Перспективы развития возобновляемой энергетики
Доля возобновляемой энергии среди всей энергии, получаемой человечеством для своих нужд, растет. И хотя она пока не может заменить энергию, получаемую от реакций ядерного распада и сжигания ископаемых топлив, получение возобновляемой энергии важно и перспективно для человечества, потому как уменьшает парниковое нагревание и радиационное загрязнение планеты.
Недавно стало известно, что фонд Рокфеллеров выводит активы из нефтяных и угольных компаний, а некоторые ученые заговорили про использование воды вместо бензина. Эти ребята в свое время разбогатели на нефти, и не стали бы от нее отказываться без веских причин! Некоторые европейские и американские компания также активно экспериментируют с реакциями ядерного синтеза, который при правильном подходе безопаснее и чище реакций ядерного распада.
Возобновляемая энергия - это энергия ветра, солнца, воды и ядерного синтеза. Первые три позиции традиционны для этого списка, четвертая обсуждаема, но ее источником служит водород, которого достаточно много на Земле, чтобы считаться с его количеством как с легко истощаемым ресурсом.
Энергосбережение - тоже важный момент борьбы с парниковым эффектом, но по сравнению с возможным отказым от сжигания углеводородов, это сущая мелочь. Хотя люди уже начали понимать, что подход к выбросам парниковых газов в атмосферу нужно срочно менять. И тут важна каждая возможность: меньше потреблять, использовать другие топлива, даже разводить меньше коров, которые отвечают за четверть всех парниковых эффектов. (Или научиться утилизировать навоз так, чтобы метан не попадал в атмосферу). Каждый шаг на пути к этим изменениям приходится оценивать экономически. Например, приходится подсчитывать и прогнозировать, сколько будет стоить построить и обслуживать АЭС, ГЭС, ветряки и солнечные поля, сколько будет стоить ликвидировать последствия аварий на реакторах, залива земель под ГЭС, сколько будет стоить утилизировать отработанное ядерное топливо, бороться с последствиями участившихся из-за парникового эффекта ураганов, тайфунов, даже переселять людей с побережья, когда ледники окончательно растят, а города уйдут под воду - все это определяющие факторы в развитии энергетики. Важным моментом в усовершенствовании энергетических технологий будет отказ от проводной передачи электроэнергии хотя бы на небольшие расстояния, хотя бы в пределах предприятия или домохозяйства, а также усовершенствование аккумуляторных батарей и способов их зарядки:
Конец эпохи проводов
И один в поле воин
Как это могло бы быть...
Беспроводная зарядка iPhone - это реально!
Новый вид ламп на 5 лет
Энергосберегающая лампа
«Умная» электролампа Misfit Bolt и другие новинки выставки CES 2015
В Израиле создали супербыстрозаряжаемую батарею
Чайник для чайников
Люди используют энергию в трех основных направлениях: для транспорта, промышленности и домохозяйств. Транспорт постепенно становится гибридным или электрическим. Если потребность в батарейных емкостях возрастет хотя бы для автомобильного транспорта, то такие страны, как Боливия, Чили и Китай станут новыми Арабскими Эмиратами, потому что тогда человечеству больше нужен будет литий, чем нефть.
Оценочные мировые запасы лития в тоннах, 2014 год
Страна
Информационный источник №1
Информационный источник №2
Информационный источник №3
Информационный источник №4
Аргентина
нет данных
2 000 000
2 710 000
6 000 000
Австралия
220 000
260 000
262 800
1 603 000
Австрия
нет данных
нет данных
100 000
113 000
Боливия
5 400 000
5 400 000
5 500 000
Бразилия
910 000
910 000
85 000
85 000
Финляндия
нет данных
нет данных
14 000
13 000
Испания
нет данных
нет данных
нет данных
72 000
Ирландия
нет данных
нет данных
нет данных
13 000
Канада
360 000
360 000
255 600
1 073 000
Конго
нет данных
нет данных
нет данных
1 145 000
Чили
3 000 000
3 000 000
6 900 000
7 520 000
Китай
1 100 000
1 100 000
3 350 000
6 173 000
Португалия
нет данных
нет данных
нет данных
10 000
Россия
нет данных
нет данных
1 000 000
2 480 000
Сербия
нет данных
нет данных
нет данных
957 000
США
410 000
410 000
5 936 000
6 620 000
Заир
нет данных
нет данных
2 300 000
нет данных
Зимбабве
27 000
27 000
56 700
57 000
Вместе
11400000
13500000
28500000
39300000
К сожалению, какие информационные источники использовал автор таблицы (ссыдка в названии), сказать не могу. Предполагаю, что это US Geological Survey, в том числе. Вот тут minerals.usgs.gov (с. 2) есть данные на 2016 год. Кремний, необходимый для фотовольтаических солнечных батарей, на Земле тоже в избытке. Так что возможно подобная конструкция скоро будет на каждой крыше жилого дома планеты.
