Ресурсы нетрадиционной энергетики кратко: Нетрадиционные источники энергии
Нетрадиционные источники энергии
Нетрадиционные источники энергииЭнергетический кризис способствовал повышению интереса к новым видам энергоресурсов, которые получили название нетрадиционных или альтернативных. Доля их в структуре мирового потребления первичных энергоресурсов заметно растет. К нетрадиционным источникам энергии относят энергию Солнца, ветра, приливов, морских волн, геотермальную и термоядерную энергию. Особые надежды возлагают на водород, так как он является наиболее перспективным энергоносителем. Однако его промышленное получение обходится пока очень дорого.
Все более глубокий интерес в современном мире проявляется к практическому применению геотермальной энергии, использованию тепла Земли. Она находит двоякое применение. Во-первых — подача горячих подземных вод для обогрева зданий и теплиц. В наши дни наибольшее значение этот путь имеет для Исландии. Для этой цели в столице государства Рейкьявике начиная с 30-х годов создана система трубопроводов, по которым вода подается потребителям.
Трудно представить себе жизнь человечества без Солнца. Хорошо известно, что современная энергетика мира в значительной степени базируется на запасенной в процессе фотосинтеза солнечной энергии, аккумулированной в минеральном топливе. Однако создание солнечных электростанций позволило человечеству использовать энергию в гораздо большем объеме. Наиболее преуспели в гелиоэнергетике (от греч. helios — солнце) США, Франция, Япония, Италия, Бразилия. Построена солнечная электростанция в Крыму (Украина).
С давних пор служила человечеству энергия ветра. Примитивные ветряные двигатели применялись еще 2 тыс. лет назад.
Использование энергии волн находится пока еще в основном на стадии эксперимента.
Энергия приливов успешно используется во Франции, США, Канаде, России и Китае. Здесь построены приливные электростанции.
К нетрадиционным источникам энергии можно отнести также получение синтетического горючего на основе угля, сланцев, нефтеносных песков.
 П. Перспективы возобновляемой энергетики // Наука в России. — 2003. — N 4. — С.24-28. 2-9.
 ресурсы и возобновляемые источники энергии-как источники энергообеспечения» в Минском
междунар. образоват. центре — Минск, 1997. — 229 с. П.Гужулев, В.Н.Горюнов, А.П.Лаптий; М-во образования и науки Рос. Федерации, Ом. гос. техн. ун-т. — Омск, 2004. — 272 c. Ф.Тугузова // Регион: экономика и социология. — 2002. — N 1. — С.136-147. — 2006. — N 2. — С.17-23.  — энерг. комплекс»: Докл. на Всерос. конф. по экон. развитию Сибири, 8-11 июня 1993 г., Новосибирск / В.И.Пармон, Ю.А.Груздков, А.П.Бурдуко, Л.С.Беляев. — Новосибирск, 1993. — 51 с. М. Г. Беренгартена и др.). — М., 2003. — 233 с. 2005 г. — Новосибирск, 2006. — 200 c. А.Рябов, В.И.Участкин — М., 2003. — 173 с.  , г. Москва, ГНУ ВИЭСХ). — М. — Ч.4: Нетрадиционные источники энергии. Вторичные энергоресурсы. Экология. — 2003. — 370 с.
 Г.Бабак, А.В.Николаев // Известия РАН. Энергетика. — 2005. — N 2. — C.54-65. С. Как оценить пользу от ветроэнергетики // Энергия: экономика, техника, экология. — 2004. — N 9. — C.42-44. Ф.Дьяков, Э.М.Перминов, Ю.Г.Шакарян. — М.: МЭИ, 1996. — 219 c. Безруких П.П. — М.: Книга-Пента, 2005. — 127 c. М. Состояние и перспективы развития мировой ветроэнергетики // Энергетик — 2005. — N 7. — С.32-33.
 Ф. О росте больших кристаллов и эффективности фундаментальной науки // Энергия: экономика, техника, экология. — 2005. — N 4. — С.13-18. П. Геоэлектромеханика. — М.: МЭИ, 2000. — 118 с. С. Солнечная Россия (об использовании возобновляемых источников энергии) / Олег Попель, Ирина Прошкина // В мире науки. — 2005. — N 1. — С.14-18.
 — 2004. — N 3. — C.42-45. А., Томаров Г.В. // Теплоэнергетика. — 2006. — N 3. — C.2-10. Н., Поваров К.О. // Вести в электроэнергетике. — 2004. — N 5. — С.19-25. — 2004. — N 2. — С.72-78.
 М., Зысин Л.В., Сергеев В.В. // Известия РАН. Сер. Энергетика. — 2002. — N 6. — С.13-23. Высокодоходный бизнес // Коммерсантъ. — 2006. — 4 апреля. — С.13. Ч.I. Мировой опыт / Панцхава Е.С., Кошкин Н.Л., Пожарнов В.А. // Теплоэнергетика. — 2001. — N 2. — С.21-25. А., Зайцев С.И., Чернова Н.И. // Энергия: экономика, техника, экология. — 2005. — N 6. — С.20-28.
 Вода дала нам жизнь, скоро даст неисчерпаемый источник энергии ( в порядке гипотезы ) // Радиоаматор-Электрик. — 2003. — N 10. — С.24.
 Водорд — топливо будущего: мифы и реальность // Что нового в науке и технике. — 2005. — N 4. — С.102-109. М. Жидкий водород в проблеме «водородная энергетика» / Домашенко А.М., Горбатский Ю.В. // Энергия: экономика, техника, экология. — 2006. — N 7. — C.13-19. — 2003. — N 46. — С.8. |
02.2007 Всего: 169 записейАльтернативная энергетика в России не развивается из-за отсутствия стимулов | Россия и россияне: взгляд из Европы | DW
Мировые инвестиции в создание новых мощностей возобновляемой энергетики растут уже пять лет подряд, вдвое превышая инвестиции в генерирующие мощности на ископаемом топливе.
Об этом сообщается в последнем «Глобальном отчете о состоянии возобновляемой энергетики REN21 2017». Россия в этом смысле пока находится не в тренде, поскольку делает ставку на углеводородные источники энергии.
Тем не менее, по словам экспертов, даже богатой на нефть и газ стране необходимо всерьез думать о так называемом «энергетическом переходе». DW выделила ключевые причины, по которым России имеет смысл обратить внимание на альтернативную энергетику.
Альтернативные источники энергии выгодны нефтяникам и экономике в целом
Как заявила на прошедшей в Москве первой международной конференции «Энергетический переход: новая парадигма», организованной Энергетическим центром бизнес-школы «Сколково» совместно с представительством Евросоюза в РФ, исполнительный секретарь агентства REN21 Кристин Линс, «страны переходят на альтернативную энергетику из соображений безопасности», стремясь диверсифицировать энергетический портфель.
Кристин Линс на конференции в Сколково
«В России особая ситуация, здесь много углеводородов.
Однако их много и в Саудовской Аравии, которая, несмотря на это, ставит перед собой цели по развитию возобновляемых источников энергии (ВИЭ)», — отметила она. По словам Линс, для стран-производителей нефти и газа развитие ВИЭ означает как минимум возможность расширить объемы экспорта углеводородов, что несомненно даст позитивный эффект для национальных экономик в целом.
В странах с сырьевой зависимостью основными поставщиками налоговых поступлений в бюджет являются нефтегазовые компании. И как это ни странно, именно для них важно участие в развитии «зеленой» энергетики. «Крупнейшие нефтегазовые компании развивают альтернативную энергетику в рамках своей стратегии. Это продиктовано не только стремлением успеть повсюду, но и желанием сэкономить в тех регионах, где целесообразнее использовать локальную энергетику», — пояснил руководитель направления «Газ и Арктика» Энергетического центра бизнес-школы «Сколково» Роман Самсонов.
ВИЭ обеспечат энергией население в изолированных районах
Жизненно важными возобновляемые источники энергии становятся в удаленных районах России, в частности, в Арктике.
По словам представителя посольства Нидерландов в России Иво Стоела, «далеко не вся территория России подключена к сетям — как электрическим, так и газовым. Люди зависят от неэффективных дизельных генераторов. И это дает широкую возможность для выхода на рынок ВИЭ».
Владимир Чупров выступает в Сколково
По словам заместителя гендиректора компании «Системный Консалтинг», доцента Российской академии народного хозяйства и госслужбы Александра Воротникова, «к энергетическому снабжению Арктики необходимо применить новый подход, ведь солнца за полярным кругом больше, чем во всей Германии». Эксперт предлагает развивать регион на основе государственно-частного партнерства, в рамках которого можно будет реализовать проекты по созданию так называемых микрогридов — локальных энергосистем, обладающая собственными источниками генерации энергии.
С помощью ВИЭ можно решить проблему утилизации отходов
Руководитель энергетической программы «Гринпис России» Владимир Чупров полагает, что одним из наиболее перспективных проектов в области альтернативной энергетики могла бы стать утилизация отходов сельского хозяйства, однако, по его словам, в этом сегменте «политические интересы и крупные игроки не присутствуют», поэтому он не развивается.
Между тем, эксперт утверждает, что проект особенно актуален сегодня, когда из-за импортозамещения в стране активно развивается животноводство.
«Сейчас отходы не утилизируются. Если бы это делалось, на выходе мы бы имели биотопливо и воду», — отметил Чупров. К тому же, по его данным, на это решение имеется высокий социальный спрос. «Мы знаем о пяти горячих точках, где население жалуется на соседство с крупными агрофермами», — сообщил он. Впрочем, пока для развития проектов по утилизации отходов нет финансирования, хотя технологии и исполнители, готовые взяться за проект, есть.
Эксперты добавляют, что, помимо финансовых ресурсов, компаниям, работающим в сфере ВИЭ, не хватает более совершенного законодательства и стабильных правил игры. Как говорит Кристин Линс, «универсального стимулирующего инструмента не существует, однако самое главное для инвесторов — это предсказуемость правил игры. «В этом смысле важно оказывать административную поддержку и убирать административные барьеры», — отметила она, отвечая на вопрос о том, чего именно не хватает в России для развития альтернативной энергетики.
Смотрите также:
Переход к альтернативной энергетике
Уголь, нефть и газ — главные враги
Парниковым газом номер один является СО2. Сжигание угля, нефти и газа — это причина образования 65 процентов всех парниковых газов. Вырубка лесов обуславливает выделение 11 процентов СО2. Главными причинами появления в атмосфере метана (16 процентов) и оксида азота (шесть процентов) на сегодня являются индустриальные методы в сельском хозяйстве.
Переход к альтернативной энергетике
Требуется новый подход
Если все останется, как и прежде, то, согласно данным Всемирного совета ООН по защите климата (IPCC), к 2100 году температура на Земле поднимется на 3,7-4,8 градуса. Однако еще можно добиться того, чтобы этот показатель не превышал 2 градуса. Для этого необходимо как можно скорее отказаться от использования ископаемого топлива — эксперты по климату говорят, что самое позднее к 2050 году.
Переход к альтернативной энергетике
Энергия солнца как двигатель прогресса
Солнце постепенно становится самым дешевым источником энергии.
Цены на солнечные батареи за последние пять лет упали почти на 80 процентов. В Германии стоимость энергии, полученной в результате применения фотовольтаики, составляет уже 7 центов за киловатт-час, в странах с большим количеством солнечных дней — меньше 5 центов.Переход к альтернативной энергетике
Все больше и эффективнее
Энергия ветра очень недорога, и в мире наблюдается бум в этой области. В Германии 16 процентов всей электроэнергии вырабатывается на ветряных установках, в Дании — почти 40 процентов. К 2020 году Китай планирует удвоить выработку на ветряках — сегодня они производят 4 процента всей электроэнергии страны. Типичная ветряная турбина покрывает потребности 1900 немецких домашних хозяйств.
