Современные источники энергии: Современные, стабильные, надежные | МАГАТЭ

Содержание

Современные, стабильные, надежные | МАГАТЭ

Ядерная энергетика в сочетании с умными сетями электроснабжения (двусторонними сетями, которые соединяют производителей с потребителями с использованием новых технологий) может помочь странам перейти на низкоуглеродные источники электроэнергии и обеспечить надежное, стабильное и устойчивое энергоснабжение.

Многие страны занимаются диверсификацией структуры используемых ими источников низкоуглеродной энергии, чтобы содействовать декарбонизации своей экономики и достижению целей в области борьбы с изменением климата. Эти усилия ведут к глобальному сдвигу в сторону возобновляемых источников энергии, однако сами по себе эти источники не способны полностью и надежно удовлетворить спрос.

«Низкоуглеродные возобновляемые источники энергии благоприятны с точки зрения экологии, но они не всегда легко поддаются контролю и не способны бесперебойно удовлетворять спрос ввиду прерывистого характера энергии солнца и ветра, а также отсутствия крупных мощностей для хранения энергии. Это означает, что электросети часто требуются дополнительные источники энергии, — объясняет Анри Пайер, руководитель Секции планирования и экономических исследований МАГАТЭ. — С появлением большего числа разнообразных источников энергии, попадающей в систему, электросети должны были стать более гибкими и адаптируемыми, чтобы обеспечивать надежное и устойчивое энергоснабжение».

Ядерная энергетика может вырабатывать низкоуглеродную энергию 24 часа в сутки 7 дней в неделю. Она обеспечивает энергетическую безопасность, необходимую странам для перехода к низкоуглеродным энергетическим системам. Благодаря гибкости эксплуатации, АЭС могут дополнять переменную генерацию энергии с помощью возобновляемых источников энергии, а за счет инерции своих больших паровых турбин эти электростанции могут также помогать стабилизировать сети и обеспечивать экологически чистое и надежное энергоснабжение.

Традиционно электросети полагались на включение и отключение электростанций, использующих органическое топливо, такое как уголь и природный газ, для удовлетворения спроса на энергию, когда он превышал предложение.

Умные электросети же могут принимать множество различных источников энергии и динамически переключаться между ними, в отличие от традиционных энергосистем, которые обладают меньшей гибкостью. Умные сети существуют уже какое-то время, однако последние технологические достижения вывели их на новый уровень. Умные сети могут использовать новейшие технологии, такие как искусственный интеллект и «Интернет вещей» (система подключенных через Интернет компьютеров и устройств, которые могут динамически обмениваться данными и действовать на их основе), для сбора информации, повышения эффективности работы и автоматизации процессов.

Например, умная электросеть может с помощью создаваемых искусственным интеллектом прогнозов предугадывать пасмурные или безветренные дни и динамически переключаться с генерации при помощи энергии солнца или ветра на альтернативные источники, такие как ядерная энергия, для обеспечения бесперебойного снабжения. Искусственный интеллект может также прогнозировать возможные районы возникновения и продолжительность неблагоприятных погодных условий и передавать сети сигнал о необходимости увеличения и диверсификации производства на случай повреждения линий электропередачи.

В случае обрыва линии электропередачи или отключения электроэнергии установленные в сети датчики и устройства системы «Интернет вещей» могут сообщать операторам сети о необходимости проведения ремонтных работ и перенаправления электроэнергии или ее получения из другого источника.

В случае традиционных электросетей степень воздействия непогоды можно было оценить только постфактум. Таким образом, если вы живете дальше места повреждения линии электропередачи, это зачастую означает отсутствие электроснабжения до окончания ремонтных работ. За счет способности находить альтернативные решения для производства и передачи электроэнергии умные сети обладают большей устойчивостью и могут сокращать продолжительность отключений потребителей от электроснабжения.

Например, в компании «Электрисите де Франс» (ЭДФ), являющейся одним из крупнейших мировых производителей электроэнергии, некоторые из инновационных технологий умных сетей, разработка которых идет в настоящее время, включают в себя использование 5G — технологии мобильного Интернета нового поколения — для поддержки технологии «Интернет вещей» и развития более эффективных гибридных сетей для передачи электрических токов. Также идет внедрение технологий блокчейн, которые обеспечивают весьма надежный способ отслеживания и обработки информации об операциях, для сертификации того, где и в каком количестве производится чистая энергия. ЭДФ использует метод под названием «цифровые двойники», чтобы создавать виртуальную среду для прогнозирования потребностей в обслуживании сети и сокращения расходов на ремонт.

«Наши научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы в области умных сетей направлены на решение целого ряда задач. Мы также учитываем ожидания общества в отношении более экологически чистой электроэнергетической инфраструктуры и готовимся к рискам, таким как воздействие изменения климата, кибербезопасность и обеспечение устойчивости сетей перед лицом потенциальных кризисов, — говорит Бернар Саля, директор по НИОКР в ЭДФ. — Разумеется, любой новый метод, становящийся возможным благодаря увеличению вычислительных мощностей, будет опробован на существующих моделях для повышения их точности».

Как говорит старший сотрудник МАГАТЭ по ядерной безопасности Диан Заградка, оценка воздействия этих технологических достижений является важной частью этого процесса: «Новые технологии несут пользу только в том случае, если они безопасны. В соответствии с нормами безопасности МАГАТЭ любые изменения конструкции, включая использование технологий искусственного интеллекта и «Интернета вещей», проходят строгую оценку безопасности для определения любого воздействия, которое такие изменения и усовершенствования могут оказать на АЭС и характер их взаимодействия с электросетями. МАГАТЭ организует технические совещания для обсуждения потенциальных последствий и обмена опытом использования этих технологий на АЭС».

Обеспечение всеобщего доступа к недорогим, надежным, устойчивым и современным источникам энергии для всех — Устойчивое развитие

Цель 7: Обеспечение всеобщего доступа к недорогим, надежным, устойчивым и современным источникам энергии для всех

Мир идет по пути прогресса в достижении цели 7, и есть обнадеживающие признаки того, что энергия становится все более устойчивой и широкодоступной. Стал ускоряться процесс обеспечения доступа к электричеству в более бедных странах, продолжает улучшаться энергоэффективность, а сектор электроэнергетики добивается впечатляющих успехов в области возобновляемых источников энергии.

Тем не менее необходимо уделять более пристальное внимание расширению доступа к чистым и безопасным видам топлива и технологиям в целях приготовления пищи для 3 миллиардов человек, расширению использования возобновляемых источников энергии за пределами сектора электроэнергетики и повышению уровня электрификации в странах Африки к югу от Сахары.

В Отчете о прогрессе в области энергетики представлена глобальная информационная панель для фиксирования прогресса в области обеспечения доступа к энергии, энергоэффективности и возобновляемых источников энергии. В ней оценивается прогресс, достигнутый каждой из стран в этих трех ключевых областях, и дается представление о том, насколько далеко мы еще от достижения задач, поставленных в рамках целей в области устойчивого развития на период до 2030 года.

Ответные меры в связи с COVID-19

Отсутствие доступа к энергии может помешать усилиям по сдерживанию COVID-19 во многих частях мира. Энергетические услуги играют ключевую роль в предотвращении болезней и борьбе с пандемиями – начиная от обеспечения медицинских учреждений электропитанием и снабжения чистой водой для необходимой гигиены и заканчивая предоставлением услуг в области связи и информационных технологий в целях обеспечения связи между людьми при сохранении социальной дистанции.

Восемьсот сорок миллионов человек – преимущественно в странах Африки к югу от Сахары – живут без доступа к электричеству, а еще сотни миллионов имеют лишь крайне ограниченный или ненадежный доступ к электричеству. По оценкам, только 28% медицинских учреждений имеют надежный доступ к электричеству в странах Африки к югу от Сахары, однако энергия крайне необходима для того, чтобы люди могли оставаться на связи дома, и для эксплуатации жизнеобеспечивающего оборудования в больницах.

Отсутствие доступа к электроэнергии у больниц и местных общин может увеличить масштабы гуманитарной катастрофы и значительно замедлить восстановление глобальной экономики.

Специальный представитель Генерального секретаря ООН по инициативе «Устойчивая энергетика для всех» объяснила, почему доступ к энергии имеет значение во время чрезвычайной ситуации в связи с коронавирусом, и наметила три способа реагирования на чрезвычайную ситуацию в связи с COVID-19:

  1. уделение приоритетного внимания энергетическим решениям в целях обеспечения электроcнабжения для медицинских клиник и служб первой помощи;
  2. обеспечение связи для уязвимых потребителей; и
  3. увеличение надежного, бесперебойного и достаточного производства энергии для подготовки к более устойчивому восстановлению экономики.

Узнайте больше о роли энергетики для ответных мер в связи с COVID-19.

Развитие возобновляемых источников энергии — мировой опыт и российская практика

%PDF-1.5 % 1 0 obj > /Pages 2 0 R /StructTreeRoot 3 0 R /Type /Catalog /Metadata 3 0 R >> endobj 4 0 obj /Title >> endobj 2 0 obj > endobj 3 0 obj > stream

  • Развитие возобновляемых источников энергии — мировой опыт и российская практика
  • Егорова Мария Сергеевна endstream endobj 5 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 2 0 R /Resources > /Font > /Pattern > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] /XObject > >> /StructParents 0 /Tabs /S /Type /Page /Annots [26 0 R] >> endobj 6 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 2 0 R /Resources > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] >> /StructParents 1 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 7 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 2 0 R /Resources > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] >> /StructParents 2 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 8 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 2 0 R /Resources > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] >> /StructParents 3 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 9 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 2 0 R /Resources > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] >> /StructParents 4 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 10 0 obj > stream x=َdumns_FU]Fby0%wVKyΟ>w?Ο?{݇z}t=\?p51uo_~,,R$_m_~#2:&Ʉ_t.?M8~r3>N=ߟdɟU|I&V鯇@.’s’—&G#EssLZQud;_b~QؤZr\2 ,nF

    Возобновляемые источники энергии и электрические системы и сети

    ФИО

    Должность

    Преподаваемые дисциплины

    Ученая степень (при наличии)

    Ученое звание
    (при наличии)

    Направление подготовки
    (или специальности)

    Повышение квалификации
    и (или) профессиональная
    подготовка (при наличии)
    за последние 5 лет

    Общий стаж работы

    Стаж
    работы
    по
    спец-ти

    Якимович Борис Анатольевич

    Заведующий кафедрой

    Энергетические системы и комплексы возобновляемой энергетики; Энергоустановки на основе возобновляемых источников энергии; Ядерная, тепловая и возобновляемая энергетика и сопутствующие технологии; Солнечные энергетические установки; Энергетические системы и комплексы возобновляемой энергетики

    доктор технических наук

    профессор

    Технология машиностроения, металлорежущие инструменты

    1.Программа профессионального обучения начальника смен электрического цеха, старшего дежурного электромонтера 7 разряда, электромонтера по обслуживанию электрооборудования электростанции 6 разряда;

    2. Массовые открытые онлайн курсы (МООК) – в образовании.

    50 л

    41 г

    Шайтор Николай Михайлович

    Доцент

    Энергосбережение при эксплуатации электротехнических комплексов; Компьютерные и сетевые технологии в электроэнергетике;

    Новые методы расчета электрических сетей.

    Кандидат технических наук

    доцент

    1.Электротехническая подводных лодок;

    2. Инженерная эксплуатация кораблей.

    1. Использование информационных технологий в науке и образовании.

    2.Применение информационно-коммуникационных технологий (ИКТ) в образовательном процессе;

    51 г

    20 л

    Горпинченко Александр Владимирович

    Доцент

    Общая энергетика; Автоматизированный электропривод;

    Менеджмент в электроэнергетике;

    Современные методы и технические средства диагностики в электроэнергетике;

    Современные проблемы энергетики.

    Кандидат технических наук

    Электроэнергетические установки.

    1.Педагогическое проектирование учебного процесса с использованием электронных образовательных ресурсов (он-лайн курсов) 2.Подготовка студентов к исследовательской деятельности в соответствии с ФГОС ВО 3.Теория и технологии контекстного обучения как концептуальная основа реформы образования

    30 л

    8 л

    Рясков Юрий Иванович

    Доцент

    Электрические машины; Диспетчеризация, режимы работы и эффективность электрических систем и сетей;

    Техническое и информационное обеспечение интеллектуальных систем электроснабжения 

    Кандидат технических наук

    доцент

    1.Электротехническая подводных лодок;

    2. Инженерная эксплуатация кораблей.

    1. Подготовка студентов к исследованию деятельности в соответствии с ФГОС ВО

    2. Информационно-коммуникативные технологии в профессиональной деятельности педагога в условиях реализации  ФГОС

    59 л

    24 г

    Путилин Константин Петрович

    Доцент

    Электромеханические переходные процессы в электроэнергетике; Переходные электромеханические процессы в электроэнергетических системах; Устойчивость электроэнергетических систем; Современные системы релейной защиты.

    Кандидат технических наук

    доцент

    Электротехника

    Компьютерные технологии: Эффективное использование в процессе обучения в условиях реализации ФГОС

    62 г

    61 г

    Малюк Евгений Григорьевич

    Старший преподаватель

    Техника высоких напряжений; Электромагнитная совместимость в электроэнергетике; Теоретические основы электромагнитной совместимости.

    Информационно-измерительная техника

    1.Компьютерные технологии: Эффективное использование в процессе обучения в условиях реализации ФГОС;

    2. Массовые открытые онлайн курсы (МООК) в образовании;

    3.Программа профессионального обучения начальника смен электрического цеха, старшего дежурного электромонтера 7 разряда, электромонтера по обслуживанию электрооборудования электростанции 6 разряда.

    45 л

    12 л

    Титаренко Оксана Николаевна

    Старший преподаватель

    Электробезопасность;

    Электроснабжение.

    Электрификация и автоматизация горных работ

    1.Инновационные технологии в деятельности преподавателя

    2.Информатизационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности педагога в условиях реализации ФГОС

    38 л

    16л

    Крастелёв Олег Михайлович

    Старший преподаватель

    Системы электроснабжения городов и промышленных предприятий;

    Электронные аппараты;

    Проектирование воздушных линий электроснабжения;

    Электроэнергетика

    1. Сертификат соответствия эксперта-аудитора внутренних проверок системы менеджмента качества на соответствие требованиям стандарта ИСО 9001-2015

    2. Компьютерные технологии: Эффективное использование в процессе обучения в условиях реализации ФГОС

    38 л

    23 г

    Смирнов

    Вадим

    Викторович

    Старший преподаватель

    Электроэнергетические системы и сети

    Электротехническая подводных лодок

    1.Организация деятельности кураторов в вузе. Современные психолого-педагогические технологии в работе со студентами.

    2.Информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности педагога в условиях реализации ФГОС

    44 г

    23 г

    Лавренчук Антон Анатольевич

    Старший преподаватель

    Эксплуатация систем электроснабжения; Электрические аппараты; Электрическое освещение бытовых и промышленных объектов; Приемники и потребители электрической энергии в электроэнергетике;

    магистр по направлению подготовки 13.04.02 Электроэнергетика и электротехника

    1. Организация деятельности кураторов в вузе. Современные психолого-педагогические технологии в работе со студентами.

    2. Эксперт чемпионата Ворлдскиллс Россия», Союз «Молодые профессионалы» (Ворлдскиллс Россия).

    3. Программа профессионального обучения начальника смен электрического цеха, старшего дежурного электромонтера 7 разряда, электромонтера по обслуживанию электрооборудования электростанции 6 разряда.

