, поставляет оборудование и отвечает за технический сервис.
Vestas Wind Systems A/S
Старейший производитель ветрогенераторов из Дании. Компания основана в 1898 году и на сегодняшний день ей удалось установить более 60 тысяч ветровых турбин в 63 странах. Vestas продаёт отдельные генераторы, комплексные станции и обслуживает устройства.
Atlantica Yield PLC
Эта компания с офисом в Лондоне владеет классическими линиями электропередач, солнечными и ветровыми станциями в Северной Америке, Испании, Алжире, Южной Америке и Южной Африке.
ABB Ltd. Asea Brown Boveri
Шведско-швейцарская компания, известная автомобильными двигателями, генераторами и робототехникой. С 1999 года бренд занимается преобразованием солнечной и ветровой энергии.
В 2013 году компания стала мировым лидером в области оборудования фотоэлектрической энергии.
Читайте: Персональный мир и полная автоматизация. Что такое четвёртая промышленная революция?
Альтернативная энергетика: солнце, воздух и вода
Постоянно повышающаяся потребность в энергии, новые, крайне прожорливые потребители электричества – гигантские дата-центры и электромобили для массового рынка – вынуждают человечество искать альтернативные источники энергии. Важно, чтобы они были не только высоко эффективными, но и экологически чистыми.
Отрасли нетрадиционной энергетики
К традиционным источникам электроэнергия относятся тепловые (уголь, газ, мазут), гидро- и атомные электростанции. Причем относительно «зелеными» считается лишь третий тип электростанций, тогда как два первых наносят ощутимый вред атмосфере и гидросфере соответственно.
Экологически чистые (опять-таки, относительно) солнечные, ветровые и геотермальные электростанции в ряде стран мира вырабатывают до половины электричества, но их до сих пор называют альтернативными.
Кроме того, существует альтернативная гидроэнергетика, подразумевающая волновые, приливные и водопадные электростанции.
Самой же неоднозначной отраслью альтернативной энергетики является, пожалуй, биотопливо. На фоне вероятного глобального продовольственного кризиса засевать плодородные земли культурами, перерабатывающимися в биотопливо – преступление перед человечеством.
Но давайте же поговорим о каждой отрасли альтернативной энергетики по порядку.
Гелиоэнергетика
Солнечные электростанции (СЭС) – одни из самых распространенных на планете, так как используют неисчерпаемый источник энергии (солнечный свет). В процессе выработки электричества, а при необходимости еще и тепла для обогрева жилых помещений и подачи горячей воды, они не наносят никакого вреда окружающей среде. Но существует обратная сторона медали: утилизация отработавших свое солнечные батарей процесс затратный и уж точно не экологически чистый.
Солнечные панели зачастую встраивают прямо в крыши жилых домовСильно зависима гелиоэнергетика от погоды и времени суток: в дождливый день и, уж тем более, ночью электричество особо-то не покачаешь.
Приходится запасаться аккумуляторными батареями, что удваивает стоимость установки солнечных панелей, например, на даче.
Лидерами в популяризации гелиоэнергетики являются Германия, Испания и Япония. Понятное дело, что преимущество тут имеют южные страны, где солнце жарко светит почти круглый год. Германия же традиционно занимает лидирующие позиции в альтернативной энергетике, поэтому даже на СЭС в этой в целом-то холодной стране делается большая ставка.
Солнечная ферма Охотниково: живописный Крым заблестел словно огромное зеркалоПриятно, что в вопросах гелиоэнергетики Украина не пасет задних. В Крыму находится сразу несколько крупных СЭС: Перово (мощность 100 МВт, 11 место в мировом рейтинге), Охотниково (80 МВт, 22 место) и Приозерная (55 МВт, 42 место). Безоговорочными же лидерами являются американские Агуа-Калиенте и Калифорнийская Долина, мощностью по 250 МВт каждая.
Мощнейшая в мире солнечная электростанция Агуа-Калиенте (штат Аризона)Ветроэнергетика
Обуздало силу ветра человечество довольно-таки давно: ветряные мельницы много столетий верой-правдой служили для перемолки зерна в муку.
Сейчас же пришло время найти «мельницам» новое применение – гигантские лопасти, гонимые силой ветра, способны вращать мощные генераторы и таким путем эффективно вырабатывать столь нужное электричество.
Тройку лидеров в мировой выработке электричества с помощью ветра составляют Китай, США и Германия. Если же сравнивать долю ветроэлекстростанций (ВЭС) в каждой конкретной стране, то лидируют Дания, Португалия и Испания. Тут опять-таки многое зависит от климатических условий: в одних странах ветер не утихает ни на секунду, в других наоборот большую часть времени стоит штиль. Украине в этом плане повезло не очень: погода у нас мягкая и маловетреная. Хотя еще в 30-х годах в Крыму была построена первая в мире промышленная ветроэлектростанция, а в 1934 г. под руководством Юрия Кондратюка (того самого, что рассчитал траекторию полета на Луну) разрабатывался проект постройки огромной 12-мегаваттной ветростанции на горе Ай-Петри с башней высотой 165 метров и двумя 80-метровыми турбинами, размещенными на двух уровнях.
Есть у ветроэнергетики как веские преимущества, так и столь же веские недостатки. В сравнении с солнечными панелями «ветряки» стоят недорого и не зависят от времени суток, а потому частенько встречаются на дачных участках. Существенный минус у ветрогенераторов только один – они изрядно шумят. Установку такого оборудования придется согласовывать не только с родными, но и жителями близлежащих домов.
Геотермальная энергетика
В районах с вулканической активностью, где подземные воды нагреваются выше температуры кипения, рационально строить геотермальные теплоэлектростанции (ГеоТЭС). Пожалуй, самой известной страной, где широко применяются ГеоТЭС, является Исландия. Оно и не странно: кипяток и пар циркулирует по трубам круглый год без остановок, что позволяет в процессе выработки электричества обходиться без дорогостоящих и трудно утилизируемых аккумуляторов.
Несьявеллир (Исландия) – крупнейшая в Европе ГеоТЭС (120 МВт)Делают ставку на геотермальную энергетику и в других странах, где удалось обуздать вулканическую активность Земли: США, Новая Зеландия, Индонезия и Филиппины.
Богата термальными водами и Россия: вот только новые ГеоТЭС в Сибири давненько не строили. Последние подвижки в этом направлении датируются еще временами СССР.
Альтернативная гидроэнергетика
Нетрадиционное использования водных ресурсов планеты для выработки энергии подразумевает три типа электростанций: волновые, приливные и водопадные. Причем самыми перспективными из них считаются первые: средняя мощность волнения мирового океана оценивают в 15 кВт на погонный метр, а при высоте волн выше двух метров пиковая мощность может достигать аж 80 кВт/м.
Главная проблема волновых электростанций – сложность преобразования движения волн (вверх-вниз) во вращение лопастей колеса генератора. Впрочем, последние разработки британский (проект Oyster) и российских ученых (проект Ocean RusEnergy) должны решить данную проблему.
Oyster – высокоэффективный волновой электрогенератор, разработанный в ВеликобританииПриливные электростанции имеют значительно меньшую мощность, чем волновые, зато их куда легче и удобнее строить в прибрежной зоне морей.
Гравитационные силы Луны и Солнца дважды в день меняют уровень воды в море (разница может достигать двух десятков метров), что позволяет использовать энергию приливов и отливов для выработки электричества.
Во Франции почти полвека эксплуатируется приливная электростанция «Ля Ранс» (мощность 240 МВт), которая построена в устье реки Ранс рядом с городком Сен-Мало. Долгое время она удерживала мировое лидерство по мощности, но в 2011 году ее обошла южнокорейская Сихвинская ПЭС (254 МВт).
«Ля Ранс» – одна из старейших и в то же время мощнейшая в Европе ПЭСВодопадные электростанции являются, пожалуй, самыми малоперспективными в отрасли гидроэнергетики. Дело в том, что по-настоящему мощных водопадов на планете не так уж и много. Вспомнить стоит разве что электростанции «Сэр Адам Бек 1» и «Сэр Адам Бек 2», построенные на Ниагарском водопаде, а точнее на его канадской стороне.
Комплекс электростанций «Сэр Адам Бек» (США) мощностью 2 тыс. МВт построен на границе США и КанадыБиотопливо
Жидкое, твердое и газообразное биотопливо может стать заменой не только традиционным источникам электричества, но и бензину.
В отличие от нефти и природного газа, восстановить запасы которых не представляется возможным, биотопливо можно вырабатывать в искусственных условиях.
Простейшим биотопливом является древесина, а точнее отходы деревообрабатывающей промышленности – щепки и стружка. Спрессованные в брикеты они прекрасно горят, а нагретая с их помощью вода позволяет вырабатывать электричество и тепло, пусть и в небольших масштабах.
Кукуруза – продукт питания и в то же время сырье для биотопливаНо будущее за жидким и газообразным биотопливом: биодизелем, биоэтанолом, биогазом и синтез-газом. Все они производятся на основе богатых сахаром или жирами растений: сахарного тростника, кукурузы и даже морского фитопланктона. Последний вариант так и вовсе имеет безграничные перспективы: выращивать водоросли в искусственных условиях дело не хитрое.
Фитопланктон (крохотные морские водоросли и бактерии) – идеальное сырье для производства жидкого и газообразного биотопливаБудущее альтернативной энергетики
Концепт орбитальной солнечной электростанции NASA SuntowerУчитывая подорожание энергоносителей и подорванное доверие к атомным электростанциям, развитие альтернативной энергетики постепенно ускоряется. Ну а если смотреть на совсем уж отдаленную перспективу, то стоит упомянуть космическую энергетику.
Концепт орбитальной солнечной электростанции NASA SERTДанная отрасль подразумевает размещение солнечных батарей на земной орбите и на поверхности Луны. Это позволит добывать примерно на треть больше электроэнергии, чем это возможно в условиях земной атмосферы. На Землю же передаваться выработанное электричество будет с помощью радиоволн.
В некоторых странах даже альтернативная энергетика может развиваться только коррупционным путем
Что препятствует развитию возобновляемой энергетики в Украине? Ответ на этот вопрос ищите в третьей части нашего интервью с Хансом-Йозефом Феллом, архитектором системы «зеленых тарифов» в Германии. Первую часть читайте тут, а вторую — тут.
Ханс-Йозеф Фелл был членом немецкого парламента с 1998 по 2013 год. Он был спикером Партии Зеленых по вопросам энергетической политики. Господин Фелл является международно-признанным экспертом в области энергетической и экологической политики, визионером в области развития возобновляемых источников энергии. Он был одним из главных идеологов и архитекторов системы “зеленых тарифов” в Германии, которую затем скопировали правительства более 60 стран мира. За годы профессиональной деятельности Ханс-Йозеф Фелл неоднократно получал международные награды за активное продвижение возобновляемой энергетики и по сегодняшний день остается активным членом Всемирного совета по возобновляемой энергетике (World Council for Renewable Energy).
