5 альтернативных способов получения электроэнергии — VINUR

Сегодня все больше внимания уделяется вопросу получения электрической энергии альтернативными способами. Как получить электричество? Скоро человечество столкнется с проблемой дефицита нефти, газа и угля. Также возможны сокращения добычи урана, который используется на атомных электростанциях. Поэтому у нас возникает логичный вопрос: что мы будем делать дальше? Ведь без электричества в мире начнется полный хаос, так как все глобальные сети работают за счет потребления электричества. К чему может привести конец эры углеводородов?

Решением данной проблемы ученые занимаются уже несколько десятилетий. Появляется все больше разработок, связанных с получением электрического тока из альтернативных источников. Некоторые из них используются человеком довольно успешно. Многие страны мира стали задействовать силы природы для преобразования их энергии в электричество. В новостях часто сообщается об открытии новых электростанций, которые работают с использованием силы ветра, отлива и прилива морей, солнечной энергии и других.

Но чтобы сократить потребление электричества и создать благоприятные условия для работы оборудования, человек использует трехфазный стабилизатор напряжения или бытовые стабилизирующие устройства. Это позволяет частично решать вопросы с перепадами напряжения в быту и на производстве, а также создает экономически выгодные условия его потребления. Мы начали уделять больше внимания экономии энергоресурсов и улучшению качества их потребления.

Наука не стоит на месте

Сегодня человечество разработало множество способов, как получить электрический ток за счет природных явлений. Мы решили рассказать сегодня про 5 способов вырабатывания электроэнергии, которые считаем необычными по той причине, что они не набрали достаточной популярности. Может, некоторые из вас скажут, что они являются экономически затратными и неэффективными, но это не говорит о том, что человечество от них откажется.

Эти инновационные способы в ближайшее время смогут использоваться человеком, как новые источники получения электрического тока. Даже с появлением нефти человечество считало этот природный ресурс неэффективным и неизвестным, но сегодня она используется во многих областях нашей деятельности.

Сегодня мы еще точно не можем сказать, чем человечество заменит привычные электрические источники. Возможно, один из способов, который мы опишем ниже, станет альтернативным.

Морская вода

Запасы соленой воды на планете просто огромны, поэтому ученые решили разработать электростанцию, которая будет работать на данном ресурсе. Единственная электрическая станция была построена в Европе фирмой Starkraft. Электрическая энергия добывается по технологии использования осмоса. Если говорить простым языком, происходит смешивание соленой и пресной воды, что приводит к образованию энергии из-за увеличения энтропии жидкостей. Данная энергия необходима для приведения в действие гидротурбин электрогенераторов.

Этот способ не такой эффективный, как атомные электростанции, но он не наносит большого вреда окружающей среде.

Топливные элементы

Сегодня также разработана электростанция, которая работает на элементах топливного типа, имеющая мощность до 0,5 ГВт. Работает она за счет горения топлива в элементе, который перерабатывает энергию тепла в электрический ток. По сути, это дизельный генератор, в котором не используется дизельное топливо и генератор. Электростанция не загрязняет окружающую среду, так как не выбрасывает в атмосферу продукты горения. Также такой источник получения электрической энергии имеет высокий КПД.

Термические генераторы

Для того чтобы получить электрический ток можно использовать энергию тепла. Этой теории уже больше 100 лет, но сегодня она стала популярной из-за большого применения технологий по энергетической экономии. Сегодня данный способ используют и в промышленных масштабах. Например, в коммунально-отопительных системах получают тепло и электроэнергию для своих нужд.

Пьезоэлектрические генераторы

Закон сохранения кинетической энергии стал основой работ для получения электричества в экспериментальных установках — пьезоэлектрических генераторах. Их применяют в качестве эксперимента в зонах большого передвижения людей, танцполах, на железнодорожных вокзалах и в метро. Есть даже идея создавать «зеленые» фитнес-центры и спортзалы, в которых посетители смогут своими действиями производить до 3,6 мегават электричества в год.

Наногенераторы

Вы знаете, что в организме человека происходят микроколебания, которые можно преобразовать в электрическую энергию? Для преобразования небольших колебаний в организме человека в электрический ток используются наногенераторы. Такие технологии можно применять для зарядки мобильных устройств. Любое движение человека можно использовать для получения электрической энергии. Сегодня существует много разработок, которые объединяют использование наногенераторов и солнечных батарей.

Альтернативные источники энергии: какие виды как использовать: Статьи экономики ➕1, 03.08.2021

К альтернативным источникам энергии относят нетрадиционные источники энергии — солнечную, ветровую, геотермальную энергетику и так далее.

Возобновляемые источники энергии не загрязняют окружающую среду, помогают снизить уровень выбросов парниковых газов в атмосферу, уменьшить последствия изменения климата. Они практически неисчерпаемы, в то время как ископаемое топливо рано или поздно закончится.

К возобновляемым источникам не относится атомная энергетика и природный газ, поскольку запасы этих ресурсов ограничены.

Существуют различные виды энергии и способы ее добычи.

Исходя из нашей трактовки, можно выделить следующие виды альтернативных источников: солнечная энергия, ветроэнергетика, гидроэнергия, волновая энергетика, энергия приливов и отливов, гидротермальная энергия, энергия жидкостной диффузии, геотермальная энергия и биотопливо.

Способы добычи и использования энергии отличаются в зависимости от вида альтернативных источников. Объединяет их то, что на сегодняшний день все они используются гораздо реже, чем ископаемое топливо, но при этом обладают большим потенциалом для развития.

В настоящее время производство альтернативной энергии, несмотря на ее высокую экологичность и перспективность, ограничено. Развитие технологий на ее основе имеет ряд издержек, с которыми приходится считаться.

Когда вы устанавливаете солнечные панели на дом, вы генерируете свое собственное электричество, становитесь менее зависимыми от электрической сети и уменьшаете ежемесячный счет за электричество.

Недавние исследования показали, что стоимость недвижимости увеличивается после установки солнечных батарей. Сами солнечные панели при этом дешевеют.

Солнце светит повсюду на Земле, а это значит, что солнечная энергия является хорошим вариантом для каждой страны, хотя и существуют различия по регионам и в том, сколько они получают солнечного света. В России, например, самыми солнечными городами являются Улан-Удэ и Хабаровск.

Солнечные панели подходят не для всех типов крыш. Некоторые установленные в старых домах кровельные материалы, такие как шифер или кедровая черепица, могут не подойти для установки солнечных панелей.

Солнечная энергия не работает ночью. «Солнечные» домохозяйства полагаются на коммунальные сети для получения электроэнергии ночью и в других ситуациях, когда солнечный свет ограничен.

Первоначальная стоимость установки и использования солнечной энергии очень высока, потому что человек должен заплатить за всю систему — батареи, провода, солнечные панели и так далее.

Ветряки, вырабатывающие большое количество электроэнергии при помощи ветра, практически столь же эффективны, как и солнечные батареи. Ветроэнергетика особенно привлекательна для рынка жилой недвижимости.

С 1980 года цены на нее снизились более чем на 80%. Благодаря технологическому прогрессу и возросшему спросу цены, как ожидается, будут снижаться в обозримом будущем.

Ветер — не самый надежный источник энергии, при его низкой силе турбины обычно работают примерно на 30% мощности. В безветренную погоду вы можете оказаться без электричества.

Энергия ветра может быть использована только в местах, где высокая скорость ветра. Поскольку сильные ветра в основном дуют в отдаленных незаселенных районах, необходимо строить линии электропередачи, чтобы обеспечить электроэнергией жилые дома в городе. А это требует дополнительных инвестиций.

Большинство гидроэлектростанций — хранилища большого количества воды в резервуарах — почти всегда имеют запас, из которого можно извлекать энергию. В этом смысле гидроэлектростанции являются более надежным и стабильным источником энергии, чем ветровая и солнечная энергия.

Накопительные гидроэлектростанции способны генерировать электроэнергию по требованию, что позволяет гидроэлектростанциям заменить такие традиционные диспетчерские генераторы, как угольные и газовые установки.

Накопительные гидроэнергетические установки прерывают естественное течение речной системы. Это приводит к нарушению путей миграции животных и к проблемам с качеством воды.

Гидроэлектростанции представляют собой крупные инфраструктурные проекты, включающие строительство плотины, водохранилища и энергогенерирующих турбин, что требует значительных денежных вложений.

Энергия волн предсказуема, и вы можете определить количество энергии, которое может быть произведено.

Волны имеют более высокую энергетическую мощность, чем, например, ветер, и это делает волновую энергетику более эффективной.

После установки соответствующих электростанций они имеют минимальные эксплуатационные расходы, что делает инвестиции в них более привлекательными.

Хотя это чистая энергия, ее использование создает опасность для морской флоры и фауны, меняет морское дно и среду обитания некоторых его жителей.

Волновая энергия приносит пользу только электростанциям, построенным в городах рядом с океаном.

Возникновение приливов очень предсказуемо, что облегчает строительство системы приливных электростанций с правильными размерами для эффективного производства электроэнергии.

Срок службы приливных электростанций составляет 75-100 лет. Они очень эффективны даже спустя много лет использования.

Приливные заграждения приводят к изменению уровня океана в прибрежных водах. Приливная установка также влияет на соленость воды в приливных бассейнах.

Приливные электростанции могут быть построены только на участках, отвечающих определенным критериям.

Хотя приливы и отливы предсказуемы, электростанции могут производить энергию только в течение 10 часов в сутки.

Строительство станций для выработки гидротермальной энергии требует малых затрат. Эксплуатационные расходы также относительно низкие.

Температура воды выше температуры нагретого воздуха, что делает гидротермальную энергию более эффективной.

Солнце нагревает только верхние слои морей и океанов, поэтому возможных мест для построения станций не так много.

Технологии для выработки гидротермальной энергетики развиты слабо.

Осмотическая электростанция — новый перспективный метод выработки электроэнергии — устанавливается в устье реки и позволяет извлекать энергию из энтропии жидкостей.

Технологии добычи электроэнергии с помощью жидкостной диффузии развиты крайне слабо. В мире построена только одна осмотическая электростанция в Норвегии.

Геотермальная энергия известна тем, что оказывает наименьшее воздействие на окружающую среду.

Технологии, связанные с производством геотермальной энергии, являются одними из самых инновационных.

Использование геотермальной энергии предполагает высокие первоначальные затраты. Для дома среднего размера установка геотермальных тепловых насосов стоит от $10 тыс. до $20 тыс.

В некоторых ситуациях геотермальные энергетические объекты расположены далеко от населенных пунктов, что требует обширной сети распределительных систем.

Одним из главных преимуществ биотоплива является его относительно низкая стоимость.

Исходные материалы для биотоплива не ограничены. В отличие от ископаемого топлива, ресурсы для биотоплива можно возобновлять.

Биотопливо производит гораздо меньше энергии, чем, например, ископаемое топливо.

Биотопливо нельзя назвать экологически чистым, поскольку оно производит выбросы CO₂.

Возобновляемые источники энергии помогают бороться с климатическими изменениями, которые становятся более разрушительными. Ветер, солнце, вода и другие источники энергии в будущем станут хорошей заменой ископаемому топливу. Чем раньше это случится, тем лучше для нас и нашей планеты.

Растущий сектор создает рабочие места уже сегодня, делает электрические сети более устойчивыми, расширяет доступ к энергии в развивающихся странах и помогает снизить счета за электроэнергию. Эти факторы способствовали росту популярности возобновляемых источников энергии в последние годы. Преимущества каждого вида альтернативного источника энергии определенно перевешивают минусы.

Подписывайтесь на наш канал в Яндекс.Дзен.

Александр Гаджиев

Константин Чернов

Альтернативные источники энергии

В современном мире, с растущими показателями потребления и как следствие — ограниченными энергоресурсами, стремительные обороты набирает развитие технологий добычи энергии из альтернативных, возобновляемых источников. К таким источникам относятся, в первую очередь, солнечная и ветровая энергии, геотеримальное тепло, энергия морских волн и приливов.

Сегодня альтернативные источники энергии уже широко используются для решения проблем энергоснабжения не только в промышленных масштабах, но и в частном секторе.  Доступность технологий получения энергии из неисчерпаемых источников позволяет строить энергонезависимые дома с экологически чистой инфраструктурой в удаленных районах и решать проблемы энергоснабжения уже существующих объектов. 

Виды альтернативных источников энергии

Такие альтернативные источники энергии, как энергия солнечного света и ветра используются для энергоснабжения и нагрева воды, геотермальное тепло земли — для отопления и кондиционирования зданий. Преобразование солнечной энергии в электрическую происходит при помощи фотоэлектрических пластин из кремния — самого распространенного элемента на планете. Солнечные батареи, на основе кремниевых пластин имеют продолжительный ресурс жизни — более 25 лет и, в зависимости от технологии производства, сохраняют до 80% своей эффективности в течении всего ресурса. Количество энергии, получаемой от солнечных батарей, различается и напрямую зависит от месторасположения и солнечной активности в различные сезоны года. Эффективность преобразования энергии у солнечных батарей достигает 20% и зависит от технологии их производства и чистоты кремния. Технология стремительно развивается и показатель эффективности постоянно растет.

Эксплуатация ветро-установок (ветрогенераторов) для получения электричества, целесообразна в районах с высоким значением средней скорости ветра или в периоды низкой солнечной активности. Эффективность преобразования энергии ветра не уступает эффективности гелиоустановок, но зависит от точки расположения объекта и корректно рассчитанного потенциала местности.

