Как возобновляемые источники энергии могут стать конкурентоспособными по цене и стоимости вырабатываемой энергии

Будучи генеральным директором Международного агентства по возобновляемым источникам энергии (МАВИЭ), я с удовольствием согласился написать об удивительном преображении сектора энергетики, которое стало возможно благодаря внедрению технологий, основанных на использовании возобновляемых источников энергии. Эта тема была предложена в любезном приглашении издания «Хроники ООН», и мы еще вернемся к этому факту, поскольку он многое говорит о том, какое место сейчас занимает использование возобновляемых источников энергии и как их воспринимают.

Но сначала необходимо поговорить о том, почему это направление энергетики имеет такое значение. Мир стоит на пороге беспрецедентного поворотного момента. Изменение климата — это реальная и неизбежная угроза благополучию, которого сегодня уже достигли многие и к которому стремятся и ради которого трудятся миллионы людей. Но, разумеется, дело не только в этом. Дело в том, что мы должны обеспечить выживание наиболее уязвимых жителей планеты и защиту экосистем и биологического разнообразия. Климат меняется во многом вследствие выбросов в атмосферу продуктов сгорания ископаемых видов топлива, хотя есть и другие важные причины. Чтобы остановить изменение климата, мы должны сократить потребление этих видов топлива, насыщенных углеродом. Возобновляемые источники энергии могут и должны стать центральным элементом этого плана.

Увеличение объемов использования энергии из возобновляемых источников даст и другие положительные результаты. Применение подобных технологий позволяет создать рабочие места, уменьшить загрязнение атмосферы на местном уровне и сократить потребление воды. Технологии производства энергии из возобновляемых источников почти исключительно основаны на использовании местных ресурсов и, следовательно, помогают оградить экономику наших стран от внешних потрясений, связанных с энергетической безопасностью. Важно отметить, что для многих из 173 государств, которые являются членами и подписантами нашей организации, использование возобновляемых источников — это также один из наиболее быстрых способов расширить доступ к электроэнергии. Ярко выраженный модульный характер многих из этих технологий, особенно фотовольтаики, которая основана на использовании энергии солнца, и наземной ветроэнергетики, также означает, что впервые за всю историю электроэнергетики отдельные лица и сообщества играют активную роль в собственном электроснабжении. В этом качестве технологии производства энергии из возобновляемых источников знаменуют собой переход к более демократичной и равномерной энергосистеме.

Преимущества возобновляемых источников энергии многочисленны и очевидны, однако столь же многочисленны и очевидны препятствия к их внедрению. Сложившиеся рыночные структуры, непонимание принципов действия новых технологий, основанных на возобновляемых источниках энергии, затрудненный доступ к финансированию и его высокая стоимость, неадекватные механизмы регулирования, отсутствие системы вознаграждений за компенсацию загрязнения ископаемыми видами топлива (например, выбросов в атмосферу углерода и местных загрязняющих вещества), небольшая емкость рынков и политическая неопределенность — все эти факторы сыграли свою роль в сдерживании использования возобновляемых источников энергии. К счастью, благодаря усердной работе предприятий данной отрасли, правительств, финансовых учреждений и регулирующих органов многие из этих препятствий преодолеваются.

Каждый год, начиная с 2011 года, более половины всех новых вводимых в эксплуатацию генерирующих мощностей составляли генераторы, основанные на технологиях производства энергии из возобновляемых источников. Сегодня задачи, связанные с использованием возобновляемых источников энергии, ставят перед собой 164 страны, тогда как в 2005 году таких стран было всего 43. В 2014 году мировой энергетический баланс пополнился рекордным количеством энергии из возобновляемых источников — 130 ГВт (гигаватт), а объем инвестиций в этот сектор вырос с 55 миллиардов долларов США в 2004 году более чем до 260 миллиардов долларов США в 2014 году. 2014 год также стал рекордным с точки зрения объема введенных в эксплуатацию генерирующих мощностей, основанных на технологиях фотовольтаики (40 ГВт) и ветроэнергетики (52 ГВт).

 

Путь к конкурентоспособности

Экономическая составляющая использования возобновляемых источников энергии имеет ключевое значение для понимания их потенциальной роли в энергетике, а также темпов и стоимости перевода энергетики на действительно устойчивые рельсы. К сожалению, большинство правительств не проводили систематического сбора данных, необходимого для отслеживания тенденций в области эволюции — или, как многие справедливо ее называют, революции — затрат на внедрение технологий, основанных на использовании возобновляемых источников энергии. В результате эффективность политики слишком часто снижалась вследствие неправильного понимания структуры расходов или по причине использования устаревших данных.

Для восполнения этого пробела и обеспечения проведения здравой политики на основе точных и своевременных данных из надежного источника МАВИЭ разработало базу данных мирового уровня, в которую включено около 15 тыс. проектов по производству энергии из возобновляемых источников для коммунального энергоснабжения и почти три четверти миллиона малых систем, основанных на принципах фотовольтаики.

Тенденции, выявленные на основе этой базы данных, показывают не только успех политики, направленной на снижение расходов, но и основу для трансформации энергетического сектора в будущем.

Ценовая конкурентоспособность возобновляемых источников энергии достигла исторического максимума. При наличии хорошей ресурсной базы и структуры затрат энергия биомассы, воды, геотермальных источников и ветра теперь может быть преобразована в электроэнергию на конкурентоспособных условиях по сравнению использованием ископаемых видов топлива.

В 2015 году цены на солнечные батареи снизились на 75—80 процентов по сравнению с ценами, действовавшими в конце 2009 года. За период с 2010 года по 2014 год ранжированные по уровням затраты на производство электроэнергии для коммунального снабжения на основе технологии фотовольтаики сократились наполовину. Наиболее конкурентоспособные проекты коммунального энергоснабжения с использованием энергии солнца обеспечивают регулярные поставки электроэнергии по цене всего 0,08 доллара США за кВт∙ч (киловатт-час) без финансовой поддержки по сравнению с 0,045—0,14 доллара США за кВт∙ч при использовании ископаемых видов топлива. При этом на 2017 год и далее заложена еще более низкая стоимость. Хорошей иллюстрацией этого сдвига служит проведенный недавно в Дубае тендер на поставку электроэнергии по цене 0,06 доллара США за кВт∙ч, притом что данный регион изобилует ископаемыми видами топлива.

Одним из наиболее конкурентоспособных источников энергии на сегодняшний день является ветроэнергетика. Совершенствование технологии, сопровождающееся дальнейшим сокращением затрат на установку оборудования, позволяет снизить стоимость производства на основе энергии ветра до уровня производства на основе ископаемых видов топлива или даже ниже. Проекты по использованию энергии ветра во всем мире стабильно обеспечивают выработку электричества по цене 0,05—0,09 доллара США за кВт∙ч без финансовой поддержки, тогда как в рамках наиболее эффективных проектов стоимость производства оказывается еще ниже.

Выработка электричества на основе концентрированной энергии солнца и наземной ветроэнергетики на данный момент все еще, как правило, оказывается дороже, чем при использовании ископаемых видов топлива, за исключением наземной ветроэнергетики в приливно-отливных зонах. Однако эти технологии пока находятся на этапе зарождения с точки зрения их применения. Обе они основаны на важных возобновляемых источниках энергии, которые будут играть все более значимую роль в энергетическом балансе будущего, поскольку стоимость их использования продолжит снижаться.

Затраты на производство энергии на основе более зрелых технологий, предполагающих использование возобновляемых источников — энергии биомассы, геотермальных источников и воды, — с 2010 года остаются, в основном, стабильными. Однако при наличии незадействованных экономических ресурсов эти зрелые технологии могут обеспечить наиболее дешевую электроэнергию из любого источника.

С учетом затрат на установку оборудования и эффективности современных технологий, основанных на использовании возобновляемых источников энергии, а также стоимости применения традиционных технологий можно говорить о том, что производство энергии из возобновляемых источников все чаще без какой-либо финансовой поддержки может конкурировать на равных с ископаемыми видами топлива.

 

Использование различных возобновляемых источников энергии имеет экономический смысл

Для формирования по-настоящему устойчивой энергетики роль фотовольтаики и ветроэнергетики в электроснабжении должна стремительно расти. Следовательно, основной задачей остается внедрение этих технологий таким образом, чтобы минимизировать любые дополнительные расходы на их интеграцию. Рано или поздно потребуется изменить политику и перейти от изолированного подхода, направленного на поддержку отдельных технологий, к установлению долгосрочных целей для минимизации общесистемных расходов.

Технические препятствия к расширению интеграции в энергосистему различных возобновляемых источников энергии, таких как энергия солнца и ветра, отсутствуют. При низком уровне распространенности стоимость подключения к сетям будет отрицательной или скромной, однако по мере распространения этих технологий она может увеличиться. Но и при этом с учетом экологических последствий использования ископаемых видов топлива на местном и мировом уровне стоимость подключения к сетям представляется значительно меньшим злом, даже если на различные возобновляемые источники будет приходиться 40 процентов общего объема энергоснабжения. Иными словами, при прочих равных и с учетом всех внешних факторов возобновляемые источники энергии остаются принципиально конкурентоспособными.