    4. Информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности педагога в условиях реализации ФГОС».

    13 л

    12 л

    Майорова Юлия Александровна

    Преподаватель

    Электрический привод; Электрические машины; Электромеханические переходные процессы в электроэнергетике;

    «Электрические станции»,

    «Метрология и  измерительная техника»

    1.Противодействие коррупции

    2.Информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности педагога в условиях реализации ФГОС

    16 л

    7 л

    Кувшинов Владимир Владиславович

    Доцент

    Альтернативная энергетика;

    Применение солнечной энергии; Проектирование солнечных и ветровых электростанций;

    Спецкурс по солнечным, ветровым и биоэнергетическим установкам;

    Современные методы теоретических и экспериментальных исследований.

    Кандидат технических наук

    Энергоустановки на основе возобновляемых видов энергии.

    1. «Зеленые» энергосистемы повышенной эффективности для биоиндустрии

    2.Противодействие коррупции

    3.Теория и технологии контекстного обучения как концептуальная основа реформы образования

    30 л

    15 л

    Чебоксаров Виктор Валериевич

    Доцент

    Аккумулирование энергии; Теплофикация и тепловые сети; Автоматическое управление и защита энергоустановок с ВИЭ;

    Спецкурс по физическим основам ВИЭ; Основное и вспомогательное энергетическое оборудование

    Кандидат технических наук

    Доцент

    Автоматизация и комплексная механизация машиностроения

    1.Противодействие коррупции

    2. Компьютерные технологии: Эффективное использование в условиях реализации ФГОС

    38 л

    28 л

    Кузнецов Павел Николаевич

    Старший преподаватель

    Использование энергии моря и земли;

    Основное и вспомогательное энергетическое оборудование установок НиВЭ; Информационно-управляющие системы и комплексы с ВИЭ;  Теоретические основы нетрадиционной и возобновляемой энергетики; Программирование микроконтроллеров для энергокомплексов.

    Кандидат технических наук

    Энергоустановки на основе возобновляемых видов энергии

    1.Компьютерные технологии: Эффективное использование в процессе обучения в условиях реализации ФГОС

    2. Программа профессионального обучения начальника смен электрического цеха, старшего дежурного электромонтера 7 разряда, электромонтера по обслуживанию электрооборудования электростанции 6 разряда

    3.Программа переподготовки  Школа ректоров 16: управление трансформацией университета.

    9 л

    9 л

    Какушина Елена Геннадьевна

    Преподаватель

    Инновационные методы в обосновании энергетических объектов;

    Будущее современной энергетики.

    1. Финансы и кредит.

     2. Электроэне-ргетика и электротехника

    Теория и технологии контекстного обучения как концептуальная основа реформы образования

    20 л

    4 г

    Четвертый энергопереход: риски и вызовы для России

    Возобновляемые источники энергии (ВИЭ) – стержень текущей глобальной повестки. И это не слова: в 2020 г. на ВИЭ пришлось около 90% прироста всех генерирующих мощностей в мире. В мировой истории это уже четвертый энергопереход, однако вместо одной технологической революции, как это было в случае с паром, сейчас происходит целый комплекс технологических прорывов в энергоэффективности и декарбонизации (ВИЭ, накопители, водород, улавливание углерода), децентрализации и цифровизации.

    Но главное в этом энергопереходе – представление, что удовлетворение потребностей человечества должно осуществляться без ущерба для экосистемы. В результате технологического прогресса в 2010-х после многих десятилетий непрерывного увеличения энергопотребления рост экономики наконец оторвался от динамики потребления энергии. Объемы первичного энергопотребления во многих регионах (ЕС, США, Китай) стабилизировались, а в ряде стран (Великобритания, Германия, Япония) стали даже снижаться при повышении ВВП.

    Важнейший аспект – борьба с изменением климата. На международном уровне дискуссия о климате завершена и как консенсус принят тезис об изменении климата, вызванного антропогенной эмиссией парниковых газов (ПГ). Страховые компании уже фиксируют устойчивый рост количества природных катастроф, а последствия изменения климата к 2100 г. оцениваются как чрезвычайные: потенциальный ущерб мировому ВВП прогнозируется в 30–45%.

    Для противодействия климатической угрозе на глобальном уровне в последние годы принимаются экстраординарные меры по сокращению выбросов диоксида углерода (декарбонизации), и государства идут на невообразимые прежде расходы и меры, чтобы эти выбросы сократить. В 2015 г. было принято Парижское соглашение, нацеленное на удержание роста средней температуры на планете в пределах 1,5 °С от доиндустриального уровня и переход к модели низкоуглеродного развития. По состоянию на сентябрь 2020 г. к соглашению присоединилось 189 государств, в том числе Россия.

    Выбросы ПГ регулируют с помощью различных систем квотирования и торговли выбросами, углеродных налогов, вводят запрет на продажу автомобилей с двигателями внутреннего сгорания, устанавливают целевые показатели развития ВИЭ. ЕС в декабре 2019 г. провозгласил «Зеленый курс», цель которого – достижение климатической нейтральности к 2050 г. (сколько эмитировали CO₂, столько и поглотили), а на 2030 г. предусматривается сокращение выбросов CO₂ на 55% к уровню 1990 г. и повышение доли ВИЭ в энергобалансе до 38–40% (в электроэнергии – до 65%). При этом уже через 10 лет ЕС предполагает сократить потребление угля на 70%, а нефти и газа – на 30 и 25% по сравнению с 2015 г. Все серьезно: цели подкрепляются госфинансированием в размере 1 трлн евро на ближайшие 10 лет.

    Параллельно с Европой идут Азия и Северная Америка. Так, Китай в сентябре 2020 г. заявил об углеродной нейтральности к 2060 г., с 1 февраля 2021 г. в стране вводится национальная система торговли выбросами. В октябре 2020 г. с заявлениями о достижении углеродной нейтральности к 2050 г. выступили Япония и Южная Корея. Что касается США, то президент Джо Байден уже подписал приказ о возвращении страны в Парижское соглашение и принятии «Зеленого курса», а объем обещанных инвестиций в перевод энергетики страны на зеленые источники в ближайшие четыре года составляет $2 трлн.

    Важно и то, что в корпоративном мире декарбонизация становится ключевым параметром конкурентоспособности. Углеродный след стимулирует компании брать на себя обязательства по полному переходу на ВИЭ, инвесторы по всему миру отказываются от финансирования секторов, связанных с высокими выбросами. Тысячи инвесторов, контролирующих в совокупности активы на сумму свыше $14 трлн, присоединились к инвестиционным обязательствам в отношении сектора ископаемых видов топлива, в результате чего компании, нацеленные на извлечение сырьевой ренты, теряют привлекательность, из этого бизнеса начался отток капитала.

    Зеленая угроза

    Дальше игнорировать этот тренд невозможно. Но будем откровенны: российская экономика не готова к декарбонизации и энергопереходу. Среди целей российского правительства до 2024 г. борьбы с изменением климата нет, в новой Энергетической стратегии до 2035 г., по сути, тоже. В России отсутствует единая система сбора информации по эмиссии ПГ и изменению климата, нет систем, отслеживающих углеродный след отдельных компаний и продуктов. Отсутствие цены на CO₂ не формирует никаких стимулов к сокращению выбросов ПГ.

    Между тем для российского ТЭКа глобальный энергопереход создает угрозу радикального сжатия объемов производства и омертвления инвестиций. Смена глобальной парадигмы ставит под сомнение возможности дальнейшего существенного наращивания энергетического экспорта, который лежит в основе современной экономической модели страны. Расчеты, выполненные ИНЭИ РАН совместно с МШУ «Сколково», показывают, что даже при самых умеренных ожиданиях энергопереход приведет к сокращению российского экспорта энергоресурсов на 16% к 2040 г. и снижению среднегодовых темпов роста странового ВВП на 1,1% в год.

    Однако Россия имеет сейчас возможность провести фундаментальную реформу по переходу на инновационное развитие. Вот ее контуры:

    ■ создание национальной системы низкоуглеродного регулирования, включающей стандарты отчетности по ПГ, международно признанный мониторинг выбросов ПГ, механизм ценообразования на ПГ. Это могло бы стать ответом на углеродную корректировку импорта в ЕС, обосновать финансирование для государственной поддержки НИОКР и зеленых пилотных проектов;

    ■ фокус на энергоэффективности как на самом дешевом и доступном способе декарбонизации, предполагающий, в частности, субсидирование энергоэффективных проектов и внедрение энергоменеджмента;

    ■ стимулирование развития ВИЭ (у России один из самых больших ветровых и солнечных технических потенциалов в мире) и других технологий с низким выбросом ПГ.

    Все это вовсе не означает отказа от углеводородов – при определенной трансформации (в частности, при развитии технологий улавливания и хранения углерода, сокращении утечек метана, производстве низкоуглеродных газов, включая водород) нефтегаз вполне сочетается с зеленой повесткой.

    Пока позиция России в зеленой энергетике сводится к мантре «у нас большой потенциал». Большинство перспективных направлений находится в зачаточной стадии, масштаб реализуемых проектов более чем скромный. Так, по данным Системного оператора, доля ветровой и солнечной электроэнергии в балансе ЕЭС России в 2019 г. составила всего 0,15%. Расчеты показывают, что при реализации самых амбициозных планов доля ВИЭ в выработке электроэнергии в России к 2035 г. достигнет лишь 2–2,5%.

    Сейчас единственный драйвер развития зеленых технологий – это локализация («нам нельзя допустить технологического отставания»), что не способствует удешевлению технологий. При этом из-за отсутствия внутреннего рынка активно продвигается экспортная ориентация проектов – в частности, по оборудованию для ВИЭ и водороду. И это тоже выглядит странно: большинство стран в первую очередь развивали технологические компетенции, ориентируясь на внутренний рынок, и лишь потом, освоив его, шли в международную конкуренцию. Но у нас на внутреннем рынке доминируют соображения защиты традиционной тепловой генерации.

    Серьезные изменения на внешних рынках ставят Россию в достаточно жесткие условия, и времени на размышления остается все меньше. Главное – не попасть в плен ложной дихотомии «или зеленое развитие, или экономический рост». Пока у нас еще есть шанс объединить первое и второе.

    Татьяна Митрова — профессор МШУ «Сколково», член советов директоров Schlumberger и ПАО «НОВАТЭК»

    ЦУР 7. Недорогостоящая и чистая энергия | Цели в области устойчивого развития | Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций

    Обеспечение всеобщего доступа к недорогим, надежным, устойчивым и современным источникам энергии для всех

    Энергия играет ключевую роль в достижении продовольственной безопасности и улучшении питания. Современные продовольственные системы в значительной мере зависят от ископаемых видов топлива, потребляя около 30% доступной для использования энергии и производя более 20% всех выбросов парниковых газов в мире.  

    Чтобы увеличить производство продовольствия, потребляя меньше энергии и снижая загрязнение, продовольственные и сельскохозяйственные системы должны постепенно избавляться от зависимости от ископаемого топлива и переходить на источники возобновляемой энергии, которые позволяют снизить воздействие на изменение климата и помогают обеспечивать продовольственную безопасность. Для того чтобы добиться преобразований в сторону рационального использования энергии в продовольственных системах, потребуется координация в выработке мер политики, соответствующие правовые основы, а также всеобъемлющий диалог с участием всех заинтересованных сторон для поддержки принимаемых мер.

    Энергоэффективная программа производства продовольствия ФАО расширяет доступ стран к современным энергетическим услугам в продовольственных системах путем более широкого использования систем возобновляемой энергии и внедрения принципа взаимозависимости между водными ресурсами, энергетикой и продовольствием. 

    Чтобы увеличить производство продовольствия, потребляя меньше энергии и снижая загрязнение, продовольственные и сельскохозяйственные системы должны постепенно избавляться от зависимости от ископаемого топлива и переходить на источники возобновляемой энергии.  Для того чтобы добиться преобразований в сторону рационального использования энергии в продовольственных системах, потребуется системный подход, координация в выработке мер политики, соответствующие правовые основы, а также всеобъемлющий диалог с участием всех заинтересованных сторон и глобальное партнерство для поддержки принимаемых мер.

    ФАО поддерживает заинтересованные стороны в повышении энергоэффективности путем более широкого использования систем возобновляемой энергии и расширения доступа к современным энергетическим услугам в продовольственных системах. 

    Раздел 1. Общие сведения о возобновляемых нетрадиционных источниках энергии

    Раздел 1. Общие сведения о возобновляемых нетрадиционных источниках энергии

    Одним из приоритетных направлений развития энергетики в ХХI в. является широкое использование возобновляемых источников энергии, имеющих огромные ресурсы, что позво7 лит снизить отрицательное влияние энергетики на окружающую среду, повысить энерге7 тическую и экологическую безопасность.

    К традиционным источникам энергии относятся: невозобновляемые, включающие уголь, природный газ, нефть, уран; возобновляемые, включающие гидроэнергетику, древесину в виде дров.

     

    Современная энергетика в основном базируется на невозобновляемых источниках энергии, которые, имея ограниченные запасы, являются исчерпаемыми и не могут гарантировать устойчивое развитие мировой энергетики на длительную перспективу, а их использование – один из главных факторов, приводящий к глобальному ухудшению состояния окружающей среды и ее кризисному состоянию.

    К нетрадиционным (альтернативным) относятся возобновляемые источники энергии (ВИЭ), которые используют потоки энергии Солнца, энергию ветра, теплоты Земли, биомассы, морей и океанов, рек, существующие постоянно или периодически в окружающей среде и в обозримой перспективе соответственно практически неисчерпаемые. Все ВИЭ разделяются на две группы, использующие прямую энергию солнечного излучения и ее вторичные проявления (косвенная солнечная энергия), а также энергию взаимодействия Солнца, Луны и Земли.

    Результатом косвенной деятельности Солнца являются соответствующие эффекты в атмосфере, гидросфере и геосфере в виде энергии ветра, гидроэнергии, энергии течений, волн, приливной энергии, тепловой энергии окружающей среды и др. (рис. 1.1).

    К нетрадиционным возобновляемым источникам энергии относится малая гидроэнергетика с ГЭС мощностью до 30 МВт, а в ряде стран до 10 МВт.

    Основными преимуществами ВИЭ по сравнению с традиционными невозобновляемыми источниками являются:

    • практически неисчерпаемые ресурсы;
    • снижение отрицательного влияния на окружающую среду, включая выбросы различных загрязняющих веществ, парниковых газов, радиоактивное и тепловое загрязнение и др.

    Основными факторами, ограничивающими использование нетрадиционных ВИЭ, являются:

    • малая плотность энергетического потока, которая составляет, например, для солнечной энергии на поверхности земли 1,36·10-3 МВт/м2, ветровой при скорости ветра 10 м/с – 6·10-4 МВт/м2, геотермальной – 3·10-8 МВт/м2, в то время как для энергии АЭС – 0,2 МВт/м2 ;
    • значительная неравномерность выработки энергии во времени и ее использования;
    • относительно высокие капиталоемкость энергетических установок и стоимость вырабатываемой электроэнергии.

    Необходимость широкого использования ВИЭ определяется быстрым ростом потребности в электрической энергии, которая по прогнозам должна увеличиться по сравнению с 2000 г. в 2 раза к 2030 г. и в 4 раза к 2050 г.; исчерпанием в обозримом будущем разведанных запасов органического топлива; кризисным состоянием окружающей среды в связи с загрязнением оксидами азота и серы, углекислым газом, пылеподобными частицами от сгорания топлива, радиоактивным и тепловым загрязнением и др.

