Возобновляемая энергия

Часть серии о
Устойчивая энергия
Обзор
Низкоуглеродистая энергия Углеродно-нейтральное топливо Поэтапный отказ от ископаемого топлива
Энергосбережение
Когенерация Эффективное использование энергии Хранилище энергии Зеленое здание Тепловой насос Микрогенерация
Возобновляемая энергия
Биоэнергетика Геотермальный Гидроэлектроэнергия Солнечная Приливный Волна Ветер
Экологичный транспорт
Электромобиль Зеленый автомобиль Подключаемый гибрид
Портал возобновляемой энергии  Портал окружающей среды
v т е

Возобновляемая энергия - это полезная энергия, которая собирается из возобновляемых ресурсов , которые естественным образом пополняются в человеческом масштабе времени , включая углеродно-нейтральные источники, такие как солнечный свет , ветер , дождь , приливы , волны и геотермальное тепло . ^[2] Этот термин часто также включает биомассу , углеродно-нейтральный статус которой обсуждается. ^{[3] [4]} Этот тип источника энергии отличается от ископаемого топлива., которые используются гораздо быстрее, чем пополняются.

Возобновляемая энергия часто дает энергию в четырех важных областях: производство электроэнергии , нагрев / охлаждение воздуха и воды , транспорт и услуги электроснабжения в сельской местности (вне сети) . ^[5]

Согласно отчету REN21 за 2017 год, возобновляемые источники энергии обеспечили 19,3% глобального потребления энергии людьми и 24,5% выработки электроэнергии в 2015 и 2016 годах, соответственно. Это потребление энергии делится на 8,9%, приходящуюся на традиционную биомассу, 4,2% на тепловую энергию (современная биомасса, геотермальное и солнечное тепло), 3,9% на гидроэлектроэнергетику и оставшиеся 2,2% на электричество из ветра, солнца, геотермальной энергии и других форм биомасса. Мировые инвестиции в возобновляемые технологии составили более 286 миллиардов долларов США в 2015 году. ^[6] В 2017 году мировые инвестиции в возобновляемые источники энергии составили 279,8 миллиардов долларов США, из которых на Китай приходилось 126,6 миллиардов долларов США, или 45% мировых инвестиций, на Соединенные Штаты.на 40,5 млрд долларов США и в Европе на 40,9 млрд долларов США. ^{[7] По} оценкам, в мире насчитывалось 10,5 миллиона рабочих мест, связанных с отраслями возобновляемой энергетики, при этом солнечная фотоэлектрическая энергия является крупнейшим работодателем в области возобновляемых источников энергии. ^[8] Системы возобновляемых источников энергии быстро становятся более эффективными и дешевыми, и их доля в общем потреблении энергии увеличивается. ^[9] По состоянию на 2019 год более двух третей вновь установленных электрических мощностей во всем мире были возобновляемыми. ^[10] Рост потребления угля и нефти может прекратиться к 2020 году из-за увеличения потребления возобновляемых источников энергии и природного газа . ^{[11] [12] [13]}

На национальном уровне по крайней мере 30 стран мира уже имеют возобновляемые источники энергии, на которые приходится более 20 процентов энергоснабжения. Согласно прогнозам, в ближайшее десятилетие и в последующие годы национальные рынки возобновляемых источников энергии будут продолжать активно расти. ^[14] По крайней мере, две страны, Исландия и Норвегия, уже вырабатывают всю свою электроэнергию с использованием возобновляемых источников энергии, а многие другие страны поставили цель достичь в будущем 100% возобновляемых источников энергии . ^[15] По крайней мере 47 стран мира уже имеют более 50 процентов электроэнергии из возобновляемых источников. ^{[16] [17] [18]}Возобновляемые источники энергии существуют на обширных географических территориях, в отличие от ископаемых видов топлива, которые сосредоточены в ограниченном числе стран. Быстрое внедрение возобновляемых источников энергии и технологий повышения энергоэффективности приводит к значительной энергетической безопасности , смягчению последствий изменения климата и экономическим выгодам. ^[19] Международные опросы общественного мнения находят сильную поддержку в продвижении возобновляемых источников энергии, таких как солнечная энергия и энергия ветра. ^{[20] [21]}

Хотя многие проекты в области возобновляемых источников энергии являются крупномасштабными, технологии возобновляемых источников также подходят для сельских и отдаленных районов и развивающихся стран , где энергия часто имеет решающее значение для человеческого развития . ^{[22] [23]} Поскольку большинство технологий возобновляемых источников энергии обеспечивают электроэнергию, внедрение возобновляемых источников энергии часто применяется в сочетании с дальнейшей электрификацией , которая имеет ряд преимуществ: электричество можно преобразовать в тепло, можно преобразовать в механическую энергию с высокой эффективностью и чистый на момент потребления. ^{[24] [25]}Кроме того, электрификация с использованием возобновляемых источников энергии более эффективна и, следовательно, приводит к значительному сокращению потребностей в первичной энергии. ^[26]

Обзор

Потоки возобновляемой энергии связаны с такими природными явлениями, как солнечный свет , ветер , приливы , рост растений и геотермальное тепло , как поясняет Международное энергетическое агентство : ^[28]

Возобновляемая энергия получается из естественных процессов, которые постоянно пополняются. В своих различных формах он исходит непосредственно от солнца или от тепла, генерируемого глубоко под землей. В определение включено электричество и тепло, вырабатываемые солнечной энергией, ветром, океаном, гидроэнергетикой , биомассой, геотермальными ресурсами, а также биотопливом и водородом, полученным из возобновляемых источников.

Возобновляемые источники энергии и значительные возможности для повышения энергоэффективности существуют в широких географических регионах, в отличие от других источников энергии, которые сосредоточены в ограниченном числе стран. Быстрое внедрение возобновляемых источников энергии и энергоэффективности, а также технологическая диверсификация источников энергии приведут к значительной энергетической безопасности и экономическим выгодам. ^[19] Это также уменьшит загрязнение окружающей среды, такое как загрязнение воздуха, вызванное сжиганием ископаемого топлива, и улучшит здоровье населения, снизит преждевременную смертность из-за загрязнения и сэкономит связанные с этим расходы на здравоохранение, которые составляют несколько сотен миллиардов долларов ежегодно только в Соединенных Штатах. ^[29]Ожидается, что возобновляемые источники энергии, которые прямо или косвенно получают энергию от Солнца, такие как гидроэнергия и ветер, будут способны обеспечивать человечество энергией еще почти на 1 миллиард лет, после чего прогнозируемое увеличение тепла от Солнца. ожидается, что поверхность Земли станет слишком горячей для существования жидкой воды. ^{[30] [31] [32]}

Проблемы изменения климата и глобального потепления в сочетании с продолжающимся падением стоимости некоторого оборудования для возобновляемых источников энергии, такого как ветряные турбины и солнечные панели, способствуют более широкому использованию возобновляемых источников энергии. ^[20] Новые государственные расходы, регулирование и политика помогли отрасли выдержать мировой финансовый кризис лучше, чем многие другие сектора. ^{[33] Однако по} состоянию на 2019 год ^{[Обновить]}, по данным Международного агентства по возобновляемым источникам энергии , общая доля возобновляемых источников энергии в структуре энергопотребления (включая электроэнергию, тепло и транспорт) должна расти в шесть раз быстрее, чтобы сдержать рост средних глобальных температур ». значительно ниже 2,0 ° C (3,6 ° F) в текущем столетии по сравнению с доиндустриальными уровнями.^[34]

По состоянию на 2011 год небольшие солнечные фотоэлектрические системы обеспечивают электроэнергией несколько миллионов домашних хозяйств, а микрогидроэлектростанции, объединенные в мини-сети, обслуживают многие другие. Более 44 миллионов домохозяйств используют биогаз, произведенный в бытовых варочных котлах, для освещения и / или приготовления пищи , и более 166 миллионов домохозяйств полагаются на новое поколение более эффективных кухонных плит на биомассе. ^{[35] [ требуется обновление ]} Организации Объединенных Наций по восьмой Генеральный секретарь " Пан Ги Мун заявило , что использование возобновляемых источников энергии имеет возможность поднять беднейшие страны на новый уровень благосостояния. ^[36]На национальном уровне по крайней мере 30 стран мира уже имеют возобновляемые источники энергии, на которые приходится более 20% энергоснабжения. Согласно прогнозам, национальные рынки возобновляемых источников энергии будут продолжать активно расти в ближайшее десятилетие и в последующие годы, и около 120 стран имеют различные политические цели в отношении более долгосрочных долей возобновляемых источников энергии, включая целевой показатель 20% всей электроэнергии, производимой для Европейского союза к 2020 году. Некоторые страны имеют гораздо более высокие долгосрочные цели политики - до 100% возобновляемых источников энергии. За пределами Европы группа из 20 или более других стран нацелена на долю возобновляемых источников энергии в период 2020–2030 годов, которая варьируется от 10% до 50%. ^[14]

Возобновляемые источники энергии часто вытесняют традиционные виды топлива в четырех областях: производство электроэнергии , горячее водоснабжение / отопление помещений , транспорт и услуги электроснабжения в сельской местности (вне сети): ^[5]

• Выработка энергии

К 2040 году возобновляемые источники энергии, по прогнозам, сравняются с производством электроэнергии из угля и природного газа. Несколько юрисдикций, включая Данию, Германию, штат Южная Австралия и некоторые штаты США, достигли высокой степени интеграции переменных возобновляемых источников энергии. Например, в 2015 году ветроэнергетика обеспечивала 42% спроса на электроэнергию в Дании, 23,2% в Португалии и 15,5% в Уругвае. Межсетевые соединения позволяют странам сбалансировать электроэнергетические системы, разрешая импорт и экспорт возобновляемой энергии. Между странами и регионами возникли инновационные гибридные системы. ^[37]

• Обогрев

Солнечное водонагревание вносит важный вклад в возобновляемое тепло во многих странах, в первую очередь в Китае, на долю которого в настоящее время приходится 70% общемирового объема (180 ГВт тепл.). Большинство этих систем установлено в многоквартирных домах и удовлетворяет часть потребностей в горячей воде примерно 50–60 миллионов домохозяйств в Китае. Установленные во всем мире солнечные водонагревательные системы частично удовлетворяют потребности более 70 миллионов домашних хозяйств в водонагревании. Использование биомассы для отопления также продолжает расти. В Швеции национальное использование энергии биомассы превысило потребление нефти. Прямая геотермальная энергия для отопления также быстро растет. ^[38] Новейшее дополнение к отоплению - от геотермальных тепловых насосов.которые обеспечивают как отопление, так и охлаждение, а также сглаживают кривую спроса на электроэнергию и, таким образом, являются растущим национальным приоритетом ^{[39] [40]} (см. также Возобновляемая тепловая энергия ).