Широко используется для отопления зданий и геотермальное тепло земли. Тепловые насосы позволяют получать тепло окружающей среды: земли, воды или воздуха. В зимний период геотермальное тепло используется для отопления зданий, а в летние месяцы позволяет эффективно отводить тепло, производя кондиционирование.

Альтернативные источники энергии и выгоды их использования

Эффективность использования тех или иных альтернативных источников энергии напрямую зависит от региона, в котором необходима установка. Качественный мониторинг энергопотенциала позволяет определять наиболее подходящую технологию и рассчитывать ее окупаемость на годы вперед, а так же исключает ошибки связанные с региональными особенностями.

Конечно, первоначальную цену энергонезависимого дома, с экологически чистыми, возобновляемыми источниками энергоснабжения, сегодня нельзя назвать низкой, но по истечении двух — пяти лет эксплуатации альтернативные источники энергии полностью окупают свою стоимость и приносят ощутимую финансовую выгоду в течении многих лет.  Не стоит забывать о экологичности альтернативных технологий добычи энергии. Солнечные, ветровые и гелиоустановки не производят вредных выбросов в атмосферу, не загрязняют воду и безопасны для человека.

 

Производство солнечных батарей набирает обороты

Нехватка ресурсов в удаленных регионах, в совокупности с быстрыми темпами развития технологии привело к ситуации, когда производство солнечных батарей быстро набирает обороты, а стоимость конечных изделий с каждым годом становится все более доступной для потребителей со средним уровнем доходов. И если вчера технология гелиоустановок была доступна лишь для космических программ, то уже сегодня мини-солнечные электростанции, как грибы после дождя, растут на крышах домов и садовых участках.

 

     

Найден новый способ получения электричества: Город: Среда обитания: Lenta.ru

Житель республики Сьерра-Леоне в Западной Африке Джеремия Торонка (Jeremiah Thoronka) разработал специальную установку, которая позволяет обеспечить электричеством тысячи домов без особых усилий и вреда природе. Молодой человек нашел способ производства «чистой» энергии из вибраций в окружающей среде, сообщает «Би-би-си».

Третий год подряд Торонка, которому сейчас 20 лет, занимается решением проблемы дефицита энергоснабжения родной страны, с которой сам сталкивался с детства. Поступив в Африканский университет лидерства в Руанде (African Leadership University in Rwanda), молодой человек основал инновационный стартап по производству электричества Optim Energy.

В основе технологии лежит пьезоэлектрическое устройство, которое использует энергию тепла, движения и давления из окружающей среды. Когда установка находится под дорогой с интенсивным движением транспорта и пешеходным трафиком, она поглощает вибрации и использует их для генерации электрического тока. Выбросов парникового газа, в отличие от классических электростанций, при этом нет, так как отсутствует процесс сжигания топлива.

Материалы по теме:

Такой источник электричества имеет преимущества и перед некоторыми альтернативными установками для выработки энергии. Работа вибрационных устройств не зависит от погодных условий, как солнечные и ветряные станции. Еще одним большим плюсом изобретения является отсутствие необходимости в батареях и подключении к внешнему источнику питания.

По данным организации «Устойчивая энергия для всех» (Sustainable Energy for All (SEforALL)), только 26 процентов населения Сьерра-Леоне имеют доступ к электричеству. В сельской местности большинство людей не могут подключиться к национальной сети. С доступным электричеством у детей появится больше времени для учебы и включения в цифровую среду мира, а у взрослых — возможность поддерживать экономическую деятельность, считает представитель университета Винни Мучина (Winnie Muchina).

Компания Optim Energy провела успешную пилотную программу в нескольких районах, и население с радостью приняло новинку. Используя два устройства, стартап бесплатно обеспечил электроэнергией 150 домов с населением в 1,5 тысячи человек, а также 15 школ. Кроме того, Торонка выпустил онлайн-калькулятор энергоэффективности, который отслеживает модели потребления людей в зависимости от использования ими разной бытовой техники.

Работа Торонки получила международное признание. В марте 2021 года ему вручили «Молодежную премию содружества» (Commonwealth Youth Award), которую ежегодно присуждают пяти молодым людям, изменившим жизнь своих сограждан в лучшую сторону. Приз в 2,8 тысячи долларов Торонка потратит на развертывание устройств еще в нескольких городах и прибрежных регионах Сьерра-Леоне, чтобы к 2030 году обеспечить электроэнергией около 100 тысяч человек.

В поисках новых источников энергии, которые являются безопасными для природы, другая африканская страна, Кения, решила подробнее изучить ресурсы подземных вод. Национальная электростанция Олкария компании Kenya Electricity Generating Co (KenGen) получает электричество из геотермальных залежей в вулканических зонах, пропитанных сернистыми газами.

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. 

Совокупность перспективных способов получения энергии

Совокупность перспективных способов получения энергии

Совокупность перспективных способов получения энергии: энергия солнца, энергия ветра, энергия вод (в том числе энергия сточных вод), за исключением случаев использования такой энергии на гидроаккумулирующих электроэнергетических станциях, энергия приливов, энергия волн водных объектов, в том числе водоемов, рек, морей, океанов, геотермальная энергия с использованием природных подземных теплоносителей, низкопотенциальная тепловая энергия земли, воздуха, воды с использованием специальных теплоносителей, биомасса, включающая в себя специально выращенные для получения энергии растения, в том числе деревья, а также отходы производства и потребления, за исключением отходов, полученных в процессе использования углеводородного сырья и топлива, биогаз, газ, выделяемый отходами производства и потребления на свалках таких отходов, газ, образующийся на угольных разработках. ;

1. Ветроэнергетика — отрасль энергетики, специализирующаяся на преобразовании кинетической энергии воздушных масс в атмосфере в электрическую, механическую, тепловую или в любую другую форму энергии, удобную для использования в народном хозяйстве. Такое преобразование может осуществляться такими агрегатами, как ветрогенератор (для получения электрической энергии), ветряная мельница (для преобразования в механическую энергию), парус (для использования в транспорте) и другими
2. Геотермальные энергетика — направление энергетики, основанное на производстве электрической и тепловой энергии за счёт тепловой энергии, содержащейся в недрах земли, на геотермальных станциях.
3. Солнечная энергетика — направление нетрадиционной энергетики, основанное на непосредственном использовании солнечного излучения для получения энергии в каком-либо виде. Солнечная энергетика использует неисчерпаемый источник энергии и является экологически чистой, то есть не производящей вредных отходов
4. Гидроэнергетика — отрасль энергетики, относящийся к использованию жидкой рабочей среды, находящейся под давлением, для преобразования в электрическую энергию
5. Биотопливо — топливо из биологического сырья, получаемое, как правило, в результате переработки биологических отходов. Различается жидкое биотопливо (для двигателей внутреннего сгорания, например, этанол, метанол, биодизель), твёрдое биотопливо (дрова, брикеты, топливные гранулы, щепа, солома, лузга) и газообразное (биогаз, водород).

«Зеленое» будущее: мир на пороге внедрения новых энергетических технологий

Плюсы и минусы альтернативных технологий генерации энергии, их преимущества перед традиционной энергетикой обсудят на XX ПМЭФ. О ситуации в сфере энергетики и ее возможном будущем – в материале ТАСС

Сегодня никто не знает ответа на вопрос, каким будет полноценный облик энергетики будущего. Казалось бы, передовые технологии получения электрической и тепловой энергии на основе возобновляемых источников (ВИЭ) постепенно выталкивают на обочину истории так называемую классическую генерацию с углеводородным топливом.

В то же время альтернативная генерация до сих пор так и не избавилась от проблем, которые мешают ее масштабному внедрению, что сильно повышает шансы на продолжение самого широкого использования (как минимум в обозримой перспективе) ископаемого топлива для генерации энергии.

Уже появились новые идеи и новые технологии, реализуются уникальные проекты, которые в перспективе могут не только сделать ненужными газовые и угольные электростанции, но и сильно сократить использование альтернативной генерации.

Поэтому в настоящий момент человечество находится в начале трудного пути преобразования энергоотрасли, финал которого только лишь проступает сквозь туман технологической перспективы.

«Зеленое» будущее?

Как минимум одну характеристику энергетики будущего мы знаем уже сегодня. Совсем недавно мир обсуждал в Париже важнейшую проблему изменения климата на планете, и более 170 стран подписались под новым климатическим соглашением.

По мнению экспертов,  для достижения поставленных в документе целей необходимо развивать «зеленую» мировую генерацию, поскольку сейчас на производство энергии приходится две трети глобальных выбросов парниковых газов. Таким образом, будущее за экологически чистой генерацией, и Россия здесь может сыграть ключевую мировую роль.    

В ближайшие десятилетия потребление энергии человечеством будет только расти. В Международном энергетическом агентстве (МЭА) считают, что мировой спрос на энергию к 2040 году увеличится на 37%. Существенно изменится и структура мирового потребления – к этому сроку в лидеры выйдут страны Азии (прежде всего Китай), Африки и Ближнего Востока, где ожидается бурный экономический рост, для обеспечения которого и потребуются колоссальные энергоресурсы.

Ископаемые виды топлива сохранят свое доминирование, этому послужил современный «сланцевый прорыв», отодвинувший на несколько десятилетий угрозу исчерпания эффективно добываемых нефтегазовых ресурсов.

Как отмечается в докладе аналитического центра при правительстве РФ, доля нефти и газа в мировом потреблении первичной энергии к 2040 году останется практически неизменной – 51,4% (53,6% в 2010 году).

Согласно прогнозам экспертов, газ к 2040 году станет основным топливом в энергобалансе стран ОЭСР. К 2040 году вырастет на 15% мировой спрос и на уголь, основным потребителем которого будет Китай. Как известно, именно тепловые электростанции являются главными источниками эмиссии парниковых газов в атмосферу. Мировые запасы угля колоссальны, но надеяться на то, что современные технологии позволят свести на нет парниковые выбросы угольных ТЭС, не приходится.

В последние годы заметно расширяется использование альтернативных источников энергии. По словам главы «Роснано» Анатолия Чубайса, это связано с экологической чистотой ВИЭ, отсутствием эмиссии углекислого газа при их использовании и отсутствием риска техногенных аварий, которые могут повлечь загрязнение окружающей среды.

На ВИЭ в 2014 году пришлась почти половина от всех новых генерирующих мощностей в электроэнергетике, лидерами в развитии ВИЭ стали Китай, США, Япония и Германия, инвестировавшие в эту сферу $270 млрд.

В настоящее время в России мощность всех источников альтернативной генерации в общем энергобалансе достигает максимум 1%. Надо сказать, что Минэнерго РФ в ближайшие 20 лет планирует в 10 раз увеличить производство электрической энергии на основе возобновляемых источников. К примеру, после того, как в Крыму к концу 2017 года подключат солнечную электростанцию мощностью 110 МВт, ВИЭ займут 50% от общей мощности выработки энергии в этом российском регионе.

Ставка на солнце

Берлин несколько лет назад сделал ставку на масштабное развитие солнечной генерации, решив постепенно отказаться от атомных объектов для выработки электроэнергии. Определенных успехов в этой области Германия достигла в июле 2015 года, когда солнечные батареи, установленные по всей стране, произвели столько же электроэнергии, что и атомные электростанции: объем генерации и тех, и других составил по 5,18 ТВт/час.

Уже в 2014 году ветер, солнце, биомасса и вода обеспечили 26,2% всей произведенной в Германии электроэнергии, впервые обогнав по этому показателю традиционного для отрасли лидера – бурый уголь, на долю которого пришлось 25,4%.

Некоторые эксперты считают, что к 2030 году страна может полностью перейти на ВИЭ при производстве электроэнергии, уйдя от всех ископаемых, а также ядерных источников получения энергии.

На примере Германии видно, к каким последствиям способно привести чисто политическое решение по отказу от стабильного источника энергии, в данном случае атомной генерации. В числе внутренних последствий – рост стоимости электрической энергии для конечных потребителей, в числе внешних – потеря важнейших компетенций в высокотехнологичной атомной отрасли, и это на фоне того, что в мире вновь бурно развивается строительство АЭС и все новые страны заявляют о планах создания собственной атомной генерации.

Высокая зависимость ВИЭ от государственной поддержки делает «зеленую» энергетику уязвимой в кризисной экономической ситуации. К тому же ВИЭ имеют те самые родовые недостатки, заключающиеся в том, что объем производства энергии на объектах альтернативной генерации сильно зависит от погоды, в случае с солнечной генерацией – еще и от времени суток.

Для обеспечения энергоснабжения крупного промышленного производства солнечной генерацией надо покрыть панелями колоссальную территорию в десятки квадратных километров. К тому же солнечная генерация не работает в вечерние, пиковые часы потребления, а значит необходимо аккумулировать в огромных объемах энергию, полученную в течение светового дня, что приведет к еще большему удорожанию и так далеко не дешевой фотовольтаики.

Сторонники альтернативной генерации называют ее экологически чистой, критики в ответ на это подчеркивают несколько существенных моментов: строительство крупных ГЭС приводит к затоплению огромных территорий, уничтожению флоры и фауны и необратимому изменению климата в регионе, ветроэлектростанции являются реальной угрозой для птиц и причиной эрозии почвы из-за постоянной вибрации, а производство пластин для фотовольтаики не только очень дорогое и энергозатратное, но и крайне токсичное.