Переход к альтернативной энергетике
Дома без ископаемого топлива
Хорошо изолированные дома требуют сегодня очень мало энергии, как правило, для электро- и теплоснабжения достаточно солнечных батарей, установленных на крыше.
Некоторые дома производят даже слишком много энергии — она в дальнейшем может быть использована, к примеру, для зарядки электромобиля.Переход к альтернативной энергетике
Эффективное энергоснабжение экономит деньги и CO2
Важный момент в деле защиты климата — это эффективное использование энергии. Качественные светодиодные лампы потребляют десятую часть энергии, по сравнению с традиционными лампами накаливания. Это позволяет сократить выбросы СО2 и сэкономить деньги. Запрет на продажу ламп накаливания в ЕС дал дополнительный толчок развития светодиодным технологиям.
Переход к альтернативной энергетике
Экологически чистый транспорт
Нефть имеет сегодня большое значение для транспорта, но ситуация может измениться. Альтернативы уже существуют — к примеру, этот рейсовый автобус в Кельне работает на водородном топливе, которое вырабатывается с помощью ветра и солнца путем электролиза. Такой транспорт не выделяет СО2.
Переход к альтернативной энергетике
Первый серийный автомобиль на водороде
С декабря 2014 года Toyota начала продажи первого серийного автомобиля, работающего на водородном топливе. Заправка длится всего несколько минут и «полного бака» хватит на 650 км пути. Эксперты полагают, что экологически чистый транспорт может использовать водород, биогаз или аккумуляторы.
Переход к альтернативной энергетике
Топливо из фекалий и мусора
Этот автобус из британского Бристоля ездит на биометане (СН4). Газ, который получают в результате переработки человеческих фекалий и пищевых отходов. Для того, чтобы автобус проехал 300 км необходимо столько отходов, сколько пять человек производят за год.
Переход к альтернативной энергетике
Бум на рынке батарей
Хранение электроэнергии до сих пор стоит немало. Но техника развивается стремительно, цены снижаются, а на рынке наблюдается настоящий бум.
Электромобили стоят все меньше и для многих людей они становятся реальной альтернативой привычному транспорту.Переход к альтернативной энергетике
Прогресс в области «чистых» технологий
На планете все еще два миллиарда человек живут без электричества. Однако, поскольку солнечные батареи и светодиодные лампы становятся все доступнее, их начинают активно применять жители сельской местности, как, например, здесь, в Сенегале. В специальном киоске, оборудованном солнечными батареями, заряжают переносные светодиодные лампы.
Переход к альтернативной энергетике
Движение в защиту климата
Движение в защиту климата приобретает все больше сторонников, как, к примеру, здесь — в центре германской угольной промышленности в городе Дюссельдорф. Немецкий энергоконцерн E.ON делает ставку на возобновляемые источники энергии; по всему миру инвесторы отзывают средства из проектов, связанных с ископаемыми источниками энергии.
Автор: Максим Филимонов
Цены на солнечные батареи за последние пять лет упали почти на 80 процентов. В Германии стоимость энергии, полученной в результате применения фотовольтаики, составляет уже 7 центов за киловатт-час, в странах с большим количеством солнечных дней — меньше 5 центов.
Некоторые дома производят даже слишком много энергии — она в дальнейшем может быть использована, к примеру, для зарядки электромобиля.
Электромобили стоят все меньше и для многих людей они становятся реальной альтернативой привычному транспорту.
Тенденции развития мировой энергетики
№1(32), 2015
Экономика ТЭК
В статье анализируется прогноз развития мирового энергетического комплекса до 2040 г. по видам энергоресурсов, а также дается оценка состояния и перспектив развития ядерной энергетики.
Ключевые слова: прогнозы развития ТЭК, возобновляемые источники энергии, энергоэффективность, ядерная энергетика
Zakharov A., Ovakimyan M. World Energy Outlook
The article focuses on new projections of world energy development to 2040 by energy sources. Also the state and prospects of nuclear energy examined in depth.
Key words: energy outlook, renewable energy, efficient energy use , nuclear energy
Система глобальной энергетики может не оправдать ожиданий и надежд, возложенных на нее. Конфликт на Ближнем Востоке, в регионе, который остается единственным крупным поставщиком недорогой нефти, силой своей эскалации напоминает наиболее напряженные ситуации для глобальной энергетики, возникшие после нефтяных шоков 70-х годов.
Ситуация между Россией и Украиной вернула на повестку дня вопрос о непрерывности газоснабжения. Неопределенное будущее ожидает атомную энергетику, которой некоторые страны отводят стратегическую роль в обеспечении своей энергетической безопасности. Сегодня электроэнергия все еще остается недоступной роскошью для многих, в частности, для двух третей населения, проживающего в африканских странах южнее Сахары.
Глобальный спрос на энергию, согласно оценкам Международного Энергетического Агентства (МЭА)[1], вырастет на 37% к 2040 г., в то же время рост населения и экономики будет менее энергоемким, чем раньше. В основном сценарии рост глобального спроса на энергию заметно замедлится — c более 2% в год в последние два десятилетия до 1% в год после 2025 г. из-за ценовых сигналов, энергетической политики и структурных сдвигов в мировой экономике в сторону большей доли сферы услуг и секторов легкой промышленности[2]. Глобальное распределение спроса на энергию резко изменится: с одной стороны, стагнация в Европе, Японии, Корее и Северной Америке, с другой стороны — бурный рост в Азии, где сосредоточится 60% мирового спроса, а также в Африке, на Ближнем Востоке и в Латинской Америке.
Определенной вехой станет начало 2030-х годов, когда Китай станет крупнейшим потребителем нефти в мире, перегнав Соединенные Штаты Америки, где потребление нефти упадет до уровня, невиданного на протяжении уже нескольких десятилетий. С этого момента Индия, Юго-Восточная Азия, Ближний Восток и часть Африки к югу от Сахары станут основными локомотивами роста мирового энергетического спроса.
К 2040 г. на нефть, газ, уголь и низкоуглеродные источники энергии придется по четверти мирового рынка энергии. Проблем с нехваткой ресурсов не будет, но будут другие сложности. Хотя с помощью регулирования и рыночных механизмов доля ископаемого топлива в спросе на первичные виды энергии упадет до трех четвертей к 2040 г., остановить рост выбросов углекислого газа (CO2) в энергетической сфере не удастся, и их рост составит одну пятую от сегодняшнего уровня.
В ближайшей перспективе на нефтяном рынке не будет нехватки предложения, но важно понимать, что мы все больше будем зависеть от небольшого числа производителей нефти.
Региональные тенденции спроса на нефть сильно отличаются: падение спроса на один баррель нефти в странах ОЭСР сопровождается ростом спроса на два барреля в странах, не входящих в ОЭСР. Растущее потребление нефти в транспорте и нефтехимии приводит к росту спроса с 90 млн баррелей нефти в сутки в 2013 г. до 104 млн баррелей в сутки в 2040 г. Однако высокие цены и меры по регулированию спроса замедлят темпы роста потребления нефти, что в итоге приведет к стагнации спроса. К 2030 г. необходимый объем инвестиций в разработку и добычу нефти и газа составит 900 миллиардов долларов в год, и неизвестно, будут ли все инвестиции сделаны вовремя, чтобы обеспечить уровень необходимой добычи — особенно с учетом предполагаемой стагнации уровня добычи нефти в США с начала 2020-х годов и последующего снижения. А рисков для поддержания необходимого уровня инвестиций несколько: сложность и капиталоемкость разработки бразильских глубоководных месторождений, трудности в применении американского опыта освоения месторождений трудноизвлекаемой нефти за пределами США, неопределенное будущее добычи канадских нефтяных песков, санкции в отношении России, ограничивающие доступ к технологиям и рынкам капитала и, главное, политическая нестабильность и вопросы безопасности в Ираке.
Вообще, ситуация на Ближнем Востоке одна из основных проблем в нефтяном секторе, так как доля этого региона в добыче нефти будет неуклонно расти, особенно для азиатских стран, которые к 2040 г. будут импортировать две трети сырой нефти, торгуемой на международных рынках.
Спрос на природный газ вырастет более чем на половину — это самый быстрый темп роста среди ископаемых видов топлива. Более гибкая мировая торговля сжиженным природным газом (СПГ) обеспечит некоторую защиту от риска перебоев в его поставках. Основными регионами роста спроса будут Китай и страны Ближнего Востока, а в странах ОЭСР газ станет основным видом топлива в энергетическом балансе к 2030 г., чему поспособствует введение в Соединенных Штатах ограничений на уровень выбросов электростанций. В отличие от нефти, добыча газа увеличится почти везде (за исключением Европы), а на долю нетрадиционных ресурсов придется почти 60% мирового роста поставок. Однако, за пределами США, будет ли цена на газ привлекательной одновременно и для потребителей, и для производителей, которые должны инвестировать огромные средства в добычу? Это вопрос также о регулировании внутреннего рынка газа многих развивающихся стран, например, Индии и Ближнего Востока.
Потребности в импорте будут расти в большей части Азии, а также в Европе, и растущее число экспортеров газа, утроение количества заводов СПГ и возрастающая способность рынков СПГ быстрее перенаправлять потоки в дефицитные регионы обеспечат большую уверенность для покупателей на международном газовом рынке.
Запасы угля огромны, проблем с его производством нет, но в будущем спрос на него ограничивается мерами по борьбе с загрязнением окружающей среды и снижению выбросов CO2. Мировой спрос на уголь вырастет на 15% к 2040 г., но почти две трети этого роста придется на ближайшее десятилетие. Спрос на уголь в Китае достигнет плато на уровне чуть более 50% всего мирового потребления, а затем начнет снижаться после 2030 г. Также снизится спрос на уголь и в странах ОЭСР, в том числе в Соединенных Штатах, где использование угля для производства электроэнергии снизится более чем на одну треть. Индия обгонит США и станет вторым крупнейшим рынком в мире к 2020 г., и вскоре после этого обойдет и Китай в качестве крупнейшего импортера угля.
Текущие низкие цены на уголь оказывают давление на производителей во всем мире, заставляя сокращать расходы на его добычу, но с закрытием высокозатратных шахт и с ростом спроса ожидается, что цены будут расти, чтобы привлекать новые инвестиции в этот сектор. На Китай, Индию, Индонезию и Австралию будет приходиться более 70% мирового производства угля к 2040 г., что подчеркивает важность азиатского региона на рынках угля. Внедрение высокоэффективных технологий на угольных электростанциях, а в более долгосрочной перспективе, также технологий улавливания и хранения выбросов CO2, могут оказаться эффективными мерами по обеспечению плавного перехода к низкоуглеродной энергетике, не давая вместе с тем закрывать добычу еще до момента возврата инвестиций.
Для повышения энергоэффективности потребуются правильная ценовая политика и регулирование. Энергоэффективность позволяет нейтрализовать напряженность в системе поставок энергоносителей и уменьшает влияние относительно высоких региональных цен на конкурентоспособность данного региона.
Во многих странах опять повышается интерес к мерам для поднятия энергоэффективности, в особенности в транспортном секторе. Так как три четверти мирового автомобильного рынка теперь подпадает под действие технических стандартов по расходу топлива, то даже при том, что парк легковых и грузовых автомобилей возрастет более чем в два раза к 2040 г., ожидается, что спрос на нефть в транспорте повысится лишь на четверть. Таким образом, повышение энергоэффективности позволит к 2040 г. избежать «лишнего» спроса в объеме 23 млн барр. нефти в сутки, что больше, чем сегодняшняя добыча Саудовской Аравии и России вместе взятых. А в газовом секторе экономия составит 940 млрд кубических метров, т. е. больше, чем сегодняшняя добыча во всей Северной Америке, благодаря использованию новых технологий в электроэнергетике и промышленности. Выгод от этого несколько: помимо сокращения затрат на импорт энергоресурсов и уменьшения вредного воздействия на окружающую среду, это также станет средством для стран-импортеров энергоносителей противостоять возможному негативному воздействию высоких цен на энергоносители на конкурентоспособность их промышленности.
