Таблица альтернативные источники энергии: Виды альтернативной энергетики. Справка – РИА Новости, 13.11.2009

Содержание

Доля ВИЭ в электроэнергетике ФРГ впервые превысила 50 процентов | Экономика в Германии и мире: новости и аналитика | DW

Возобновляемая энергетика впервые произвела в Германии больше электроэнергии, чем традиционная. В 1-м квартале 2020 года возобновляемые источники энергии (ВИЭ) обеспечили свыше половины всего выработанного в стране электричества: 51,2%. Об этом сообщило 28 мая Федеральное статистическое ведомство ФРГ (Destatis).

Оно особо подчеркнуло, что в первые три месяца этого года пандемия коронавируса еще не успела “ощутимо сказаться” на немецкой электроэнергетике, снижение общей генерации на 6,6% “находится в рамках обычных колебаний”.

Главным энергоносителем в Германии впервые стал ветер

Согласно предварительным данным, выработка электроэнергии с помощью ветра, биогаза, солнца и других ВИЭ выросла по сравнению с первым кварталом 2019 года на 14,9%, продолжая тем самым бурный рост последних лет. При этом наибольший рост показала ветряная энергетика. Всего за год она увеличила производство на 21,4%. Эксперты Destatis связывают это с тем, что первые три месяца нынешнего года в Германии было особенно много ветреных дней. Ведь установка новых ветрогенераторов в последнее время как раз застопорилась.

В последнее время в Германии усиленно сооружали морские ветропарки

В результате ветер впервые стал основным энергоносителем в ФРГ, на него пришлось больше трети всей генерации электроэнергии: 34,9%. Доля биогаза составила 5,5%, у фотовольтаики (солнечной энергии) она выросла с 4% до 4,8%.

Одновременно произошло обвальное сокращение доли угля в немецкой электроэнергетике. Всего за год эта доля уменьшилась на треть и по итогам первого квартала составила 22,3%.

Поставки российского угля в ФРГ начали падать

Электростанции в Германии работают как на каменном, так и на буром угле. Добыча каменного угля была прекращена в ФРГ в конце 2018 года, теперь он только импортный, его главным поставщиком на немецкий рынок, причем с большим отрывом от США, Австралии и Колумбии, является Россия.

На нее приходится почти половина всех поставок.

Демонстрация защитников природы против электростанции, работающей на каменном угле

Объемы импорта российского энергетического угля в Германию, особенно из Кузбасса, в последние десять лет быстро нарастали и, согласно Destatis, достигли пика в 2018 году, когда в РФ были закуплены 17,64 млн тонн. В прошлом году поставки снизились до 15,8 млн тонн, в 1-м квартале нынешнего составили 3,68 млн тонн.

Быстрое снижение роли угольных электростанций в немецкой электроэнергетике делает дальнейшее сокращение закупок российского каменного угля весьма вероятным. Одновременно оно ведет к снижению спроса и на немецкий бурый уголь, так что окончательный отказ Германии от использования в электроэнергетике угля как самого неэкологичного энергоносителя может произойти и раньше 2038 года.

Скромная доля газовых электростанций, роль АЭС падает

Доля природного газа в немецкой электроэнергетике осталась в 1-м квартале 2020 года примерно на уровне первых трех месяцев прошлого года и составила 12,7%. Таким образом, “голубое топливо”, главным поставщиком которого в Германию также является Россия, всего лишь сохраняет, но не увеличивает свою относительно скромную долю в производстве электричества.

Трубоукладчик “Академик Черский” должен достроить газопровод “Северный поток-2”

Так что газ идет на немецком рынке главным образом на отопление и лишь небольшая его часть потребляется химической промышленностью в качестве сырья, тогда как на его использовании в качестве газомоторного топлива в ФРГ фактически поставлен крест. Из этого следует, что спрос на газ решающим образом зависит от погодных условий. Вот почему нынешняя теплая зима в Германии и других странах ЕС весьма способствовала значительному падению потребления и цен на продукцию “Газпрома”.

Доля атомной энергии в немецкой электроэнергетике сократилась в 1-м квартале 2020 года на 16,9% и составляет теперь 11,6%. Так что предстоящий окончательный отказ Германии от ядерной энергии, предполагающий отключение последних немецких АЭС к концу 2022 года, не угрожает стабильности энергоснабжения в стране.

Особенно если ВИЭ и дальше будут высокими темпами наращивать свою долю в немецкой электроэнергетике. Необычайно солнечные и частично весьма ветреные апрель и май в Германии делают такой сценарий весьма реалистичным. По меньшей мере во 2-м квартале.

Смотрите также:

Защита климата в Германии: программа правительства до 2030 года
Закрытие угольных электростанций
Правительство ФРГ решило к 2038 году прекратить использование в электроэнергетике угля – самого вредного для климата ископаемого энергоносителя. Уже в 2022 году общая мощность угольных электростанций сократится на четверть. Ускоренными темпами будут закрывать те, что работают на импортном каменном угле. За свертывание добычи бурого угля ряд регионов Германии получит многомиллиардные компенсации.
Защита климата в Германии: программа правительства до 2030 года
Развитие возобновляемой энергетики
К 2030 году 65% потребляемой в Германии электроэнергии должны производиться из возобновляемый источников (ВИЭ), прежде всего – с помощью ветра и солнца. На момент принятия программы в сентябре 2019 года этот показатель составлял около 43%. Среди мер стимулирования развития ВИЭ – повышение материальной заинтересованности местных органов власти в установке на своей территории ветрогенераторов.
Защита климата в Германии: программа правительства до 2030 года
Введение сертификатов на выбросы CO2
Тот, кто выбрасывает в атмосферу значительные объемы парниковых газов, должен за это платить. Таков смысл системы CO2-сертификатов, введенной в Европейском Союзе еще в 2005 году для промышленных предприятий. В Германии с 2021 года приобретать подобные сертификаты обязаны будут также компании, продающие потребителям различные виды топлива. В результате оно должно подорожать.
Защита климата в Германии: программа правительства до 2030 года
Повышение цен на топливо
Цена CO2-сертификатов, согласно правительственной программе, будет в 2021-25 годах планомерно расти. Это должно привести к постепенному удорожанию, в частности, бензина и дизельного топлива на заправочных станциях. Цель правительственной программы – подтолкнуть автомобилистов к более экономному расходованию нефтепродуктов и, в конечном счете, к переходу на экологичные виды транспорта.
Защита климата в Германии: программа правительства до 2030 года
Стимулирование электромобильности
Правительство ФРГ расширило и продлило до 2025 года программу стимулирования покупки полностью электрических автомобилей и заряжаемых от розетки плагин-гибридов. Так, скидка на электромобили по цене до 40 тысяч евро увеличена с 4 до 6 тысяч евро, для более дорогих моделей она составляет 5 тысяч евро. Одновременно решено в 2020-21 годах установить 50 тысяч новых общедоступных станций зарядки.
Защита климата в Германии: программа правительства до 2030 года
Увеличение налога на авиабилеты
Выбросы от работы авиадвигателей весьма способствуют парниковому эффекту, поэтому правительство ФРГ стремится сократить число авиаперелетов, особенно внутри Германии и Европы. Один из пунктов программы защиты климата – повышение с 1 апреля 2020 года налога на авиабилеты. В частности, на 5,65 евро до 13,03 евро при вылете из аэропортов на территории Германии по внутриевропейским маршрутам.
Защита климата в Германии: программа правительства до 2030 года
Налоговые льготы железной дороге
Чем больше пассажиров предпочтут автомобилям, междугородним автобусам и самолетам электропоезда, тем лучше для климата, считает правительство ФРГ. Один из пунктов его программы – снижение НДС на железнодорожные билеты с 19% до льготных 7% с 1 января 2020 года и, в результате, их удешевление в поездах дальнего следования на 10%. Недополученные налоги казне компенсирует сбор с авиапассажиров.
Защита климата в Германии: программа правительства до 2030 года
Запрет дизельного отопления домов
Значительные выбросы CO2 возникают при обогреве зданий. Во многих немецких домах, прежде всего – индивидуальных, все еще действуют отопительные системы на мазуте или солярке, зачастую очень старые и малоэффективные. Государство готово взять на себя 40% расходов на их замену современными экологичными технологиями. А с 2026 года установка дизельных котлов будет вообще запрещена.
Защита климата в Германии: программа правительства до 2030 года
Поддержка энергосберегающего жилья
Чем больше в здании применяется энергосберегающих технологий, тем меньше энергии требуется для его отопления. Поэтому с 2020 года правительство Германии в рамках программы защиты климата будет предоставлять налоговые льготы всем домовладельцам за установку в окнах энергосберегающих стеклопакетов и за теплоизоляцию стен и крыши.

Автор: Андрей Гурков

Проблема перехода на альтернативные источники энергии

%PDF-1.4 % 1 0 obj > /Pages 2 0 R /Type /Catalog /Metadata 3 0 R >> endobj 4 0 obj /Title >> endobj 2 0 obj > endobj 3 0 obj > stream

Проблема перехода на альтернативные источники энергии

Глушенко Д.

В.; Сапцына Е. Ю. endstream endobj 5 0 obj > /MediaBox [0 0 595.

32 841.92] /Parent 2 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] /XObject > >> /StructParents 365 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 6 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 2 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] >> /StructParents 367 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 7 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 2 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] >> /StructParents 368 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 8 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 2 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] /XObject > >> /StructParents 369 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 9 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 2 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] >> /StructParents 370 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 10 0 obj > endobj 11 0 obj > /BS > /F 4 /Rect [251.

k)9BcPXSm@f”ʴy[Rw(~ m]’R(YɠYM ‘”SINtjV+rt۲̞q

Экологические проблемы энергетического обеспечения человечества

Введение. Энергия – проблемы роста потребления

Энергетический кризис – явление, возникающее, когда спрос на энергоносители значительно выше их предложения. Его причины могут находиться в области логистики, политики или физического дефицита.

Потребление энергии является обязательным условием существования человечества. Наличие доступной для потребления энергии всегда было необходимо для удовлетворения потребностей человека, увеличения продолжительности и улучшения условий его жизни.

История цивилизации – история изобретения все новых и новых методов преобразования энергии, освоения ее новых источников и в конечном итоге увеличения энергопотребления.
Первый скачок в росте энергопотребления произошел, когда человек научился добывать огонь и использовать его для приготовления пищи и обогрева своих жилищ.

Источниками энергии в этот период служили дрова и мускульная сила человека. Следующий важный этап связан с изобретением колеса, созданием разнообразных орудий труда, развитием кузнечного производства. К XV веку средневековый человек, используя рабочий скот, энергию воды и ветра, дрова и небольшое количество угля, уже потреблял приблизительно в 10 раз больше, чем первобытный человек. Особенно заметное увеличение мирового потребления энергии произошло за последние 200 лет, прошедшие с начала индустриальной эпохи, – оно возросло в 30 раз и достигло в 1998 г. 13.7 Гигатонн условного топлива в год. Человек индустриального общества потребляет в 100 раз больше энергии, чем первобытный человек.
В современном мире энергетика является основой развития базовых отраслей промышленности, определяющих прогресс общественного производства. Во всех промышленно развитых странах темпы развития энергетики опережали темпы развития других отраслей.
В то же время энергетика – один из источников неблагоприятного воздействия на окружающую среду и человека.

Она влияет на атмосферу (потребление кислорода, выбросы газов, влаги и твердых частиц), гидросферу (потребление воды, создание искусственных водохранилищ, сбросы загрязненных и нагретых вод, жидких отходов) и на литосферу (потребление ископаемых топлив, изменение ландшафта, выбросы токсичных веществ).
Несмотря на отмеченные факторы отрицательного воздействия энергетики на окружающую среду, рост потребления энергии не вызывал особой тревоги у широкой общественности. Так продолжалось до середины 70-х годов, когда в руках специалистов оказались многочисленные данные, свидетельствующие о сильном антропогенном давлении на климатическую систему, что таит угрозу глобальной катастрофы при неконтролируемом росте энергопотребления. С тех пор ни одна другая научная проблема не привлекает такого пристального внимания, как проблема настоящих, а в особенности предстоящих изменений климата.
Считается, что одной из главных причин этого изменения является энергетика. Под энергетикой при этом понимается любая область человеческой деятельности, связанная с производством и потреблением энергии.

Значительная часть энергетики обеспечивается потреблением энергии, освобождающейся при сжигании органического ископаемого топлива (нефти, угля и газа), что, в свою очередь, приводит к выбросу в атмосферу огромного количества загрязняющих веществ.
Такой упрощенный подход уже наносит реальный вред мировой экономике и может нанести смертельный удар по экономике тех стран, которые еще не достигли необходимого для завершения индустриальной стадии развития уровня потребления энергии, в том числе России. В действительности все обстоит гораздо сложнее. Помимо парникового эффекта, ответственность за который, частично лежит на энергетике, на климат планеты оказывает влияние ряд естественных причин, к числу важнейших из которых относятся солнечная активность, вулканическая деятельность, параметры орбиты Земли, автоколебания в системе атмосфера-океан. Корректный анализ проблемы возможен лишь с учетом всех факторов, при этом, разумеется, необходимо внести ясность в вопрос, как будет вести себя мировое энергопотребление в ближайшем будущем, действительно ли человечеству следует установить жесткие самоограничения в потреблении энергии с тем, чтобы избежать катастрофы глобального потепления.

Современные тенденции развития энергетики

Рис. 5.37. Мировое потребление коммерческой энергии Е и численность населения Р во второй половине XX столетия

    Общепринятая классификация подразделяет источники первичной энергии на коммерческие и некоммерческие.
    Коммерческие источники энергии включают в себя твердые (каменный и бурый уголь, торф, горючие сланцы, битуминозные пески), жидкие (нефть и газовый конденсат), газообразные (природный газ) виды топлива и первичное электричество (электроэнергия, произведенная на ядерных, гидро-, ветровых, геотермальных, солнечных, приливных и волновых станциях).
    К некоммерческим относят все остальные источники энергии (дрова, сельскохозяйственные и промышленные отходы, мускульная сила рабочего скота и собственно человека).
    Мировая энергетика в целом на протяжении всей индустриальной фазы развития общества основана преимущественно на коммерческих энергоресурсах (около 90% общего потребления энергии).

Хотя следует отметить, что существует целая группа стран (экваториальная зона Африки, Юго-Восточная Азия), многочисленное население которых поддерживает свое существование почти исключительно за счет некоммерческих источников энергии.
Различного рода прогнозы потребления энергии, базирующиеся на данных за последние 50-60 лет предполагают, что примерно до 2025 г. ожидается сохранение современного умеренного темпа роста мирового потребления энергии – около 1.5% в год и проявившая себя в последние 20 лет стабилизация мирового душевого потребления на уровне 2.3-2.4 т усл.топл./(чел.-год). После 2030 г. по прогнозу начнется медленное снижение среднемирового уровня душевого потребления энергии к 2100 г. При этом общее потребление энергии обнаруживает явную тенденцию к стабилизации после 2050 г. и даже слабого уменьшения к концу века.
Одним из важнейших факторов, учитывавшихся при разработке прогноза, является обеспеченность ресурсами мировой энергетики, базирующейся на сжигании ископаемого органического топлива.

В рамках рассматриваемого прогноза, безусловно, относящегося к категории умеренных по абсолютным цифрам потребления энергии, исчерпание разведанных извлекаемых запасов нефти и газа наступит не ранее 2050 г., а с учетом дополнительных извлекаемых ресурсов – после 2100 г. Если принять во внимание, что разведанные извлекаемые запасы угля значительно превосходят запасы нефти и газа, вместе взятые, то можно утверждать, что развитие мировой энергетики по данному сценарию обеспечено в ресурсном отношении более чем на столетие.
Вместе с тем, результаты прогнозов дают значительный разброс, что хорошо видно из подборки некоторых опубликованных данных прогнозов на 2000 г.

Таблица 5.7. Некоторые недавние прогнозы энергопотребления на 2000 г.
(в скобках – год публикации) и его действительное значение.

Прогностический центр	Потребление первичной энергии, Гт усл. топл./год
Институт атомной энергии (1987)	21.2
Международный институт прикладного системного анализа (IIASA) (1981)	20.0
Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ) (1981)	18.7
Окриджская национальная лаборатория (ORNL) (1985)	18.3
Международная комиссия по изменению климата (IPCC) (1992)	15.9
Лаборатория глобальных проблем энергетики ИБРАЭ РАН–МЭИ (1990)	14.5
Действительное энергопотребление	14.3

Уменьшение энергопотребления по отношению к прогнозируемому связаны, прежде всего, с переходом от экстенсивных путей ее развития, от энергетической эйфории к энергетической политике, основанной на повышении эффективности использования энергии и всемерной ее экономии.
Поводом для этих изменений стали энергетические кризисы 1973 и 1979 годов, стабилизация запасов ископаемых топлив и удорожание их добычи, желание уменьшить обусловленную экспортом энергоресурсов зависимость экономики от политической нестабильности в мире.

Табл.5.8. Стоимость электроэнергии от различных источников в США в 2000 г. (долл./кВт.ч).

Источник электроэнергии	Стоимость
АЭС	0.14–0.15
ТЭС (уголь)	0.07–0.09
ГЭС (большие)	0.04
ГЭС (малые)	0.10–0.12
ТЭС (газовые)	0.04–0.06
ТЭС (биомасса)	0. 07–0.10
ТЭС (геотермальные)	0.04
ВЭС (ветроустановки)	0.06–0.10
ГТЭС (гелиоустановки)	0.10–0.20

    Вместе с тем, говоря о потреблении энергии, следует отметить, что в постиндустриальном обществе должна быть решена еще одна основополагающая задача – стабилизация численности населения.
    Современное общество, не решившее эту проблему или, по крайней мере, не предпринимающее усилий для ее решения, не может считаться ни развитым, ни цивилизованным, поскольку совершенно очевидно, что бесконтрольный рост населения ставит непосредственную угрозу существования человека как биологического вида.
    Итак, потребление энергии на душу населения в мире обнаруживает явную тенденцию к стабилизации. Следует отметить, что этот процесс начался еще около 25 лет тому назад, т. е. задолго до нынешних спекуляций на глобальном изменении климата. Такое явление в мирное время наблюдается впервые с начала индустриальной эпохи и связано с массовым переходом стран мира в новую, постиндустриальную стадию развития, в которой потребление энергии на душу населения остается постоянным. Указанный факт имеет весьма важное значение, поскольку в результате и величина общего потребления энергии в мире растет гораздо более медленными темпами. Можно утверждать, что серьезное замедление темпов роста энергопотребления оказалось полной неожиданностью для многих прогнозистов.