• Транспорт

Биоэтанол - это спирт , получаемый путем ферментации , в основном из углеводов, производимых в сахарных или крахмальных культурах, таких как кукуруза , сахарный тростник или сладкое сорго . Целлюлозная биомасса , полученная из непродовольственных источников, таких как деревья и травы, также разрабатывается в качестве сырья для производства этанола. Этанол можно использовать в качестве топлива для транспортных средств в чистом виде, но обычно он используется в качестве добавки к бензину для повышения октанового числа и снижения выбросов транспортных средств. Биоэтанол широко используется в США и Бразилии.. Биодизель можно использовать в качестве топлива для транспортных средств в чистом виде, но обычно его используют в качестве добавки к дизельному топливу для снижения уровня твердых частиц, окиси углерода и углеводородов в транспортных средствах с дизельным двигателем. Биодизельное топливо производится из масел или жиров с помощью переэтерификации и является наиболее распространенным биотопливом в Европе.

Солнечное транспортное средство представляет собой электрическое транспортное средство работает полностью или в значительной степени от прямого использования солнечной энергии . Обычно фотоэлектрические элементы, содержащиеся в солнечных панелях, преобразуют солнечную энергию непосредственно в электрическую . Термин «солнечный автомобиль» обычно означает , что солнечная энергия используется для питания всех или части транспортного средства в движение . Солнечная энергияможет также использоваться для обеспечения питания для связи или управления или других вспомогательных функций. Солнечные транспортные средства в настоящее время не продаются как практические повседневные транспортные средства, а в основном представляют собой демонстрационные автомобили и инженерные учения, часто спонсируемые государственными учреждениями. Яркие примеры включают PlanetSolar и Solar Impulse . Однако широко распространены автомобили с косвенным зарядом от солнечной энергии, и в продаже имеются лодки на солнечных батареях .

История

До разработки угля в середине 19 века почти вся энергия использовалась из возобновляемых источников. Почти без сомнения, самое древнее известное использование возобновляемой энергии в форме традиционной биомассы для разжигания пожаров датируется более чем миллионом лет назад. Использование биомассы для огня не стало обычным явлением до многих сотен тысяч лет спустя. ^[41] Вероятно, второй старейший вид использования возобновляемых источников энергии - это использование ветра для перемещения судов по воде. Эту практику можно проследить примерно 7000 лет назад с кораблей в Персидском заливе и на Ниле. ^[42] Геотермальная энергия из горячих источников использовалась для купания со времен палеолита и для обогрева помещений с древнеримских времен.^[43] Перемещение в момент записанной истории, основные источники традиционной возобновляемой энергии были человеческий труд , силы животных , силы воды , ветра, зерновыми дробильных мельницы , и дрова , традиционная биомассой.

В 1860-х и 1870-х годах уже существовали опасения, что цивилизация исчерпает ископаемое топливо, и ощущалась потребность в лучшем источнике. В 1873 году профессор Огюстен Мушо писал:

Придет время, когда промышленность Европы перестанет находить столь необходимые ей природные ресурсы. Нефтяные источники и угольные шахты не неисчерпаемы, но во многих местах они быстро сокращаются. Вернется ли тогда человек к силе воды и ветра? Или он эмигрирует туда, где самый мощный источник тепла посылает свои лучи на всех? История покажет, что будет дальше. ^[44]

В 1885 году Вернер фон Сименс , комментируя открытие фотоэлектрического эффекта в твердом состоянии, писал:

В заключение я бы сказал, что сколь бы велико ни было научное значение этого открытия, его практическая ценность будет не менее очевидна, если мы задумаемся о том, что поставки солнечной энергии безграничны и бесплатны, и что она будет продолжать поступать. вниз на нас в течение бесчисленных веков после того, как все месторождения угля на земле были исчерпаны и забыты. ^[45]

Макс Вебер отметил конец ископаемого топлива в заключительных пунктах его Die protestantische Ethik унд дер Geist де Kapitalismus (Протестантская этика и дух капитализма), опубликованной в 1905 г. ^[46] Развитие солнечных двигателей продолжалось до начала мира Война I. Важность солнечной энергии была признана в статье Scientific American 1911 года : «в далеком далеком будущем исчерпание природных источников энергии [солнечная энергия] останется единственным средством существования человечества». ^[47]

Теория пика добычи нефти была опубликована в 1956 году. ^[48] В 1970-х годах защитники окружающей среды способствовали развитию возобновляемых источников энергии как в качестве замены возможного истощения запасов нефти , так и для выхода из зависимости от нефти, а также в качестве первого источника электроэнергии. появились генерирующие ветряные турбины . Солнечная энергия долгое время использовалась для отопления и охлаждения, но солнечные панели были слишком дорогими для строительства солнечных ферм до 1980 года ^[49].

Основные технологии

Ветровая энергия

По состоянию на конец 2019 года мировая установленная мощность ветроэнергетики составляла 623 ГВт. ^[52]

Воздушный поток можно использовать для запуска ветряных турбин . Номинальная мощность современных ветряных турбин промышленного масштаба составляет от 600 кВт до 9 МВт. Мощность, доступная от ветра, является функцией куба скорости ветра, поэтому по мере увеличения скорости ветра выходная мощность увеличивается до максимальной выходной мощности для конкретной турбины. ^[53] Районы , где ветра сильнее и постоянная, например, морские и высокие высоты объектов, являются предпочтительными местами для ветропарков. Обычно часы полной нагрузки ветряных турбин колеблются от 16 до 57 процентов в год, но могут быть выше в особенно благоприятных морских местах. ^[54]

В 2015 году ветроэнергетика покрыла почти 4% мирового спроса на электроэнергию, при этом было установлено около 63 ГВт новых ветроэнергетических мощностей. Энергия ветра была ведущим источником новых мощностей в Европе, США и Канаде и вторым по величине в Китае. В Дании ветровая энергия удовлетворяет более 40% спроса на электроэнергию, в то время как Ирландия, Португалия и Испания удовлетворяют почти 20%. ^{[ необходима цитата ]}

В глобальном масштабе долгосрочный технический потенциал энергии ветра, как полагают, в пять раз превышает общий текущий объем мирового производства энергии или в 40 раз превышает текущий спрос на электроэнергию при условии преодоления всех необходимых практических препятствий. Это потребует установки ветряных турбин на больших площадях, особенно в районах с более высокими ветровыми ресурсами, например на море. Поскольку скорость морского ветра в среднем на ~ 90% выше, чем скорость ветра на суше, морские ресурсы могут давать значительно больше энергии, чем наземные турбины. ^[55]

Гидроэнергетика

По состоянию на конец 2019 года мировая мощность возобновляемой гидроэнергетики составляла 1190 ГВт. ^[52]

Поскольку вода примерно в 800 раз плотнее воздуха , даже медленный поток воды или умеренное волнение на море могут дать значительное количество энергии. Есть много форм водной энергии:

• Исторически гидроэнергетика была получена в результате строительства крупных плотин и водохранилищ гидроэлектростанций, которые до сих пор популярны в развивающихся странах. ^[56] Самыми крупными из них являются плотина « Три ущелья» (2003 г.) в Китае и плотина Итайпу (1984 г.), построенная Бразилией и Парагваем.
• Малые гидросистемы - это гидроэлектростанции, которые обычно производят до 50 МВт электроэнергии. Они часто используются на малых реках или в качестве малоэффективных застроек на более крупных реках. Китай является крупнейшим производителем гидроэлектроэнергии в мире и имеет более 45 000 малых гидроэлектростанций. ^[57]
• Русловые гидроэлектростанции получают энергию из рек без создания большого водохранилища . Вода обычно транспортируется вдоль боковой стороны речной долины (с использованием каналов, труб и / или туннелей) до тех пор, пока она не поднимется высоко над дном долины, после чего она может проходить через напорный водовод, приводя в движение турбину. Этот стиль генерации все еще может производить большое количество электроэнергии, как, например, плотина Главный Джозеф на реке Колумбия в Соединенных Штатах. ^[58] Многие русловые гидроэлектростанции представляют собой микрогидро- или пикогидроэлектростанции .

Гидроэнергетика производится в 150 странах, при этом в Азиатско-Тихоокеанском регионе в 2010 году вырабатывалось 32 процента мировой гидроэнергетики. В странах с наибольшей долей электроэнергии из возобновляемых источников энергии в первую 50 входят гидроэлектростанции. Китай является крупнейшим производителем гидроэлектроэнергии: в 2010 году было произведено 721 тераватт-час, что составляет около 17 процентов внутреннего потребления электроэнергии. В настоящее время существуют три гидроэлектростанции мощностью более 10 ГВт: плотина Три ущелья в Китае, плотина Итайпу на границе Бразилии и Парагвая и плотина Гури в Венесуэле. ^[59]

Волновая энергия , которая улавливает энергию поверхностных волн океана, и приливная энергия , преобразующая энергию приливов, являются двумя формами гидроэнергетики с будущим потенциалом; однако они еще не получили широкого коммерческого использования. Демонстрационный проект, осуществляемый Ocean Renewable Power Company на побережье штата Мэн и подключенный к сети, использует приливную энергию из залива Фанди , места самого высокого в мире приливного течения. Преобразование тепловой энергии океана , в котором используется разница температур между более прохладными глубинными и более теплыми поверхностными водами, в настоящее время не имеет экономической целесообразности. ^{[60] [61]}

Солнечная энергия

По состоянию на конец 2019 года мировая установленная мощность солнечных батарей составляла 586 ГВт. ^[52]

Солнечная энергия , лучистый свет и солнечное тепло используются с использованием ряда постоянно развивающихся технологий, таких как солнечное отопление , фотоэлектрическая энергия , концентрированная солнечная энергия (CSP), концентраторная фотоэлектрическая энергия (CPV), солнечная архитектура и искусственный фотосинтез . ^{[63] [64]} Солнечные технологии широко характеризуются как пассивные солнечные или активные солнечные, в зависимости от того, как они улавливают, преобразовывают и распределяют солнечную энергию. Пассивные солнечные методы включают ориентацию здания на Солнце, выбор материалов с подходящимитепловая масса или светорассеивающие свойства, а также проектирование пространств с естественной циркуляцией воздуха . Активные солнечные технологии включают в себя солнечную тепловую энергию с использованием солнечных коллекторов для обогрева и солнечную энергию, преобразующую солнечный свет в электричество либо напрямую с помощью фотоэлектрических элементов (PV), либо косвенно с использованием концентрированной солнечной энергии (CSP).