Ситуация с межрегиональной разницей в ценах будет оставаться прежней. При этом в Северной Америке будут относительно более низкие цены на энергоносители, а в 2020-х г.х средняя стоимость энергоносителей в США может упасть ниже китайских показателей.
Субсидии для потребления топлива и электроэнергии из ископаемых видов топлива достигли 550 млрд долларов в 2013 г., что почти в четыре раза больше, чем дотации сектору возобновляемых источников энергии и что сильно сдерживает инвестиции в повышение энергоэффективности и разработку возобновляемых источников энергии. На Ближнем Востоке около 2 млн баррелей субсидируемой сырой нефти и нефтепродуктов в сутки используются для выработки электроэнергии. А если бы не эти субсидии на топливо, основные технологии возобновляемой энергетики могли бы составить конкуренцию тепловым электростанциям. В Саудовской Аравии, например, период окупаемости дополнительных затрат на покупку новых автомобилей, которые в два раза более экономичны, составляет около 16 лет, а при отсутствии субсидий на бензин этот срок окупаемости сократился бы до 3 лет.
Реформирование энергетических субсидий является непростой задачей, и не существует единой формулы ее успеха. Тем не менее, наш анализ примеров в Египте, Индонезии и Нигерии показывает, что для успеха необходимы ясное понимание целей и четкость графика проводимых реформ, тщательная оценка их последствий и способы их смягчения.
Электрическая энергия является самым быстрорастущим рынком среди энергоносителей и больше всех способствует сокращению доли ископаемого топлива в мировом энергетическом балансе. В связи с ожидаемым ростом спроса на электроэнергию потребуется построить около 7200 гигаватт генерирующих мощностей, включая замену для тех электростанций, которые будут выведены из эксплуатации к 2040 г. (около 40% от текущих мощностей). Неуклонный рост использования возобновляемых источников энергии во многих странах к 2040 г. повысит их долю в мировом производстве электроэнергии до одной трети от всей генерации. Адекватные ценовые сигналы будут необходимы для обеспечения своевременных инвестиций в новые тепловые электростанции, что, наряду с инвестициями в возобновляемые источники энергии, обеспечит надежность энергосистемы.
В некоторых случаях потребуются рыночные реформы или изменения принципов образования цен на электроэнергию. Сдвиг в сторону более капиталоемких технологий и высоких цен на ископаемое топливо приведет, в большинстве стран мира, к росту средних издержек электроснабжения и цен для конечных потребителей. Тем не менее, повышение эффективности конечного использования энергии поможет сократить долю расходов домохозяйств на электричество.
Технологии использования возобновляемых источников энергии, которые являются одним из важнейших компонентов низкоуглеродных энергоресурсов, продолжают быстро развиваться по всему миру с помощью субсидий, которые в 2013 г. выросли до 120 млрд долларов. Благодаря быстрому сокращению затрат и постоянной государственной поддержке, на возобновляемые источники энергии к 2040 г. придется почти половина от увеличения производства электроэнергии, в то время как использование биотоплива увеличится почти втрое и составит 4,6 млнбарр. в сутки, а использование возобновляемых источников энергии для выработки тепла вырастет более чем в два раза[3].
Доля возобновляемых источников энергии в производстве электроэнергии больше всего вырастет в странах ОЭСР, достигнув 37%, и их рост будет равным чистому приросту поставок электроэнергии в этих странах. Между тем, генерация энергии из возобновляемых источников вырастит более чем в два раза в странах, не входящих в ОЭСР, во главе с Китаем, Индией, Латинской Америкой и Африкой. Ветроэнергетика составит львиную долю роста в генерации энергии из возобновляемых источников (34%), за ней последуют гидроэнергетика (30%) и солнечная энергетика (18%). Поскольку доля использования энергии ветра и солнца в энергетическом балансе мира увеличится в четыре раза, их интеграция как с технической, так и с рыночной точки зрения представит больше сложностей. В странах Европейского Союза использование энергии ветра достигнет 20% от общего производства электроэнергии, в то время как в Японии использование солнечной энергии в летний период составит 37% от пикового спроса.
Ядерная энергетика останется составной частью национальных энергетических стратегий даже в тех странах, которые осуществляют поэтапное закрытие атомных станций и ищут им замену.
В основном сценарии мощности атомной энергетики вырастут почти на 60% — с 392 ГВт в 2013 г. до более чем 620 ГВт в 2040 г. Но доля атомной энергии в мировом производстве электроэнергии, которая достигла своего максимума почти два десятилетия назад, увеличится всего лишь на один процентный пункт и составит 12%. Эта модель роста отражает проблему, которая ожидает все типы новых тепловых мощностей на конкурентных энергетических рынках, наряду с более специфическими для атомной энергетики экономическими, техническими и политическими сложностями. Атомная энергетика растет в основном в странах с регулируемыми ценами и в странах с государственной поддержкой этого сектора. На долю Китая придется 45% всего прироста атомной генерации к 2040 г., а суммарный рост в Индии, Кореи и России составит 30%. В США использование ядерной энергетики увеличится на 16%, оно восстановится в Японии (хотя и не достигнет уровня, предшествующего Фукусимской трагедии) и уменьшится на 10% в Европейском Союзе.
Несмотря на трудности, с которыми в настоящее время сталкивается атомная энергетика, ее свойства достаточно привлекательны для нескольких стран, которые не отказываются от нее.
Атомные электростанции помогают повышать надежность энергосистемы в регионах, где в состав энергосистемы входят генерирующие мощности разных видов. Странам-импортерам энергоносителей это может позволить уменьшить зависимость от зарубежных поставок и ограничить воздействие колебаний стоимости энергоносителей на международных рынках. В дополнительном сценарии, где рассматривается снижение мощностей атомной энергии (на 7% к 2040 г. по сравнению с сегодняшними мощностями), показатели энергетической безопасности, как правило, ухудшаются в странах с ядерной энергетикой.
Атомная энергия дает одну из немногих возможностей крупномасштабных мер по сокращению выбросов углекислого газа, так как она способна служить базовой частью энергосистемы. Начиная с 1971 г., использование энергии атома позволило избежать выброса в атмосферу около 56 гига тонн СО2, что соответствует почти двухлетнему общему объему мировых выбросов загрязняющих веществ при сегодняшнем уровне. В 2040 г. за счет ядерной энергетики удастся избежать почти 50% ежегодно объемов выбросов в Корее на тот момент, 12% в Японии, 10% в США, 9% в Евросоюзе и 8% в Китае.
Средние затраты, необходимые для уменьшения выбросов в атмосферу с помощью внедрения новых атомных мощностей, зависят от особенностей энергетического баланса и расходов, осуществляемых на закупку тех видов топлива, которые они вытесняют, и, следовательно, будут в диапазоне от очень низких расходов до более чем 80 долларов за тонну.
В период до 2040 г., около 200 ядерных реакторов (из 434 эксплуатируемых на конец 2013 г.) будут выведены из эксплуатации, в основном в Европе, США, России и Японии. Задача восполнения нехватки генерирующих мощностей особенно остро стоит в Европе. Еще задолго до истечения лицензионного срока эксплуатации атомных электростанций, их операторы должны будут либо начинать закрывать их и строить альтернативные мощности, либо планировать дальнейшую эксплуатацию. Им нужны максимально четкие представления о правилах продления лицензий и закрытия станций. По оценкам МЭА, стоимость вывода из эксплуатации ядерных установок, работу которых необходимо будет остановить до 2040 г.
, составит более 100 млрд долларов. Но большой уверенности в этой сумме нет, так как очень мало практического опыта демонтажа и дезактивации реакторов и восстановительных работах на данных участках земли. Регулирующие органы и энергетики должны планировать эти будущие расходы.
Беспокойство общественности по поводу ядерной энергетики должно быть принято во внимание. Опыт последних лет показывает, что общественное мнение способно играть определяющую роль в вопросе будущего атомной энергетики. Главной причиной обеспокоенности является безопасность работы реакторов, должное обращение с радиоактивными отходами и предотвращение распространения ядерного оружия. Уверенность в компетентности и независимости регулирующих органов здесь необходима, особенно при растущей атомной энергетике: в нашем основном сценарии число стран с ядерной энергетикой вырастит с 31 до 36, принимая во внимание также страны, которые откажутся от атомной энергии до 2040 г. Суммарный объем отработанного ядерного топлива удвоится и составит более 700 тыс.
тонн за весь прогнозируемый период. Между тем, ни в одной стране еще нет постоянных сооружений для захоронения долгоживущих и высокорадиоактивных отходов, производимых промышленными реакторами. Всем странам, которые когда-либо производили радиоактивные отходы, необходимо разработать планы по определению мест их постоянного захоронения.
Энергетическое будущее Африки южнее Сахары
Население, не имеющее доступа к современным энергоносителям, живет в условиях худшего энергодефицита. По имеющимся данным, около 620 млн человек, проживающих на Африканском континенте к югу от Сахары, не имеют доступа к электроэнергии, а для тех, кому она доступна, энергоснабжение часто ненадежно и дорого. Около 730 млн человек, живущих в этом регионе, для приготовления пищи используют твердую биомассу на примитивных приспособлениях, которые вызывают загрязнение воздуха внутри помещений, что ежегодно приводит к 600 000 случаям преждевременной смерти в Африке. К югу от Сахары проживает около 13% мирового населения, но этот регион потребляет всего лишь 4% мирового предложения энергии (при чем более половины приходится на твердую биомассу).
Регион богат энергетическими ресурсами, но они, по большей части, используются в очень ограниченном масштабе. За последние пять лет почти 30% мировых открытий месторождений нефти и газа пришлись на этот регион, который также наделен огромными ресурсами возобновляемых источников энергии, в особенности солнечными- и гидроэнергетическими ресурсами, ровно как и ветровыми и геотермальными источниками энергии.
Энергетическая система субконтинента будет стремительно развиваться, но многие проблемы будут решены лишь частично. К 2040 г. экономика вырастет в четыре раза, население увеличится почти в два раза, а спрос на энергию вырастет примерно на 80%. Объем генерирующих мощностей также увеличится в четыре раза и почти половина этого роста придется на возобновляемые источники энергии, которые будут играть все большую роль в небольших и изолированных электрических системах, в сельских районах. В целом, около миллиарда человек получат доступ к электроэнергии к 2040 г., тем не менее, более чем полмиллиарда населения все еще не будут иметь доступа к электрической энергии.
Объемы добычи в Нигерии, Анголе и множества небольших местных производителей показывают, что этот регион останется важным источником экспорта нефти, несмотря на увеличение внутреннего спроса. Регион также станет важным участником газового рынка, так как разработка крупных месторождений на побережье Мозамбика и Танзании дополнит растущие объемы добычи в Нигерии и других странах.
Энергетический сектор региона может внести больший вклад в рост благополучия. В сценарии «Век Африки», представленным МЭА, предложены три направления работ энергетического сектора, сопровождаемые внедрением реформ, к 2040 г. повысят ВВП южно-сахарской Африки еще на 30%.
- В электроэнергетике: дополнительные инвестиции, которые вдвое сократят случаи отключения подачи электроэнергии и приведут к всеобщей электрификации городов.
- Усиление регионального сотрудничества: расширение рынков сбыта и реализация большей части гидроэнергетического потенциала континента.
- Более эффективное управление энергетическими ресурсами и доходами от их реализации: большая эффективность и прозрачность финансирования глобальной перестройки инфраструктуры.
Современная интегрированная энергетическая система позволит более эффективно использовать ресурсы и обеспечит энергией большую часть населения беднейших регионов южно-сахарской Африки. Чтобы двадцать первый век действительно стал «веком Африки», нужны целенаправленные программы для развития энергетического сектора.
Примечания
[1] Международное энергетиическое агентство (МЭА; англ. InternationalEnergyAgency, IEA) — автономный международный орган в рамках Организации экономического сотрудничества и развития (ОЭСР).