Кризис топливных ресурсов

    В начале 70-х годов страницы газет запестрели заголовками: «Энергетический кризис!», «Надолго ли хватит органического топлива?», «Конец нефтяного века!», «Энергетический хаос». Этой теме до сих пор большое внимание уделяют все средства массовой информации – печать, радио, телевидение. Основания для такой тревоги есть, ибо человечество вступило в сложный и достаточно долгий период мощного развития своей энергетической базы. Поэтому следуете просто расходовать известные сегодня запасы топлива, но расширяя масштабы современной энергетики, отыскивать новые источники энергии и развивать новые способы её преобразования.
    Прогнозов о развитии энергетики сейчас очень много. Тем не менее, несмотря на улучшившуюся методику прогнозирования, специалисты, занимающиеся прогнозами, не застрахованы от просчетов, и не имеют достаточных оснований говорить о большой точности своих прогнозов для такого временного интервала, каким являются 40-50 лет.
    Человек всегда будет стремиться обладать как можно большим количеством энергии, обеспечивающим движение вперед. Не всегда наука и техника дадут ему возможность получать энергию во всевозрастающих объемах. Но, как показывает историческое развитие, обязательно будут появляться новые открытия и изобретения, которые помогут человечеству сделать очередной качественный скачок и пойти к новым достижениям ещё более быстрыми шагами.
    Тем не менее, пока проблема истощения энергетических ресурсов остается. Ресурсы, которыми обладает Земля, делятся на возобновляемые и невозобновляемые. К первым относятся солнечная энергия, тепло Земли, приливы океанов, леса. Они не прекратят существования, пока будут Солнце и Земля. Невозобновляемые ресурсы не восполняются природой или восполняются очень медленно, гораздо медленнее, чем их расходуют люди. Скорость образования новых горючих ископаемых в недрах Земли определить довольно трудно. В связи с этим оценки специалистов различаются более чем в 50 раз. Если даже принять самое большое это число, то все равно скорость накопления топлива в недрах Земли в тысячу раз меньше скорости его потребления. Поэтому такие ресурсы и называют невозобновляемыми. Оценка запасов и потребления основных из них приведена в табл.5.44. В таблице приведены потенциальные ресурсы. Поэтому при существующих сегодня методах добычи из них можно извлечь только около половины. Другая половина остается в недрах. Именно поэтому, часто утверждают, что запасов хватит на 120-160 лет. Большую тревогу вызывает намечающееся истощение нефти и газа, которого (по имеющимся оценкам) может хватить всего на 40-60 лет.
    С углем свои проблемы. Во-первых, его транспортировка – дело весьма трудоемкое. Так в России, основные запасы угля сосредоточены на востоке, а основное потребление – в европейской части. Во-вторых, широкое использование угля связано с серьезным загрязнением атмосферы, засорением поверхности земли и ухудшением почвы.
    В разных странах все перечисленные проблемы выглядят различно, но решение их почти везде было одно – внедрение атомной энергетики. Запасы уранового сырья тоже ограничены. Однако если говорить о современных тепловых реакторах усовершенствованного типа, то для них, вследствие достаточно большой их эффективности, можно считать запасы урана практически безграничными.
    Так почему же люди заговорили об энергетическом кризисе, если запасов только органического топлива хватит на сотни лет, а в резерве ещё ядерное?
    Весь вопрос в том, сколько оно стоит. И именно с этой стороны нужно рассматривать сейчас энергетическую проблему. в недрах земли ещё много, но их добыча Нефти, газа стоит все дороже и дороже, так как эту энергию приходится добывать из более бедных и глубоко залегающих пластов, из небогатых месторождений, открытых в необжитых, труднодоступных районах. Гораздо больше приходится и придется вкладывать средств для того, чтобы свести к минимуму экологические последствия использования органического топлива.
    Атомная энергия внедряется сейчас не потому, что она обеспечена топливом на столетия и тысячелетия, а, скорее из-за экономии и сохранения на будущее нефти и газа, а также из-за возможности уменьшения экологической нагрузки на биосферу.
    Существует распространенное мнение, что стоимость электроэнергии АЭС значительно ниже стоимости энергии, вырабатываемой на угольных, а в перспективе – и газовых электростанциях. Но если подробно рассмотреть весь цикл атомной энергетики (от добычи сырья до утилизации РАО, включая расходы на строительство самой АЭС), то эксплуатация АЭС и обеспечение ее безопасной работы оказываются дороже, чем строительство и работа станции такой же мощности на традиционных источниках энергии (табл.5.8 на примере экономики США).
    Поэтому в последнее время все больший акцент делается на энергосберегающих технологиях и возобновляемых источниках – таких как солнце, ветер, водная стихия. Например, в Европейском союзе поставлена цель к 2010-2012 гг. получать 22% электроэнергии с помощью новых источников. В Германии, например, уже в 2001 г. энергия, производимая от возобновимых источников, была равносильна работе 8 атомных реакторов, или 3.5% всей электроэнергии.
    Многие считают, что будущее принадлежит дарам Солнца. Однако, оказывается и здесь все не так просто. Пока стоимость получения электроэнергии с применением современных солнечных фотоэлектрических элементов в 100 раз выше, чем на обычных электростанциях. Однако специалисты, занимающиеся фотоэлементами, полны оптимизма, и считают, что им удастся существенно снизить их стоимость.
    Точки зрения специалистов на перспективы использования возобновляемых источников энергии очень различаются. Комитет по науке и технике в Англии, проанализировав перспективы освоения таких источников энергии, пришел к выводу, что их использование на базе современных технологий пока минимум в два-четыре раза дороже строительства АЭС. Другие специалисты в различных прогнозах этим источникам энергии уже в недалеком будущем. По-видимому, источники возобновляемой энергии будут применяться в отдельных районах мира, благоприятных для их эффективного и экономичного использования, но в крайне ограниченных масштабах. Основную долю энергетических потребностей человечества должны обеспечить уголь и атомная энергетика. Правда, пока нет настолько дешевого источника, который позволил бы развивать энергетику такими быстрыми темпами, как бы этого хотелось.
    Сейчас и на предстоящие десятилетия наиболее экологичным источником энергии представляются ядерные, а затем, возможно, и термоядерные редакторы. С их помощью человек и будет двигаться по ступеням технического прогресса. Будет двигаться до тех пор, пока не откроет и не освоит какой-либо другой, более удобный источник энергии.
    На рис.5.38 приведен график роста мощности АЭС в мире и производства электроэнергии за 1971-2006 гг., и прогнозы развития на 2020-30 гг. Помимо упомянутых выше, несколько развивающихся стран, таких, как Индонезия, Египет, Иордания и Вьетнам, заявили о возможности создания АЭС и сделали первые шаги в этом направлении.

Рис.5.38. (наверху) Рост мощности АЭС и производства электроэнергии за 1971-2006 гг. по данным МАГАТЭ и прогнозы мощности АЭС в Мире на 2020-2030 гг. (внизу)

Экологический кризис энергетики

Основные формы влияния энергетики на окружающую среду состоят в следующем.

Основной объем энергии человечество пока получает за счет использования невозобновимых ресурсов.
Загрязнение атмосферы: тепловой эффект, выделение в атмосферу газов и пыли.
3. Загрязнение гидросферы: тепловое загрязнение водоемов, выбросы загрязняющих веществ.
Загрязнение литосферы при транспортировке энергоносителей и захоронении отходов, при производстве энергии.
Загрязнение радиоактивными и токсичными отходами окружающей среды.
Изменение гидрологического режима рек гидроэлектростанциями и как следствие загрязнение на территории водотока.
Создание электромагнитных полей вокруг линий электропередач.

Согласовать постоянный рост энергопотребления с ростом отрицательных последствий энергетики, учитывая, что в ближайшее время человечество ощутит ограниченность ископаемого топлива, можно, по-видимому, двумя способами

Экономия энергии. Степень влияния прогресса на экономию энергии можно продемонстрировать на примере паровых машин. Как известно, КПД паровых машин 100 лет назад составлял 3-5%, а сейчас достигает 40%. Развитие мировой экономики после энергетического кризиса 70 годов также показало, что на этом пути у человечества есть значительные резервы. Применение ресурсосберегающих и энергосберегающих технологий обеспечило значительное сокращение потребления топлива и материалов в развитых странах.
Развитие экологически более чистых видов производства энергии. Решить проблему, вероятно, способно развитие альтернативных видов энергетики, особенно базирующихся на использовании возобновляемых источников. Однако пути реализации данного направления пока не очевидны. Пока возобновимые источники дают не более 20 % общемирового потребления энергии. Основной вклад в эти 20% дают использование биомассы и гидроэнергетика.

Экологические проблемы традиционной энергетики

Основная часть электроэнергии производится в настоящее время на тепловых электростанциях (ТЭС). Далее обычно идут гидроэлектростанции (ГЭС) и атомные электростанции (АЭС).

    1) Тепловые электростанции
    В большинстве стран мира доля электроэнергии, вырабатываемой на ТЭС больше 50%. В качестве топлива на ТЭС обычно используются уголь, мазут, газ, сланцы. Ископаемое топливо относится к невозобновимым ресурсам. Согласно многим оценкам угля на планете хватит на 100-300 лет, нефти на 40-80 лет, природного газа на 50-120 лет.
    Коэффициент полезного действия ТЭС составляет в среднем 36-39%. Наряду с топливом ТЭС потребляет значительное количество воды. Типичная ТЭС мощностью 2 млн. кВт ежесуточно потребляет 18 000 т угля, 2500 т мазута, 150 000 м³ воды. На охлаждение отработанного пара на ТЭС используются ежесуточно 7 млн. м³ воды, что приводит к тепловому загрязнению водоема-охладителя.
    Для ТЭС характерно высокое радиационное и токсичное загрязнение окружающей среды. Это обусловлено тем, что обычный уголь, его зола содержат микропримеси урана и ряда токсичных элементов в значительно больших концентрациях, чем земная кора.
    При строительстве крупных ТЭС или их комплексов загрязнение еще более значительно. При этом могут возникать новые эффекты, например, обусловленные превышением скорости сжигания кислорода над скоростью его образования за счет фотосинтеза земных растений на данной территории, или вызванные увеличением концентрации углекислого газа в приземном слое.
    Из ископаемых источников топлива наиболее перспективным является уголь (его запасы огромны по сравнению с запасами нефти и газа). Основные мировые запасы угля сосредоточены в России, Китае и США. При этом основное количество энергии в настоящее время вырабатывается на ТЭС за счет использования нефтепродуктов. Таким образом, структура запасов ископаемого топлива не соответствует структуре его современного потребления при производстве энергии. В перспективе – переход на новую структуру потребления ископаемого топлива (угля) вызовет значительные экологические проблемы, материальные затраты и изменения во всей промышленности. Ряд стран уже начал структурную перестройку энергетики.

Рис.5.39. Дивногорская ГЭС.

    2) Гидроэлектростанции
    Основные достоинства ГЭС – низкая себестоимость вырабатываемой электроэнергии, быстрая окупаемость (себестоимость примерно в 4 раза ниже, а окупаемость в 3-4 раза быстрее, чем на ТЭС), высокая маневренность, что очень важно в периоды пиковых нагрузок, возможность аккумуляции энергии.
    Но даже при полном использовании потенциала всех рек Земли можно обеспечить не более четверти современных потребностей человечества. В России используется менее 20 % гидроэнергетического потенциала. В развитых странах эффективность использования гидроресурсов в 2-3 раза выше, т.е. здесь у России есть определенные резервы. Однако сооружение ГЭС (особенно на равнинных реках) приводит ко многим экологическим проблемам. Водохранилища, необходимые для обеспечения равномерной работы ГЭС, вызывают изменения климата на прилегающих территориях на расстояниях до сотен километров, являются естественными накопителями загрязнений.
    В водохранилищах развиваются сине-зеленые водоросли, ускоряются процессы эфтрофикации, что приводит к ухудшению качества воды, нарушает функционирование экосистем. При строительстве водохранилищ нарушаются естественные нерестилища, происходит затопление плодородных земель, изменяется уровень подземных вод.
    Более перспективным является сооружение ГЭС на горных реках. Это обусловлено более высоким гидроэнергетическим потенциалом горных рек по сравнению с равнинными реками. При сооружении водохранилищ в горных районах не изымаются из землепользования большие площади плодородных земель.

Рис.5.40. Балаковская АЭС.

    3) Атомные электростанции
    АЭС не вырабатывают углекислого газа, объем других загрязнений атмосферы по сравнению с ТЭС также мал. Количество радиоактивных веществ, образующихся в период эксплуатации АЭС, сравнительно невелико. В течение длительного времени АЭС представлялись как наиболее экологически чистый вид электростанций и как перспективная замена ТЭС, оказывающих влияние на глобальное потепление. Однако процесс безопасной эксплуатации АЭС еще не решен. С другой стороны, замена основной массы ТЭС на АЭС для устранения их вклада в загрязнение атмосферы в масштабе планеты не осуществима из-за огромных экономических затрат.
    Чернобыльская катастрофа привела к коренному изменению отношения населения к АЭС в регионах размещения станций или возможного их строительства. Поэтому перспектива развития атомной энергетики в ближайшие годы неясна. Среди основных проблем использования АЭС можно выделить следующие.
    1. Безопасность реакторов. Все современные типы реакторов ставят человечество под угрозу риска глобальной аварии, подобной Чернобыльской. Такая авария может произойти по вине конструкторов, из-за ошибки оператора или в результате террористического акта. Принцип внутренней самозащищенности активной зоны реактора в случае развития аварии по худшему сценарию с расплавлением активной зоны должен быть непреложным требованием при проектировании реакторов. Ядерная технология сложна. Потребовались годы анализа и накопленного опыта, чтобы просто осознать возможность возникновения некоторых типов аварий.
    Неопределенности в отношении безопасности никогда не будут полностью разрешены заранее. Большое их количество будет обнаружено только во время эксплуатации новых реакторов.
    3. Снижение эмиссии диоксида углерода. Считается, что вытеснение тепловых электростанций атомными поможет решить проблему снижения выбросов диоксида углерода, одного из главных парниковых газов, способствующих потеплению климата на планете. Однако, на самом деле, электростанции с комбинированным циклом на природном газе не только намного экономичнее, чем АЭС, но и при одних и тех же затратах достигается значительно большее снижение выбросов диоксида углерода, чем при использовании атомной энергии с учетом всего топливного цикла (потребление энергии при добыче и обогащении урана, изготовлении ядерного топлива и других затрат на «входе» и «выходе»).
    4. Снятие с эксплуатации реакторов на АЭС. К 2010 г. половина из работающих в мире АЭС имела возраст 25 лет и более. После этого предполагается процедура снятия с эксплуатации реакторов. По данным Всемирной ядерной ассоциации (WNA), более 130 промышленных ядерных установок уже выведены из эксплуатации, либо ожидают этой процедуры. И во всех случаях возникает проблема утилизации радиоактивных отходов, которые надо надежно изолировать и хранить длительный срок в специальных хранилищах. Многие эксперты считают, что эти расходы могут сравняться с расходами на строительство АЭС.
    5. Опасность использования АЭС для распространения ядерного оружия. Каждый реактор производит ежегодно плутоний в количестве, достаточном для создания нескольких атомных бомб. В отработавшем ядерном топливе (ОЯТ), которое регулярно выгружается из реакторов, содержится не только плутоний, но и целый набор опасных радиационных элементов. Поэтому МАГАТЭ старается держать под контролем весь цикл обращения с отработавшим ядерным топливом во всех странах, где работают АЭС.
    Примитивную атомную бомбу можно сделать из отработавшего ядерного топлива любой АЭС. Если для создания бомбы необходимы сложное производство, специальное оборудование и подготовленные специалисты, то для создания так называемых грязных ядерных взрывных устройств – все намного проще, и здесь опасность очень велика. При использовании такой «самоделки» ядерного взрыва, конечно, не будет, но будет сильное радиоактивное заражение. Такие устройства террористы и экстремисты могут изготовить самостоятельно, приобретя на ядерном черном рынке необходимые расщепляющие материалы. Такой рынок, как это ни прискорбно, существует, и атомная промышленность является потенциальным поставщиком таких материалов.

Эколого-экономическая характеристика основных возобновимых и альтернативных источников энергии

Считается, что возобновимые источники энергии (ветровые, солнечные, геотермальные, волновые и др.), модульные станции на природном газе с использованием топливных элементов, утилизация сбросного тепла и отработанного пара, как и многое другое,– реальные пути защиты от изменения климата без создания новых угроз для ныне живущих и будущих поколений. Рассмотрим эти вопросы более подробно.

    1) Прямое использование солнечной энергии
    Мощность солнечной радиации, поглощенной атмосферой и земной поверхностью, составляют 10⁵ ТВт (10¹⁷ Вт). Эта величина кажется огромной по сравнению с современным мировым энергопотреблением, равным 10 ТВт. Поэтому ее считают наиболее перспективным видом нетрадиционной (альтернативной) энергетики.
    К основным методам преобразования солнечной энергии относятся, прежде всего, методы прямого использования солнечной энергии – фотоэлектрическое преобразование и термодинамический цикл, а также биоконверсия.
    Фотоэлектрический метод преобразования солнечной энергии основан на особенностях взаимодействия полупроводниковых материалов со световым излучением. В фотоэлектрическом преобразователе свободные носители образуются в результате поглощения светового кванта полупроводником, разделение зарядов производится под действием электрического поля, возникающего внутри полупроводника. Теоретически КПД преобразователя может достигать 28%.
    Низкая плотность солнечного излучения является одним из препятствий его широкого использования. Для устранения этого недостатка при конструировании фотоэлектрических преобразователей используются различного рода концентраторы излучения. Главные преимущества фотоэлектрических установок заключается в том, что они не имеют движущихся частей, их конструкция очень проста, производство – технологично. К их недостаткам можно отнести разрушение полупроводникового материала от времени, зависимость эффективности работы системы от ее запыленности, необходимость разработки сложных методов очистки батарей от загрязнения. Все это ограничивает срок службы фотоэлектрических преобразователей.
    Гибридные станции, состоящие из фотоэлектрических преобразователей и дизельных генераторов, уже широко используются для электроснабжения на территориях, где нет распределительных электрических сетей. Например, система такого типа обеспечивает электроэнергией жителей Кокосового острова, расположенного в Торресовом проливе.