Возможно ли в принципе развивать рынок альтернативных источников энергии, не позволяя олигархам, работающим в этой отрасли, получить слишком много влияния?
На мой взгляд, необходимо сделать так, чтоб в альтернативные источники энергии, в том числе в устоявшийся крупный бизнес, инвестировали все. Если мы привлечем только новых инвесторов, только честных людей с небольшими средствами, тогда на развитие этого сектора уйдет слишком много времени. Важная задача состоит в том, чтобы заставить олигархов переключиться на инвестирование в альтернативные источники энергии.
Чтобы не допустить чрезмерной централизации системы альтернативных источников энергии, необходимо следовать так называемой комбинированной стратегии. В Германии крупные инвесторы и финансовые компании работают с населением в регионах, предлагая людям совместное финансирование проектов в альтернативной энергетике. Один человек, независимо от страны проживания, не может располагать средствами, необходимыми для финансирования крупных проектов, поэтому очень важно разработать эффективные финансовые стратегии, сочетая вложения крупных компаний и населения.
Секрет высокого уровня одобрения альтернативных источников энергии в Германии заключается в кооперации граждан. Этот формат можно имплементировать и в Украине, и он сыграет важную роль в создании новых источников дохода для многих людей. И, конечно же, необходим доступ к энергосистеме. Энергосистема должна быть открыта для всех, желающих работать с альтернативными источниками энергии.
В рамках справедливой рыночной и политической среды, где настоящая цена на традиционные источники энергии очевидна для потребителя, смогут ли альтернативные источники энергии быть более конкурентоспособными и привлекательными для инвесторов по сравнению с традиционными, если не будет «зеленых тарифов»?
Да, смогут, но это справедливо не для каждого альтернативного источника. Биогаз по-прежнему стоит дороже, чем природный газ, но с текущей динамикой расходов ситуация вскоре изменится, и биогаз подешевеет. Что касается солнечной энергии и энергии ветра, они уже гораздо дешевле, чем традиционная энергия и даже дешевле, чем энергия, производимая гидроэлектростанциями.
Самое большое препятствие для предприятий, планирующих вкладывать средства в альтернативные источники энергии, — это механизм получения разрешений в стране. Множество препятствий для получения доступа к энергосистеме не позволяют получить разрешение просто продавать электроэнергию соседям. Важно чтобы законодательное поле включало в себя механизм получения таких разрешений. Вопрос заключается не только в цене энергии, но и в процедурах. В Украине решение о присоединении нового поставщика к энергосистеме принимает НКРЭКУ. Эту процедуру необходимо изменить. Предоставление привилегированного доступа к энергосистеме для альтернативных производителей энергии является одним из многих решающих факторов для развития рынка альтернативной энергии в Украине. В Германии мы предоставили такой привилегированный доступ в 1990 г. Ликвидация субсидий для традиционной энергии, предоставление привилегированного доступа к энергосистеме для альтернативных производителей энергии и внедрение эффективного «зеленого тарифа» обеспечит стремительное развитие сектора альтернативной энергетики в Украине. Кроме того, величина «зеленого тарифа» может быть значительно ниже, чем в предыдущие годы, и это также экономическая выгода для вас.
Когда несколько месяцев назад я была на вашей лекции в Киеве, я слышала, что люди одобряли сказанные вами вещи, говорили, что вы даете дельные советы, но недооцениваете «особые условия» в Украине, а именно коррупцию, уровень политической неопределенности и другие факторы, которые могут привести к провалу в Украине политических механизмов, успешных в других странах.
Коррупция является, несомненно, самым большим препятствием для развития альтернативных источников энергии во всем мире. В некоторых странах даже рынок альтернативной энергетики может развиваться только коррупционным путем. И многие передовые коррупционеры уже осознали, что альтернативные источники энергии — это хороший и прибыльный бизнес. Конечно, это не означает, что мы должны мириться с коррупцией и принимать ее как должное. Но это также не означает, что необходимо ждать преодоления коррупции, чтобы построить рынок альтернативных источников энергии. Самый лучший способ – двигаться в этих направлениях параллельно. Не думаю, что Украина – единственная коррумпированная страна в мире. У нас в Германии тоже есть коррупция, она просто не так открыта для общественности и средств массовой информации, как в Украине.
Возвращаясь к теме качества принятия решений на правительственном уровне. В Украине сложилась ситуация, когда политика по охране окружающей среды и политика в области энергетики реализуются в рамках разных министерств. Экологическая политика относится к зоне ответственности Министерства охраны окружающей среды, в то время как энергетическая политика – обязанность Министерства энергетики. Мне известно, что в некоторых странах эти две функции объедены и реализуются в одном министерстве.
На самом деле так бывает очень редко. В большинстве стран разделение функций между министерствами такое же, как и в Украине. В Германии, например, функции министерств разделены точно так же. Но мнение Министерства охраны окружающей среды является очень важным в плане продвижения альтернативных источников энергии. Мой совет для министра охраны окружающей среды Украины – не следует ставить цели по защите окружающей среды превыше всего. Экология ради экологии – это не очень эффективно.
Вместо этого лучше сформулировать «энергетическое» послание, подчеркивая важность долгосрочной и устойчивой энергетической безопасности, что создаст фундамент для новой, процветающей экономики, обеспечит новые рабочие места и поможет окружающей среде. И вместе с этим очень важно вооружиться высококачественными данными для обеспечения доказательств для министра экономического развития и торговли, и других министров и быть убедительными. До сих пор в мире преобладает мнение, что защита окружающей среды будет тяжелой ношей для экономики. У нас есть все шансы доказать обратное: защита окружающей среды – это не бремя, а импульс для экономики.
Вы упомянули о росте количества рабочих мест в экономике благодаря альтернативной энергетике. Пожалуйста, расскажите подробнее об изменениях на рынке труда Германии, произошедшие с развитием этого сектора.
Сектор альтернативной энергетики является одним из крупнейших новых работодателей во всем мире. Действительно в Германии мы наблюдали существенное увеличение новых рабочих мест в этом секторе. В 1998 году в нашем секторе альтернативной энергетики работало 30 000 людей, теперь там около 380 000 рабочих мест.
Сколько рабочих мест за все это время было сокращено в секторе традиционной энергетики?
Новое исследование, проведенное Немецким институтом экономических исследований (DIW), показывает, что переход на альтернативные источники энергии создаст гораздо больше рабочих мест, чем будет сокращено в секторе традиционной энергетики. Ежегодно альтернативная энергетика в Германии обеспечивают на 18 000 рабочих мест больше, чем теряет сектор традиционной энергетики. Когда речь заходит об увеличении занятости, то политическая задача заключается в привлечении новых инвестиций в сектор возобновляемых источников энергии и в разработку технологий. Также необходимо сосредоточиться на регионах, где по-прежнему работают традиционные энергетические отрасли, чтобы избежать социальной напряженности, когда начнется процесс перехода от традиционных к альтернативным источникам энергии.
Стало ли развитие рынка альтернативных источников энергии на протяжении 10-15 лет большим сдвигом в научно-техническом прогрессе в Германии?
Да, безусловно. Чем активнее развиваются производители альтернативных (возобновляемых) источников энергии, тем больше усиливается их борьба за лучшие технологии. В Германии это привело к увеличению объемов финансирования университетов и научных учреждений. Развитие альтернативной энергетики стало сильным импульсом для науки во всем мире.
Если представить себе наилучший возможный сценарий развития рынка возобновляемых источников энергии в Украине через 10 лет, принимая во внимание экономические возможности нашей страны на данный момент, но при условии, что будут приняты наилучшие возможные политические решения, каким тогда будет наилучший сценарий для украинской альтернативной энергетики? Какая часть общего потребления энергии может быть покрыта с помощью альтернативной энергетики?
В идеальной ситуации, если предположить, что у вас будут действительно хорошие политические условия и никаких препятствий со стороны энергосистемы или олигархов, возможно, через 10 лет 100% вашего спроса будет удовлетворено с помощью альтернативной энергетики. Давайте вспомним времена Первой мировой войны. Великобритании за два года удалось создать с нуля авиационную промышленность. На то время в мире авиационной промышленности практически не существовало. Но военное давление дало толчок массовому производству самолетов. Таким образом, стремительное развитие какой-либо отрасли вполне реально. Такой же стремительный прогресс наблюдался и в сфере информационных технологий. В середине 1980-х компания IBM сказала студентам Стэндфордского университета, что ПК никогда не увидит мир. Через 20 лет ПК завладел всем миром. И это было в то время, когда технологии стоили довольно дорого. Сейчас же технологии альтернативной энергетики подешевели. Посмотрите на Коста-Рику в Центральной Америке. Несколько лет назад она поставила себе цель — 100% производство альтернативной электроэнергии к 2021 году, и они достигли цели уже в этом году! Так что я считаю, что стремительное развитие альтернативных (возобновляемых) источников энергии в Украине очень возможно даже в краткосрочной перспективе. Все существующие препятствия носят политический характер. Возобновляемые источники энергии в любом случае «покорят» весь мир, никто не в силах остановить этот процесс. Те страны, которые слишком поздно переключатся на альтернативные источники энергии, в последующие годы станут экономичным «лузерами».
Автор: Анна Гладких
Альтернативная энергетика не прошла испытание холодом
Установившиеся в этом году в Европе и в США морозы поставили крест на идиллической фантазии о возможности тотального перехода энергетики на возобновляемые источники энергии.
Замерзающие европейцы не готовы в угоду амбициям политиков жертвовать своими жизнями и здоровьем.
После нескольких лет аномально тёплых зим, погода в Европе вернулась к своей многолетней норме. И застала врасплох европейцев, забывших, что исключение из правил лишь это правило подтверждает. А правило такое: значительная часть Европы находится в зоне континентального климата, что предполагает снежные и морозные зимы.
Как говорил Виктор Степанович Черномырдин, «никогда такого не было — и вот, опять»! Снегопады и морозы парализовали страны Европы, вызвав мощнейший энергетический коллапс. В Германии миллионы солнечных панелей, которые должны были символизировать собой отказ от российского газа и угля, покрыты снегом и льдом, 30 000 ветряных турбин в отсутствие ветра только потребляют ставшее на вес золота электричество из общей сети для подогрева собственных механизмов. И теперь они символизируют собой только зарытые в сугробы миллиарды евро немецких налогоплательщиков. Спасли Германию от вымерзания несколько оставшихся угольных ТЭС, да срочные дополнительные поставки российского газа.