Инвестиции растут

Но очевидно, что все эти проблемы представляют собой технологические задачи, решаемые в обозримой перспективе, тем более что поток инвестиций в ВИЭ постепенно растет.

Мировые инновационные гиганты, такие как Apple и Google, активно вкладываются в совершенствование технологий альтернативной генерации, в частности компания Apple инвестировала в 2015 году больше $800 млн в развитие солнечной фермы в Сан-Франциско.

В то же время инвестиции Евросоюза в ВИЭ в прошедшем году упали на 21%, с $62 млрд до $48,8 млрд. В других регионах мира инвестиции растут. К примеру, страны Ближнего Востока и Африки увеличили вложения в ВИЭ на 58% – до $12,5 млрд.

И это не могло не сказаться на росте альтернативной генерации в мире: согласно данным британской BP, доля ВИЭ в производстве электроэнергии в 2015 году уже достигла 2,8% мирового потребления энергоресурсов.

Активное развитие ВИЭ не заставило ЕС, где эксплуатируется 131 АЭС общей мощностью около 121 ГВт, отказаться от атомной генерации. Европейский союз намерен инвестировать в атомную энергетику, в том числе в разработку и строительство современных реакторов для мини-АЭС, первую из которых предполагается ввести в эксплуатацию не позднее 2030 года.

Дело в том, что при всех сложностях в использовании атомной генерации она обладает важной особенностью – вклад АЭС в выбросы парниковых газов близок к нулю. Замещение с помощью АЭС тепловой генерации приводит к ожидаемому снижению эмиссии СО₂.

Поэтому постепенная замена выбывающих старых атомных мощностей на новые ядерные энергоблоки в странах, давно эксплуатирующих «мирный атом», и вхождение все новых государств в мировой атомный клуб – это естественная тенденция как минимум нескольких ближайших десятилетий. Обусловлена она как задачей обеспечения стабильного и надежного энергоснабжения, так и необходимостью ввода новых, экологически безопасных объектов генерации.

Проекты будущего

На фоне «дележа пирога» мирового энергобаланса между классической генерацией и ее молодой соперницей в лице ВИЭ, особняком стоят проекты, которые в итоге могут сыграть ключевую роль в формировании энергетики будущего. Человечество ищет надежный, безопасный и дешевый источник энергии, который бы не только не загрязнял окружающую среду, но и решал накопившиеся проблемы.

В этом плане надо обратить внимание на Международный экспериментальный термоядерный реактор (ИТЭР), строительство которого идет во французском Кадараше. Это крупнейший мировой научный проект, на территории Франции реактор возводят практически всем миром: участвуют ЕС, Швейцария, Китай, Индия, Япония, Южная Корея, Россия и США. Страны Европы вносят около 50% объема финансирования проекта, на долю России приходится примерно 10% от общей суммы, которые будут инвестированы в форме высокотехнологичного оборудования.

В основе реактора отечественная технология токамака, и это будет первая крупномасштабная попытка использовать для получения электроэнергии термоядерную реакцию, подобную той, что происходит на Солнце. Если ИТЭР будет успешным (появления первого прототипа коммерческой термоядерной электростанции мир ожидает к концу века), все участники получат полный доступ к технологиям для строительства объектов термоядерной генерации. Запасы топлива для такой станции на планете практически неисчерпаемы, к тому же термоядерная генерация экологически безопасна.

«ИТЭР – это ворота в термоядерную энергетику, через которые мир должен пройти», – говорил почетный президент НИЦ «Курчатовский институт», академик РАН Е. П. Велихов.

Еще один проект, способный повлиять на формирование облика энергетики будущего, – «Прорыв», реализуемый в Росатоме. Он предусматривает создание ядерных энергетических технологий нового поколения на базе замкнутого ядерного топливного цикла с использованием реакторов на быстрых нейтронах (БН). Развитие атомной генерации на основе реакторов БН позволит решить проблему накопленных радиоактивных отходов, топлива для таких реакторов человечеству должно хватить на очень длительный период.

«Цель проекта «Прорыв» – это не только уникальный результат научно-исследовательских или опытно-конструкторских работ, но и создание конкурентоспособной технологии, с помощью которой атомная отрасль России сможет не только сохранить, но и усилить свое лидерство на мировом рынке в ближайшие 30 лет», – считает генеральный директор Росатома Сергей Кириенко.

В мире поиском генерации будущего занимаются не только государства и крупные корпорации, но и частные инвесторы, вкладывающие свои средства в передовые проекты. К примеру, компания TRI ALFA ENERGY разрабатывает компактную термоядерную электростанцию – возможного конкурента ИТЭР.

Билл Гейтс инвестировал в компанию TerraPower, которая создает инновационный ядерный реактор на бегущей волне и планирует построить его прототип к 2020 году.

Активно совершенствуются системы аккумулирования энергии – Илон Маск в 2015 году представил новую компактную систему Tesla Powerwall, которая способна днем накапливать электроэнергию от солнечных панелей для использования в ночном режиме. Подобные аккумуляторы не являются чем-то новым, но важен сам факт совершенствования и удешевления данных систем для того, чтобы их можно было использовать в домашних условиях.

Скупые очертания будущей мировой энергетики можно увидеть в планах развития распределенной генерации, в повышении энергоэффективности и проектах модернизации действующих объектов тепловой генерации, а также вывода старых мощностей из эксплуатации.

У России сегодня сильные позиции в ряде энергетических направлений, в том числе в атомной сфере, мы и в перспективе точно должны оставаться в лидерской группе стран, создающих инновационные технологии энергогенерации, которые и определят  энергетическое будущее человечества.       

Андрей Ретингер, независимый эксперт в энергетической отрасли

Возобновляемая энергия | Типы, формы и источники

Наиболее популярные возобновляемые источники энергии в настоящее время:

1. солнечная энергия
2. энергия ветра
3. гидроэнергетика
4. приливная энергия
5. Геотермальная энергия
6. Биомассы Energy

Как эти типы возобновляемых Energy Work

1) Солнечная энергия

Солнечный свет является одним из самых распространенных и свободно доступных энергетических ресурсов нашей планеты. Количество солнечной энергии, достигающей земной поверхности за один час, превышает общие энергетические потребности планеты в течение целого года.Хотя это звучит как идеальный возобновляемый источник энергии, количество солнечной энергии, которую мы можем использовать, зависит от времени суток и сезона года, а также от географического положения. В Великобритании солнечная энергия становится все более популярным способом дополнительного использования энергии. Узнайте, подходит ли он вам, прочитав наше руководство по солнечной энергии.

 

2) Энергия ветра

Ветер — богатый источник экологически чистой энергии. Ветряные электростанции становятся все более привычным явлением в Великобритании, поскольку энергия ветра вносит все больший вклад в национальную энергосистему.Чтобы использовать электричество из энергии ветра, турбины используются для привода генераторов, которые затем подают электричество в национальную сеть. Несмотря на то, что доступны бытовые или «автономные» системы генерации, не каждое свойство подходит для домашней ветряной турбины. Узнайте больше об энергии ветра на нашей странице, посвященной энергии ветра.

 

3) Гидроэнергетика

В качестве возобновляемого источника энергии гидроэнергетика является одним из наиболее коммерчески развитых. Построив плотину или барьер, большой резервуар можно использовать для создания контролируемого потока воды, который будет вращать турбину, вырабатывающую электроэнергию. Этот источник энергии часто может быть более надежным, чем солнечная или ветровая энергия (особенно если это приливы, а не река), а также позволяет хранить электроэнергию для использования, когда спрос достигает пика. Как и энергия ветра, в определенных ситуациях гидроэнергетика может быть более жизнеспособной в качестве коммерческого источника энергии (в зависимости от типа и по сравнению с другими источниками энергии), но в значительной степени в зависимости от типа собственности она может использоваться для бытовых, «автономных» источников энергии. ‘ поколение. Узнайте больше, посетив нашу страницу гидроэнергетики.

 

4) Энергия приливов

Это еще один вид гидроэнергии, который использует приливные течения два раза в день для привода турбогенераторов.Хотя приливный поток, в отличие от некоторых других источников гидроэнергии, не является постоянным, он хорошо предсказуем и поэтому может компенсировать периоды, когда приливное течение низкое. Узнайте больше, посетив нашу страницу морской энергии .

 

5) Геотермальная энергия

Используя природное тепло под землей, геотермальную энергию можно использовать для непосредственного обогрева домов или для производства электроэнергии. Хотя она использует энергию прямо у нас под ногами, геотермальная энергия имеет незначительное значение в Великобритании по сравнению с такими странами, как Исландия, где геотермальное тепло доступно гораздо свободнее.

 

6) Энергия биомассы

Это преобразование твердого топлива из растительных материалов в электричество. Хотя по сути биомасса предполагает сжигание органических материалов для производства электроэнергии, и в настоящее время это гораздо более чистый и энергоэффективный процесс. Преобразовывая сельскохозяйственные, промышленные и бытовые отходы в твердое, жидкое и газообразное топливо, биомасса вырабатывает энергию при гораздо меньших экономических и экологических затратах.

Что не является возобновляемым источником энергии?

Ископаемое топливо не является возобновляемым источником энергии, потому что оно не бесконечно. Кроме того, они выделяют углекислый газ в нашу атмосферу, что способствует изменению климата и глобальному потеплению.

Сжигание дров вместо угля немного лучше, но это сложно. С одной стороны, древесина является возобновляемым ресурсом при условии, что она поступает из устойчиво управляемых лесов. Древесные пеллеты и спрессованные брикеты производятся из побочных продуктов деревообрабатывающей промышленности и, возможно, являются перерабатываемыми отходами.

Сжатое топливо из биомассы также производит больше энергии, чем дрова. С другой стороны, сжигание древесины (будь то сырая древесина или переработанные отходы) выбрасывает частицы в нашу атмосферу.

 

Будущее возобновляемых источников энергии

По мере роста населения мира растет и спрос на энергию для питания наших домов, предприятий и сообществ. Инновации и расширение использования возобновляемых источников энергии являются ключом к поддержанию устойчивого уровня энергии и защите нашей планеты от изменения климата.

Возобновляемые источники энергии сегодня производят 26% электроэнергии в мире, но, по данным Международного энергетического агентства (МЭА), к 2024 году их доля достигнет 30%.«Это ключевое время для возобновляемых источников энергии», — сказал исполнительный директор МЭА Фатих Бироль.

В 2020 году Великобритания достигла нового удивительного рубежа в области возобновляемых источников энергии. В среду, 10 июня, страна впервые отпраздновала два месяца работы исключительно на возобновляемых источниках энергии. Это большой шаг в правильном направлении для возобновляемых источников энергии.(1) 

Ожидается, что в будущем количество возобновляемых источников энергии будет продолжать расти по мере роста спроса на электроэнергию.Это снизит цены на возобновляемые источники энергии, что хорошо для планеты и для наших кошельков.

7 видов возобновляемой энергии: будущее энергетики

Что такое возобновляемая энергия?

Возобновляемая энергия — это энергия, полученная из природных ресурсов Земли, которые не являются конечными или неисчерпаемыми, таких как ветер и солнечный свет. Возобновляемая энергия — это альтернатива традиционной энергии, основанной на ископаемом топливе, и она, как правило, гораздо менее вредна для окружающей среды.

7 видов возобновляемой энергии

Солнечная

Солнечная энергия получается путем улавливания лучистой энергии солнечного света и преобразования ее в тепло, электричество или горячую воду. Фотоэлектрические (PV) системы могут преобразовывать прямой солнечный свет в электричество за счет использования солнечных элементов.

Преимущества

Одним из преимуществ солнечной энергии является то, что солнечный свет функционально бесконечен . Благодаря технологии его сбора существует безграничный запас солнечной энергии, а это означает, что ископаемое топливо может стать устаревшим.Использование солнечной энергии, а не ископаемого топлива, также помогает нам улучшить здоровье населения и состояние окружающей среды. В долгосрочной перспективе солнечная энергия также может снизить затраты на электроэнергию, а в краткосрочной перспективе — сократить ваши счета за электроэнергию. Многие федеральные местные, государственные и федеральные правительства также стимулируют инвестиции в солнечную энергию, предоставляя скидки или налоговые льготы.

Ограничение тока

Хотя солнечная энергия сэкономит вам деньги в долгосрочной перспективе, она, как правило, требует значительных первоначальных затрат и нереалистична для большинства домохозяйств.Для личных домов домовладельцам также необходимо иметь достаточно солнечного света и места для размещения своих солнечных батарей, что ограничивает тех, кто может реально внедрить эту технологию на индивидуальном уровне.

Ветер

Ветряные электростанции улавливают энергию потока ветра, используя турбины и преобразовывая ее в электричество. Существует несколько форм систем, используемых для преобразования энергии ветра, и каждая из них различается. Ветроэнергетические системы коммерческого класса могут снабжать энергией множество различных организаций, в то время как одиночные ветряные турбины используются для дополнения уже существующих энергетических организаций. Другой формой являются ветряные электростанции коммунального масштаба, которые приобретаются по контракту или оптом. Технически энергия ветра является формой солнечной энергии. Явление, которое мы называем «ветер», вызвано разницей температур в атмосфере в сочетании с вращением Земли и географией планеты. [1]

источник

Преимущества

Энергия ветра является чистым источником энергии, что означает, что она не загрязняет воздух, как другие виды энергии. Энергия ветра не производит углекислого газа и не выделяет никаких вредных продуктов, которые могут вызвать ухудшение состояния окружающей среды или негативно повлиять на здоровье человека, таких как смог, кислотные дожди или другие удерживающие тепло газы.[2] Инвестиции в технологии ветроэнергетики также могут открыть новые возможности для трудоустройства и профессионального обучения, поскольку турбины на фермах необходимо обслуживать и обслуживать, чтобы они продолжали работать.