Рис.5.41. Схема термодинамического преобразователя солнечной энергии: а – схема с теплообменником, б – схема без теплообменника.

   Энергию получают из солнечной энергии методом термодинамического преобразования практически так же как из других источников. Однако такие особенности солнечного излучения как низкая мощность, суточная и сезонная изменчивость, зависимость от погодных условий, накладывают определенные ограничения на конструкцию термодинамических преобразователей.
    Обычный термодинамический преобразователь солнечной энергии содержит (рис.5.41) систему улавливания солнечной радиации, которая предназначена частично скомпенсировать низкую плотность солнечного излучения; приемную систему, которая преобразует солнечную энергию в энергию теплоносителя; систему переноса теплоносителя от приемника к аккумулятору или к теплообменнику; тепловой аккумулятор, который обеспечивает смягчение зависимости от суточной изменчивости и погодных условий; теплообменники, образующие нагревательный и охладительный источники тепловой машины.
    Для среднетемпературного аккумулирования (от 100 до 550⁰С) используются гидраты оксидов щелочноземельных металлов. Высокотемпературное аккумулирование (температура выше 550⁰С) осуществляется с помощью обратимых экзо-эндотермических реакций.
    В настоящее время идеи термодинамического преобразования реализуются в схемах двух типов: гелиостаты башенного типа и станции с распределенным приемником энергии.
    На гелиостанции башенного типа энергия от каждого гелиостата передается оптическим способом. Управление гелиостатами осуществляет ЭВМ. До 80% стоимости станции составляет стоимость гелиостатов. Система сбора и передачи энергии в установках башенного типа оказывается очень дорогой. Поэтому такие установки не получили широкого распространения. В Мексике, США, работают установки такого типа мощностью 10 Мвт.
    Станции с распределенными приемниками солнечной энергии оказались более перспективными. Концентраторы параболического типа, вращающиеся вокруг оси, передают энергию трубчатым приемникам, находящимся на фокальной линии. В качестве теплоносителя обычно используется масло. Нерешенной проблемой в гелиостанциях является вопрос о длительном хранении электроэнергии. Правда следует отметить, что этот вопрос не решен не только в солнечной энергетике, но и вообще в энергетике.

Рис. 5.42. Динамика суммарных установленных мощностей солнечных модулей по регионам мира за 2000-2009 гг.

Более широкому внедрению солнечной энергетики пока препятствует более высокая стоимость производства на солнечных электростанциях по сравнению с традиционными источниками энергии. Солнечная энергетика имеет особенности, которые существенно затрудняют ее широкое использование. Это, прежде всего низкая плотность потока энергии и ее непостоянство, т.к. интенсивность солнечного излучения зависит от времени года, суток и метеоусловий. Тем не менее, в настоящее время, наблюдается тенденция значительного роста, как вводимых мощностей, так и инвестиций в данную отрасль по всему миру. В 2008-2009 гг. новые инвестиции превысили половину всех инвестиций в общее производство энергии. В 2010 г. впервые прирост мощностей, основанных на возобновляемых источниках энергии, превысил ввод в действие мощностей традиционных. По показателям имеющихся мощностей и инвестиций по многим параметрам лидируют Китай, США, Германия, Индия и Бразилия. На фоне этого российская цель – 1.5 % к 2010 г. и 4.5 % ВИЭ в производстве электроэнергии к 2020 г. – выглядит очень скромно.
Кроме того, использование энергии солнца предполагает обязательное наличие накопителей электроэнергии достаточной емкости. Как правило, это обычные аккумуляторы. Поэтому, если рассматривать солнечную энергетику полного цикла (с учетом производства датчиков-преобразователей солнечной энергии и, особенно, аккумуляторных батарей), то суммарное влияние такой энергетики на загрязнение окружающего пространства оказывается не таким уж и незначительным.

    2) Биоконверсия солнечной энергии
    Биомасса, как источник энергии, используется с древнейших времен. В процессе фотосинтеза солнечная энергия запасается в виде химической энергии в зеленой массе растений. Запасенная в биомассе энергия может быть использована в виде пищи человеком или животными или для получения энергии в быту и производстве. В настоящее время до 15% энергии в мире производится из биомассы.
    Самый древний, и еще широко применяемый, способ получения энергии из биомассы заключается в ее сжигании. В сельской местности до 85% энергии получают этим способом. Как топливо, биомасса имеет ряд преимуществ перед ископаемым топливом. Прежде всего – это возобновимый источник энергии. При сжигании биомассы выделяется в 10-20 раз меньше серы и в 3-5 раз меньше золы, чем при сжигании угля. Количество углекислого газа, выделившегося при сжигании биомассы, равно количеству углекислого газа, затраченного в процессе фотосинтеза.
    Энергию биомассы можно получать из специальных сельскохозяйственных культур. Например, в субтропическом поясе России предлагается выращивать карликовые породы быстрорастущего вида папайи. С одного гектара за 6 месяцев на опытных участках получают более 5 т биомассы по сухому весу, которую можно использовать для получения биогаза. К перспективным видам относятся быстрорастущие деревья, растения, богатые углеводами, которые применяются для получения этилового спирта (например, сахарный тростник). В США разработан способ производства спирта из кукурузы, в Италии ведутся работы над разработкой способа рентабельного производства спирта из сорго. Около 200 автобусов в Стокгольме уже работают на спирте.

Рис.5.43. Водорослевая плантация в тепличном комплексе.

Широко распространенный способ получения энергии из биомассы заключается в получении биогаза путем анаэробного перебраживания. Такой газ содержит около 70% метана. Биометаногенез был открыт еще в 1776 году Вольтой, который обнаружил содержание метана в болотном газе. Биогаз позволяет использовать газовые турбины, являющиеся самыми современными средствами теплоэнергетики. Для производства биогаза используются органические отходы сельского хозяйства и промышленности. Это направление является одним из перспективных и многообещающих способов решения проблемы энергообеспечения сельских районов. Например, из 300 т сухого вещества навоза, превращенного в биогаз, выход энергии составляет около 30 т нефтяного эквивалента.
Биомассу для последующего получения биогаза, можно выращивать в водной среде, культивируя водоросли и микроводоросли. Во многих научных лабораториях, например в Лаборатории возобновляемых источников энергии МГУ им. М. В. Ломоносова, сейчас занимаются разработкой технологий выращивания микроводорослей для биоконверсии солнечной энергии.

    3) Волновая энергетика
    Волновая электростанция – установка, расположенная в водной среде, целью которой является получение электричества из кинетической энергии волн.
    В последнее время пристальное внимание ученых и конструкторов привлекает использование различных видов энергии Мирового океана. Построены первые приливные электростанции. Разрабатываются методы использования тепловой энергии океана, связанной, например, со значительной разницей температур поверхностного и глубинного слоев океана, достигающей в тропических областях 20°С и более. В настоящее время накоплен значительный объем инструментальных измерений ветрового волнения в Мировом океане. На основе этих данных волновая климатология определяет районы с наиболее интенсивным и постоянным волнением.

Рис.5.44. Конвертеры волновой энергии первой в мире волновой электростанции Pelamis P-750 (Португалия).

   Первая заявка на патент волновой электростанции была подана в Париже в 1799 г. Уже в 1890 г. была предпринята первая попытка практического использования энергии волн, хотя первая волновая электростанция мощностью 2,25 МВт вошла в коммерческую эксплуатацию только в 2008 г. в районе Агусадора (Португалия) на расстоянии 5 км от берега (рис.5.44). Проект электростанции принадлежит шотландской компании Pelamis Wave Power, которая в 2005 г. заключила контракт с португальской энергетической компанией Enersis на строительство волновой электростанции. Стоимость контракта составила 8 млн. евро. В 2009 г. волновая электростанция была введена в эксплуатацию на Оркнейских островах. В Великобритании строится волновая электростанция мощностью в 20 МВт. Строят такие электростанции и некоторые другие прибрежные государства.
    В большинстве проектов волновых электростанций предполагается использовать двухступенчатую схему преобразования. На первом этапе осуществляется передача энергии от волны к телу-поглотителю и решается задача концентрирования волновой энергии. На втором этапе поглощенная энергия преобразуется в вид, удобный для потребления. Существует три основных типа проектов по извлечению волновой энергии. В первом используется метод повышения концентрации волновой энергии и превращения ее в потенциальную энергию воды. Во втором – тело с несколькими степенями свободы находится у поверхности воды. Волновые силы, действующие на тело, передают ему часть волновой энергии. Основным недостатком такого проекта является уязвимость тела, находящегося под действием волн. В третьем типе проектов, система, поглощающая энергию, находится под водой. Передача волновой энергии происходит под действием волнового давления или скорости.
    В ряде волновых установок для повышения эффективности плотность волновой энергии искусственно повышается. Изменяя рельеф дна в прибрежной зоне, можно сконцентрировать морские волны подобно линзе, фокусирующей световые волны. Если сфокусировать волны с побережья длиной в несколько километров на фронте в 500 м, то высота волны может достигнуть 30 м. Попадая в специальные сооружения, вода поднимается на высоту в 100 м. Энергия поднятой воды может быть использована для работы гидроэлектростанции, расположенной на уровне океана. Волновая электростанция подобного типа используется для обеспечения электроэнергией острова Маврикий, не имеющего традиционных источников энергии.
    Ряд устройств по преобразованию волновой энергии использует различные свойства волновых движений: периодические изменения уровня водной поверхности, волнового давления или волновой скорости. Процент использования волновой энергии достигает 40 %. Электроэнергия передается на берег по кабелю. В Японии создан промышленный образец такой системы, имеющей 9 турбин общей мощностью в 2 МВт.
    Сила, с которой волны воздействуют на сооружения в береговой зоне, достигает нескольких тонн на квадратный метр. Это силовое воздействие тоже может быть использовано для преобразования волновой энергии.
    Волновая энергетика не использует ископаемое топливо, стоимость которого непрерывно растет, а запасы ограничены. Перед волновой энергетикой не стоит в острой форме проблема воздействия на окружающую среду. Однако в настоящее время производство 1 кВт электроэнергии на волновых электростанциях в 5-10 раз выше, чем на АЭС или ТЭС. Кроме того, если значительная часть акватории будет покрыта волновыми преобразователями, это может привести к неприятным экологическим последствиям, так как волны играют важную роль в газообмене атмосферы и океана, в очистке поверхности моря и приводного слоя воздушного потока от загрязнения.
    Поэтому волновую энергетику следует рассматривать только как дополнительный к традиционным источник энергии, который может иметь значение только в некоторых районах мира.

4) Приливные электростанции
В прибрежной зоне приливные волны проявляются в периодическом подъеме и опускании уровня. В узостях приливы часто проявляются в виде мощных течений. В некоторых местах высота прилива достигает значительной величины – 12-20 м. Энергия приливных волн огромна.

Рис.5.45. Приливная электростанция «Аннапорлис» (Канада).

    Человек уже давно начал использовать энергию приливов. Так, приливные мельницы использовались в 15 веке в Англии, были широко распространены на северо-восточном побережье Канады в 17 веке.
    Для концентрации водного напора на станции плотина отделяет часть акватории. В теле плотины размещаются гидрогенераторы, водопропускные сооружения, здание станции. Величина напора зависит от колебаний уровня по обе стороны плотины. Колебания во внешнем бассейне определяются местным приливом, колебания во внутреннем бассейне определяются расходами воды при работе станции. Приливные станции относятся к низконапорным гидротехническим сооружениям, в которых водяной напор не более 15-20 м.
    Первая в мире приливная гидроэлектростанция мощностью 320 МВт была запущена в 1966 г. устье реки Ранс (Франция). Первая приливная электростанция в нашей стране, имеющая два гидроагрегата по 400 кВт каждый, была построена в Кислой губе на Баренцевом море в 1968 г. Несколько приливных станций проектируется и уже построено в заливе Фанди, который характеризуется самыми высокими приливами в мире. Опыт строительства и эксплуатации подобных станций показал, что они экономически оправданы, и издержки их эксплуатации гораздо ниже, чем при эксплуатации обычных ГЭС. Наиболее развитым в мире рынком электроэнергии, выработанной посредством волн и приливов, является Шотландия, где установлены самые большие приливные турбины.

Рис.5.46. Кислогубская ПЭС (СССР), вид с моря, 1968 год.

Использование энергии приливов ограничивается, в основном, высокой стоимостью сооружения. Кроме того, как оказалось, приливные станции характеризуются отрицательным влиянием на окружающую среду. Сооружение плотины приведет к увеличению амплитуды прилива. Даже небольшое повышение амплитуды прилива вызовет значительное изменение распределение грунтовых вод в береговой зоне, увеличит зону затопления, нарушит циркуляцию водных масс, изменит ледовый режим в части бассейна за плотиной и т.д.
Сооружение плотины должно вызвать и важные биологические последствия. В бассейне за плотиной работа станции будет оказывать воздействие на литораль (зона между наивысшей точкой затопления во время прилива и нижней, обнажающейся при отливе). Плотина может оказать вредное воздействие не только на местные сообщества, но и на мигрирующие виды. Например, по оценкам биологов строительство плотины в Пенжинской губе Охотского моря нанесет непоправимый вред популяции охотоморской сельди. При строительстве плотин в зоне умеренного климата возможно образование зоны сероводородного заражения, подобной тем, которые наблюдаются в заливах и бухтах, имеющих естественные пороги. Фиорды Скандинавского полуострова, имеющие естественный порог, представляют собой классический пример такого естественного сероводородного заражения.

    5) Градиент-температурная энергетика
    Данный способ получения энергии основан на разности температур. Не слишком распространен. Посредством него можно получать достаточно большое количество энергии при небольшой ее себестоимости. Наибольшее число градиент-температурных электростанций располагается на морском побережье и для работы использует морскую воду. Почти 70% солнечной энергии поглощает мировой океан. Перепад же температур между водами на глубине в сотни метров и водами на поверхности океана – огромный источник энергии, который оценивается в 20-40 тыс. ТВт, из них можно использовать только 4 ТВт.
    Недостатки: выделение большого числа углекислоты, нагрев и снижение давления глубинных вод, и остывание поверхностных вод. Данные процессы негативно влияют на климат, флору и фауну региона.
    В настоящее время разрабатывается новая концепция таких энергетических установок, которая даёт основания ожидать от теплоэнергетического модуля эффективной работы не только в наиболее прогретой части тропического океана, но и по всей акватории, где средний градиент температуры составляет примерно 17ºС. Ожидается, что КПД будет отличным от нуля даже при разности температур, стремящейся к нулю. По предварительным расчётам расходы на строительство такой гидроэлектростанции вполне соотносятся с расходами на традиционную ГЭС.

Рис. 5.47. Ветровые электростанции.

    6) Ветровая энергетика
    Человечество давно использует энергию ветра. Парусные суда – основной вид транспорта, который в течении столетий обеспечивал связь людей различных континентов, представляют наиболее яркий пример использования ветровой энергии.
    Другой, хорошо известный пример эффективного использования ветровой энергии, – ветряные мельницы. Ветряки широко использовались для откачки воды из колодцев. В конце прошлого века наступил новый этап использования ветровых установок – они начали применяться для выработки электроэнергии. В тридцатые годы нашего века миллионы ветровых электрогенераторов мощностью около 1 кВт использовались в сельской местности Европы, Америки, Азии. По мере развития центрального электроснабжения распространение ветровых электрогенераторов резко упало. С ростом стоимости ископаемого топлива и осознания экологических последствий его применения надежды многих исследователей опять стали связываться с ветровой энергетикой.
    Действительно ветровой потенциал огромен – около 2000 ТВт составляет мощность ветрового потока в атмосфере. Использование даже небольшой части этой мощности привело бы к решению энергетических проблем человечества.
    Ветровая энергетика не потребляет ископаемое топливо, не использует воду для охлаждения и не вызывает теплового загрязнения водоемов, не загрязняет атмосферу. И, тем не менее, ветровые электрогенераторы имеют широкий спектр отрицательных экологических последствий, выявленных только после того, как в 1970 годы начался период возрождения ветровой энергетики.
    Главные недостатки ветровой энергетики – низкая энергетическая плотность, сильная изменчивость в зависимости от погодных условий, ярко выраженная географическая неравномерность распределения ветровой энергии. Обычно рабочий диапазон скоростей ветра крупных ветровых установок составляет от 5 до 15 м/с. При скорости ветра меньшей 5 м/с эффективность работы установки падает, при скоростях ветра больших 15 м/с велика вероятность поломки конструкции, прежде всего лопастей. Размещение генераторов на больших высотах (там, где больше скорость) выдвигает повышенные требования к прочности конструкции высотных мачт, которые должны обеспечивать удержание при мощной ветровой нагрузке ротора, коробки передач и генератора. Разработка и создание более надежных конструкций значительно удорожает стоимость ветровых установок, хотя себестоимость ветровой электроэнергии примерно в 1.5-2 раза ниже себестоимости электроэнергии, полученной в фотоэлектрических преобразователях.
    Еще одной важной проблемой использования ветровых генераторов являются сильные вибрации их несущих частей, которые передаются в грунт. Значительная часть звуковой энергии приходится на инфразвуковой диапазон, для которого характерно отрицательное воздействие на организм человека и многих животных.
    Так как скорость вращения лопастей ветровых генераторов близка к частоте синхронизации телевидения ряда стран, то работа ветровых генераторов нарушает прием телепередач в радиусе 1-2 км от генератора. Ветровые генераторы являются также источниками радиопомех. Вращение лопастей ветровых генераторов губит птиц. Так как обычно ветровые установки располагаются в больших количествах в районах сильных ветров (хребты, морское побережье), то они могут приводить к нарушению миграции перелетных птиц. Модуляция ветрового потока лопастями создает некоторое подобие регулярных структур в воздухе, которые мешают ориентации насекомых. В Бельгии установили, что это приводит к нарушению устойчивости экосистем полей, расположенных в зоне ветровых установок, в частности наблюдается падение урожайности.
    Наконец, ветровая энергетика требует больших площадей для размещения установок. Поэтому системы ветровых установок стараются размещать в безлюдной местности, что в свою очередь удорожает стоимость передачи энергии.
    В настоящее время в мире начался период перехода от исследовательских работ в области ветровой энергетики к их широкому внедрению. Темпы развития ветровой энергетики в таких странах как США, Бельгия, Великобритания, Норвегия, имеющих высокий ветроэнергетический потенциал, остаются очень высокими.