    Возобновляемые источники энергии имеют принципиальные отличия, поэтому их эффективное использование является возможным на основе научно разработанных принципов превращения энергии ВИЭ в виды, необходимые потребителям. В окружающей среде всегда существуют потоки возобновляемой энергии, поэтому в процессе развития возобновляемой энергетики необходимо ориентироваться на местные энергоресурсы, выбирая наиболее эффективные из них. Использование ВИЭ должно быть многовариантным и комплексным, что позволит ускорить экономическое развитие регионов. Например, хорошей базой для использования ВИЭ могут служить агропромышленные комплексы, где отходы животноводства и растениеводства являются сырьем для получения биогаза, а также жидкого и твердого топлива, производства удобрений.

     

    Таблица 1.1 Энергетический потенциал возобновляемых источников энергии

    Возобновляемые энергоресурсы

    Показатели, млрд. т у.т./год

    Технический

    Экономический

    Лучевая энергия Солнца

    5

    1

    Тепловая энергия морей и океанов

    1

    0,1

    Энергия ветра

    5

    1

    Гидроэнергия, в том числе:

       

    энергия водотоков*

    4,5

    2,6

    энергия волн

    0,05

    0.01

    энергия приливов

    0,7

    Энергия биомассы
    (за исключением дров)

    2,55

    2,0

    Геотермальная энергия

    0,4

    0,2

    * Гидроэнергоресурсы водотоков даны для большой и малой гидроэнергетики.

    Для эффективного планирования энергетики на возобновляемых энергоресурсах необходимо: во-первых, систематическое исследование окружающей среды, аналогичное исследованиям геологического характера при поисках нефти или газа, вовторых, изучение потребностей конкретного региона в энергии для промышленного, сельскохозяйственного производства и бытовых потребностей. В частности, чтобы выбрать наиболее экономичный источник энергии, необходимо знать структуру потребителей энергии.

    Одной из важнейших характеристик возобновляемых источников энергии является их энергетический потенциал – показатель, определяющий количество энергии, свойственное соответствующему виду ВИЭ.

    Для оценки энергетических ресурсов возобновляемых источников энергии, возможных для использования, различают следующие виды энергетического потенциала ВИЭ:

    • теоретический, характеризующий общее количество энергии;
    • технический – часть теоретического потенциала, которую принципиально можно использовать при помощи современных устройств;
    • экономически эффективный – часть технического потенциала, которую в настоящее время целесообразно использовать, исходя из экономических, социальных, экологических и других факторов.

    Ориентировочные показатели энергетических ресурсов ВИЭ в мире показаны в табл. 1.1.

    Анализ доступа к энергии и воздействия современных источников энергии в неэлектрифицированных деревнях в Уттар-Прадеше

    https://doi.org/10.1016/j.esd.2016.09.002 Получить права и контент

    Основные моменты

    Опросы домашних хозяйств проводились в неэлектрифицированных деревнях штата Уттар-Прадеш.

    Проанализирован доступ и использование современных и традиционных источников энергии.

    Затраты и выбросы парниковых газов при использовании энергии количественно определены и оценены.

    Моделирование Монте-Карло используется для моделирования потребностей деревни в электричестве.

    Аннотация

    Обеспечение доступа к современным источникам энергии для беднейших слоев общества — ключевая цель многих политиков, предприятий и благотворительных организаций, но для достижения успеха проекты и схемы должны основываться на точных данных. Мы провели исследование спроса на энергию и моделей использования в домохозяйствах в неэлектрифицированных деревнях в Уттар-Прадеше, Индия, чтобы оценить доступ к источникам энергии для освещения и приготовления пищи и их использование.Время использования было записано и проанализировано, а также оценено влияние перехода от традиционных к современным источникам энергии на модели использования. Мы количественно оцениваем затраты и выбросы парниковых газов при текущем потреблении энергии, чтобы обеспечить ориентир потенциального смягчения последствий за счет использования технологий возобновляемых источников энергии: типичное домашнее хозяйство, использующее керосиновые лампы только для освещения, тратит 3243 индийских рупий (50,67 долларов США) и выделяет 381 кг CO 2 экв. в год; домохозяйства, использующие современную энергию для приготовления пищи, тратят на 17% больше за счет увеличения потребления, но выделяют на 28% меньше парниковых газов по сравнению с домохозяйствами, использующими только традиционные печи.Было установлено, что 50% взрослых владеют мобильными телефонами. Мы используем демографические данные и данные об использовании, чтобы построить почасовой профиль базового спроса на электроэнергию, экстраполированный на каждый месяц года, и представить пример желаемого спроса, чтобы оценить влияние желаемых бытовых приборов. Моделирование методом Монте-Карло используется для выделения дневных и сезонных колебаний общего потребления энергии и мощности. Гибридная система, в которой солнечная энергия и аккумуляторы удовлетворяют дневной спрос, а выработка, работающая на дизельном топливе или биомассе и обеспечивающая остальную мощность во время вечерних пиков и зимних месяцев, могла бы удовлетворить спрос наиболее эффективно.

    Рекомендуемые статьиЦитирующие статьи (0)

    © 2016 International Energy Initiative. Опубликовано Elsevier Inc. Все права защищены.

    Рекомендуемые статьи

    Цитирование статей

    Наши источники энергии — Национальные академии

    Наши источники энергии

    Сразу возникают два вопроса: будет ли у нас достаточно доступной энергии в ближайшем будущем? Что мы будем делать в долгосрочной перспективе?

    Ответы зависят от нашего инвентаря источников.Мы поставляем энергию в основном за счет ископаемого топлива, а также за счет ядерной энергии и возобновляемых источников энергии. Эти источники происходят в основном от нашей местной звезды — Солнца. Электричество попадает в отдельную категорию, потому что это энергоноситель, а не первичный источник. Здесь мы исследуем плюсы и минусы каждого ресурса и рассмотрим некоторые из новых технологий, которые могут изменить нашу энергетическую ситуацию в будущем.

    Солнце

    Солнце

    Большая часть энергии, которую мы собираем для использования на Земле, возникает в ядерных реакциях, приводящих в действие наше Солнце.

    В дополнение к прямой солнечной энергии от фотоэлектрических и солнечных тепловых источников, уголь, нефть, природный газ, биомасса и даже ветер и гидроэнергетика, которые мы используем для производства электроэнергии, изначально получают свою энергетическую ценность за счет воздействия солнечного света. Узнайте, как наша местная звезда является основным источником энергии.

    Подробнее о солнце

    Электричество

    Электричество

    39% У.S. энергия из всех источников используется для производства электроэнергии.

    Эксперты прогнозируют рост спроса на электроэнергию в США к 2040 году на 11%. От каких источников мы в настоящее время зависим для выработки электроэнергии и как они могут измениться в будущем?

    Подробнее об электричестве

    Ископаемое топливо

    Ископаемое топливо

    В 2015 году ископаемое топливо обеспечило около 81% энергии, используемой в Соединенных Штатах, включая энергию для производства большей части нашей электроэнергии.

    Ископаемое топливо обеспечивает доступную энергию, необходимую нам для многих жизненно важных функций нашего общества. Узнайте о затратах и ​​преимуществах каждого из этих источников, включая экологические последствия сохранения статус-кво.

    Подробнее об ископаемом топливе

    Ядерная

    Ядерная

    20% нашей электроэнергии было произведено на ядерном топливе в 2015 году.

    Ядерная энергия обеспечивает около 9,5% общего энергоснабжения США, не выделяя парниковых газов, но при этом образуются радиоактивные отходы отработавшего топлива, которые необходимо безопасно хранить. Каковы последствия расширения этого ресурса?

    Подробнее о ядерной

    Возобновляемые источники

    Возобновляемые источники

    В 2015 году 10% нашего общего потребления энергии приходилось на возобновляемые источники энергии, такие как биомасса, ветер, солнечная энергия и гидроэнергетика.

    Возобновляемые источники энергии привлекательны для окружающей среды по многим причинам, но сегодня их использование имеет некоторые заметные ограничения. Тем не менее, по прогнозам экспертов, в следующие два десятилетия возобновляемые источники энергии будут обеспечивать растущую часть общих поставок энергии в США.

    Подробнее о возобновляемых источниках

    Новые технологии

    Новые технологии

    Возрастающая доля будущих потребностей в энергии будет удовлетворяться за счет технологий, которые сейчас используются ограниченно или все еще находятся на стадии исследований или разработок.

    Государственные и частные исследования технологий, которые могут улучшить или даже полностью изменить нашу энергетическую ситуацию, ведутся уже много лет. Узнайте о некоторых из наших вариантов, о проблемах, которые они решают, и о препятствиях на пути их реализации.

    Подробнее о новых технологиях

    Возобновляемые источники энергии для устойчивого развития в Индии: текущее состояние, будущие перспективы, проблемы, занятость и инвестиционные возможности | Энергия, устойчивость и общество

    Индия заботится о планете и за последние 4 года сделала новаторский путь в области возобновляемых источников энергии [52, 53].Специальное министерство вместе с финансовыми и техническими учреждениями помогло Индии в продвижении возобновляемых источников энергии и диверсификации ее энергобаланса. Страна занимается расширением использования чистых источников энергии и уже реализовала несколько крупномасштабных проектов в области устойчивой энергетики, чтобы обеспечить массовый рост зеленой энергии.

    1. Индия удвоила свои мощности по возобновляемым источникам энергии за последние 4 года. Совокупная мощность возобновляемых источников энергии в 2013–2014 годах достигла 35 500 МВт и выросла до 70 000 МВт в 2017–2018 годах.

    2. Индия занимает четвертое и шестое место по совокупной установленной мощности в ветро- и солнечном секторе, соответственно. Кроме того, по состоянию на 31 декабря 2018 года его совокупная установленная мощность возобновляемых источников занимает пятое место в мире.

    3. Как сказано выше, совокупная мощность возобновляемых источников энергии на 2022 год составляет 175 ГВт. Суммарная установленная мощность за 2017–2018 годы составила 70 ГВт, реализуемая мощность — 15 ГВт, заявленная мощность — 25 ГВт.Целевой показатель, установленная мощность, реализуемая мощность и заявленная мощность показаны на рис. 4.

    4. В солнечной энергетике наблюдается колоссальный рост. Совокупная установленная мощность солнечных батарей увеличилась более чем в восемь раз за последние 4 года с 2,630 ГВт (2013–2014 гг.) До 22 ГВт (2017–2018 гг.). Установленная мощность на 31 декабря 2018 года составила 25,2122 ГВт.

    5. Производство возобновляемой электроэнергии в 2017–2018 гг. Составило 101839 БЕ.

    6. Страна опубликовала руководство по проведению конкурсных торгов для производства возобновляемой энергии.Он также обнаружил самый низкий тариф и прозрачный метод торгов, что привело к заметному снижению удельной стоимости возобновляемой энергии.

    7. В 21 штате имеется 41 парк солнечных батарей с совокупной мощностью более 26 144 МВт, которые уже одобрены Минприроды. Создан солнечный парк Kurnool мощностью 1000 МВт; и самый большой парк солнечных батарей в Павагаде (Карнатака) мощностью 2000 МВт в настоящее время находится в стадии монтажа.

    8. Целевая мощность солнечной энергии (наземная установка) на 2018–2019 годы задана как 10 ГВт, а солнечной энергии (на крыше) — 1 ГВт.

    9. Минприроды увеличило вдвое целевой показатель для солнечных парков (проекты мощностью 500 МВт и более) с 20 до 40 ГВт.

    10. Суммарная установленная мощность ветроэнергетики увеличилась в 1,6 раза за последние 4 года. В 2013–2014 годах он составлял 21 ГВт, с 2017 по 2018 год — 34 ГВт, а на 31 декабря 2018 года — 35,138 ГВт. Это показывает, что в использовании энергии ветра были достигнуты определенные успехи.

    11. Объявлена ​​политика оффшорной ветроэнергетики. Тридцать четыре компании (наиболее значимые мировые и местные игроки в ветроэнергетике) соревновались в «выражении интереса» (EoI), объявленном в отношении плана по созданию первой в Индии мега-оффшорной ветряной электростанции мощностью 1 ГВт.

    12. За последние 4 года были смонтированы проекты малых гидроэлектростанций мощностью 682 МВт, наряду с 600 водяными мельницами (механические приложения) и 132 проектами, которые все еще находятся в стадии разработки.

    13. Минприроды России внедряет коридоры зеленой энергии для расширения системы передачи. 9400 км коридоров зеленой энергии завершены или находятся в стадии реализации. Стоимость, потраченная на это, составила 10141 крор индийских рупий (101 410 миллионов индийских рупий = 1425,01 доллара США). Кроме того, к марту 2020 года планируется завершить общую мощность подстанций в 19000 МВА.

    14. Минприроды России устанавливает солнечные насосы (автономное приложение), где на сегодняшний день и в период с 2014–2015 по 2017–2018 годы установлено 90% насосов. Солнечные уличные фонари были увеличены более чем вдвое. Солнечные системы домашнего освещения улучшены примерно в 1,5 раза. Студентам было роздано более 2 575 000 солнечных ламп. Детали проиллюстрированы на рис. 5.

    15. С 2014–2015 по 2017–2018 годы было установлено более 2,5 лакха (0,25 миллиона) биогазовых установок для приготовления пищи в сельских домах, чтобы дать семьям доступ к чистому топливу. .

    16. Новые политические инициативы пересмотрели тарифную политику, предусматривающую обязательства по закупкам и генерации (RPO и RGO). Были отменены четыре передачи данных о ветре и солнечной энергии между штатами; были запланированы расходы, траектория RPO на 2022 год и политика в области возобновляемых источников энергии была завершена.

    17. Выражение заинтересованности (EoI) было предложено для установки солнечных фотоэлектрических производственных мощностей, связанных с гарантированной потребляемой мощностью 20 ГВт. EoI указал на плавучие солнечные электростанции мощностью 10 ГВт.

    18.Была объявлена ​​политика в отношении гибрида солнечного ветра. Объявлен тендер на установку гибридных систем солнечно-ветряной мощностью 2 ГВт в существующих проектах.

    19. Для облегчения НИОКР в области возобновляемых источников энергии Минприроды объявило о политике национальных лабораторий по тестированию, стандартизации и сертификации.

    20. Программа Сурья Митра была проведена для обучения выпускников колледжей установке, вводу в эксплуатацию, эксплуатации и управлению солнечными панелями. Штаб-квартира Международного солнечного альянса (ISA) в Индии (Гургаон) станет новым началом для улучшения солнечной энергетики в Индии.

    21. Сектор возобновляемых источников энергии стал значительно более привлекательным для иностранных и внутренних инвесторов, и страна рассчитывает привлечь до 80 миллиардов долларов США в следующие 4 года, с 2018–2019 по 2021–2022 годы.

    22. Мощность солнечной энергетики увеличилась более чем в восемь раз с 2,63 ГВт в 2013–2014 годах до 22 ГВт в 2017–2018 годах.

    23. Объявлен тендер на проекты возобновляемой энергии мощностью 115 ГВт до марта 2020 года.

    24. Было создано Бюро индийских стандартов (BIS) для систем / компонентов солнечных фотоэлектрических систем.

    25. Для признания и поощрения новаторских идей в секторах возобновляемой энергии правительство присуждает премии и награды. Креативные идеи / концепции должны привести к разработке прототипа. Название премии — «Абхинав Соч-Найи Самбхаванайе», что означает «Новаторские идеи — новые возможности».