[2]WorldEnergyOutlook 2014 — Доклад Международного Энергетического Агентства
[3] Нефтяной баррель — единица измерения объёманефти, равная 42 галлонам или 158,988 литрам.
3.3. Перспективы развития мировой энергетики
3.3. Перспективы развития мировой энергетики
Обеспечение устойчивого энергоснабжения является одним из основных стратегических приоритетов в XXI веке, важнейшим условием нормального функционирования всех сфер мировой экономики.
Анализ тенденций развития мировой энергетики показывает, что ключевыми факторами являются надежность энергоснабжения, энергобезопасность, энергоэффективность и экологическая гармонизация. При этом повышение энергоэффективности является стратегическим направлением снижения энергоемкости экономики.
Прогнозы развития мирового сообщества и энергетики в XXI веке в условиях жесткой политики энергосбережения, повышения эффективности использования энергоресурсов показывают неуклонный рост энергопотребления. Для развития мировой энергетики, создания эффективной системы глобальной энергетической безопасности требуются крупные инвестиционные ресурсы, составляющие по оценкам МЭА в период до 2030 г. более 1 трлн. дол. США ежегодно.
В условиях дальнейшего роста потребления энергии в мире ожидается, что его темпы будут меньшими, чем сегодня Мировая потребность в энергии возрастет к 2030 г. по разным оценкам на 45–60% по сравнению с 2007 г. и составит от 24 до 30 млрд. т.у.т.
Основной прирост в потребление энергии будет внесен странами, не входящими в ОЭСР.
Он будет частично скомпенсирован уменьшением расхода энергии в развитых странах, что не приведет к заметному росту душевого потребления энергии в мире в целом.
Мировая структура потребления энергии будет подобна существующей и через 20–30 лет. Нефть, газ и уголь сохранят свое доминирующее значение, лишь частично уступив свои позиции возобновляемым источникам энергии. Ресурсы для удовлетворения растущего спроса во всем мире имеются в достаточном количестве, однако для обеспечения доступа к надежным источникам энергии потребуются крупные и своевременные капиталовложения. Будет наблюдаться постоянный рост объемов мировой торговли энергоресурсами, особенно нефтью и газом.
Одним из основных движущих мотивов развития энергетики в период 2030–2050 гг. явится предотвращение глобального экологического кризиса и изменений климата за счет планомерного снижения выбросов парниковых газов и других загрязняющих веществ, что потребует коренных качественных изменений в производстве энергии.
Ключевыми направлениями решения данной задачи послужат инновационные технологии тепловой энергетики. Они позволят уменьшить потребление ископаемого топлива с одновременным уменьшением вредных выбросов. К наиболее перспективным направлениям развития тепловой энергетики относят развитие паротурбинных ТЭС на ультрасверхкритические параметры пара и создание электростанций комбинированного цикла с внутрицикловой газификацией угля.
В период после 2020 года широкое развитие получат промышленные технологии улавливания и захоронения в геологических формациях углекислого газа, который образуется на тепловых электростанциях и на крупных промышленных объектах. Наибольшее развитие получат при этом ТЭС комбинированного цикла с внутрицикловой газификацией и полным удалением продуктов горения. В сфере теплоснабжения усилится роль тепловых насосов.
Решениями Правительства Москвы для обеспечения потребностей уникального градостроительного комплекса – Московского Международного Делового Центра «Москва-Сити» и прилегающих районов, было предусмотрено строительство высокоэкономичного и экологически безопасного источника энергии – ТЭС «Международная», состоящей из 2-х очередей общей электрической мощностью 236 МВт и тепловой 390 Гкал/час.
В конструкцию ТЭС были заложены самые современные решения и разработки в электроэнергетике, ее к.п.д. составляет более 52%. В настоящее время реализация проекта по строительству обеих очередей ТЭС ММДЦ «Москва-Сити» завершена.
ТЭС «Международная» – оптимальное решение для коммунальной энергетики крупных городов – областных центров, так как площадь земельного участка для строительства электростанции соответствует самым жестким требованиям условий плотной городской застройки. Экологические показатели работы станции соответствуют самым жестким нормативам, применяемым в мировой энергетике. Выдача мощности станции осуществляется в электрические (напряжение 20 кВ и 110 кВ) и тепловые сети потребителей – Международного делового центра «Москва-Сити», близлежащих жилых кварталов города. Реализованный проект позволил создать одну из самых экономичных и экологически чистых теплоэлектростанций г. Москвы.
Строительство ТЭС «Международная» – электростанции с парогазовым циклом, г. Москва
Значительно возрастет роль электроэнергетики в мировом потреблении энергии.
К 2030 г. общее производство электроэнергии в мире по сравнению с 2006 г. может вырасти до 60% и достигнуть 30000 млрд. кВт·ч.
В мировой электроэнергетике усилятся интеграционные процессы с дальнейшим объединением национальных энергосистем в крупные транснациональные энергообъединения с более тесной кооперацией, что позволит оптимизировать их работу, повысить надежность энергоснабжения.
Существенно возрастет роль атомной энергетики, в первую очередь в странах, не входящих в ОЭСР. К 2030 году установленная мощность ядерных реакторов мира возрастет на 60%. Значительное развитие получат легководяные реакторы – размножители на быстрых нейтронах.
К 2030 г. выработка электроэнергии на ГЭС увеличится в основном за счет развивающихся стран более, чем на 50% (в сравнении с 2006 г.) и может составить более 4500 млрд. кВт·ч.
В условиях дальнейшего развития объединенных энергосистем в основном за счет ввода крупных базисных ТЭС и АЭС возрастет значение ГЭС и ГАЭС как источников высокоманевренной мощности в регулировании суточных графиков нагрузок.
В период 2030 г. и в дальнейшем будут расти темпы использования нетрадиционных возобновляемых источников энергии. Наибольший их рост ожидается в странах ОЭСР. Доля возобновляемой энергетики (исключая крупные ГЭС) в общей структуре мирового потребления энергии в 2030 году достигнет 4%, а в производстве электроэнергии – более 20%. Наиболее существенно возрастет роль ветроэнергетики, солнечных электростанций и тепловых панелей. Существенно усилится роль биоэнергетики второго и третьего поколений.
Ключевую роль в успешном развитии энергетики, включая удовлетворение растущего спроса, повышение надежности энергоснабжения и улучшение состояния окружающей среды, будут играть инновационные технологии энергетики.
(PDF) Energy Sector of Russia’s Far East in 2050 Perspective: Technological Aspect
87
ЭНЕРГЕТИКА ДАЛЬНЕГО ВОСТОКА РОССИИ В ПЕРСПЕКТИВЕ ДО 2050 г. ПЭ
№ 2 2012
7. World Energy Outlook / International Energy Agency. Paris, 2010. 731 p.
8.
Арутюнов А. Л. О перспективах использования основных и альтернативных ви-
дов топлива в сельскохозяйственном производстве России // Проблемы прогнозиро-
вания. 2010. № 3. C. 82–92.
9. Бушуев В. В., Троицкий А. А. Энергетика – 2050. М.: ИАЦ Энергия, 2007. 72 с.
10. Восточный вектор энергетической стратегии России: современное состоя-
ние, взгляд в будущее / под ред. Н. И. Воропая, Б. Г. Санеева; Рос. акад. наук, Сиб.
отд-ние, Ин-т систем энергетики им. Л. А. Мелентьева. Новосибирск, Академиче-
ское изд-во «Гео», 2011. 368 с.
11. Гнатусь Н. А., Некрасов А. С., Воронина С. А. Социально-экономическая эф-
фективность использования глубинного тепла Земли в России // Новости тепло-
снабжения. 2008. № 10.
12. Долгосрочные последствия событий в Японии для мировых энергетических
рынков / Ин-т энергетических исследований РАН, Центр изучения мировых энер-
гетических рынков. М., 2011. URL: http://www.mief-tek.com/user_files/ files/file-121-
102-416.
pdf. (дата обращения: 12.03.2012).
13. Елистратов В. В. Мониторинг развития возобновляемой энергетики в мире и
России // Академия энергетики. 2008. № 2. С. 32–44.
14. Инновационное развитие – основа модернизации экономики России: На-
циональный доклад. М.: ИМЭМО РАН, ГУ–ВШЭ, 2008. 168 с.
15. Комплексная программа развития электроэнергетики Дальневосточного фе-
дерального округа на период до 2025 года: проект / Министерство энергетики Рос-
сийской Федерации. М., 2011. С. 208.
16. Опыт использования ВИЭ, включая в это понятие местные виды топли-
ва и вторичные энергоресурсы / Тематическое сообщество «Энергоэффективность
и Энергосбережение». URL: http://solex-un.ru/sites/solex-un/files/energo_review/
konsolidirovannyy_obzor_effektivnost_ispolzovaniya_vie_mestnyh_vidov_topliva_i_
vtorichnyh_energoresursov_v_regionah_rossii.pdf (дата обращения: 12.04.2012).
17. Основные положения (Концепция) технической политики в электроэнерге-
тике России на период до 2030 г.
/ОАО РАО «ЕЭС России». 2008. 91 с. URL: http://
www.rao-ees.ru/ru/invest_inov/concept_2030.pdf (дата обращения: 17.02.2012).
18. Перспективы мировой ветроэнергетики / Greenpeace, GWEC. 2006. 31 с.
URL: http://www.greenpeace.org/russia/Global/russia/report/2006/12/768786.pdf (дата
обращения: 17.02.2012).
19. Перспективы энергетических технологий. В поддержку Плана действий
«Группы восьми». Сценарии и стратегии до 2050 года / МЭА, WWF России. М., 2007.
586 с.
20. Прогноз развития энергетики мира и России до 2035 года / Ин-т энергетиче-
ских исследований Российской академии наук, 2012. 196 с. URL: http://www.eriras.ru/
files/inei_rea_final1_0404dlja_sajta.pdf (дата обращения: 11.04.2012).
21. Развитие низкоуглеродной и энергоэффективной экономики. Возможности
адаптации мирового опыта при реализации Федерального закона «Об энергосбере-
жении и повышении энергетической эффективности». М.: WWF России, 2010. 52 с.
22. Санеев Б. Г., Лагерев А. В., Ханаева В. Н. Энергетические рынки России: роль
и место восточных районов // Регион: экономика и социология. Спецвыпуск. 2010.
С. 78–79.
23. Синяк Ю. В., Некрасов А. С., Воронина С. А., Семикашев В. В. Инновационный
фактор в перспективном развитии ТЭК России // Научные труды: Ин-т народнохо-
зяйственного прогнозирования РАН. 2011. № 1. С. 8–43.
24. Синтез научно-технических и экономических прогнозов: Тихоокеанская Рос-
Урок 12. традиционная и альтернативная энергетика. экологически безопасные источники получения электроэнергии — Экология — 11 класс
Экологические проблемы электроэнергетики и пути их решения
Традиционная и альтернативная энергетика. Экологически безопасные источники получения электроэнергии
Необходимо запомнить
ВАЖНО!
Энергоснабжение охватывает все сферы нашей жизни.
Главным источником энергии на нашей планете является Солнце. Человек использует тепло и свет, исходящие от Солнца, а также накопленную в течение миллионов лет энергию фотосинтеза в виде полезных ископаемых – исчерпаемых природных ресурсов: угля, нефти и газа. Наибольшее количество электроэнергии в России вырабатывается на тепловых электростанциях (ТЭС), где энергию получают путём сжигания природного газа, угля, торфа или мазута. Сжигание топлива – не только основной источник энергии, но и источник выбросов загрязняющих веществ в атмосферу (углекисный газ, двуокись серы, оксиды азота, пылевые частицы).
Гидроэнергетика также получила достаточно широкое распространение. Одно из важнейших её воздействий на окружающую среду связано с отчуждением значительных площадей плодородных земель под строительство водохранилищ.