7) Геотермальная энергетика

Геотермальная энергия – это энергия, внутренних областей Земли, запасенная в горячей воде или водяном паре. В 1966 г. на Камчатке в долине реки Паужетка была пущена первая в СССР геотермальная тепловая станция мощностью 1,1 МВт. В отдаленных районах стоимость энергии, получаемой на геотермальных станциях, оказывается ниже стоимости энергии, получаемой из привозного топлива. Геотермальные станции успешно функционирует в ряде стран – Италии, Исландии, США. Первая в мире геотермальная электростанция была построена в 1904 г. в Италии. Геотермальная энергия в Исландии начала использоваться в 1944 г. Однако интерес и использование геотермальной энергии резко выросли в 60-70 годы.

Рис.5.48. Схемы получения энергии за счет геотермальных ресурсов: А – использование сухого пара, Б – использование горячей воды, В – использование горячей воды путем нагревания рабочей жидкости.

    В США в Калифорнии в начале 90 годов действовало около 30 станций общей мощностью 2400 МВт. Пар для этих станций извлекался с глубин от 300 до 3000 м. В этом штате США за 30 лет мощность геотермальных станций возросла почти в 200 раз. Таковы темпы развития геотермальной энергетики. Наиболее доступна геотермальная энергетика в зонах повышенной вулканической деятельности и землетрясений. Такая привязка к определенным районам является одним из недостатков геотермальной энергетики. Гейзеры – это хорошо известная форма поступления на поверхность Земли горячей воды и пара. По оценке Геологического управления США разведанные источники геотермальной энергии могли бы дать 5-6% современного потребления электроэнергии в стране. Оценка перспективных источников дает величину примерно в 10 раз большую. Однако эксплуатация некоторых этих источников пока нерентабельна. Наряду с этими ресурсами, которые могут быть использованы для выработки электроэнергии, в еще большем количестве имеется вода с температурой 90-150⁰С, которая пригодна как источник тепла для обогрева. В перспективе для извлечения энергии из недр Земли можно использовать не только запасы горячей воды и пара, но и тепло сухих горных пород (такие области сухих горных пород с температурой около 300⁰С встречаются значительно чаще, чем водоносные горячие породы), а также энергию магматических очагов, которые в некоторых районах расположены на глубинах в несколько километров.
    Наиболее оптимальная форма – сухой пар. Прямое использование смеси пара и воды невозможно, т.к. геотермальная вода содержит обычно большое количество солей, вызывающих коррозию, и капли воды в паре могут повредить турбину. Наиболее частая форма поступления энергии – просто в виде горячей воды, прежде всего для получения тепла. Эта вода может быть использована также для получения пара рабочей жидкости, имеющей более низкую температуру кипения, чем вода. Так как геотермальный пар и вода имеют сравнительно низкую температуру и давление, КПД геотермальных станций не превышает 20%, что значительно ниже атомных (30%) и тепловых работающих на ископаемом топливе (40%).
    Использование геотермальной энергии имеет и отрицательные экологические последствия. Строительство геотермальных станций нарушает «работу» гейзеров. Для конденсации пара на геотермальных станциях используется большое количество охлаждающей воды, поэтому геотермальные станции являются источниками теплового загрязнения. При одинаковой мощности с ТЭС или АЭС геотермальная электростанция потребляет для охлаждения значительно большее количество воды, т.к. ее КПД ниже. Сброс сильно минерализованной геотермальной воды в поверхностные водоемы может привести к нарушению их экосистем. В геотермальных вода в больших количествах содержится сероводород и радон, который вызывает радиоактивные загрязнения окружающей среды.

Альтернативные источники энергии. Биотопливо 2011

Дата проведения:

17.05.2011 – 19.05.2011

Местонахождение:

Санкт-Петербург, Ленэкспо

В последние годы все более актуальным становится вопрос о энергетической безопасности страны, энергосбережении и энергоэффективнности, экономии стратегических ресурсов, замещении традиционных углеводородов. Возникает необходимость активизации процесса разработки, производства и внедрения автономных, традиционных и нетрадиционных альтернативных источников энергии и различных видов биотоплива.

Учитывая особое внимание к этому вопросу со стороны Президента и Правительства Российской Федерации, подтверждение которого мы можем найти в Энергетической стратегии России до 2020 года, утвержденной 13 ноября 2009 года, Федеральном законе «Об энергосбережении» N 261-ФЗ от 23 ноября 2009 г. и других документах, ОАО «Ленэкспо» приняло решение о расширении тематики ежегодной выставки «Энергетика и Электротехника» с выделением соответствующих направлений энергетики в отдельные разделы выставки, а именно: «Салон автономных энергетических и инженерных систем», «Альтернативные источники энергии. Биотопливо».

Цель выставки «Альтернативные источники энергии. Биотопливо» – способствование развитию производства и внедрению альтернативных, экологически чистых источников энергии, биотоплива, энергоэффективных и энергосберегающих технологий, инженерных систем и оборудования.

Проект организуется в рамках международной специализированной выставки «Энергетика и Электротехника», которая проводится при поддержке Министерства экономического развития РФ, Министерства энергетики РФ, Правительства Санкт-Петербурга.

В выставке принимают участие более 300 компаний из 9 стран мира, количество посетителей достигает 10 000 человек.

Тематика выставки:

Альтернативные и возобновляемые источники энергии (АИЭ)

Биотопливо. Твердое биотопливо: древесные гранулы, торфяные брикеты, оборудование для их производства, отопительное оборудование на твердом биотопливе

Биотопливо, получаемое в процессе переработки отходов АПК, твердых бытовых отходов, очистки воды, оборудование для производства и использования

Биодизель, его производство, установки для использования

Биогаз, его производство, очистка, установки для использования

Ветроэнергетика

Солнечная энергетика

Малая гидроэнергетика

Водородная энергетика

Геотермальная энергетика

Водородное топливо, его производство, установки для использования

Приливная энергетика

Когенерационные и тригинирационные установки

Подробнее: http://lenexpo.ru/node/14408

Основные тенденции развития альтернативной энергетики в мире в 2007г. Cleandex

Лидерами в области альтернативной энергетики являются четыре технологии: биотопливо, топливные элементы, солнечная и ветровая энергетика. В 2007г. совокупный объем рынка достиг 77,3 млд.долл, по прогнозам к 2017г. он составит 254 млд.долл. Пока что, действительно намечаются позитивные тенденции в развитии рынка: с 2006 по 2007г. он вырос на 40%.

Можно выделить следующие тенденции развития этих технологий в мире:

в прошлом году ветроэнергетические установки выработали 20000 МВт энергии, что эквивалентно 20 крупногабаритных 1 ГВт обычных электростанций. Этот показатель в сравнении с 2003г. вырос в 2,5раза;
в 2007 году мировой рынок биотоплива, состоял из более чем 13 миллиардов галлонов этанола и 2 миллиардов галлонов биодизеля;
солнечные установки выработали около 3 ГВт во всем мире, что составляет почти 500% от уровня 4-годичной давности.

В таблице отражен объем выработки энергии в 2007г. с помощью альтернативных технологий в сравнении с аналогичным показателем 2003г. и сделаны прогнозы до 2017г.

	2003	2007	2017
Солнечные установки	620 МВт	2821 МВт	22760 МВт
Ветряные установки	8000 МВт	20060 МВт	75781 МВт
Биотопливо	7 млд.галлонов	15,6 млд.галлонов	45,9 млд.галлонов

Таблица 1. Объем выработки энергии альтернативными источниками (Источник — Clean Edge)

Таким образом, тенденции роста выработки энергии экстраполируются аналитиками и на будущее.

По данным Clean Edge, доходность от производства альтернативных источников энергии в 2007г. увеличилась на 40% в сравнении с 2006г. (55 млрд. долл. – в 2006г.; $ 77,3 млрд. – 2007г.)

На диаграмме представлен объем рынков в млн. долл данных технологий в 2007г. и прогнозы до 2017г.

Диаграмма 1. Объем рынка основных технологий альтернативной энергетики в 2007г. и его прогноз до 2017г. (Источник — New Energy Finance)

Таким образом, наибольшее значение среди альтернативных источников энергии по-прежнему будет иметь ветровая энергетика.

Рост рынка солнечной энергетики составит 72,6%, ветровой – 63,1%, произодства топливных элементов – 90,7%, биотоплива – 68,7%.

Глобальные инвестиции в альтернативные энергетические технологии увеличились на 60 процентов с 92,6 млрд. долл в 2006 до 148,4 млрд.долл в 2007. Только в США венчурные капиталисты вложили в клинтек $ 2,7 млрд. в чистой-энергетическом секторе, что составляет около 9% от общего объема венчурного инвестирования.

Дальнейшую позитивную динамику развития альтернативной энергетики можно связать с тем, что все больше правительств объявили о своих планах генерации энергии из возобновляемых источников.

Приведем некоторые примеры.

Гавайи (США) объявили о своих планах получать 70% энергии штата из возобновляемых источников к 2030г.

Сингапур претендует стать новым центром чистых технологий. В 2007г. он завил о своих планах посторить крупнейший в мире завод по производству солнечных фотоэлементов.

В Финляндии сейчас идет строительство крупнейшего в мире биодизельного завода, мощностью 250 млн. галлонов в год.

Китай сегодня получает 80% энергии из угля. Правительство заявило о своих планах изменить сложившуюся ситуацию и перейти на возобновляемые источники энергии. Ожидается, что в стране будет построены альтернативные источники энергии, мощностью 120 ГВт к 2020г.

Можно говорить о наличии в мире тенденции по сокращению установки традиционных электростанций в пользу альтернативных источников.

Например, в Европе, согласно Platts PowerVision, с 2000г. было установлено 47000 МВт новых ветроэнергетических установок и лишь 9600 МВт угольных станций и 1200 МВт – ядерных.

В США, стране, которая получает сейчас половину всей электроэнергии из угольных электростанций,
более 50 новых проектов угольных заводов в 2007г. были остановлены из-за обеспокоенности граждан и законодателей по поводу выбросов парниковых газов.

Развитию альтернативной энергетики способствует то, что помимо ее экологических преимуществ, она также обладает и экономическими. Для примера, капитальные затраты на получение 1 ГВт АЭС сейчас составляют от 2 до 6 млрд. долл. Для сравнения – 1 ГВт геотермальной энергии и энергии ветра стоит меньше 2 млрд.долл.

Таким образом, можно выявить позитивную динамику в развитии альтернативной энергетики в мире в 2007г.

Нетрадиционные источники энергии

Нетрадиционные источники энергии

Энергетический кризис способствовал повышению интереса к новым видам энергоресурсов, которые получили название нетрадиционных или альтернативных. Доля их в структуре мирового потребления первичных энергоресурсов заметно растет. К нетрадиционным источникам энергии относят энергию Солнца, ветра, приливов, морских волн, геотермальную и термоядерную энергию. Особые надежды возлагают на водород, так как он является наиболее перспективным энергоносителем. Однако его промышленное получение обходится пока очень дорого.

Все более глубокий интерес в современном мире проявляется к практическому применению геотермальной энергии, использованию тепла Земли. Она находит двоякое применение. Во-первых — подача горячих подземных вод для обогрева зданий и теплиц. В наши дни наибольшее значение этот путь имеет для Исландии. Для этой цели в столице государства Рейкьявике начиная с 30-х годов создана система трубопроводов, по которым вода подается потребителям. Благодаря геотермальной энергии, которая идет на отопление теплиц, Исландия полностью обеспечивает себя яблоками, помидорами и даже дынями и бананами. Во-вторых, применять геотермальную энергию можно путем строительства геотермальных станций. Самые крупные из них построены в США, на Филиппинах, в Мексике, Италии, Японии, Новой Зеландии, России (в Долине Гейзеров на Камчатке).

Трудно представить себе жизнь человечества без Солнца. Хорошо известно, что современная энергетика мира в значительной степени базируется на запасенной в процессе фотосинтеза солнечной энергии, аккумулированной в минеральном топливе. Однако создание солнечных электростанций позволило человечеству использовать энергию в гораздо большем объеме. Наиболее преуспели в гелиоэнергетике (от греч. helios — солнце) США, Франция, Япония, Италия, Бразилия. Построена солнечная электростанция в Крыму (Украина).

С давних пор служила человечеству энергия ветра. Примитивные ветряные двигатели применялись еще 2 тыс. лет назад. Появление интереса человека к энергии ветра сегодня объясняется энергетическими затруднениями, возникшими в последние годы. Небольшие ветровые электростанции работают почти во всех странах мира. Конструированием и промышленным выпуском современных ветряных установок занимаются сейчас Франция, Дания, США, Великобритания, Италия. Очень важной проблемой в использовании энергии ветра является малое содержание энергии в единице объема, непостоянство силы и направления ветра, поэтому перспективно использовать ветер в странах, находящихся в районах постоянных направлений ветра.

Использование энергии волн находится пока еще в основном на стадии эксперимента.

Энергия приливов успешно используется во Франции, США, Канаде, России и Китае. Здесь построены приливные электростанции.

К нетрадиционным источникам энергии можно отнести также получение синтетического горючего на основе угля, сланцев, нефтеносных песков.

Раздел 1. Общие сведения о возобновляемых нетрадиционных источниках энергии

Одним из приоритетных направлений развития энергетики в ХХI в. является широкое использование возобновляемых источников энергии, имеющих огромные ресурсы, что позво7 лит снизить отрицательное влияние энергетики на окружающую среду, повысить энерге7 тическую и экологическую безопасность.

К традиционным источникам энергии относятся: невозобновляемые, включающие уголь, природный газ, нефть, уран; возобновляемые, включающие гидроэнергетику, древесину в виде дров.

Современная энергетика в основном базируется на невозобновляемых источниках энергии, которые, имея ограниченные запасы, являются исчерпаемыми и не могут гарантировать устойчивое развитие мировой энергетики на длительную перспективу, а их использование – один из главных факторов, приводящий к глобальному ухудшению состояния окружающей среды и ее кризисному состоянию.

К нетрадиционным (альтернативным) относятся возобновляемые источники энергии (ВИЭ), которые используют потоки энергии Солнца, энергию ветра, теплоты Земли, биомассы, морей и океанов, рек, существующие постоянно или периодически в окружающей среде и в обозримой перспективе соответственно практически неисчерпаемые. Все ВИЭ разделяются на две группы, использующие прямую энергию солнечного излучения и ее вторичные проявления (косвенная солнечная энергия), а также энергию взаимодействия Солнца, Луны и Земли.

Результатом косвенной деятельности Солнца являются соответствующие эффекты в атмосфере, гидросфере и геосфере в виде энергии ветра, гидроэнергии, энергии течений, волн, приливной энергии, тепловой энергии окружающей среды и др. (рис. 1.1).

К нетрадиционным возобновляемым источникам энергии относится малая гидроэнергетика с ГЭС мощностью до 30 МВт, а в ряде стран до 10 МВт.

Основными преимуществами ВИЭ по сравнению с традиционными невозобновляемыми источниками являются:

практически неисчерпаемые ресурсы;
снижение отрицательного влияния на окружающую среду, включая выбросы различных загрязняющих веществ, парниковых газов, радиоактивное и тепловое загрязнение и др.

Основными факторами, ограничивающими использование нетрадиционных ВИЭ, являются:

малая плотность энергетического потока, которая составляет, например, для солнечной энергии на поверхности земли 1,36·10^-3 МВт/м2, ветровой при скорости ветра 10 м/с – 6·10^-4 МВт/м2, геотермальной – 3·10^-8 МВт/м2, в то время как для энергии АЭС – 0,2 МВт/м2 ;
значительная неравномерность выработки энергии во времени и ее использования;
относительно высокие капиталоемкость энергетических установок и стоимость вырабатываемой электроэнергии.

Необходимость широкого использования ВИЭ определяется быстрым ростом потребности в электрической энергии, которая по прогнозам должна увеличиться по сравнению с 2000 г. в 2 раза к 2030 г. и в 4 раза к 2050 г.; исчерпанием в обозримом будущем разведанных запасов органического топлива; кризисным состоянием окружающей среды в связи с загрязнением оксидами азота и серы, углекислым газом, пылеподобными частицами от сгорания топлива, радиоактивным и тепловым загрязнением и др.

Возобновляемые источники энергии имеют принципиальные отличия, поэтому их эффективное использование является возможным на основе научно разработанных принципов превращения энергии ВИЭ в виды, необходимые потребителям. В окружающей среде всегда существуют потоки возобновляемой энергии, поэтому в процессе развития возобновляемой энергетики необходимо ориентироваться на местные энергоресурсы, выбирая наиболее эффективные из них. Использование ВИЭ должно быть многовариантным и комплексным, что позволит ускорить экономическое развитие регионов. Например, хорошей базой для использования ВИЭ могут служить агропромышленные комплексы, где отходы животноводства и растениеводства являются сырьем для получения биогаза, а также жидкого и твердого топлива, производства удобрений.

Таблица 1.1 Энергетический потенциал возобновляемых источников энергии

Возобновляемые энергоресурсы	Показатели, млрд. т у.т./год
Возобновляемые энергоресурсы	Технический	Экономический
Лучевая энергия Солнца	5	1
Тепловая энергия морей и океанов	1	0,1
Энергия ветра	5	1
Гидроэнергия, в том числе:
энергия водотоков*	4,5	2,6
энергия волн	0,05	0.01
энергия приливов	0,7	–
Энергия биомассы (за исключением дров)	2,55	2,0
Геотермальная энергия	0,4	0,2

* Гидроэнергоресурсы водотоков даны для большой и малой гидроэнергетики.