Каждый вид возобновляемых источников энергии имеет свои нюансы при подключении к системе электроснабжения, однако принцип во всех случаях один и тот же: для удовлетворения ежедневно меняющегося спроса потребуется набор различных технологий производства в различных местах. Энергия воды, биомассы, геотермальных источников и концентрированная солнечная энергия в аккумуляторах тепловой энергии являются базовыми, или контролируемыми, технологиями и не представляют никаких особых проблем для функционирования сетей.

Дополнительные общесистемные расходы, которые могут рассматриваться помимо и сверх расходов на производство энергии из различных возобновляемых источников, относительно невелики. Увеличение расходов в системах передачи и распределения энергии обычно минимально. В то же время общесистемные расходы могут вырасти за счет необходимости дополнительного резерва под перепады напряжения и с учетом циклических изменений погодных условий, чтобы не прекращать энергоснабжение в периоды слабого ветра или снижения интенсивности солнечного излучения.

Однако необходимо также учесть экологические и медицинские последствия использования ископаемых видов топлива в качестве источника энергии. В отсутствие подобного анализа возобновляемые источники энергии не могут конкурировать на равных с традиционными. Если учесть вред, наносимый человеческому здоровью при сжигании ископаемого топлива для производства энергии, в экономическом выражении, а также внешние факторы, связанные с выбросами CO₂ (исходя из значений в диапазоне 20—80 долларов США в расчете на тонну CO₂), стоимость производства энергии за счет ископаемого топлива вырастет на 0,01—0,13 доллара США за кВт∙ч (в зависимости от страны и применяемой технологии), что приведет к повышению стоимости электроэнергии на основе ископаемых видов топлива до 0,07—0,19 доллара США за кВт∙ч

 

Перспективы дальнейшего снижения расходов на выработку энергии из возобновляемых источников

Вернемся к заголовку данной статьи. «Как возобновляемые источники энергии могут стать конкурентоспособными с точки зрения цены» — не совсем правильное название, потому что технологии производства энергии из возобновляемых источников уже конкурентоспособны. Вопрос должен состоять в том, как еще больше уменьшить затраты и какие проблемы возникают при стремлении к этой цели.

Это ключевой вопрос, с которым мы сталкиваемся сегодня. Итоги анализа, проведенного МАВИЭ, показывают, что конкурентоспособность возобновляемых источников энергии имеет свои нюансы. Стоимость установки оборудования существенно варьируется не только между странами, но и внутри отдельных государств. Некоторые из этих различий связаны со структурными или относящимися к конкретному проекту проблемами, однако во многих случаях этот вопрос можно решить за счет проведения более совершенной политики.

В то же время остаются еще неиспользованные возможности сокращения расходов на оборудование и реализацию проектов. Однако в эпоху низких цен на оборудование дальнейшее сокращение расходов возможно в первую очередь за счет уменьшения сальдо от реализации проекта, а также снижения затрат на осуществление деятельности, техническое обслуживание и финансирование.

Реализация такого потенциала сокращения расходов и уменьшение различий в уровне затрат между рынками имеет определяющее значение для достижения мировых экономических, экологических и социальных целей. Следующим этапом стремительного развития возобновляемых источников энергии станет повышение их конкурентоспособности. Такие страны, как Индия, Иордания, Объединенные Арабские Эмираты и Чили постепенно осознают, что использование возобновляемых источников энергии часто оказывается наиболее экономичным способом удовлетворения спроса на электроэнергию. Однако темпы таких перемен будут слишком низкими для нашей планеты, даже несмотря на рост конкурентоспособности возобновляемых источников энергии.

Настало время воспользоваться открывающейся возможностью и ускорить распространение возобновляемых источников энергии для достижения наших общих целей, предполагающих наличие безопасной, надежной, недорогой и экологически устойчивой энергии. Сейчас это можно сделать дешевле, чем когда-либо, и этот вариант все чаще будет оказываться наиболее экономичным для потребителей сегодня и в долгосрочной перспективе. 

Содействие созданию надежных энергетических и транспортных систем в населенных пунктах — Глава 7. Содействие устойчивому развитию населенных пунктов — Повестка дня на XXI век — Конвенции и соглашения

Повестка дня на XXI век

Принята Конференцией ООН по окружающей среде и развитию, Рио-де-Жанейро, 3–14 июня 1992 года

Раздел I. Социальные и экономические аспекты

Глава 7. Содействие устойчивому развитию населенных пунктов

Программные области

Е. Содействие созданию надежных энергетических и транспортных систем в населенных пунктах

Основа для деятельности

7.46. Сегодня большая часть энергии, производимой промышленным и непромышленным способом, используется в населенных пунктах и для удовлетворения их потребностей, при этом существенная ее часть — в секторе домашнего хозяйства. В настоящее время развивающиеся страны стоят перед необходимостью увеличения объема производства энергии в целях ускорения развития и повышения уровня жизни населения при одновременном сокращении затрат на производство энергии и снижении уровня загрязнения, связанного с производством энергии. Повышению эффективности использования энергии в целях снижения связанного с этим загрязняющего воздействия и содействию использования возобновляемых источников энергии должно придаваться первостепенное значение в любых действиях, направленных на охрану городской среды.

7.47. Развивающиеся страны, являясь крупнейшими потребителями энергии, стоят перед необходимостью планирования рационального использования энергии, при этом содействуя использованию возобновляемых и альтернативных источников энергии и оценивая издержки за срок действия существующих систем и практики, применение которых привело к тому, что во многих городских районах повсеместно возникают проблемы с качеством воздуха, связанные с содержанием озона, взвешенных частиц и окиси углерода. Причинами этого в значительной степени являются техническое несовершенство и увеличение потребления топлива, вызванное неэффективностью, высокой концентрацией населения и промышленных предприятий, и быстрое увеличение количества автомобилей.

7.48. На долю транспорта приходится приблизительно 30 процентов коммерческого потребления энергии и около 60 процентов общего мирового потребления жидкой нефти. В развивающихся странах быстрые темпы автомобилизации и недостаточное инвестирование в планирование городского транспорта, управление транспортными потоками и транспортную инфраструктуру создают все больше проблем в плане дорожно-транспортных происшествий и травм, состояния здоровья людей, шума, заторов и снижения производительности, аналогичных тем, которые возникают во многих развитых странах. Все эти проблемы имеют серьезные последствия для городских жителей, особенно для групп населения с низким доходом и групп, не имеющих дохода.

Цели

7.49. Цели заключаются в расширении использования более эффективной с точки зрения использования энергии техники и альтернативных/возобновляемых источников энергии для населенных пунктов и уменьшения негативных последствий производства и использования энергии для здоровья людей и окружающей среды.

Деятельность

7.50. Основные мероприятия, связанные с этой программной областью, включены в главу 9 (Защита атмосферы), программную область В, подпрограмму 1 (Освоение, эффективность и потребление энергии) и подпрограмму 2 (Транспорт).

7.51. Всеобъемлющий подход к развитию населенных пунктов должен включать содействие устойчивому развитию энергетики во всех странах, а именно:

a) развивающимся странам, в частности, следует:

i) разрабатывать национальные программы действий, направленные на содействие лесовозобновлению и восстановлению лесов на национальном уровне и оказание поддержки в этом с целью обеспечения устойчивого удовлетворения потребностей в получаемой с использованием биомассы энергии групп населения с низким доходом в городских районах и неимущего сельского населения, особенно женщин и детей;

ii) разрабатывать национальные программы действий, направленные на содействие комплексной разработке энергосберегающих технологий и технологий, основанных на использовании возобновляемых источников энергии, прежде всего солнечной энергии, энергии воды, ветра и биомассы;

iii) содействовать широкому распространению и коммерческому использованию технологий, основанных на использовании возобновляемых источников энергии, путем принятия надлежащих мер, в частности, по созданию финансовых механизмов и механизмов передачи технологии;

iv) осуществлять программы в области информации и профессиональной подготовки для производителей и пользователей, с тем чтобы содействовать применению энергосберегающих методов и эффективных с точки зрения потребления энергии устройств;

b) международным организациям и двусторонним донорам следует:

i) оказывать поддержку развивающимся странам в осуществлении национальных энергетических программ с целью добиться повсеместного внедрения энергосберегающих технологий и технологий использования возобновляемых источников энергии, особенно солнечной энергии, энергии ветра, биомассы и гидроэнергии;

ii) предоставлять возможность ознакомления с результатами НИОКР в интересах повышения эффективности энергопотребления в населенных пунктах.