Атомная энергетика стала развиваться относительно недавно и рассматривается как наиболее перспективная. 0,5 кг ядерного топлива позволяет получать столько же энергии, сколько сжигание 1000 тонн каменного угля.
Экологические проблемы этой отрасли энергетики связаны с захоронением отработанного ядерного топлива, ликвидацией самих АЭС после окончания сроков эксплуатации и опасностью радиационного заражения в случае аварийных ситуаций.
Однако, при постоянно возрастающих потребностях современной цивилизации все традиционные источники энергии, возможно, будут исчерпаны. На современном этапе развития, человечество старается найти новые, экологически чистые и восполняемые источники энергии. Эти способы получения, передачи и использования энергии получили название альтернативных. К ним относят солнечную, геотермальную и ветровую энергию, а также энергию биомассы и океана. Наиболее прогрессивная технология – сочетание в одном устройстве генераторов двух видов энергетических установок, например, ветрогенератора и солнечных батарей. Развитие альтернативной энергетики ведётся и в России. Например, функционируют геотермальные электростанции (Камчатка), на Крымском полуострове широко применяется получение электроэнергии с помощью солнечных батарей, возведено несколько сотен ветроэлектростанций, запланированы к строительству приливно-отливные электростанции.
Традиционные способы получения электроэнергии
Невозобновляемые ресурсы | National Geographic Society
Возобновляемые и невозобновляемые ресурсы — это источники энергии, которые человеческое общество использует для ежедневного функционирования. Разница между этими двумя типами ресурсов заключается в том, что возобновляемые ресурсы могут естественным образом восполняться, а невозобновляемые – нет. Это означает, что невозобновляемые ресурсы ограничены в предложении и не могут использоваться устойчиво.
Существует четыре основных типа невозобновляемых ресурсов: нефть, природный газ, уголь и ядерная энергия.Нефть, природный газ и уголь вместе называются ископаемым топливом. Ископаемое топливо образовалось на Земле из мертвых растений и животных в течение миллионов лет — отсюда и название «ископаемое» топливо. Они находятся в подземных слоях горных пород и отложений. Давление и тепло работали вместе, чтобы превратить останки растений и животных в сырую нефть (также известную как нефть), уголь и природный газ.
Растения и животные, которые стали ископаемым топливом, жили во времена, называемые каменноугольным периодом, примерно от 300 до 360 миллионов лет назад.Энергия в растительных и животных остатках изначально исходила от солнца; в процессе фотосинтеза солнечная энергия накапливается в тканях растений, которую затем потребляют животные, добавляя энергию своим телам. Когда ископаемое топливо сжигается, эта захваченная энергия высвобождается.
Сырая нефть – это жидкое ископаемое топливо, которое в основном используется для производства бензина и дизельного топлива для транспортных средств, а также для производства пластмасс. Он находится в горных породах под поверхностью Земли и выкачивается через скважины.
Природный газ широко используется для приготовления пищи и отопления домов. Он состоит в основном из метана и находится вблизи нефтяных месторождений под поверхностью Земли. Природный газ можно откачивать через те же скважины, которые используются для добычи сырой нефти.
Уголь — это твердое ископаемое топливо, которое используется для отопления домов и электростанций. Он встречается в окаменелых болотах, погребенных под слоями отложений. Поскольку уголь твердый, его нельзя добывать так же, как сырую нефть или природный газ; его нужно выкопать из земли.
Ядерная энергия получается из радиоактивных элементов, главным образом урана, который извлекается из добытой руды и затем перерабатывается в топливо.
К сожалению, человеческое общество в настоящее время зависит от невозобновляемых ресурсов как основного источника энергии. Приблизительно 80 процентов от общего количества энергии, используемой в мире каждый год, приходится на ископаемое топливо. Мы зависим от ископаемых видов топлива, потому что они богаты энергией и относительно дешевы в переработке. Но основная проблема с ископаемым топливом, помимо того, что его запасы ограничены, заключается в том, что при их сжигании в атмосферу выделяется углекислый газ.Повышение уровня удерживающего тепло углекислого газа в атмосфере является основной причиной глобального потепления.
Альтернативные источники энергии, такие как энергия ветра и солнца, являются возможным решением проблемы истощения невозобновляемых источников. Оба эти экологически чистых источника энергии доступны в неограниченном количестве.
Нетрадиционное топливо – обзор
1.1 Введение
Топливо для бытового и промышленного использования меняется с течением времени и продолжает меняться с тех пор, как китовый жир был впервые использован в качестве масла для освещения, а затем керосин в качестве источника света.С того времени, с появлением современной нефтяной промышленности в 1856 году, нефть и уголь были доминирующими источниками топлива, и теперь к ним присоединились природный газ, сланцевый газ, нефть из сланца, битум битуминозного песка и горючий сланец (из которого сланец нефть производится путем термического разложения керогена) в сланцах — это так называемые традиционных источников топлива , которые будут доминирующими источниками топлива в течение следующих нескольких десятилетий (Speight and Ozum, 2002; Hsu and Robinson, 2006).
; Гэри и др., 2007; Спейт, 2007, 2008, 2009; Бауэр, 2009 г.; Вихби, 2009 г.; Крейн и др., 2010 г.; Левант, 2010 г.; Speight, 2011a,b,c, 2012, 2013a,b,c, 2014a,b). Все эти источники являются источниками ископаемого топлива, невозобновляемы и не могут быть заменены без использования концепции геологического времени, и, следовательно, устойчивость существующих источников топлива является предметом обсуждения (Crane et al., 2010; Zatzman, 2012).
Чтобы прояснить и избежать путаницы, связанной с современной терминологией, термин нефть из сланца означает нефть нефтяного типа, тогда как может быть получен в естественном состоянии из сланцевых пластов, тогда как сланцевая нефть представляет собой масло-заменитель нефти, которое не существует в естественном состоянии в сланце и образуется в результате термического разложения органического материала (керогена) в горючем сланце.Сланцевую нефть получают из добытого или не добытого (на месте) сланца (Speight and Ozum, 2002; Hsu and Robinson, 2006; Gary et al.
, 2007; Speight, 2013a, 2014a).
Нетрадиционные источники энергии (также называемые альтернативными источниками энергии ) — это любые источники или вещества, которые могут быть использованы для производства топлива, кроме обычного топлива. Это источники, которые постоянно пополняются естественными процессами, включая биомассу, гидроэнергетику, ядерную энергию, солнечную энергию и энергию приливов.Примеры нетрадиционных видов топлива включают биодизель, биоспирты (метанол, этанол, бутанол, полученные из биологических источников), водород и виды топлива из других нетрадиционных (неископаемых видов топлива) источников (Speight, 2011a,b).
Кроме того, биотопливо представляет собой любое твердое, жидкое или газообразное топливо, состоящее из биомассы или полученное из нее. Биомасса также может быть использована непосредственно для отопления или производства электроэнергии — она известна как топливо из биомассы . Биотопливо можно производить из любого источника углерода, который можно быстро восполнить, например, из растений.
Для производства биотоплива используется множество различных растений и растительных материалов, и различные технологии, применяемые для производства биотоплива, открывают большие перспективы (Speight, 2008; Giampietro and Mayumi, 2009; EREC, 2010; Langeveld et al., 2010; Speight, 2011a, б).
С другой стороны, существуют виды топлива, известные как гибкие виды топлива, которые обычно представляют собой смесь топлив, таких как бензин и этанол. Таким образом, транспортное средство с гибким топливом (FFV) — это, например, автомобиль, который может переключаться между двумя или более источниками топлива, такими как смеси бензина и этанола.Автомобили с гибким топливом уже производятся производителями автомобилей и спроектированы для работы на смесях бензина и этанола в любом процентном соотношении до 85%. Например, E85 — это жидкое топливо, состоящее из этанола на 85 % по объему и бензина на 15 % по объему — смесь может быть адаптирована к сезонным изменениям в зависимости от погодных условий и иногда может содержать менее 85 % этанола по объему.
. Чтобы считаться транспортным средством, работающим на альтернативном топливе (для налоговых льгот), легковой или грузовой автомобиль должен работать на этаноле с содержанием этанола до 85% по объему.Однако для использования любой смеси этанола в соответствии со спецификациями, предоставленными производителем, каждый производитель, скорее всего, будет иметь индивидуальные спецификации. Как правило, все автомобили, работающие на бензине, являются FFV, поскольку они могут работать на смесях бензина и этанола с содержанием этанола до 10% об. или нормы выбросов.
Этанол является наиболее распространенным альтернативным топливом, которое используется в FFV, и, поскольку использование этанола и появление двигателей на этаноле стали доступны в конце 1990-х годов, обычное использование термина транспортное средство с гибким топливом стало синонимом использование этанола в качестве автомобильного топлива (Ryan and Turton, 2007).В Соединенных Штатах и во многих других странах FFV часто называют автомобилями E85 или гибкими автомобилями (также гибкими автомобилями с гибким топливом ).
Кроме того, термин транспортные средства с гибким топливом иногда используется для обозначения других транспортных средств, работающих на альтернативном топливе, которые могут работать на сжатом природном газе (КПГ), сжиженном нефтяном газе (СНГ) или водороде. Однако такие транспортные средства обычно представляют собой двухтопливные транспортные средства , а не FFV, поскольку альтернативное (небензиновое) топливо хранится в отдельном баке, а двигатель работает на одном топливе за раз — двухтопливные транспортные средства могут переключаться между бензином и другим топливом.С другой стороны, FFV основаны на двухтопливной системе, которая подает оба вида топлива в камеру сгорания одновременно в измеренных пропорциях.
Расширением концепции гибкого топлива является многотопливный автомобиль , способный работать на более чем двух видах топлива, например, автомобиль, работающий на сжатом природном газе, этаноле и бензине. Термин «многотопливный» применяется к любому типу двигателя, котла или другого устройства для сжигания топлива, предназначенного для сжигания нескольких видов топлива.
Обычно многотопливная технология применяется в военных условиях, когда обычно используемое дизельное или газотурбинное топливо может быть недоступно во время боевых действий для транспортных средств или других установок, работающих на топливе.Однако растущая потребность в создании источников топлива, отличных от нефти, для транспорта и других целей, не связанных с транспортом, привела к развитию многотопливной технологии для невоенного использования.
Целью данной главы является представление обзора производства и использования традиционных видов топлива, пользующихся постоянным спросом. Для целей настоящей главы нефтепродукты и топливо — это объемные фракции, получаемые из нефти и имеющие коммерческую ценность как объемный продукт (Speight, 2014a).В самом строгом смысле нефтехимические продукты также являются нефтепродуктами, но это отдельные химические вещества, которые используются в качестве основных строительных блоков химической промышленности.
10 Различные альтернативные источники энергии (солнечная, ветровая, геотермальная, биомасса, океан и другие источники энергии)
Существует 10 основных альтернативных источников энергии, которые используются в мире для выработки электроэнергии.
В то время как другие источники открываются постоянно, ни один из них не достиг той стадии, когда их можно использовать для обеспечения энергии, помогающей современной жизни функционировать.
Все эти различные источники энергии используются в основном для производства электроэнергии. Мир управляется серией электрических реакций — говорите ли вы об автомобиле, которым управляете, или о включенном свете. Все эти различные источники энергии добавляют к запасу электроэнергии, которая затем отправляется в разные места по высоковольтным линиям.
Типы источников энергии
Их можно разделить на возобновляемые и невозобновляемые источники энергии.
Возобновляемый источник энергии
Возобновляемый источник энергии – это любой природный ресурс, который может быстро и надежно заменить его. Эти источники энергии многочисленны, устойчивы, естественным образом пополняются и полезны для окружающей среды.
Основными видами или источниками возобновляемой энергии являются:
- Солнечная энергия солнца
- Энергия ветра
- Геотермальная энергия тепла недр земли
- Гидроэнергетика из проточной воды
- Энергия океана в виде энергии волн, приливов, течений и тепловой энергии океана.