Для эффективного планирования энергетики на возобновляемых энергоресурсах необходимо: во-первых, систематическое исследование окружающей среды, аналогичное исследованиям геологического характера при поисках нефти или газа, вовторых, изучение потребностей конкретного региона в энергии для промышленного, сельскохозяйственного производства и бытовых потребностей. В частности, чтобы выбрать наиболее экономичный источник энергии, необходимо знать структуру потребителей энергии.

Одной из важнейших характеристик возобновляемых источников энергии является их энергетический потенциал – показатель, определяющий количество энергии, свойственное соответствующему виду ВИЭ.

Для оценки энергетических ресурсов возобновляемых источников энергии, возможных для использования, различают следующие виды энергетического потенциала ВИЭ:

теоретический, характеризующий общее количество энергии;
технический – часть теоретического потенциала, которую принципиально можно использовать при помощи современных устройств;
экономически эффективный – часть технического потенциала, которую в настоящее время целесообразно использовать, исходя из экономических, социальных, экологических и других факторов.

Ориентировочные показатели энергетических ресурсов ВИЭ в мире показаны в табл. 1.1.

Microsoft Word – MER_S10

% PDF-1.6 % 1 0 объект > эндобдж 5 0 obj > / Шрифт >>> / Поля [] >> эндобдж 2 0 obj > поток 2021-10-21T15: 26: 52-04: 002021-10-21T15: 26: 52-04: 002021-10-21T15: 26: 52-04: 00PScript5.dll, версия 5.2.2application / pdf

Microsoft Word – MER_S10

JTA

uuid: f8ad1d89-3e2f-4c91-a49f-44aa0f38db09uuid: 7a2cc2ff-ae93-4714-9f66-887b1d699eb3Acrobat Distiller 21.0 (Windows) конечный поток эндобдж 3 0 obj > эндобдж 9 0 объект > эндобдж 10 0 obj > поток h ޼ {[Ǒ; ExӬez # t – #, ήH? 3MZ00v ~ ޓ U] i (5AeV ^ u_ ׷ / ^ ҆6_PZ_W a | o} zoâ? ǳUK & / X = -cR_q ^ TbBN kko ޾ ^ – Vno? ¢ 5 ”[~ u ޮ} O5jDN dF? nN [! JXAqjHVi7nⷵ ݧ g- [| k {qRtq ܽ TK ‘

Объяснение биомассы – U.S. Управление энергетической информации (EIA)

Биомасса – возобновляемая энергия растений и животных

Биомасса – это возобновляемый органический материал, получаемый из растений и животных. Биомасса была крупнейшим источником годового потребления энергии в США до середины 1800-х годов. Биомасса продолжает оставаться важным топливом во многих странах, особенно для приготовления пищи и обогрева в развивающихся странах. Использование топлива из биомассы для транспорта и производства электроэнергии расширяется во многих развитых странах в качестве средства предотвращения выбросов углекислого газа в результате использования ископаемого топлива.В 2020 году биомасса обеспечивала почти 5 квадриллионов британских тепловых единиц (БТЕ) и около 5% от общего объема потребления первичной энергии в Соединенных Штатах.

Биомасса содержит накопленную химическую энергию солнца. Растения производят биомассу посредством фотосинтеза. Биомассу можно сжигать непосредственно для получения тепла или преобразовывать в возобновляемое жидкое и газообразное топливо с помощью различных процессов.

Отходы древесины и деревообработки – дрова, древесные гранулы и щепа, опилки и отходы пиломатериалов и мебели, а также черный щелок целлюлозно-бумажных комбинатов
Сельскохозяйственные культуры и отходы – кукуруза, соя, сахарный тростник, просо, древесные растения и водоросли, а также остатки сельскохозяйственных культур и пищевых продуктов
Биогенные материалы в твердых бытовых отходах – бумага, изделия из хлопка и шерсти, а также пищевые, дворовые и древесные отходы
Навоз животных и бытовые сточные воды

Источник: по материалам Национального энергетического образовательного проекта (общественное достояние)

Преобразование биомассы в энергию

Биомасса преобразуется в энергию с помощью различных процессов, в том числе:

Прямое сжигание (сжигание) для получения тепла
Термохимическая конверсия для производства твердого, газообразного и жидкого топлива
Химическая переработка для производства жидкого топлива
Биологическая конверсия для производства жидкого и газообразного топлива

Прямое сжигание – наиболее распространенный метод преобразования биомассы в полезную энергию.Всю биомассу можно сжигать непосредственно для отопления зданий и воды, для получения тепла в промышленных процессах и для выработки электроэнергии в паровых турбинах.

Термохимическая конверсия биомассы включает пиролиз и газификацию . Оба являются процессами термического разложения, в которых исходные материалы биомассы нагреваются в закрытых емкостях под давлением, называемых газогенераторами , при высоких температурах. В основном они различаются температурами процесса и количеством кислорода, присутствующего в процессе конверсии.

Пиролиз включает нагрев органических материалов до 800–900 ^o F (400–500 ^o C) при почти полном отсутствии свободного кислорода. При пиролизе биомассы производятся такие виды топлива, как древесный уголь, бионефть, возобновляемое дизельное топливо, метан и водород.
Гидроочистка используется для обработки бионефти (произведенной методом быстрого пиролиза ) водородом при повышенных температурах и давлениях в присутствии катализатора для производства возобновляемого дизельного топлива, возобновляемого бензина и возобновляемого реактивного топлива.
Газификация включает нагрев органических материалов до 1400–1700 ^o F (800–900 ^o C) с нагнетанием контролируемых количеств свободного кислорода и / или пара в емкость для получения газа, обогащенного монооксидом углерода и водородом, называемого синтез-газом. или синтез-газа . Синтез-газ можно использовать в качестве топлива для дизельных двигателей, для отопления и для выработки электроэнергии в газовых турбинах. Его также можно обработать, чтобы отделить водород от газа, и водород можно сжигать или использовать в топливных элементах.Синтез-газ может быть дополнительно переработан для производства жидкого топлива с использованием процесса Фишера-Тропша.

Процесс химического преобразования, известный как переэтерификация , используется для преобразования растительных масел, животных жиров и жиров в метиловые эфиры жирных кислот (FAME), которые используются для производства биодизельного топлива.

Биологическое преобразование включает ферментацию для преобразования биомассы в этанол и анаэробное сбраживание для получения возобновляемого природного газа. Этанол используется в качестве автомобильного топлива.Возобновляемый природный газ – также называемый биогазом или биометаном – производится в анаэробных метантенках на очистных сооружениях, а также на молочных и животноводческих предприятиях. Он также образуется на свалках твердых отходов и может улавливаться ими. Правильно очищенный возобновляемый природный газ используется так же, как ископаемый природный газ.

Исследователи работают над способами улучшения этих методов и разработки других способов преобразования и использования большего количества биомассы для получения энергии.

Сколько биомассы используется для получения энергии?

В 2020 году биомасса обеспечила около 4532 триллионов британских тепловых единиц (TBtu), или около 4.5 квадриллионов британских тепловых единиц, что составляет около 4,9% от общего потребления первичной энергии в США. Из этого количества около 2101 TBtu приходилось на древесину и древесную биомассу, 2000 TBtu приходилось на биотопливо (в основном этанол) и 430 TBtu приходилось на биомассу в городских отходах.

Объемы (в ТБТЕ) и процентные доли от общего потребления энергии биомассы в США по потребляющим секторам в 2020 году составили:

На промышленность и транспорт приходится наибольшая доля энергии с точки зрения содержания энергии и наибольшая процентная доля от общего годового U.Потребление биомассы S. В деревообрабатывающей и бумажной промышленности биомасса используется в теплоэлектроцентралях для производства тепла и электроэнергии для собственных нужд. На жидкое биотопливо (этанол и дизельное топливо на основе биомассы) приходится большая часть потребления биомассы транспортным сектором.

В жилом и коммерческом секторах для отопления используются дрова и древесные гранулы. Коммерческий сектор также потребляет, а в некоторых случаях продает возобновляемый природный газ, произведенный на муниципальных очистных сооружениях и на свалках отходов.

В электроэнергетике используются отходы древесины и биомассы для производства электроэнергии для продажи другим секторам.

Последнее обновление: 8 июня 2021 г.

Объяснение

Solar – Управление энергетической информации США (EIA)

Энергия солнца

Солнце производило энергию в течение миллиардов лет и является основным источником всех источников энергии и топлива, которые мы используем сегодня.Люди тысячелетиями использовали солнечные лучи (солнечное излучение) для обогрева и сушки мяса, фруктов и зерна. Со временем люди разработали технологии сбора солнечной энергии для производства тепла и преобразования ее в электричество.

Лучистая энергия солнца питала жизнь на Земле многие миллионы лет.

Источник: NASA

Сбор и использование солнечной тепловой (тепловой) энергии

Примером раннего устройства сбора солнечной энергии является солнечная печь (ящик для сбора и поглощения солнечного света).В 1830-х годах британский астроном Джон Гершель использовал солнечную печь для приготовления еды во время экспедиции в Африку. В настоящее время люди используют множество различных технологий для сбора и преобразования солнечного излучения в полезную тепловую энергию для различных целей.

Вода для использования в домах, зданиях или плавательных бассейнах
Внутри домов, теплиц и других построек
Жидкости для высоких температур на солнечных тепловых электростанциях

Солнечные фотоэлектрические системы преобразуют солнечный свет в электричество

Солнечные фотоэлектрические (PV) устройства или солнечные элементы преобразуют солнечный свет непосредственно в электричество.Небольшие фотоэлементы могут приводить в действие калькуляторы, часы и другие небольшие электронные устройства. Размещение многих солнечных элементов в фотоэлектрических панелях и размещение нескольких фотоэлектрических панелей в фотоэлектрических массивах может производить электричество для всего дома. Некоторые фотоэлектрические электростанции имеют большие массивы, занимающие много акров, для производства электроэнергии для тысяч домов.

Солнечная энергия имеет преимущества и некоторые ограничения

Солнечные энергетические системы не производят загрязнителей воздуха или углекислого газа.
Солнечные энергетические системы в зданиях оказывают минимальное воздействие на окружающую среду.

Количество солнечного света, попадающего на поверхность земли, непостоянно. Количество солнечного света зависит от местоположения, времени суток, времени года и погодных условий.
Количество солнечного света, достигающего квадратного фута поверхности земли, относительно невелико, поэтому для поглощения или сбора полезного количества энергии требуется большая площадь поверхности.

Последнее обновление: 9 декабря 2020 г.

Статистика возобновляемых источников энергии – Разъяснение статистики

Доля возобновляемых источников энергии увеличилась более чем вдвое с 2004 по 2019 год

ЕС стремится к 2020 году иметь 20% -ную долю своего валового конечного потребления энергии из возобновляемых источников; эта цель распределяется между государствами-членами ЕС с национальными планами действий, разработанными для определения пути развития возобновляемых источников энергии в каждой из стран-членов.На рисунке 1 показаны последние доступные данные о доле возобновляемых источников энергии в валовом конечном потреблении энергии и целевые показатели, поставленные на 2020 год. Доля возобновляемых источников энергии в валовом конечном потреблении энергии в странах ЕС-27 в 2019 году составила 19,7% для сравнения. с 9,6% в 2004 году.

Это позитивное развитие событий было вызвано юридически обязывающими целями по увеличению доли энергии из возобновляемых источников, принятыми Директивой 2009/28 / EC о продвижении использования энергии из возобновляемых источников.В то время как ЕС в целом находится на пути к достижению своих целей на 2020 год, некоторым государствам-членам потребуется приложить дополнительные усилия для выполнения своих обязательств в отношении двух основных целей: общая доля энергии из возобновляемых источников в валовом конечном потреблении энергии ( см. рисунок 1) и удельную долю энергии из возобновляемых источников в транспорте (которая рассматривается далее в этой статье, см. рисунок 4 и таблицу 4).

Рисунок 1: Доля энергии из возобновляемых источников, 2019 год
(% от валового конечного потребления энергии)
Источник: Евростат (nrg_ind_ren)

Имея более половины энергии из возобновляемых источников в валовом конечном потреблении энергии, Швеция (56.4%) имели самую высокую долю среди стран-членов ЕС в 2019 году, опередив Финляндию (43,1%), Латвию (41,0%), Данию (37,2%) и Австрию (33,6%). На противоположном конце шкалы самые низкие доли возобновляемых источников энергии были зарегистрированы в Люксембурге (7,0%), Мальте (8,5%), Нидерландах (8,8%) и Бельгии (9,9%). Что касается национальных целей, то четырнадцать государств-членов уже превзошли свои цели на 2020 год. Шесть стран близки к своим целевым показателям: Венгрия, Австрия и Португалия – 0.На 4 процентных пункта (п.п.) от их национальных целевых показателей, Германия (0,6 п.п.), Мальта (1,5 п.п.) и Испания (1,6 п.п.). Напротив, все еще довольно далеки от своих национальных целевых показателей Франция (5,8 п.п.), Нидерланды (5,2 п.п.), а также Ирландия и Люксембург (оба 4,0 п.п.).

В таблице 1 представлены данные по всем странам, представившим отчеты, а также значения индикативной траектории.

Таблица 1: Доля энергии из возобновляемых источников, 2004-2019 гг.
(% от валового конечного потребления энергии)
Источник : Евростат (nrg_ind_ren)

Остальные статистические данные этой статьи касаются изменений доли энергии из возобновляемых источников в трех областях с 2004 по 2019 год: электричество, отопление и охлаждение, а также транспорт.

Ветер и вода обеспечивают наиболее возобновляемую электроэнергию; солнечная энергия – самый быстрорастущий источник энергии

Правила бухгалтерского учета в Директиве 2009/28 / EC предписывают, что электроэнергия, вырабатываемая гидроэнергетикой и ветровой энергией, должна быть нормализована с учетом годовых колебаний погоды (гидроэнергетика нормализуется за последние 15 лет, а ветер – за последние 5 лет). В данной статье представлены результаты применения этих правил бухгалтерского учета.

Рост производства электроэнергии из возобновляемых источников энергии в период с 2009 по 2019 год в значительной степени отражает расширение использования трех возобновляемых источников энергии в ЕС, в основном энергии ветра, а также солнечной энергии и твердого биотоплива (включая возобновляемые отходы).В 2019 году возобновляемые источники энергии составили 34% валового потребления электроэнергии в 27 странах ЕС, что немного выше 32% в 2018 году. На ветровую и гидроэнергетику приходилось две трети всей электроэнергии, вырабатываемой из возобновляемых источников (по 35% каждый). Оставшаяся треть электроэнергии была произведена за счет солнечной энергии (13%), твердого биотоплива (8%) и других возобновляемых источников (9%). Солнечная энергия – самый быстрорастущий источник: в 2008 году на нее приходилось 1%. Это означает, что рост производства электроэнергии от солнечной энергии был резким – всего с 7.4 ТВтч в 2008 году до 125,7 ТВтч в 2019 году. Доля энергии из возобновляемых источников в электроэнергии представлена на Рисунке 2.

Рисунок 2: Доля энергии из возобновляемых источников в валовом потреблении электроэнергии, 2019 год
(% от валового конечного потребления энергии)
Источник : Евростат (nrg_ind_ren)

Среди 27 стран-членов ЕС более 70% электроэнергии, потребленной в 2019 году, было произведено из возобновляемых источников в Австрии (75%) и Швеции (71%). Потребление электроэнергии из возобновляемых источников также было высоким в Дании (65%), Португалии (54%) и Латвии (53%), на которые приходилось более половины потребляемой электроэнергии.На другом конце шкалы доля электроэнергии из возобновляемых источников составляла 10% или меньше на Мальте (8%), Кипре, Люксембурге и Венгрии (все 10%), см. Таблицу 2.

Таблица 2: Доля электроэнергии из возобновляемых источников в валовом потреблении электроэнергии, 2004-2019 гг.
(%)
Источник : Евростат (nrg_ind_ren)

Более одной пятой энергии, используемой для отопления и охлаждения из возобновляемых источников

В 2019 году на возобновляемые источники энергии приходилось 22,1% от общего объема энергии, потребляемой для отопления и охлаждения в ЕС-27, увеличившись с 11.7% в 2004 году. Этому росту способствовали изменения в промышленном секторе, сфере услуг и домашних хозяйствах. Учитывается аэротермальная, геотермальная и гидротермальная тепловая энергия, улавливаемая тепловыми насосами для отопления. Доля энергии из возобновляемых источников в отоплении и охлаждении представлена на Рисунке 3.

Рисунок 3: Доля энергии из возобновляемых источников для отопления и охлаждения, 2019 год
(% от валового конечного потребления энергии)
Источник : Евростат (nrg_ind_ren)

Среди стран-членов ЕС-27 доля энергии из возобновляемых источников в отоплении и охлаждении составляла более половины в Швеции (66.1%), Латвии (57,8%), Финляндии (57,5%) и Эстонии (52,3%). На другой стороне шкалы среди стран-членов ЕС-27 с долей энергии из возобновляемых источников в отоплении и охлаждении менее 10% были Ирландия (6,3%), Нидерланды (7,1%), Бельгия (8,3%). и Люксембург (8,7%), см. Таблицу 3.

Таблица 3: Доля энергии из возобновляемых источников для отопления и охлаждения, 2004-2019 гг.
(%)
Источник : Евростат (nrg_ind_ren)

8,9% возобновляемой энергии, использованной в транспортной деятельности в 2019 году

ЕС согласился установить общую цель в 10% для доли возобновляемых источников энергии (включая жидкое биотопливо, водород, биометан, «зеленую» электроэнергию и т. Д.) к 2020 году используется на транспорте.

Средняя доля энергии из возобновляемых источников в транспорте увеличилась с 1,6% в 2004 году до 8,9% в 2019 году. Среди стран-членов ЕС-27 доля возобновляемых источников энергии в потреблении топлива на транспорте колебалась от 30,3% в Швеции, 21,3% в Финляндии и 12,5% в Нидерландах до 4% или меньше в Греции и Литве (оба 4,0%) и на Кипре (3,3%). Страна ЕАСТ Норвегия также сообщила о высокой доле возобновляемых источников энергии в потреблении топлива на транспорте (27.6%), см. Рисунок 4.