7.52. Комплексный подход к планированию городского транспорта и управлению им должен заключаться в содействии развитию во всех странах эффективных и экологически безопасных систем городского транспорта. С этой целью всем странам следует:

a) обеспечить комплексный характер планирования землепользования и транспортной инфраструктуры в целях содействия претворению в жизнь таких моделей развития, которые сократили бы спрос на транспортные услуги;

b) принять программы развития городского транспорта, в которых предпочтение отдавалось бы общественному транспорту с высокой пассажировместимостью в странах, где это представляется целесообразным;

c) содействовать сокращению использования механических транспортных средств путем создания сети безопасных велосипедных дорожек и пешеходных зон в городских и пригородных центрах в странах, где это представляется целесообразным;

d) уделять особое внимание эффективной организации транспортных потоков, эффективному функционированию общественного транспорта и обслуживанию транспортной инфраструктуры;

e) содействовать обмену информацией между странами и представителями местных районов и зон крупных городов;

f) вновь проанализировать нынешние модели потребления и производства с целью сократить потребление энергоресурсов и национальных ресурсов.

Средства осуществления

а) Финансирование и оценка расходов

7.53. Секретариат Конференции определил сметную стоимость осуществления мероприятий в рамках этой программы в главе 9 (Защита атмосферы).

b) Развитие людских ресурсов и создание потенциала

7.54. В целях повышения профессионального уровня специалистов и учреждений, занятых в сфере энергетики и транспорта, всем странам в тех случаях, когда это представляется целесообразным, следует:

a) обеспечить без отрыва от производства и в других формах подготовку должностных лиц государственных учреждений, лиц, занимающихся планированием, инженеров транспорта и руководителей, занятых в секторе энергетики и транспорта;

b) повысить осведомленность общественности о воздействии на окружающую среду транспорта и туризма путем проведения кампаний в средствах массовой информации и поддержки инициатив неправительственных организаций и общин, направленных на содействие использованию немеханических транспортных средств, совместного использования транспортных средств и более эффективных мер обеспечения безопасности на транспорте;

c) укреплять региональные, национальные, штатные/провинциальные учреждения и учреждения частного сектора, обеспечивающие образование и подготовку кадров по вопросам планирования и управления в области энергетики и городского транспорта.

Оценка перспектив использования альтернативных источников энергии для электроснабжения горнодобывающих предприятий России | Селиверстов

1. Отчеты «О состоянии и использовании минерально-сырьевых ресурсов Российской Федерации»: Информационно-аналитический центр «Минерал», 2013. URL: http://www.mineral.ru/Facts/russia/index.html

2. Соловьев А., Дегтярев К. Ветреная ветряная энергетика // Наука и жизнь. 2013. № 7. С. 42–47.

3. Горбенко О.Н., Рожкова А.А. Проблемы использования солнечной энергии // Современные наукоемкие технологии. 2014. № 5 (ч. 2). С. 38–39.

4. Калинин Ю.Я., Дубинин А.Б. Нетрадиционные способы получения энергии. Саратов: СПИ, 1983. 70 с.

5. Ахмедов Р.Б. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии. М.: Знание, 1988. 44 с.

6. Городов Р.В., Губин В.Е., Матвеев А.С. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии: учебное пособие. Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2009. 294 с.

7. Фатеев Е.М. Ветродвигатели и ветроустановки. М.: Сельхозгиз, 1948. 544 с.

8. Анисимов М.Ю., Бирюк В.В., Угланов Д.А. Методики технико-экономического обоснования вариантов размещения возобновляемых источников энергии, их целесообразного количества с учетом расположения на территории Самарской области. Самара: Самарский государственный аэрокосмический университет им. академика С.П. Королева, 2012. 117 с.

9. Андерсон Б. Солнечная энергия: Основы строительного проектирования. М.: Стройиздат, 1982. 375 с.

10. Андреев В.М., Грилихес В.А., Румянцев В.Д. Фотоэлектрическое преобразование концентрированного солнечного излучения. СПб.: Наука, 1989. 310 с.

11. Свен У. Солнечная энергия и другие альтернативные источники энергии. М.: Знание, 1980. 88 с.

12. Умаров Г.Я., Ершов А.А. Солнечная энергетика. М.: Знание, 1974. 64 с.

13. Баскаков А.П.‚ Мунц В.А. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии: учебник для вузов. М.: Издательский дом «БАСТЕТ», 2013. 368 с.

14. Валов М.И. Системы солнечного теплоснабжения. М.: Изд-во МЭИ, 1991. 137 с.

15. Бринкворт Б. Солнечная энергия для человека. М.: Мир, 1976. 291 с.

16. Бекман У., Клейн С., Даффи Дж. Расчет систем солнечного теплоснабжения. М.: Энергоиздат, 1982. 79 с.

17. Дьяков А.Ф. Малая энергетика России. Проблемы и перспективы. М.: НТФ; Энергопрогресс, 2003. 128 с.

18. Данилов Н.И., Щеклеин С.Е., Велкин В.В., Шестак А.Н., Малетин А.П. Возобновляемая энергетика – альтернативная в электрификации удаленных районов. Эффективная энергетика. Екатеринбург: Изд-во УГТУ, 2001.

19. Лабейш В.Г. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии: учебное пособие. СПб.: СЗТУ, 2003. 79 с.

20. Калашников Н.П. Альтернативные источники энергии. М.: Знание, 1987. 46 с.

21. Твайделл Дж., Уэйр А. Возобновляемые источники энергии. М.: Энергоатомиздат, 1990. 392 с.

22. Федеральная служба по тарифам. URL: http://www.fstrf.ru/tariffs.

23. Бернс В., Хавранек П.М. Руководство по оценке эффективности инвестиций (методика UNIDO). М.: ИНФРА-М, 1995. 527 с.

24. Коссов В.В., Лившиц В.Н., Шахназаров А.Г. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов. М.: Экономика, 2000. 421 с.

Возобновляемые источники энергии (ВИЭ) | Министерство жилищно-коммунального хозяйства и энергетики Новосибирской области

Объявление

о предоставлении инвестиционных проектов возобновляемых источников энергии на рассмотрение

Предлагаем разработчикам проектов по использованию возобновляемых источников энергии (ВИЭ) на основе биоресурсов (солнечная энергия, ветер, солома, древесные отходы и т.д.) представить свои проекты на рассмотрение техническому общественному совету при министерстве жилищно-коммунального хозяйства и энергетики Новосибирской области.

Использование альтернативных источников энергии особую актуальность имеет для сельской местности, где повышение энергетической эффективности предприятий сельского хозяйства может достигаться за счет отходов сельскохозяйственного производства ‑ соломы, лузги в растениеводстве и навоза в животноводстве. Также, перспективными для использования в энергетических целях можно рассматривать отходы предприятий лесозаготовительного и деревообрабатывающего комплекса (опилки, щепа, отходы санитарных рубок).

Использование альтернативных или возобновляемых источников энергии позволит за счет снижения стоимости топливной составляющей повысить энергетическую эффективность муниципальных котельных.

В рамках государственной программы Новосибирской области «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности Новосибирской области», утвержденной постановлением Правительства Новосибирской области от 16.03.2015 № 89-п, осуществляется мероприятие «Содействие предприятиям, осуществляющим инвестиционную деятельность совместно с муниципальными образованиями Новосибирской области, в реализации инвестиционных проектов по использованию возобновляемых источников энергии на основе биоресурсов (солома, древесные отходы и т.д.)».

Мероприятие направлено на поддержку и содействие в реализации инвестиционных проектов по созданию перерабатывающих производств топливных ресурсов с использованием возобновляемых источников энергии, для обеспечения энергией потребителей Новосибирской области, удаленных от централизованных энергоисточников. Для территории Новосибирской области использование возобновляемых источников энергии может быть целесообразным в качестве локального источника.

Реализацию проектов по использованию возобновляемой энергии предприятие-инвестор может осуществить, например, на муниципальных котельных, поставляющих тепловую энергию муниципальным учреждениям, через заключение энергосервисных контрактов.

Проекты предлагаем направлять в министерство жилищно-коммунального хозяйства и энергетики Новосибирской области (отдел энергетики), на электронный адрес: [email protected], телефон для справок 8(383)238-76-41, Ерина Елена Николаевна.

Использование нетрадиционных источников энергии / КонсультантПлюс

	Использование нетрадиционных источников энергии
	Установка первой ступени приготовления горячей воды с помощью тепловых насосов	1) Экономия энергии за счет использования вторичных источников тепловой энергии 2) Рациональное использование тепловой энергии	Тепловые насосы	Плата по гражданско-правовому договору, ЭСКО
	Установка первой ступени приготовления горячей воды за счет утилизации тепла вентиляционных выбросов	1) Экономия энергии за счет использования вторичных источников тепловой энергии 2) Рациональное использование тепловой энергии	Тепловые насосы, рекуператоры	Плата по гражданско-правовому договору, ЭСКО
	Устройство гибридной системы ГВС с аккумулированием тепла и тепловыми насосами, использующими теплоту грунта и тепло вентиляционных выбросов	1) Экономия энергии за счет использования вторичных источников тепловой энергии 2) Рациональное использование тепловой энергии	Тепловые насосы, рекуператоры	Плата по гражданско-правовому договору, ЭСКО
	Устройство гибридной системы ГВС с использованием солнечных коллекторов воды	1) Экономия энергии за счет использования вторичных источников тепловой энергии 2) Рациональное использование тепловой энергии	Солнечные коллекторы	Плата по гражданско-правовому договору, ЭСКО

 

Примечания:

1. Применяемые сокращения:

ИТП — индивидуальный тепловой пункт;

ГВС — горячее водоснабжение;

ХВС — холодное водоснабжение;

ЭСКО — реализация мероприятий с использованием финансирования по условия энергосервисного договора (контракта).