    Рис. 4

    Целевой показатель по возобновляемым источникам энергии, установленная мощность, реализуется и выставлен на торги [52]

    Рис. 5

    Применение солнечной энергии вне сети [52]

    Солнечная энергия

    В рамках Национальной миссии по солнечной энергии Минприроды обновило цель подключенных к сети проектов солнечной энергетики с 20 ГВт к 2021–2022 гг. До 100 ГВт к 2021–2022 гг.В 2008–2009 годах она составила всего 6 МВт. Инициатива «Сделано в Индии» по продвижению отечественного производства способствовала столь высокому росту мощности солнечных установок. В настоящее время Индия занимает пятое место в мире по установленной мощности солнечной энергии. К 31 декабря 2018 года солнечная энергия достигла 25 212,26 МВт по сравнению с целевым показателем на 2022 год, а еще 22,8 ГВт мощности были выставлены на торги или находятся в стадии реализации. Минприроды готовится выставлять на торги оставшуюся мощность солнечной энергии каждый год на периоды 2018–2019 и 2019–2020 годов, так что торги могут способствовать увеличению мощности на 100 ГВт к марту 2020 года.Таким образом, на завершение проекта останется 2 года. Тарифы будут определяться путем проведения конкурентных торгов (обратный электронный аукцион), чтобы значительно снизить тарифы. Самый низкий тариф на солнечную энергию был определен в июле 2018 года в размере 2,44 рупии за кВтч. В 2010 году тарифы на солнечную энергию составляли 18 рупий за кВтч. Более 100 000 лакхов (10 000 миллионов) акров земли были классифицированы для нескольких запланированных солнечных парков, из которых было выделено более 75 000 акров. По состоянию на ноябрь 2018 года создано 47 солнечных парков общей мощностью 26 694 МВт.Суммарная мощность солнечных проектов 4195 МВт введена в эксплуатацию внутри различных солнечных парков (плавучие солнечные электростанции). В таблице 18 показано увеличение мощности по сравнению с целевым. Это указывает на то, что добавление мощностей увеличивалось в геометрической прогрессии.

    Таблица 18 Увеличение мощности солнечной энергии по сравнению с целевым показателем в период с 2013–2014 по 2018–2019 годы.

    Ветровая энергия

    По состоянию на 31 декабря 2018 года общая установленная мощность Индии составляла 35 138,15 МВт по сравнению с целевым показателем 60 ГВт к 2022 году.В настоящее время Индия занимает четвертое место в мире по установленной мощности ветроэнергетики. Более того, около 9,4 ГВт мощности выставлены на торги или находятся в стадии реализации. Минприроды готовится к участию в тендере на мощность ветроэнергетики мощностью 10 ГВт каждый год на период 2018–2019 и 2019–2020 годов, так что тендеры позволят увеличить мощность на 60 ГВт к марту 2020 года, что даст оставшиеся два года для реализации проектов. . Валовой ветроэнергетический потенциал страны в настоящее время достигает 302 ГВт на высоте 100 м над землей.Управление тарифами было изменено с зеленого тарифа (FiT) на метод торгов для добавления мощности. 8 декабря 2017 года министерство опубликовало руководящие принципы тарифных правил проведения конкурсных торгов для приобретения энергии из ветроэнергетических проектов, подключенных к сетям. Разработанный прозрачный процесс торгов снизил тариф на ветроэнергетику до самого низкого уровня за всю историю. Развитие ветроэнергетики привело к появлению прочной экосистемы, обеспечивающей возможности для выполнения проектов и производственную базу.В настоящее время доступны самые современные технологии для производства ветряных турбин. Все основные мировые игроки в ветроэнергетике присутствуют в Индии. Более 12 различных компаний производят более 24 различных моделей ветряных турбин в Индии. Индия экспортирует ветряные турбины и комплектующие в США, Европу, Австралию, Бразилию и другие страны Азии. Около 70–80% отечественного производства осуществляется сильными отечественными производственными компаниями. В Таблице 19 перечислены добавленные мощности по сравнению с целевыми показателями увеличения мощности.Кроме того, выработка электроэнергии с помощью ветряных мощностей улучшилась, несмотря на то, что в первой половине 2018–2019 и 2017–2018 гг. Наблюдалось замедление роста новых мощностей.

    Таблица 19 Увеличение ветроэнергетических мощностей по сравнению с целевым показателем в период с 2013–2014 по 2018–2019 годы

    Национальная миссия по хранению энергии — 2018

    Страна работает над национальной миссией по хранению энергии. Проект Национальной миссии по хранению энергии был предложен в феврале 2018 года и инициирован для разработки всеобъемлющей политики и нормативно-правовой базы.За последние 4 года были запущены проекты, включенные в НИОКР на сумму 115,8 миллиона индийских рупий (1,66 миллиона долларов США) в области хранения энергии, и выпущено 48,2 миллиона индийских рупий (0,7 миллиона долларов США). Миссия Индии по хранению энергии предоставит возможность для производства аккумуляторов, конкурентоспособных на мировом рынке. Увеличивая опыт производства аккумуляторов и увеличивая свои национальные производственные мощности, страна может внести существенный экономический вклад в этот важнейший сектор.Миссия направлена ​​на определение совокупных требований к батареям, общего размера рынка, импорта и внутреннего производства. В таблице 20 представлены экономические возможности производства аккумуляторов, предоставленные Национальным институтом преобразования Индии, также называемым NITI Aayog, который предоставляет соответствующие технические рекомендации центральному правительству и правительству штатов при разработке стратегической и долгосрочной политики и программ для правительства Индии.

    Таблица 20 Экономические возможности от производства аккумуляторов

    Малая гидроэнергетика — план действий на 3 года — 2017 г.

    Гидроэнергетические проекты подразделяются на крупные гидроэлектростанции, малые гидроэлектростанции (от 2 до 25 МВт), микрогидроэлектростанции (до 100 кВт), и мини-ГЭС (от 100 кВт до 2 МВт).В то время как предполагаемый потенциал МГЭ составляет 20 ГВт, целевой показатель для Индии на 2022 год по МГЭ составляет 5 ГВт. По состоянию на 31 декабря 2018 года в стране было достигнуто 4,5 ГВт, и это производство постоянно увеличивается. Цель, которую планировалось достичь за счет грантов на инфраструктурные проекты и тарифной поддержки, была включена в трехлетнюю программу действий NITI Aayog (с 2017–2018 по 2019–2020 годы), которая была опубликована 1 августа 2017 года. предоставление централизованной финансовой помощи (CFA) для создания малых / микрогидро проектов как в государственном, так и в частном секторе.Для определения новых потенциальных местоположений разрабатываются исследования и подробные отчеты по проектам, а также предоставляется финансовая поддержка для ремонта и модернизации старых проектов. Министерство создало специальный полностью автоматический диспетчерский контроль и сбор данных (SCADA), основанный на научно-исследовательской лаборатории гидравлических турбин в Центре альтернативной гидроэнергетики (AHEC) в ИИТ Рурки. Стоимость создания лаборатории составила 40 крор индийских рупий (400 миллионов индийских рупий, 95,62 миллиона долларов США), и лаборатория будет служить центром проектирования и проверки.Он исследует гидротурбины и другие гидромеханические устройства, соответствующие национальным и международным стандартам [54, 55]. В таблице 21 показаны цели и достижения с 2007–2008 по 2018–2019 годы.

    Таблица 21 Целевой показатель, достижения и совокупные показатели МГЭ [54]

    Национальная политика в отношении биотоплива — 2018

    Модернизация создала возможность для стабильных изменений в использовании биоэнергетики в Индии. Минприроды внесло поправки в текущую политику в отношении биомассы в мае 2018 года. Политика представляет CFA для проектов, использующих биомассу, такую ​​как промышленные отходы сельскохозяйственного производства, древесина, произведенная на энергетических плантациях, жмых, растительные остатки, древесные отходы, образующиеся в результате промышленных операций, и сорняки.Согласно политике, CFA будет предоставляться проектам из расчета 2,5 миллиона индийских рупий (35 477,7 долларов США) за МВт для когенерации из жмыха и 5 миллионов индийских рупий (70 955,5 долл. США) за МВт для когенерации без жмыха. Минприроды также объявило меморандум в ноябре 2018 года о продлении действия сертификата льготных таможенных пошлин (CCDC) для создания проектов по производству энергии с использованием нетрадиционных материалов, таких как биоотходы, сельскохозяйственные, лесные, птичьи подстилки, агро- промышленные, промышленные, коммунальные и городские отходы.Правительство недавно приняло Национальную политику в отношении биотоплива в августе 2018 года. Минприроды России предложило выразить заинтересованность (EOI) для оценки потенциала энергии биомассы и когенерации жома в стране. Программа по поощрению когенерации на основе биомассы на сахарных заводах и других отраслях промышленности также была запущена в мае 2018 года. В таблице 22 показано, как ожидается, что цель и достижения в области энергии биомассы достигнут 10 ГВт из целевого показателя на 2022 год до конца 2019 года. .

    Таблица 22 Целевой показатель, достижения и совокупные показатели энергии биомассы

    Новая национальная программа по биогазу и органическому навозу (NNBOMP) —2018 г.

    Национальная программа управления биогазом и навозом (NBMMP) была запущена в 2012–2013 гг.Основная цель заключалась в обеспечении чистого газообразного топлива для приготовления пищи, где оставшаяся суспензия представляла собой органический био-навоз, богатый азотом, фосфором и калием. Кроме того, в 2014 году было построено 47,5 млн (4,75 млн) кумулятивных биогазовых установок, которые увеличились до 49,8 млн (4,98 млн). В течение 2017–2018 годов была поставлена ​​цель установить 1,10 млн биогазовых установок (1,10 млн), но в результате получилось 0,15 млн (0,015 млн). Таким образом, стоимость заправки газовых баллонов сжиженным углеводородным газом (СУГ) была значительно снижена.Аналогичным образом, тонны древесины / деревьев были защищены от вырубки, поскольку древесина традиционно используется в качестве топлива в сельских и пригородных домах. Биогаз — жизнеспособная альтернатива традиционному топливу для приготовления пищи. Схема обеспечила занятость почти 300 квалифицированных рабочих для установки биогазовых установок. К 30 мая 2018 года министерство выпустило руководство по реализации NNBOMP в период с 2017–2018 по 2019–2020 годы [56].

    Автономная и децентрализованная прикладная программа солнечной фотоэлектрической энергии — 2018

    Программа предназначена для удовлетворения спроса на энергию за счет развертывания солнечных фонарей, солнечных уличных фонарей, солнечных домашних фонарей и солнечных насосов.Согласно плану, к 2020 году внесетевые фотоэлектрические мощности должны быть доведены до 118 МВт. Предполагаемые затраты на санкции составляли 50 МВт к 2017–2018 гг. И 68 МВт к 2019–2020 гг. Общая сметная стоимость составила 1895 крор индийских рупий (18950 миллионов индийских рупий, 265 547 миллионов долларов США), и министерство хотело поддержать 637 крор (6370 миллионов индийских рупий, 89,263 миллиона долларов США) за счет своей центральной финансовой помощи. Солнечные электростанции мощностью 25 кВт были продвинуты в тех областях, где электроснабжение не доходит до домашних хозяйств или не является надежным. Учреждения коммунального обслуживания, школы, панчаяты, общежития, а также полицейские участки получат выгоду от этой схемы.В программу также были включены солнечные исследовательские лампы. Тридцать процентов финансовой помощи было предоставлено солнечным электростанциям. Каждый студент должен оплатить 15% стоимости лампы, а оставшиеся 85% министерство хотело поддержать. По состоянию на октябрь 2018 года фонарь и лампы на сумму более 40 лакхов (4 миллиона), домашнее освещение на сумму 16,72 лакха (1,672 миллиона), уличные фонари на 6,40 лакха (0,64 миллиона), солнечные насосы на 1,96 лакха (0,196 миллиона) и Установлено 187,99 автономных устройств МВт [57, 58].

    Данные | Всемирный банк

    Облегчение повседневной жизни за счет доступа к энергии

    Современная энергия улучшает многие области повседневной жизни. Более совершенные системы санитарии, хорошо функционирующие службы здравоохранения и образования, а также надежный транспорт и телекоммуникации — все это зависит от надежного электроснабжения. Освещение одной комнаты позволяет ребенку читать или делать домашнюю работу по ночам, в то время как постоянное питание может поддерживать более крупные приборы, поддерживать холод в еде и обеспечивать процветание бизнеса.Другие альтернативы, там, где они существуют, часто сопряжены со значительным риском для здоровья или загрязнения. Выбросы из неэффективных домашних источников энергии, таких как керосин и традиционная биомасса, могут напрямую способствовать болезням и преждевременной смертности среди беднейших слоев населения, которые имеют ограниченный доступ или вообще не имеют доступа к медицинской помощи. Цель 7 направлена ​​на расширение доступа к недорогим, надежным и современным услугам в области энергетики для всех (задача 7.1).

    Расширение доступа к электричеству

    В 2014 году около 15 процентов населения мира не имели доступа к электричеству (рисунки 7d и 7e).Почти половина проживает в сельских районах Африки к югу от Сахары, и почти треть — сельские жители Южной Азии. В целом 86 процентов людей без электричества проживают в сельской местности, где обеспечение инфраструктуры является более сложной задачей. Остальная часть населения проживает в городских районах, в основном в странах Африки к югу от Сахары (диаграмма 7a).

    Электрификация расширилась во всех регионах, как в городских, так и в сельских районах. Южная Азия привела к глобальному сокращению доли сельского населения, не имеющего доступа к электричеству: в 2014 году электричеством не хватало всего 28 процентов сельских жителей по сравнению с 68 процентами в 1991 году, а в городах показатель снизился с 18 процентов до 3 процентов.

    В большинстве регионов электрификация опередила рост населения. Исключением являются страны Африки к югу от Сахары, где электрификация не поспевает за темпами роста населения: в 2014 году в сельских районах не было доступа на 154 миллиона человек, чем в 1991 году. Точно так же количество людей в городских районах, не имеющих доступа, выросло с 58 миллионов в 1991 году. до 108 миллионов в 2014 году.

    7a В мире количество людей, не имеющих доступа к электричеству, сокращается
    Люди, не имеющие доступа к электричеству (миллиарды)
    Источник: Устойчивая энергия для всех; WDI (например,ELC.ACCS.RU.ZS, EG.ELC.ACCS.UR.ZS, SP.RUR.TOTL, SP.URB.TOTL).
    7b Более 3 миллиардов человек по-прежнему не имеют доступа к чистым видам топлива и технологиям для приготовления пищи
    Люди, не имеющие доступа к чистому топливу и технологиям для приготовления пищи (миллиарды)
    Источник: Устойчивая энергия для всех; WDI (например, CFT.ACCS.ZS, SP.POP.TOTL).

    Переход на чистое топливо для приготовления пищи

    Чистые виды топлива и технологии для приготовления пищи во многих случаях менее опасны для здоровья и окружающей среды, чем их альтернативы.В 2014 году более 40 процентов населения мира — в основном в Южной Азии, Восточной Азии и Тихоокеанском регионе и странах Африки к югу от Сахары — не имели доступа к этим видам топлива (диаграмма 7b).