- Биомасса растений
Невозобновляемый источник энергии
Невозобновляемый источник энергии — это источник с ограниченным запасом, который мы можем добывать или извлекать из земли, и который рано или поздно закончится.
Образовались тысячи лет назад из захороненных останков древних морских растений и животных, живших миллионы лет назад. Большинство этих источников энергии представляют собой «грязное» ископаемое топливо, которое, как правило, вредно для окружающей среды.
Основными видами или источниками невозобновляемой энергии являются:
- Нефть
- Сжиженные углеводородные газы
- Природный газ
- Уголь
- Атомная энергия
Различные источники энергии
Вот обзор каждого из различных источников энергии, которые используются, и потенциальные проблемы для каждого из них.
1. Солнечная энергия
Основным источником энергии является солнце.Солнечная энергия собирает энергию солнца, используя коллекторные панели для создания условий, которые затем можно превратить в своего рода энергию. Большие поля солнечных батарей часто используются в пустыне, чтобы собрать достаточно энергии для зарядки небольших подстанций, и многие дома используют солнечные системы для обеспечения горячей водой, охлаждением и дополнительным электричеством.
Проблема с солнечными батареями заключается в том, что, хотя доступного солнечного света в избытке, только определенные географические районы мира получают достаточно прямой солнечной энергии в течение достаточно долгого времени, чтобы генерировать полезную энергию из этого источника.
Его доступность также зависит от смены сезонов и погоды, когда они не всегда могут быть использованы. Это требует больших первоначальных инвестиций для продуктивного использования, поскольку технология хранения солнечной электроэнергии еще не достигла своего оптимального потенциала.
2. Энергия ветра
Энергия ветра становится все более распространенной. Новые инновации, которые позволяют появляться ветряным электростанциям, делают их более распространенным зрелищем. Используя большие турбины, чтобы использовать имеющийся ветер в качестве мощности для вращения, турбина может затем вращать генератор для производства электроэнергии.
Требует больших вложений, да и скорость ветра каждый раз неравномерна, что влияет на выработку электроэнергии. Хотя многим это казалось идеальным решением, реальность ветряных электростанций начинает проявлять непредвиденное воздействие на окружающую среду, что может не сделать их идеальным выбором.
3. Геотермальная энергия
Источник: Canva Геотермальная энергия — это энергия, добываемая из-под земли. Он чистый, устойчивый и экологически чистый. Высокие температуры постоянно производятся внутри земной коры за счет медленного замедления радиоактивных частиц.Горячие камни, находящиеся под землей, нагревают воду, которая производит пар.
Затем пар улавливается, что помогает вращать турбины. Затем вращающиеся турбины приводят в действие генераторы.
Геотермальная энергия может использоваться в жилых помещениях или в крупных промышленных масштабах. В древности его использовали для купания и обогрева помещений. Геотермальные электростанции обычно имеют низкий уровень выбросов, если они закачивают пар и воду, которые используют, обратно в резервуар.
Самым большим недостатком геотермальной энергии является то, что ее можно производить только на отдельных участках по всему миру.Самая большая группа геотермальных электростанций в мире расположена в Гейзерах, геотермальном поле в Калифорнии, США.
Еще одним недостатком является то, что там, где нет подземных резервуаров, создание геотермальных электростанций может увеличить риск землетрясений в районах, уже считающихся горячими геологическими точками.
4. Водородная энергия
Водород доступен с водой (h3O) и является наиболее распространенным элементом, доступным на Земле.
Вода содержит две трети водорода и может быть найдена в сочетании с другими элементами.
После отделения его можно использовать в качестве топлива для выработки электроэнергии. Водород является огромным источником энергии и может использоваться в качестве источника топлива для кораблей, транспортных средств, домов, промышленности и ракет. Он полностью возобновляем, может производиться по требованию и не оставляет токсичных выбросов в атмосферу.
5. Приливная энергия
Источник: CanvaЭнергия приливов использует приливы и отливы для преобразования кинетической энергии приливов и отливов в электрическую энергию.Производство энергии за счет приливной энергии наиболее распространено в прибрежных районах. Энергия приливов является одним из возобновляемых источников энергии и производит большое количество энергии, даже когда скорость приливов мала.
При повышении уровня воды в океане возникают приливы, которые носятся в океане взад и вперед. Чтобы получить достаточную мощность от потенциала приливной энергии, высота прилива должна быть как минимум на пять метров (около 16 футов) больше, чем высота отлива.
Огромные инвестиции и ограниченная доступность площадок — вот лишь некоторые из недостатков приливной энергии. Высокое гражданское строительство и высокий тариф на покупку электроэнергии делают капитальные затраты на приливные электростанции очень высокими.
6. Волновая энергия
Источник: CanvaЭнергия волн производится из волн, которые возникают в океанах. Поскольку в океане правит гравитация Луны, это делает использование ее силы привлекательным вариантом. Были изучены различные методы преобразования энергии волн в электроэнергию с помощью конструкций, подобных плотинам, или устройств, закрепленных на дне океана на поверхности воды или непосредственно под ней.
Энергия волн возобновляема, экологически безопасна и не наносит вреда атмосфере. Его можно использовать в прибрежных районах многих стран, и он может помочь стране уменьшить свою зависимость от зарубежных стран в плане топлива.
Производство волновой энергии может нанести ущерб морской экосистеме, а также стать источником беспокойства для частных и коммерческих судов.
Он сильно зависит от длины волны, а также может быть источником визуального и шумового загрязнения. Эта энергия также менее интенсивна по сравнению с тем, что имеется в более северных и южных широтах.
7. Гидроэнергетика
Источник: CanvaМногие люди не знают, что большинство городов и поселков в мире зависят от гидроэнергетики, и так было в прошлом столетии. Каждый раз, когда вы видите крупную плотину, она снабжает электроэнергией электростанцию. Энергия воды используется для включения генераторов для производства электроэнергии, которая затем используется. Он не загрязняет окружающую среду, не влечет за собой отходов или выделяет токсичные газы и не наносит вреда окружающей среде.
Проблемы, с которыми сейчас сталкивается гидроэнергетика, связаны со старением плотин.Многие из них нуждаются в серьезной реставрации, чтобы оставаться в рабочем состоянии и в безопасности, а это стоит огромных денег. Утечка запасов питьевой воды в мире также вызывает проблемы, поскольку поселкам может понадобиться потреблять воду, которая также обеспечивает их электроэнергией.
8. Энергия биомассы
Источник: CanvaЭнергия биомассы производится из органических материалов и широко используется во всем мире. Хлорофилл, присутствующий в растениях, улавливает солнечную энергию, превращая углекислый газ из воздуха и воду из земли в углеводы в процессе фотосинтеза.Когда растения сжигаются, вода и углекислый газ снова выбрасываются обратно в атмосферу.
Биомасса обычно включает сельскохозяйственные культуры, растения, деревья, обрезки дворов, древесную щепу и отходы животноводства. Энергия биомассы используется для отопления и приготовления пищи в домах и в качестве топлива в промышленном производстве.
Однако сбор топлива требовал кропотливой работы. Этот вид энергии производит большое количество углекислого газа в атмосферу. При отсутствии достаточной вентиляции при приготовлении пищи в помещении такие виды топлива, как навоз, вызывают загрязнение воздуха, что представляет серьезную опасность для здоровья.Более того, неустойчивое и неэффективное использование биомассы приводит к уничтожению растительности и, следовательно, к деградации окружающей среды.
9. Атомная энергетика
Источник: CanvaХотя ядерная энергетика остается предметом споров о том, насколько безопасно ее использование и является ли она действительно энергоэффективной, если принять во внимание производимые ею отходы, на самом деле она остается одной из основных возобновляемых источников энергии, доступных миру.
Энергия создается в результате особой ядерной реакции, затем собирается и используется для питания генераторов.Хотя почти в каждой стране есть атомные генераторы, существуют моратории на их использование или строительство, поскольку ученые пытаются решить вопросы безопасности и утилизации отходов.
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.
В будущем ядерная энергетика будет использовать реакторы на быстрых нейтронах, не только используя примерно в 60 раз больше энергии из урана, но и раскрывая потенциал использования тория, который является более распространенным элементом, в качестве топлива. Теперь около 1,5 млн тонн обедненного урана, который рассматривается как не более чем отходы, становятся топливным ресурсом.
По сути, во время работы они будут «обновлять» свой собственный топливный ресурс. Возможный результат состоит в том, что ресурс топлива, доступного для реакторов на быстрых нейтронах, настолько велик, что значительное истощение источника топлива практически невозможно.
10. Ископаемое топливо (уголь, нефть и природный газ)
Источник: Canva Когда большинство людей говорят о различных источниках энергии, в качестве вариантов они называют природный газ, уголь и нефть — все они считаются одним источником энергии из ископаемого топлива. Ископаемое топливо обеспечивает электроэнергией большую часть мира, в основном используя уголь и нефть.
Нефть перерабатывается во многие продукты, наиболее часто используемым из которых является бензин. Природный газ становится все более распространенным, но в основном используется для отопления, хотя на улицах появляется все больше и больше транспортных средств, работающих на природном газе.
Проблема с ископаемым топливом двояка. Чтобы добраться до ископаемого топлива и преобразовать его в использование, необходимо сильное разрушение и загрязнение окружающей среды. Запасы ископаемого топлива также ограничены, и их хватит только еще на 100 лет при базовом уровне потребления.
Нелегко определить, какой из этих различных источников энергии лучше всего использовать. Все они имеют свои хорошие и плохие стороны. В то время как сторонники каждого типа власти рекламируют свои как лучшие, правда в том, что все они несовершенны.Что должно произойти, так это согласованные усилия, чтобы изменить то, как мы потребляем энергию, и создать баланс между тем, из каких источников мы черпаем.
Энергетические ресурсы
Энергия недр Земли
Распад радиоактивных элементов произвел тепло по всей Земле история. Именно это тепло вызывает повышение температуры с глубиной в Земле. и отвечает за плавление мантийных пород с образованием магм.Магмы могут переносить тепло вверх в земную кору. Подземные воды, циркулирующие вблизи магматических интрузий уносит тепло обратно к поверхности. Если эта горячая вода может быть подключена, ее можно использовать непосредственно для обогрева домов, или, будучи захваченным на большой глубине под давлением, его можно превратить в пар, который расширяется и приводит в действие турбину для выработки электроэнергии.
Энергия, запасенная в химических связях
Энергия, запасенная в химических связях, запускает химические реакции.При протекании реакций эта энергия либо выделяется, либо поглощается. Если он поглощается, он сохраняется в химической связи для последующего использования.
Если он высвобождается, он может производить полезную тепловую энергию. электричество и свет.
: происходит химическая реакция, при которой водород взаимодействует с кислородом в электролитной ванне с образованием H 2 O и выделением электричества и тепла. Реакция не загрязняет окружающую среду, но в настоящее время есть проблемы, такие как безопасное хранение и распределение сжатого газообразного водорода и эффективное производство водорода.
Энергия биомассы — еще один пример. Он включает сжигание (химическая реакция) древесины или других органических побочных продуктов. Такие органические
материал производится фотосинтезом, химическим процессом, который получает энергию из
Солнце и хранит эту энергию до тех пор, пока материал не сгорит.
Ископаемое топливо — Энергия биомассы, которая находится в недрах Земли, где она хранится до
люди извлекают и сжигают его, чтобы высвободить энергию.
Среди этих источников нефть (нефть и природный газ), горючие сланцы, битуминозные пески и уголь. Все это будет одной из основных тем нашего обсуждения здесь.
Геология и энергетические ресурсы
Эксплуатация человеком почти всех источников энергии, перечисленных выше, требует геологических знаний.