2. Формирование перечня мероприятий при подготовке капитального ремонта общего имущества многоквартирного дома рекомендуется осуществлять с учетом его технического состояния и возможности реализации мероприятий.

3. Оценка затрат на реализацию мероприятия указывается в рублях, отнесенных к квадратному метру жилой площади квартир или полезной площади нежилых помещений, и экономия, полученная в результате его реализации, указывается в процентах по каждому энергетическому ресурсу и рассчитывается индивидуально для каждого многоквартирного дома в зависимости от архитектурно-планировочных, конструктивных характеристик дома, уровня его инженерного обустройства, физического износа конструктивных элементов и инженерных систем, с учетом климатических условий места расположения.

4. Мероприятия, указанные в разделе «I. Перечень основных мероприятий», предлагаются собственникам в первоочередном порядке. Порядок следования мероприятий в каждом разделе отражает приоритетность их реализации.

5. С целью достижения максимального эффекта по энергосбережению и повышению эффективности использования энергетических ресурсов рекомендуется предлагать реализацию нескольких мероприятий совместно:

1) мероприятия по установке ИТП: 9, 10;2) мероприятия по теплоизоляции трубопроводов и арматуры инженерных систем: 20, 21;3) мероприятия по теплоизоляции ограждающих конструкций: 2 — 6.

5. В случае использования ИТП конкретный состав оборудования определяется в соответствии с техническими условиями, выдаваемыми организацией, осуществляющей теплоснабжение.

6. Для установки преимущественно используются приборы учета, имеющие возможность дистанционной передачи показаний расхода энергетических ресурсов в случае наличия возможности организации дистанционного приема показаний.

 

 

Открыть полный текст документа

Германия бьет рекорды в ″зеленой энергетике″: что за этим стоит? | Анализ событий в политической жизни и обществе Германии | DW

В саксонском городке Липпендорфе энергетический концерн EnBW на время вывел из эксплуатации блок угольной электростанции. Причина оказалась весьма необычной: обеспечивать его дальнейшую работу стало просто-напросто нерентабельно. Цены на квоты на выбросы углекислого газа продолжают расти, а при благоприятных погодных условиях все больше электроэнергии можно получать из альтернативных источников. Что касается последних, то первая половина 2019 года выдалась на редкость удачной: вначале было много ветреных, а затем солнечных дней.

Результат не заставил себя долго ждать: за шестимесячный период  в Германии возобновляемые источники (ВИЭ) впервые выработали больше энергии, чем угольные и атомные электростанции. Доля электроэнергии, произведенной из энергии солнца, ветра, биомассы и воды, составила 47,3%.

Акция протеста против угольной электростанции в Липпендорфе

На уголь и АЭС пришлось 43,4%, еще 9,3% электроэнергии было получено из газа, а остальные 0,4 процента — из других источников, в том числе, нефти. Такие данные в июле предоставил Институт солнечно-энергетических систем Общества имени Фраунгофера (Fraunhofer ISE).

Доля угля в энергобалансе ФРГ резко снижается

Сотрудник аналитического центра Agora Energiewende Фабиан Хайн (Fabian Hein), впрочем, подчеркивает, что такая ситуация сложилась лишь на данный момент и о долгосрочной тенденции пока говорить преждевременно. Первая половина 2019 года оказалась особо ветреной: в результате объемы электроэнергии, выработанной ветряками, выросли примерно на 20% по сравнению с тем же периодом 2018 года. Генерация электроэнергии с использованием солнечных батарей увеличилась на 6%, а на газовых ТЭС — на 10%.

Производство электроэнергии на угольных ТЭС обходится все дороже

Доля атомной энергетики в общем энергобалансе страны практически не изменилась, а угля — снизилась. По сравнению с первым полугодием 2018 года, из каменного угля произвели на 30%, а из бурого — на 20% меньше электроэнергии.

И это вполне объяснимо. Из-за растущих цен на эмиссионные квоты генерация электроэнергии из угля обходится концернам все дороже. Газовые электростанции также выбрасывают в атмосферу CO2, однако в меньших объемах, и работают более эффективно.

Выгодные газовые электростанции

Как сырье газ, как правило, дороже угля. Однако в первой половине 2019 года цены на газ в регионе были низкими, поэтому часть электростанций, работающих на голубом топливе, оказались более прибыльными. 29 июня 2019 года цена на газ на голландской торговой площадке TTF составляла около 10 евро за мегаватт-час, а годом ранее — почти 20 евро.

Как поясняют в Федеральном объединении предприятий энерго- и водоснабжения (BDEW), одной из причин падения цен стала сравнительно теплая зима, поэтому в хранилищах осталось еще много газа. Кроме того, в Европе появились несколько новых терминалов для приема сжиженного природного газа (СПГ).

При этом рост объемов электроэнергии, вырабатываемой из энергии солнца и ветра, и снижение мощности угольных электростанций привели к сокращению выбросов углекислого газа. По данным BDEW, в первой половине 2019 года этот показатель был примерно на 15% ниже, чем за аналогичный период 2018 года.

Несмотря на это, в объединении подчеркивают, что к 2030 году в Германии планируют довести долю «зеленого электричества» в энергобалансе до 65%. Этой цели можно будет достичь лишь при условии, что переход на альтернативные источники энергии будет осуществляться ускоренными темпами, уверены в BDEW.

______________

Подписывайтесь на наши каналы о России, Германии и Европе в | Twitter | Facebook | Youtube | Telegram

Смотрите также:

• Альтернативные ландшафты Германии

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

• Альтернативные ландшафты Германии

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

• Альтернативные ландшафты Германии

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

• Альтернативные ландшафты Германии

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

• Альтернативные ландшафты Германии

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

• Альтернативные ландшафты Германии

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

• Альтернативные ландшафты Германии

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

• Альтернативные ландшафты Германии

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

• Альтернативные ландшафты Германии

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

• Альтернативные ландшафты Германии

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

• Альтернативные ландшафты Германии

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

• Альтернативные ландшафты Германии

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

• Альтернативные ландшафты Германии

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

• Альтернативные ландшафты Германии

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

• Альтернативные ландшафты Германии

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

• Альтернативные ландшафты Германии

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

• Альтернативные ландшафты Германии

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

• Альтернативные ландшафты Германии

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

• Альтернативные ландшафты Германии

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

• Альтернативные ландшафты Германии

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

  Автор: Максим Нелюбин

Набор по изучению альтернативных источников энергии «Renewable Energy Education Set 2.0»

Набор Renewable Energy Education Set 2.0 является компактной версией комплекта Horizon Energy Box и предназначен для ознакомления с основными технологическими решениями в области альтернативной энергетики.

В данном наборе представлены различные варианты источников и потребителей электроэнергии.

Функционал набора позволяет как изучить основы водородной, ветряной и солнечной энергетики, так и выполнять собственные проекты по перечисленным темам.

Примеры лабораторных и практических работ:

• Определение зависимости энергоэффективности ветрогенератора от количества используемых лопастей
• Определение зависимости энергоэффективности ветрогенератора от угла, под которым расположены лопасти
• Использование ветрогенератора для снабжения различных потребителей электроэнергии
• Определение зависимости напряжения и мощности выдаваемой солнечной панелью от освещенности ее поверхности
• Определение зависимости напряжения и мощности выдаваемой солнечной панелью от спектральных характеристик падающего света
• Определение зависимости напряжения и мощности выдаваемой солнечной панелью от угла падения света
• Использование солнечной панели для снабжения различных потребителей электроэнергии
• Определение зависимости напряжения и мощности, выдаваемой водородным ТЭ
• Параллельное и последовательное соединение ТЭ, работающих на водороде

Спецификация:

• Габаритные размеры (ДхШхВ): 440х330х110 мм
• Масса: 1,3 кг
• Модуль вентилятора
• Ротор ветрогенератора, держатель для лопастей
• Лопасть А (3 шт.), лопасть В (3 шт.), лопасть С (3 шт.)
• Лопасть вентилятора
• Основание ветрогенератора
• Мачта ветрогенератора
• Электролизёр с протонно-обменной мембраной
• Малый водородный топливный элемент
• Резервуар для воды и накопления кислорода
• Солнечная панель
• Водородный топливный элемент обратимого действия
• Блок батарей AA с соединительными выводами
• Силиконовый водородопровод
• Провода
• Шприц

Преимущества использования возобновляемых источников энергии

Рабочие места и другие экономические выгоды

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

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

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

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

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

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

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

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

Анализ

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

Возобновляемая энергия, факты и информация

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

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

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

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

Конечно, возобновляемые источники энергии, как и любой другой источник энергии, имеют свои собственные компромиссы и связанные с ними дискуссии. Один из них посвящен определению возобновляемой энергии. Строго говоря, возобновляемые источники энергии — это именно то, что вы могли подумать: они доступны постоянно или, по выражению Управления энергетической информации США, «практически неисчерпаемы». Но «возобновляемый» не обязательно означает устойчивый, как часто спорят противники кукурузного этанола или крупных гидроэлектростанций. Он также не охватывает другие ресурсы с низким или нулевым уровнем выбросов, у которых есть свои сторонники, включая энергоэффективность и ядерную энергетику.