В Греции, Хорватии, Испании похолодало до минусовых температур, на севере Европы замерзло Балтийское море. На грани энергетического кризиса оказалась Швеция, Литва. Необдуманная энергетическая тактика, когда на первом месте стоит не надёжность, а политические амбиции, дорого обошлась европейцам.
В это же время рациональные экономики стран Азии продолжают наращивать потребление угля, при этом активно внедряя самые современные технологии, делающие уголь экологически чистым топливом — здесь явные лидеры Япония, Китай и Южная Корея.
В США тоже не обошлось без казусов — в штате Техас температура опустилась до -18С. Ветряки, на которые приходится четверть энергетики штата, встали с обмороженными лопастями на фоне взрывного роста потребления электроэнергии — отопление повсеместно тоже электрическое ведь. Остановилась в самом нефтяном штате добыча нефти и газа.
И вот по всему Техасу начались веерные отключения электроэнергии, чтобы снизить нагрузку на энергосистему. Более того, такая же участь постигла ещё 16 центральных и западных штатов, затронутых арктическим штормом. В общей сложности почти 4,8 млн человек остались без электричества в США, благодаря необдуманной энергетической политике.
Читайте также:
• Климат земли ежегодно теплеет на один градус • В Счётной палате назвали главные климатические риски для России
При этом в России, где в Сибири, например, зима отличилась затяжными морозами в пределах -30-40С, отопительный сезон прошёл в нормальном рабочем режиме, газовые и угольные станции спокойно работали и обеспечивали светом и теплом десятки миллионов россиян и всю промышленность. Существующий в нашей энергетике подход к использованию тех видов энергоносителей, которые являются наиболее разумными, надёжными и доступными для конкретных регионов страны, снова доказал свою рациональность!
Альтернативная энергетика — это… Что такое Альтернативная энергетика?
Альтернати́вная энерге́тика — совокупность перспективных способов получения энергии, которые распространены не так широко, как традиционные, однако представляют интерес из-за выгодности их использования и, как правило, низком риске причинения вреда окружающей среде.
Направления альтернативной энергетики
Ветроэнергетика
Гелиоэнергетика
Альтернативная гидроэнергетика
- Приливные электростанции
- Волновые электростанции
- Мини и микро ГЭС (устанавливаются в основном на малых реках)
- Водопадные электростанции
- Аэро ГЭС[1][2] (конденсация/сбор водяного пара из атмосферы и гидравлический напор 2-3 км)
Геотермальная энергетика
- Тепловые электростанции (принцип отбора высокотемпературных грунтовых вод и использования их в цикле)
- Грунтовые теплообменники (принцип отбора тепла от грунта посредством теплообмена)
Космическая энергетика
Получение электроэнергии в фотоэлектрических элементах, расположенных на орбите Земли. Электроэнергия будет передаваться на землю в форме микроволнового излучения[3]. Может способствовать глобальному потеплению.
Водородная энергетика и сероводородная энергетика
- Водородные двигатели (для получения механической энергии)
- Топливные элементы (для получения электричества)
- Биоводород
- 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.
Квантовая энергетика
Энергетика, основанная на использовании предполагаемых квантов пространства-времени (квантон) и сверхсильного электромагнитного взаимодействия[4].
Управляемый термоядерный синтез
Распределённое производство энергии
Новая тенденция в энергетике, связанная с производством тепловой и электрической энергии.
Альтернативный источник энергии
Источники энергии — встречающиеся в природе вещества и процессы, которые позволяют человеку получить необходимую для существования энергию[5]] Альтернативный источник энергии — заменяет собой традиционные источники энергии, функционирующие на нефти, добываемом природном газе и угле. Цель поиска альтернативных источников энергии — потребность получать её из энергии возобновляемых или практически неисчерпаемых природных ресурсов и явлений. Во внимание может браться также экологичность и экономичность.
Классификация источников
Перспективы
На возобновляемые (альтернативные) источники энергии приходится всего около 5 % мировой выработки электроэнергии в 2010г.(без ГЭС)[6]. Речь идет прежде всего о геотермальных электростанциях (ГеоТЭС), которые 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.
Приливные электростанции (ПЭС) пока имеются лишь в нескольких странах — Франции, Великобритании, Канаде, России, Индии, Китае.
Солнечные электростанции (СЭС) работают более чем в 30 странах.
В последнее время многие страны расширяют использование ветроэнергетических установок (ВЭУ). Больше всего их в странах Западной Европы (Дания, ФРГ, Великобритания, Нидерланды), в США, в Индии, Китае. Дания получает 25 % энергии из ветра[7]
В качестве топлива в Бразилии и других странах все чаще используют этиловый спирт.
Перспективы использования возобновляемых источников энергии связаны с их экологической чистотой, низкой стоимостью эксплуатации и ожидаемым топливным дефицитом в традиционной энергетике.
По оценкам Европейской комиссии к 2020 году в странах Евросоюза в индустрии возобновляемой энергетики будет создано 2,8 миллионов рабочих мест. Индустрия возобновляемой энергетики будет создавать 1,1 % ВВП[8].
Россия может получать 10 % энергии из ветра[7]
По сравнению с США и странами ЕС использование возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в России находится на низком уровне. Сложившуюся ситуацию можно объяснить доступностью традиционных ископаемых энергоносителей, а также слабой озабоченностью экологической обстановкой в стране властей, бизнеса и населения. Один из основных барьеров для строительства крупных электростанций на ВИЭ — отсутствие положения о стимулирующем тарифе, по которому государство покупало бы электроэнергию, производимую на основе ВИЭ (feed-in tariff)[9].
Инвестиции
Согласно отчёту ООН, в 2008 году во всём мире было инвестировано $140 млрд в проекты, связанные с альтернативной энергетикой, тогда как в производство угля и нефти было инвестировано $110 млрд.
Во всём мире в 2008 году инвестировали $51,8 млрд в ветроэнергетику, $33,5 млрд в солнечную энергетику и $16,9 млрд в биотопливо. Страны Европы в 2008 году инвестировали в альтернативную энергетику $50 млрд, страны Америки — $30 млрд, Китай — $15,6 млрд, Индия — $4,1 млрд[10].
Распространение
В мае 2009 года 13 % электроэнергии в США были произведены из возобновляемых источников энергии. 9,4 % электроэнергии было выработано на гидроэлектростанциях, около 1,8 % были получены из энергии ветра, 1,3 % из биомассы, 0,4 % из геотермальных источников и 0,3 % от энергии солнца[11].
В Австралии в 2009 году 8 % электроэнергии вырабатывается из возобновляемых источников[12]. В 2010 году альтернативная энергия (не считая гидроэнергии) составляла 4,9% всей потребляемой человечеством энергии.В том числе для отопления и нагрева воды (биомасса, солнечный и геотермальный нагрев воды и отопление) 3,3%; биогорючее 0,7%; производство электроэнергии (ветровые, солнечные, геотермальные электростанции и биомасса в ТЕС) 0,9%.[6]
См. также
Примечания
Ссылки
Литература
Альтернативная энергетика — это не про экологию, а про экономику
Нефть, уголь и газ как основные источники энергии будут неизбежно терять свои позиции. Вопрос лишь в скорости этого процесса. К такому выводу пришли эксперты, принявшие участие в онлайн-дискуссии, прошедшей на площадке Института развития технологий ТЭК (ИРТТЭК). Доля России в секторе альтернативной энергетики сейчас ничтожна. Но воспринимать это нужно не как вызов, а как шанс.
Представления об альтернативной энергетике, как о дорогой игрушке для техногиков и экологических активистов, пора отбросить. Уже сейчас энергия солнца и ветра обходится дешевле, чем та, которую мы привыкли получать от сжигания угля и газа.
Больше не альтернативаБолее того, устарело даже само понятие «альтернативная энергетика», отметил генеральный директор компании NEOSUN Energy Илья Лихов. Сегодня возобновляемые источники кое-где уже начинают доминировать в энергобалансе. Например, в Пуэрто-Рико ВИЭ вырабатывают 90% всей потребляемой энергии — еще вопрос, что здесь «альтернатива». И таких стран становится все больше.
«Мировая энергосистема — гигантская структура, объем инвестиций в которой измеряется триллионами долларов. Поэтому при текущем уровне вложений порядка $300 млрд в год на замещение традиционных мощностей возобновляемыми уйдут годы. Но, если посмотреть на структуру вновь создаваемых энергомощностей, солнце и ветер постепенно начинают доминировать», — говорит Лихов.
По статистике, которую привела старший научный сотрудник Центра экономического моделирования энергетики и экологии ИПЭИ РАНХиГС Татьяна Ланьшина, Россия практически незаметна на мировой карте альтернативной энергетики. Если в мире доля ВИЭ составляет 9,8%, в промышленно развитой Германии — 42%, то в России — 0,2%.
Например, весь объем строительства ВИЭ-генерации в рамках госпрограммы ДПМ за 10 лет составляет 5,6 ГВт, в то время как в мире уже строят электростанции гигаваттной мощности. Развитие этого сектора в нашей стране ограничивается, в том числе, отношением государства. Любое изменение привычного положения вещей в России привыкли воспринимать как угрозу, а не как возможность, говорит Ланьшина.
Если отказаться от такого подхода, уже через 10 лет российская экономика может выглядеть совсем иначе. «Мы уже лет 20 говорим о том, что нужно слезать с «нефтяной иглы». Ну вот она, наконец, эта возможность», — призывает ученый.
Жив, курилкаВпрочем, традиционные энергоносители тоже рано списывать со счетов, полагает модератор дискуссии, руководитель медиацентра ИРТТЭК Дмитрий Коптев. Например, по прогнозу ИНЭИ РАН как минимум до 2040 года «большая тройка» — нефть, газ и уголь — будет занимать примерно по 25% в общем энергобалансе, далеко опережая все остальные источники. Низкая стоимость солнечной и ветровой генерации пока не окупает связанных с ней неудобств — неравномерностью выработки и невозможностью координировать пики производства и нагрузки.
Но ситуация меняется, возражают эксперты. Уже сейчас основной упор делается не на технологии производства энергии из ВИЭ, которые в основном отработаны, а на способы ее накопления и хранения. Сейчас это аккумуляторы, но в будущем все большую роль будет занимать водород. Дешевая энергия солнца и ветра, преобразованная путем электролиза в этот газ, станет доступной для передачи на большие расстояния и длительного хранения.
В России уже анонсированы проекты по производству и транспортировке водорода, которые должны заработать в 2024 году. Развитая сеть трубопроводов, о которой все эксперты говорят как о конкурентном преимуществе нашей страны, может сохранить эту роль и после энергоперехода — уже как водородопроводы.