A фотоэлектрические системы преобразуют свет в электрический постоянный ток (DC), воспользовавшись из фотоэлектрического эффекта . ^[65] Солнечные фотоэлектрические системы превратились в многомиллиардную, быстрорастущую отрасль, продолжают повышать свою рентабельность и обладают наибольшим потенциалом из всех технологий возобновляемой энергии вместе с CSP. ^{[66] [67]} Системы концентрированной солнечной энергии (CSP) используют линзы или зеркала и системы слежения для фокусировки большой площади солнечного света в небольшой луч. Коммерческие концентрированные солнечные электростанции были впервые разработаны в 1980-х годах. CSP-Stirling на сегодняшний день имеет самый высокий КПД среди всех технологий солнечной энергетики.

В 2011 году Международное энергетическое агентство заявило, что «развитие доступных, неисчерпаемых и чистых технологий солнечной энергии принесет огромные долгосрочные выгоды. Оно повысит энергетическую безопасность стран за счет опоры на местные, неисчерпаемые и в основном независимые от импорта ресурсы. повысить устойчивость , сократить загрязнение, снизить затраты на смягчение последствий изменения климата и удерживать цены на ископаемое топливо на более низком уровне. Эти преимущества являются глобальными. Следовательно, дополнительные затраты на стимулы для раннего развертывания следует рассматривать как инвестиции в обучение; они должны быть разумно потрачены и должны быть широко распространены ". ^[63]В Италии самая большая доля солнечной электроэнергии в мире; В 2015 году солнечная энергия обеспечивала 7,7% спроса на электроэнергию в Италии. ^[68] В 2017 году, после еще одного года быстрого роста, солнечная энергия вырабатывала примерно 2% мировой энергии, или 460 ТВт-ч. ^[69]

Геотермальная энергия

По состоянию на конец 2019 года мировая геотермальная мощность составляла 14 ГВт. ^[52]

Высокотемпературная геотермальная энергия - это тепловая энергия, которая генерируется и хранится на Земле. Тепловая энергия - это энергия, определяющая температуру вещества. Геотермальная энергия Земли происходит от первоначального образования планеты и от радиоактивного распада минералов (в настоящее время неизвестно ^[70], но, возможно, примерно в равных ^[71] пропорциях). Геотермальный градиент , который представляет собой разность температур между ядром планеты и ее поверхностью, приводит в действии непрерывной проводимости тепловой энергии в виде тепла от сердцевины к поверхности. Прилагательное геотермальный происходит от греческого корня гео., что означает земля, и термос , что означает тепло.

Тепло, которое используется для геотермальной энергии, может исходить из глубины Земли вплоть до ядра Земли - на глубине 4000 миль (6400 км). В ядре температура может достигать более 9000 ° F (5000 ° C). Тепло передается от ядра к окружающей породе. Чрезвычайно высокая температура и давление вызывают плавление некоторой породы, которая обычно известна как магма. Магма поднимается вверх, поскольку она легче твердой породы. Затем эта магма нагревает породу и воду в коре, иногда до 700 ° F (371 ° C). ^[72]

Низкотемпературная геотермальная энергия ^[39] относится к использованию внешней коры Земли в качестве тепловой батареи для облегчения использования возобновляемой тепловой энергии для отопления и охлаждения зданий, а также для других видов холодоснабжения и промышленных целей. В этой форме геотермальной энергии используется геотермальный тепловой насос и теплообменник с заземлением.используются вместе для перемещения тепловой энергии в Землю (для охлаждения) и из Земли (для обогрева) в зависимости от сезона. Низкотемпературная геотермальная энергия (обычно называемая «GHP») становится все более важной возобновляемой технологией, поскольку она снижает общие годовые энергетические нагрузки, связанные с отоплением и охлаждением, а также выравнивает кривую спроса на электроэнергию, устраняя экстремальные летние и зимние пиковые потребности в электроэнергии. . Таким образом, низкотемпературная геотермальная энергия / GHP становится все более важным национальным приоритетом с поддержкой множественных налоговых кредитов ^[73] и фокусом в рамках продолжающегося движения к чистому нулевому потреблению энергии. ^[40]

Биоэнергетика

По состоянию на конец 2019 года мировая мощность биоэнергетики составляла 124 ГВт. ^[52]

Биомасса - это биологический материал, полученный из живых или недавно живущих организмов. Это чаще всего относится к растениям или материалам растительного происхождения, которые конкретно называются лигноцеллюлозной биомассой . ^[74] В качестве источника энергии биомасса может использоваться либо непосредственно путем сжигания для производства тепла, либо косвенно после преобразования ее в различные формы биотоплива . Преобразование биомассы в биотопливо может быть достигнуто различными методами, которые широко классифицируются на: термические , химические и биохимические методы. Сегодня древесина остается крупнейшим источником энергии из биомассы; ^[75] примеры включают лесные остатки, такие как мертвые деревья, ветви ипни , дворовые обрезки, щепа и даже твердые бытовые отходы . Во втором смысле биомасса включает растительный или животный материал, который может быть преобразован в волокна или другие промышленные химические вещества , включая биотопливо. Промышленная биомасса может быть выращены из многочисленных видов растений, в том числе мискантус , просо , коноплю , кукурузу , тополя , ивы , сорго , сахарный тростник, бамбук , ^[76] и разнообразие видов деревьев, в пределах от эвкалипта до пальмового масла ( пальмовое масло ) .

Энергия растений производится культурами, специально выращенными для использования в качестве топлива, которые обеспечивают высокий выход биомассы на гектар при низком потребляемой энергии. ^[77] Зерно можно использовать в качестве жидкого транспортного топлива, а солому можно сжигать для производства тепла или электричества. Биомасса растений также может быть разложена с целлюлозы до глюкозы с помощью ряда химических обработок, а полученный сахар затем может быть использован в качестве биотоплива первого поколения.

Биомассу можно преобразовать в другие пригодные для использования формы энергии, такие как газообразный метан ^[78] или транспортное топливо, такое как этанол и биодизель . Гниющий мусор, сельскохозяйственные и человеческие отходы выделяют метан, также называемый свалочным газом или биогазом . Такие культуры, как кукуруза и сахарный тростник, можно ферментировать для производства транспортного топлива - этанола. Биодизель, еще одно транспортное топливо, можно производить из оставшихся пищевых продуктов, таких как растительные масла и животные жиры. ^[79] Кроме того, биомасса в жидкости (BTL) и целлюлозный этанол все еще исследуются. ^{[80] [81]} Проведено множество исследований, связанных стопливо из водорослей или биомасса, полученная из водорослей, поскольку это непищевой ресурс, который может производиться в 5-10 раз быстрее, чем в других видах наземного сельского хозяйства, таких как кукуруза и соя. После сбора его можно ферментировать для производства биотоплива, такого как этанол, бутанол и метан, а также биодизеля и водорода . Биомасса, используемая для производства электроэнергии, варьируется в зависимости от региона. Побочные продукты леса, такие как древесные отходы, широко распространены в Соединенных Штатах. Сельскохозяйственные отходы распространены на Маврикии (остатки сахарного тростника) и Юго-Восточной Азии (рисовая шелуха). В Соединенном Королевстве широко распространены отходы животноводства, такие как птичий помет. ^[82]

Биотопливо включает широкий спектр видов топлива, получаемых из биомассы. Термин охватывает твердое , жидкое и газообразное топливо. ^[83] Жидкое биотопливо включает биоспирты, такие как биоэтанол, и масла, такие как биодизель. Газообразное биотопливо включает биогаз , свалочный газ и синтетический газ . Биоэтанол - это спирт, получаемый путем ферментации сахарных компонентов растительного сырья и в основном он производится из сахарных и крахмальных культур. К ним относятся кукуруза, сахарный тростник и, в последнее время, сладкое сорго.. Последняя культура особенно подходит для выращивания в условиях засушливых земель и исследуется Международным научно-исследовательским институтом сельскохозяйственных культур для полузасушливых тропиков на предмет ее способности обеспечивать топливо, а также пищу и корм для животных в засушливых районах Азии и Африки. ^[84]

С развитием передовых технологий целлюлозная биомасса, такая как деревья и травы, также используется в качестве сырья для производства этанола. Этанол можно использовать в качестве топлива для транспортных средств в чистом виде, но обычно он используется в качестве добавки к бензину для повышения октанового числа и снижения выбросов транспортных средств. Биоэтанол широко используется в США и Бразилии . Затраты на энергию для производства биоэтанола почти равны выходу энергии из биоэтанола. Однако, по данным Европейского агентства по окружающей среде , биотопливо не решает проблемы глобального потепления. ^[85] Биодизель производится из растительных масел , животных жиров.или переработанные смазки. Его можно использовать в качестве топлива для транспортных средств в чистом виде или, чаще, в качестве добавки к дизельному топливу для снижения уровня твердых частиц, окиси углерода и углеводородов в транспортных средствах с дизельным двигателем. Биодизельное топливо производится из масел или жиров с помощью переэтерификации и является наиболее распространенным биотопливом в Европе. Биотопливо обеспечило 2,7% мирового транспортного топлива в 2010 году. ^[86]

Биомасса, биогаз и биотопливо сжигаются для производства тепла / электроэнергии и тем самым наносят вред окружающей среде. Загрязняющие вещества, такие как оксиды серы (SO _x ), оксиды азота (NO _x ) и твердые частицы (PM), образуются при сгорании биомассы; По оценкам Всемирной организации здравоохранения, загрязнение воздуха ежегодно вызывает 7 миллионов преждевременных смертей. ^[87] Сжигание биомассы является основным фактором. ^{[87] [88] [89] [ неудачная проверка ]}

Интеграция в энергосистему

Производство возобновляемой энергии из некоторых источников, таких как ветер и солнце, более разнообразно и географически более распространено, чем технологии, основанные на ископаемом топливе и ядерной энергии. Хотя интегрировать его в более широкую энергетическую систему возможно, это приводит к некоторым дополнительным проблемам. Чтобы энергетическая система оставалась стабильной, можно провести ряд измерений. Внедрение накопителей энергии с использованием широкого спектра технологий возобновляемых источников энергии и внедрение интеллектуальной сети, в которой энергия используется автоматически в момент ее производства, может снизить риски и затраты на внедрение возобновляемых источников энергии. ^[90] В некоторых местах отдельные домохозяйства могут выбрать покупку возобновляемой энергии в рамках программы экологически чистой энергии для потребителей .