Смотрите все наши видео о возобновляемых источниках энергии здесь.

Типы возобновляемых источников энергии

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

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

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

Наблюдайте за первой в мире плавучей ветряной электростанцией на волнах

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

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

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

Солнечная энергия: Солнечная энергия меняет энергетические рынки по всему миру, от крыш домов до крупных ферм. За десятилетие с 2007 по 2017 год общая установленная в мире мощность фотоэлектрических панелей увеличилась на колоссальные 4300 процентов.

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

Что такое солнечная энергия?

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

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

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

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

Скрытые затраты на превращение продуктов питания в топливо

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

Способы стимулирования использования возобновляемых источников энергии

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

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

Почему возобновляемые источники энергии | CRS

Почему возобновляемые источники энергии?

Производство электроэнергии — основная причина промышленного загрязнения воздуха в США.S. Большая часть нашей электроэнергии вырабатывается на угольных, атомных и других невозобновляемых электростанциях. Производство энергии из этих ресурсов наносит серьезный ущерб окружающей среде, загрязняя воздух, землю и воду.

Возобновляемые источники энергии могут использоваться для производства электроэнергии с меньшим воздействием на окружающую среду. Можно производить электричество из возобновляемых источников энергии без образования CO ₂ , основной причины глобального изменения климата.

Но сначала, что такое возобновляемая энергия? Возобновляемая энергия — это энергия, полученная из природных ресурсов, которые восполняются в течение определенного периода времени, не истощая ресурсы Земли.Эти ресурсы также обладают тем преимуществом, что их изобилие, они доступны в некотором объеме почти повсюду и не причиняют значительного ущерба окружающей среде, если вообще наносят его. Примерами могут служить энергия солнца, ветра и тепловая энергия, хранящаяся в земной коре. Для сравнения, ископаемые виды топлива, такие как нефть, уголь и природный газ, не являются возобновляемыми, поскольку их количество ограничено — как только мы их извлечем, они перестанут быть доступными для использования в качестве экономически жизнеспособного источника энергии. Хотя они производятся в результате естественных процессов, эти процессы слишком медленны, чтобы восполнить это топливо так же быстро, как люди его используют, поэтому эти источники рано или поздно закончатся.

Возобновляемые источники энергии обеспечивают множество преимуществ для людей, бизнеса и планеты.

Производство электроэнергии и ваше здоровье

• 66% двуокиси серы (SO2) в стране, которая вызывает кислотные дожди, приходится на выработку электроэнергии. По данным Американской ассоциации легких, диоксид серы влияет на дыхание, усиливает респираторные заболевания, ослабляет защитные силы легких и усугубляет сердечно-сосудистые заболевания.
• 25% оксидов азота (NOx) , которые вступают в реакцию с солнечным светом с образованием озона и смога на уровне земли, образуются при производстве электроэнергии.По данным Американской ассоциации легких, озон и смог раздражают легкие и снижают сопротивляемость таким инфекциям, как грипп.
• Озон (O3) естественным образом встречается в верхних слоях атмосферы, где это полезно. Однако озон в нижних слоях атмосферы создает городскую дымку, которую мы называем смогом. Автомобили и производство электроэнергии вносят основной вклад в приземный озон. Он вызывает более 1,5 миллиона серьезных респираторных заболеваний в год у детей и взрослых. Кратковременные эффекты включают кашель, раздражение легких и обострение респираторного заболевания.Долгосрочные эффекты включают хронические заболевания легких и даже рак.
• Твердые частицы — это тип загрязнения воздуха, обычно называемый сажей. Воздействие твердых частиц особенно вредно для людей с заболеваниями легких (например, астмой, бронхитом, эмфиземой) и сердечными заболеваниями.
• Двуокись углерода (CO2) — это газ, изменяющий климат, вызывающий глобальное потепление. Глобальное потепление может привести к распространению инфекционных заболеваний, таких как малярия и лихорадка денге.Это также способствует ухудшению качества воздуха, что усиливает воздействие на здоровье других загрязнителей воздуха. Долгосрочные последствия, связанные с сжиганием ископаемого топлива, могут быть даже более тревожными, чем сегодняшние смерти, связанные с загрязнением воздуха. В будущем тропические болезни могут процветать по мере потепления климата Земли, а смертность из-за экстремальных погодных условий (например, переохлаждения) может возрасти.
• Ядерная энергия представляет собой уникальную угрозу радиоактивных отходов и радиации. Отходы объектов атомной энергетики опасно перевозить и утилизировать.Кроме того, существует вероятность катастрофической ядерной аварии, такой как Чернобыль. Воздействие радиоактивных отходов на здоровье включает рак, бесплодие и даже смерть. Радиация может вызвать повреждение иммунной системы, лейкемию, выкидыши, мертворождения, уродства и генетические мутации.
• Ртуть — высокотоксичный металл, который выделяется на угольных электростанциях. Ртуть накапливается в жировых клетках рыб и других животных. Когда люди едят рыбу, они подвергаются воздействию ртути. Ртуть вызывает необратимое повреждение печени и центральной нервной системы, вызывая потерю двигательной функции, невнятную речь, туннельное зрение и потерю слуха.Ртуть особенно опасна при попадании в организм беременных или кормящих женщин, поскольку она может вызвать врожденные дефекты и пороки развития. Поскольку ртуть накапливается в биологических организмах, она постоянно перерабатывается в окружающей среде по мере продвижения вверх по пищевой цепочке.

Для получения дополнительной информации о вашем здоровье и электроэнергии:

Возобновляемые источники энергии на благо экономики

Возобновляемые источники энергии полезны для бизнеса, обеспечивая энергетическую безопасность, экономическое развитие, стабильность цен на энергоносители и снижая глобальные риски изменения климата.
Энергетическая безопасность

Возобновляемые источники энергии обеспечивают надежные источники питания и диверсификацию топлива, что повышает энергетическую безопасность и снижает риск разливов топлива, сокращая при этом потребность в импортном топливе. Возобновляемые источники энергии также помогают сберечь природные ресурсы страны.
Экономическое развитие

Согласно двум исследованиям Управления энергетической информации (EIA) Министерства энергетики США (DOE) и Союза обеспокоенных ученых (UCS) ^{1 ​​}, если U.S. должен был поставлять 10% своей электроэнергии из возобновляемых источников к 2020 году, в результате чего произошло бы следующее:

• Потребительская экономия: от 22,6 до 37,7 млрд долларов за счет снижения счетов за электроэнергию и природный газ
• Рабочие места: 91220 новых рабочих мест — почти вдвое больше, чем производство электроэнергии из ископаемого топлива
• Экономическое развитие: 41,5 миллиарда долларов в виде новых капитальных вложений, 5,7 миллиарда долларов дохода фермерам, владельцам ранчо и сельским землевладельцам и 2,8 миллиарда долларов в виде новых местных налоговых поступлений
• Более здоровая окружающая среда: сокращение загрязнения, вызываемого глобальным потеплением, равное сокращению количества автомобилей на дорогах с 25 до 32 миллионов, плюс уменьшение дымки, смога, кислотных дождей, загрязнения ртутью и использования воды

Стабильность цены

Возобновляемые источники энергии, такие как ветровая, солнечная, гидро- и геотермальная, не влекут за собой затрат на топливо и не требуют транспортировки и, следовательно, обеспечивают большую стабильность цен.Фактически, некоторые электроэнергетические компании учитывают это в своих розничных ценах на электроэнергию, освобождая потребителей, которые покупают возобновляемые источники энергии, от определенных сборов.