Углерод преткновенияНе могли эксперты обойти стороной и тему предстоящего введения Евросоюзом трансграничного углеродного налога. В последнее время этот вопрос стал предметом многочисленных обсуждений и в самом Евросоюзе, и в России. К сожалению, и государственные структуры, и представители бизнеса в нашей стране явно воспринимают перспективу введения этого налога как протекционистскую меру, призванную защитить европейские компании от конкуренции, напомнил Дмитрий Коптев.
«Есть консенсус ученых, которые пришли к выводу, что антропогенный фактор является ключевым в происходящем процессе глобального потепления», — возражает Татьяна Ланьшина. При сохранении текущей динамики многие места на планете черед годы, максимум десятилетия, станут непригодными для проживания.
Несмотря на то, что, по мнению климатологов, стабилизировать ситуацию с увеличением средних температур удастся не раньше конца века, принимать меры нужно уже сейчас. Поскольку главным источником парниковых газов служит сжигание ископаемого топлива, в первую очередь нужно минимизировать его.
«Конкуренция — это нормально. А российский крупный бизнес привык жить в условиях монополизма. Как только возникает конкуренция, начинается паника. Нужно учиться», — иронизирует Илья Ляхов. Конкуренция, по его словам — это то, что позволяет расти рынкам и развиваться технологиям. А попытка ее избегать — признак всего лишь лени и нежелания меняться.
Уже после дискуссии появилась новость о том, что Минэкономики подготовило первую версию концепции российской системы климатических проектов. «Основным эффектом должно стать «создание условий для привлечения зеленых инвестиций и снижения углеродного следа продукции» за счет разработки национальных стандартов климатических проектов и создания их национального регистра и российского реестра углеродных единиц (де-факто — лимитов на выбросы, которые можно использовать или продать; реестр будет регистрировать операции с ними)», — пишет «КоммерсантЪ».
Таким образом, похоже, Россия решила снова выбрать «особый путь» вместо интеграции европейского регулирования в собственное. Это именно то, от чего ряд экспертов предостерегал в ходе обсуждений. Определенную надежду внушают заявления Минэкономики, что концепция «синхронизирована с законопроектом о госрегулировании выбросов парниковых газов и Парижским соглашением», и «может быть увязана с механизмами ПС и другими национальными и международными реестрами углеродных единиц».
Материал подготовлен
Институтом развития технологий ТЭК (ИРТТЭК)
Центр выявления и поддержки одаренных детей «Вега»
До недавнего времени технический прогресс происходил на базе углеводородов – угля, газа и нефти. На сегодняшний день ученые ставят вопрос о том, что запасы их могут закончиться уже через несколько веков. Поэтому альтернативная энергетика становится как никогда актуальной. Все активнее начинают использовать энергию из возобновляемых источников.
В отличие от традиционных видов энергетики, возобновляемая энергия несет с собой стабильность и мир, а также энергетическую безопасность. Альтернативная энергия не заканчивается, поэтому странам не придется вести войны за источники энергии. Кроме этого, альтернативная энергетика обладает высокими экологическими показателями и энергетической эффективностью. Использование таких видов энергетики поможет решить проблему парникового эффекта и потепления климата. Российская Федерация имеет большие перспективы в развитии таких видов энергетики. Наличие больших пространств, где в течение года дуют ветры, и технологические возможности для разработки современных солнечных батарей позволяют сделать большие шаги в развитии альтернативной энергетики. В России в создании автономного энергообеспечения сегодня нуждаются 50% всех населенных пунктов. Помощь в этом может оказать возобновляемые источники энергии (ВИЭ). При этом большую роль в этом может сыграть солнечная энергетика.
Условия отбора участников программы:
Программа ориентирована на дополнительное образование обучащихся 12-16 лет (6-9 класс).
К обучению приглашаются школьники, увлекающиеся изучением энергетики и техники, имеющие опыт участия в конкурсах, профильных сменах, конференциях и других активностях инженерно-технического направления, обладатели достижений в области технического творчества.
Цель программы:
создание благоприятных условий для выявления, поддержки и развития одаренных детей, их самореализации, профессионального самоопределения в соответствии со способностями в области энергетики.
Задачи программы:
— получение обучающимися базовых знаний по альтернативным источникам электроэнергии;
— получение обучающимися базовых знаний по основным потребителям электроэнергии;
— получение обучающимися базовых знаний по основам научного метода;
— формирование начальных навыков проектного управления;
— формирование начальных навыков работы в команде; — формирование начальных навыков работы с информацией (в том числе и ее публичное представление).
Содержание программы:
Программа «Современная и альтернативная энергетика» предполагает изучение и практическое применение способов получения электроэнергии, системы ее управления и потребления, особенности энергосистемы региона. По окончанию изучения курсаобучающиеся самостоятельно учатся разрабатывать и монтировать электрические схемы, решать кейсы, защищать проекты.
Данная программа затрагивает важнейший вопрос современности – использование альтернативных источников энергии, не наносящих вреда окружающей среде. Занятия в рамках программы повышают экологическую грамотность ребенка, расширяют кругозор и тренируют мышление, развивают навыки работы в команде и проектной деятельности.
Обучение проводится с использованием высокотехнологичного оборудования: расширенного комплекта для проведения экспериментов в области альтернативной энергетики Horizon Energy Box, учебно-методического комплекса «Альтернативная энергетика» с топливными элементами УМВЭ-2, набора альтернативных источников энергии с автомобильной платформой FCJJ-30, учебно-методического комплекса для изучения солнечной энергетики HEL392 и многих других.
График реализации:
1. 24.06.2021 — 25.09.2021 — регистрация участников;2. 01.10.2021 — 31.05.2022 — дата проведения программы
Ожидаемые результаты программы:
В результате работы по программе участники усвоят:
— принципы получения электроэнергии из энергии ветра, солнца, химической связи (молекул водорода или водного раствора поваренной соли), механического движения.
— принципы работы устройств, применяемых для хранения электроэнергии, а именно аккумуляторные батареи и суперконденсаторы.
— принципы работы следующих потребителей электроэнергии: светодиод, электромотор, электролизер.
Научатся работать:
— с солнечной панелью;
— с ветрогенератором;
— с водородным топливным элементом;
— с солевым топливным элементом;
— с ручным электрогенератором;
— с аккумуляторными батареями;
— с суперконденсатором;
— со светодиодами;
— с электромотором;
— с электролизером малой мощности.
Также у участников появятся начальные навыки по поиску и анализу информации, публичному выступлению, ведению дискуссии, обработке результатов эксперимента.
Определение возобновляемых источников энергии и типы возобновляемых источников энергии
Перейти к разделуВетряные турбины и большая солнечная панель в Палм-Спрингс, Калифорния
Возобновляемые источники энергии стремительно развиваются, поскольку инновации снижают затраты и начинают реализовывать перспективы экологически чистой энергии в будущем. Американская солнечная и ветровая генерация бьет рекорды и интегрируется в национальную электросеть без ущерба для надежности.
Это означает, что возобновляемые источники энергии все больше вытесняют «грязное» ископаемое топливо в энергетическом секторе, предлагая выгоду от более низких выбросов углерода и других видов загрязнения. Но не все источники энергии, которые продаются как «возобновляемые», полезны для окружающей среды. Биомасса и большие плотины гидроэлектростанций создают трудные компромиссы при рассмотрении воздействия на дикую природу, изменения климата и других проблем. Вот что вам следует знать о различных типах возобновляемых источников энергии и о том, как вы можете использовать эти новые технологии у себя дома.
Что такое возобновляемая энергия?
Возобновляемая энергия, часто называемая чистой энергией, поступает из природных источников или процессов, которые постоянно пополняются. Например, солнечный свет или ветер продолжают светить и дуть, даже если их наличие зависит от времени и погоды.
В то время как возобновляемая энергия часто рассматривается как новая технология, использование энергии природы уже давно используется для отопления, транспортировки, освещения и многого другого. Ветер привел в движение лодки для плавания по морям и ветряные мельницы для измельчения зерна.Солнце согревает днем и помогает разжигать костры до вечера. Но за последние 500 лет или около того люди все чаще обращались к более дешевым и грязным источникам энергии, таким как уголь и фракционный газ.
Теперь, когда у нас есть все более инновационные и менее дорогие способы улавливания и сохранения энергии ветра и солнца, возобновляемые источники энергии становятся все более важным источником энергии, на которые приходится более одной восьмой выработки в США. Расширение возобновляемых источников энергии также происходит в больших и малых масштабах: от солнечных панелей на крышах домов, которые могут продавать электроэнергию обратно в сеть, до гигантских оффшорных ветряных электростанций.Даже некоторые целые сельские общины полагаются на возобновляемые источники энергии для отопления и освещения.
По мере того, как использование возобновляемых источников энергии продолжает расти, ключевой целью будет модернизация энергосистемы Америки, сделав ее более умной, безопасной и более интегрированной в разных регионах.
Грязная энергия
Невозобновляемая или «грязная» энергия включает ископаемые виды топлива, такие как нефть, газ и уголь. Невозобновляемые источники энергии доступны только в ограниченном количестве, и их восполнение занимает много времени. Когда мы перекачиваем газ на станцию, мы используем ограниченный ресурс, полученный из сырой нефти, которая существует с доисторических времен.
Невозобновляемые источники энергии также обычно встречаются в определенных частях мира, что делает их более многочисленными в одних странах, чем в других. Напротив, в каждой стране есть доступ к солнцу и ветру. Приоритет невозобновляемых источников энергии может также повысить национальную безопасность за счет уменьшения зависимости страны от экспорта из стран, богатых ископаемым топливом.
Многие невозобновляемые источники энергии могут угрожать окружающей среде или здоровью человека. Например, для бурения нефтяных скважин может потребоваться вскрытие бореальных лесов Канады, технологии, связанные с гидроразрывом, могут вызывать землетрясения и загрязнение воды, а угольные электростанции загрязняют воздух.В довершение всего, все эти действия способствуют глобальному потеплению.
Виды возобновляемых источников энергии
Солнечная энергия
Люди использовали солнечную энергию на протяжении тысяч лет — чтобы выращивать урожай, сохранять тепло и сушить пищу. По данным Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии, «за один час на Землю падает больше энергии солнца, чем используется всеми людьми в мире за один год». Сегодня мы используем солнечные лучи по-разному — для обогрева домов и предприятий, для подогрева воды или питания устройств.
Солнечные батареи на крышах Восточного Остина, Техас
Солнечные или фотоэлектрические элементы изготавливаются из кремния или других материалов, которые преобразуют солнечный свет непосредственно в электричество. Распределенные солнечные системы вырабатывают электроэнергию на местном уровне для домов и предприятий, либо с помощью панелей на крыше, либо с помощью общественных проектов, которые обеспечивают электроэнергией целые кварталы. Солнечные фермы могут генерировать электроэнергию для тысяч домов, используя зеркала для концентрации солнечного света на акрах солнечных элементов.Плавучие солнечные фермы — или «плавучие гелиоэлектрики» — могут эффективно использовать очистные сооружения и водоемы, которые не являются экологически уязвимыми.