При использовании прямой солнечной энергии для нагрева воды и домов не требует геологических знаний, в отличие от изготовления солнечных элементов, потому что материал для изготовления таких ячеек требуется знание конкретных месторождений полезных ископаемых.Химические вещества для производства проводов (железо, медь, золото), аккумуляторов (Li, Cd, Ni) и электродвигателей (Fe, Cu, редкоземельные элементы) должны быть извлечены из Земли с использованием геологических знаний.
Гидроэнергетика
требует геологических знаний, чтобы удостовериться, что плотины построены в районах, где они
не рухнет и не нанесет вреда человеческому населению.
Поиск ископаемого топлива и геотермальной энергии безусловно, требует геологических знаний.
Ядерная энергия требует, чтобы геологи нашли месторождения урана для производства топлива, геологи для поиска мест для ядерной энергетики растения, которые не развалятся из-за таких вещей, как землетрясения, оползни, наводнения или вулканических извержений и требует от геологов помощи в определении безопасных мест хранения продукты ядерных отходов.
Опять же, здесь сосредоточимся на ископаемом топливе.
Что такое альтернативные источники энергии? 5 видов альтернативной энергии
Различные типы альтернативных источников энергии
На протяжении нескольких десятилетий ведется немало дискуссий об ущербе, наносимом окружающей среде мусором и выбросом в атмосферу вредных газов. Многие идеи о том, как защитить окружающую среду, были реализованы либо общественным сознанием, либо законом, чтобы помочь очистить землю и уменьшить загрязнение в будущем.
Эти идеи варьируются от переработки до сбора мусора и использования альтернативных источников энергии. Мы сосредоточимся на преимуществах, возможностях и барьерах, связанных с использованием альтернативной энергии.
Альтернативную энергию лучше всего определить как использование источников энергии, отличных от традиционных ископаемых видов топлива, которые считаются вредными для окружающей среды и которых не хватает. Ископаемые виды топлива состоят из природного газа, угля и нефти. В настоящее время ископаемое топливо является наиболее используемым источником энергии для обогрева наших домов и питания наших автомобилей.Чтобы использовать эти виды топлива в качестве энергии, их необходимо сжечь, а при сжигании этих видов топлива в атмосферу выбрасываются вредные газы, вызывающие загрязнение. Еще одна проблема, связанная с ископаемым топливом, — это его предложение: неясно, как долго хватит запасов нефти и угля при нынешнем уровне потребления или будут ли обнаружены новые запасы до того, как иссякнут текущие запасы.
Оценки того, как долго хватит текущих запасов, составляют от 20 до 400 лет. Из-за этих опасений по поводу ископаемого топлива все больше людей начинают использовать альтернативные источники энергии.Некоторыми популярными альтернативными источниками энергии являются энергия ветра, гидроэлектроэнергия (энергия воды), солнечная энергия, биотопливо и водород. Все эти виды топлива имеют две общие черты: их незначительное воздействие на окружающую среду на Земле и их устойчивость (бесконечное снабжение) в качестве источника энергии.
Итак, если альтернативные источники энергии должны решить наши экологические проблемы и проблемы с поставками, почему мы не перешли на использование исключительно альтернативных источников энергии? Ну, простой ответ заключается в том, что альтернативные источники энергии также имеют общие барьеры для их использования в качестве широко распространенных источников энергии.Эти барьеры включают местоположение, хранение, высокую стоимость производства и использования, а также нестабильную поставку энергии.
Энергия ветра
Энергия ветра не является новым источником энергии. На протяжении сотен лет люди использовали силу ветра для отправки своих кораблей через океаны и использовали ветряные мельницы для измельчения зерна, перекачивания воды и распиливания древесины. Силу ветра легче всего увидеть с помощью детской ветряной мельницы. Основная концепция заключается в том, что когда ветряная мельница удерживается встречными потоками ветра, ветер захватывает изгиб лопастей, заставляя ветряную мельницу вращаться.Это энергия ветра в действии.
Ветряная турбина работает так же, как старомодная ветряная мельница, поскольку она также использует кинетическую энергию ветра (энергия, вызванная движением), чтобы вращать лопасти. Лопасти вращают вал, соединенный с генератором . Генератор – это устройство, которое преобразует механическую энергию в электрическую. Внутри генератора медная катушка перемещается через магнитное поле валом, соединенным с подвижными лопастями.
Это движение заставляет электрический ток течь через медную катушку.Когда генератор механически приводится в действие ветром через ветряную турбину, он может производить электричество.
Энергия ветра считается экологически чистым источником энергии, поскольку при производстве энергии ветра не используются химические процессы. Никаких побочных продуктов, таких как двуокись углерода, не производится, чтобы вызвать загрязнение воздуха или воды. Генерация энергии ветра — это возобновляемый ресурс, который никогда не иссякнет, и это отличный источник энергии для людей, живущих в отдаленных районах, где может быть трудно снабжать их электроэнергией с помощью проводов, подключенных к электростанции, которая находится далеко.Фактическое пространство, занимаемое ветряной турбиной, относительно невелико по сравнению с другими альтернативными источниками энергии. Диаметр основания составляет всего около шести футов, что делает стоимость недвижимости для ветряной турбины относительно дешевой.
Проблема с использованием энергии ветра заключается в том, что она не всегда является гарантированным источником энергии. Когда ветер не дует, электричество не может быть выработано, и необходимо полагаться на резервный источник энергии. Ветряные электростанции необходимы для коммерческой генерации, что поднимает вопрос об обструкции пейзажа, вызванной таким количеством ветряных турбин, выстроенных рядом друг с другом.Многие люди не хотят видеть несколько ветряков за окнами своей кухни. Другая проблема заключается в опасности, которую эти движущиеся лопасти представляют для птиц, пролетающих в этом районе. Ветряные турбины новой конструкции имеют более крупные лопасти, которые вращаются с меньшей скоростью, чтобы птицы могли их видеть и не застревать в лопастях.
Гидроэнергетика
Термин гидроэлектроэнергия относится к производству электроэнергии за счет энергии воды. «Гидро» происходит от греческого слова «гидра», что означает «вода».Как и энергия ветра, использование воды для получения энергии также имеет более ранние корни, чем современные времена.
Водяные колеса впервые использовались для захвата энергии воды и механического измельчения зерна. Позже они использовались для перекачивания воды, орошения сельскохозяйственных культур, привода лесопилок и текстильных фабрик. Сегодня мы используем водяные турбины так же, как ветряные турбины, для выработки электроэнергии.
Наиболее распространенным источником получения энергии воды сегодня являются гидроэлектростанции. Гидроэлектростанции обычно требуют плотины, построенной на реке, которая создает резервуар с водой.Плотина сдерживает воду до тех пор, пока ворота не откроются, чтобы позволить воде течь. Под действием силы тяжести вода проходит по трубопроводу, называемому водоводом , к турбине. Изменение высоты через затвор помогает воде наращивать давление по мере приближения к турбине. Движущаяся вода достигает турбины и вращает лопасти турбины. Над турбиной находится генератор, который соединен с турбиной валом. Подобно генератору ветряной турбины, генератор в водяной турбине также вырабатывает электричество, перемещая ряд медных катушек мимо магнитов.
Затем трансформатор берет электричество, произведенное генератором, и преобразует его в ток более высокого напряжения. Электричество теперь готово для питания предприятий и домов по линиям электропередач.
Гидроэлектроэнергия — это возобновляемый источник, не производящий отходов и не загрязняющий окружающую среду. В отличие от энергии ветра гидроэнергетика более надежна. Энергия может накапливаться для использования плотиной, сдерживающей воду, пока не потребуется больше энергии. Однако для гидроэлектроэнергии требуется большая электростанция, строительство которой очень дорого.Эти электростанции также требуют строительства плотин на реках, изменяя экосистему района. Вместо реки в районе плотины теперь большое озеро, которое расширяется над местами обитания наземных животных. Количество и качество воды, вытекающей из плотины, может оказывать неблагоприятное (негативное) влияние на растения, живущие на суше и в воде ниже.
Солнечная энергия
Солнечная энергия просто использует солнечный свет в качестве энергии.
Это можно сделать, используя солнечную батарею для преобразования солнечного света в электричество, используя солнечные тепловые панели, которые используют солнечный свет для нагрева воздуха и воды, или пассивно используя солнечную энергию, позволяя солнечному свету проникать через окна для обогрева здания.Общая энергия, которую мы получаем от солнца каждый год, примерно в 35 000 раз больше энергии, чем потребляет человечество, а это означает, что этот источник энергии, вероятно, является одним из лучших источников для будущего. Задача заключается в использовании и хранении этой энергии экономически эффективным способом.
Одним из самых популярных способов использования солнечной энергии является использование фотоэлектрических (PV) элементов, также известных как солнечные элементы. Фотоэлементы работают, поглощая частицы солнечной энергии, из которых состоит солнечный свет.Эти частицы называются фотонами. Поглощенные фотоны переносятся на полупроводниковый материал, обычно кремний. (Полупроводники — это вещества, которые проводят электричество легче, чем изоляторы, но не так легко, как проводники, такие как медь.) Электроны в полупроводнике выбиваются падающими фотонами, оставляя промежутки между связями атомов. И свободные электроны, и открытые пространства могут нести электрический ток. Фотоэлементы построены с одним или несколькими электрическими полями для управления потоком электронов, таким образом, контролируя поток тока.Когда металлические контакты размещаются сверху и снизу фотоэлемента (как у батареи), мы можем извлекать этот электрический ток, чтобы использовать его в нашей повседневной жизни.
Как и упомянутые выше альтернативные источники энергии, солнечная энергия является возобновляемой и не загрязняет окружающую среду. В отличие от ветряных турбин и гидроэлектроэнергии, фотоэлектрическое преобразование в электричество осуществляется напрямую, то есть не требуется дорогостоящий громоздкий генератор. Как и ветряные турбины, солнечная энергия также может использоваться в удаленных местах, где было бы экономически невозможно обеспечить электроэнергию с удаленной электростанции.Солнечная энергия также может быть очень эффективной для обеспечения тепла и света за счет использования солнечных печей, солнечных водонагревателей, солнечных обогревателей для дома и использования световых люков.
Солнечная энергия имеет общий недостаток с ветряными турбинами: их непредсказуемость. Солнечная энергия работает только тогда, когда светит солнце, что делает фотоэлементы неэффективными ночью, а в пасмурный день они работают или промахиваются. В это время необходимо реализовать накопление энергии, чтобы сделать солнечную энергию основным источником энергии. Многие формы солнечной энергии до сих пор экономически нецелесообразны.Фотоэлектрические электростанции дороги в строительстве, и их эффективность составляет всего около 10% при производстве энергии. Электростанции требуется около пяти лет, чтобы произвести то же количество энергии, что и первоначальное здание электростанции. С современными технологиями солнечную энергию лучше всего использовать в меньших масштабах, например, в отдельных домах.
Биотопливо
Существует множество источников энергии, подпадающих под категорию биотоплива: биомасса, биодизель, этанол и метанол — вот лишь некоторые из них.Основная идея здесь заключается в использовании органических веществ (обычно растительного происхождения) в качестве источника топлива. Биомасса относится к использованию мусора и растительности в качестве источника топлива. Когда мусор разлагается (разлагается), он производит газ под названием метан, который можно улавливать, а затем сжигать для получения энергии, которую можно превратить в электричество. Растительность можно сжигать напрямую, как и ископаемое топливо, для получения энергии. Хотя эти методы действительно помогают в области затрат и устойчивости, они по-прежнему оказывают значительное воздействие на окружающую среду, как и ископаемое топливо.