Электроэнергия и окружающая среда
Традиционное производство электроэнергии является причиной выброса множества химических веществ с обширным воздействием на окружающую среду. Те же соединения, которые вредны для здоровья человека, имеют аналогичные последствия для окружающей среды. Производство электроэнергии из ископаемого топлива составляет:

• 38% углекислого газа в стране ² (CO2), парниковый газ и основной фактор изменения климата.Двуокись углерода выбрасывается в атмосферу при сжигании ископаемого топлива. Изменение климата представляет собой серьезную экологическую угрозу, которая может способствовать наводнениям в прибрежных районах, более частым и экстремальным периодам жары, более интенсивным засухам, увеличению числа сильных штормов и более широкому распространению инфекционных заболеваний.
• 66% двуокиси серы (SO2) в стране при смешивании с дождевой водой образует кислотные дожди. Кислотный дождь повреждает листву лесов, сельскохозяйственных культур и других растений и в конечном итоге может убить растения.Он также подкисляет реки и озера, делая их биологически «мертвыми». Подкисление также изменяет химический состав почвы, выделяя вредные металлы в дождевые и грунтовые воды. Двуокись серы также ускоряет разложение камня и краски, повреждая многие здания и
  памятников.
• 40% ртути в стране ³ способствует загрязнению почвы и водных путей. Ртуть может циркулировать в воздухе до одного года и может переноситься за тысячи миль от своего источника.Ртуть накапливается в жировой ткани рыбы и постоянно перерабатывается в окружающей среде по мере продвижения по пищевой цепочке. Ртуть вызывает необратимое повреждение печени и центральной нервной системы и может вызвать врожденные дефекты.
• 25% оксидов азота (NOx), которые вступают в реакцию с солнечным светом с образованием озона и смога на уровне земли. Осаждение оксида азота вызывает цветение водорослей в озерах и ручьях. Это истощает воду кислородом, убивая рыбу и другие живые организмы. Также было показано, что диоксид азота вызывает заболевание легких у животных.
• Твердые частицы являются основной причиной снижения видимости (дымки) в США. Угольные электростанции являются единственным крупнейшим источником выбросов твердых частиц — частиц сажи из золы (тяжелых металлов, радиоактивных изотопов, углеводородов, сульфатов и нитратов). ), которые могут переносить и откладывать следы металлов, таких как ртуть, за сотни миль от их источника. Пятна сажи и повреждения камня и других материалов, повреждая многие наши здания и памятники. После путешествия на большие расстояния частицы оседают на земле или воде, вызывая следующие эффекты:
  • закисление озер и ручьев
  • изменение баланса питательных веществ в прибрежных водах и бассейнах крупных рек
  • истощение питательных веществ в почве
  • повреждение уязвимых лесов и сельскохозяйственных культур
  • , влияющие на разнообразие экосистем

Дополнительная информация об электроэнергии и окружающей среде

_____________________________

^{1 ​​} Союз неравнодушных ученых (http: // www.ucsusa.org/clean_energy/solutions/renewable_energy_solutions/renewing-americas-economy.html
² Агентство по охране окружающей среды США: Реестр выбросов и стоков парниковых газов в США: 1990-2004 гг., раздел 3, стр. 12.
³ Из угля- только горящие электростанции, http://www.epa.gov/mercury/about.htm

Все данные о выбросах, если не указано иное, взяты с веб-сайта Агентства по охране окружающей среды США,

Почему так сложно отказаться от ископаемого топлива?

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

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

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

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

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

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

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

ископаемое топливо

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

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

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

Наша энергия так или иначе исходит от солнца

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

биомасса

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

Такой баланс между использованием энергии человеком и солнечным светом звучит как утопия, но по мере того, как человеческое население росло и становилось все более городским, биоэнергетическая система принесла проблемы.В Англии в 1500-х и 1600-х годах древесины стало мало, поскольку она использовалась не только в качестве топлива, но и в качестве строительного материала. Лондон, например, вырос с 60 000 человек в 1534 году до 530 000 в 1696 году, а цены на дрова и пиломатериалы росли быстрее, чем на любой другой товар. Некогда густые леса Англии были оголены.

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

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

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

Как плотность энергии и удобство стимулировали рост использования ископаемого топлива

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Назад в будущее — возвращение солнечной эры

Ископаемое топливо позволило нам отказаться от использования сегодняшних солнечных потоков, вместо этого используя концентрированную солнечную энергию, накопленную за миллионы лет.Прежде чем мы смогли эффективно использовать солнечные потоки, это казалось отличной идеей.

диоксид углерода

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

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

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

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

Источник: Наш мир в данных

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

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

.

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

возобновляемая энергия

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

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

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

парниковый газ

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Электромобиль с запасом хода в 360 миль потребует 1334-фунтовой батареи.

Примечание: изображения не в масштабе.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Наши самые большие проблемы — политические

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

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

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

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

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

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

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

Об авторе

Саманта Гросс

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

Благодарности

u003cpu003eu003cstrongu003eРедакция: u003c / strongu003e Джефф Болл, Брюс Джонс, Анна Ньюбю003c / pu003eu003cpu003eu003cstrongu003eResearchu003c / strongu003e: Историческая сводка по теме перехода от энергии к обширной теме, посвященной переходу от энергии к великим авторам. u003c / pu003e

u003cpu003eu003cstrongu003eGraphics и designu003c / strongu003e: Ян Макаллистер, Рейчел Slatteryu003c / pu003eu003cpu003eu003cstrongu003eWeb developmentu003c / strongu003e: Эрик Abalahin, Эбигейл Каунда, Рейчел Slatteryu003c / pu003eu003cpu003eu003cstrongu003eFeature imageu003c / strongu003e: Егоров Артем / Shutterstocku003c / pu003e

Альтернативные источники энергии для транспорта — Проблемы науки и технологий

Наука и технологии (S&T) способствовали экономическому росту и повышению уровня жизни.В последние годы компания S&T очень быстро развивалась и принесла огромные преимущества в нашу жизнь. Например, развитие транспорта резко расширило спектр человеческой деятельности, исследования генома сделали возможной персонализированную медицину, а развитие информационных и коммуникационных технологий (ИКТ) позволило свести к минимуму время и расстояние в коммуникации.

Однако S&T приносит не только эти огни, но и тени. Достижения в области науки и техники привели к серьезным проблемам для человечества, таким как изменение климата, этические проблемы в бионауках, распространение ядерного оружия, а также вопросы конфиденциальности и безопасности в ИКТ.Следовательно, важно контролировать негативные аспекты, с одной стороны, и развивать позитивные факторы, с другой.

В этом контексте нам нужны соответствующие среднесрочные стратегии для достижения двух целей: экономического роста и устойчивости нашей планеты. Науки и технологии должны помочь сделать экономический рост совместимым с устойчивостью, и одна из текущих задач — разработать источники альтернативной энергии для транспорта.

Обратная сторона ископаемого топлива

В 20 веке многие развитые страны полагались на ископаемые виды топлива, такие как уголь и нефть, для производства энергии.Эти энергоресурсы принесли большие выгоды для крупномасштабной экономической деятельности, массового производства и глобального транспорта. Однако у ископаемого топлива есть обратная сторона для человечества. Потребление нефти является причиной выбросов парниковых газов в атмосферу, изменения климата и загрязнения воздуха. А поскольку нефть является ограниченным ресурсом, она может значительно дорожать. Таким образом, Япония и весь мир сталкиваются с огромным количеством проблем, связанных с энергетикой.

Ввиду ожидаемого роста глобальных потребностей в энергии и экологических проблем, нам необходимо добиться быстрого прогресса в области энергоэффективности и дальнейшего развития широкого спектра чистых альтернативных источников энергии для сокращения выбросов и решения проблем изменения климата.

Многие развитые страны предпринимают сосредоточенные усилия по развитию альтернативных источников энергии, таких как ядерная энергия и солнечная энергия. Я твердо верю, что ядерная энергия должна быть основной альтернативой ископаемому топливу. В Японии атомная энергия дешевле, чем нефть. Кроме того, изменение климата и рост цен на нефть убедили некоторые страны, которые заняли осторожную позицию в отношении ядерной энергии, изменить свое мнение и серьезно рассмотреть ее как альтернативу.Важность производства электроэнергии с использованием ядерной энергии, основанная на принципах «3S» гарантий, безопасности и защищенности, очевидна и бесспорна. Хотя разработка других альтернативных источников энергии, в том числе солнечной энергии, также, несомненно, важна, постоянно растущие потребности в энергии невозможно удовлетворить, если мы не будем использовать атомную энергию.

Однако в том, что касается мобильности для человечества, почти все виды транспорта по-прежнему сильно зависят от ископаемого топлива, поскольку во всем мире преобладают автомобили с бензиновыми и дизельными двигателями.Даже если разные страны разрабатывают и используют альтернативные системы производства энергии, они не могут выжить без топлива из нефти, которое используется в транспорте. Другими словами, сейчас нет действенной альтернативы. Это приводит к резкому росту цен на нефть, а зависимость каждой страны от бензина и других видов топлива на основе нефти с середины 20 века дала странам-экспортерам нефти огромное экономическое и политическое влияние. Нефть производится лишь в нескольких странах, и, поскольку она необходима для транспортировки, эти страны оказывают решающее влияние на остальной мир.Страны-производители нефти иногда контролируют объемы добычи и экспорта, предоставляя другим странам возможность справляться с более высокими ценами на нефть. Для гармоничного развития мировой экономики мы должны предпринять серьезные шаги для преодоления проблем, возникающих из-за неравномерного распределения нефти.