Солнечная энергия обеспечивает чуть более 1 процента выработки электроэнергии в США . Но почти треть всех новых генерирующих мощностей в 2017 году приходилась на солнечную энергию, уступая только природному газу.
Солнечные энергетические системы не производят загрязнителей воздуха или парниковых газов, и, пока они правильно расположены, большинство солнечных панелей оказывают незначительное воздействие на окружающую среду за пределами производственного процесса.
Энергия ветра
Мы далеко ушли от старых ветряных мельниц. Сегодня турбины высотой с небоскребы — с турбинами почти такого же диаметра — привлекают внимание во всем мире. Энергия ветра вращает лопасти турбины, которая питает электрический генератор и производит электричество.
Ветер, на который приходится немногим более 6 процентов генерации в США, стал самым дешевым источником энергии во многих частях страны. В число ведущих штатов ветроэнергетики входят Калифорния, Техас, Оклахома, Канзас и Айова, хотя турбины можно размещать в любом месте с высокими скоростями ветра — например, на вершинах холмов и открытых равнинах — или даже на открытом море в открытом море.
Другие альтернативные источники энергии
Hydroelectric Power
Гидроэнергетика является крупнейшим возобновляемым источником электроэнергии в Соединенных Штатах, хотя вскоре ожидается, что энергия ветра выйдет на первое место. Гидроэнергетика полагается на воду — обычно это быстро движущаяся вода в большой реке или быстро спускающаяся вода с высокой точки — и преобразует силу этой воды в электричество, вращая лопасти турбины генератора.
На национальном и международном уровнях крупные гидроэлектростанции или мегаплотины часто считаются невозобновляемыми источниками энергии.Мегаплотины отводят и сокращают естественные потоки, ограничивая доступ животных и людей, которые зависят от рек. Небольшие гидроэлектростанции (установленная мощность менее 40 мегаватт), тщательно управляемые, не причиняют такой большой экологический ущерб, поскольку они отвлекают лишь часть потока.
Энергия биомассы
Биомасса — это органический материал, который поступает из растений и животных и включает сельскохозяйственные культуры, древесные отходы и деревья. Когда биомасса сжигается, химическая энергия выделяется в виде тепла и может генерировать электричество с помощью паровой турбины.
Биомассу часто ошибочно называют чистым возобновляемым топливом и более зеленой альтернативой углю и другим ископаемым видам топлива для производства электроэнергии. Однако недавняя наука показывает, что многие формы биомассы, особенно лесной, производят более высокие выбросы углерода, чем ископаемое топливо. Также существуют негативные последствия для биоразнообразия. Тем не менее, некоторые формы энергии биомассы могут служить вариантом с низким содержанием углерода при определенных обстоятельствах. Например, опилки и щепа с лесопильных заводов, которые в противном случае быстро разлагались бы и выделяли углерод, могут быть источником энергии с низким содержанием углерода.
Геотермальная энергия
Геотермальная электростанция Сварценги недалеко от Гриндавика, Исландия
Даниэль Снаер Рагнарссон / iStock
Если вы когда-нибудь отдыхали в горячем источнике, значит, вы использовали геотермальную энергию. Ядро Земли примерно такое же горячее, как поверхность Солнца, из-за медленного распада радиоактивных частиц в горных породах в центре планеты. Бурение глубоких скважин выводит на поверхность очень горячую подземную воду в качестве гидротермального ресурса, который затем прокачивается через турбину для выработки электроэнергии.Геотермальные установки обычно имеют низкие выбросы, если они закачивают пар и воду, которые они используют, обратно в резервуар. Есть способы создать геотермальные электростанции там, где нет подземных резервуаров, но есть опасения, что они могут увеличить риск землетрясения в районах, которые уже считаются геологическими горячими точками.
Океан
Энергия приливов и волн все еще находится в стадии развития, но океаном всегда будет управлять гравитация луны, что делает использование ее силы привлекательным вариантом.Некоторые подходы к приливной энергии могут нанести вред дикой природе, например, приливные заграждения, которые работают так же, как плотины и расположены в океанской бухте или лагуне. Как и приливная сила, сила волны зависит от плотинных структур или устройств, закрепленных на дне океана, на поверхности воды или чуть ниже нее.
Возобновляемые источники энергии в доме
Солнечная энергия
В меньшем масштабе мы можем использовать солнечные лучи для питания всего дома — будь то с помощью фотоэлементов или пассивной солнечной конструкции дома. Пассивные солнечные дома предназначены для того, чтобы встречать солнце через окна, выходящие на юг, а затем сохранять тепло через бетон, кирпич, плитку и другие материалы, которые сохраняют тепло.
Некоторые дома на солнечной энергии производят более чем достаточно электроэнергии, что позволяет домовладельцу продавать излишки электроэнергии обратно в сеть. Батареи также являются экономически привлекательным способом хранения избыточной солнечной энергии, чтобы ее можно было использовать в ночное время. Ученые усердно работают над новыми достижениями, сочетающими форму и функцию, такими как солнечные световые люки и кровельная черепица.
Геотермальные тепловые насосы
Геотермальная технология — это новый взгляд на узнаваемый процесс: змеевики в задней части холодильника представляют собой миниатюрный тепловой насос, отводящий тепло изнутри, чтобы продукты оставались свежими и прохладными.В доме геотермальные или геообменные насосы используют постоянную температуру земли (на несколько футов ниже поверхности) для охлаждения домов летом и обогрева домов зимой — и даже для нагрева воды.
Геотермальные системы могут быть изначально дорогими в установке, но обычно окупаются в течение 10 лет. Кроме того, они тише, требуют меньшего количества проблем с обслуживанием и служат дольше, чем традиционные кондиционеры.
Малые ветряные системы
Ветряная электростанция на заднем дворе? Лодки, владельцы ранчо и даже компании сотовой связи регулярно используют небольшие ветряные турбины.Дилеры теперь помогают размещать, устанавливать и обслуживать ветряные турбины и для домовладельцев, хотя некоторые энтузиасты DIY устанавливают турбины сами. В зависимости от ваших потребностей в электроэнергии, скорости ветра и правил зонирования в вашем районе ветряная турбина может снизить вашу зависимость от электросети.
Продажа энергии, которую вы собираете
Дома, работающие на ветровой и солнечной энергии, могут быть автономными или подключаться к более крупной электросети, которую предоставляет их поставщик электроэнергии. Электроэнергетические компании в большинстве штатов позволяют домовладельцам оплачивать только разницу между потребляемой электроэнергией, поставляемой в сеть, и тем, что они произвели — процесс, называемый чистым счетчиком.Если вы производите больше электроэнергии, чем потребляете, ваш провайдер может заплатить вам розничную цену за эту мощность.
Возобновляемые источники энергии и вы
Пропаганда возобновляемых источников энергии или их использование в домашних условиях может ускорить переход к экологически чистой энергии будущего. Даже если вы еще не можете установить солнечные батареи, вы можете выбрать электричество из экологически чистых источников энергии. (Обратитесь в свою энергетическую компанию, чтобы узнать, предлагает ли она такой выбор.) Если возобновляемая энергия недоступна через ваше коммунальное предприятие, вы можете приобрести сертификаты возобновляемой энергии для компенсации вашего использования.
Наши леса — не топливо | NRDC
Сплошная вырубка, расположенная недалеко от реки Мехеррин в Северной Каролине, опустошившая территорию зрелого заболоченного леса, а также почти 100 акров окружающего естественного леса. Следователи отслеживали целые деревья от выреза непосредственно до предприятия Enviva в Саутгемптоне в Вирджинии.
Dogwood Alliance, январь 2018 г.
На юго-востоке Соединенных Штатов происходит экологическая катастрофа: деревья вырубают из лесов и превращают в миллионы тонн древесных гранул, которые будут экспортироваться и сжигаться в качестве топлива на европейских электростанциях.Так называемая энергия биомассы наносит вред нашему климату и воздуху, нашим лесам и нашим сообществам, в то время как промышленность прячется за завесой дезинформации.
Когда энергетические компании сжигают деревья для производства электроэнергии, это приводит к увеличению выбросов углекислого газа, изменяющих климат, разрушению экосистем и перемещению диких животных. Леса — один из наших лучших инструментов в борьбе с изменением климата и одна из наших лучших защит от его воздействия. Там также мы путешествуем пешком, разбиваем лагерь, охотимся и ловим рыбу. Леса повышают качество нашей жизни и наше благополучие — преимущества, которые исчезают, когда гигантские производители древесных гранул, такие как Enviva, вносят свой вклад в уничтожение лесов, получая древесину из сплошных лесов.
Правда
Сжигание лесной биомассы увеличивает углеродное загрязнение.
Миф
“ Для проактивного решения директив Конгресса и озабоченности заинтересованных сторон, касающихся использования лесной биомассы для получения энергии, политика EPA в предстоящих нормативных актах будет заключаться в обработке биогенных выбросов CO2 в результате сжигания биомассы из управляемых лесов. у стационарных источников для производства энергии как углеродно-нейтральные ».
—U.С. Агентство по охране окружающей среды программный меморандум , 23 апреля 2018 г.
Причина
Несмотря на заявления администрации Трампа и некоторых членов Конгресса, сжигание лесной биомассы для производства электроэнергии не является «углеродно-нейтральным». (Углеродно-нейтральный по существу означает, что это не приводит к чистому увеличению содержания углекислого газа в атмосфере.) Ведущие ученые говорят нам, что когда биомасса удаляется из лесов и сжигается для получения электроэнергии, результатом является увеличение углекислого газа, которое сохраняется в атмосфере в течение десятилетий. , даже в лучшем случае, когда новые деревья пересаживаются немедленно.Это даже не включает дополнительные выбросы, связанные со сбором, измельчением, сушкой, подготовкой и транспортировкой древесных гранул.
Правда
На единицу энергии биомасса приводит к более высоким выбросам, чем уголь.
Миф
«Древесные пеллеты, которые Enviva поставляет для производства энергии, являются устойчивой возобновляемой альтернативой углю и другим ископаемым видам топлива».
—Enviva, Modern Bioenergy веб-страница
Причина
В течение многих лет ученые предупреждали, что сжигание деревьев для производства электроэнергии ухудшает климатические изменения так же, как уголь и другие ископаемые виды топлива.Поскольку древесина является менее энергоемким топливом, заводы, работающие на биомассе, выделяют из своих дымовых труб больше CO2, чем уголь, для выработки того же количества электроэнергии. А вырубка старых деревьев и замена их саженцами сокращает запасы углерода в лесу на десятилетия и более (и только если этим лесам разрешено отрастать, а не превращать их в плантации).