Сделайте следующий шаг, выбрав лучший план энергоснабжения для своего дома! justenergy. com/

Ограничение тока

Поскольку ветряные электростанции, как правило, строятся в сельской местности или отдаленных районах, они обычно находятся вдали от шумных городов, где больше всего требуется электричество.Энергия ветра должна транспортироваться по переходным линиям, что приводит к более высоким затратам. Хотя ветряные турбины производят очень мало загрязнений, некоторые города выступают против них, поскольку они доминируют над горизонтом и создают шум. Ветряные турбины также угрожают местной дикой природе, например, птицам, которых иногда убивают, ударяя по лопастям турбины во время полета.

Гидроэнергетика

Плотины — это то, что больше всего ассоциируется у людей, когда речь идет о гидроэнергетике. Вода проходит через турбины плотины для производства электроэнергии, известной как гидроаккумулирующая электроэнергия.Русловая гидроэнергетика использует канал для направления воды, а не пропускает ее через плотину.

Преимущества

Гидроэлектроэнергия очень универсальна и может быть получена с использованием как крупномасштабных проектов, таких как плотина Гувера, так и небольших проектов, таких как подводные турбины и более низкие плотины на небольших реках и ручьях. Гидроэлектроэнергия не загрязняет окружающую среду и, следовательно, является гораздо более экологически чистым вариантом энергии для нашей окружающей среды.

Ограничение тока

Мост У.С. гидроэлектростанции потребляют больше энергии, чем они в состоянии произвести для потребления. В системах хранения может потребоваться использование ископаемого топлива для перекачивания воды.[3] Хотя гидроэнергетика не загрязняет воздух, она разрушает водные пути и негативно влияет на обитающих в них животных, изменяя уровень воды, течения и пути миграции многих рыб и других пресноводных экосистем.

Геотермальная

Геотермальное тепло — это тепло, оставшееся под земной корой в результате формирования Земли 4. 5 миллиардов лет назад и от радиоактивного распада. Иногда большое количество этого тепла уходит естественным путем, но сразу, что приводит к знакомым явлениям, таким как извержения вулканов и гейзеры. Это тепло может быть уловлено и использовано для производства геотермальной энергии с использованием пара, который поступает из нагретой воды, перекачиваемой под поверхность, которая затем поднимается наверх и может использоваться для работы турбины.

Преимущества

Геотермальная энергия не так распространена, как другие виды возобновляемых источников энергии, но она имеет значительный потенциал для энергоснабжения.Поскольку его можно построить под землей, он оставляет очень мало следов на земле. Геотермальная энергия пополняется естественным образом и поэтому не подвержена риску истощения (в масштабах человеческого времени).

Ограничение тока

Стоимость играет важную роль, когда речь идет о недостатках геотермальной энергии. Мало того, что строительство инфраструктуры обходится дорого, еще одной серьезной проблемой является ее уязвимость к землетрясениям в некоторых регионах мира.

Океан

Океан может производить два вида энергии: тепловую и механическую.Тепловая энергия океана зависит от температуры поверхности теплой воды для выработки энергии с помощью различных систем. Механическая энергия океана использует приливы и отливы для выработки энергии, которая создается вращением Земли и гравитацией Луны.

Преимущества

В отличие от других форм возобновляемых источников энергии, энергия волн предсказуема, и количество энергии, которое будет произведено, легко оценить. Вместо того, чтобы полагаться на различные факторы, такие как солнце и ветер, энергия волн гораздо более постоянна.Этот тип возобновляемой энергии также широко распространен, наиболее густонаселенные города, как правило, расположены вблизи океанов и гаваней, что упрощает использование этой энергии для местного населения. Потенциал волновой энергии представляет собой поразительный еще неиспользованный энергетический ресурс с расчетной способностью производить 2640 ТВтч в год. Всего 1 ТВт-ч энергии в год может ежегодно снабжать электроэнергией около 93 850 средних домов в США, что примерно в два раза превышает количество домов, существующих в США в настоящее время.

Ограничение тока

Те, кто живет рядом с океаном, безусловно, получают выгоду от энергии волн, но те, кто живет в государствах, не имеющих выхода к морю, не будут иметь свободного доступа к этой энергии.Еще одним недостатком энергии океана является то, что она может нарушить многие хрупкие экосистемы океана. Хотя это очень чистый источник энергии, поблизости необходимо построить крупное оборудование, чтобы помочь улавливать энергию этой формы, что может привести к нарушениям на дне океана и морской жизни, которая его населяет. Другим фактором, который следует учитывать, является погода: когда наступает ненастная погода, она меняет консистенцию волн, тем самым производя меньшую выходную мощность по сравнению с обычными волнами без штормовой погоды.

Водород

Водород должен быть объединен с другими элементами, такими как кислород, для получения воды, поскольку он не встречается в природе в виде газа сам по себе.Когда водород отделяют от другого элемента, его можно использовать как в качестве топлива, так и в качестве электричества.

Преимущества

Водород можно использовать в качестве экологически чистого топлива, что приводит к меньшему загрязнению и более чистой окружающей среде. Его также можно использовать для топливных элементов, которые аналогичны батареям и могут использоваться для питания электродвигателя.

Ограничение тока

Поскольку для производства водорода требуется энергия, он неэффективен, когда речь идет о предотвращении загрязнения.

Биомасса

Биоэнергия представляет собой возобновляемую энергию, полученную из биомассы . Биомасса – это органическое вещество, полученное из недавно живших растений и организмов. Использование дров в вашем камине — это пример биомассы, с которой знакомо большинство людей.

Существуют различные методы получения энергии за счет использования биомассы. Это можно сделать путем сжигания биомассы или использования газообразного метана, который образуется при естественном разложении органических материалов в прудах или даже на свалках.

Преимущества

Использование биомассы в производстве энергии создает двуокись углерода, которая выбрасывается в воздух, но регенерация растений потребляет такое же количество двуокиси углерода, что, как говорят, создает сбалансированную атмосферу. Биомасса может использоваться по-разному в нашей повседневной жизни, не только в личных целях, но и в бизнесе. В 2017 году энергия из биомассы составляла около 5% от общей энергии, используемой в США. Эта энергия поступала из древесины, биотоплива, такого как этанол, и энергии, вырабатываемой из метана, улавливаемого на свалках или путем сжигания бытовых отходов. (5)

Ограничение тока

Хотя для роста новым растениям нужен углекислый газ, растениям нужно время, чтобы вырасти. У нас также пока нет широко распространенной технологии, которая могла бы использовать биомассу вместо ископаемого топлива.

источник

Возобновляемая энергия: что вы можете сделать?

Как потребитель у вас есть несколько возможностей повлиять на улучшение состояния окружающей среды, выбрав более экологически чистое энергетическое решение. Если вы домовладелец, у вас есть возможность установить солнечные батареи в своем доме.Солнечные панели не только снижают ваши затраты на электроэнергию, но и помогают улучшить ваш уровень жизни благодаря выбору более безопасной и экологичной энергии, которая не зависит от ресурсов, наносящих вред окружающей среде. Существуют также альтернативы более экологичному образу жизни, предлагаемые вашими электрическими компаниями. Just Energy позволяет потребителям выбирать варианты зеленой энергии, которые помогут вам уменьшить воздействие на окружающую среду за счет компенсации энергии. Добавьте JustGreen к своему тарифному плану на электроэнергию или природный газ, чтобы снизить воздействие уже сегодня!

Принесено вам justenergy.ком

Источники:

1. Energy.gov, Преимущества и проблемы ветровой энергетики, Источник: https://www.energy.gov/eere/wind/advantages-and-challenges-wind-energy
2. Energy.gov, Преимущества и проблемы ветровой энергетики, Источник: https://www.energy.gov/eere/wind/advantages-and-challenges-wind-energy
3. Управление энергетической информации США, Что такое производство электроэнергии в США по источникам энергии?eia.gov/tools/faqs/faq.php?id=427&t=3 
4. Бюро по управлению энергетикой океана, Энергия океанских волн, получено с: https://www.boem.gov/Ocean-Wave-Energy/
5. Управление энергетической информации США, объяснение биомассы, получено с: https://www. eia.gov/energyexplained/?page=biomass_home

Альтернативные источники энергии будущего

Нанесено на карту: Солнечная энергия по странам в 2021 году

Первоначально это было опубликовано на Elements. Подпишитесь на бесплатный список рассылки, чтобы каждую неделю получать красивые визуализации мегатенденций в области природных ресурсов по электронной почте.

Мир осваивает возобновляемые источники энергии беспрецедентными темпами, и солнечная энергия является ведущим источником энергии.

Несмотря на падение мирового спроса на энергию в 2020 году на 4,5%, технологии использования возобновляемых источников энергии продемонстрировали многообещающий прогресс. В то время как рост возобновляемых источников энергии был сильным по всем направлениям, солнечная энергетика лидировала: в 2020 году было установлено 127 гигаватт , что является самым большим годовым увеличением мощности.

Приведенная выше инфографика использует данные Международного агентства по возобновляемым источникам энергии (IRENA) для отображения мощностей солнечной энергетики по странам в 2021 году. Сюда входят как солнечные фотоэлектрические (PV), так и концентрированные солнечные электростанции.

Таблица лидеров солнечной энергетики

От Америки до Океании, страны практически на всех континентах (кроме Антарктиды) в прошлом году добавили больше солнечной энергии в свой арсенал. Вот снимок мощностей солнечной энергетики по странам на начало 2021 года:

.

Страна	Установленная мощность, мегаватт	Вт* на душу населения	% от общемирового
Китай 🇨🇳	254 355	147	35.6%
США 🇺🇸	75 572	231	10,6%
Япония 🇯🇵	67 000	498	9,4%
Германия 🇩🇪	53 783	593	7,5%
Индия 🇮🇳	39 211	32	5,5%
Италия 🇮🇹	21 600	345	3,0%
Австралия 🇦🇺	17 627	637	2. 5%
Вьетнам 🇻🇳	16 504	60	2,3%
Южная Корея 🇰🇷	14 575	217	2,0%
Испания 🇪🇸	14 089	186	2,0%
Великобритания 🇬🇧	13 563	200	1,9%
Франция 🇫🇷	11 733	148	1,6%
Нидерланды 🇳🇱	10 213	396	1.4%
Бразилия 🇧🇷	7 881	22	1,1%
Турция 🇹🇷	6 668	73	0,9%
Южная Африка 🇿🇦	5 990	44	0,8%
Тайвань 🇹🇼	5 817	172	0,8%
Бельгия 🇧🇪	5 646	394	0,8%
Мексика 🇲🇽	5 644	35	0. 8%
Украина 🇺🇦	5 360	114	0,8%
Польша 🇵🇱	3 936	34	0,6%
Канада 🇨🇦	3 325	88	0,5%
Греция 🇬🇷	3 247	258	0,5%
Чили 🇨🇱	3 205	142	0,4%
Швейцария 🇨🇭	3 118	295	0.4%
Таиланд 🇹🇭	2 988	43	0,4%
Объединенные Арабские Эмираты 🇦🇪	2 539	185	0,4%
Австрия 🇦🇹	2 220	178	0,3%
Чехия 🇨🇿	2 073	194	0,3%
Венгрия 🇭🇺	1 953	131	0,3%
Египет 🇪🇬	1,694	17	0.2%
Малайзия 🇲🇾	1 493	28	0,2%
Израиль 🇮🇱	1 439	134	0,2%
Россия 🇷🇺	1 428	7	0,2%
Швеция 🇸🇪	1 417	63	0,2%
Румыния 🇷🇴	1 387	71	0,2%
Иордания 🇯🇴	1,359	100	0. 2%
Дания 🇩🇰	1300	186	0,2%
Болгария 🇧🇬	1 073	152	0,2%
Филиппины 🇵🇭	1 048	9	0,1%
Португалия 🇵🇹	1 025	81	0,1%
Аргентина 🇦🇷	764	17	0,1%
Пакистан 🇵🇰	737	6	0.1%
Марокко 🇲🇦	734	6	0,1%
Словакия 🇸🇰	593	87	0,1%
Гондурас 🇭🇳	514	53	0,1%
Алжир 🇩🇿	448	10	0,1%
Сальвадор 🇸🇻	429	66	0,1%
Иран 🇮🇷	414	5	0.1%
Саудовская Аравия 🇸🇦	409	12	0,1%
Финляндия 🇫🇮	391	39	0,1%
Доминиканская Республика 🇩🇴	370	34	0,1%
Перу 🇵🇪	331	10	0,05%
Сингапур 🇸🇬	329	45	0,05%
Бангладеш 🇧🇩	301	2	0. 04%
Словения 🇸🇮	267	128	0,04%
Уругвай 🇺🇾	256	74	0,04%
Йемен 🇾🇪	253	8	0,04%
Ирак 🇮🇶	216	5	0,03%
Камбоджа 🇰🇭	208	12	0,03%
Кипр 🇨🇾	200	147	0.03%
Панама 🇵🇦	198	46	0,03%
Люксембург 🇱🇺	195	244	0,03%
Мальта 🇲🇹	184	312	0,03%
Индонезия 🇮🇩	172	1	0,02%
Куба 🇨🇺	163	14	0,02%
Беларусь 🇧🇾	159	17	0.02%
Сенегал 🇸🇳	155	8	0,02%
Норвегия 🇳🇴	152	17	0,02%
Литва 🇱🇹	148	37	0,02%
Намибия 🇳🇦	145	55	0,02%
Новая Зеландия 🇳🇿	142	29	0,02%
Эстония 🇪🇪	130	98	0. 02%
Боливия 🇧🇴	120	10	0,02%
Оман 🇴🇲	109	21	0,02%
Колумбия 🇨🇴	107	2	0,01%
Кения 🇰🇪	106	2	0,01%
Гватемала 🇬🇹	101	6	0,01%
Хорватия 🇭🇷	85	17	0.01%
Итого по миру

*1 мегаватт = 1 000 000 ватт.