В некоторых развитых странах есть высокоразвитые электрические сети общественного транспорта, такие как поезда или метро, ​​но у них есть два основных недостатка. Во-первых, такие крупномасштабные системы общественного транспорта применимы в основном в городских районах.В сельской местности, где население относительно невелико, такие системы нецелесообразны. Во-вторых, автомобили дают людям свободу передвижения. Экономическое развитие дает людям свободу работать и заниматься досугом по своему усмотрению, поэтому важна личная мобильность. Таким образом, людям, привыкшим к личной мобильности, иногда бывает сложно перейти на общественный транспорт.

В последнее десятилетие 20-го века некоторые дальновидные производители автомобилей разработали гибридные автомобили.Toyota производит и продает свои бензиновые электрические гибридные автомобили с 1997 года. Эта система повышает энергоэффективность, но такие автомобили по-прежнему зависят от бензина в качестве топлива. На транспорт приходится почти 30% всего потребления энергии во всем мире, но поскольку в этом секторе мало альтернативных источников энергии, спрос на нефть иногда вызывает скачки цен. Нет эластичности по цене, и механизм ценообразования не работает эффективно.

Это иллюстрирует тот факт, что транспорт в гораздо большей степени зависит от нефти, чем производство электроэнергии, и существующие технологии предлагают несколько фундаментальных решений для альтернатив в транспортном секторе.

Альтернативные источники энергии для транспорта

Кажется очевидным, что необходимо развивать альтернативные источники энергии для транспорта, чтобы заменить ископаемое топливо. Двумя многообещающими технологиями являются электромобили (EV) и автомобили на топливных элементах (FCV). Разработка этих двух ключевых технологий в ближайшие пять лет окажет решающее влияние на наше будущее и поможет создать экономический механизм, с помощью которого цены на нефть могут удерживаться в разумных пределах. Если эти две системы могут быть коммерциализированы, они помогут снизить как цены на нефть, так и выбросы углекислого газа.

В Японии стоимость производства ядерной энергии конкурентоспособна со стоимостью производства тепловой энергии, такой как электростанции, работающие на жидком топливе. Что касается энергии для транспорта, источником энергии как для электромобилей, так и для FCV является электричество, которое можно вырабатывать с помощью ядерной энергии.

Например, электромобили используют электричество непосредственно для зарядки своих аккумуляторов, а FCV питаются от водорода, который производится с помощью электричества. Таким образом, можно использовать ядерную энергию в транспорте.Эта структура позволит стабилизировать цены на нефть и в то же время сэкономить ископаемое топливо и смягчить изменение климата, обеспечивая устойчивость нашей планеты.

Ведутся НИОКР по альтернативным энергетическим системам для электромобилей и FCV. Если технические проблемы в этих двух убедительных технологиях могут быть преодолены, стоимость энергии этих систем может стать важным компонентом для установления верхнего предела цен на нефть. Другими словами, важно сосредоточиться на сокращении стоимости этих новых систем в дополнение к решению технических трудностей.

Одним из ключевых достоинств FCV является высокий КПД выработки электроэнергии, поскольку, в отличие от обычной системы выработки, система не зависит от КПД Карно, свойственного термодвигателям. У электромобилей также есть преимущества. Во-первых, электродвигатели очень просты с механической точки зрения и почти не выделяют загрязняющих веществ в атмосферу во время работы. Во-вторых, электромобили, находящиеся в состоянии покоя или в движении, обычно производят меньше вибрации и шума, чем автомобили с двигателем внутреннего сгорания.

Однако перед применением этих двух технологий необходимо преодолеть ряд проблем. Одним из основных технологических препятствий для FCV является сложность поддержания целостности сосуда высокого давления и разделительной мембраны, которая ухудшается в течение всего периода эксплуатации. В случае электромобилей недостатками являются относительно короткое расстояние проезда на одном заряде батареи, короткое время автономной работы и большое количество электроэнергии, необходимой для зарядки батареи электромобиля.

Таким образом, исследователям необходимо сосредоточить свои усилия на решении этих технологических задач.Чем раньше эти новые энергетические системы станут конкурентоспособными по сравнению с обычными бензиновыми автомобилями, тем дальше мы продвинемся в достижении устойчивости. Я хотел бы увидеть эту новую технологию в жизнеспособной форме в течение следующих пяти лет, и это потребует дополнительных государственных инвестиций и создания модельных проектов в этих областях.

В целом, развитие альтернативной энергии для транспорта будет стимулировать конкуренцию между видами топлива, удерживать цены на ископаемое топливо на разумном уровне и замедлять изменение климата.Следовательно, технологии, делающие это возможным, нуждаются в дальнейшем развитии.

Пределы приема

Вплоть до 20 века ресурсы Земли были практически неограниченными для нашей экономической деятельности и наших нужд. Но в 21 веке мы пришли к пониманию того, что эти ресурсы ограничены. С развитием технологий автомобили повсюду, почти все используют электричество, потребляется большое количество энергии, а население растет. Человечество процветало до сих пор, но ради нашего будущего выживания мы должны изменить наше экономическое поведение и повседневную жизнь, чтобы отразить тот факт, что Земля конечна.

Стратегия снижения зависимости транспорта от нефти в ближайшие пять лет имеет жизненно важное значение. Однако эта стратегия не станет реальностью, если все мы, включая политиков, научных экспертов и широкую общественность, не признаем, что нам необходимо сохранить нашу конечную и бесценную планету. Если мы все не примем ограниченную способность Земли поддерживать нас, правительства не будут вкладывать большие суммы денег в начальные исследования и разработки новых энергетических систем для транспорта. Точно так же общественность не будет мотивирована полностью переходить от автомобилей с бензиновым двигателем к новым системам, если они не осознают, что природные ресурсы ограничены и что сокращение выбросов парниковых газов необходимо для выживания Земли.Если новые источники энергии для транспорта станут конкурентоспособными, поведение общества изменится, и автомобили, приводимые в движение новой энергией, будут продаваться. Энергия для транспорта станет дешевле, и транспорт без углекислого газа станет реальностью, что будет способствовать устойчивости.

На форуме «Наука и технологии в обществе» (STS) , который я основал в 2004 году, многие из наших дискуссий касались взаимоотношений между человечеством и природой с точки зрения науки и техники.Сегодня некоторые могут полагать, что природу можно контролировать благодаря прогрессу науки и техники. Но мы должны признать, что человеческая деятельность также является частью Вселенной. Что мы можем сделать, чтобы в будущем гармонизировать нашу жизнь с природой, — это самый важный вопрос для человечества сегодня.

Мы должны обеспечить сосуществование экономического роста и защиты окружающей среды. Но будет ли эта устойчивость работать в течение 50 или 100 лет или будет длиться 500 или 1000 лет в будущем, зависит от общего осознания того, что планета конечна.Наши обсуждения на форуме STS основаны на идее о том, что человечество является частью Вселенной, и на философии гармонии с природой.

Конференция ООН по изменению климата состоится в Копенгагене в декабре. На этой конференции должна быть создана структура пост-Киотского протокола с участием всех стран, включая США, Китай и Индию. Каждый должен понимать, что эти действия идут на благо человечества.

В этом году на форуме STS , который состоится в Киото в начале октября, будут обсуждаться, среди прочего, альтернативные источники энергии для транспорта, в том числе автомобильные технологии, работающие на электрических и водородных двигателях, которые предоставят новые источники энергии для сокращения объемов транспортировки нефти. -зависимы в течение ближайших пяти лет.

Человечество разделяет общая судьба. Я надеюсь, что технический прогресс и политические меры в отношении альтернативных источников энергии для транспорта принесут пользу обществу и приведут нас на путь устойчивого развития в гармонии с природой в долгое и светлое будущее человечества.

Новый проект по альтернативным источникам энергии

Программа исследует солнечный свет и ветер как источники энергии, которые можно использовать для снижения зависимости от невозобновляемых источников топлива.

---

Getty Images

Обучение студентов важности альтернативных источников энергии, а затем инструктаж их о том, как создавать устройства, такие как солнечные панели и ветряные турбины, является основной целью гранта в размере 60 000 долларов США, предоставленного двум исследователям Техасского университета A&M в Галвестоне.

Ирфан Хан, доцент кафедры морской инженерии, и Дженна Лэмпфер, доцент социологии, получили президентский грант Texas A&M на обучение в рамках этого проекта.Он будет осуществляться через лабораторию CARES (Чистые и устойчивые энергетические системы) в Департаменте морских инженерных технологий.

«Мы купим систему обучения солнечной / ветровой энергии, которая продемонстрирует, как ветряные турбины и солнечные элементы используются на потребительском и промышленном рынках для удовлетворения мировых потребностей в электроэнергии», — сказал Хан.

Программа рассматривает солнечный свет и ветер как источники энергии, которые можно использовать для снижения зависимости от невозобновляемых источников топлива, сказал он.Студенты получат «полное представление» об этой области, изучая экономику, эффективность и низкое воздействие на окружающую среду производства энергии из экологически чистых возобновляемых источников.