    Доступ к чистым видам топлива и технологиям для приготовления пищи не расширяется так быстро, как доступ к электричеству. В Южной Азии 77 процентов людей не имели доступа к этим видам топлива в 2000 году. Хотя эта доля упала до 68 процентов к 2014 году (диаграмма 7c), этого было недостаточно для того, чтобы идти в ногу с ростом населения, и еще 91 миллион человек остались без доступа.

    Доступ улучшился в Восточной Азии и Тихоокеанском регионе — как с точки зрения доли населения, так и числа пострадавших. В 2000 году более половины всех людей не имели доступа к чистым видам топлива и технологиям для приготовления пищи; в 2014 году эта доля снизилась до 42 процентов. Несмотря на рост общей численности населения на 11 процентов, доступа к ним не оказалось на 206 миллионов человек меньше, чем 14 годами ранее.

    Значительный рост численности населения и незначительное снижение доли людей, не имеющих доступа к чистым видам топлива и технологиям для приготовления пищи в странах Африки к югу от Сахары (с 87 процентов в 2000 году до 86 процентов в 2014 году), означает, что в 2014 году еще 250 миллионов человек не имели доступа. чем в 2000 году.

    7c Доступ к чистому топливу для приготовления пищи самый низкий в странах Африки к югу от Сахары, но в Китае и Индии также есть большие группы населения, не имеющие доступа
    Доля населения, имеющего доступ к чистым видам топлива и технологиям для приготовления пищи, 2014 г. (%)
    Источник: Устойчивая энергия для всех; WDI (например, CFT.ACCS.ZS).
    7d Доступ к электроэнергии самый низкий в Африке к югу от Сахары…
    Доступ к электроэнергии, 2014 г. (% населения)
    Источник: SE4ALL; WDI (например,ELC.ACCS.ZS).
    7e… но значительная часть населения в Индии и Бангладеш также не имеет доступа
    Люди, не имеющие доступа к электроэнергии, 2014 г. (%)
    Источник: SE4ALL; WDI (например, ELC.ACCS.ZS, SP.POP.TOTL).

    Новые способы измерения современного доступа к энергии

    Доступ к энергии в настоящее время измеряется с помощью простого бинарного индикатора: либо дом, деревня, либо объект подключен к электросети, либо нет.Но подключение не означает, что электричество всегда доступно и доступно. И наоборот, развитие недорогих и эффективных автономных систем теперь означает, что подключение к сети может не понадобиться, чтобы пользоваться некоторыми важными преимуществами современной энергии. Эти нововведения особенно актуальны для многих людей, не имеющих доступа к электричеству в сельской местности, где традиционное расширение сети является наиболее дорогостоящим.

    Система измерения доступа к энергии пересматривается.В конечном итоге он будет учитывать многие аспекты поставки энергии, такие как источник и его мощность, продолжительность доступа и его надежность, качество поставляемой энергии (например, напряжение), доступность и законность энергии. обеспечение. Доступ к электричеству будет разделен на пять уровней: уровень 1 включает в себя базовое освещение и зарядку телефона; 2 ярус — телевизор и электровентилятор; уровень 3 включает использование малоинтенсивных и прерывистых термических или механических устройств, таких как стиральные машины или кухонные комбайны; а уровни 4 и 5 позволяют использовать более тяжелые и непрерывные приложения, такие как кондиционирование воздуха и обогрев помещений.1 Вероятно, что многие люди, которые сейчас считаются имеющими доступ к электричеству, попадут на более низкие уровни; но другие с внесетевым питанием могут достичь уровня 1 или 2, несмотря на то, что в настоящее время они считаются не имеющими доступа.

    Переход на возобновляемые источники энергии

    Цель 7 способствует более широкому использованию возобновляемых источников энергии для противодействия зависимости от неустойчивых, невозобновляемых источников (задача 7.2). Доля возобновляемых источников энергии в мировом энергобалансе в 2014 году составляла чуть менее 19 процентов.

    Однако это неравномерно по регионам: доля возобновляемых источников энергии на Ближнем Востоке и в Северной Африке составляет 1,8 процента, а в Северной Америке — менее 10,5 процента. В Африке к югу от Сахары самая высокая доля возобновляемых источников энергии в потреблении энергии — более 70 процентов, а в Южной Азии — 40 процентов. Эти высокие доли отражают практику многих стран с низким уровнем дохода и уровнем дохода ниже среднего, которые полагаются на традиционную биомассу в качестве топлива.

    Впервые на долю возобновляемых источников энергии приходилось более половины чистого годового прироста энергетических мощностей во всем мире, и они обогнали уголь по совокупной установленной мощности в мире.2 Из возобновляемых источников энергии на гидроэнергетику приходится более 60 процентов общей мощности, но ветряные и солнечные фотоэлектрические установки сейчас преобладают в новых мощностях, добавляемых каждый год (рисунок 7f).

    Повышение энергоэффективности

    Цель 7 направлена ​​на удвоение глобальных темпов повышения энергоэффективности (задача 7.3). Энергоэффективность относится к количеству продукции, которая может быть произведена с использованием заданного количества энергии — например, пройденные километры на литр топлива.Связанный с экономикой показатель, энергоемкость, отражает количество энергии, необходимое для производства определенной ценности. По мере повышения энергоэффективности энергоемкость снижается, хотя это снижение также отражает другие факторы, такие как изменение моделей производства и потребления. В 2010 году глобальная энергоемкость составила около 5,8 мегаджоулей на доллар по паритету покупательной способности произведенной продукции, то есть на каждый доллар произведенной продукции потребовалась энергия, эквивалентная 0,18 литру бензина. Это снижение было с 7.6 мегаджоулей на доллар в 1990 году, среднее снижение за два десятилетия примерно на 1,34 процента в год.

    К 2014 году глобальная энергоемкость еще больше снизилась до 5,4 мегаджоулей на доллар, что ускорило годовое снижение до 1,9 процента, но все еще не достигло целевого показателя в 2,6 процента (что означало бы удвоение мирового спада за период 1990–2010 годов). Однако 7 из 20 крупнейших потребителей энергии достигли поставленной цели, что свидетельствует о том, что разделение роста и потребления энергии возможно как в странах с высоким уровнем доходов, так и в странах с развивающейся экономикой (диаграмма 7g).

    7f Ветровые и солнечные фотоэлектрические установки составляют большую часть ежегодно добавляемых мощностей возобновляемых источников энергии.
    Годовое добавление генерирующих мощностей за счет возобновляемых источников (гигаватт)
    а. Включает биомассу, концентрированную солнечную энергию, геотермальную энергию и океан. Источник: Международное агентство по возобновляемым источникам энергии.
    7g В семи странах с самым высоким энергопотреблением за период с 2010 по 2014 год годовой спад превысил 2,6 процента.
    Примечание: 20 крупнейших экономик по энергопотреблению в 2014 г.Источник: ОЭСР / МЭА, Мировые энергетические балансы МЭА; WDI (EG.EGY.PRIM.PP.KD).

    Банкноты

    1. ESMAP (Программа помощи в управлении энергетическим сектором). 2015. Помимо подключений: новое определение доступа к энергии. Технический отчет ESMAP 008/15. Вашингтон, округ Колумбия: Группа Всемирного банка. https://openknowledge.worldbank.org/handle/10986/24368.
    2. Всемирный банк, Global Tracking Framework 2017.

    Самые мощные возобновляемые источники энергии

    Концепция Natel, получившая название Restoration Hydro, отходит от обычных больших плотин к более распределенному подходу, основанному на биомимикрии.До вмешательства человека и создания акведуков и каналов большинство рек Северной Америки были забиты древесным мусором и бобровыми плотинами. Каскады, имитирующие структуры бобра, замедляют скорость воды, создавая небольшие пруды и заболоченные места; это дает достаточно времени, чтобы вода просочилась в землю, что, в свою очередь, поднимет уровень грунтовых вод. Более высокий уровень грунтовых вод означает больше запасов грунтовых вод, что помогает водосборным бассейнам выдерживать длительные периоды засухи.

    Эти связанные распределенные системы специально разработаны для восстановления связи рек для рыб и других диких животных, улучшения водоотведения и повышения продуктивности сельского хозяйства, а также поддержки средств к существованию и социально-экономического развития местных сообществ, что делает систему Natel очевидным выбором для развивающихся стран.«Наш подход является распределенным, — говорит Гиа, — с небольшими индивидуальными проектами, которые объединены в группы, работающие согласованно, чтобы мы могли генерировать гидроэлектроэнергию без больших плотин».

    Поскольку гидроэлектростанции могут вырабатывать электроэнергию в сеть немедленно, они обеспечивают необходимую резервную мощность во время крупных отключений или сбоев в электроснабжении (на самом деле гидроэнергия пользовалась большим спросом во время кризиса, связанного с Covid-19, поскольку производство электроэнергии было мало затронуто из-за до степени автоматизации в современных объектах).

    Хотя турбина Natel Energy все еще находится на начальной стадии, она уже введена в эксплуатацию: компания открыла свою первую гидроэлектростанцию ​​в США в 2019 году, а вторая находится в стадии строительства, а ввод в эксплуатацию запланирован на конец этого года. По мере того, как компании во всем мире стремятся перейти на энергосистему с низким или нулевым выбросом углерода, улучшенные турбины могут помочь в достижении высокой надежности и накопления энергии, повышая устойчивость к климату, сохраняя при этом лосось, благополучно плывущий вверх по течению.

    Выбросы от путешествий, которые потребовались, чтобы сообщить об этой истории, составили 0 кг CO2: писатель опрашивал источники удаленно.Цифровые выбросы из этой истории составляют от 1,2 до 3,6 г CO2 на просмотр страницы. Подробнее о том, как мы рассчитали этот показатель, можно узнать здесь .

    Присоединяйтесь к миллиону поклонников Future, поставив нам лайк на Facebook или подписавшись на нас в Twitter или Instagram .

    Если вам понравилась эта история, подпишитесь на еженедельник BBC.com предлагает информационный бюллетень , который называется «Основной список». Отобранная подборка историй из BBC Future , Культура , Worklife и Travel , доставленные на ваш почтовый ящик.

    Текущие вызовы в энергетике | OpenMind

    Введение

    Растущий мировой спрос на энергию, а также проблемы дефицита и воздействия на окружающую среду, связанные с традиционными источниками, лежат в основе весьма вероятного энергетического кризиса в следующие два или три десятилетия.Нефть будет становиться все более дорогой и дефицитной, в то время как климатические последствия массового использования всех ископаемых видов топлива к тому времени будут четко ощущаться. В то же время существующие ядерные установки исчерпают свой срок полезного использования. И неясно, особенно в Европе, будут ли поставлять электроэнергию, которую они больше не будут обеспечивать при остановке, новые атомные станции.

    В настоящее время мы не можем отказаться от существующих источников энергии. Они должны получить необходимые модификации, чтобы исключить или уменьшить их воздействие на окружающую среду, и должны быть добавлены новые источники, особенно возобновляемые.Ниже я опишу состояние доступных технологий и наиболее многообещающие разработки в каждой из них, всегда в временной шкале следующих нескольких десятилетий.

    В более длительном масштабе ядерный синтез будет частью каталога более устойчивых источников энергии, но он не будет готов в рассматриваемый здесь период времени и, таким образом, не сможет помочь в разрешении кризиса. Вот почему я не буду здесь касаться ядерного синтеза, хотя мощная и интересная программа разрабатывается в международном масштабе.Цель состоит в том, чтобы использовать реакции ядерного синтеза в качестве источника энергии, но предсказуемый прогресс выводит их за пределы временного интервала, который мы выбрали для настоящего анализа энергетических проблем.

    Энергия и цивилизация

    Энергия — фундаментальный ингредиент в жизни человека. Не существует промышленных, сельскохозяйственных, медицинских, бытовых или каких-либо других процессов, которые не требовали бы некоторой степени внешней энергии. Люди потребляют в пищу около 2500 килокалорий энергии в день.Но в промышленно развитых странах среднее ежедневное количество дополнительной (экзосоматической) энергии, потребляемой в сочетании человеческой деятельности (промышленной, бытовой, транспортной и др.), Эквивалентно 125 000 килокалорий на человека. Это в пятьдесят раз больше, а в случае США — в сто раз больше (см., Например, British Petroleum 2008). Фактически, существует сильная корреляция между индивидуальным потреблением энергии и процветанием в разных обществах.

    На рисунке 1 каждая страна представлена ​​на диаграмме, на которой по оси «Y» указан индекс человеческого развития (ИЧР) для этой страны, определенный ООН с использованием основных данных о благосостоянии ее жителей.Ось «X» показывает годовое потребление энергии на душу населения (в данном случае в виде электроэнергии). Здесь наблюдаются два интересных явления. В беднейших странах корреляция очень сильная, при этом потребление энергии ведет к явному улучшению ИЧР. Но в более развитых странах очень большие различия в энергопотреблении не оказывают существенного влияния на уровень благосостояния. Это указывает на то, что для последних стран экономия энергии является возможной и желательной политикой. В наиболее процветающих странах экономия — это самый чистый и самый распространенный источник энергии.С другой стороны, необходимое экономическое и социальное развитие сравнительно бедных стран, составляющих большую часть населения мира, неизбежно потребует увеличения потребления энергии, поэтому нереалистично думать, что глобальное потребление энергии может сократиться в будущем. Если бы это было так, это было бы абсолютной катастрофой для наименее развитых стран, которым не хватает всего, в том числе энергии. Следовательно, хотя энергосбережение должно быть центральным аспектом активной политики в странах первого мира, с глобальной точки зрения мы должны решать проблему растущего спроса на энергию.

    Текущие источники энергии

    Первичные источники энергии определены, и маловероятно, что они будут добавлены в обозримом будущем. С момента зарождения человечества до начала промышленной революции в начале девятнадцатого века единственными доступными источниками первичной энергии были древесина и другие формы естественной биомассы, вьючные животные и ветер для морского или речного транспорта. С появлением первых паровых двигателей уголь стал использоваться в качестве источника энергии, и сегодня он продолжает оставаться важным источником потребляемой первичной энергии.Позже, с широким использованием автомобилей с двигателями внутреннего сгорания, требующими жидкого топлива, нефть и ее побочные продукты стали основным источником энергии. Наконец, за последние полвека природный газ стал важным компонентом производства электроэнергии и тепла для промышленных и бытовых нужд.

    Эти виды топлива — уголь, нефть и природный газ — находятся на разных глубинах земной коры. Они были сформированы в более ранние геологические эпохи в результате естественных процессов, в ходе которых органические материалы — в основном растения и морские организмы — подвергались воздействию высоких давлений и температур.Вот почему они известны как ископаемое топливо. Их вклад в сумму первичной энергии, потребляемой во всем мире на конец 2007 г. (British Petroleum 2008), составлял 35,6% для нефти, 28,6% для угля и 23,8% для природного газа. Таким образом, вместе они составляют 88% от общего числа. Как мы увидим ниже, есть много причин, по которым это не может продолжаться даже в ближайшем будущем. Остальное приходится на ядерную энергию, которая обеспечивает 5,6% от общего объема, и возобновляемые источники энергии, в основном гидроэлектростанции. Энергия, получаемая от ветра и Солнца различными способами, является второстепенным фактором с глобальной точки зрения, но в некоторых странах, особенно в Испании, она становится все более заметной.Такова глобальная перспектива; больше нет доступных источников первичной энергии.

    Из всей этой первичной энергии значительная часть преобразуется в электричество (около 40% в такой стране, как Испания), а остальная часть идет на транспорт и другие промышленные и бытовые цели.