Хранение электрической энергии

Хранение электрической энергии - это набор методов, используемых для хранения электрической энергии. Электроэнергия накапливается в периоды, когда производство (особенно из непостоянных источников, таких как энергия ветра , приливная энергия , солнечная энергия ) превышает потребление, и возвращается в сеть, когда производство падает ниже потребления. На гидроаккумулирующие установки приходится более 90% всей хранимой в сети электроэнергии. Стоимость литий-ионных аккумуляторов стремительно падает, и все чаще используются вспомогательные услуги электросети и бытовые хранилища. Кроме того, энергия может храниться в водородных топливных элементах .

Рыночные и отраслевые тенденции

Возобновляемые источники энергии оказались более эффективными в создании рабочих мест, чем уголь или нефть в Соединенных Штатах . ^[91] В 2016 году занятость в секторе увеличилась на 6 процентов в Соединенных Штатах, в результате чего занятость в секторе невозобновляемых источников энергии снизилась на 18 процентов. По данным на 2016 год, в мире возобновляемых источников энергии занято около 8,1 миллиона человек. ^[92]

Рост возобновляемых источников энергии

С конца 2004 года мировые мощности возобновляемых источников энергии росли темпами 10–60% в год для многих технологий. В 2015 году глобальные инвестиции в возобновляемые источники энергии выросли на 5% до 285,9 млрд долларов, побив предыдущий рекорд в 278,5 млрд долларов в 2011 году. 2015 год также стал первым годом, когда на возобновляемые источники энергии, за исключением крупных гидроэлектростанций, приходилась большая часть всех новых мощностей (134 ГВт, что составляет 54% от общего количества). ^{[ необходима цитата ]} Из всех возобновляемых источников энергии на долю ветра приходилось 72 ГВт, а солнечной фотоэлектрической энергии - 56 ГВт; оба являются рекордными показателями и резко выросли по сравнению с показателями 2014 года (49 ГВт и 45 ГВт соответственно). С финансовой точки зрения, солнечная энергия составила 56% от общего объема новых инвестиций, а ветряная энергия - 38%.

В 2014 году мировая мощность ветроэнергетики увеличилась на 16% до 369 553 МВт. ^[97] Годовое производство энергии ветра также быстро растет и достигло около 4% мирового потребления электроэнергии, ^[98] 11,4% в ЕС, ^[99] и широко используется в Азии и США . В 2015 году мировая установленная мощность фотоэлектрических станций увеличилась до 227 гигаватт (ГВт), что достаточно для удовлетворения 1% мирового спроса на электроэнергию . ^[100] Солнечные тепловые электростанции работают в Соединенных Штатах и ​​Испании, и по состоянию на 2016 год крупнейшей из них является солнечная электрическая генерирующая система Ivanpah мощностью 392 МВт.В Калифорнии. ^{[101] [102]} Крупнейшая в мире геотермальная электростанция - Гейзеры в Калифорнии с номинальной мощностью 750 МВт. В Бразилии существует одна из крупнейших в мире программ использования возобновляемых источников энергии, включающая производство этанола из сахарного тростника, а этанол в настоящее время обеспечивает 18% автомобильного топлива страны. Топливо этанол также широко доступно в Соединенных Штатах.

В 2017 году инвестиции в возобновляемые источники энергии во всем мире составили 279,8 млрд долларов США, при этом на Китай пришлось 126,6 млрд долларов США, или 45% глобальных инвестиций, на США - 40,5 млрд долларов США и на Европу - 40,9 млрд долларов США. ^[7] По результатам недавнего обзора литературы сделан вывод о том, что по мере того, как источники выбросов парниковых газов (ПГ) начинают нести ответственность за ущерб, причиненный выбросами ПГ, приведшими к изменению климата, высокая ценность смягчения ответственности создаст мощные стимулы для развертывания технологии возобновляемых источников энергии. ^[103]

За десятилетие 2010–2019 годов мировые инвестиции в возобновляемые источники энергии, за исключением крупных гидроэлектростанций, составили 2,7 триллиона долларов США, из которых ведущие страны внесли 818 миллиардов долларов США, США - 392,3 миллиарда долларов США, Япония - 210,9 миллиарда долларов США, Германия внесла вклад. 183,4 млрд долларов США, а Великобритания внесла 126,5 млрд долларов США. ^[104] Это было увеличение более чем в три и, возможно, в четыре раза по сравнению с эквивалентной суммой, инвестированной за десятилетие 2000–2009 гг. (Данные за 2000–2003 гг. Отсутствуют). ^[104]

Прогнозы на будущее

Этот раздел необходимо обновить . Обновите эту статью, чтобы отразить недавние события или новую доступную информацию. ( Март 2019 г. )

Технологии возобновляемых источников энергии становятся дешевле благодаря технологическим изменениям и преимуществам массового производства и рыночной конкуренции. В отчете Международного агентства по возобновляемой энергии (IRENA) за 2018 год было обнаружено, что стоимость возобновляемой энергии быстро падает и, вероятно, к 2020 году будет равна или меньше стоимости невозобновляемых источников энергии, таких как ископаемое топливо. Затраты на электроэнергию упали на 73% с 2010 года, а затраты на наземный ветер упали на 23% за тот же период. ^[114]

Однако текущие прогнозы относительно будущей стоимости возобновляемых источников энергии различаются. EIA предсказывает, что к 2020 году почти две трети чистого прироста мощности будет обеспечено за счет возобновляемых источников энергии из-за совокупных преимуществ политики, связанных с местным загрязнением, декарбонизацией и диверсификацией энергии.

Согласно отчету Bloomberg New Energy Finance за 2018 год, ветряная и солнечная энергия, как ожидается, будут обеспечивать примерно 50% мировых потребностей в энергии к 2050 году, а электростанции, работающие на угле, упадут до 11%. ^[115] Гидроэлектроэнергия и геотермальная электроэнергия, производимая на благоприятных участках, в настоящее время является самым дешевым способом производства электроэнергии. Стоимость возобновляемых источников энергии продолжает снижаться, а приведенная стоимость электроэнергии ( LCOE ) снижается для энергии ветра, солнечной фотоэлектрической ( PV ), концентрированной солнечной энергии ( CSP ) и некоторых технологий биомассы. ^[116]Возобновляемые источники энергии также являются наиболее экономичным решением для новых подключенных к сетям мощностей в районах с хорошими ресурсами. По мере того, как стоимость возобновляемых источников энергии падает, количество экономически жизнеспособных приложений увеличивается. Возобновляемые источники энергии в настоящее время часто являются наиболее экономичным решением для новых генерирующих мощностей. Там, где «генерация, работающая на жидком топливе, является преобладающим источником выработки электроэнергии (например, на островах, вне сети и в некоторых странах), сегодня почти всегда существует более дешевое решение с использованием возобновляемых источников энергии». ^[116] Серия исследований Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии США.смоделировала «энергосистему в западной части США по ряду различных сценариев, в которых периодически возобновляемые источники энергии составляли 33 процента от общей мощности». В моделях неэффективность циклического переключения электростанций, работающих на ископаемом топливе, для компенсации колебаний в солнечной и ветровой энергии привела к дополнительным затратам в размере «от 0,47 до 1,28 доллара на каждый произведенный мегаватт-час»; однако экономия на стоимости сэкономленного топлива «в сумме составляет 7 миллиардов долларов, что означает, что добавленные затраты составляют не более двух процентов от экономии». ^[117]

Тенденции отдельных технологий

Гидроэлектроэнергия

В 2017 году мировая мощность возобновляемой гидроэнергетики составила 1154 ГВт. ^[17] Разработана только четверть мирового гидроэнергетического потенциала в 14 000 ТВтч / год, региональные потенциалы роста гидроэнергетики во всем мире составляют 71% в Европе, 75% в Северной Америке, 79% в Южной Америке, 95%. Африка, 95% Ближний Восток, 82% Азиатско-Тихоокеанский регион. Однако политические реалии новых водохранилищ в западных странах, экономические ограничения в странах третьего мира и отсутствие системы передачи в неосвоенных районах приводят к возможности разработки 25% оставшегося потенциала до 2050 года, при этом большая часть из них приходится на в Азиатско-Тихоокеанском регионе. ^[118] В западных округах ^{наблюдается} медленный рост, ^{[ цитата ]}но не в традиционном стиле прошлого с плотинами и водохранилищами. Новые проекты представляют собой русло реки и малые гидроэлектростанции без использования крупных водохранилищ. Популярно переоснащать старые плотины, тем самым повышая их эффективность и пропускную способность, а также быстрее реагируя на энергосистему. ^[119] Если позволяют обстоятельства, существующие плотины, такие как плотина Рассела, построенная в 1985 году, могут быть модернизированы с помощью оборудования «обратной откачки» для гидроаккумуляции, которая полезна при пиковых нагрузках или для поддержки периодической ветровой и солнечной энергии. Страны с крупными гидроэлектростанциями, такие как Канада и Норвегия, тратят миллиарды на расширение своих сетей для торговли с соседними странами, у которых гидроэнергетика ограничена. ^[120]

Развитие ветроэнергетики

Этот раздел необходимо обновить . Обновите эту статью, чтобы отразить недавние события или новую доступную информацию. ( Апрель 2019 г. )

Энергия ветра широко используется в Европе , Китае и США . С 2004 по 2017 год мировая установленная мощность ветроэнергетики выросла с 47 ГВт до 514 ГВт - более чем десятикратное увеличение за 13 лет ^[17]. По состоянию на конец 2014 года на Китай, США и Германию приходилось вместе взятые. общей глобальной емкости. ^[97] Несколько других стран достигли относительно высокого уровня проникновения ветровой энергии, например, 21% стационарного производства электроэнергии в Дании , 18% в Португалии , 16% в Испании и 14% в Ирландии.в 2010 году и с тех пор продолжили наращивать установленную мощность. ^{[121] [122]} Более 80 стран по всему миру используют энергию ветра на коммерческой основе. ^[86]

Мощность ветряных турбин растет, а некоторые коммерчески развернутые модели вырабатывают более 8 МВт на турбину. ^{[123] [124] [125]} В разработке находятся более мощные модели, см. Список самых мощных ветряных турбин .