«Все эти учебные системы сделаны из реальных компонентов, которые используются в промышленности, таких же, что студенты видят в своих домах, школах и на рабочих местах, но их размер немного меньше, чем у промышленных, специально разработанных для лабораторий и лабораторий. в тренировочных целях », — сказал Хан.

Алок Верма, профессор и глава отдела морских инженерных технологий, сказал, что грант особенно важен для будущих исследований в области экологически чистой энергии.

«Альтернативная энергия — это стратегическая область роста нашего отдела морских инженерных технологий», — сказал он. «В дополнение к лаборатории CARES и работе, которую выполняет доктор Хан, мы находимся в процессе найма дополнительного преподавателя, чтобы помочь в поддержке исследований, учебных программ и тренингов в этой области. Мы также будем сотрудничать с Департаментом океанической инженерии в области волновой энергетики и морской робототехники ».

Хан сказал, что он и его сотрудники будут обучать студентов истории, основам, установке, эксплуатации, техническому обслуживанию и обслуживанию систем солнечной энергии и энергии ветра.

Лэмпер сказала, что она и Хан «применяют подход социотехнических систем. Он сосредоточен на возобновляемых источниках энергии, а я сосредоточен на таких областях, как поддержка утилизации отходов в кампусе, садоводство и т. Д. Следуя инициативе проектного подхода Вустерского политехнического института (WPI), в следующем году студенты будут разделены на команды, которым будет поручено оценивать и оценивать разработка инноваций в области устойчивого развития для проектных территорий ».

Проект сочетает в себе преимущества учебной программы по устойчивому развитию с обучением на основе проектов, чтобы дать студентам навыки, необходимые им, чтобы стать «авангардом устойчивости», — добавила она.

«Это повысит грамотность студентов в области устойчивого развития за счет междисциплинарного подхода, который исследует сложные взаимодействия между техническими, социальными и экологическими системами», — сказал Лэмпфер. «WPI показала, что студенты привносят такие знания и навыки в свою профессиональную и общественную жизнь, тем самым демонстрируя преобразующий потенциал проектного обучения».

Проект будет сосредоточен на обучении студентов Texas A & M-Galveston, но сертификаты онлайн-обучения будут доступны для соискателей со всего мира.

«Мы также намерены использовать его, чтобы дать местным учащимся средних и старших классов и студентам общественных колледжей практический опыт, предлагая им летние лабораторные туры или исследовательские возможности, финансируемые Национальным научным фондом», — сказал он.

Лаборатория CARES ориентирована на использование и развитие чистой энергии, такой как солнечная, ветровая, приливная и волновая энергия.

Ископаемое топливо по-прежнему доминирует в энергетике США, но возобновляемые источники энергии быстро растут

Ряд солнечных батарей на семейной ферме в Графтоне, штат Массачусетс, которая обеспечивает электроэнергией близлежащие дома и малые предприятия.(Роберт Никельсберг / Getty Images)

Большинство американцев (77%) считают, что для Соединенных Штатов более важно развивать альтернативные источники энергии, такие как солнечная и ветровая энергия, чем производить больше угля, нефти и других ископаемых видов топлива, согласно недавний опрос Pew Research Center. Возникает вопрос: как США удовлетворяет свои огромные потребности в энергии и как это изменилось, если вообще изменилось?

Ответ, как и следовало ожидать, сложен. Использование солнечной и ветровой энергии быстро росло за последнее десятилетие или около того, но по состоянию на 2018 год на эти источники приходилось менее 4% всей энергии, используемой в США.С. (Это самый последний полный год, за который доступны данные.) Насколько нам известно, большая часть энергии, используемой в США, поступает из угля, нефти и природного газа. В 2018 году эти «ископаемые виды топлива» обеспечивали около 80% потребности страны в энергии, что немного ниже, чем 84% десятилетием ранее. Хотя использование угля в последние годы сократилось, использование природного газа резко возросло, а доля нефти в национальных энергетических запасах колеблется между 35% и 40%.

Общее количество энергии, использованной в U.По данным Федерального управления энергетической информации (EIA), в 2018 году объем S.

(Сокращение от британской тепловой единицы, британские тепловые единицы часто используются в энергетической отрасли, не говоря уже о производстве бытовой техники, как общий критерий для измерения и сравнения различных видов энергии. Одна британская тепловая единица — это количество энергии, необходимое для нагрева 1 фунт воды на 1 градус по Фаренгейту на уровне моря.Это эквивалентно примерно 1055 джоулям в метрической системе, или теплу, выделяемому при сжигании обычной деревянной спички.)

Соединенные Штаты потребляют много энергии — по некоторым оценкам, уступая только Китаю. Поскольку общественное беспокойство по поводу изменения климата продолжает расти, а энергетическая политика становится ключевым вопросом в политических кампаниях этого года, нам нужна надежная базовая информация о том, как США получают и используют энергию, и как эти тенденции меняются в последнее время.
Этот отчет основан в основном на данных, собранных Управлением энергетической информации, статистическим подразделением США.С. Министерство энергетики. Мы также ссылаемся на опрос Pew Research Center, посвященный взглядам американцев на политику в области климата и энергетики. В рамках этого опроса приняли участие 3627 членов Американской группы тенденций Центра, онлайн-опроса, который набирается посредством национальной случайной выборки адресов проживания в октябре 2019 года. Вот вопросы, заданные в этом опросе, вместе с ответами, а вот ответы на опрос. методология.

Около 38% всех этих британских тепловых единиц было направлено в электроэнергетику (электроэнергетические компании и независимые производители электроэнергии), которые преобразовали их в электроэнергию и отправили обратно в остальную экономику.На транспорт приходилось около 28% общего потребления энергии, за ним следуют промышленный сектор (23%), домашние хозяйства (7%) и коммерческие предприятия (менее 5%).

Потребление энергии на душу населения в США имело тенденцию к снижению с начала XXI века, но в 2018 году оно увеличилось. В среднем каждый американец в 2000 году использовал около 349,8 миллиона британских тепловых единиц. К 2017 году этот показатель упал до 300,5 млн британских тепловых единиц — самого низкого уровня за пять десятилетий. Однако в 2018 году потребление энергии на душу населения выросло до 309,3 млн БТЕ.(Пик энергопотребления на душу населения пришелся на 1979 г. и составил 359 млн. Британских тепловых единиц)

Если посмотреть с другой стороны, то после окончания Второй мировой войны экономика США становится все менее энергоемкой. В 1949 году на каждый доллар реального валового внутреннего продукта приходилось 15 175 британских тепловых единиц. К 2018 году их потребовало 5450 единиц, что на 64% меньше. Но в системе по-прежнему много неэффективности: Ливерморская национальная лаборатория подсчитала, что в 2018 году около двух третей всей потребляемой энергии было потрачено впустую (как в случае теплового выхлопа транспортных средств и печей).И только 34,5% энергии, используемой в электроэнергетике, доходит до конечных потребителей в виде электричества — остальная часть теряется в процессе производства, передачи и распределения энергии.

Добыча нефти и природного газа увеличилась, угля снизилась

Сегодня Соединенные Штаты удовлетворяют почти все свои потребности в энергии за счет внутреннего производства. Чистый импорт, в основном нефть, составил менее 4% от общего объема энергоснабжения США в 2018 году по сравнению с 26% десятилетием ранее.

За первые 10 месяцев 2019 г.По данным EIA, S. перекачал почти 3,7 миллиарда баррелей сырой нефти, что более чем на 2 миллиарда больше, чем за тот же период 2009 года. За полный 2018 год на нефть приходилась почти четверть всей добычи энергии в США. Объем природного газа, на который в 2018 году приходилось около трети общего объема производства энергии, также резко вырос — с 21,7 триллиона кубических футов за первые девять месяцев 2009 года до 33,6 триллионов кубических футов за тот же период в 2019 году.

Столь резкий рост внутренней добычи нефти и газа был вызван новыми технологиями, в первую очередь гидроразрывом и горизонтальным бурением, которые позволяют компаниям получать доступ к подземным месторождениям, разработка которых ранее была слишком дорогой.Как следствие, в 2018 году США были крупнейшим производителем нефти и газа в мире, опередив Саудовскую Аравию и Россию соответственно.

Уголь, с другой стороны, резко упал с пика 2008 года, когда было добыто почти 1,2 миллиарда тонн. Почти весь уголь в США (около 93% в 2018 году, по данным EIA) используется для выработки электроэнергии. Но, как отмечается в отчете Брукингского института, спрос на электроэнергию в США не изменился, цена на природный газ упала по мере роста добычи, а государственная политика до недавнего времени отдавала предпочтение другим источникам энергии, таким как ветер и солнце.В 2018 году на уголь приходилось всего 16% от общего объема производства энергии внутри страны, что меньше половины его доли десятилетием ранее. Объем добычи за первые девять месяцев 2019 года составил 540 млн тонн, что примерно на треть меньше, чем за аналогичный период 2009 года.

За последнее десятилетие солнечная энергия продемонстрировала самый большой процентный рост среди всех источников энергии в США.

No related posts.