Китай является бесспорным лидером в области солнечных установок с более чем 35% мировой мощности. Более того, в стране не наблюдается никаких признаков замедления. В стадии разработки находится крупнейший в мире проект по ветровой и солнечной энергии, который может добавить еще 400 000 МВт к мощности чистой энергии.

Издалека за Китаем следуют США, которые недавно превзошли 100 000 МВт мощностей солнечной энергетики после установки еще 50 000 МВт в первые три месяца 2021 года. десятилетие. Такая политика, как налоговая скидка на инвестиции в солнечную энергию, которая предлагает налоговую скидку в размере 26% на бытовые и коммерческие солнечные системы, помогла продвинуть отрасль вперед.

Несмотря на то, что в Австралии находится часть солнечных мощностей Китая, она занимает первое место в рейтинге на душу населения из-за относительно небольшого населения в 26 миллионов человек.Австралийский континент получает наибольшее количество солнечной радиации из всех континентов, и более 30% австралийских домохозяйств теперь имеют солнечные фотоэлектрические системы на крыше.

Китай: солнечный чемпион

В 2020 году президент Си Цзиньпин заявил, что Китай стремится стать углеродно-нейтральным к 2060 году, и страна предпринимает шаги для достижения этой цели.

Китай является лидером в солнечной промышленности, и, похоже, он взломал код для всей цепочки поставок солнечной энергии. В 2019 году китайские фирмы произвели 66% мирового поликремния, исходного строительного блока фотоэлектрических (PV) панелей на основе кремния. Кроме того, более трех четвертей солнечных элементов были произведены в Китае, а также 72 % фотоэлектрических панелей в мире.

С учетом сказанного неудивительно, что 5 из 10 крупнейших в мире солнечных парков находятся в Китае, и он, вероятно, продолжит строить новые по мере перехода к углеродной нейтральности.

Что движет гонкой за солнечной энергией?

Энергетический переход является основным фактором роста использования возобновляемых источников энергии, но рост использования солнечной энергии отчасти объясняется тем, насколько дешевой она стала с течением времени.Стоимость солнечной энергии резко упала за последнее десятилетие, и теперь это самый дешевый источник нового поколения энергии.

С 2010 года стоимость солнечной энергии снизилась с 0,28 до 0,04 доллара за кВтч. По мнению исследователей из Массачусетского технологического института, экономия за счет масштаба была самым большим фактором в продолжающемся снижении затрат в течение последнего десятилетия. Другими словами, по мере того, как в мире устанавливалось и производилось больше солнечных панелей, производство становилось дешевле и эффективнее.

В этом году затраты на солнечную энергию растут из-за проблем с цепочкой поставок, но рост, вероятно, будет временным, поскольку узкие места будут устранены.

Источники энергии — Управление энергетической информации США (EIA)

Большая часть нашей энергии невозобновляема

В Соединенных Штатах и ​​многих других странах большинство источников энергии для выполнения работы являются невозобновляемыми источниками энергии:

Эти источники энергии называются невозобновляемыми, потому что их запасы ограничены количеством, которое мы можем добыть или извлечь из земли. Уголь, природный газ и нефть образовались за тысячи лет из захороненных останков древних морских растений и животных, живших миллионы лет назад.Вот почему мы также называем эти источники энергии ископаемым топливом .

Большая часть нефтепродуктов, потребляемых в США, производится из сырой нефти, но жидкие углеводороды также могут производиться из природного газа и угля.

Ядерная энергия производится из урана, невозобновляемого источника энергии, атомы которого расщепляются (посредством процесса, называемого ядерным делением) для создания тепла и, в конечном итоге, электричества. Ученые считают, что уран был создан миллиарды лет назад, когда формировались звезды.Уран встречается повсюду в земной коре, но большую его часть слишком сложно или слишком дорого добывать и перерабатывать в топливо для атомных электростанций.

Существует пять основных возобновляемых источников энергии

Основными видами или источниками возобновляемой энергии являются:

Их называют возобновляемыми источниками энергии, потому что они пополняются естественным путем. День за днем ​​светит солнце, растут растения, дует ветер и текут реки.

Возобновляемая энергия была основным источником энергии на протяжении большей части истории человечества

На протяжении большей части истории человечества растительная биомасса была основным источником энергии, которую сжигали для получения тепла и корма для животных, используемых для транспортировки и вспашки. Невозобновляемые источники начали заменять большую часть возобновляемых источников энергии в Соединенных Штатах в начале 1800-х годов, а к началу 1900-х годов ископаемое топливо стало основным источником энергии. Использование биомассы для отопления домов оставалось источником энергии, но в основном в сельской местности и для дополнительного тепла в городских районах. В середине 1980-х использование биомассы и других форм возобновляемой энергии начало расти в основном из-за стимулов к их использованию, особенно для производства электроэнергии. Многие страны работают над увеличением использования возобновляемых источников энергии, чтобы уменьшить или избежать выбросов углекислого газа.

Узнайте больше об энергопотреблении в США в прошлом и графиках источников энергии.

На приведенной ниже диаграмме показаны источники энергии в США, их основное использование и их процентная доля в общем потреблении энергии в США в 2020 году.

Скачать изображение Потребление энергии в США по источникам, 2020 г. потребление энергии по источникам, 2020 г.биомассавозобновляемая энергиятепло, электричество, транспорт4,9%гидроэнергетикавозобновляемаяэлектроэнергия2,8%ветервозобновляемаяэлектроэнергия3.2%солнечное возобновляемое отопление, электричество1,3%геотермальное возобновляемое отопление, электричество0,2%нефтьневозобновляемаятранспорт, производство, электричество34,7%природный газневозобновляемое отопление, производство, электричество, транспорт33,9%угольневозобновляемая электроэнергия, производство9,9%ядерная (из урана)невозобновляемая электроэнергия8,9%небольшой сумма источников, не включенных выше, представляет собой чистый импорт электроэнергии и угольного кокса. Сумма отдельных процентов может не равняться 100% из-за независимого округления. Источник: U.S. Управление энергетической информации, Ежемесячный обзор энергетики, таблица 1.3, апрель 2021 г., предварительные данные

Последнее обновление: 7 мая 2021 г.

10 способов повысить свою энергию за 10 минут

Ваши веки обвисают к вечеру? Когда низкая энергия тянет вас вниз, не смотрите на шоколадный батончик, чашку кофе или энергетический напиток для подъема. Сахар и кофеин могут мгновенно взбодрить вас, но после того, как быстрое возбуждение пройдет, вы упадете и почувствуете себя еще более истощенным.Вот 10 борцов с усталостью, которые помогут вам освежиться и восстановить силы.

1. Завтракайте. Люди, которые завтракают каждое утро, сообщают о меньшей усталости и стрессе, чем те, кто пропускает завтрак. Продукты с высоким содержанием клетчатки, такие как горячая овсянка, остаются с вами дольше, чем сладкие булочки или пирожные. В течение дня они не дадут вам проголодаться (голод может привести к снижению энергии).

2. Сделайте собаку вниз. Некоторые исследования показали, что йога, которая использует различные позы и глубокое дыхание для упражнений и медитации, может быть отличным средством борьбы с усталостью.

3. Сыграйте свою любимую мелодию. Пение дает эмоциональный подъем, одновременно снижая уровень гормонов стресса в организме. Так что возьмите расческу, включите свою любимую песню и пойте. Если вы на работе и не хотите сталкиваться с озадаченными взглядами своих коллег, вы можете сохранить свои вокальные стили для автомобиля.

4. Выпейте воды. Обезвоживание может привести к опустошению и усталости. Вам не обязательно следовать правилу «восемь стаканов в день», но вы должны пить достаточное количество воды, чтобы ваше тело было хорошо увлажнено.Вы можете сказать, что вы хорошо гидратированы, когда вы не чувствуете жажды, а ваша моча светлая. Старайтесь добираться до холодильника или кулера с водой, чтобы наполнить его каждые несколько часов. Прогулка там также поможет вам проснуться.

5. Сходите с ума. Съешьте горсть миндаля или арахиса, которые богаты магнием и фолиевой кислотой (фолиевой кислотой). Эти питательные вещества необходимы для производства энергии и клеток. Недостаток этих питательных веществ в организме может вызвать у вас чувство усталости.

6. Возьмите палочку корицы. Некоторые люди говорят, что всего лишь дуновение этой душистой пряности может уменьшить усталость и сделать их более бдительными. Нет под рукой корицы? Возьмите мяту из сумки. Сладкий аромат мяты для некоторых людей является еще одним средством от усталости. Необходимы дополнительные исследования, чтобы увидеть, действительно ли и как эти ароматы влияют на уровень энергии человека.

7. Двигайтесь. Упражнения — это естественный источник энергии, потому что всякий раз, когда вы ими занимаетесь, кровь, богатая кислородом, устремляется через ваше тело к сердцу, мышцам и мозгу.Регулярная тренировка в течение дня — даже если вы можете выделить всего 10 минут за раз — поможет поддерживать уровень энергии на пике. Двигайтесь при каждом удобном случае, даже если это просто ходьба по кругу, пока вы разговариваете по телефону.

8. Впустите солнечный свет. Исследования показывают, что всего несколько минут прогулки на свежем воздухе в теплый ясный день могут улучшить настроение, память и способность усваивать новую информацию. Выход на улицу может даже повысить вашу самооценку. Если совсем не можешь выбраться, хотя бы открой шторы.

9. Перекусить. Ваш мозг нуждается в топливе, чтобы функционировать наилучшим образом. Когда уровень сахара в крови упадет, ваш разум начнет кипеть, и в результате вы почувствуете себя нечетко. Так что, если у вас кружится голова, съешьте что-нибудь, что даст вам достаточно энергии, чтобы продержаться до конца дня. Закуски, которые сочетают белок с медленными углеводами, такие как ломтики банана с арахисовым маслом или мюсли со свежими ягодами, лучше всего подходят для поддержания уровня сахара в крови в долгосрочной перспективе.

10. Общайтесь с оптимистичными друзьями. Эмоции удивительно заразительны. Люди, которые постоянно негативны и подавлены, могут истощать вашу энергию, в то время как те, кто всегда на подъеме и воодушевлении, могут дать вам настоящий подъем.

Источники энергии, возобновляемая энергия, нефть, уголь

СВОБОДА! Я стою в захламленной комнате, окруженной обломками электроэнтузиазма: обрезками проводов, кусками меди, желтыми разъемами, изолированными клещами. Для меня это инструменты свободы.Я только что установил дюжину солнечных панелей на крыше, и они работают. Счетчик показывает, что 1285 ватт энергии льются прямо от солнца в мою систему, заряжая мои батареи, охлаждая мой холодильник, гудя в моем компьютере, освобождая мою жизнь.

Эйфория свободы энергии вызывает привыкание. Не поймите меня неправильно; Я люблю ископаемое топливо. Я живу на острове, где нет коммунальных услуг, но в остальном у нас с женой нормальная американская жизнь. Нам не нужны пропановые холодильники, керосиновые лампы или биотуалеты.Нам нужно много розеток и кофеварка для капучино. Но когда я включаю эти панели, вау!

Может быть, это потому, что для меня, как и для большинства американцев, тот или иной энергетический кризис омрачил большую часть последних трех десятилетий. От кризиса ОПЕК 1970-х годов до стремительного роста цен на нефть и бензин сегодня мировая озабоченность по поводу энергетики преследовала президентские речи, кампании в Конгрессе, книги о катастрофах и мое собственное чувство благополучия с той же грызущей тревогой, которая характеризовала холодная война.

Как сообщал National Geographic в июне 2004 года, нефть, уже не дешевая, может вскоре упасть. Нестабильность в тех местах, где находится больше всего нефти, от Персидского залива до Нигерии и Венесуэлы, делает этот спасательный круг хрупким. Природный газ может быть трудно транспортировать, и он подвержен дефициту. В ближайшее время у нас не кончатся уголь или почти неиспользованные залежи битуминозных песков и горючих сланцев. Но ясно, что углекислый газ, выбрасываемый углем и другими видами ископаемого топлива, нагревает планету, как сообщил этот журнал в сентябре прошлого года.

Заманчиво избавиться от этого беспокойства. С моими новыми панелями ничто не стоит между мной и безграничной энергией — ни иностранное государство, ни энергетическая компания, ни вина за выбросы углерода. Я свободен!