    Ископаемое топливо

    Огромное преобладание ископаемого топлива в качестве основного источника энергии имеет несколько важных последствий:

    Во-первых, они распределены неравномерно.Две трети известных запасов нефти, вероятно, топлива, которое труднее всего заменить, находятся в пяти или шести странах Ближнего Востока, что подразумевает степень зависимости, которая не особенно совместима со стабильными поставками. Природный газ также очень сконцентрирован в этом районе и в странах бывшего СССР, в то время как уголь более равномерно распределен во всех частях планеты.

    Во-вторых, это невозобновляемое сырье. Они формировались в течение десятков или даже сотен миллионов лет и поэтому незаменимы.Более того, это ограниченные ресурсы. В частности, использование нефти в качестве источника энергии, лежащего в основе образа жизни промышленно развитых стран, могло быть лишь кратким изменением в истории человечества, ограниченным периодом примерно в два столетия.

    В-третьих, это сырье в дефиците. Есть некоторые споры о количестве доступной нефти, но большинство геологов и нефтяников соглашаются с тем, что при текущих темпах потребления — не менее 85 миллионов баррелей нефти в день, что означает сжигание тысячи баррелей нефти в секунду — мы хватит только на несколько десятилетий.Можно утверждать, что количество добываемой нефти зависит от цены и что, если она вырастет, практических ограничений для добычи не будет. Но этот аргумент не учитывает тот факт, что для добычи нефти из месторождений, которые становятся все более глубокими или истощенными, требуется все больше и больше энергии (на разведку, перекачку, очистку и логистику). В середине двадцатого века энергия, необходимая для добычи барреля нефти, была эквивалентна примерно 1% содержимого этого барреля. Сегодня эта стоимость выросла до 10–15%.Когда энергия, необходимая для добычи барреля сырой нефти, приближается к энергии, которую тот же баррель мог бы произвести, независимо от его цены, он исчезнет как первичный источник энергии, хотя он может продолжать быть полезным, особенно в нефтехимическая промышленность, где он используется для синтеза множества соединений, которые являются основополагающими практически для всех отраслей промышленности и сельского хозяйства.

    При нынешних темпах потребления доказанных запасов нефти хватит еще примерно на 40 лет, а природного газа — примерно на 60 лет.Запасов угля хватит примерно на полтора века (British Petroleum 2008). Конечно, будут новые открытия, а также так называемые нетрадиционные нефтесодержащие углеводороды, диспергированные в песках, битуминозных сланцах или тяжелых смолах, но мы всегда должны помнить о росте стоимости энергии и, как следствие, их снижении. чистая доходность и более высокая цена. Во всяком случае, не будет внезапного прекращения поставок, перехода от нынешних уровней использования к нулю. Вероятно, произойдет постепенное повышение цен, а в какой-то момент также будет постепенное снижение потребления и производства.

    Наконец, мы знаем, что при сжигании ископаемого топлива образуется огромное количество атмосферного углекислого газа (CO2). Этот газ является одним из тех, которые вызывают парниковый эффект и тем самым способствуют глобальному потеплению. Учитывая, насколько быстро происходит это явление (с точки зрения геологии), оно может вызвать серьезные климатические нарушения, потенциально вредные для нашей цивилизации (не для жизни, как часто утверждается, ни для жизни человека, но, безусловно, для нашей сложной и требовательной социальная организация).

    В целом, наша социальная деятельность основана на использовании ископаемого топлива, которое из-за экологических проблем и ограниченных запасов должно быть ограничено в будущем. Тем не менее уголь будет оставаться огромным источником энергии в ближайшие десятилетия, но его использование будет терпимым только в том случае, если удастся уменьшить загрязнение, которое он производит.

    Следовательно, вторая энергетическая задача (первая — сокращение потребления в развитых странах) состоит в том, чтобы уменьшить приоритет ископаемых видов топлива в производстве энергии.

    Приготовление заменителей нефти

    Транспортировка почти полностью зависит от жидкого топлива, получаемого из нефти. Уголь и природный газ сейчас важны для производства электроэнергии, но в долгосрочной перспективе их вполне можно заменить возобновляемой или ядерной энергией. Однако нелегко представить альтернативы использованию побочных нефтепродуктов для транспортировки. Все это связано с очень далеко идущими изменениями.

    Первой возможной альтернативой является использование биотоплива — биоэтанола и биодизеля — для хотя бы частичной замены традиционных видов топлива.Но недавно мы стали свидетелями побочных проблем, которые могут возникнуть, особенно в области производства продуктов питания, даже когда производство биотоплива только начинается. Конечно, влияние производства биоэтанола — наиболее спорного случая — на цены на продукты питания ограничено, и рост цен совпадает с другими, более глубокими причинами, некоторые из которых являются мгновенными, а другие — структурными. Единственное зерно, которое широко используется для производства этанола, — это кукуруза, в то время как пшеница и ячмень используются в незначительных количествах по отношению к общему производству.Рис вообще не используется. И все же цены на все эти зерна, особенно на рис, выросли. Более того, около половины текущего производства биоэтанола производится из бразильского сахарного тростника, а цена на сахар вообще не выросла.

    В любом случае производство этанола из злаков — наихудшее решение не только из-за его влияния на производство продуктов питания, но в основном из-за низкого выхода энергии. Фактически, между удобрениями, семенами, сбором урожая, транспортировкой и обработкой количество энергии, содержащейся в литре этанола, едва ли превышает количество энергии, необходимое для ее получения из зерновых (см., Например: Worldwatch 2007; CIEMAT 2005).Поэтому с энергетической точки зрения использовать этот вид сырья нецелесообразно. Экологические проблемы, связанные с использованием воды и пахотных земель, также, кажется, препятствуют этому (Zah 2007). С другой стороны, выход энергии из сахарного тростника намного выше, а выход этанола из так называемой лигноцеллюлозной биомассы, присутствующей в древесных или травянистых растениях и органических остатках, еще выше. Это этанол второго поколения. Все эти выводы представлены на интересном графике на рисунке 2, взятом из Zah 2007.Он предлагает все данные о потреблении ископаемого топлива при выращивании, сборе урожая, предварительной обработке и других процессах, необходимых для получения биотоплива из различных растительных материалов, а также об общем воздействии на окружающую среду по сравнению с прямым использованием побочных продуктов нефти.

    Рисунок 2 . Воздействие на окружающую среду и потребление ископаемого топлива при производстве биотоплива по сравнению с прямым использованием топлива, полученного из нефти. (Зах 2007).

    Таким образом, третья задача — усовершенствовать уже существующую технологию производства биотоплива второго поколения на уровне, пригодном для промышленности.Это не за горами, и на некоторых экспериментальных установках уже проводятся эксперименты с различными процессами производства этанола из биомассы, которая не влияет на пищу, требует меньших затрат энергии и имеет меньше экологических недостатков (см., Например: Ballesteros 2007; Signes 2008).

    Таким образом, тростниковый этанол и биотопливо второго поколения могут уменьшить зависимость от нефти в транспортном секторе, хотя они не могут полностью заменить его из-за ограниченного количества пахотных земель и доступной биомассы по сравнению с гигантским потреблением топлива в этом секторе.

    Легче, по крайней мере в принципе, заменить ископаемое топливо, используемое для выработки электроэнергии, прибегая к возобновляемым или ядерным источникам, чем найти замену каждому нефтепродукту. Таким образом, я думаю, что в долгосрочной перспективе мы обратимся к электромобилям, сначала в виде гибридов, а затем и чисто электрических. Проблема здесь в том, как хранить электричество. Батареи, используемые в настоящее время, неэффективны и сильно загрязняют окружающую среду, но в настоящее время ведутся интенсивные исследования новых устройств для хранения электроэнергии, которые позволят создавать электромобили с надлежащими характеристиками.

    В целом, мы должны сказать, что хранение энергии, будь то электричество, тепло, водород или любая другая форма, в настоящее время занимает центральное место в исследованиях энергетики, как из-за его важности для будущего транспортной отрасли, так и для решения проблемы, возникающие из-за непостоянства возобновляемых источников, как мы увидим ниже. Другими словами, если нам удастся улучшить технологию аккумулирования электроэнергии (см., Например, Хосе Луис Мата Виги-Эскалера, Club de la Energía 2008a), что станет серьезной проблемой, если мы хотим воспроизвести характеристики автомобиля, работающего на бензине. — тогда значительная часть автомобилей будущего будет электрическими.Поэтому ниже я сосредоточусь на производстве электроэнергии, которая становится наиболее гибкой и адаптируемой энергией даже для будущего транспортной отрасли.

    Чистый уголь?

    Схема производства электроэнергии значительно различается от страны к стране. В таблице 1 мы предлагаем некоторые данные об относительном составе источников энергии, используемых для производства электроэнергии в Испании и некоторых других странах, и среднемировом уровне (Статистика МЭА; Club Español de la Energía 2008a).

    Таблица 1. Доля общего производства электроэнергии из первичных источников энергии.

    Можно видеть, что, за исключением Франции, которая очень сильно зависит от ядерной энергетики, и частично Испании, которая в значительной степени использует возобновляемые источники, основным источником энергии по-прежнему является уголь. И так будет еще долгое время из-за своего обилия и распространения почти на всех континентах. Особенно примечателен случай Китая.По данным Международной энергетической ассоциации, в последние годы она каждую неделю открывала новую угольную электростанцию. Но уголь, безусловно, является наиболее загрязняющим ископаемым топливом из всех, извергая почти в два раза больше углекислого газа в атмосферу на единицу произведенной энергии, чем природный газ, и примерно на 40% больше, чем бензин, используемый в двигателях внутреннего сгорания, не говоря уже о его сере. , азот и компоненты тяжелых металлов.

    Итак, если мы хотим продолжать использовать уголь в качестве источника энергии, мы должны разработать процедуры для устранения или, по крайней мере, ограничения выбросов CO2 в атмосферу (другие выбросы уже контролируются прямо на электростанциях).Это известно как системы угольных картриджей (CCS) и все еще находится на начальной стадии. В частности, улавливание CO2, выделяемого при сжигании угля, может осуществляться с помощью технологий кислородного сжигания, которые изменяют состав воздуха, поступающего в котлы, так что выделяемый газ почти полностью состоит из CO2. Таким образом, никакого разделения не требуется. Это также можно сделать, применив методы разделения для сжигания на воздухе. Оба метода приводят к дополнительным затратам на энергию и потребуют новых физико-химических процессов, которые были протестированы в лабораториях, но не в необходимом промышленном масштабе.Что касается CO2, который получается в результате, мы должны найти подземные или подводные отложения, достаточно герметичные, чтобы закачанный в них CO2 оставался в ловушке на протяжении столетий.

    На самом деле месторождения такого типа существуют естественным образом. Например, залежи, в которых в течение геологических периодов времени хранился природный газ, можно использовать для хранения углекислого газа после того, как природный газ будет добыт. То же самое и с истощенными нефтяными месторождениями, осадочно-солевыми образованиями и т. Д. Фактически, большинство экспериментов по хранению СО2 во всем мире связано с нефтяными месторождениями, добыча которых падает.Двуокись углерода нагнетают под давлением, чтобы улучшить добычу, получая сырую нефть, которая не может быть получена при использовании обычных методов добычи.

    Еще один интересный эксперимент проводится в Слейпнер, лагере по добыче газа на норвежском побережье Северного моря. В этой области метан, основной ингредиент природного газа, выходит в смеси со значительным количеством CO2. Как только они разделены на экстракционной установке, CO2 закачивается обратно на морское дно на глубине около тысячи метров, в слой пористых валунов с водой и солями.Они размещают там CO2 с 1996 года, и данные о том, насколько он герметичен, будут иметь большое значение при поиске новых мест для массового использования. В любом случае, мы должны упомянуть, что процессы улавливания и хранения диоксида углерода всегда будут означать дополнительные затраты, которые должны быть добавлены к цене энергии, полученной от чистого использования углерода. По оценкам экспертов, эта стоимость составит от 30% до 100% стоимости, связанной с использованием угля без УХУ (Socolow 2005; Fundación para Estudios sobre la Energía 2008).Тем не менее, мы должны рассматривать эти дополнительные расходы в контексте роста цен как на традиционные, так и на возобновляемые источники энергии, дополнительных затрат на выбросы CO2 и помощи на экологически чистую энергию, подобную той, которая определена в Специальном налоговом кодексе Испании. Вывод состоит в том, что человечество не перестанет использовать такой богатый и широко распространенный источник энергии, как уголь, но его использование имеет серьезные экологические последствия, и чрезвычайно важно противодействовать таким методам, как CCS.

    Возобновляемая электроэнергия.Ветер

    Возможно, самой важной задачей для нас в ближайшие несколько десятилетий будет значительное увеличение доли возобновляемых источников энергии по сравнению с нынешними уровнями, которые являются маргинальными в планетарном масштабе. Гидроэнергетика имеет наибольшее присутствие, и ее ресурсы используются наиболее полно, но другие возобновляемые источники энергии, такие как энергия ветра и солнца, имеют преимущества и недостатки. Их преимущества противоположны недостаткам ископаемого топлива, упомянутым выше — они устойчивы, неограниченны и практически не загрязняют окружающую среду, даже если мы рассматриваем их полный жизненный цикл и их территориальное распределение.Их недостатки делятся на две категории: высокая стоимость и прерывистость.

    Одной из причин, по которой возобновляемая электроэнергия является такой дорогой, является ее степень рассеивания, которая является внутренней характеристикой, компенсируемой только ее неограниченным и устойчивым характером. Однако разумно полагать, что расходы на обычную энергию будут продолжать расти по мере того, как сокращаются поставки и учитываются экологические издержки. В этом случае ее стоимость в какой-то момент сойдется с затратами на возобновляемые источники энергии.Высокая стоимость возобновляемых источников энергии также частично объясняется тем, что связанные с ними технологии все еще не очень развиты. В этом смысле способ уменьшить издержки, связанные с отсутствием технологического развития, — это создание всемирного рынка. Это единственный способ снизить затраты на производство необходимых компонентов, поскольку это приведет к производству более крупных серий и появлению большего числа компаний, что положит конец олигополиям, существующим в настоящее время в некоторых ключевых областях. Кроме того, это позволит внедрять улучшения в эксплуатации и обслуживании установок возобновляемой энергии после определенного периода опыта эксплуатации в условиях промышленной эксплуатации.Действительно, различные системы, которые в настоящее время активируются для стимулирования распространения возобновляемых источников энергии, предназначены для расширения этого рынка за счет использования субсидий или других видов помощи, которые компенсируют первоначальные трудности.

    Как хорошо известно, в Испании и некоторых других странах, которые продвинулись в этой области, был принят специальный налоговый кодекс для возобновляемых источников энергии (и когенерации), за исключением гидроэнергетики. Он состоит из ряда стимулов или субсидий на киловатт-час возобновляемой энергии, предназначенных для компенсации более высоких текущих затрат и, таким образом, стимулирования роста в этом секторе.Специальные тарифы различаются для каждой генерирующей технологии, отражая различные затраты в настоящее время, но они должны уменьшаться со временем по мере снижения затрат, пока они не сойдутся с традиционными видами энергии. Эта, как и любая из других существующих схем, уже доказала свою эффективность в отношении первой из возобновляемых источников энергии, которые можно считать широко распространенными на мировом рынке: энергии ветра. Фактически, в конце 2007 года глобальные показатели накопленной энергии ветра уже составляли 93 900 МВт (Global Wind Energy Council 2008), что позволило создать динамичный промышленный сектор, который растет во всем мире.