Рисунок 4: Доля энергии из возобновляемых источников на транспорте, 2019 год
(% от валового конечного потребления энергии)
Источник : Евростат (nrg_ind_ren)

В 2019 году 22 государства-члена ЕС-27 зарегистрировали увеличение средней доли энергии из возобновляемых источников в транспорте по сравнению с 2018 годом, при этом наибольший рост наблюдался в Финляндии (+3,6 процентных пункта (п.п.)), Хорватии (+3,3 п.п. ), Нидерланды (+2,9 п.п.) и Словения (+2,5 п.п.). Страны ЕАСТ Норвегия также зарегистрировали значительный рост (+6.1 стр.).

Более подробную информацию о доле энергии из возобновляемых источников в транспорте можно найти в Таблице 4.

Таблица 4: Доля энергии из возобновляемых источников в транспорте, 2004-2019 гг.
(% от валового конечного потребления энергии)
Источник : Евростат (nrg_ind_ren)

Исходные данные для таблиц и графиков

Источники данных

Статистические данные, представленные в этой статье, основаны на данных, собранных в соответствии с правилами бухгалтерского учета, установленными в Директиве 2009/28 / EC о продвижении использования энергии из возобновляемых источников, и рассчитанных на основе энергетической статистики, охватываемой Регламентом ( EC) № 1099/2008 по статистике энергетики, последняя поправка была внесена в ноябре 2019 года Регламентом (ЕС) № 2019/2146.Директива 2009/28 / EC будет использоваться до 2020 отчетного года. Начиная с этого года, расчет доли энергии из возобновляемых источников будет осуществляться в соответствии с правилами бухгалтерского учета, установленными в Директиве 2018/2001 / EU о продвижении использования энергии. энергия из возобновляемых источников.

Данные доступны по всем странам-членам ЕС, а также по Великобритании, Исландии, Норвегии, Черногории, Сербии, Албании и Косово *. В целом данные являются полными, свежими и надежно сопоставимыми по странам.

Доля возобновляемых источников энергии в валовом конечном потреблении энергии определена как ключевой показатель для измерения прогресса в рамках стратегии «Европа 2020» для интеллектуального, устойчивого и инклюзивного роста. Этот показатель можно рассматривать как оценку для целей мониторинга Директивы 2009/28 / EC о продвижении использования энергии из возобновляемых источников – однако статистическая система в некоторых странах для конкретных технологий возобновляемой энергии еще не полностью разработана для соответствовать требованиям настоящей Директивы; например, во многих странах не сообщается об энергии окружающей среды для тепловых насосов.

Все расчеты учитывают особые положения, действующие в Директиве 2009/28 / EC после поправок, внесенных Директивой (ЕС) 2015/1513 Европейского парламента и Совета от 9 сентября 2015 г., вносящей поправки в Директиву 98/70 / EC, касающуюся к качеству бензина и дизельного топлива и внесению поправок в Директиву 2009/28 / EC о продвижении использования энергии из возобновляемых источников.

Важным аспектом, который следует учитывать при интерпретации данных, являются статистические изменения.Последние данные за 2005 год показывают небольшие отклонения по сравнению с данными, доступными во время подготовки и принятия Директивы в 2007-2008 годах. Изменения вызваны пересмотром наборов данных, передаваемых странами, отчитывающимися в ответ на ежегодные вопросники по энергетике. В связи с пересмотром данных о потреблении биомассы в домашних хозяйствах обновленные данные по Хорватии показывают, что ее потребление энергии из возобновляемых источников превышает целевой показатель на 2020 год с 2004 года (первый год, для которого имеются значения).Но Хорватия – не единственный случай. Вследствие Директивы по возобновляемым источникам энергии страны гораздо более внимательно следят за потоками возобновляемых источников энергии в своих экономиках. Очень важным примером является потребление биомассы, когда страны запускают новые более подробные обследования, которые позволяют им собирать больше данных о конечном потреблении энергии биомассы. Как следствие, несколько стран пересматривают свои данные, что приводит к увеличению их доли энергии из возобновляемых источников (например,грамм. Хорватия, Франция, Литва и Венгрия).

Валовое конечное потребление энергии определено в Директиве о возобновляемых источниках энергии 2009/28 / EC как энергоносители, поставляемые в энергетических целях для промышленности, транспорта, домашних хозяйств, сферы услуг (включая общественные услуги), сельского, лесного и рыбного хозяйства, включая потребление электроэнергии и тепла отраслью энергетики для производства электроэнергии и тепла, включая потери электроэнергии и тепла при распределении и передаче.

Производство энергии из невозобновляемых муниципальных отходов было вычтено из вклада биомассы в отопление и производство электроэнергии. Потребление для трубопроводного транспорта было включено в валовое конечное потребление энергии в соответствии с отраслевой классификацией Положения об энергетической статистике. Для повышения точности и согласованности с национальной статистикой при расчете долей возобновляемых источников энергии использовалось национальная теплотворная способность, если это возможно, для преобразования количеств всех энергетических продуктов в единицы энергии вместо значений теплотворной способности по умолчанию.

Данные за период 2004-2010 гг. : Директива 2009/28 / EC еще не существовала или не была перенесена в национальное законодательство. Значения за эти годы не используются для измерения законодательного соответствия индикативной траектории, определенной в части B Приложения I к Директиве. Директива о возобновляемых источниках энергии 2009/28 / EC предусматривает, что только биотопливо и биожидкости, отвечающие критериям устойчивости, должны учитываться для целей. Было решено, что в 2004-2010 годах все биотопливо и биожидкости будут учитываться в числителе доли энергии из возобновляемых источников.

Данные за 2011 г. и далее : Соответствие Статье 17 (Критерии устойчивости биотоплива и биожидкостей) должно оцениваться в соответствии со Статьей 18 (Проверка соответствия критериям устойчивости биотоплива и биожидкостей). По состоянию на отчетный 2011 год страны должны сообщать как соответствующие только те виды биотоплива и биожидкостей, в отношении которых может быть полностью продемонстрировано соблюдение как статьи 17, так и статьи 18. Только зарегистрированные соответствующие биотопливо и биожидкости учитываются в соответствующих долях возобновляемых источников энергии.В некоторых странах потребление биотоплива и биожидкостей в период 2011-2015 гг. Не было сертифицировано как соответствующее (устойчивое) из-за позднего внедрения Директивы 2009/28 / EC. В то время как доля возобновляемых источников энергии в целом увеличивается с 2004 года, в период с 2010 по 2011 год их доля в транспорте снизилась. Частично это можно отнести к полному отсутствию биотоплива, соответствующего требованиям, о котором сообщили несколько стран ЕС (страны сообщили о некотором использовании биотоплива, но в 2011 году оно не соответствовало или было очень мало).Поскольку некоторые страны еще не полностью выполнили все положения Директивы по возобновляемым источникам энергии, некоторые виды биотоплива и биожидкостей не считаются соответствующими (устойчивыми) в период 2011-2015 годов.

Доля электроэнергии из возобновляемых источников энергии определяется как соотношение между электроэнергией, произведенной из возобновляемых источников энергии, и валовым национальным потреблением электроэнергии. Согласно Директиве о возобновляемых источниках энергии 2009/28 / EC, валовое конечное потребление электроэнергии из возобновляемых источников – это электроэнергия, произведенная из возобновляемых источников энергии.Сюда входят гидроэлектростанции (за исключением гидроэлектроэнергии, производимой гидроаккумулирующими установками с использованием воды, ранее закачиваемой в гору), а также электричество, произведенное из твердого биотоплива / отходов, ветровых, солнечных и геотермальных установок. Директива также требует, чтобы производство электроэнергии за счет гидроэнергии и энергии ветра было нормализовано. Учитывая 15-летнее требование нормализации производства гидроэлектроэнергии и наличие статистики энергетики (для ЕС, начиная с 1990 г.), долгосрочные временные ряды этого показателя недоступны.

Для целей расчета доли возобновляемой энергии в отоплении и охлаждении конечное потребление энергии из возобновляемых источников определяется как конечное потребление возобновляемой энергии в промышленности, домашнем хозяйстве, сфере услуг, сельском, лесном и рыбном хозяйстве для отопления и в целях охлаждения, а также централизованного теплоснабжения, производимого из возобновляемых источников энергии. Общее конечное потребление на отопление и охлаждение – это конечное потребление всех энергоресурсов, за исключением электроэнергии, для целей, отличных от транспортных, плюс потребление тепла для собственного использования на электростанциях и тепловых станциях и потери тепла в сетях.Более подробное определение см. В руководстве к инструменту SHARES.

Доля возобновляемых источников энергии в топливе, потребляемом на транспорте, рассчитывается на основе энергетической статистики в соответствии с методологией, описанной в Директиве 2009/28 / EC. Вклад всего жидкого биотоплива включен в расчет этого показателя до 2010 года. С 2011 года данные для жидкого биотоплива на транспорте ограничиваются только жидким биотопливом, соответствующим Директиве 2009/28 / EC (другими словами, удовлетворяющим критериям устойчивости) .

Контекст

Стать первым в мире климатически нейтральным континентом к 2050 году – величайшая задача и возможность нашего времени. Для этого 11 декабря 2019 года Европейская комиссия представила Европейское зеленое соглашение (COM (2019) 640 final), наиболее амбициозный пакет мер, который должен позволить европейским гражданам и бизнесу извлечь выгоду из устойчивого перехода к экологической безопасности. Меры, сопровождаемые первоначальной дорожной картой ключевых политик, варьируются от амбициозного сокращения выбросов до инвестирования в передовые исследования и инновации и до сохранения природной среды Европы.Прежде всего, Европейский зеленый курс устанавливает путь к справедливому и социально справедливому переходу. Он разработан таким образом, чтобы не оставить позади ни одного человека или регион в предстоящей великой трансформации.

Зеленый курс является неотъемлемой частью стратегии Комиссии по реализации Повестки дня Организации Объединенных Наций на период до 2030 года и целей устойчивого развития, а также других приоритетов, объявленных в политических руководящих принципах президента фон дер Ляйена. В рамках Зеленого курса Комиссия переориентирует процесс макроэкономической координации Европейского семестра на интеграцию целей устойчивого развития Организации Объединенных Наций, поставив устойчивость и благополучие граждан в центр экономической политики, а также цели устойчивого развития. в основе политики и действий ЕС.Европейская комиссия разработала несколько энергетических стратегий для более безопасной, устойчивой и низкоуглеродной экономики. Помимо борьбы с изменением климата за счет сокращения выбросов парниковых газов, использование возобновляемых источников энергии, вероятно, приведет к более надежному энергоснабжению, большему разнообразию энергоснабжения, меньшему загрязнению воздуха, а также возможности для создания рабочих мест в сфере охраны окружающей среды и окружающей среды. секторы возобновляемой энергетики.

11 декабря 2018 года ЕС принял Директиву 2018/2001 / EU о продвижении использования энергии из возобновляемых источников.Новая нормативно-правовая база включает обязательную цель по возобновляемым источникам энергии для ЕС на 2030 год в размере 32% с положением о пересмотре в сторону увеличения к 2023 году. Это в значительной степени будет способствовать политическому приоритету Комиссии, выраженному президентом Юнкером в 2014 году, чтобы Европейский Союз стал миром. номер один в возобновляемых источниках энергии. Это позволит Европе сохранить лидирующую роль в борьбе с изменением климата, в переходе к чистой энергии и в достижении целей, поставленных Парижским соглашением.

В феврале 2015 года Европейская комиссия изложила свои планы рамочной стратегии для устойчивого энергетического союза с перспективной политикой в области изменения климата в Сообщении (COM (2015) 80 final).В Коммюнике предлагается пять аспектов стратегии, одно из которых – декарбонизация экономики.

6 июня 2012 года Европейская комиссия представила сообщение под названием «Возобновляемая энергия: крупный игрок на европейском энергетическом рынке» (COM (2012) 271 final), в котором излагаются варианты политики в области возобновляемых источников энергии на период после 2020 года. В Сообщении также содержится призыв к более скоординированному европейскому подходу к созданию и реформированию схем поддержки и более широкому использованию торговли возобновляемыми источниками энергии между государствами-членами ЕС.В январе 2014 года Европейская комиссия выдвинула ряд целей в области энергетики и климата на 2030 год с целью поощрения частных инвестиций в инфраструктуру и низкоуглеродные технологии. Одна из предлагаемых ключевых целей – довести долю возобновляемых источников энергии до не менее 27% к 2030 году. Эти цели рассматриваются как шаг к достижению целевых показателей выбросов парниковых газов на 2050 год, сформулированных в Дорожной карте для перехода к конкурентоспособным низким ценам. углеродная экономика в 2050 году (COM (2011) 112 final).

В основе этих инициатив лежит пакет климата и энергетики 2020 года, принятый в декабре 2008 года, который предоставил дополнительный стимул для увеличения использования возобновляемых источников энергии до 20% от общего потребления энергии к 2020 году, при этом призывая к энергопотреблению и парниковому эффекту. выбросы газа в оба будут сокращены на 20%.Директива 2009/28 / EC Европейского парламента и Совета о продвижении использования энергии из возобновляемых источников устанавливает общую цель для всего ЕС по обеспечению 20% -ной доли потребления энергии из возобновляемых источников к 2020 году, в то время как возобновляемые источники энергии должны также на ту же дату приходится 10% топлива, используемого в транспортном секторе. Директива изменяет правовую основу для продвижения возобновляемой электроэнергии, требует от национальных планов действий показать, как возобновляемые источники энергии будут развиваться в каждом государстве-члене ЕС, создает механизмы сотрудничества и устанавливает критерии устойчивости для жидкого биотоплива (после опасений по поводу их потенциального неблагоприятного воздействия на урожай). цены, продовольственное снабжение, охрана лесов, биоразнообразие, водные и почвенные ресурсы).Отчет об устойчивости твердого и газообразного биотоплива, используемого для электричества, отопления и охлаждения (SWD (2014) 259), был принят в июле 2014 года.

Возобновляемые источники энергии для устойчивого развития в Индии: текущее состояние, будущие перспективы, проблемы, занятость и инвестиционные возможности | Энергия, устойчивость и общество

Индия заботится о планете и за последние 4 года сделала новаторский путь в области возобновляемых источников энергии [52, 53]. Специальное министерство вместе с финансовыми и техническими учреждениями помогло Индии в продвижении возобновляемых источников энергии и диверсификации ее энергобаланса.Страна занимается расширением использования чистых источников энергии и уже реализовала несколько крупномасштабных проектов в области устойчивой энергетики, чтобы обеспечить массовый рост зеленой энергии.

1. Индия удвоила свои мощности по возобновляемым источникам энергии за последние 4 года. Совокупная мощность возобновляемых источников энергии в 2013–2014 годах достигла 35 500 МВт и выросла до 70 000 МВт в 2017–2018 годах.

2. Индия занимает четвертое и шестое место по совокупной установленной мощности в ветро- и солнечном секторе, соответственно.Кроме того, его совокупная установленная мощность возобновляемых источников энергии занимает пятое место в мире по состоянию на 31 декабря 2018 года.

3. Как сказано выше, совокупный целевой показатель мощности возобновляемых источников энергии на 2022 год составляет 175 ГВт. Суммарная установленная мощность за 2017–2018 годы составила 70 ГВт, реализуемая мощность – 15 ГВт, заявленная мощность – 25 ГВт. Планируемая, установленная мощность, реализуемая мощность и заявленная мощность показаны на рис. 4.

4.Солнечная энергия стремительно растет. Совокупная установленная мощность солнечных батарей увеличилась более чем в восемь раз за последние 4 года с 2,630 ГВт (2013–2014 гг.) До 22 ГВт (2017–2018 гг.). Установленная мощность на 31 декабря 2018 года составила 25,2122 ГВт.

5. Производство возобновляемой электроэнергии в 2017–2018 гг. Составило 101839 БЕ.

6. Страна опубликовала руководство по проведению конкурсных торгов для производства возобновляемой энергии. Он также обнаружил самый низкий тариф и прозрачный метод торгов, что привело к заметному снижению удельной стоимости возобновляемой энергии.

7. В 21 штате имеется 41 парк солнечных батарей с совокупной мощностью более 26 144 МВт, которые уже одобрены Минприроды. Создан солнечный парк Kurnool мощностью 1000 МВт; и самый большой парк солнечных батарей в Павагаде (Карнатака) мощностью 2000 МВт в настоящее время находится в стадии монтажа.

8. Целевая мощность солнечной энергии (наземная) на 2018–2019 годы задана как 10 ГВт, а солнечной энергии (на крыше) – 1 ГВт.

9. Минприроды увеличило вдвое целевой показатель для солнечных парков (проекты мощностью 500 МВт и более) с 20 до 40 ГВт.

10. Суммарная установленная мощность ветроэнергетики увеличилась в 1,6 раза за последние 4 года. В 2013–2014 годах он составлял 21 ГВт, с 2017 по 2018 год – 34 ГВт, а по состоянию на 31 декабря 2018 года – 35,138 ГВт. Это показывает, что в использовании энергии ветра были достигнуты успехи.

11. Объявлена политика оффшорной ветроэнергетики. Тридцать четыре компании (наиболее значимые мировые и отечественные участники рынка ветроэнергетики) соревновались в «выражении заинтересованности» (EoI), объявленном в отношении плана по созданию первой в Индии мега-оффшорной ветряной электростанции мощностью 1 ГВт.

12. За последние 4 года были смонтированы проекты малых гидроэлектростанций мощностью 682 МВт, наряду с 600 водяными мельницами (механические приложения) и 132 проектами, которые все еще находятся в стадии разработки.

13. Минприроды России внедряет коридоры зеленой энергии для расширения системы передачи. 9400 км коридоров зеленой энергии завершены или находятся в стадии реализации. Стоимость, потраченная на это, составила 10141 крор индийских рупий (101 410 миллионов индийских рупий = 1425,01 доллара США). Кроме того, к марту 2020 года планируется завершить общую мощность подстанций в 19000 МВА.

14. Минприроды России устанавливает солнечные насосы (автономное приложение), где на сегодняшний день и в период с 2014–2015 по 2017–2018 годы установлено 90% насосов. Солнечные уличные фонари были увеличены более чем вдвое. Солнечные системы домашнего освещения улучшены примерно в 1,5 раза. Студентам было роздано более 2 575 000 солнечных ламп. Подробности показаны на рис. 5.