Ну, почти. Вот идет облако.

Тень скользит по моим панелям и моему сердцу. Счетчик показывает всего 120 Вт. Мне нужно запустить генератор и сжечь еще немного бензина. В конце концов, это будет непросто.

Проблема свободы энергии в том, что она вызывает привыкание; когда получаешь мало, хочешь много.В микрокосме я похож на людей в правительстве, промышленности и частной жизни во всем мире, которые попробовали немного этой любопытной и неотразимой свободы и полны решимости найти больше.

Некоторые эксперты считают, что это занятие важнее, чем война с терроризмом. «Терроризм не угрожает жизнеспособности сердца нашего высокотехнологичного образа жизни», — говорит Мартин Хофферт, профессор физики Нью-Йоркского университета. «Но энергия действительно работает».

Энергосбережение может отсрочить час расплаты, но, в конце концов, нельзя сохранить то, чего у тебя нет.Так что Хофферт и другие не сомневаются: пришло время активизировать поиски следующего отличного топлива для голодного двигателя человечества.

Есть такое топливо? Краткий ответ: нет. Эксперты говорят это как мантру: «Серебряной пули не существует». Хотя некоторые истинно верующие утверждают, что между нами и нескончаемой энергией из космического вакуума или ядра Земли стоят только обширные заговоры или нехватка средств, правда в том, что в основе уравнения или на конце сверла.

Энтузиазм по поводу водородных автомобилей может создать неправильное впечатление. Водород не является источником энергии. Его можно найти вместе с кислородом в старой доброй воде, но его там нельзя взять. Водород должен быть высвобожден, прежде чем он будет полезен, а это требует больше энергии, чем водород возвращает. В наши дни эта энергия поступает в основном из ископаемого топлива. Серебряной пули там нет.

Однако длинный ответ о нашем следующем топливе не такой уж мрачный. На самом деле, уже есть множество претендентов на энергетическую корону, принадлежащую ископаемому топливу: ветер, солнечная энергия, даже ядерная энергия, и это лишь некоторые из них.Но преемником должен быть конгресс, а не король. Практически каждый эксперт по энергетике, которого я встречал, делал что-то неожиданное: продвигал не только свою специальность, но и всех остальных.

«Нам понадобится все, что мы можем получить из биомассы, все, что мы можем получить от солнца, все, что мы можем получить от ветра», — говорит Майкл Пачеко, директор Национального центра биоэнергетики, входящего в состав Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (National Renewable Energy Laboratories). NREL) в Голдене, Колорадо. «И все же вопрос в том, сможем ли мы насытиться?»

Большая проблема — большие числа.В мире ежедневно потребляется около 320 миллиардов киловатт-часов энергии. Это равно примерно 22 лампочкам, непрерывно горящим на каждого человека на планете. Неудивительно, что блеск виден из космоса. По оценкам команды Хофферта, в течение следующего столетия человечество может использовать в три раза больше. Ископаемые виды топлива удовлетворяют растущий спрос, потому что они упаковывают миллионы лет солнечной энергии в компактную форму, но мы больше не найдем им подобных.

Воодушевленный вкусом свободы энергии, я отправился на поиски технологий, способных справиться с этими цифрами.«Если у вас есть большая проблема, вы должны дать серьезный ответ», — говорит гениальный энергетический гуру по имени Герман Шеер, член немецкого парламента. «Иначе люди не верят».

Ответы здесь. Но все они требуют от нас, людей, толпящихся вокруг костра ископаемого топлива, еще одного: нам придется совершить большой скачок — к другому миру.

Солнечная энергия: бесплатная энергия по цене

В пасмурный день недалеко от города Лейпциг в бывшей Восточной Германии я шел по полю свежей травы мимо пруда, где кормились дикие лебеди.Поле также было засеяно 33 500 фотогальваническими панелями, посаженными рядами, как серебряные цветы, обращенными к солнцу, плавно изгибающимися по контуру земли. Это одна из самых больших солнечных батарей. Когда выходит солнце, поле производит до пяти мегаватт энергии, и в среднем этого достаточно для 1800 домов.

Рядом зияют карьеры, где поколениями добывали уголь для питания электростанций и фабрик. Раньше небо было коричневым от дыма и едким от серы. Теперь шахты превращаются в озера, а энергия, которая когда-то вырабатывалась из угля, вырабатывается в печи на расстоянии 93 миллионов миль (150 миллионов километров).

Солнечные электрические системы улавливают энергию непосредственно от солнца — без огня, без выбросов. Некоторые лаборатории и компании испытывают взрослую версию детского увеличительного стекла: гигантские зеркальные чаши или желоба для концентрации солнечных лучей, производя тепло, которое может привести в действие генератор. Но на данный момент солнечная энергия в основном означает солнечные батареи.

Идея проста: солнечный свет, падающий на слой полупроводника, толкает электроны, создавая ток. Тем не менее, стоимость клеток, когда-то астрономическая, по-прежнему высока.Моя скромная система стоила более 15 000 долларов (США), около 10 долларов за ватт мощности, включая батареи для хранения энергии, когда солнце не светит.

Как и большинство электронных устройств, солнечная энергия дешевеет. «Тридцать лет назад спутники были рентабельны», — говорит Даниэль Шугар, президент PowerLight Corporation, быстрорастущей калифорнийской компании, которая построила солнечные установки для таких клиентов, как Toyota и Target. «Сегодня это может быть рентабельно для электроснабжения домов и предприятий», по крайней мере, там, где электроэнергия стоит дорого или недоступна.Завтра, по его словам, это будет иметь смысл почти для всех.

Мартин Рошайзен, генеральный директор компании Nanosolar, видит это будущее в наборе флаконов с красной крышкой, наполненных крошечными частицами полупроводника. «Я нанес немного этого на палец, и оно исчезло прямо у меня под кожей», — говорит он. Он не говорит точно, что это за частицы, но слово «нано» в названии компании является намеком: их диаметр меньше ста нанометров — размером с вирус, и они настолько малы, что проникают сквозь кожу.

Рошайзен считает, что эти частицы обещают недорогой способ создания солнечных элементов. Вместо того, чтобы делать ячейки из пластин кремния, его компания нанесет частицы на материал, похожий на фольгу, где они будут самособираться, создавая полупроводниковую поверхность. Результат: гибкий материал для солнечных батарей в 50 раз тоньше, чем современные солнечные панели. Рошайзен надеется продавать его листами примерно по 50 центов за ватт.

«Пятьдесят центов за ватт — это святой Грааль», — говорит Дэвид Пирс, президент и главный исполнительный директор Miasolé, одной из многих других компаний, работающих над «тонкопленочными» солнечными элементами.При такой цене солнечная энергетика могла бы конкурировать с коммунальными службами и могла бы стать популярной. Если бы цены продолжали падать, солнечные батареи могли бы полностью изменить представление об энергии, сделав ее дешевой и простой для людей, собирающих ее для себя. Это то, что технические специалисты называют «подрывной технологией».

«Автомобили разрушили рынок лошадей и повозок, — говорит Дэн Шугар. «ПК произвели революцию в индустрии пишущих машинок. Мы считаем, что солнечные электрические системы будут революционными для энергетической отрасли».

Однако цена — не единственное препятствие для солнечных граней.Есть такие мелочи, как облака и темнота, которые требуют лучших способов хранения энергии, чем громоздкие свинцово-кислотные батареи в моей системе. Но даже если эти препятствия будут преодолены, сможет ли солнечная энергия действительно производить столько энергии, сколько нам нужно?

Поскольку солнечная энергия в настоящее время обеспечивает менее одного процента мировой энергии, это потребует «массового (но не непреодолимого) масштабирования», — говорится в статье Хофферта из Нью-Йоркского университета и его коллег в журнале Science . При нынешнем уровне эффективности для удовлетворения всех потребностей Соединенных Штатов в электроэнергии потребуется около 10 000 квадратных миль (25 900 квадратных километров) солнечных панелей — площадь, превышающая площадь Вермонта.Но требования к земле звучат более устрашающе, чем есть на самом деле: открытая местность не должна быть покрыта. Все эти панели могли уместиться менее чем на четверти крыш и тротуаров в городах и пригородах.

Ветер: пир или голод

Ветер, приводимый в движение нагретым солнцем воздухом, — это просто еще один способ сбора солнечной энергии, но он работает в пасмурные дни. Однажды днем ​​я стоял в поле недалеко от западного побережья Дании под таким темным и тяжелым небом, что мои собственные солнечные батареи впали бы в кому.Но прямо надо мной мегаватт выдавал чистую энергию. Лопасть длиннее крыла самолета медленно поворачивалась под сильным южным ветром. Это был ветряк.

Ленивая работа турбины вводила в заблуждение. Каждый раз, когда одно из трех 130-футовых (40-метровых) лезвий проносилось мимо, оно шипело, рассекая воздух. Скорость наконечника может быть более 100 миль (161 км) в час. Эта единственная башня была способна производить два мегаватта, почти половину всей мощности солнечной фермы в Лейпциге.

В Дании вращающиеся лезвия всегда на горизонте, небольшими или большими группами, как спицы колес, катящиеся к странному новому миру.Общая установленная мощность ветра в Дании в настоящее время составляет более 3000 мегаватт, что составляет около 20 процентов потребностей страны в электроэнергии. По всей Европе щедрые стимулы, призванные сократить выбросы углекислого газа и отучить экономику от нефти и угля, привели к буму ветроэнергетики. Континент лидирует в мире по ветроэнергетике, имея почти 35 000 мегаватт, что эквивалентно 35 крупным угольным электростанциям. Северная Америка, несмотря на то, что она обладает огромным потенциалом ветровой энергии, остается далекой второй, имея чуть более 7000 мегаватт.За исключением гидроэлектроэнергии, которая приводила в движение машины на протяжении столетий, но в развитых странах у нее мало возможностей для роста, в настоящее время ветер является самым успешным примером использования возобновляемых источников энергии.

«Когда я начинал в 1987 году, я проводил много времени, просиживая в фермерских домах до полуночи и разговаривая с соседями, продав всего одну турбину», — говорит Ханс Буус. Он директор по развитию проектов в датской энергетической компании Elsam. «Я даже представить себе не мог, какой сейчас уровень.

Он имеет в виду не только количество турбин, но и их размер. В Германии я видел прототип из стекловолокна и стали высотой 600 футов (183 метра), с лопастями длиной 200 футов (61 метр) и генерируют пять мегаватт. Это не только памятник инженерии, но и попытка преодолеть некоторые новые препятствия на пути развития ветроэнергетики.

Одно из них эстетическое. Озерный край Англии представляет собой впечатляющий ландшафт покрытых папоротником холмов и уединенных долин, в основном защищенных национальный парк.Но на хребте сразу за парком, хотя и не за пределами великолепия, запланировано 27 башен, каждая размером с двухмегаваттную машину в Дании. Многие местные жители протестуют. «Это высококачественный пейзаж», — говорит один из них. «Они не должны класть эти вещи сюда».

Датчане, кажется, любят турбины больше, чем британцы, возможно, потому, что многие датские турбины принадлежат кооперативам местных жителей. Труднее сказать «не на моем заднем дворе», если вещь на вашем заднем дворе помогает оплачивать ваш дом.Но противодействие окружающей среде — не единственная проблема, с которой сталкивается развитие ветроэнергетики. По всей Европе многие из самых ветреных участков уже заняты. Таким образом, пятимегаваттная немецкая машина предназначена для того, чтобы помочь перенести энергию ветра с пейзажа на множество новых мест в море.

Многие береговые линии имеют обширные участки мелководья на континентальном шельфе, где ветер дует более стабильно, чем на суше, и где, как выразился один эксперт по ветру, «чайки не голосуют». (Однако настоящие избиратели иногда все еще возражают против вида башен на горизонте.) Строительство и обслуживание турбин на море обходится дороже, чем на суше, но подводный фундамент для пятимегаваттной башни дешевле на мегаватт, чем фундамент меньшего размера. Отсюда и немецкий гигант.

Есть и другие проблемы. Как и парусники, ветряки можно останавливать на несколько дней. Чтобы сеть продолжала работать, другие источники, такие как угольные электростанции, должны быть готовы восполнить слабину. Но когда сильный ветер сбрасывает энергию в сеть, другие генераторы приходится выключать, а установки, работающие на топливе, быстро не регулируются.Золотое дно ветроэнергетики может стать перенасыщением. Дания, например, иногда вынуждена сбрасывать электроэнергию по невыгодным ценам соседям, таким как Норвегия и Германия.

Для ветряных и солнечных электростанций необходим способ хранения больших излишков энергии. Уже существуют технологии, позволяющие превращать его в топливо, такое как водород или этанол, или использовать его для сжатия воздуха или вращения маховиков, накапливая энергию, которая впоследствии может производить электричество. Но большинству систем еще предстоит пройти десятилетия, прежде чем они станут экономически целесообразными.

Положительным моментом является то, что и ветер, и солнечная энергия могут обеспечивать так называемую распределенную энергию: они могут вырабатывать энергию в небольшом масштабе рядом с пользователем. У вас не может быть частной угольной электростанции, но вы можете иметь свой собственный ветряк с батареями для спокойных дней. Чем больше домов или населенных пунктов производят собственную энергию ветра, тем меньше и дешевле могут быть центральные электростанции и линии электропередач.