Даже когда электростанции сжигают лесные остатки — остатки лесозаготовительных работ — в результате на десятилетия остается больше CO2 в атмосфере.Это несовместимо с острой необходимостью сократить выбросы, чтобы ограничить ущерб от глобального потепления.
Правда
Практика заготовки древесины в биомассе является неустойчивой и способствует деградации лесов.
Миф
«Enviva производит древесные пеллеты в регионе, используя ряд устойчивых методов, которые защищают экологически уязвимые районы и сохраняют рабочие леса».
—Enviva, « Ответственная работа с лесами / Здоровье и рост » веб-страница
Причина
Сжигание древесины для производства электроэнергии ухудшает состояние лесов и угрожает дикой природе.Расследования неправительственных организаций — вместе с независимыми сообщениями новостных организаций по всему миру — выявили нерациональные методы лесозаготовки, используемые для получения древесины для производства пеллет, производимых и экспортируемых Enviva, крупнейшим в мире производителем древесных гранул для использования в качестве топлива. Эти исследования показывают разрушительную реальность источников биомассы на юго-востоке Соединенных Штатов, в том числе из сплошных рубок спелых лиственных лесов. Они также обращают внимание на огромное количество наиболее углеродоемких видов биомассы, включая целые деревья, которые входят в цепочку поставок отрасли.
Enviva является ведущим поставщиком британского производителя электроэнергии Drax и других крупных энергетических компаний в Европе. Чтобы удовлетворить свой огромный спрос на древесное топливо, такие регионы, как юго-восток, увеличили производство пеллет. Для достижения производственной мощности четырех предприятий Enviva по производству древесных гранул в Северной Каролине и Вирджинии требуется вырубка почти 50 000 акров леса в год.
Truth
Компании, производящие биомассу, полагаются на доминирующую отраслевую схему сертификации, чтобы сделать свои методы экологически безопасными.
Миф
«Видение Программы устойчивой биомассы (SBP) — это экономически, экологически и социально устойчивая цепочка поставок древесной биомассы, которая способствует низкоуглеродной экономике …. Сертификация SBP гарантирует, что древесная биомасса поставляется из законные и устойчивые источники ».
—Drax, Программа устойчивого развития биомассы веб-страница
Причина
Основным сертификатом «экологичных» древесных гранул, используемых Enviva и ее основными клиентами, такими как Drax, является Программа устойчивой биомассы (SBP).С самого начала в этой схеме сертификации доминировала промышленность, и она была построена с использованием подхода самоконтроля, что привело к увеличению выбросов углерода, ускоренной потере естественных лесов и ущербу для местных сообществ. Это не более чем дымовая завеса для уничтожения лесов, как подробно описано в нашем отчете о глубоких недостатках и недостатках SBP.
Индустрия биомассы также создает серьезные риски экологической справедливости для сообществ, в которых она работает. Enviva размещает свои заводы по производству древесных гранул в бедных сельских районах Северной Каролины, Вирджинии и на побережье Мексиканского залива.Это общины, которые уже проживают в регионе, где показатели вырубки леса одни из самых высоких в мире. Они также страдают от одного из самых высоких уровней бедности в стране и сталкиваются с угрозой усиления наводнений из-за изменения климата.
Вид с воздуха на Enviva Northampton в округе Нортгемптон, Северная Каролина, 2019
Правда
Когда компании, производящие биомассу, заявляют о своих правах на выгоду от улавливания углерода лесами, уже растущими в других частях региона, это не делает их древесные гранулы «углеродно-нейтральным» топливом — это двойной счет.
Миф
«Изучение леса на уровне ландшафта показывает … [может] повторно улавливать углерод, выделяемый при сжигании древесных гранул или любого другого древесного сырья для получения энергии в течение года».
—RealClearEnergy, Лес за деревьями: древесная биомасса помогает сократить выбросы CO2 , 29 января 2020 г. как дымовая труба одинакового размера.Тот факт, что другие части леса улавливают углерод, не может компенсировать климатическое воздействие вырубки деревьев и сжигания их для получения электроэнергии.
Промышленность по производству древесных гранул утверждает, что рост оставшихся неразрубленных лесов в другом месте в регионе или штате может компенсировать выбросы дымовых труб от сжигания древесины для топлива электростанций. Это все равно, что требовать, чтобы сберегательный счет соседа покрыл ваш долг. Так называемый ландшафтный учет — это, по сути, двойной учет. Эти необрубленные леса будут расти и «накапливать» углерод в любом случае — с присутствием или без присутствия индустрии биомассы.
Правда
Нам нужно увеличивать, а не сокращаться, поглотитель углерода в лесах. Сжигание деревьев для получения электричества отбрасывает нас назад.
Миф
«Несмотря на быстрый рост населения и повышение спроса на древесину во всем мире, количество деревьев в лесах США увеличивается каждый год на протяжении более 50 лет. Данные государственного и федерального лесного хозяйства показывают, что в регионах, в которых мы работаем, инвентаризация лесов также продолжает расти ».
—Enviva, веб-страница «Ответственная работа с лесами / растущий ресурс»
Причина
В Соединенных Штатах мы уже полагаемся на внутренние леса и другие земли, которые поглощают 11 процентов наших выбросов парниковых газов каждый год, и мы берем на себя ответственность за компенсацию выбросов в цифрах, которые мы сообщаем Организации Объединенных Наций.Эту углеродную выгоду нельзя учесть во второй раз, когда древесина, полученная из лесов, сжигается в качестве топлива из биомассы на электростанциях. Более того, нам срочно необходимо, чтобы поглотитель углерода наших лесов увеличился на , а не уменьшился, в критические годы в предстоящие годы борьбы с нарушением климата.
Правда
Без массивных субсидий биомасса не сможет конкурировать с солнечной и ветровой энергией.
Миф
«Преобразование угольных электростанций в специализированные или совместные электростанции, работающие на биомассе, — один из самых быстрых и наиболее рентабельных способов достижения значительного сокращения выбросов диоксида углерода и других загрязнителей.
— Джон К. Кепплер, председатель, президент и генеральный директор Enviva.
Причина
Установки, работающие на биомассе, неэкономичны по сравнению с солнечными и ветряными. Исследование 2017 года показало, что к 2025 году существующие в Соединенном Королевстве преобразования биомассы будут дороже, чем строительство полностью новых солнечных и ветровых мощностей , включая затраты на интеграцию в сеть.
Аналогичное исследование, проведенное в США, подчеркивает, что эффективность использования энергии ветра, солнца и энергии намного дешевле, чем энергия биомассы, что делает установки, работающие на древесине, неконкурентоспособными на сегодняшних рынках электроэнергии и убыточными инвестициями.Анализ 2018 года показал, что наименее дорогая электроэнергия из биомассы более чем вдвое превышает затраты на энергоэффективность и примерно на 50 процентов выше, чем стоимость электроэнергии от береговых ветров и солнечных батарей. Электроэнергия от четырех заводов Dominion, работающих на биомассе, в Вирджинии стоит дороже, чем 88 процентов электроэнергии, производимой на региональном рынке энергии, включая энергию ветра, солнца и природного газа. Это было верно даже с учетом федеральных налоговых льгот и государственных сертификатов возобновляемой энергии, которые Dominion использовала для оправдания своих инвестиций в биомассу.С тех пор компания Dominion закрыла или значительно сократила использование своих заводов по производству биомассы.
Проще говоря, установка биомассы неэкономична в эксплуатации. Конверсия биомассы также является зрелой технологией, и ожидается сравнительно небольшое снижение затрат. Между тем стоимость солнечной и ветровой энергии продолжает падать.
Правда
Европейские страны тратят миллиарды на субсидии на биомассу — деньги, которые должны пойти на действительно чистую и возобновляемую энергию, такую как солнечная и ветровая.
Миф
«Возобновляемая энергия может производиться из множества источников, таких как ветер, солнце, гидро-, приливы, геотермальные источники и биомасса.
— Информационный бюллетень пересмотренной Директивы Европейской комиссии о возобновляемых источниках энергии
Причина
Европейский Союз ошибочно классифицировал энергию биомассы как форму возобновляемой энергии и рассматривает топливо из биомассы как «углеродно-нейтральное». Это фактически ставит этот грязный источник энергии в один ряд с солнечной или ветровой. Вдобавок к этому государства-члены ЕС предоставляют огромные финансовые субсидии, чтобы стимулировать сжигание биомассы для производства электроэнергии. В некоторых государствах-членах субсидии на энергию биомассы в настоящее время составляют значительную долю всех субсидий, доступных для возобновляемых источников энергии.Эти субсидии на биомассу, предназначенные для продвижения чистой возобновляемой энергии, делают прямо противоположное.
Маркировка биомассы как углеродно-нейтральной отвлекает важные инвестиции от реальных экологически чистых и возобновляемых источников энергии, таких как солнечная, ветровая и геотермальная. Эти альтернативные источники энергии предлагают немедленное сокращение выбросов углерода — не требующие десятилетий ожидания — и делают это без угрозы для лесов. Еще лучше: эти источники энергии легко доступны, надежны, доступны по цене и постоянно расширяются. Вот куда движется будущее чистой энергии.
Что такое альтернативная энергия? — Вселенная сегодня
В последние годы альтернативная энергетика была предметом интенсивного интереса и дискуссий. Благодаря угрозе изменения климата и тому факту, что средние глобальные температуры продолжают расти год за годом, стремление найти формы энергии, которые уменьшат зависимость человечества от ископаемого топлива, угля и других методов загрязнения окружающей среды, естественным образом усилилось.
Хотя большинство концепций альтернативной энергетики не новы, проблема стала актуальной только в последние несколько десятилетий.А благодаря усовершенствованиям в технологии и производстве стоимость большинства видов альтернативной энергии снизилась, а эффективность повысилась. Но что такое альтернативная энергия и какова вероятность того, что она станет мейнстримом?
Определение:
Естественно, ведутся споры о том, что такое «альтернативная энергия» и к чему ее можно применить. С одной стороны, этот термин может относиться к формам энергии, которые не увеличивают углеродный след человечества. В этом отношении он может включать такие вещи, как ядерные установки, гидроэлектростанции, и даже такие вещи, как природный газ и «чистый уголь».
Солнечные батареи для жилых домов в Германии. Предоставлено: Wikimedia Commons / Sideka Solartechnik. С другой стороны, этот термин также используется для обозначения того, что в настоящее время считается нетрадиционными методами получения энергии, таких как солнечная, ветровая, геотермальная энергия, биомасса и другие недавние дополнения. Такая классификация исключает такие методы, как гидроэнергетика, которые существуют уже более века и поэтому довольно распространены в определенных регионах мира.