15. С 2014–2015 по 2017–2018 годы было установлено более 2,5 лакха (0,25 миллиона) биогазовых установок для приготовления пищи в сельских домах, чтобы семьи могли получить доступ к чистому топливу. .

16. Новые политические инициативы пересмотрели тарифную политику, предусматривающую обязательства по закупкам и генерации (RPO и RGO). Были отменены четыре передачи данных о ветре и солнечной энергии между штатами; были запланированы расходы, траектория RPO на 2022 год и политика в области возобновляемых источников энергии была завершена.

17. Выражение заинтересованности (EoI) было предложено для установки солнечных фотоэлектрических производственных мощностей, связанных с гарантированной потребляемой мощностью 20 ГВт. EoI указал на плавучие солнечные электростанции мощностью 10 ГВт.

18.Была объявлена политика в отношении гибрида солнечного ветра. Объявлен тендер на установку гибридных систем солнечно-ветряной мощностью 2 ГВт в существующих проектах.

19. Для облегчения НИОКР в области технологий возобновляемых источников энергии Минприроды объявило о политике национальных лабораторий по тестированию, стандартизации и сертификации.

20. Программа Сурья Митра была проведена для обучения выпускников колледжей установке, вводу в эксплуатацию, эксплуатации и управлению солнечными панелями. Штаб-квартира Международного солнечного альянса (ISA) в Индии (Гургаон) станет новым началом для улучшения солнечной энергетики в Индии.

21. Сектор возобновляемых источников энергии стал значительно более привлекательным для иностранных и внутренних инвесторов, и страна рассчитывает привлечь до 80 миллиардов долларов США в следующие 4 года, с 2018–2019 по 2021–2022 годы.

22. Мощность солнечной энергетики увеличилась более чем в восемь раз с 2,63 ГВт в 2013–2014 годах до 22 ГВт в 2017–2018 годах.

23. Объявлен тендер на проекты возобновляемой энергии мощностью 115 ГВт до марта 2020 года.

24. Было создано Бюро индийских стандартов (BIS), действующее для систем / компонентов солнечных фотоэлектрических систем.

25. Для признания и поощрения новаторских идей в секторах возобновляемой энергии правительство присуждает призы и награды. Креативные идеи / концепции должны привести к разработке прототипа. Название премии – «Абхинав Соч-Найи Самбхаванайе», что означает «Новаторские идеи – новые возможности».

Рис. 4
Целевой показатель по возобновляемым источникам энергии, установленная мощность, реализуется и выставлен на торги [52]
Рис. 5
Применение солнечной энергии вне сети [52]
Солнечная энергия
В рамках Национальной миссии по солнечной энергии Минприроды обновило цель подключенных к сети проектов солнечной энергетики с 20 ГВт к 2021–2022 гг. До 100 ГВт к 2021–2022 гг.В 2008–2009 годах она составила всего 6 МВт. Инициатива «Сделано в Индии», направленная на развитие отечественного производства, способствовала столь высокому росту мощности солнечных установок. В настоящее время Индия занимает пятое место в мире по установленной мощности солнечной энергии. К 31 декабря 2018 года солнечная энергия достигла 25 212,26 МВт по сравнению с целевым показателем на 2022 год, а еще 22,8 ГВт мощности были выставлены на торги или находятся в стадии реализации. Минприроды готовится выставлять на торги оставшуюся мощность солнечной энергии каждый год на периоды 2018–2019 и 2019–2020 годов, так что торги могут способствовать увеличению мощности на 100 ГВт к марту 2020 года.Таким образом, на завершение проекта останется 2 года. Тарифы будут определяться путем проведения конкурентных торгов (обратный электронный аукцион), чтобы значительно снизить тарифы. Самый низкий тариф на солнечную энергию был определен в июле 2018 года в размере 2,44 рупии за кВтч. В 2010 году тарифы на солнечную энергию составляли 18 рупий за кВтч. Более 100 000 лакхов (10 000 миллионов) акров земли были классифицированы для нескольких запланированных солнечных парков, из которых было выделено более 75 000 акров. По состоянию на ноябрь 2018 года создано 47 солнечных парков общей мощностью 26 694 МВт.Суммарная мощность солнечных проектов 4195 МВт введена в эксплуатацию внутри различных солнечных парков (плавучие солнечные электростанции). В таблице 18 показано увеличение мощности по сравнению с целевым. Это указывает на то, что добавление мощностей увеличивалось в геометрической прогрессии.
Таблица 18 Увеличение мощности солнечной энергии по сравнению с целевым показателем в период с 2013–2014 гг. По 2018–2019 гг.
Энергия ветра
По состоянию на 31 декабря 2018 года общая установленная мощность Индии составляла 35 138,15 МВт по сравнению с целевым показателем 60 ГВт к 2022 году.В настоящее время Индия занимает четвертое место в мире по установленной мощности ветроэнергетики. Более того, около 9,4 ГВт мощности выставлены на торги или находятся в стадии реализации. Минприроды готовится к участию в тендере на мощность ветроэнергетики мощностью 10 ГВт каждый год на период 2018–2019 и 2019–2020 годов, так что тендеры позволят увеличить мощность на 60 ГВт к марту 2020 года, что даст оставшиеся два года для реализации проектов. . Валовой ветроэнергетический потенциал страны в настоящее время достигает 302 ГВт на высоте 100 м над землей.Управление тарифами было изменено с зеленого тарифа (FiT) на метод торгов для добавления мощности. 8 декабря 2017 года министерство опубликовало руководящие принципы тарифных правил проведения конкурсных торгов для приобретения энергии из ветроэнергетических проектов, подключенных к сетям. Разработанный прозрачный процесс торгов снизил тариф на ветроэнергетику до самого низкого уровня за всю историю. Развитие ветроэнергетики привело к появлению прочной экосистемы, обеспечивающей возможности для выполнения проектов и производственную базу.В настоящее время доступны самые современные технологии для производства ветряных турбин. Все основные мировые игроки в ветроэнергетике присутствуют в Индии. Более 12 различных компаний производят более 24 различных моделей ветряных турбин в Индии. Индия экспортирует ветряные турбины и комплектующие в США, Европу, Австралию, Бразилию и другие страны Азии. Около 70–80% отечественного производства осуществляется сильными отечественными производственными компаниями. В Таблице 19 перечислены добавленные мощности по сравнению с целевыми показателями увеличения мощности.Кроме того, выработка электроэнергии с помощью ветряных мощностей улучшилась, даже несмотря на то, что в первой половине 2018–2019 и 2017–2018 годах наблюдалось замедление темпов роста новых мощностей.
Таблица 19 Увеличение мощности ветроэнергетики по сравнению с целевым показателем в период с 2013–2014 по 2018–2019 годы
Национальная миссия по хранению энергии – 2018
Страна работает над национальной миссией по хранению энергии. Проект Национальной миссии по хранению энергии был предложен в феврале 2018 года и инициирован для разработки всеобъемлющей политики и нормативно-правовой базы.За последние 4 года были запущены проекты, включенные в НИОКР на сумму 115,8 миллиона индийских рупий (1,66 миллиона долларов США) в области хранения энергии, и выпущено 48,2 миллиона индийских рупий (0,7 миллиона долларов США). Миссия Индии по хранению энергии предоставит возможность для производства аккумуляторов, конкурентоспособных на мировом рынке. Увеличивая опыт производства аккумуляторов и увеличивая свои национальные производственные мощности, страна может внести существенный экономический вклад в этот важнейший сектор.Миссия направлена на определение совокупных требований к батареям, общего размера рынка, импорта и внутреннего производства. В таблице 20 представлены экономические возможности производства аккумуляторов, предоставленные Национальным институтом преобразования Индии, также называемым NITI Aayog, который предоставляет соответствующие технические консультации центральному правительству и правительству штатов при разработке стратегической и долгосрочной политики и программ для правительства Индии.
Таблица 20 Экономические возможности от производства аккумуляторных батарей
Малая гидроэнергетика – план действий на 3 года – 2017
Гидроэнергетические проекты подразделяются на крупные гидроэлектростанции, малые гидроэлектростанции (от 2 до 25 МВт), микрогидроэлектростанции (до 100 кВт), и мини-ГЭС (от 100 кВт до 2 МВт).В то время как предполагаемый потенциал МГЭ составляет 20 ГВт, целевой показатель для Индии на 2022 год по МГЭ составляет 5 ГВт. По состоянию на 31 декабря 2018 года в стране достигнута мощность 4,5 ГВт, и это производство постоянно увеличивается. Цель, которую планировалось достичь за счет грантов на инфраструктурные проекты и тарифной поддержки, была включена в трехлетнюю программу действий NITI Aayog (с 2017–2018 по 2019–2020 годы), которая была опубликована 1 августа 2017 года. предоставление централизованной финансовой помощи (CFA) для создания малых / микрогидро проектов как в государственном, так и в частном секторе.Для определения новых потенциальных местоположений разрабатываются исследования и подробные отчеты по проектам, а также предоставляется финансовая поддержка для ремонта и модернизации старых проектов. Министерство создало специальный полностью автоматический диспетчерский контроль и сбор данных (SCADA), основанный на научно-исследовательской лаборатории гидравлических турбин в Центре альтернативной гидроэнергетики (AHEC) в ИИТ Рурки. Стоимость создания лаборатории составила 40 крор индийских рупий (400 миллионов индийских рупий, 95,62 миллиона долларов США), и лаборатория будет служить центром проектирования и проверки.Он исследует гидротурбины и другие гидромеханические устройства, соответствующие национальным и международным стандартам [54, 55]. В таблице 21 показаны цели и достижения с 2007–2008 по 2018–2019 годы.
Таблица 21 Целевой показатель, достижения и совокупные показатели МГЭ [54]
Национальная политика в отношении биотоплива – 2018
Модернизация создала возможность для стабильных изменений в использовании биоэнергетики в Индии. Минприроды внесло поправки в текущую политику в отношении биомассы в мае 2018 года. Политика представляет CFA для проектов, использующих биомассу, такую как промышленные отходы сельскохозяйственного производства, древесина, полученная с помощью энергетических плантаций, жмых, растительные остатки, древесные отходы, образующиеся в результате промышленных операций, и сорняки.Согласно политике, CFA будет предоставляться проектам из расчета 2,5 миллиона индийских рупий (35 477,7 долларов США) за МВт для когенерации из жмыха и 5 миллионов индийских рупий (70 955,5 долл. США) за МВт для когенерации без жмыха. Минприроды также объявило меморандум в ноябре 2018 года о продлении действия сертификата льготных таможенных пошлин (CCDC) для создания проектов по производству энергии с использованием нетрадиционных материалов, таких как биоотходы, сельскохозяйственные, лесные, птичьи подстилки, агро- промышленные, промышленные, коммунальные и городские отходы.Правительство недавно утвердило Национальную политику в отношении биотоплива в августе 2018 года. Минприроды России предложило выразить заинтересованность (EOI) для оценки потенциала энергии биомассы и когенерации жома в стране. В мае 2018 года также была запущена программа по поощрению когенерации на основе биомассы на сахарных заводах и других отраслях промышленности. В таблице 22 показано, как ожидается, что цель и достижения в области энергии биомассы достигнут 10 ГВт из целевого показателя на 2022 год до конца 2019 года. .
Таблица 22 Целевой показатель, достижения и совокупные показатели энергии биомассы
Новая национальная программа по биогазу и органическому навозу (NNBOMP) —2018 г.
Национальная программа управления биогазом и навозом (NBMMP) была запущена в 2012–2013 гг.Основная цель заключалась в обеспечении чистого газообразного топлива для приготовления пищи, где оставшаяся суспензия представляла собой органический био-навоз, богатый азотом, фосфором и калием. Кроме того, в 2014 году было построено 47,5 млн (4,75 млн) кумулятивных биогазовых установок, которые увеличились до 49,8 млн (4,98 млн). В течение 2017–2018 гг. Была поставлена цель установить 1,10 млн биогазовых установок (1,10 млн), но в результате получилось 0,15 млн (0,015 млн). Таким образом, стоимость заправки газовых баллонов сжиженным углеводородным газом (СУГ) была значительно снижена.Аналогичным образом, тонны древесины / деревьев были защищены от вырубки, поскольку древесина традиционно используется в качестве топлива в сельских и пригородных домах. Биогаз – жизнеспособная альтернатива традиционному топливу для приготовления пищи. Схема обеспечила занятость почти 300 квалифицированных рабочих для установки биогазовых установок. К 30 мая 2018 года министерство выпустило руководство по реализации NNBOMP в период с 2017–2018 по 2019–2020 годы [56].
Автономная и децентрализованная прикладная программа для солнечных фотоэлектрических систем – 2018
Программа направлена на удовлетворение спроса на энергию за счет развертывания солнечных фонарей, солнечных уличных фонарей, солнечных домашних фонарей и солнечных насосов.Согласно плану, к 2020 году внесетевые фотоэлектрические мощности должны быть доведены до 118 МВт. Предполагаемые затраты на санкции составляли 50 МВт к 2017–2018 гг. И 68 МВт к 2019–2020 гг. Общая сметная стоимость составила 1895 крор индийских рупий (18950 миллионов индийских рупий, 265 547 миллионов долларов США), и министерство хотело поддержать 637 крор (6370 миллионов индийских рупий, 89,263 миллиона долларов США) за счет своей центральной финансовой помощи. Солнечные электростанции мощностью 25 кВт были продвинуты в тех областях, где электросеть не доходит до домохозяйств или не является надежной. Учреждения коммунального обслуживания, школы, панчаяты, общежития, а также полицейские участки получат выгоду от этой схемы.В программу также были включены солнечные исследовательские лампы. Тридцать процентов финансовой помощи было предоставлено солнечным электростанциям. Каждый студент должен нести 15% стоимости лампы, а оставшиеся 85% министерство хотело поддержать. По состоянию на октябрь 2018 года фонарь и лампы на сумму более 40 лакхов (4 миллиона), домашнее освещение на сумму 16,72 лакха (1,672 миллиона), уличные фонари на 6,40 лакха (0,64 миллиона), солнечные насосы на 1,96 лакха (0,196 миллиона) и Установлено 187,99 автономных устройств МВт [57, 58].
Источники энергии: сравнение
Если вы хотите быть экологически чистыми, вам следует водить электромобиль. Верно?
К сожалению, не все так просто. Хотя электромобили не загрязняют воздух вокруг себя, как двигатель внутреннего сгорания, их необходимо заряжать, что вызывает вопросы, например, из какого источника энергии поступает электричество и является ли этот источник энергии чистым.
Общая оценка источника энергии основана не только на том, насколько он чист; он также должен быть надежным, доступным и доступным.Не все эти факторы можно однозначно классифицировать. Например, нефть, как правило, относительно доступна в Соединенных Штатах, но отчасти это связано с тем, что государство субсидирует отрасли, производящие ископаемое топливо. Точно так же, хотя энергия ветра имеет тенденцию быть относительно дорогой, ее стоимость неуклонно снижается в течение многих лет по мере увеличения ее использования.
Для оценки доступных вариантов полезно понимание фундаментальных фактов о том, какие типы энергии доступны и какие компромиссы каждый представляет.
Существует три основных категории источников энергии: ископаемое топливо, альтернативные и возобновляемые источники энергии. Возобновляемые источники энергии иногда, но не всегда, включаются в альтернативу.
Ископаемое топливо образовалось более миллионов лет назад, когда мертвые растения и животные подверглись воздействию сильного тепла и давления в земной коре. Этот естественный процесс превращал кости и другие органические вещества в богатые углеродом вещества, которые при сгорании генерируют энергию. Есть три основных вида ископаемого топлива.
Нефть – это общий термин, который включает такие продукты, как сырая нефть, которая перерабатывается в более привычные виды топлива, такие как бензин, реактивное топливо, керосин и дизельное топливо. Petroleum и oil часто используются как взаимозаменяемые. Его добывают путем бурения или гидроразрыва пласта (также известного как гидроразрыв).
Уголь – это горная порода, обнаруженная недалеко от поверхности земли, и это одно из самых распространенных ископаемых видов топлива в мире. Его добывают путем открытых горных работ (с использованием машин для очистки самых верхних слоев породы и почвы) и подземных горных работ (с использованием машин и горняков для удаления угля глубоко под землей).
Природный газ , смесь газов, находящихся под поверхностью земли, добывается аналогично нефти.Достижения в области бурения и гидроразрыва пласта открыли огромные запасы природного газа.
Ископаемые виды топлива часто называют грязными источниками энергии, поскольку их использование сопряжено с высокими, а зачастую и необратимыми последствиями для окружающей среды. Выбросы углерода или количество углекислого газа, выделяемого этим топливом в атмосферу, складываются из поколения в поколение и не могут быть возвращены. Более того, на Земле есть лишь конечное количество этих ресурсов.
Формы энергии, не полученные из ископаемого топлива, включают как возобновляемые источники энергии , так и альтернативные источники энергии , термины, которые иногда используются взаимозаменяемо, но не означают одно и то же.Альтернативная энергия в широком смысле относится к любой энергии, которая не извлекается из ископаемого топлива, но не обязательно только из возобновляемых источников. Например, в ядерной энергетике чаще всего используется уран – широко распространенное, но технически не возобновляемое топливо. Возобновляемая энергия, с другой стороны, включает в себя такие источники, как солнце и ветер, которые возникают естественным образом и непрерывно.
Существует пять основных возобновляемых и альтернативных видов топлива.
Энергия ветра создается, когда ветер вращает турбину или ветряную мельницу, которая может быть расположена на суше или на море.
Солнечная энергия использует солнечную энергию двумя способами: путем преобразования солнечного света непосредственно в электричество, когда солнце отсутствует (например, солнечные панели), или солнечной тепловой энергии, которая использует солнечное тепло для создания электричества, метод, который работает даже когда солнце село.
Гидроэнергетика создается, когда быстро текущая вода вращает турбины внутри плотины, вырабатывая электричество.
Атомная энергия вырабатывается на электростанциях в процессе ядерного деления.Энергия, создаваемая во время ядерных реакций, используется для производства электричества.
Биотопливо , также называемое биомассой, производится с использованием органических материалов (древесины, сельскохозяйственных культур и отходов, пищевых отходов и навоза), которые содержат накопленную энергию солнца. Люди использовали биомассу с тех пор, как открыли, как сжигать дрова для разведения огня. Жидкое биотопливо, такое как этанол, также выделяет химическую энергию в виде тепла.
Возобновляемые и альтернативные источники энергии часто относятся к категории экологически чистых источников энергии, поскольку они производят значительно меньше выбросов углерода по сравнению с ископаемым топливом.Но они не лишены воздействия на окружающую среду.
Производство гидроэлектроэнергии, например, выбрасывает меньше углерода, чем электростанции, работающие на ископаемом топливе. Однако строительство плотин для строительства водохранилищ для гидроэлектростанций затопляет долины, нарушая местные экосистемы и источники средств к существованию. В другом случае биотопливо является возобновляемым, но культивируется на огромных участках земли и иногда вызывает больше выбросов углерода, чем ископаемое топливо.
Другие соображения, такие как безопасность, также имеют значение. Вероятность аварии на ядерном объекте чрезвычайно мала, но если она произойдет, результаты будут катастрофическими.Фактически, опасения по поводу опасностей, связанных с эксплуатацией атомных электростанций, ограничили распространение ядерной энергетики.
Возобновляемая энергия: глобальный переход, объяснение на 12 диаграммах
Как вы, возможно, слышали, планета нагревается, и в ответ люди пытаются переключиться на более чистую энергию, чтобы нагревать ее меньше или, по крайней мере, медленнее. Так как дела?
Отчет, выпущенный в этом месяце, подробно рассматривает этот вопрос.В Докладе о глобальном состоянии возобновляемых источников энергии (GSR), ежегодно выпускаемом Сетью политики в области возобновляемых источников энергии для 21-го века (REN21, аналитический центр), рассматриваются темпы роста различных источников энергии, потоки инвестиций в экологически чистую энергию и мировой прогресс. о целях устойчивого развития.
Это кладезь информации. Это также … очень долго. 250 страниц. Столько слов!
Стремясь сэкономить вам, современным потребителям информации, драгоценное время, я просмотрел отчет и извлек 12 диаграмм и графиков, которые лучше всего рассказывают историю чистой энергии по состоянию на 2018 год.
Прежде чем мы начнем, несколько фактов.
Во-первых, мы все еще движемся в неправильном направлении. Глобальные выбросы углерода сокращаются недостаточно быстро. На самом деле они совсем не падают; в 2018 году они выросли на 1,7%.
Во-вторых, все еще толкает в неправильном направлении. Во всем мире субсидии на ископаемое топливо выросли на 11 процентов в период с 2016 по 2017 год, достигнув 300 миллиардов долларов в год.
В-третьих, усилия по очистке ослабевают. Эта неделя принесла хорошие новости для Соединенных Штатов: как сообщает Bloomberg, во вторник агентство Bloomberg сообщило, что в апреле больше электроэнергии в Америке вырабатывается из чистой энергии, чем из угля.Но отчет GSR показывает, что общие инвестиции в возобновляемые источники энергии (без учета гидроэнергетики) составили 288,9 миллиарда долларов в 2018 году – меньше, чем субсидии на ископаемое топливо и на 11 процентов меньше, чем в 2017 году.
Это все плохие новости. У публики, кажется, создается впечатление, что, хотя дела идут плохо, они, наконец, стремятся к чему-то лучшему. Это неправда. Коллективно нам пока даже не удалось изменить направление движения. Несмотря на весь описанный ниже прогресс, мы все еще пытаемся удержать аварийный тормоз.
Этот мрачный контекст установился, давайте перейдем к делу.
1) Возобновляемые источники энергии развиваются в электроэнергетике.
Начнем с хороших новостей: сдвиги в электроэнергетике практически невозможно остановить. В глобальном масштабе за четыре года подряд установлено больше мощностей по возобновляемым источникам энергии, чем новых мощностей по ископаемому топливу и ядерной энергии вместе взятых. Около 181 ГВт новых мощностей возобновляемых источников энергии было установлено в 2018 году; в настоящее время она составляет более одной трети мировой установленной мощности.Это основные источники энергии, которые никуда не денутся.
REN21
2) Солнечные фотоэлектрические элементы занимают лидирующие позиции в секторе энергетики.
Как вы можете видеть на диаграмме ниже, добавление ветровой и биоэнергетической мощности было довольно стабильным; гидроэнергетика немного упала. Основная причина роста возобновляемых мощностей – рост количества солнечных фотоэлектрических (PV) панелей.
Из новых мощностей возобновляемых источников энергии, установленных в 2018 году, 55 процентов (около 100 ГВт) приходилось на солнечные фотоэлектрические системы; на ветроэнергетику приходилось 28 процентов, а на гидроэнергетику – 11 процентов.Будущее мира в основном зависит от продолжающегося роста солнечной энергии.
REN21
3) Китай лидирует в области солнечных батарей.
Почему количество солнечных панелей растет так быстро? В основном Китай.
График ниже также показывает быстрый рост количества солнечных панелей в США, Японии (благодаря Фукусиме и последующему закрытию атомной электростанции) и, совсем недавно, в Индии.
REN21
4) Фактически, Китай возглавляет все обвинения.
Когда дело доходит до энергетики, Китай обычно самый большой и самый крупный, независимо от категории. На его долю приходилось 32% всех глобальных инвестиций в возобновляемые источники энергии в 2018 году. Он был ведущим инвестором и лидировал в мире по установленной мощности гидроэнергетики, солнечной фотоэлектрической энергии и ветра.
(Несколько моментов, которые следует отметить на графике ниже: необычно высокая доля солнечной энергии в Японии и сравнительно большая роль биоэнергетики в ЕС и США.)
REN21
5) Возобновляемые источники энергии начинают оказывать влияние на электричество.
Весь рост и инвестиции в возобновляемую электроэнергию начинают складываться. Возобновляемые источники энергии составляют более трети мировой установленной мощности и, как показано на графике ниже, производят более 26 процентов мировой электроэнергии.
При этом гидроэнергетика, составляющая почти 16 процентов, составляет более половины от общего количества возобновляемых источников энергии. То, что люди склонны считать возобновляемыми источниками энергии, ветряной и солнечной, в сумме составляет всего 8 процентов. Даже в сфере электроэнергии возобновляемым источникам энергии предстоит пройти долгий путь.
REN21
6) Солнечная энергия создает больше всего рабочих мест.
Важный аспект политической экономии возобновляемых источников энергии: солнечная энергия создает больше рабочих мест. На его долю приходится основная часть мировых рабочих мест в области возобновляемых источников энергии, несмотря на то, что они составляют меньшинство мощностей возобновляемых источников энергии. Ветер, который по мощности превосходит солнечную, создает гораздо меньше рабочих мест. Солнечные фотоэлектрические системы очень трудоемки.
REN21
7) Но электричество – это только часть потребления энергии, а не самая большая часть.
Если не считать электричества, получить хорошие новости труднее. В то время как возобновляемые источники энергии составляют 26 процентов мировой электроэнергии, они составляют менее 10 процентов (возобновляемая электроэнергия менее 2 процентов) отопления и охлаждения и всего 3,3 процента (возобновляемая электроэнергия только 0,3 процента) транспортной энергии.
Отопление и охлаждение, на которые приходится 51 процент мирового энергопотребления, в основном работают на природном газе и масле. Транспорт, на который приходится 32 процента мирового потребления энергии, в основном работает на бензине и дизельном топливе.
Что еще хуже, политика все еще имеет перевес в сторону власти.
Есть 169 стран на национальном уровне или уровне штата / провинции, которые достигли целевых показателей в области возобновляемых источников энергии. Между тем, в отчете говорится, что «только 47 стран поставили цели по возобновляемым источникам тепла и холода, в то время как количество стран, проводящих регуляторную политику в этом секторе, сократилось с 21 до 20.» Менее трети всех стран мира имеют обязательные строительные нормы и правила, «в то время как 60% всей энергии, используемой в зданиях в 2018 году, приходилось на юрисдикции, в которых не было политики в области энергоэффективности.«Только около четверти использования энергии в промышленности покрывается политикой повышения энергоэффективности в промышленности.
Не намного лучше в транспорте, где «политика экономии топлива для легковых автомобилей к концу года существовала только в 40 странах и в значительной степени компенсировалась тенденцией к использованию более крупных транспортных средств».
Цены на
Carbon тоже не сильно помогают. «Ценообразование на выбросы углерода остается крайне недооцененным», – говорится в отчете. «К концу 2018 года только 44 национальных правительства, 21 штат / провинция и 7 городов внедрили политику ценообразования на выбросы углерода, что покрывает всего 13% глобальных выбросов CO2.”
Это история в США и в мире в целом: возобновляемые источники энергии начинают оказывать влияние на электричество, но они сильно отстают повсюду.
REN21
8) Транспорт демонстрирует признаки быстрого движения к электрификации.
В то время как в транспорте по-прежнему преобладают ископаемые виды топлива, в настоящее время происходят сдвиги. В 2018 году «мировое количество легковых электромобилей увеличилось на 63% по сравнению с 2017 годом, – говорится в отчете, – и все больше городов переходят на парки электрических автобусов».”
Здесь Китай тоже опережает остальной мир, хотя это привет крошечной стране Норвегии, чья агрессивная политика в области электромобилей отражается в мировой статистике.
REN21
9) Города опережают страны по чистой энергии.
Есть специальный отчет внутри отчета о стремительно развивающихся перспективах чистой энергии в городах по всему миру. В среднем города, на которые приходится 65 процентов мирового спроса на энергию и в которых проживает более половины населения мира, используют более высокий процент возобновляемой электроэнергии, чем страны.Уже сейчас по крайней мере 100 городов по всему миру используют от 90 до 100 процентов возобновляемой электроэнергии. По крайней мере 230 из них поставили цель 100% возобновляемой энергии как минимум в одном секторе.
REN21
10) Прогресс замедляется из-за субсидий на ископаемое топливо.
Каждый год страны G20 собираются вместе, осуждают субсидии на ископаемое топливо и обещают отказаться от них.И с каждым годом субсидии на ископаемое топливо растут – на 11 процентов до 300 миллиардов долларов в 2017 году. «Хотя по крайней мере 40 стран провели определенную реформу субсидий на ископаемое топливо с 2015 года, – говорится в отчете, – субсидии на ископаемое топливо остались на прежнем уровне. не менее 112 стран в 2017 году, при этом как минимум 73 страны предоставили субсидии на сумму более 100 миллионов долларов каждая ».
В глобальном масштабе это «примерно вдвое превышает предполагаемую поддержку производства возобновляемой энергии», – говорится в отчете.
И это только прямые субсидии.Как сообщил мой коллега Умэр Ирфан, в недавнем документе МВФ оценивается общий объем субсидий на ископаемое топливо – как прямых, с точки зрения налогов и денежных переводов, так и косвенных, с точки зрения неустановленного экологического ущерба – в 2017 году достиг 5,2 триллиона долларов.
И они сконцентрированы в странах, где их будет сложно искоренить.
REN21
11) Энергоемкость снижается, но недостаточно быстро.
Каждая климатическая модель, в которой человечество достигает своих целей по выбросам углерода, предполагает быстрое снижение «энергоемкости», то есть количества энергии, используемой для производства единицы ВВП. Теоретически, если вы можете достаточно быстро снизить энергоемкость, вы можете компенсировать естественный рост потребления энергии (за счет роста населения и экономического роста) и даже вызвать снижение общего спроса на энергию.
Теоретически все равно. В действительности глобальная энергоемкость снизилась всего на 2,2 процента за последние пять лет.Этого оказалось недостаточно, чтобы компенсировать рост мирового спроса на энергию, который увеличился на 1,2 процента.
Энергоемкость снижается примерно на 0,4 процента в год. Чтобы достичь глобальных целей декарбонизации середины века, глобальная энергоемкость должна снижаться на 4–10 процентов в год. Это означает, что миру необходимо повысить эффективность и электрификацию примерно в 10 раз.
REN21
12) Возобновляемые источники энергии должны пройти долгий путь и короткое время, чтобы добраться туда.
Так к чему все это сводится? Один (по общему признанию несовершенный) способ отметить прогресс возобновляемых источников энергии – это измерить их по отношению к общему конечному потреблению энергии (TFEC), которое складывает всю энергию, потребляемую во всем мире.
По состоянию на 2017 год ископаемые виды топлива по-прежнему обеспечивали около 80 процентов энергии человечества, что примерно соответствует тому, что они давали на протяжении десятилетий. Исключая традиционную биомассу со всеми ее проблемами, связанными с вырубкой, выращиванием монокультур и конкуренцией с продовольствием за землю, у вас остается около 13 процентов энергии, приемлемой для климата (разные люди могут захотеть исключить и другие источники, но более крупный вопрос стоит ).
Эти 13 процентов должны достичь 100 процентов или близких к нему к 2050 году, то есть, как вы заметите, всего через 30 лет. Тридцать лет назад мне было 17, я слушал хэви-метал и пил вино из холодильника на вечеринках в амбаре. Не похоже, чтобы это было так давно.
REN21
Почему TFEC – ошибочная мера? Потому что огромная, огромная часть этого потребления энергии является пустой тратой. Если вы посмотрите на «диаграмму Сэнки» использования энергии в США, которая показывает происхождение и назначение всех источников энергии, вы увидите, что две трети энергии, которая поступает в экономику, оказывается «отвергнутой», т.е.е., потрачено впустую.
Это потому, что сжигание ископаемого топлива расточительно. Добыча или бурение ископаемых видов топлива, их транспортировка, очистка, сжигание, преобразование в полезную энергию, использование энергии, удаление отходов и загрязнений – на каждом этапе этого процесса есть потери. Сжигание ископаемого топлива для электричества, тепла или транспорта по своей сути связано с огромным количеством отходов.
Возобновляемая электроэнергия, которая станет основным мировым источником энергии для борьбы с изменением климата, проще.Он не требует сжигания и обычно требует меньшего количества конверсий. Электродвигатели проще, чем двигатели внутреннего сгорания, с меньшим количеством движущихся частей, значительно меньшими затратами на техническое обслуживание и гораздо более высоким КПД. Электрифицированное отопление и транспорт могут быть интегрированы в работу электросетей, что повысит эффективность системы.
Короче говоря, экономики, использующие возобновляемые источники электроэнергии, будут потреблять меньше энергии, потому что они будут тратить меньше энергии. Они могут потреблять не на две трети меньше – отходы никогда не достигнут нуля, и будет некоторый эффект отдачи с большей эффективностью, – но им определенно не нужно будет полностью заменять 80 процентов ископаемого топлива, обеспечиваемое сейчас.А возобновляемая электроэнергия радикально снизит общую энергоемкость, даже если все, что она делает, заменяет текущее использование энергии.
Итак, предстоящая задача не такая сложная, как может показаться из последней таблицы … но все же довольно сложная. Даже если общий спрос на энергию упадет, все возобновляемые источники энергии должны будут быстро расти во всех странах.
Правительствам мира необходимо срочно забыть о блестящих хороших новостях в электроэнергетическом секторе и оказать давление на отопление и транспорт, где потребляется большая часть энергии.