Этанол и метанол — это два спирта, которые производятся из биомассы. Этанол обычно производят из кукурузы, но его также можно производить из сельскохозяйственных, лесозаготовительных и бумажных отходов. Метанол также известен как древесный спирт, поскольку его можно производить из дерева; однако большая часть метанола производится с использованием природного газа, поскольку он дешевле. В то время как биодизель является альтернативой дизельным двигателям, этанол и метанол являются альтернативой бензиновым двигателям. Большинство частных транспортных средств имеют бензиновые двигатели и могут использовать смеси этанола с небольшой модификацией двигателя или без нее.Этанол также сгорает чище и производит меньше выбросов парниковых газов, чем бензин. Однако сравнивать цену на этанол с ценой на бензин немного сложно. Один галлон чистого этанола содержит на 34% меньше энергии, чем один галлон чистого бензина. Обычная смесь этанола, E85, представляет собой смесь 85% этанола и 15% бензина и обеспечивает на 27% меньшую экономию топлива, чем 100% бензин. Таким образом, для того, чтобы E85 стоил меньше, чем бензин, он должен иметь снижение цены более чем на 27% по сравнению с бензином. Бензин стоит 3 доллара.00 галлон имеет такую же экономию топлива, как E85, который стоит 2,19 доллара за галлон.
Биодизель производится путем объединения растительного масла, такого как рапсовое или соевое масло, и спирта, такого как метанол или этанол. Катализатор часто добавляют для увеличения скорости реакции между растительным маслом и спиртом. Этот процесс производства биодизеля называется переэтерификацией (для получения дополнительной информации о переэтерификации нажмите здесь). Этот химический процесс заставляет глицерин отделяться от жира в растительном масле, оставляя после себя два продукта: метиловый эфир или этиловый эфир (химическое название биодизеля) и глицерин.Глицерин — ценный побочный продукт, часто используемый для изготовления мыла и других продуктов.
Биодизельсчитается идеальным топливом, потому что он полностью сгорает и может использоваться в любом дизельном двигателе. Его часто смешивают с обычным дизельным топливом, чтобы избежать осложнений при использовании в холодную погоду. Чистое биодизельное топливо превращается в гель при более высокой температуре, чем нефтяное дизельное топливо. (Соевое биодизельное топливо, купленное в США, начинает желатинизироваться при температуре около 40 ° F.) Это означает, что при минусовых температурах сложнее запустить грузовик, работающий на биодизеле, чем грузовик, работающий на нефтяном дизельном топливе.Биодизель стоит дороже в производстве и, следовательно, стоит дороже, чем дизельное топливо. В противном случае биодизель работает так же, как нефтяное дизельное топливо. Чистое биодизельное топливо и биодизельные смеси выделяют меньше парниковых газов, являются биоразлагаемыми (способны разлагаться естественными процессами) и могут продлить срок службы дизельных двигателей. Некоторые заправочные станции, поставляющие дизельное топливо, также предоставляют биодизельное топливо. Эти розничные торговцы более распространены в штатах Среднего Запада. Вот карта розничных продавцов биодизеля в США.
Водород
Одним из самых многообещающих альтернативных видов топлива будущего является водород. Его большие запасы и чистое горение заставляют многих ученых и экологически сознательных граждан рассматривать его как решение для замены ископаемого топлива без радикального изменения нашего нынешнего образа жизни и зависимости от личных автомобилей. В отличие от ископаемого топлива, это неуглеродное топливо, поэтому при его сжигании не образуется больше углекислого газа. Водород — самый простой и распространенный элемент на Земле, он содержится в воде, воздухе и всех органических веществах.Однако даже при всех этих плюсах на пути использования водорода в качестве основного источника топлива стоят две основные проблемы: его производство и его хранение.
Существует два основных способа получения водорода: электролиз и риформинг природного газа. Электролиз предполагает использование электрического тока для расщепления молекулы воды на водород и кислород. (Чтобы выделить водород в домашних условиях с помощью электролиза, нажмите здесь.) В процессе риформинга природного газа метан (который является основным компонентом природного газа, используемого для производства водорода) нагревается с помощью пара, вызывая реакцию между метаном и водой. пар, который производит водород, двуокись углерода и следовые количества окиси углерода.В настоящее время оба метода используют природный газ для производства водорода. Реформирование метана требует отделения водорода от углерода в метан, но для электролиза требуется источник энергии для производства электричества для расщепления молекулы воды. Природный газ чаще всего используется в качестве источника топлива для производства этой электроэнергии. Поскольку оба этих метода требуют потребления природного газа для производства водорода, водород стоит дороже, чем природный газ.
Водород можно использовать для питания транспортных средств двумя способами: для производства электроэнергии в топливном элементе или непосредственно в двигателе внутреннего сгорания.Использование водорода в топливном элементе является более чистым методом. Топливный элемент — это электрохимическое устройство, которое объединяет водород и кислород для производства электроэнергии. Его единственными побочными продуктами являются тепло и вода, которые не загрязняют окружающую среду. При использовании водорода непосредственно в двигателе внутреннего сгорания водород сгорает с наружным воздухом (который примерно на две трети состоит из азота), образуя оксидные газы на основе азота, которые вызывают некоторое загрязнение, и водяной пар. Независимо от того, используется ли водород непосредственно в двигателе внутреннего сгорания или в топливном элементе, оба метода требуют хранения водорода для использования во время движения транспортного средства.По весу водород производит больше энергии при сгорании по сравнению с любым другим топливом — один фунт водорода производит в 2,6 раза больше энергии, чем один фунт бензина. Однако водород — это газ, поэтому один фунт водорода занимает в четыре раза больше места, чем один фунт бензина. Например, транспортное средство, вмещающее 15 галлонов бензина, должно содержать 60 галлонов эквивалентной стоимости водорода для производства такого же количества энергии. Бак в автомобиле должен быть размером с две средние ванны, чтобы вмещать водород, необходимый для того, чтобы проехать разумное расстояние без дозаправки.Однако 15 галлонов бензина будут весить 90 фунтов, тогда как 60 галлонов водорода будут весить всего 34 фунта.
Чтобы решить эту космическую проблему, водород можно превратить в жидкость, которая занимает меньше места, чем водород в виде газа, но для того, чтобы превратить водород в жидкость, его необходимо охладить и поддерживать до -423,2 ° по Фаренгейту. Хранение водорода в виде газа или жидкости очень дорого и обременительно. Тем не менее, на горизонте есть надежда. Министерство энергетики США предложило ученым гранты на поиск способов улучшения хранения водорода в небольших транспортных средствах за счет улучшения сжатия и сжижения водорода, использования гидридов металлов для хранения большего количества водорода без увеличения веса транспортного средства и улучшения использование адсорбирующих материалов для сбора и удержания газообразного водорода на поверхности твердого тела.Однако, даже если мы преодолеем проблему хранения, мы все равно столкнемся с препятствиями и затратами на замену всех автомобилей с бензиновым двигателем на автомобили с водородным двигателем и замену бензиновых заправочных станций на водородные заправочные станции, чтобы стать Америкой, основанной на водороде.
Что такое альтернативная энергия? — Определение и источники — Видео и стенограмма урока
Различные типы альтернативных источников энергии
Крупнейшими источниками альтернативной энергии являются солнечная, ветровая, геотермальная, гидроэлектроэнергия, приливы, энергия биомассы и водород.Они не идеальны, но они чище и могут стать нашими основными источниками энергии в будущем. Итак, по очереди, каковы эти альтернативные энергии и каковы ограничения каждой из них?
Солнечная энергия может быть пассивной или активной. В пассивной солнечной энергии внимание уделяется ориентации здания, строительным материалам и даже тому, как свет будет рассеиваться в здании, чтобы в полной мере использовать бесплатную энергию, сияющую на нас от солнца.В активной солнечной энергии фотоэлектрические солнечные панели используются для сбора солнечной энергии, чтобы ее можно было хранить и использовать. Недостатки? Солнечные панели могут быть дорогими, а в пасмурные дни ни пассивная, ни активная солнечная энергия не так полезны.
Энергия ветра может улавливаться лопастями ветряных турбин и преобразовываться в электрический ток для питания всего, что зависит от электричества. Загрязнения нет, в мире всегда будет ветер, а ветряные турбины могут быть на суше или в море.Но в местах, где на ветер нельзя рассчитывать, он является привередливым источником энергии.
Геотермальная энергия использует тепло, которое естественным образом содержится в недрах земли. Пар, улавливаемый от выделяющегося тепла, используется для вращения турбин, вырабатывающих электричество. В отличие от некоторых других альтернативных источников энергии, которые бесконечны, пар может, ну, испариться и закончиться.
Вы когда-нибудь клали большой палец на конец водопроводного шланга, чтобы увеличить напор воды? Гидроэлектроэнергия использует аналогичный подход для подачи запруженной воды через ряд турбин и генераторов для производства энергии. Энергия приливов использует аналогичную идею, но с естественной энергией приливов. В любом случае вода при этом не загрязняется, а количество проходящей через нее воды можно регулировать в зависимости от потребности в энергии. Но плотины могут быть дорогими, а засухи представляют собой проблему для гидроэнергетики.
Энергия биомассы сложна. Он использует энергию древесины, пищевых отходов и сельскохозяйственных культур, которая выделяется при их сжигании. В очень хороших системах биомассы большая часть этой энергии может быть собрана, но когда что-то сжигается, это также может загрязнять окружающую среду.
Водород имеет хороший потенциал в качестве альтернативного источника энергии. Водородные топливные элементы уже используются для питания автомобилей, автобусов и грузовиков. Основными побочными продуктами водородных топливных элементов являются кислород и капля воды. Но водородные топливные элементы дороги, а заправочных станций недостаточно, чтобы большинство людей могли рассчитывать на семейный автомобиль с водородным двигателем, чтобы доставить детей в школу, на футбольную тренировку, в продуктовый магазин и в поездку по штату. бабушка.
Краткий обзор урока
Альтернативная энергия — это любой источник энергии, который не использует ископаемое топливо (уголь, бензин и природный газ). Возобновляемая энергия поступает из природных источников, которые не истощаются. Поскольку ископаемое топливо загрязняет окружающую среду и ограничено, люди ищут альтернативы. Альтернативные виды энергии, которые уже используются: солнечная, ветровая, геотермальная, гидроэлектрическая, приливная, биомасса и водородная . У каждого есть свои плюсы и минусы, и в конечном итоге энергия, которую мы используем, скорее всего, будет смесью всех из них.
Энергия может быть определена как способность или способность выполнять работу.Он играет важную роль в нашей повседневной жизни, поскольку требуется во всех областях, таких как промышленность, транспорт, связь, спорт, оборона, домашнее хозяйство, сельское хозяйство и многое другое. Источников энергии для получения энергии предостаточно. Эти энергоресурсы можно разделить на традиционные и нетрадиционные источники энергии. Давайте посмотрим, чем они отличаются друг от друга! Традиционные источники энергии:Традиционные источники энергии – это природные энергетические ресурсы, имеющиеся в ограниченном количестве и используемые в течение длительного времени.Их называют невозобновляемыми источниками, поскольку после их истощения они не могут генерироваться со скоростью, которая может поддерживать скорость их потребления. Они образуются из разлагающегося вещества в течение сотен миллионов лет. Эти ресурсы в значительной степени истощены из-за их непрерывной эксплуатации. Считается, что запасы нефти в нашей стране будут исчерпаны в течение нескольких десятилетий, а запасов угля хватит еще на сто лет. Некоторые распространенные примеры традиционных источников энергии включают уголь, нефть, природный газ и электричество. Нетрадиционные источники энергии:Нетрадиционные источники энергии – это источники энергии, которые постоянно пополняются за счет естественных процессов. Их нельзя легко исчерпать, их можно постоянно генерировать, поэтому их можно использовать снова и снова, например. солнечная энергия, энергия ветра, энергия приливов, энергия биомассы, геотермальная энергия и т. д. Энергия, полученная из нетрадиционных источников, известна как нетрадиционная энергия. Эти источники не загрязняют окружающую среду и не требуют больших затрат.Их называют возобновляемыми ресурсами, поскольку они могут быть заменены естественными процессами со скоростью, равной или превышающей скорость их потребления. Основываясь на приведенной выше информации, некоторые из ключевых различий между традиционными и нетрадиционными источниками энергии заключаются в следующем:
|