• Оффшорная ветроэнергетика

По состоянию на 2017 год морская ветроэнергетика составляла 18,7 ГВт от общей установленной мощности, что составляет всего 3,6% от общей мощности ветроэнергетики. ^[17]

• Список оффшорных и наземных ветряных электростанций

По состоянию на 2013 год Центр ветроэнергетики Альта (Калифорния, 1,5 ГВт) является крупнейшей в мире ветроэлектростанцией. ^[126] The Walney Extension (Лондон, 0,7 ГВт) - крупнейшая оффшорная ветряная электростанция в мире. Ветряная электростанция Ганьсу (Китай, 7,9 ГВт) - крупнейший проект по выработке энергии ветра, состоящий из 18 ветряных электростанций. ^[127]

Солнечная тепловая энергия

Мощность солнечной тепловой энергии увеличилась с 1,3 ГВт в 2012 году до 5,0 ГВт в 2017 году ^[17].

Испания - мировой лидер по развертыванию солнечной тепловой энергии с установленной мощностью 2,3 ГВт. ^[17] США имеет 1,8 ГВт, ^[17] большинство из них в Калифорнии , где 1,4 ГВт солнечных проектов тепловых электростанций работоспособны. ^[128] Несколько электростанций были построены в пустыне Мохаве , на юго-западе США. По состоянию на 2017 год только 4 другие страны имеют развертывание мощностью более 100 МВт: ^[17] Южная Африка (300 МВт), Индия (229 МВт), Марокко (180 МВт) и Объединенные Арабские Эмираты (100 МВт).

В Соединенных Штатах было проведено много ранних исследований в области фотоэлектрической и концентрированной солнечной энергии . США входят в число ведущих стран в мире по производству электроэнергии, производимой Солнцем, и несколько крупнейших в мире коммунальных предприятий расположены в пустыне на юго-западе.

Самая старая солнечная тепловая электростанция в мире - тепловая электростанция SEGS мощностью 354  мегаватта (МВт) в Калифорнии. ^[129] Айванпа Solar Electric Система создания является солнечной тепловой энергетический проект в Калифорнии пустыне Мохаве , в 40 милях (64 км) к юго - западу от Лас - Вегас , с общей мощностью 377 МВт. ^[130] Электростанция Солана мощностью 280 МВт представляет собой солнечную электростанцию недалеко от Хила-Бенд , штат Аризона , примерно в 70 милях (110 км) к юго-западу от Феникса., завершено в 2013 году. На момент ввода в эксплуатацию это была самая большая установка с параболическим желобом в мире и первая в США солнечная установка с накоплением тепловой энергии на расплавленной соли . ^[131]

В развивающихся странах были утверждены три проекта Всемирного банка по комплексным солнечным тепловым / парогазовым газотурбинным электростанциям в Египте , Мексике и Марокко . ^[132]

Фотоэлектрические разработки

Этот раздел необходимо обновить . Обновите эту статью, чтобы отразить недавние события или новую доступную информацию. ( Апрель 2019 г. )

Фотовольтаика (ФЭ) быстро растет, при этом глобальные мощности увеличиваются со 177 ГВт в конце 2014 года до 385 ГВт в 2017 году. ^[17]

PV использует солнечные элементы, собранные в солнечные панели, для преобразования солнечного света в электричество. Фотоэлектрические системы варьируются от небольших жилых и коммерческих систем на крыше или в зданиях до крупных фотоэлектрических электростанций . Преобладающей фотоэлектрической технологией является кристаллический кремний , в то время как на тонкопленочные солнечные элементы приходится около 10 процентов глобального развертывания фотоэлектрических систем. В последние годы фотоэлектрическая технология повысила эффективность производства электроэнергии , снизила стоимость установки на ватт, а также время окупаемости энергии.и достигла паритета энергосистемы по крайней мере на 30 различных рынках к 2014 году. ^[133] Интегрированные в здания фотоэлектрические системы или «локальные» фотоэлектрические системы используют существующие земли и сооружения и вырабатывают электроэнергию близко к месту ее потребления. ^[134]

Фотовольтаика быстрее всего росла в Китае , за ним следуют Япония и США . По прогнозам, к 2050 году солнечная энергия станет крупнейшим источником электроэнергии в мире, при этом доля солнечной фотоэлектрической и концентрированной солнечной энергии составит 16% и 11%, соответственно. Это требует увеличения установленной фотоэлектрической мощности до 4600 ГВт, из которых более половины, как ожидается, будет развернуто в Китае и Индии . ^[135]

Коммерческие концентрированные солнечные электростанции были впервые разработаны в 1980-х годах. Поскольку стоимость солнечной электроэнергии упала, количество соединенных с сетью солнечных фотоэлектрических уже выросла в миллионы и коммунальных предприятий солнечных электростанций с сотнями мегаватт строятся. Было построено много солнечных фотоэлектрических станций, в основном в Европе, Китае и США. ^[136] Солнечная электростанция в пустыне Тенгер мощностью 1,5 ГВт в Китае является крупнейшей в мире фотоэлектрической электростанцией . Многие из этих заводов интегрированы в сельское хозяйство, а некоторые используют системы слежения, которые отслеживают ежедневный путь солнца по небу для выработки большего количества электроэнергии, чем стационарные системы.

Разработка биотоплива

Глобальная мощность биоэнергетики в 2017 году составила 109 ГВт. ^[17] Биотопливо обеспечило 3% мирового транспортного топлива в 2017 году. ^[137]

Мандаты на смешивание биотоплива существуют в 31 стране на национальном уровне и в 29 штатах / провинциях. ^[86] По данным Международного энергетического агентства, биотопливо может удовлетворить более четверти мирового спроса на транспортное топливо к 2050 году. ^[138]

С 1970-х годов в Бразилии действует программа производства этанола, которая позволила стране стать вторым по величине производителем этанола в мире (после США) и крупнейшим в мире экспортером. ^[139] В программе производства этанола в Бразилии используется современное оборудование и дешевый сахарный тростник в качестве сырья, а остаточные отходы тростника ( жмых ) используются для производства тепла и электроэнергии. ^[140] В Бразилии больше нет легковых автомобилей, работающих на чистом бензине. К концу 2008 года в Бразилии насчитывалось 35 000 заправочных станций, по крайней мере, с одним насосом для этанола. ^[141] К сожалению, операция «Мойка автомобилей» серьезно подорвал доверие общества к нефтяным компаниям и замешал нескольких высокопоставленных бразильских чиновников.

Почти весь бензин, продаваемый сегодня в Соединенных Штатах, смешан с 10% этанолом ^[142], и производители автомобилей уже производят автомобили, предназначенные для работы на смесях с более высоким содержанием этанола. Ford , Daimler AG и GM входят в число автомобильных компаний, которые продают легковые, грузовые и минивэны с «гибким топливом», которые могут использовать смеси бензина и этанола, от чистого бензина до 85% этанола. К середине 2006 года на дорогах США было около 6 миллионов автомобилей, совместимых с этанолом. ^[143]

Геотермальное развитие

Глобальные геотермальные мощности в 2017 году составили 12,9 ГВт. ^[17]

Геотермальная энергия является рентабельной, надежной, устойчивой и экологически чистой ^[144], но исторически ограничивалась территориями вблизи границ тектонических плит . Последние технологические достижения расширили диапазон и размер жизнеспособных ресурсов, особенно для таких применений, как домашнее отопление, открыв потенциал для широкого использования. Геотермальные скважины выделяют парниковые газы, задержанные глубоко под землей, но эти выбросы обычно намного ниже на единицу энергии, чем выбросы ископаемого топлива. В результате геотермальная энергия может помочь смягчить глобальное потепление, если будет широко использоваться вместо ископаемого топлива.