Еще одним фактором является то, что альтернативные источники энергии считаются «чистыми», что означает, что они не производят вредных загрязнителей.Как уже отмечалось, это может относиться к диоксиду углерода, а также к другим выбросам, таким как оксид углерода, диоксид серы, оксид азота и другие. В рамках этих параметров ядерная энергия не считается альтернативным источником энергии, поскольку она производит высокотоксичные радиоактивные отходы, которые необходимо хранить.
Однако во всех случаях этот термин используется для обозначения форм энергии, которые придут на смену ископаемому топливу и углю в качестве преобладающей формы производства энергии в ближайшие десятилетия.
Виды альтернативной энергии:
Строго говоря, существует множество видов альтернативной энергии. Опять же, определения становятся своего рода камнем преткновения, и этот термин использовался в прошлом для обозначения любого метода, который в то время считался неосновным. Но если использовать этот термин в широком смысле для обозначения альтернатив углю и ископаемым видам топлива, он может включать любое или все из следующего:
Гидроэлектроэнергия: Это относится к энергии, вырабатываемой плотинами гидроэлектростанций, где падающая вода (т.е. реки или каналы) проходят через устройство для вращения турбин и выработки электроэнергии.
Атомная электростанция, выделяющая горячий пар в качестве побочного продукта медленного процесса деления. Предоставлено: Wikipedia Commons / Emmelie CallewaertЯдерная энергия: Энергия, которая вырабатывается в результате реакций медленного деления. Стержни из урана или других радиоактивных элементов нагревают воду для генерации пара, который, в свою очередь, вращает турбины для выработки электроэнергии.
Солнечная энергия: Энергия, получаемая непосредственно от Солнца, где фотоэлектрические элементы (обычно состоящие из кремниевой подложки и размещенные в больших массивах) преобразуют солнечные лучи непосредственно в электрическую энергию.В некоторых случаях тепло, производимое солнечным светом, также используется для производства электроэнергии, известной как солнечно-тепловая энергия.
Энергия ветра: Энергия, вырабатываемая воздушным потоком, когда большие ветряные турбины вращаются ветром для выработки электроэнергии.
Геотермальная энергия: Энергия, вырабатываемая за счет тепла и пара, вырабатываемых геологической деятельностью в земной коре. В большинстве случаев это трубы, проложенные в земле над геологически активными зонами для пропускания пара через турбины, генерируя таким образом электричество.
Приливная сила: Энергия, вырабатываемая приливными ремнями безопасности, расположенными вокруг береговой линии. Здесь ежедневные изменения приливов заставляют воду течь назад и вперед через турбины, генерируя электричество, которое затем передается на электростанции, расположенные на берегу.
Биомасса: Это относится к топливу, полученному из растений и биологических источников, например этанола, глюкозы, водорослей, грибов, бактерий, которые могут заменить бензин в качестве источника топлива.
Водород: Энергия, полученная в процессах с участием газообразного водорода.Это могут быть каталитические преобразователи, в которых молекулы воды разделяются и воссоединяются в результате электролиза; водородные топливные элементы, где газ используется для питания двигателей внутреннего сгорания или нагревается и используется для вращения турбин; или ядерный синтез, когда атомы водорода сливаются в контролируемых условиях, высвобождая невероятное количество энергии.
Мегаамперный сферический токамак (MAST) реактор в Центре термоядерной энергии Калхэма (Великобритания). Кредит: CCFEАльтернативные и возобновляемые источники энергии:
Во многих случаях альтернативные источники энергии также являются возобновляемыми.Однако эти термины не полностью взаимозаменяемы из-за того, что многие формы альтернативной энергии полагаются на ограниченный ресурс. Например, ядерная энергетика основана на уране или других тяжелых элементах, которые необходимо добывать.
Между тем, ветровая, солнечная, приливная, геотермальная и гидроэнергетика полагаются на полностью возобновляемые источники. Солнечные лучи являются самым обильным источником энергии из всех и, хотя и ограничены погодой и суточными режимами, являются постоянными — и поэтому неисчерпаемы с точки зрения промышленности.Ветер также постоянен благодаря вращению Земли и изменениям давления в нашей атмосфере.
Развитие:
В настоящее время альтернативная энергия все еще находится в зачаточном состоянии. Однако эта картина быстро меняется из-за сочетания политического давления, всемирных экологических катастроф (засуха, голод, наводнения, ураганы) и улучшений в технологиях использования возобновляемых источников энергии.
Например, по состоянию на 2015 год мировые потребности в энергии по-прежнему в основном удовлетворялись за счет таких источников, как уголь (41.3%) и природный газ (21,7%). Гидроэнергетика и атомная энергия составляли 16,3% и 10,6%, соответственно, в то время как «возобновляемые источники энергии» (т.е. солнечная энергия, ветер, биомасса и т. Д.) Составляли всего 5,7%.
В Дании на энергию ветра приходится 28% производства электроэнергии, и она дешевле угольной. Кредит: denmark.dkЭто представляет собой значительное изменение по сравнению с 2013 годом, когда мировое потребление нефти, угля и природного газа составляло 31,1%, 28,9% и 21,4% соответственно. Атомная и гидроэнергетика составила 4.8% и 2,45, а возобновляемые источники — всего 1,2%.
Кроме того, увеличилось количество международных соглашений, касающихся ограничения использования ископаемого топлива и развития альтернативных источников энергии. К ним относится Директива о возобновляемых источниках энергии, подписанная Европейским союзом в 2009 году, в которой установлены цели использования возобновляемых источников энергии для всех стран-членов на 2020 год.
По сути, в соглашении говорилось, что ЕС удовлетворяет не менее 20% своих общих потребностей в энергии за счет возобновляемых источников энергии к 2020 году, и что не менее 10% их транспортного топлива будет поступать из возобновляемых источников к 2020 году.В ноябре 2016 года Европейская комиссия пересмотрела эти целевые показатели, установив, что к 2030 году минимум 27% потребностей ЕС в энергии будет обеспечиваться за счет возобновляемых источников энергии.
В 2015 году участники Рамочной конвенции Организации Объединенных Наций об изменении климата (РКИК ООН) встретились в Париже, чтобы разработать рамки для смягчения последствий выбросов парниковых газов и финансирования альтернативной энергетики, которые вступят в силу к 2020 году. Это привело к Парижскому соглашению, которое был принят 12 декабря 2015 г. и открыт для подписания 22 апреля (День Земли) 2016 г. в штаб-квартире ООН в Нью-Йорке.
Крафла — геотермальная электростанция, расположенная в Исландии. Предоставлено: Wikipedia Commons / Ásgeir EggertssonНесколько стран и штатов также были отмечены за свое лидерство в области развития альтернативной энергетики. Например, в Дании энергия ветра обеспечивает до 140% потребности страны в электроэнергии, а излишки поставляются в соседние страны, такие как Германия и Швеция.
Исландия, благодаря своему расположению в Северной Атлантике и действующим вулканам, к 2012 году достигла 100% -ной зависимости от возобновляемых источников энергии за счет сочетания гидроэлектроэнергии и геотермальной энергии.В 2016 году политика Германии по постепенному отказу от нефти и ядерной энергетики привела к тому, что 15 мая 2016 года страна достигла важной вехи, когда почти 100% ее спроса на электроэнергию приходилось на возобновляемые источники.
Штат Калифорния также добился впечатляющих успехов в использовании возобновляемых источников энергии за последние годы. В 2009 году 11,6% всей электроэнергии в штате было получено из возобновляемых источников, таких как ветер, солнце, геотермальная энергия, биомасса и малые гидроэлектростанции.Благодаря многочисленным программам, поощряющим переход на возобновляемые источники энергии, к 2015 году эта зависимость увеличилась до 25%.
Исходя из текущих темпов внедрения, долгосрочные перспективы альтернативной энергетики чрезвычайно позитивны. Согласно отчету Международного энергетического агентства (МЭА) за 2014 год, фотоэлектрическая солнечная энергия и солнечная тепловая энергия будут составлять 27% мирового спроса к 2050 году, что сделает их крупнейшим источником энергии. Аналогичным образом, в отчете о ветроэнергетике за 2013 год указано, что к 2050 году на ветер может приходиться до 18% мирового спроса.
В «Перспективе развития мировой энергетики 2016» МЭА также утверждается, что к 2040 году природный газ, ветер и солнце вытеснят уголь и нефть в качестве преобладающих источников энергии. А некоторые даже заходят так далеко, что — благодаря развитию технологий солнечной, ветровой и термоядерной энергии — ископаемое топливо выйдет из употребления к 2050 году.
Как и все остальное, переход на альтернативные источники энергии был постепенным. Но благодаря растущей проблеме изменения климата и растущему спросу на электроэнергию во всем мире, скорость внедрения чистых и альтернативных методов в последние годы стала экспоненциальной.Когда-нибудь в этом столетии человечество может достичь точки нейтрализации выбросов углерода, и не раньше!
Мы написали много статей об альтернативной энергии для Universe Today. Вот каковы различные типы возобновляемой энергии? Что такое солнечная энергия? Как работает ветряная турбина? Может ли мир работать на солнечной и ветровой энергии? Откуда берется геотермальная энергия? а компромиссы ведут к сделке по изменению климата.
Если вам нужна дополнительная информация об альтернативных источниках энергии, ознакомьтесь с материалами «Альтернативные энергетические культуры в космосе».А вот ссылка на «Альтернативные энергетические технологии для борьбы с изменением климата».
Мы также записали серию Astronomy Cast, посвященную планете Земля. Послушайте, Эпизод 51: Земля.
Источники:
Нравится:
Нравится Загрузка …
Возобновляемые источники энергии | Типы, формы и источники
В настоящее время наиболее популярными возобновляемыми источниками энергии являются:
- Солнечная энергия
- Ветровая энергия
- Гидроэнергетика
- Приливная энергия
- Геотермальная энергия
- Энергия биомассы
Как эти типы возобновляемых источников энергии energy work
1) Солнечная энергия
Солнечный свет — один из самых богатых и свободно доступных энергетических ресурсов нашей планеты.Количество солнечной энергии, которая достигает поверхности Земли за один час, превышает общие потребности планеты в энергии за год. Хотя это звучит как идеальный возобновляемый источник энергии, количество солнечной энергии, которое мы можем использовать, варьируется в зависимости от времени суток и сезона года, а также географического положения. В Великобритании солнечная энергия становится все более популярным способом дополнить потребление энергии. Узнайте, подходит ли это вам, прочитав наше руководство по солнечной энергии.