В условиях стремления Европы к ветроэнергетике число турбин продолжает расти. Но во Флагстаффе, штат Аризона, компания Southwest Windpower производит турбины с лопастями, которые можно взять одной рукой.Компания продала около 60 000 небольших турбин, большинство из них для автономных домов, парусных лодок и удаленных объектов, таких как маяки и метеостанции. При мощности 400 Вт каждая они не могут питать больше нескольких ламп.

Но Дэвид Гэлли, президент Southwest, чей отец построил свой первый ветряк из деталей стиральной машины, тестирует новый продукт, который он называет энергетическим прибором. Он будет стоять на башне высотой с телефонный столб, производить до двух киловатт при умеренном ветре и поставляться со всей электроникой, необходимой для подключения к дому.

Многие коммунальные службы США обязаны платить за электроэнергию, которую отдельные лица возвращают в сеть, поэтому любой человек, находящийся в относительно ветреном месте, может установить электроприбор во дворе, использовать электроэнергию, когда это необходимо, и подавать ее обратно в сеть. когда это не так. За исключением большой нагрузки на отопление и кондиционирование воздуха, эта установка может снизить годовой счет за электроэнергию в доме почти до нуля. Если, как надеется Гэлли, ему удастся продать электроприбор менее чем за 3000 долларов, он окупит себя за счет экономии энергии в течение нескольких лет.

Где-то в этой смеси большого и личного могут быть и большие числа ветра.

Биомасса: выращивание топлива

В Германии, когда я ехал от гигантской ветряной турбины недалеко от Гамбурга до Берлина, я регулярно ощущал странный запах: что-то вроде аппетитного запаха фаст-фуда. Это было загадкой, пока не проехала автоцистерна с надписью «биодизель». Запах был горелого растительного масла. Германия использует около 450 миллионов галлонов (1,7 миллиарда литров) биодизеля в год, что составляет около 3 процентов от общего потребления дизельного топлива.

Энергия биомассы имеет древние корни. Бревна в вашем костре — это биомасса. Но сегодня биомасса означает этанол, биогаз и биодизельное топливо — топливо, сжигаемое так же легко, как нефть или газ, но производимое из растений. Эти технологии проверены. Этанол, произведенный из кукурузы, используется в бензиновых смесях в США; этанол из сахарного тростника обеспечивает 50 процентов автомобильного топлива в Бразилии. В США и других странах биодизель из растительного масла сжигается в чистом виде или в смеси с обычным дизельным топливом в немодифицированных двигателях. «Биотопливо — это топливо, которое проще всего встроить в существующую топливную систему», — говорит Майкл Пачеко, директор Национального центра биоэнергетики.

Что ограничивает биомассу, так это земля. Фотосинтез, процесс, который улавливает солнечную энергию в растениях, гораздо менее эффективен на квадратный фут, чем солнечные батареи, поэтому улавливание энергии растениями поглощает еще больше земли. По оценкам, заправка всех транспортных средств в мире биотопливом означает удвоение площади земли, предназначенной для сельского хозяйства.

В Национальном центре биоэнергетики ученые пытаются сделать топливное хозяйство более эффективным. Современное топливо из биомассы основано на растительных крахмалах, маслах и сахарах, но центр испытывает организмы, способные переваривать древесную целлюлозу, которой много в растениях, чтобы из нее тоже можно было получить жидкое топливо.Также могут помочь более продуктивные топливные культуры.

Одним из них является просо, произрастающее в прериях Северной Америки, которое растет быстрее и нуждается в меньшем количестве удобрений, чем кукуруза, источник большей части этанолового топлива, производимого в США. корма для животных, что еще больше снижает нагрузку на сельскохозяйственные угодья.

«Предварительные результаты выглядят многообещающе, — говорит Томас Фуст, технический менеджер центра. «Если вы повысите эффективность автомобиля до уровня гибрида и будете использовать смесь проса, вы сможете удовлетворить две трети U.S. потребность в топливе для транспорта без дополнительной земли».

Но технически возможно не означает политически осуществимо. От кукурузы до сахарного тростника, у всех культур есть свои лоббисты. «Мы ищем много путей», — говорит Пачеко. «И в каждом переулке есть своя группа интересов. Откровенно говоря, одна из самых больших проблем с биомассой заключается в том, что есть так много вариантов.»

Ядерная энергия: все еще претендент

Ядерное деление, казалось, лидировало в гонке в качестве альтернативы энергии несколько десятилетий назад, когда страны начали строить реакторы.Во всем мире около 440 электростанций в настоящее время производят 16 процентов электроэнергии планеты, а некоторые страны перешли на атомную энергетику. Франция, например, получает 78 процентов своей электроэнергии от ядерного деления.

Привлекательность ясна: богатая мощность, отсутствие выбросов углекислого газа, никаких пятен на ландшафте, за исключением случайного защитного купола и градирни. Но наряду со знакомыми бедами — авариями на Три-Майл-Айленде и в Чернобыле, плохой экономикой по сравнению с заводами, работающими на ископаемом топливе, и проблемой утилизации радиоактивных отходов — ядерная энергия далека от возобновляемых источников энергии.Доступного уранового топлива хватит не более чем на 50 лет.

Но энтузиазм возрождается. Китай, столкнувшись с нехваткой электроэнергии, начал быстрыми темпами строить новые реакторы — по одному-два в год. В США, где некоторые производители водородных автомобилей рассматривают атомные электростанции как хороший источник энергии для производства водорода из воды, вице-президент Дик Чейни призвал «по-новому взглянуть» на атомную энергетику. А Япония, которой не хватает собственной нефти, газа и угля, продолжает поощрять программу ядерного деления. Юми Акимото, старейший японский государственный деятель в области ядерной химии, еще мальчиком видел вспышку атомной бомбы в Хиросиме, но описывает расщепление ядер как «столп следующего века».

В городе Роккасё на самой северной оконечности острова Хонсю Япония работает над тем, чтобы обойти ограничения поставок урана. Внутри нового комплекса стоимостью 20 миллиардов долларов США рабочие носят бледно-голубые рабочие костюмы и терпеливо торопятся. Заглянул на цилиндрические центрифуги для обогащения урана и бассейн, частично заполненный стержнями отработавшего ядерного топлива, охлаждающий.Отработавшее топливо богато плутонием и остатками урана — ценным ядерным материалом, который завод должен утилизировать. Он будет «перерабатывать» отработанное топливо в смесь обогащенного урана и плутония, называемую МОХ, для смешанного оксидного топлива. МОХ-топливо можно сжигать в некоторых современных реакторах, что может растянуть запасы топлива на десятилетия и более.

Заводы по переработке в других странах также превращают отработавшее топливо в МОКС. Но эти заводы изначально производили плутоний для ядерного оружия, поэтому японцы любят говорить, что их завод, который должен быть запущен в 2007 году, является первым подобным заводом, построенным исключительно для мирного использования.Чтобы заверить мир в том, что так оно и останется, комплекс Роккасё включает в себя здание для инспекторов Международного агентства по атомной энергии, органа Организации Объединенных Наций по ядерному надзору, которые следят за тем, чтобы плутоний не использовался для производства оружия.

Это не устраивает противников ядерной энергетики. Оппозиция усилилась в Японии после несчастных случаев со смертельным исходом на атомных электростанциях страны, в том числе одного, в результате которого погибли двое рабочих и другие подверглись облучению. Вскоре после моего визита в Роккасё около сотни протестующих прошли маршем возле завода в снежную бурю.

Большее противоречие вызовет то, что некоторые сторонники ядерной энергетики считают важным следующим шагом: переход к реакторам-размножителям. Размножители могут производить больше топлива, чем они потребляют, в виде плутония, который можно извлечь путем переработки отработавшего топлива. Но экспериментальные реакторы-размножители оказались капризными, и полномасштабная программа размножения может стать кошмаром для контроля над вооружениями из-за всего количества плутония, которое она пустит в обращение.

Акимото, например, считает, что общество должно привыкнуть к переработке топлива, если оно хочет рассчитывать на ядерную энергию.Он говорил со мной через переводчика, но, чтобы подчеркнуть этот момент, перешел на английский: «Если мы собираемся принять ядерную энергию, мы должны принять всю систему. Иногда мы хотим получить первый урожай, но забываем, как это сделать. выращивать деревья».

Fusion: The Fire Some Time

Fusion — самая безвкусная из надежд, огонь звезд в человеческом очаге. Произведенная, когда два атома сливаются в один, энергия синтеза могла бы удовлетворить огромные куски будущего спроса. Топлива хватит на тысячелетия.Термоядерный синтез не будет производить долгоживущих радиоактивных отходов и ничего, что террористы или правительства могли бы превратить в оружие. Для этого также требуется одно из самых сложных механизмов на Земле.

Некоторые ученые утверждают, что холодный синтез, который обещает энергию из простого сосуда вместо высокотехнологичного тигля, может сработать. Пока что вердикт: не повезло. Горячий синтез, скорее всего, увенчается успехом, но это будет многолетний поиск, который обойдется в миллиарды долларов.

Горячий синтез сложен, потому что топливо — разновидность водорода — должно быть нагрето до 180 миллионов градусов по Фаренгейту (100 миллионов градусов по Цельсию) или около того, прежде чем атомы начнут синтезироваться.При таких температурах водород образует бурлящий неуправляемый пар электрически заряженных частиц, называемый плазмой. «Плазма — самое распространенное состояние материи во Вселенной, — говорит один физик, — но оно также самое хаотичное и трудно поддающееся контролю». Создание и удержание плазмы настолько сложно, что ни один эксперимент по термоядерному синтезу еще не вернул более 65 процентов энергии, необходимой для запуска реакции.

Сейчас ученые в Европе, Японии и США совершенствуют процесс, изучают лучшие способы управления плазмой и пытаются увеличить выходную мощность.Они надеются, что испытательный реактор стоимостью шесть миллиардов долларов под названием ИТЭР заставит пылать термоядерный костер — то, что физики называют «зажиганием плазмы». Следующим шагом будет демонстрационная установка для фактического производства электроэнергии, за которой через 50 лет или около того последуют коммерческие установки.

«Я на 100% уверен, что мы сможем зажечь плазму», — говорит Джером Памела, руководитель проекта по созданию термоядерной установки под названием «Joint European Torus», или JET, в британском научном центре Калхэма. «Самая большая проблема — это переход между плазмой и внешним миром.» Он имеет в виду поиск подходящих материалов для облицовки плазменной камеры ИТЭР, где они должны будут выдерживать бомбардировку нейтронами и передавать тепло электрическим генераторам. в магнитном поле в форме пончика — стандартная конструкция для большинства термоядерных экспериментов, включая ИТЭР. градусов Цельсия, недостаточно для начала термоядерного синтеза, но достаточно для создания плазмы.

Эксперимент длился четверть секунды. Его зафиксировала видеокамера, снимающая 2250 кадров в секунду. Пока он проигрывался, в зале расцвело слабое свечение, заколебалось, превратилось в дымку, видимую только на его остывающих краях, и исчезло.

Это было… ну, разочарование. Я ожидал, что плазма будет выглядеть как кадр взрывающегося автомобиля. Это было больше похоже на призрак в английской обшитой панелями библиотеке.

Но этот фантом был воплощением энергии: универсальной, но неуловимой магией, которую все наши разнообразные технологии — солнечная, ветровая, биомасса, расщепление, синтез и многие другие, большие или малые, основные или сумасшедшие — пытаются поставить нам на службу.

Приручение этого призрака — не просто научная задача. Проект ИТЭР остановился из-за, казалось бы, простой проблемы. С 2003 года страны-участницы, в том числе большая часть развитого мира, зашли в тупик, не зная, где построить машину. Выбор остановился на двух сайтах, один во Франции и один в Японии.

Как вам скажут все эксперты по энергетике, это подтверждает хорошо зарекомендовавшую себя теорию. Есть только одна сила, с которой сложнее справиться, чем с плазмой: политика.

Хотя некоторые политики считают, что задача разработки новых энергетических технологий должна быть отдана на откуп рыночным силам, многие эксперты с этим не согласны.Это не только потому, что запускать новую технологию дорого, но и потому, что правительство часто может пойти на риск, на который частные предприятия пойти не могут.

«Большая часть современных технологий, движущих экономикой США, не возникла спонтанно благодаря рыночным силам», — говорит Мартин Хофферт из Нью-Йоркского университета, отмечая реактивные самолеты, спутниковую связь, интегральные схемы, компьютеры. «Интернет поддерживался в течение 20 лет военными и еще 10 лет Национальным научным фондом, прежде чем его нашел Уолл-стрит.

Без сильного давления со стороны правительства, говорит он, мы можем быть обречены полагаться на все более грязные ископаемые виды топлива по мере того, как иссякают более чистые, такие как нефть и газ, что приведет к ужасным последствиям для климата. энергетическая политика, — говорит он, — мы просто перейдем на уголь, затем на сланцы, затем на битуминозные пески, и отдача будет постоянно уменьшаться, и в конце концов наша цивилизация рухнет. Но это не должно так заканчиваться. У нас есть выбор.»

Это вопрос личного интереса, говорит член немецкого парламента Герман Шеер.«Я не призываю людей менять свою совесть», — сказал он в своем берлинском офисе, где в окне лениво вращалась маленькая модель ветряной турбины. «Ты не можешь ходить как священник». Вместо этого его идея заключается в том, что развитие новых форм энергии необходимо для экологически и экономически безопасного будущего. «Альтернативы нет».