Летом прошлого года я перечисляла страны, которые вырабатывают больше всего солнечной энергии. На конец этого года можно подвести итоги еще раз. Но давайте сначала обсудим глобальные энергозатраты и энергопроизводство. Мировое потребление энергии продолжает расти.
Пока это обеспечено в основном сжиганием ископаемых топлив.
Потребление энергии по странам различается. Так, США потребляют 25% мировой энергии, имея 15-20% мирового ВВП и 4,59% населения мира. На втором месте по энергопотреблению на душу населения был и остается ЕС. С началом экономического кризиса потребление в ЕС немного сократилось, а в развиващихся странах выросло. Вот данные за 2003 год:
Международное энергетическое агентство (IEA) подсчитало, что у 500 млн человек на Земле до сих пор нет доступа к электричеству. Поэтому количество электростанция на Земле будет расти. Возобновляемая энергия составляет всего 23% от всей потребляемой энергии. Знакоое явление для жителей планеты - парижское соглашение по климату, подписанное в этом году. Вот доклад IEA на эту тему:
Парижское соглашение было подписано в первую очередь ради снижения выбросов углерода в атмосферу. Если условия будут выполняться, вот какое снижение выбросов мы должны получить, чтобы снизить среднюю температуру на планете на 2°C к 2040-му году:
Вот тут есть каталог публикацией IEA за последние несколько лет.
По возобновляемой энергии в этом году серьезно продвинулись такие страны, как США, Великобритания, страны ЕС, ОАЭ, Чили
США
В США солнечная и ветряная энергия уже обходятся дешевле энергии от ископаемых источников. В 2014 году издание The New York Times проанализировало данные различных энергетических компаний и пришло к выводу, что чистая энергетика стоит не дороже традиционной. Этому во многом способствуют правительственные льготы. В то же время рост инвестиций в «зеленые» источники растет, цены падают, а конкуренция нарастает.
Согласно данным исследовательского института National Renewable Energy Laboratory (NREL), около 25% потребности в электроэнергии США может быть обеспечено с помощью солнечных панелей на крышах домов, пишет Electrek. В совокупности такие крыши в состоянии производить до 1118 ГВт электричества. В 2008 году эти цифры были равны 664 ГВт - 800 кВт⋅ч.
Цена на солнечные панели продолжает снижаться: только с середины 2016 года она снизилась на 33,8%, или на $0,01 за ватт постоянного тока. А стоимость привлечения клиента за тоже время возросла на 10%. Это может разорить многих производителей, считают аналитики GTM Research. Такая тенденция в ценах отмечается уже более 10 лет. Производителям приходится сокращать затраты на установку своего оборудования, помогать сопровождающим программерским фирмам снижать цены на ПО.
Но тема солнечной энергетики, несмотря ни на что, остается популярной - Илон Маск и его SolarCity имеют неизменный успех в сети, а в октябре этого года компания представила солнечные панели, которые выполнены в виде черепицы. Уже сейчас стоимость крыши из солнечных панелей Tesla равна или ниже стоимости обычной кровли, например, из черепицы. Это объясняется неэффективной системой поставок тяжелых кровельных материалов и их хрупкостью.
Т.о. крыши, которые сейчас чаще всего выглядят так:
скоро будут выглядеть иначе: по внешнему виду даже не будет заметно, что они выполняют роль солнечных батарей. Но только ли фотовольтаические батареи на крышах доступны в домохозяйствах? Нет, иногда ставят и небольшие ветроустановки. Но все же бесшумные солнечные батареи более популярны. А вот в промышленных масштабах часто фотовольтаические батареи часто ставят рядом с большими ветряками. Почитайте: Экскурсия на ветроэлектростанцию в Калифорнии
Чтобы компании могли получить положительный экономический эффект, ученые продолжают думать над удешевлением технологии создания панелей. Ученые Технологического института Джорджии и их коллеги из трех других учреждений разработали новую технологию легирования, позволяющую сократить стоимость производства полимерных солнечных элементов и органической электроники. Метод заключается в нанесении легирования с акцепторной примесью на пленку полупроводника. Этот процесс проводится при кратковременном погружении пленки в раствор при комнатной температуре, и заменяет более сложную технологию, требовавшую обработки в вакууме. Эта технология может отразиться на многих других областях, таких как органическая печатная электроника, сенсоры, фотодетекторы и светодиоды.
Молекулы легирующей примеси проникают в поверхность пленки на глубину всего 10-20 нм, при этом прошедшие легирование области демонстрируют повышенную электрическую проводимость и высокую работу выхода, сокращают растворимость и увеличивают стабильность фотоокисления на воздухе.
Упрощая процесс создания органических солнечных элементов, новая технология позволяет наладить производство в странах Африки и Латинской Америки, в которых практически отсутствует капиталоемкая индустрия, пишет Phys.org.
Еще один успех в этой области: ученые Израильского технологического института Технион разработали фотолюминесцентный материал, в два раза улучшающий производительность солнечных батарей.
А вот пример удешевления энергии за счет использования электростанций на возобновляемой энергии: энергоснабжающая компания TXU Energy в Далласе, штат Техас, в какой-то момент произвела столько электроэнергии от ветряных установок, что решила раздавать ее просто так. С 9 вечера до 6 утра пользователи электросети могли бесплатно пользоваться электричеством. На данный момент ветряная энергия составляет лишь 10% от общей выработки энергии в штате, но пример TXU Energy доказал, что у чистой энергетики есть большой потенциал. Бесплатное электричество принесло пользу и самой компании, так как позволило сократить траты на хранение энергии и обслуживание электросети при выработке излишков.
Великобритания
Ветроэнергетика Великобритании взяла еще один рубеж, впервые выработав более 10 000 МВт*ч электричества при помощи наземных и морских турбин. Об этом сообщила торговая ассоциация RenewableUK, которая отметила, что ветряные станции Британии теперь обеспечивают 23% потребностей страны.
Британия занимает лидирующее положение среди мировых держав в переходе на возобновляемые источники энергии, в частности, на энергию ветра. По данным RenewableUK, наземные ветряные станции вырабатывают более 9000 МВт*ч, а морские - почти 6000 МВт*ч. Кроме того, ряд проектов находится в процессе строительства.
Несмотря на то, что власти Великобритании заявляли ранее, что перестанут субсидировать наземные ветряные фермы, энергия ветра продолжает занимать главенствующее положение среди возобновляемых источников в стране и, похоже, что эта тенденция не изменится в ближайшие годы, пишет CleanTechnica. В стране уже работают около 3000 морских ветряных турбин, а также строятся две крупнейшие морские ветряные фермы - Triton Knoll и Hornsea Project Two, мощностью 900 МВт и 1800 МВт соответственно.
ОАЭ и Чили
Борьба за мировой рекорд по самой низкой цене за солнечную энергию продолжается. В мае новую планку установил Дубай - один мВт*ч солнечной энергии был оценен в $29,9. В августе рекорд был побит в Чили, когда на энергетическом аукционе девелоперская компания Solarpack Corp Tecnologica оценила один мВт*ч солнечной энергии в $29,1. На том же аукционе энергия от ископаемых источников стоила в два раза дороже.
Солнечная погода в этом году привела к избытку электроэнергии на солнечных фермах в Чили. В течение 113 дней электроэнергия поставлялась бесплатно. В прошлом году страна пользовалась бесплатным электричеством 192 дня. Государство. активно инвестирует в строительство солнечных электростанций. Власти уже построили 29 ферм и намерены возвести еще 15. Однако в стране действует всего две электросети, не соединенные между собой. Из-за этого во многие деревни не проведено электричество, а некоторым гражданам приходится переплачивать за свет из-за проблем с инфраструктурой.
Планы России
К 2020 году первая морская ветроэнергетическая установка должна появиться и в России. Мощность ветряных турбин в Белом море составит 60 МВт. О строительстве Республика Карелия и китайская энергетическая компания Sinomec уже подписали договор. Стоимость проекта 9 млрд рублей. Установка будет построена неподалеку от карельского города Кеми. Во время строительства будет задействовано 200 сотрудников, и порядка тридцати - во время эксплуатации. До этого финская компания Fortum вложила 65 млн евро (около 5 млрд рублей) в строительство ветроэлектростанции мощностью 35 МВт на территории Ульяновской области.
И в конце шутка :)
Также рекомендую:
1. Перевод оксфордского учебника по возобновляемой энергии.
Каталог первых двух разделов и 2 поста по разделу фотовольтаики - 1, 2
2. Фермер выращивает томаты в пустыне с помощью солнечной энергии
3. Как выглядит запуск ядерного реактора
4. Сферическая солнечная электростанция
5. Самая крупная ветряная электростанция на Земле
.