Таблица альтернативные источники энергии: Виды альтернативной энергетики. Справка – РИА Новости, 13.11.2009

Доля ВИЭ в электроэнергетике ФРГ впервые превысила 50 процентов | Экономика в Германии и мире: новости и аналитика | DW

Защита климата в Германии: программа правительства до 2030 года

Закрытие угольных электростанций

Защита климата в Германии: программа правительства до 2030 года

Развитие возобновляемой энергетики

Защита климата в Германии: программа правительства до 2030 года

Введение сертификатов на выбросы CO2

Защита климата в Германии: программа правительства до 2030 года

Повышение цен на топливо

Защита климата в Германии: программа правительства до 2030 года

Стимулирование электромобильности

Защита климата в Германии: программа правительства до 2030 года

Увеличение налога на авиабилеты

Защита климата в Германии: программа правительства до 2030 года

Налоговые льготы железной дороге

Защита климата в Германии: программа правительства до 2030 года

Запрет дизельного отопления домов

Защита климата в Германии: программа правительства до 2030 года

Поддержка энергосберегающего жилья

Проблема перехода на альтернативные источники энергии

Экологические проблемы энергетического обеспечения человечества

Экологические проблемы энергетического обеспечения человечества

Введение. Энергия – проблемы роста потребления

Современные тенденции развития энергетики

Кризис топливных ресурсов

Экологический кризис энергетики

Экологические проблемы традиционной энергетики

Эколого-экономическая характеристика основных возобновимых и альтернативных источников энергии

Альтернативные источники энергии. Биотопливо 2011

Основные тенденции развития альтернативной энергетики в мире в 2007г. Cleandex

Нетрадиционные источники энергии

Раздел 1. Общие сведения о возобновляемых нетрадиционных источниках энергии

Раздел 1. Общие сведения о возобновляемых нетрадиционных источниках энергии

Microsoft Word – MER_S10

Объяснение биомассы – U.S. Управление энергетической информации (EIA)

Биомасса – возобновляемая энергия растений и животных

Преобразование биомассы в энергию

Сколько биомассы используется для получения энергии?

Solar – Управление энергетической информации США (EIA)

Энергия солнца

Сбор и использование солнечной тепловой (тепловой) энергии

Солнечные фотоэлектрические системы преобразуют солнечный свет в электричество

Солнечная энергия имеет преимущества и некоторые ограничения

Статистика возобновляемых источников энергии – Разъяснение статистики

Доля возобновляемых источников энергии увеличилась более чем вдвое с 2004 по 2019 год

Ветер и вода обеспечивают наиболее возобновляемую электроэнергию; солнечная энергия – самый быстрорастущий источник энергии

Более одной пятой энергии, используемой для отопления и охлаждения из возобновляемых источников

8,9% возобновляемой энергии, использованной в транспортной деятельности в 2019 году

Исходные данные для таблиц и графиков

Источники данных

Контекст

Солнечная энергия

Энергия ветра

Национальная миссия по хранению энергии – 2018

Малая гидроэнергетика – план действий на 3 года – 2017

Национальная политика в отношении биотоплива – 2018

Новая национальная программа по биогазу и органическому навозу (NNBOMP) —2018 г.

Автономная и децентрализованная прикладная программа для солнечных фотоэлектрических систем – 2018

Источники энергии: сравнение

Возобновляемая энергия: глобальный переход, объяснение на 12 диаграммах

Больше новостей

Добавить комментарий Отменить ответ