В 2017 году Соединенные Штаты лидировали в мире по производству геотермальной электроэнергии с установленной мощностью 12,9 ГВт. ^[17] Самая большая группа геотермальных электростанций в мире расположена в Гейзерсе , геотермальном поле в Калифорнии. ^[145] Филиппины вслед за США занимают второе место в мире по производству геотермальной энергии с 1,9 ГВт мощности в сети. ^[17]

Развивающиеся страны

Этот раздел необходимо обновить . Обновите эту статью, чтобы отразить недавние события или новую доступную информацию. ( Апрель 2019 г. )

Технологии возобновляемой энергии иногда рассматривались критиками как дорогостоящая роскошь, доступная только в богатых развитых странах. Это ошибочное мнение сохраняется в течение многих лет, однако в период с 2016 по 2017 год инвестиции в возобновляемые источники энергии в развивающихся странах были выше, чем в развитых странах, при этом Китай лидирует в мире по инвестициям с рекордными 126,6 миллиардами долларов. Многие страны Латинской Америки и Африки также значительно увеличили свои инвестиции. ^[146] Возобновляемые источники энергии могут быть особенно подходящими для развивающихся стран. В сельских и отдаленных районах передача и распределение энергии, произведенной из ископаемого топлива, может быть трудным и дорогостоящим. Производство возобновляемой энергии на месте может стать жизнеспособной альтернативой. ^[147]

Технологические достижения открывают новый огромный рынок солнечной энергии: примерно 1,3 миллиарда человек во всем мире не имеют доступа к электросети. Хотя они, как правило, очень бедны, этим людям приходится платить за освещение гораздо больше, чем людям в богатых странах, потому что они используют неэффективные керосиновые лампы. Солнечная энергия стоит вдвое дешевле, чем освещение с керосином. ^[148] По состоянию на 2010 год около 3 миллионов домохозяйств получали электроэнергию от небольших солнечных фотоэлектрических систем. ^[149] Кения является мировым лидером по количеству установленных солнечных энергетических систем на душу населения. Ежегодно в Кении продается более 30 000 очень маленьких солнечных панелей, каждая из которых производит от 1 ^[150] 2 до 30 Вт. Некоторые малые островные развивающиеся государства(SIDS) также обращаются к солнечной энергии, чтобы снизить свои затраты и повысить свою устойчивость.

Микрогидравлические системы, объединенные в мини-сети, также обеспечивают питание. Более 44 миллионов домохозяйств используют биогаз, произведенный в бытовых варочных котлах, для освещения и / или приготовления пищи , и более 166 миллионов домохозяйств полагаются на новое поколение более эффективных кухонных плит на биомассе. ^[35] Чистое жидкое топливо, полученное из возобновляемого сырья, используется для приготовления пищи и освещения в бедных энергоресурсами регионах развивающегося мира. Спиртовое топливо (этанол и метанол) можно устойчиво производить из непищевого сахара, крахмала и целлюлозного сырья. Project Gaia, Inc. и CleanStar Mozambique реализуют программы экологически чистого приготовления пищи с использованием плит на жидком этаноле в Эфиопии, Кении, Нигерии и Мозамбике. ^[151]

Проекты в области возобновляемых источников энергии во многих развивающихся странах продемонстрировали, что возобновляемые источники энергии могут напрямую способствовать сокращению масштабов нищеты , обеспечивая энергию, необходимую для создания предприятий и занятости. Технологии возобновляемых источников энергии также могут косвенно способствовать сокращению масштабов нищеты, обеспечивая энергией приготовление пищи, обогрев помещений и освещение. Возобновляемые источники энергии также могут способствовать образованию, обеспечивая электричеством школы. ^[152]

Политика

Политика поддержки возобновляемых источников энергии сыграла жизненно важную роль в их расширении. В то время как Европа доминировала в разработке энергетической политики в начале 2000-х годов, в большинстве стран мира сейчас существует та или иная форма энергетической политики. ^[153]

Политические тенденции

Международное агентство по возобновляемой энергии (IRENA) является межправительственной организацией , для содействия принятию во всем мире возобновляемых источников энергии. Он направлен на предоставление конкретных политических рекомендаций и содействие наращиванию потенциала и передаче технологий. IRENA была образована в 2009 году 75 странами, подписавшими устав IRENA. ^[154] По состоянию на апрель 2019 года в IRENA входят 160 государств-членов. ^[155] Тогдашний генеральный секретарь Организации Объединенных Наций Пан Ги Мун заявил, что возобновляемые источники энергии способны поднять беднейшие страны на новый уровень процветания, ^[36] и в сентябре 2011 года он запустил программу ООН « Устойчивая энергетика для всех».инициатива по улучшению доступа к энергии, эффективности и использованию возобновляемых источников энергии. ^[156]

Парижское соглашение об изменении климата 2015 года побудило многие страны разработать или улучшить политику в области возобновляемых источников энергии. ^[14] В 2017 году 121 страна приняла те или иные формы политики в области возобновляемых источников энергии. ^[153] Национальные цели на этот год существовали в 176 странах. ^[14] Кроме того, существует также широкий спектр политик на уровне штата / провинции и на местном уровне. ^[86] Некоторые коммунальные предприятия помогают планировать или устанавливать модернизацию энергоснабжения жилых домов . При президенте Бараке Обаме, политика США поощряла использование возобновляемых источников энергии в соответствии с обязательствами по Парижскому соглашению. Несмотря на то, что Трамп отказался от этих целей, инвестиции в возобновляемые источники энергии продолжают расти. ^[157]

Многие национальные, государственные и местные органы власти создали зеленые банки . Зеленый банк - это квазигосударственное финансовое учреждение, которое использует государственный капитал для увеличения частных инвестиций в экологически чистые энергетические технологии. ^[158] Зеленые банки используют различные финансовые инструменты для преодоления рыночных пробелов, препятствующих внедрению чистой энергии. Американские военные также сосредоточили внимание на использовании возобновляемых видов топлива для военной техники. В отличие от ископаемого топлива, возобновляемое топливо можно производить в любой стране, что создает стратегическое преимущество. Американские военные уже взяли на себя обязательство обеспечивать, чтобы 50% потребляемой энергии приходилось на альтернативные источники. ^[159]

Полная возобновляемая энергия

Этот раздел необходимо обновить . Обновите эту статью, чтобы отразить недавние события или новую доступную информацию. ( Март 2019 г. )

Стимул к использованию 100% возобновляемых источников энергии для производства электроэнергии, транспорта или даже общего снабжения первичной энергией во всем мире был мотивирован глобальным потеплением и другими экологическими, а также экономическими проблемами. Межправительственная группа экспертов по изменению климата сказал , что существует несколько основных технологических пределов интеграции портфель технологий использования возобновляемых источников энергии для удовлетворения наиболее общего мирового спроса на энергоносители. Использование возобновляемых источников энергии росло намного быстрее, чем даже ожидали защитники. ^[160] На национальном уровне по крайней мере 30 стран мира уже имеют возобновляемые источники энергии, на которые приходится более 20% энергоснабжения. Кроме того, профессора С. Пакала и Роберт Х. Соколов разработали серию "«стабилизационные клинья », которые могут позволить нам поддерживать качество нашей жизни, избегая при этом катастрофических изменений климата, и «возобновляемые источники энергии» в совокупности составляют наибольшее количество их «клиньев» ^[161].

Использование 100% возобновляемых источников энергии было впервые предложено в статье Science, опубликованной в 1975 году датским физиком Бентом Соренсеном . ^[162] За этим последовало несколько других предложений, пока в 1998 г. не был опубликован первый подробный анализ сценариев с очень высокой долей возобновляемых источников энергии. За ними последовали первые подробные 100% сценарии. В 2006 году Чиш опубликовал кандидатскую диссертацию, в которой было показано, что в сценарии с использованием 100% возобновляемых источников энергии предложение энергии может соответствовать спросу в любое время года в Европе и Северной Африке. В том же году датский профессор энергетики Хенрик Лунд опубликовал первую статью ^[163], в которой он рассматривает оптимальную комбинацию возобновляемых источников энергии, за которой последовало несколько других статей попереход на 100% возобновляемые источники энергии в Дании. С тех пор Лунд опубликовал несколько статей о 100% возобновляемых источниках энергии. После 2009 г. количество публикаций начало резко расти, охватив 100% сценариев для стран Европы, Америки, Австралии и других частей мира. ^[164]

В 2011 году Марк З. Якобсон , профессор гражданской и экологической инженерии Стэнфордского университета, и Марк Делукки опубликовали в журнале Energy Policy исследование, посвященное 100% возобновляемым источникам энергии в мире . Они обнаружили, что производство всей новой энергии с помощью энергии ветра , солнечной энергии и гидроэлектроэнергии к 2030 году возможно, а существующие механизмы энергоснабжения могут быть заменены к 2050 году. Считается, что препятствия на пути реализации плана использования возобновляемых источников энергии являются «в первую очередь социальными и политическими, а не технологическими или экономический ". ^[165] Они также обнаружили, что затраты на энергию ветра, солнца и воды должны быть аналогичны сегодняшним затратам на электроэнергию. ^[166]

Аналогичным образом, в Соединенных Штатах независимый Национальный исследовательский совет отметил, что «существует достаточно внутренних возобновляемых ресурсов, чтобы позволить возобновляемой электроэнергии играть значительную роль в производстве электроэнергии в будущем и, таким образом, помогать решать проблемы, связанные с изменением климата, энергетической безопасностью и эскалацией. затрат на энергию… Возобновляемая энергия является привлекательным вариантом, потому что возобновляемые ресурсы, доступные в Соединенных Штатах, взятые вместе, могут обеспечить значительно большее количество электроэнергии, чем общий текущий или прогнозируемый внутренний спрос ». ^[167]

Наиболее значительные препятствия на пути широкого внедрения крупномасштабных стратегий использования возобновляемых источников энергии и низкоуглеродной энергетики носят в основном политический, а не технологический характер. ^{[168] [169]} Согласно отчету « Post Carbon Pathways» за 2013 год, в котором содержится обзор многих международных исследований, основными препятствиями являются: отрицание изменения климата , лоббирование ископаемого топлива , политическое бездействие, неустойчивое потребление энергии, устаревшая энергетическая инфраструктура и финансовые ограничения. ^[170]

По данным Всемирного банка, для климатического сценария «ниже 2 ° C» требуется 3 миллиарда тонн металлов и минералов к 2050 году. Предложение добытых ресурсов, таких как цинк, молибден, серебро, никель, медь, должно возрасти до 500%. ^[171] По оценкам анализа 2018 года, требуется увеличение запасов металлов, необходимых в различных секторах, с 1000% (ветроэнергетика) до 87'000% (аккумуляторы для личных автомобилей). ^[172]

Новые технологии

Другие технологии возобновляемых источников энергии все еще находятся в стадии разработки, в том числе целлюлозный этанол , геотермальная энергия с использованием сухих горячих пород и морская энергия . ^[173] Эти технологии еще не широко продемонстрированы или имеют ограниченную коммерциализацию. Многие из них находятся на горизонте и могут иметь потенциал, сопоставимый с другими технологиями возобновляемых источников энергии, но все же зависят от привлечения достаточного внимания и финансирования исследований, разработок и демонстраций (НИОКР). ^[173]

В академическом, федеральном и коммерческом секторах существует множество организаций, проводящих крупномасштабные передовые исследования в области возобновляемых источников энергии. Это исследование охватывает несколько областей в спектре возобновляемых источников энергии. Большая часть исследований направлена ​​на повышение эффективности и увеличение общей выработки энергии. ^{[174] В} последние годы многочисленные исследовательские организации, поддерживаемые на федеральном уровне, сосредоточились на возобновляемых источниках энергии. Двумя наиболее известными из этих лабораторий являются Sandia National Laboratories и Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (NREL), обе из которых финансируются Министерством энергетики США и поддерживаются различными корпоративными партнерами. ^[175]Общий бюджет Sandia составляет 2,4 миллиарда долларов ^[176], а у NREL - 375 миллионов долларов. ^[177]

Усовершенствованная геотермальная система

Усовершенствованные геотермальные системы (EGS) - это новый тип геотермальных энергетических технологий, которые не требуют естественных конвективных гидротермальных ресурсов. Подавляющее большинство геотермальной энергии в пределах досягаемости бурения находится в сухих и непористых породах. ^[178] Технологии EGS «увеличивают» и / или создают геотермальные ресурсы в этой «горячей сухой породе (HDR)» посредством гидравлического разрыва пласта . Ожидается, что технологии EGS и HDR, такие как гидротермальная геотермальная энергия, будут базовыми ресурсами, которые производят электроэнергию 24 часа в сутки, как ископаемые растения. В отличие от гидротермальных, HDR и EGS могут применяться в любой точке мира, в зависимости от экономических ограничений глубины бурения. Хорошие локации - над глубоким гранитомпокрыты толстым (3–5 км) слоем изолирующих отложений, замедляющих отвод тепла. ^[179] Системы HDR и EGS в настоящее время разрабатываются и тестируются во Франции, Австралии, Японии, Германии, США и Швейцарии. Самый крупный проект EGS в мире - демонстрационная установка мощностью 25 мегаватт, которая в настоящее время строится в бассейне Купер, Австралия. Бассейн Купера имеет потенциал для выработки 5 000–10 000 МВт.

Целлюлозный этанол

Некоторые нефтеперерабатывающие заводы, которые могут перерабатывать биомассу и превращать ее в этанол , построены такими компаниями, как Iogen , POET и Abengoa , в то время как другие компании, такие как Verenium Corporation , Novozymes и Dyadic International ^[180] , производят ферменты, которые могут обеспечить коммерциализацию в будущем . Переход от исходного сырья для пищевых культур к отходам и естественным травам открывает широкие возможности для широкого круга игроков, от фермеров до биотехнологических компаний и от разработчиков проектов до инвесторов. ^[181]

Морская энергия

Морская энергия (также иногда называемая энергией океана) относится к энергии, переносимой океанскими волнами , приливами , соленостью и разницей температуры океана . Движение воды в Мировом океане создает огромный запас кинетической энергии или энергии движения. Эту энергию можно использовать для выработки электроэнергии для домов, транспорта и промышленности. Термин «морская энергия» включает в себя как мощность волн  - мощность поверхностных волн, так и приливную силу  - получаемую из кинетической энергии больших движущихся водоемов. Обратный электродиализ(RED) - это технология производства электроэнергии путем смешивания пресной речной воды и соленой морской воды в больших энергетических элементах, предназначенных для этой цели; по состоянию на 2016 год он проходит испытания в малом масштабе (50 кВт). Оффшорная ветровая энергия не является формой морской энергии, поскольку энергия ветра получается из ветра , даже если ветряные турбины размещены над водой. В океанах есть огромное количество энергии , и близко ко многим , если не большинство концентрированных населений. Энергия океана обладает потенциалом обеспечения значительного количества новой возобновляемой энергии по всему миру. ^[182]

Экспериментальная солнечная энергия

Концентрированные фотоэлектрические системы (CPV) используют солнечный свет, сконцентрированный на фотоэлектрических поверхностях, с целью выработки электроэнергии. Термоэлектрические или « термоэлектрические » устройства преобразуют разницу температур между разнородными материалами в электрический ток.

Плавающие солнечные батареи

Плавающие солнечные батареи - это фотоэлектрические системы, которые плавают на поверхности резервуаров с питьевой водой, карьерных озер, оросительных каналов или восстановительных и хвостохранилищ. Небольшое количество таких систем существует во Франции , Индии , Японии , Южной Корее , Великобритании , Сингапуре и США . ^{[185] [186] [187] [188] [189]}Считается, что эти системы имеют преимущества перед фотоэлектрическими системами на суше. Стоимость земли дороже, а для сооружений, построенных на водоемах, не используемых для отдыха, меньше норм и правил. В отличие от большинства наземных солнечных электростанций, плавающие массивы могут быть ненавязчивыми, поскольку они скрыты от посторонних глаз. Они достигают более высокой эффективности, чем солнечные фотоэлектрические панели на суше, потому что вода охлаждает панели. Панели имеют специальное покрытие для предотвращения ржавчины и коррозии. ^[190] В мае 2008 года на винодельне Far Niente в Оквилле, штат Калифорния, была внедрена первая в мире поплавковая электрическая система, установив 994 солнечных фотоэлектрических модуля общей мощностью 477 кВт на 130 понтонах и разместив их на ирригационном пруду винодельни. ^[191] Начинают строиться плавучие фотоэлектрические фермы.Kyocera построит крупнейшую в мире ферму мощностью 13,4 МВт на водохранилище над плотиной Ямакура в префектуре Тиба ^[192] с использованием 50 000 солнечных панелей. ^{[193] [194]} Устойчивые к соленой воде плавучие фермы также строятся для использования в океане. ^[195] Самый крупный проект, о котором было объявлено на данный момент, - строительство электростанции мощностью 350 МВт в районе Амазонки в Бразилии. ^[196]

Тепловой насос с солнечной батареей

Тепловой насос представляет собой устройство , которое обеспечивает тепловую энергию от источника тепла к месту назначения , называется «теплоотвод». Тепловые насосы предназначены для перемещения тепловой энергии в направлении, противоположном направлению спонтанного теплового потока, путем поглощения тепла из холодного помещения и передачи его в более теплое. Тепловой насос с использованием солнечной энергии представляет собой интеграцию теплового насоса и тепловых солнечных панелей в единую интегрированную систему. Обычно эти две технологии используются отдельно (или размещаются только параллельно) для производства горячей воды . ^[197] В этой системе солнечная тепловая панель выполняет функцию низкотемпературного источника тепла, а произведенное тепло используется для подпитки испарителя теплового насоса.^[198] Целью этой системы является получение высокого КС , а затем производить энергию в более эффективном и менее дорогом способе.

В сочетании с тепловым насосом можно использовать любые типы солнечных тепловых панелей (листовые и трубчатые, рулонные, тепловые трубы, тепловые пластины) или гибридные ( моно / поликристаллические , тонкопленочные ). Использование гибридной панели предпочтительно, поскольку она позволяет покрыть часть потребности в электроэнергии теплового насоса и снизить энергопотребление и, следовательно, переменные затраты системы.

Искусственный фотосинтез

В искусственном фотосинтезе используются методы, в том числе нанотехнологии для хранения солнечной электромагнитной энергии в химических связях путем расщепления воды для производства водорода и последующего использования углекислого газа для производства метанола. ^[199] Исследователи в этой области стремятся разработать молекулярные модели фотосинтеза, которые используют более широкую область солнечного спектра, используют каталитические системы, сделанные из обильных недорогих материалов, которые являются прочными, легко ремонтируемыми, нетоксичными, стабильными в различных условиях. условия окружающей среды и работать более эффективно, позволяя большей части фотонной энергии попадать в запасные соединения, то есть в углеводы (а не в построение и поддержание живых клеток). ^[200]Тем не менее, известные исследования сталкиваются с препятствиями: Sun Catalytix, дочерняя компания Массачусетского технологического института, прекратила масштабирование своего прототипа топливного элемента в 2012 году, поскольку он предлагает небольшую экономию по сравнению с другими способами получения водорода из солнечного света. ^[201]

Топливо из водорослей

Производство жидкого топлива из богатых нефтью разновидностей водорослей - постоянная тема исследований. Испытываются различные микроводоросли, выращиваемые в открытых или закрытых системах, включая некоторые системы, которые можно использовать в заброшенных и пустынных землях.

Солнечные самолеты

Электрическое воздушное судно является самолетом , который работает на электродвигателях , а не двигатели внутреннего сгорания , с электричеством исходя из топливных элементов , солнечных элементов , суперконденсаторов , мощности сияющих , ^[202] или батареи .

В настоящее время летающие пилотируемые электрические самолеты в основном являются экспериментальными демонстраторами, хотя многие небольшие беспилотные летательные аппараты питаются от батарей. Самолеты с электрическим приводом эксплуатируются с 1970-х годов, один отчет был опубликован в 1957 году. ^{[203] [204]} Первые полеты с участием людей с электрическим приводом были совершены в 1973 году. ^[205] В период с 2015 по 2016 год пилотируемый самолет на солнечной энергии. Самолет Solar Impulse 2 совершил кругосветное плавание вокруг Земли. ^[206]

Солнечная восходящая башня

Солнечная башня восходящего потока является возобновляемой энергией электростанцией для выработки электроэнергии с низкой температурой солнечного тепла. Солнечный свет нагревает воздух под очень широкой крытой коллекторной конструкцией, напоминающей оранжерею, окружающей центральное основание очень высокой дымоходной башни. Возникающая в результате конвекция вызывает в градирне восходящий поток горячего воздуха за счет эффекта дымохода . Этот воздушный поток приводит в движение ветряные турбины, расположенные в восходящем потоке дымохода или вокруг основания дымохода, чтобы производить электричество.. Планы по расширенным версиям демонстрационных моделей позволят производить значительную электроэнергию и могут позволить разработку других приложений, таких как добыча или дистилляция воды, сельское хозяйство или садоводство. Более продвинутой версией технологии аналогичной тематики является двигатель Vortex, который призван заменить большие физические дымоходы воздушным вихрем, создаваемым более короткой и менее дорогой конструкцией.

Солнечная энергетика космического базирования

Для фотоэлектрических или тепловых систем одним из вариантов является размещение их в космосе, особенно на геостационарной орбите. Чтобы быть конкурентоспособными с системами солнечной энергии на Земле, удельная масса (кг / кВт), умноженная на массу чердака плюс стоимость деталей, должна составлять 2400 долларов или меньше. То есть, для стоимости деталей плюс ректенна в размере 1100 долларов США / кВт произведение долларов США / кг и кг / кВт должно составлять 1300 долларов США / кВт или меньше. ^[207] Таким образом, для 6,5 кг / кВт транспортные расходы не могут превышать 200 долларов / кг. В то время как для этого потребуется снижение со 100 до 1, SpaceX нацелена на снижение с 10 до 1, а Reaction Engines может сделать возможным снижение со 100 до 1.

Водяной пар

Сбор статического электричества с капель воды на металлических поверхностях - это экспериментальная технология, которая будет особенно полезна в странах с низким уровнем доходов с относительной влажностью воздуха более 60%. ^[208]

Отходы сельскохозяйственных культур

Устройства AuREUS (Aurora Renewable Energy & UV Sequestration) ^[209] , основанные на отходах сельскохозяйственных культур, могут поглощать ультрафиолетовый свет солнца и превращать его в возобновляемую энергию. ^{[210] [211]}

Дебаты

Этот раздел необходимо обновить . Обновите эту статью, чтобы отразить недавние события или новую доступную информацию. ( Март 2019 г. )

Производство возобновляемой электроэнергии из таких источников, как энергия ветра и солнца, является переменным, что приводит к снижению коэффициента мощности и требует либо накопления энергии мощностью, равной его общей выработке, либо источников энергии базовой нагрузки из непостоянных источников, таких как гидроэнергетика , ископаемое топливо или ядерная энергетика .

Поскольку удельная мощность возобновляемых источников энергии на единицу площади в лучшем случае на три порядка меньше, чем ископаемая или ядерная энергия, ^[212] возобновляемые электростанции, как правило, занимают тысячи гектаров, вызывая экологические опасения и противодействие со стороны местных жителей, особенно в густонаселенных странах. Солнечные электростанции конкурируют с пахотными землями и природными заповедниками ^{[213], в} то время как береговые ветряные электростанции сталкиваются с противодействием из-за эстетических проблем и шума, который влияет как на людей, так и на дикую природу. ^{[214] [215] [216] [217]} В Соединенных Штатах, штат Массачусетс, мыс Ветер.проект был отложен на годы отчасти из-за эстетических соображений. Однако жители других районов настроены более позитивно. По словам члена городского совета, подавляющее большинство местных жителей считают, что ветряная электростанция Ардроссан в Шотландии улучшила этот район. ^[218] Эти опасения, когда они направлены против возобновляемых источников энергии, иногда описываются как отношение «не на моем заднем дворе» ( NIMBY ).

Недавнее ^{[ когда? ] В} правительственном документе Великобритании говорится, что «проекты, как правило, имеют больше шансов на успех, если они пользуются широкой общественной поддержкой и согласием местных сообществ. Это означает, что сообществам предоставляется как право голоса, так и заинтересованность». ^[219] В таких странах, как Германия и Дания, многие проекты в области возобновляемых источников энергии принадлежат общинам, особенно через кооперативные структуры, и вносят значительный вклад в общий уровень использования возобновляемых источников энергии. ^{[220] [221]}

Рынок технологий возобновляемой энергии продолжает расти. Обеспокоенность изменением климата и увеличение количества зеленых рабочих мест в сочетании с высокими ценами на нефть, пиковыми ценами на нефть , нефтяными войнами, разливами нефти , продвижением электромобилей и возобновляемой электроэнергии, ядерными катастрофами и увеличением государственной поддержки стимулируют ужесточение законодательства, стимулов и коммерциализации возобновляемых источников энергии . ^[20] Новые государственные расходы, регулирование и политика помогли отрасли выдержать экономический кризис 2009 года лучше, чем многие другие сектора. ^[33]

Несмотря на то, что возобновляемые источники энергии очень успешно вносят свой постоянно растущий вклад в производство электроэнергии, нет ни одной страны, где преобладают ископаемые виды топлива, у которых есть план прекратить использование возобновляемых источников энергии и получить эту энергию. Только Шотландия и Онтарио прекратили сжигание угля, в основном из-за хороших поставок природного газа. В области транспорта ископаемые виды топлива еще более распространены, и решения найти труднее. ^[222] Неясно, есть ли провалы в политике или возобновляемых источниках энергии, но через двадцать лет после подписания Киотского протокола ископаемое топливо по-прежнему является нашим основным источником энергии, и его потребление продолжает расти. ^[223]

Международное энергетическое агентство заявило , что внедрение технологий возобновляемых источников энергии , как правило , увеличивает разнообразие источников электроэнергии и, за счет местного производства, способствует гибкости системы и ее устойчивость к ударам центральных. ^[224]

Геополитика возобновляемой энергетики

Примерно с 2010 года все активнее обсуждались геополитические последствия растущего использования возобновляемых источников энергии. ^[225] Утверждалось, что бывшие экспортеры ископаемого топлива испытают ослабление своих позиций в международных делах, в то время как страны с богатыми возобновляемыми энергоресурсами будут усилены. ^[226] Также ожидалось, что страны, богатые критически важными материалами для технологий возобновляемых источников энергии, будут приобретать все большее значение в международных делах. ^[227]

Индекс геополитических прибылей и убытков GeGaLo оценивает, как геополитическое положение 156 стран может измениться, если мир полностью перейдет на возобновляемые источники энергии. Ожидается, что бывшие экспортеры ископаемого топлива потеряют власть, в то время как позиции бывших импортеров ископаемого топлива и стран, богатых возобновляемыми энергоресурсами, должны укрепиться. ^[228]

Воздействие на окружающую среду

Способность биомассы и биотоплива способствовать снижению выбросов CO
2выбросы ограничены, потому что и биомасса, и биотопливо при сжигании выделяют большое количество загрязнения воздуха, а в некоторых случаях конкурируют с продовольствием. Кроме того, биомасса и биотопливо потребляют большое количество воды. ^[229] Другие возобновляемые источники, такие как энергия ветра , фотоэлектрическая и гидроэлектроэнергия, обладают преимуществом, заключающимся в экономии воды, снижении загрязнения и сокращении выбросов CO.
2выбросы. Установки, используемые для производства энергии ветра, солнца и гидроэнергии, представляют собой растущую угрозу для ключевых заповедных зон, поскольку сооружения построены в зонах, отведенных для охраны природы, и в других экологически уязвимых районах. Они часто намного больше, чем электростанции, работающие на ископаемом топливе, и для производства эквивалентных количеств энергии им требуется в 10 раз больше земли, чем уголь или газ. ^[230]Построено более 2000 объектов возобновляемой энергии, и еще больше строятся в областях, имеющих экологическое значение и угрожающих средам обитания растений и животных по всему миру. Команда авторов подчеркнула, что их работу не следует интерпретировать как анти-возобновляемые источники энергии, потому что возобновляемые источники энергии имеют решающее значение для сокращения выбросов углерода. Ключевым моментом является обеспечение того, чтобы объекты возобновляемой энергетики строились там, где они не наносят ущерба биоразнообразию. ^[231]

Устройства с использованием возобновляемых источников энергии зависят от невозобновляемых ресурсов, таких как добытые металлы, и используют огромные площади земли из-за их небольшой удельной мощности на поверхности . Производство фотоэлектрических панелей, ветряных турбин и батарей требует значительных количеств редкоземельных элементов ^[232] и увеличивает объемы добычи полезных ископаемых, что оказывает значительное социальное и экологическое воздействие. ^{[233] [234]} Из-за совместного присутствия редкоземельных и радиоактивных элементов ( торий , уран и радий ) добыча редкоземельных элементов приводит к образованию низкоактивных радиоактивных отходов . ^[235]

Солнечные панели изменяют альбедо поверхности, что увеличивает их вклад в глобальное потепление. ^[236]

Ожидается, что добыча материалов, необходимых для производства возобновляемой энергии, увеличит угрозы для биоразнообразия . В сентябре 2020 года ученые опубликовали карту мира областей, содержащих возобновляемые источники энергии, а также оценки их совпадения с «ключевыми территориями биоразнообразия», «оставшимися дикой природой» и « охраняемыми территориями ». По оценке авторов, необходимо тщательное стратегическое планирование . ^{[237] [238] [239]}

Галерея

• Бурбо , Северо-Западная Англия

• Восход солнца на ветряной электростанции Фентон в Миннесоте, США

• СНТ -Станция Andasol в Андалусии, Испания

• Солнечная электростанция Иванпа в пустыне Мохаве, Калифорния , США

• Три ущелья Плотина и Гэчжоуб , Китай

• Магазин по продаже фотоэлектрических панелей в Уагадугу , Буркина-Фасо

• Сбор пней увеличивает восстановление биомассы из лесов

• Небольшая фотоэлектрическая система, установленная на крыше в Бонне , Германия.

• Сообщество принадлежащих Westmill Солнечный парк в Юго - Восточной Англии

• Фотоэлектрическая электростанция Комекураяма в Кофу , Япония

• Крафла , геотермальная электростанция в Исландии.

Смотрите также

Рекомендации

Библиография

дальнейшее чтение

• Джаффе, Эми Майерс, «Зеленый гигант: возобновляемые источники энергии и сила Китая», Foreign Affairs , vol. 97, нет. 2 (март / апрель 2018 г.), стр. 83–93. Обсуждает стремление Китая стать «... сверхдержавой будущего в области возобновляемых источников энергии».

внешняя ссылка

• Возобновляемая энергия в Curlie
• Обзор чистой энергии от Министерства энергетики США