    Как видно на рисунке 4, тремя странами с наибольшей установленной мощностью являются Германия, США и Испания, хотя из-за меньшего общего потребления Испания является страной, которая получает наибольшую часть своей электроэнергии из этой энергии. источник — около 9%. Фактически, Испания занимает второе место в мире после Дании как по общему проценту электроэнергии, производимой за счет энергии ветра, так и по установленной мощности на душу населения (European Wind Energy Association 2008).

    Рисунок 4. Установленная ветровая мощность на 31 декабря 2007 г.

    При государственной поддержке создание глобального рынка ветроэнергетики продвигается вперед не только за счет создания новых промышленных предприятий и рабочих мест, но и за счет постепенного снижения стоимости производимой таким образом энергии. В конце семидесятых годов, когда потенциал мощности аэрогенераторов составлял около 50 кВт, а диаметр ротора — около 15 метров, цена за единицу продукции составляла от 20 до 40 евроцентов за кВтч. Теперь у аэрогенераторов есть потенциал мощности около 2 МВт и диаметр ротора почти 100 метров, что делает стоимость производства энергии лишь немного выше, чем у традиционных источников.Тариф специального кода для энергии ветра превышает обычный примерно на 2,9 евроцента за кВтч (около 2 центов за кВтч в США).

    Конечно, они стали больше, но было также много других технологических усовершенствований, которые повлияли на их движущиеся части, материалы, из которых они сделаны, на их системы преобразования, трансформации и эвакуации, а также на то, как они производятся и монтируются. Задача в этой области заключается в расширении рынка и технологических усовершенствованиях, необходимых для снижения удельной стоимости электроэнергии до уровня энергии, производимой традиционным способом.Также непросто завоевать морскую среду с помощью так называемой прибрежной ветровой энергии, где сам ветер лучше (устойчивый ветер без турбулентности), хотя есть значительные трудности, связанные с закреплением и обслуживанием аэрогенераторов, когда вода достигает определенной глубины, а также эвакуации производимого ими электричества.

    Таким образом, ветроэнергетике предстоит пройти долгий путь, как с технологической точки зрения, так и с точки зрения ее территориального распространения на другие территории — конечно же, на море, но также и на маломасштабную ветроэнергетику, как в городских условиях, так и в поселениях, находящихся за пределами электросети, либо есть слабая.Как и в случае со всеми возобновляемыми источниками, проблема прерывистости еще не решена. Ветер прерывистый. В Испании, например, ветряные парки вырабатывают энергию в среднем около 2000 часов в год, как видно на рисунке 6. Это меньше четверти времени.

    Более того, время выработки электроэнергии не всегда совпадает с периодами максимального спроса. Тем не менее, в ветреном месяце марта 2008 года ветровой энергии насчитывалось не менее 18.7% электроэнергии, произведенной в Испании в этом месяце, и около 18 часов 22 марта, было задействовано 9 900 МВт ветровой энергии, что составляет около 41% от общего объема электроэнергии. А в течение всех выходных 21–23 марта ветряная электроэнергия составила 28% от общего объема производства.

    Решение проблемы прерывистости требует решения проблемы хранения. Количество электричества, с которым мы имеем дело, можно накапливать, закачивая воду в двойные водохранилища, очень немногие из которых еще существуют.Другая система заключается в преобразовании электроэнергии, производимой аэрогенераторами, в водород, который впоследствии может быть преобразован обратно в электричество в топливном элементе, если это необходимо. Фактически, хранение энергии из возобновляемых источников может быть одним из применений водорода в качестве вектора энергии. И, конечно же, если будут изобретены новые устройства для непосредственного хранения энергии, такие как батареи нового поколения, о которых мы упоминали выше в нашем обсуждении транспорта, тогда энергия ветра могла бы внести свой вклад в электроснабжение управляемым и еще более значительным образом.

    Возобновляемая энергия. Солнце

    С точки зрения энергии, солнечная радиация, достигающая поверхности Земли, составляет в среднем около одного кВт на квадратный метр. Если мы усредним это для всех часов в году в солнечном месте, например, на юге Испании, это составит около 1900 кВт / ч на квадратный метр в год. Это эквивалентно энергии, содержащейся в 1,2 баррелей нефти или нефтяном слое глубиной 20 сантиметров. Учитывая огромные просторы очень солнечной пустынной почвы в качестве первичной энергии, солнечный свет на поверхности Земли в тысячи раз больше, чем вся энергия, потребляемая во всем мире.

    Есть два способа использования солнечной энергии. Первый — преобразовать его непосредственно в электричество с помощью фотоэлектрических элементов, изготовленных из материалов, которые преобразуют энергию фотонов Солнца в электроны в проводнике. Второй преобразует лучистую энергию в высокотемпературное тепло, которое затем преобразуется в электричество с помощью обычной турбины. Это известно как термоэлектрическая солнечная энергия.

    Фотоэлектрическая солнечная энергия имеет те же недостатки, что и остальные возобновляемые источники энергии: цена и непостоянство.Цена зависит от стоимости строительства фотоэлектрических элементов, что делает его самым дорогим из всех возобновляемых источников энергии в настоящее время и требует значительной общественной поддержки. Фактически, в системах, основанных на специальных тарифах, фотоэлектрическая энергия получает самые высокие субсидии. С другой стороны, фотоэлектрическая технология является одной из наиболее универсальных и адаптируемых к городским условиям благодаря ее распределенному характеру и тому факту, что она не требует больших систем преобразования, в отличие от термоэлектрических устройств.Что касается его распространения, то общая установленная мощность, генерируемая этим методом во всем мире, в последнее время увеличивается с головокружительной скоростью, как видно на рисунке 7.

    Германия является страной с наибольшей установленной мощностью — 3800 МВт, хотя Испания претерпела очень значительное расширение фотоэлектрических установок за последние два года, с 630 МВт в конце 2007 года. Это расширение, которое со временем не будет устойчивым. , связано с бонусом в размере более 40 евроцентов за кВтч в Специальном налоговом кодексе, а также с объявлением о том, что размер этого бонуса будет уменьшен в сентябре 2008 года.Действительно, уровень фотоэлектрического бонуса является хорошим примером важности разумного определения стимулов. Если они будут слишком низкими по сравнению с реальными, прогнозируемыми затратами, они не будут способствовать развитию этой технологии, учитывая, что, как мы видели выше, создание широкого рынка является необходимым условием. Но если бонус будет слишком высоким, это не будет стимулировать технический прогресс, необходимый для снижения затрат, что, в свою очередь, уменьшит суммы бонусных денег, связанных с такими затратами.

    В настоящее время большинство установленных панелей состоит из ячеек из кремния, кристаллических или поликристаллических пластин. Средний выход таких устройств в полевых условиях, то есть доля солнечной энергии, депонированной на поверхности материала, которая фактически становится электричеством, составляет где-то между 10% и 15%. Есть и другие альтернативы для улучшения этих характеристик или снижения стоимости фотоэлектрических элементов. Один из способов — изучить другие типы материалов и методы осаждения.Они известны как тонкопленочные системы, и в них также используется кремний — хотя и реже, чем в обычных системах — или другие более экзотические и менее распространенные материалы, улучшающие фотоэлектрическое преобразование. Существуют также многослойные системы, которые позволяют перекрывать материалы, чувствительные к различным частотам солнечного спектра, что увеличивает общую производительность. Там цели заключаются в том, чтобы найти материалы и процедуры производства ячеек, которые используют наименьшее количество материалов, а также найти материалы, которые являются дешевыми, не загрязняющими, хорошо работают в различных приложениях — например, в строительстве — и кажутся лучше всего адаптированными к ним. это своего рода технология.Тем не менее ожидается, что традиционные солнечные панели на основе кремниевых пластин в течение многих лет будут преобладать.

    Тем не менее, ожидается, что фотоэлектрические системы довольно скоро станут более эффективными благодаря методам концентрации, основанным на оптических устройствах, которые направляют солнечное излучение с большой площади на гораздо меньшую фотоэлектрическую поверхность, увеличивая ее выход. В любом случае, фундаментальная цель фотоэлектрических технологий — снизить затраты, которые все еще очень высоки по сравнению с другими возобновляемыми источниками энергии.

    Еще одним способом использования солнечного излучения для производства электроэнергии является термоэлектрическая технология. Там солнечный свет концентрируется на приемнике, содержащем жидкость, которая нагревается, а затем передает это тепло обычной турбине, генерируя электричество. Эта технология известна годами, проста и надежна. И в последние годы он претерпел значительное развитие, особенно в Испании и США. Исследование формы солнечных коллекторов и приемников привело к разработке множества устройств, но здесь мы рассмотрим только две наиболее распространенные технологии: цилиндрическо-параболические коллекторы и башню или центральный приемник.

    В первом случае тепло концентрируется в трубчатом ресивере, содержащем жидкость (обычно минеральное масло с соответствующими тепловыми свойствами), которая достигает температуры 400 ° C, затем проходит через теплообменник, образуя высокотемпературный пар высокого давления, который приводит в движение турбину. В восьмидесятых годах прошлого века, после второго крупного нефтяного кризиса, в пустыне Мохаве в Калифорнии была построена группа станций (комплекс SECS) с общей мощностью 350 МВт. Он продолжает работать сегодня без каких-либо проблем, предоставляя не только электричество, но и ценную информацию о том, как работает такая технология.После того, как они были введены в эксплуатацию и закончился кризис, их больше не строили. Между тем, в тот же период была построена Солнечная платформа Альмерии (PSA). Сейчас он является частью Центра энергетических, экологических и технологических исследований (CIEMAT), лаборатории мирового класса, которая исследует все виды термоэлектрических технологий, обучает персонал и тестирует все виды компонентов и устройств. Наличие СРП — один из факторов, объясняющих лидирующую роль нашей страны в этой области.

    Второй коммерческий завод в мире, использующий цилиндрическо-параболические коллекторы, находится в пустыне Невада.Он был построен и управляется Acciona. В настоящее время существуют проекты по строительству этого типа электростанции в Испании, с достижением вероятного потенциала мощности около 2500 МВт в ближайшие четыре-пять лет. Значительное их количество будет построено в Соединенных Штатах, большинство с участием Испании. Например, так называемый проект «Солана» был недавно передан компании Abengoa: две большие солнечные электростанции мощностью 240 МВт будут построены в Аризоне. Рисунки 8 и 9 дают представление о том, как выглядит этот вид растений, и о том, в каких помещениях его можно установить.

    В Испании среди многочисленных проектов, находящихся в стадии реализации, находится Andasol I. Почти завершена, это первая станция мощностью 50 МВт из комплекса, спроектированного консорциумом, основным членом которого является Cobra, ACS, и немецкой фирмой Solar Millennium. Завод Andasol, расположенный недалеко от Гуадикс в Гранаде, решает одну из основных проблем, упомянутых выше в отношении оптимального использования возобновляемых источников энергии: хранение. Там накапливается тепло, что имеет ряд преимуществ по сравнению с накоплением электроэнергии. В установке с накопителем, когда светит солнце, часть солнечного поля питает накопительное устройство, а остальная часть вырабатывает тепло для выработки электроэнергии в турбине.Таким образом, когда спрос на электроэнергию остается высоким после захода Солнца, можно продолжать вырабатывать электроэнергию с использованием накопленной энергии. В случае Andasol I хранилище может продолжать вырабатывать электроэнергию с максимальной мощностью в течение 7,5 часов, что делает установку идеально управляемой и способной адаптировать свои поставки электроэнергии для удовлетворения спроса.

    Накопление тепла, используемое в установках этого типа, основано на больших количествах расплавленных солей (нитратов), которые накапливают тепло, становясь более горячим, а затем снова выделяют его по мере охлаждения.Это простая и безопасная система, хотя требуемые уровни мощности требуют значительного количества солей. В частности, Andasol I использует 28 500 тонн нитратов. Существуют и другие способы хранения тепла, включая скрытое тепло в материалах, которые меняют фазу, а не тепло, которое можно почувствовать и связанное с разницей температур, или устройства, основанные на твердых телах. Эти альтернативы будут более четко определены и улучшены по мере накопления нами большего опыта в этой области.

    Этот тип солнечной энергии более дорогостоящий, чем традиционная энергия, хотя и дешевле, чем солнечная энергия фотоэлектрического происхождения.Его бонус в Специальном налоговом кодексе составляет около 20 евроцентов за кВтч, и, как и в случае со всеми возобновляемыми источниками энергии, ожидается, что затраты снизятся по мере расширения рынка. Согласно исследованиям SolarPaces, его стоимость сравняется со стоимостью обычной энергии, когда будет установлено около 15 000 МВт, как показано на рисунке 10.

    Для того, чтобы это произошло, необходимо будет добиться определенных технологических достижений, особенно в производстве абсорбционных трубок, и необходимо будет диверсифицировать рынок поставок.Его нынешняя узость препятствует развитию механизмов коммерческой конкуренции, которые необходимы для улучшения производственных процессов. Ожидается также улучшение теплоносителей. Как упоминалось выше, в настоящее время используется термоминеральное масло, но у него есть проблема, заключающаяся в том, что при температуре выше определенной (около 450 ° C) оно разлагается. Это делает невозможным повышение рабочей температуры, что, в свою очередь, увеличивает производительность при преобразовании тепла в электричество.Кроме того, с этими маслами трудно обращаться и они загрязняют. В этом смысле уже существуют продвинутые программы по исследованию замены нефти другой жидкостью, такой как вода или газ, которые позволили бы повысить рабочую температуру и упростить конструкцию установки, снизив ее стоимость. В этих программах участвуют немецкие и испанские исследовательские группы, работающие в PSA, а также наиболее важные фирмы в этом секторе (см., Например, Zarza 2008). В общем, проблемы, связанные с использованием этих технологий, включают оптимизацию труб, теплоносителя, систем хранения и коллекторов, а также расширение глобальных рынков на основе общественных стимулов.

    Другая технология, разрабатываемая в области термоэлектрической солнечной энергии, основана на центральном приемнике на вершине башни. Поле прямоугольных гелиостатов фокусирует солнечное излучение на приемнике, из которого выделяемое тепло отбирается жидкой или газообразной средой. Первые такие станции, работающие в промышленных масштабах, были построены компанией Abengoa в Санлукар-ла-Майор (Севилья): PS-10 и PS-20 мощностью 11 МВт и 20 МВт соответственно. Пока их стоимость выше, чем у установок на цилиндро-параболических коллекторах, и степень их развития несколько ниже.Но они обладают определенными преимуществами, такими как способность работать при более высоких температурах и адаптация к более неровной местности. Процесс улучшения и оптимизации — все еще на начальных этапах — аналогичен тому, что было описано выше, включая устройства хранения тепла, которые концептуально аналогичны.

    Ядерное деление

    Наряду с ископаемым топливом и возобновляемыми источниками энергии деление ядер в настоящее время является важным источником энергии в наиболее развитых странах. В Европе 30% электроэнергии приходится на атомную энергию, а в Испании — 20%.Ядерная энергия имеет ряд преимуществ, которые делают ее привлекательной как часть энергетического меню будущего. Основными из них являются его полная независимость от любых климатических или экологических условий, что позволяет станции работать в течение очень большого процента часов в году, как показано на рисунке 6. Это объясняет, как ядерный сектор в Испании с установленной мощностью 7700 МВт, вырабатывает почти вдвое больше электроэнергии, чем ветряная энергия, когда последняя имеет общую установленную мощность 15 100 МВт.Еще один положительный фактор, который следует принимать во внимание, — это его относительная независимость от колебаний цены на уран, поскольку в течение срока полезного использования станции топливо составляет лишь 6% от общих затрат на строительство и эксплуатацию. На рисунке 11 стоимость сырья для атомных станций сравнивается со стоимостью других традиционных источников энергии.