Изменения уже происходят на низовом уровне. В США правительства штатов и местные органы власти продвигают альтернативные источники энергии, предлагая субсидии и требуя, чтобы коммунальные предприятия включали возобновляемые источники в свои планы. А в Европе финансовые стимулы как для ветровой, так и для солнечной энергии пользуются широкой поддержкой, даже несмотря на то, что они увеличивают счета за электроэнергию.

Альтернативная энергетика также завоевывает популярность в тех частях развивающегося мира, где это необходимость, а не выбор. Например, солнечная энергия проникает в африканские общины, где не хватает линий электропередач и генераторов. «Если вы хотите преодолеть бедность, на чем люди должны сосредоточиться?» — спрашивает министр окружающей среды Германии Юрген Триттин. «Им нужна пресная вода и им нужна энергия.Для удовлетворения потребностей отдаленных деревень возобновляемая энергия очень конкурентоспособна».

В развитых странах есть ощущение, что альтернативная энергетика — когда-то считавшаяся причудливым энтузиазмом хиппи — больше не является альтернативной культурой. Она становится мейнстримом. энергетическая свобода кажется заразной

Однажды днем ​​в прошлом году недалеко от деревни к северу от Мюнхена небольшая группа горожан и рабочих открыла солнечную установку, которая скоро превзойдет Лейпцигское месторождение по мощности в шесть мегаватт. .

Около 15 человек собрались на небольшом рукотворном холме рядом с солнечной фермой и посадили на вершине четыре вишневых дерева. Мэр соседнего опрятного городка вынес сувенирные бутылки шнапса. Почти все выпили по глотку, включая мэра.

Затем он сказал, что споет прорабу проекта и художнику-пейзажисту, американкам. Две женщины стояли вместе, ухмыляясь, а поле солнечных батарей поглощало энергию позади них. Немецкий мэр поправил свой темный костюм, а остальные мужчины оперлись на лопаты.

Пятьдесят лет назад, думал я, в городах Европы еще остались разбомбленные руины. Советский Союз планировал спутник. Техасская нефть стоила 2,82 доллара США за баррель. Самое большее, у нас есть 50 лет, чтобы сделать мир заново. Но люди меняются, приспосабливаются и заставляют работать сумасшедшие новые вещи. Я подумал о Дэне Шугаре, говорящем о прорывных технологиях. «Есть чувство волнения», — сказал он. «Есть ощущение срочности. Есть ощущение, что мы не можем потерпеть неудачу».

На вершине холма мэр глубоко вздохнул.Он спел раскатистым тенором, не пропуская ни ноты, ни слова, всю песню «O Sole Mio». Все обрадовались.

Что такое альтернативная энергия? — Вселенная сегодня

В последние годы альтернативная энергетика стала предметом повышенного интереса и дискуссий. Благодаря угрозе изменения климата и тому факту, что средние глобальные температуры продолжают расти из года в год, естественно усилилось стремление найти формы энергии, которые уменьшат зависимость человечества от ископаемого топлива, угля и других методов загрязнения.

Хотя большинство концепций альтернативной энергетики не новы, только в последние несколько десятилетий этот вопрос стал актуальным. А благодаря совершенствованию технологий и производства стоимость большинства видов альтернативной энергии снижается, а эффективность растет. Но что такое альтернативная энергия и какова вероятность того, что она станет основной?

Определение:

Естественно, ведутся споры о том, что такое «альтернативная энергетика» и к чему ее можно применить. С одной стороны, этот термин может относиться к формам энергии, которые не увеличивают углеродный след человечества. В этом отношении он может включать в себя такие вещи, как ядерные установки, гидроэнергетика и даже такие вещи, как природный газ и «чистый уголь».

Жилые солнечные панели в Германии. Предоставлено: Wikimedia Commons/ Sideka Solartechnik

С другой стороны, этот термин также используется для обозначения того, что в настоящее время считается нетрадиционными методами получения энергии, такими как солнечная энергия, ветер, геотермальная энергия, биомасса и другие недавние дополнения.Такая классификация исключает такие методы, как гидроэнергетика, которые существуют уже более века и поэтому довольно распространены в определенных регионах мира.

Еще одним фактором является то, что альтернативные источники энергии считаются «чистыми», то есть не производят вредных загрязняющих веществ. Как уже отмечалось, это может относиться к двуокиси углерода, а также к другим выбросам, таким как окись углерода, двуокись серы, окись азота и другие. В рамках этих параметров ядерная энергия не считается альтернативным источником энергии, поскольку она производит высокотоксичные радиоактивные отходы, которые необходимо хранить.

Однако во всех случаях этот термин используется для обозначения форм энергии, которые придут на смену ископаемому топливу и углю в качестве преобладающей формы производства энергии в ближайшие десятилетия.

Типы альтернативной энергии:

Собственно говоря, видов альтернативной энергетики много. Опять же, определения становятся своего рода камнем преткновения, и этот термин использовался в прошлом для обозначения любого метода, который в то время считался неосновным. Но, применяя этот термин в широком смысле для обозначения альтернатив углю и ископаемому топливу, он может включать любое или все из следующего:

Гидроэнергетика: Это относится к энергии, вырабатываемой плотинами гидроэлектростанций, где падает вода (т.е. реки или каналы) направляются через аппарат для вращения турбин и выработки электроэнергии.

Атомная электростанция, выпускающая горячий пар как побочный продукт медленного процесса деления. Предоставлено: Wikipedia Commons/Emmelie Callewaert

Атомная энергия: Энергия, которая производится в результате медленных реакций деления. Стержни из урана или других радиоактивных элементов нагревают воду для производства пара, который, в свою очередь, вращает турбины для выработки электроэнергии.

Солнечная энергия: Энергия, полученная непосредственно от Солнца, где фотогальванические элементы (обычно состоящие из кремниевой подложки и расположенные в виде больших массивов) преобразуют солнечные лучи непосредственно в электрическую энергию.В некоторых случаях тепло, выделяемое солнечным светом, также используется для производства электроэнергии, известной как солнечно-тепловая энергия.

Энергия ветра: Энергия, вырабатываемая потоком воздуха, когда большие ветряные турбины вращаются под действием ветра для выработки электроэнергии.

Геотермальная энергия: Энергия, вырабатываемая теплом и паром, образующимися в результате геологической активности в земной коре. В большинстве случаев это состоит из труб, проложенных в земле над геологически активными зонами для направления пара через турбины, таким образом вырабатывая электроэнергию.

Приливная энергия:  Энергия, вырабатываемая приливными жгутами, расположенными вдоль береговой линии. Здесь ежедневные изменения приливов заставляют воду течь туда и обратно через турбины, вырабатывая электричество, которое затем передается на электростанции на берегу.

Биомасса: Это относится к топливу, полученному из растений и биологических источников, т. е. этанолу, глюкозе, водорослям, грибкам, бактериям, которые могут заменить бензин в качестве источника топлива.

Водород: Энергия, полученная в результате процессов с участием газообразного водорода.Это могут быть каталитические нейтрализаторы, в которых молекулы воды расщепляются и воссоединяются путем электролиза; водородные топливные элементы, где газ используется для питания двигателей внутреннего сгорания или нагревается и используется для вращения турбин; или ядерный синтез, при котором атомы водорода сливаются в контролируемых условиях с выделением невероятного количества энергии.

Мегаамперный сферический токамак (MAST) в Калхемском центре термоядерной энергетики (Великобритания). Кредит: CCFE

Альтернативная и возобновляемая энергия:

Во многих случаях альтернативные источники энергии также являются возобновляемыми.Однако эти термины не являются полностью взаимозаменяемыми из-за того, что многие формы альтернативной энергии зависят от ограниченного ресурса. Например, ядерная энергетика зависит от урана или других тяжелых элементов, которые необходимо добывать.

Между тем, ветровая, солнечная, приливная, геотермальная и гидроэлектроэнергия зависят от источников, которые полностью возобновляемы. Солнечные лучи являются самым распространенным источником энергии из всех, и, хотя они ограничены погодой и суточными режимами, они вечны и, следовательно, неисчерпаемы с точки зрения промышленности.Ветер также постоянен благодаря вращению Земли и изменениям давления в нашей атмосфере.

Разработка:

В настоящее время альтернативная энергетика все еще находится в зачаточном состоянии. Однако эта картина быстро меняется из-за сочетания политического давления, всемирных экологических бедствий (засухи, голода, наводнений, ураганов) и совершенствования технологий возобновляемых источников энергии.

Например, по состоянию на 2015 год мировые потребности в энергии по-прежнему преимущественно удовлетворялись за счет таких источников, как уголь (41.3%) и природный газ (21,7%). Гидроэлектроэнергия и атомная энергия составляли 16,3% и 10,6% соответственно, а «возобновляемые источники» (т. е. солнечная энергия, ветер, биомасса и т. д.) — всего 5,7%.

В Дании на энергию ветра приходится 28% производства электроэнергии, и она дешевле, чем энергия угля. Фото: denmark.dk

Это представляет собой значительное изменение по сравнению с 2013 годом, когда мировое потребление нефти, угля и природного газа составляло 31,1%, 28,9% и 21,4% соответственно. Атомная и гидроэнергетика составляли 4.8% и 2,45, а возобновляемые источники — всего 1,2%.

Кроме того, увеличилось количество международных соглашений, касающихся ограничения использования ископаемого топлива и развития альтернативных источников энергии. К ним относится Директива о возобновляемых источниках энергии, подписанная Европейским союзом в 2009 году, в которой установлены цели использования возобновляемых источников энергии для всех государств-членов на 2020 год.

По сути, в соглашении говорилось, что к 2020 году ЕС будет удовлетворять не менее 20% своих общих потребностей в энергии за счет возобновляемых источников энергии и что к 2020 году не менее 10% их транспортного топлива будет поступать из возобновляемых источников.В ноябре 2016 года Европейская комиссия пересмотрела эти цели, установив, что к 2030 году не менее 27% потребностей ЕС в энергии будет обеспечиваться за счет возобновляемых источников энергии.

В 2015 году Рамочная конвенция Организации Объединенных Наций об изменении климата (РКИК ООН) собралась в Париже, чтобы выработать основу для смягчения последствий выбросов парниковых газов и финансирования альтернативной энергетики, которая должна была вступить в силу к 2020 году. Это привело к Парижскому соглашению, которое был принят 12 декабря 2015 года и открыт для подписания 22 апреля (День Земли) 2016 года в штаб-квартире ООН в Нью-Йорке.

Крафла — геотермальная электростанция, расположенная в Исландии. Предоставлено: Wikipedia Commons/Ásgeir Eggertsson

Несколько стран и штатов также известны своим лидерством в области развития альтернативной энергетики. Например, в Дании энергия ветра обеспечивает до 140% потребности страны в электроэнергии, а излишки поставляются в соседние страны, такие как Германия и Швеция.

Исландия, благодаря своему расположению в Северной Атлантике и активным вулканам, к 2012 году достигла 100% зависимости от возобновляемых источников энергии за счет сочетания гидроэлектроэнергии и геотермальной энергии.В 2016 году политика Германии по поэтапному отказу от нефти и ядерной энергии привела к тому, что 15 мая 2016 года страна достигла рубежа, когда почти 100% ее спроса на электроэнергию приходилось на возобновляемые источники.

В последние годы штат Калифорния также добился впечатляющих успехов в плане использования возобновляемых источников энергии. В 2009 году 11,6 процента всей электроэнергии в штате было получено из возобновляемых источников, таких как ветер, солнечная энергия, геотермальная энергия, биомасса и небольшие гидроэлектростанции.Благодаря многочисленным программам, поощряющим переход на возобновляемые источники энергии, к 2015 году эта зависимость увеличилась до 25%.

Исходя из текущих темпов внедрения, долгосрочные перспективы альтернативной энергетики чрезвычайно позитивны. Согласно отчету Международного энергетического агентства (МЭА) за 2014 год, к 2050 году на фотоэлектрическую солнечную энергию и солнечную тепловую энергию будет приходиться 27% мирового спроса, что сделает ее крупнейшим источником энергии. Точно так же в отчете о ветроэнергетике за 2013 год указано, что к 2050 году на долю ветра может приходиться до 18% мирового спроса.

В «Перспективе мировой энергетики 2016» МЭА также утверждается, что к 2040 году природный газ, ветер и солнечная энергия затмят уголь и нефть в качестве преобладающих источников энергии. А некоторые даже заявляют, что благодаря разработкам в области солнечной, ветровой и термоядерной энергетики к 2050 году ископаемое топливо устареет.

Как и все остальное, использование альтернативной энергии происходило постепенно. Но благодаря растущей проблеме изменения климата и растущему спросу на электроэнергию во всем мире скорость внедрения чистых и альтернативных методов в последние годы стала экспоненциальной.Когда-нибудь в этом столетии человечество может достичь нулевого уровня выбросов углерода, и очень скоро!

Мы написали много статей об альтернативной энергетике для Universe Today. Вот какие существуют типы возобновляемых источников энергии? Что такое солнечная энергия? Как работает ветряная турбина? Может ли мир работать на солнечной и ветровой энергии? Откуда берется геотермальная энергия? и Компромиссы ведут к соглашению об изменении климата.

Если вам нужна дополнительная информация об альтернативной энергетике, ознакомьтесь с информацией об альтернативных источниках энергии в космосе.