2) Ветровая энергия
Ветер — изобильный источник чистой энергии.Ветряные фермы становятся все более привычным явлением в Великобритании, поскольку ветроэнергетика вносит постоянно растущий вклад в национальную энергосистему. Чтобы использовать электричество из энергии ветра, турбины используются для приведения в действие генераторов, которые затем подают электроэнергию в национальную энергосистему. Несмотря на то, что существуют бытовые или «внесетевые» системы выработки электроэнергии, не каждая недвижимость подходит для использования в качестве домашней ветряной турбины. Узнайте больше о ветроэнергетике на нашей странице о ветроэнергетике.
3) Гидроэнергетика
Как возобновляемый источник энергии, гидроэнергетика является одним из наиболее коммерчески развитых.Построив плотину или барьер, можно использовать большой резервуар для создания контролируемого потока воды, который будет приводить в движение турбину, вырабатывающую электричество. Этот источник энергии часто может быть более надежным, чем солнечная или ветровая энергия (особенно если это приливно-отливная энергия, а не река), а также позволяет хранить электроэнергию для использования, когда спрос достигает пика. Как и энергия ветра, в определенных ситуациях гидроэнергетика может быть более жизнеспособной в качестве коммерческого источника энергии (в зависимости от типа и по сравнению с другими источниками энергии), но в очень большой степени в зависимости от типа собственности ее можно использовать для бытовых, автономных ‘ поколение.Узнайте больше, посетив нашу страницу о гидроэнергетике.
4) Приливная энергия
Это еще одна форма гидроэнергетики, в которой для привода турбогенераторов используются приливные течения два раза в день. Хотя приливный поток, в отличие от некоторых других источников гидроэнергии, не является постоянным, он очень предсказуем и поэтому может компенсировать периоды, когда приливное течение невелико. Узнайте больше, посетив нашу страницу морской энергетики.
5) Геотермальная энергия
За счет использования естественного тепла под поверхностью земли, геотермальная энергия может использоваться для непосредственного обогрева домов или для выработки электроэнергии.Хотя геотермальная энергия использует энергию прямо у нас под ногами, она имеет незначительное значение в Великобритании по сравнению с такими странами, как Исландия, где геотермальное тепло гораздо более свободно доступно.
6) Энергия биомассы
Это преобразование твердого топлива из растительных материалов в электричество. Хотя по сути, биомасса включает сжигание органических материалов для производства электроэнергии, и в настоящее время это гораздо более чистый и энергоэффективный процесс.Преобразуя сельскохозяйственные, промышленные и бытовые отходы в твердое, жидкое и газовое топливо, биомасса вырабатывает электроэнергию с гораздо меньшими экономическими и экологическими затратами.
Что не является возобновляемым источником энергии?
Ископаемое топливо не является возобновляемым источником энергии, потому что оно не безгранично. Кроме того, они выделяют в нашу атмосферу углекислый газ, который способствует изменению климата и глобальному потеплению.
Сжигать дрова вместо угля немного лучше, но это сложно.С одной стороны, древесина является возобновляемым ресурсом — при условии, что она поступает из устойчиво управляемых лесов. Древесные пеллеты и прессованные брикеты производятся из побочных продуктов деревообрабатывающей промышленности, поэтому, возможно, это отходы вторичной переработки.
Топливо из сжатой биомассы также производит больше энергии, чем бревна. С другой стороны, при сжигании древесины (будь то необработанная древесина или переработанные отходы) частицы попадают в нашу атмосферу.
Будущее возобновляемых источников энергии
По мере роста населения мира растет и спрос на энергию для обеспечения наших домов, предприятий и сообществ.Инновации и расширение возобновляемых источников энергии являются ключом к поддержанию устойчивого уровня энергии и защите нашей планеты от изменения климата.
На сегодняшний день возобновляемые источники энергии составляют 26% мировой электроэнергии, но, по данным Международного энергетического агентства (МЭА), к 2024 году ожидается, что их доля достигнет 30%. «Это поворотный момент для возобновляемой энергетики», — говорится в заявлении МЭА. исполнительный директор, Фатих Бирол.
В 2020 году Великобритания совершит новую удивительную веху в области возобновляемых источников энергии.В среду, 10 июня, страна впервые отметила два месяца работы исключительно на возобновляемых источниках энергии. Это большой шаг в правильном направлении для возобновляемых источников энергии. (1)
Ожидается, что в будущем количество возобновляемых источников энергии будет продолжать расти, поскольку мы видим рост спроса на электроэнергию. Это снизит цены на возобновляемые источники энергии — отлично для нашей планеты и для наших кошельков.
Что такое альтернативная энергия? — Определение и источники — Видео и стенограмма урока
Различные типы альтернативных источников энергии
С точки зрения альтернативных источников энергии наиболее важными являются солнечная, ветровая, геотермальная, гидроэлектрическая, приливная, биомассовая и водородная.Они не идеальны, но чище и могут стать нашим основным источником энергии в будущем. Итак, по очереди, что это за альтернативные источники энергии и каковы ограничения каждого из них?
Солнечная энергия может быть пассивной или активной. В пассивная солнечная энергия учитывается ориентация здания, строительные материалы и даже способ рассеивания света в здании, чтобы в полной мере использовать бесплатную энергию, сияющую на нас от солнца.В активной солнечной энергии фотоэлектрические солнечные панели используются для сбора солнечной энергии, чтобы ее можно было хранить и использовать. Минусы? Солнечные батареи могут быть дорогими, и в пасмурные дни ни пассивная, ни активная солнечная энергия не так полезны.
Ветровая энергия может быть захвачена лопастями ветряной турбины и преобразована в электрический ток, который будет использоваться для питания всего, что зависит от электричества. Загрязнения нет, в мире всегда будет ветер, а ветряные турбины могут быть на суше или на море.Но там, где нельзя рассчитывать на ветер, это привередливый источник энергии.
Геотермальная энергия использует тепло, которое естественным образом содержится в земле под землей. Пар, улавливаемый уходящим теплом, используется для движения турбин, вырабатывающих электричество. В отличие от некоторых других альтернативных источников энергии, которые бесконечны, пар может потерять пар и закончиться.
Вы когда-нибудь клали большой палец на конец шланга, чтобы увеличить давление воды? Гидроэнергетика использует аналогичный подход для подачи воды из плотины через ряд турбин и генераторов для производства энергии. Приливная энергия использует аналогичную идею, но с естественной энергией приливов. В любом случае вода не загрязняется при этом, и количество проходящей через нее воды можно регулировать в зависимости от потребностей в энергии. Но плотины могут быть дорогими, а засухи — проблема гидроэнергетики.
Энергия биомассы — дело сложное. Он использует энергию древесины, пищевых отходов и сельскохозяйственных культур, которая выделяется при сжигании. В очень хороших системах биомассы можно улавливать большую часть этой энергии, но когда что-то сгорает, это также может загрязнять.
Водород имеет хороший потенциал в качестве альтернативного источника энергии. Водородные топливные элементы уже используются в автомобилях, автобусах и грузовиках. Основными побочными продуктами водородных топливных элементов являются кислород и капля воды. Но водородные топливные элементы дороги, и для большинства людей не хватает заправочных станций, чтобы иметь возможность рассчитывать на семейный автомобиль с водородным двигателем, чтобы отвезти детей в школу, на футбольную тренировку, в продуктовый магазин и поездку по штату. бабушка.
Резюме урока
Альтернативная энергия — это любой источник энергии, не использующий ископаемое топливо (уголь, бензин и природный газ). Возобновляемая энергия поступает из природных источников, которые не исчерпываются. Поскольку ископаемое топливо загрязняет окружающую среду и ограничено, люди ищут альтернативы. Альтернативные источники энергии, которые уже используются, включают солнечную, ветровую, геотермальную, гидроэлектрическую, приливную, биомассовую и водородную . У каждого есть свои плюсы и минусы, и, в конечном итоге, энергия, которую мы используем, скорее всего, будет представлять собой смесь их всех.
Возобновляемая энергия, факты и информация
В любой дискуссии об изменении климата возобновляемая энергия обычно возглавляет список 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 используется 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 в себя 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 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 энергииГидроэнергетика: 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 разрушить речные экосистемы и окружающие сообщества, нанося вред дикой природе и вытесняя жителей. Производство гидроэлектроэнергии уязвимо для накопления ила, который может снизить производительность 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, когда коммунальные предприятия обратились к углю и газу, чтобы заменить потерянную из-за засухи гидроэнергетику. 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.
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: Солнечная энергия меняет энергетические рынки по всему миру, от крыш домов до крупных ферм.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 г. Солнечная тепловая энергия также используется во всем мире для горячего водоснабжения, отопления и охлаждения.
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 и более, для выработки электроэнергии. В меньшем масштабе в некоторых зданиях есть геотермальные тепловые насосы, которые используют разницу температур в несколько футов под землей для отопления 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.
Мировое производство биотоплива увеличилось, основным источником которого является этанол на основе кукурузы.
Способы стимулирования использования возобновляемых источников энергииГорода, штаты и федеральные правительства по всему миру проводят политику, направленную на увеличение использования возобновляемых источников энергии. По крайней мере, 29 штатов США установили стандарты портфеля возобновляемых источников энергии — политики, которые предписывают определенный процент энергии из возобновляемых источников, более 100 городов по всему миру в настоящее время могут похвастаться как минимум 70% возобновляемой энергии, а третьи берут на себя обязательства достичь 100%.Другие стратегии, которые могут способствовать росту возобновляемых источников энергии, включают ценообразование на выбросы углерода, стандарты экономии топлива и стандарты эффективности зданий. Корпорации тоже вносят свой вклад, покупая рекордные объемы возобновляемой энергии в 2018 году.
Интересно, сможет ли ваш штат когда-либо работать на 100% возобновляемых источниках 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.
Возобновляемая энергия | Центр климатических и энергетических решений
БиомассаИсточники энергии биомассы используются для выработки электроэнергии и обеспечения прямого отопления, а также могут быть преобразованы в биотопливо в качестве прямого заменителя ископаемого топлива, используемого в 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 гибкие возможности В качестве топлива для транспортных средств можно использовать смесь бензина с этанолом, содержащую 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 биоэнергии 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 энергия В 2018 году компанияGeothermal произвела во всем мире примерно 175 ТВтч, половину в виде электроэнергии (примерно 13.3 ГВт мощности), а оставшаяся половина — в виде тепла. (Общий объем производства электроэнергии в мире в 2018 году составил 26700 ТВтч).
В Соединенных Штатах в 2018 году было произведено 16 миллиардов кВтч геотермальной электроэнергии, что составляет около 4 процентов производства электроэнергии из негидроэлектрических возобновляемых источников, но лишь 0,4 процента от общего 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.Вода откачивается из этого колодца, 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, часть воды теряется на испарение в этом процессе, 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.