    Более того, это промышленный сектор со значительным опытом в области безопасности, несмотря на широко распространенное мнение об обратном. Фактически, самые передовые и требовательные протоколы безопасности исходят именно от ядерной отрасли.

    Его недостатки хорошо известны: с экономической точки зрения огромные капиталовложения, необходимые для строительства электростанций, с очень длительным периодом износа, являются эквивалентом низкой стоимости топлива; с точки зрения окружающей среды и безопасности, потенциальная серьезность аварий во время работы станции — хотя их очень мало — и, самое главное, образование радиоактивных остатков, с которыми трудно справиться и хранить. Проблема остатков, безусловно, является самым серьезным недостатком, и, по мнению общественности, она, несомненно, преобладает над более положительными аспектами этой энергетической технологии.Поэтому он заслуживает особого рассмотрения.

    Вообще говоря, существует два типа остатков — кратковременные и длительные. Обычно первые имеют период полураспада 30 лет (период полураспада — это время, которое должно пройти, чтобы радиоактивность материала снизилась вдвое). Большинство остатков попадает в эту категорию, и общепринятое решение — хранить их в хранилище до тех пор, пока их активность не упадет до уровня естественной фоновой радиоактивности.Эль-Кабрил в Кордове является типичным примером хранилища такого типа, и при правильном управлении его воздействие на окружающую среду незаметно.

    Серьезная проблема — это остатки с очень долгим сроком хранения, измеряемым десятками или сотнями тысяч лет. Это случай израсходованных топливных стержней. Некоторые страны решили построить глубокие геологические отложения (DGD), достаточно герметичные, чтобы гарантировать стабильность отложений в них в течение геологических периодов времени. Ясно, что трудность заключается не только в том, чтобы найти места, отвечающие необходимым физическим условиям, но и в том, чтобы заставить часть общественного мнения принять это.Другие страны, такие как Испания, предпочитают строить временный централизованный депозитарий (TCD) на поверхностном уровне, позволяя надежно хранить эти остатки в течение гораздо более коротких периодов времени — около столетия, — пока усовершенствованы методы их устранения или превращения в инертные. иметь значение. Действительно, обращение с остатками или их устранение — одна из проблем, решение которой является наиболее неотложной, если мы хотим, чтобы у ядерной энергетики было будущее. Принципы такой трансформации известны — техники разделения и трансмутации, — но их развитие только начинается.Это связано со сложностью технологии, а также со сложностью экспериментов с ядерной технологией перед лицом столь сильного общественного сопротивления.

    Фактически, разработка технологии нейтрализации наиболее опасных остатков связана с так называемыми реакторами четвертого поколения. В настоящее время в мире насчитывается 439 действующих коммерческих реакторов — 104 в США и 59 во Франции — мощностью 373 000 МВт. Еще тридцать восемь строятся в Финляндии, Франции, Восточной Европе и Азии (World Nuclear Association 2008).Все они второго или третьего поколения, работают на (медленных) тепловых нейтронах и используют изотоп 235U в качестве топлива. Этот изотоп очень редок в природе и составляет всего 0,7% природного урана. Наиболее перспективные линии четвертого поколения работают с быстрыми нейтронами и могут использовать большинство существующих остатков в качестве топлива, таких как 238U, который является наиболее распространенным изотопом урана (остальные 99,3%). Они могут даже использовать торий, которого еще больше, и эта альтернатива серьезно изучалась в Индии.Реакторы и устройства четвертого поколения, использующие технологию быстрых нейтронов, например, системы, управляемые ускорителем (ADP), потенциально могли бы решить многие проблемы, связанные с остатками, и были бы невосприимчивы к возможной долгосрочной нехватке обычного топлива (если бы мы могли Если использовать оба типа урана, а не только дефицитный делящийся изотоп, запасы автоматически увеличиваются более чем на сто).

    Таким образом, неоспоримыми проблемами в ядерном секторе являются обработка остатков и реакторы четвертого поколения, которые связаны друг с другом с технологической точки зрения.Но для достижения прогресса в этой области требуется время, и на уровне, который можно использовать в коммерческих целях, они не будут доступны в ближайшие двадцать-тридцать лет. Таким образом, большинство западных стран, за отмеченным исключением Франции и Финляндии, столкнулись с трудностью невероятного возрождения в течение всего этого периода, что может привести к потере знаний и технических возможностей. Напротив, во многих других частях мира, особенно в Азии, будут по-прежнему строиться и эксплуатироваться ядерные реакторы второго и третьего поколения.

    Выводы

    Учитывая ситуацию, описанную в предыдущих параграфах, не представляется ни реалистичным, ни разумным предлагать отказаться от любого из доступных источников энергии с надлежащими мерами предосторожности и в сроки, разрешенные каждой технологией. В краткосрочной перспективе существует острая необходимость в подготовке заменителей побочных нефтепродуктов в транспортном секторе, где мы не можем не рассматривать биотопливо второго поколения. Уголь по-прежнему будет изобильным, хотя и потенциально опасным источником, и необходимо добиться прогресса в его использовании для улавливания и хранения СО2.

    Но в настоящее время самой важной задачей может быть поощрение использования возобновляемых источников энергии, чтобы они составляли значительный процент от общего предложения. Это еще далеко не так, но Испания играет ведущую роль. Ветер доказал свой потенциал в качестве огромного источника энергии и должен продолжать расширять свое присутствие на мировом рынке. Солнечной энергии больше, но есть проблема рассеивания, о которой говорилось выше. В какой-то момент в ближайшем будущем он должен стать доминирующим и действительно массовым, устойчивым и неограниченным возобновляемым источником энергии.Это потребует решения технологических проблем, которые ограничивают его распространение и влияют на его текущую высокую цену, и потребуют решительной общественной поддержки. Для управления возобновляемыми источниками энергии и удовлетворения будущих потребностей транспортного сектора технологии хранения энергии уже занимают выдающееся место в программах исследований в области энергетики. Настолько, что ни одна устойчивая схема немыслима без достаточного владения технологиями такого рода.

    К сожалению, ядерный синтез появится позже, и вряд ли он поможет облегчить ситуацию в ближайшие десятилетия.Но реакторы деления существуют. Они были протестированы и эволюционировали в сторону более безопасных конструкций, в которых топливо используется более эффективно. Я не верю, что в период энергетического кризиса было бы разумно отказываться от этого источника энергии, даже если его выживание во многом зависит от его общественного имиджа. В краткосрочной перспективе основная проблема заключается в том, как продлить срок эксплуатации существующих реакторов и заменить их технологиями третьего поколения. Но фундаментальная задача в этой области состоит в том, чтобы продвигаться к быстрым реакторам четвертого поколения, которые позволяют рециркулировать остатки и оптимальным образом использовать топливо.

    Не произошло никакого чуда, чтобы мгновенно решить проблему снабжения человечества энергией. К нему необходимо подходить со всех возможных направлений, а не только с технологической точки зрения, поскольку политические и финансовые соображения также важны для каждого из доступных источников энергии. Мы также не должны забывать об образовательных и информационных аспектах, которые так важны в ситуации, когда большая часть населения считает, что энергетическая проблема решена, и считает ее непрерывное снабжение само собой разумеющимся, но отказывается принимать жертвы, неизбежно связанные с производством энергии из источников. с точки зрения экономики и землепользования.

    Библиография

    Ballesteros, M. «Estado del desarrollo tecnológico de los biocarburantes». Энергия, т. 202, 2007, 24–28.

    Бритиш Петролеум. Статистический обзор мировой энергетики ВР, июнь 2008 г.

    CIEMAT. Análisis del Ciclo de Vida de Combustibles Alternativos para el Transporte, 2005.

    Club Español de la Energía. Balance Energético de 2007 y Perspectivas para 2008, Madrid, 2008a.

    -, Энергия: Las tecnologías del Futuro, 2008b.

    Европейская комиссия. Платформа устойчивых технологий ядерной энергетики, 2007 г.

    Европейская ассоциация фотоэлектрической промышленности. Solar Generation V, сентябрь 2008 г.

    Европейская ассоциация ветроэнергетики. www.ewea.org, 2008.

    Fundación para estudios sobre la energía. Эль-футуро-дель-карбон в испанской энергетической политике, Мадрид, 2008 г.

    Глобальный совет по ветроэнергетике. Отчет Global Wind 2007, 2008.

    Международное энергетическое агентство. Обзор мировой энергетики, 2006 г.

    -, Ключевая статистика мировой энергетики, 2008 г.

    Signes, V. et al. Rulesimiento para la revalorización energética de la fracción orgánica de restuos orgánicos e instalación. Международная заявка на патент ES2008 / 000077, 2008.

    Соколов Р. Х. «Можем ли мы похоронить глобальное потепление?» Scientific American, июль 2005 г., стр. 39–45.

    Solar Paces. Глобальная рыночная инициатива CSP, 2004 г.

    Организация Объединенных Наций. Отчет о человеческом развитии, 2006 г.

    Всемирная ядерная ассоциация.www.world-nuclear.org, сентябрь 2008 г.

    Институт Мирового Наблюдения. «Биотопливо для транспорта». Earthscan, 2007.

    .

    Zah, R. et al. Ökobilanz von Energieprodukten: Ökologische Bewertung von Biotreibstoffen. Санкт-Галлен, Швейцария: Empa, 2007.

    .

    Zarza, E. et al. Almería GDV: первая солнечная электростанция с прямым производством пара, 2008 г.

    Альтернативные источники энергии будущего

    Крупнейшие нефтегазовые компании в 2021 году

    Изначально это было размещено на Elements.Подпишитесь на бесплатную рассылку, чтобы еженедельно получать красивые визуализации мегатенденций природных ресурсов по электронной почте.

    Пандемия нанесла серьезный удар по нефтегазовой отрасли, и крупные нефтяные компании почувствовали удар.

    Мировое потребление первичной энергии упало на 4,5% по сравнению с 2019 годом, а спрос на нефть снизился на 9%. В течение короткого периода в апреле 2020 года цена фьючерсов на сырую нефть West Texas Intermediate (WTI) опустилась ниже нуля, что стало крупнейшим однодневным падением цен с 1983 года.

    Некоторые ожидали, что падение спроса окажет долгосрочное влияние на отрасль, но можно с уверенностью сказать, что 2021 год доказал обратное.

    Нефть выходит на поверхность по мере углубления энергетического кризиса

    Мир сталкивается с нехваткой энергии, и пик зимы еще не наступил в большинстве частей земного шара.

    Вызванные пандемией ограничения поставок со стороны производителей, в дополнение к растущему спросу на энергию со стороны восстанавливающихся экономик, вынудили страны бороться за нефтепродукты. Следовательно, цены на нефть снова поднимаются до уровня, предшествующего пандемии.

    На сегодняшний день цены на фьючерсы на нефть WTI находятся на самом высоком уровне за последние пять лет и составляют более 80 долларов за баррель . Кроме того, в начале этого месяца цены на природный газ в США достигли 7-летнего максимума в 6,5 долларов за миллион британских тепловых единиц (BTU). В других странах европейские фьючерсы на природный газ выросли с мая 2020 года на 1300% .

    Конечно, на волне возрождения находятся крупнейшие нефтегазовые компании. На основе данных с сайта CompaniesMarketCap.com в приведенной выше инфографике представлен рейтинг 20 крупнейших нефтегазовых компаний по рыночной капитализации по состоянию на 7 октября 2021 года.

    Крупные нефтяные компании: крупнейшие нефтегазовые компании по рыночной капитализации

    Учитывая, что их логотипы мы часто видим на заправках, крупнейшие нефтегазовые компании в целом достаточно известны. Вот как они складываются по рыночной капитализации:

    🇸🇦
    Рейтинг Компания Рыночная капитализация * (в миллиардах долларов США) Страна
    1 Saudi Aramco 1 979 долл. США Саудовская Аравия
    2 ExxonMobil $ 257.30 США 🇺🇸
    3 Chevron 205,29 долл. США US 🇺🇸
    4 Shell 175,28 $ Нидерланды 🇳🇱
    5 PetroChina $ 162,55 Китай 🇨🇳
    6 TotalEnergies 130,56 долл. США Франция
    7 Газпром $ 121,77 Россия 🇷🇺
    8 ConocoPhillips 95 долл. США.93 США 🇺🇸
    9 BP $ 93.97 Великобритания 🇬🇧
    10 Роснефть $ 84,07 Россия 🇷🇺
    11 Equinor 83,60 долл. США Норвегия 🇳🇴
    12 Enbridge 82,82 долл. США Канада
    13 Sinopec 80,48 долл. США Китай 🇨🇳
    14 Новатэк 79 $.18 Россия 🇷🇺
    15 Duke Energy 78,08 долл. США US 🇺🇸
    16 Petrobras 69,91 долл. США Бразилия 🇧🇷
    17 Southern Company 66,64 долл. США US 🇺🇸
    18 Лукойл 64,70 $ Россия 🇷🇺
    19 CNOOC $ 52,04 Китай 🇨🇳
    20 Корпоративные продукты $ 50.37 США 🇺🇸

    * По состоянию на 7 октября 2021 г.

    Saudi Aramco входит в пятерку компаний в клубе с доходом в триллионы долларов и занимает третье место в мире по рыночной капитализации. Его рыночная капитализация почти эквивалентна комбинированной оценке других 19 компаний в списке. Но что делает эту цифру еще более поразительной, так это тот факт, что компания стала публичной менее двух лет назад в декабре 2019 года.

    Однако оценка нефтяного гиганта не является неожиданной.В 2019 году Aramco была самой прибыльной компанией в мире, получив $ 88 млрд чистой прибыли. Apple получила этот титул в 2020 году, но высокие цены на нефть могут вернуть Aramco к вершине в 2021 году.

    Хотя Standard Oil была разделена столетие назад, ее наследие живет сегодня в виде Big Oil. ExxonMobil и Chevron — вторая и третья по величине компании в списке — являются прямыми потомками Standard Oil. Более того, Shell и BP приобрели активы из первоначального портфеля Standard Oil на пути к тому, чтобы стать мировыми нефтяными гигантами.

    Географическое распределение крупнейших нефтегазовых компаний показывает, насколько глобальна отрасль. 20 крупнейших нефтегазовых компаний представляют 10 стран. Шесть из них находятся в США, а штаб-квартиры четырех находятся в России. Остальные 10 расположены в Китае, Бразилии, Саудовской Аравии или Европе.

    Большая нефть, большие выбросы

    Из-за характера ископаемого топлива крупнейшие нефтегазовые компании также входят в число крупнейших источников выбросов парниковых газов (ПГ).

    Фактически, Saudi Aramco является крупнейшим в мире корпоративным эмитентом парниковых газов и составляет более 4% от мировых выбросов с 1965 года. Chevron, Газпром, ExxonMobil, BP и несколько других нефтяных гигантов присоединяются к Aramco в списке 20 лучших. Источники выбросов парниковых газов в период с 1965 по 2017 год.

    Переход к низкоуглеродному будущему, несомненно, потребует от мира меньше полагаться на ископаемое топливо. Но полностью отказаться от нефтегазовой отрасли в настоящее время невозможно, как показал глобальный энергетический кризис.

    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *