stringtranslate.com

Генерация электроэнергии

Турбогенератор​

Генерация электроэнергии — это процесс получения электроэнергии из источников первичной энергии . Для предприятий электроэнергетической отрасли это стадия, предшествующая ее доставке ( передача , распределение и т. д.) конечным потребителям или ее хранению , например, методом гидроаккумулирования .

Потребляемая электроэнергия не находится в свободном доступе в природе, поэтому ее нужно «производить», преобразуя другие формы энергии в электричество. Производство осуществляется на электростанциях , также называемых «электростанциями». Электричество чаще всего вырабатывается на электростанции электромеханическими генераторами , в первую очередь приводимыми в действие тепловыми двигателями , работающими на топливе от сгорания или ядерного деления , но также и другими способами, такими как кинетическая энергия текущей воды и ветра. Другие источники энергии включают солнечную фотоэлектрику и геотермальную энергию . Существуют экзотические и спекулятивные методы получения энергии, такие как предлагаемые конструкции термоядерных реакторов , которые направлены на прямое извлечение энергии из интенсивных магнитных полей, создаваемых быстро движущимися заряженными частицами, генерируемыми реакцией синтеза (см. магнитогидродинамику ).

Постепенный отказ от угольных электростанций и, в конечном итоге , от газовых электростанций [1] или, если это осуществимо, улавливание их выбросов парниковых газов является важной частью энергетической трансформации , необходимой для ограничения изменения климата . Прогнозируется, что потребуется гораздо больше солнечной энергии [2] и энергии ветра [3] , при этом спрос на электроэнергию значительно возрастет [4] с дальнейшей электрификацией транспорта , домов и промышленности. [5] Однако в 2023 году сообщалось, что мировое электроснабжение приближается к пиковым выбросам CO2 благодаря росту солнечной и ветровой энергии. [6]

История

Динамо-машины и двигатель установлены в компании Edison General Electric Company , Нью-Йорк, 1895 г.

Фундаментальные принципы генерации электроэнергии были открыты в 1820-х и начале 1830-х годов британским ученым Майклом Фарадеем . Его метод, используемый и по сей день, заключается в том, что электричество вырабатывается путем перемещения петли провода, или диска Фарадея , между полюсами магнита . Центральные электростанции стали экономически практичными с развитием передачи электроэнергии переменным током (AC), использующими силовые трансформаторы для передачи электроэнергии при высоком напряжении и с малыми потерями.

Коммерческое производство электроэнергии началось с соединения динамо-машины с гидравлической турбиной. Механическое производство электроэнергии положило начало Второй промышленной революции и сделало возможным несколько изобретений с использованием электричества, основными деятелями которых были Томас Альва Эдисон и Никола Тесла . Ранее единственным способом получения электроэнергии были химические реакции или использование элементов питания, а единственным практическим применением электричества был телеграф .

Выработка электроэнергии на центральных электростанциях началась в 1882 году, когда паровой двигатель, приводящий в движение динамо-машину на станции Pearl Street, вырабатывал постоянный ток , который питал уличное освещение на Pearl Street , Нью-Йорк . Новая технология была быстро принята во многих городах по всему миру, которые адаптировали свои газовые уличные фонари к электричеству. Вскоре после этого электрическое освещение стало использоваться в общественных зданиях, на предприятиях и для питания общественного транспорта, такого как трамваи и поезда.

Первые электростанции использовали энергию воды или угля. [7] Сегодня используются различные источники энергии, такие как уголь , атомная энергия , природный газ , гидроэлектроэнергия , ветер и нефть , а также солнечная энергия , энергия приливов и геотермальных источников.

В 1880-х годах популярность электричества резко возросла с появлением лампы накаливания . Хотя до Джозефа Свона и Томаса Эдисона было 22 признанных изобретателя лампочки , изобретение Эдисона и Свона стало самым успешным и популярным из всех. В первые годы 19-го века были сделаны огромные скачки в электротехнических науках . И к концу 19-го века развитие электротехники и инженерии привело к тому, что электричество стало частью повседневной жизни. С появлением многих электрических изобретений и их внедрением в повседневную жизнь спрос на электричество в домах резко возрос. С этим ростом спроса потенциал для получения прибыли был увиден многими предпринимателями, которые начали инвестировать в электрические системы, чтобы в конечном итоге создать первые коммунальные электростанции. Этот процесс в истории часто описывается как электрификация. [8]

Самое раннее распределение электроэнергии осуществлялось компаниями, работающими независимо друг от друга. Потребитель покупал электроэнергию у производителя, а производитель распределял ее через свою собственную электросеть. По мере совершенствования технологий росли производительность и эффективность ее генерации. Такие изобретения, как паровая турбина, оказали огромное влияние на эффективность генерации электроэнергии, а также на экономику генерации. Это преобразование тепловой энергии в механическую работу было похоже на преобразование паровых двигателей , однако в значительно большем масштабе и гораздо более продуктивно. Усовершенствования этих крупных электростанций имели решающее значение для процесса централизованной генерации, поскольку они стали жизненно важными для всей энергосистемы, которую мы используем сегодня.

В середине 20-го века многие коммунальные предприятия начали объединять свои распределительные сети из-за экономических и эффективных преимуществ. Вместе с изобретением передачи электроэнергии на большие расстояния начала формироваться координация электростанций. Затем эта система была защищена региональными системными операторами для обеспечения стабильности и надежности. Электрификация домов началась в Северной Европе и Северной Америке в 1920-х годах в крупных городах и городских районах. Только в 1930-х годах сельские районы увидели крупномасштабное внедрение электрификации. [9]

Методы генерации

Мировая выработка электроэнергии по источникам в 2021 году . Общая выработка составила 28 петаватт-часов . [10]

  Уголь (36%)
  Природный газ (23%)
  Гидро (15%)
  Ядерная энергия (10%)
  Ветер (7%)
  Солнечная энергия (4%)
  Другое (5%)

Существует несколько фундаментальных методов преобразования других форм энергии в электрическую. Генерация в масштабах коммунальных предприятий осуществляется с помощью вращающихся электрогенераторов или фотоэлектрических систем. Небольшая доля электроэнергии, распределяемой коммунальными предприятиями, обеспечивается батареями. Другие формы генерации электроэнергии, используемые в нишевых приложениях, включают трибоэлектрический эффект , пьезоэлектрический эффект , термоэлектрический эффект и бетавольтаику .

Генераторы

Ветровые турбины обычно обеспечивают выработку электроэнергии совместно с другими методами производства энергии.

Электрогенераторы преобразуют кинетическую энергию в электричество. Это наиболее используемая форма для генерации электричества на основе закона Фарадея . Это можно увидеть экспериментально, вращая магнит внутри замкнутых контуров проводящего материала, например, медной проволоки. Почти вся коммерческая генерация электроэнергии использует электромагнитную индукцию, в которой механическая энергия заставляет генератор вращаться.

Электрохимия

Крупные плотины, такие как плотина Гувера в США, могут обеспечить большие объемы гидроэлектроэнергии . Ее установленная мощность составляет 2,07 ГВт .

Электрохимия — это прямое преобразование химической энергии в электричество, как в батарее . Электрохимическое производство электроэнергии важно в портативных и мобильных приложениях. В настоящее время большая часть электрохимической энергии поступает из батарей. [11] Первичные элементы , такие как обычные цинк-угольные батареи , действуют как источники энергии напрямую, но вторичные элементы (т. е. перезаряжаемые батареи) используются для систем хранения, а не для систем первичной генерации. Открытые электрохимические системы, известные как топливные элементы , могут использоваться для извлечения энергии либо из природного топлива, либо из синтезированного топлива. Осмотическая энергия возможна в местах, где соль и пресная вода сливаются.

Фотогальванический эффект

Фотоэлектрический эффект — это преобразование света в электрическую энергию, как в солнечных элементах . Фотоэлектрические панели преобразуют солнечный свет непосредственно в электричество постоянного тока. Затем инверторы мощности могут преобразовывать его в электричество переменного тока, если это необходимо. Хотя солнечный свет бесплатен и обилен, производство солнечной электроэнергии по-прежнему обычно обходится дороже, чем крупномасштабная механическая выработка энергии из-за стоимости панелей. [ необходима цитата ] Стоимость низкоэффективных кремниевых солнечных элементов снижается, и теперь на рынке доступны многопереходные элементы с эффективностью преобразования, близкой к 30%. В экспериментальных системах была продемонстрирована эффективность более 40%. [12]

До недавнего времени фотоэлектричество чаще всего использовалось в отдаленных местах, где нет доступа к коммерческой электросети, или в качестве дополнительного источника электроэнергии для отдельных домов и предприятий. Недавние достижения в эффективности производства и фотоэлектрических технологиях в сочетании с субсидиями, обусловленными экологическими проблемами, значительно ускорили развертывание солнечных панелей. Установленная мощность растет примерно на 20% в год [2], что обусловлено ростом в Германии, Японии, США, Китае и Индии.

Экономика

Выбор режимов производства электроэнергии и их экономическая жизнеспособность варьируются в зависимости от спроса и региона. Экономика значительно различается по всему миру, что приводит к широкому распространению цен продажи для населения. Гидроэлектростанции , атомные электростанции , тепловые электростанции и возобновляемые источники имеют свои собственные плюсы и минусы, и выбор основан на местных требованиях к электроэнергии и колебаниях спроса.

Все электросети имеют различные нагрузки. Ежедневный минимум [ требуется ссылка ] — это базовая нагрузка , часто обеспечиваемая станциями, которые работают непрерывно. Ядерные, угольные, нефтяные, газовые и некоторые гидроэлектростанции могут обеспечивать базовую нагрузку. Если затраты на строительство скважин для природного газа ниже 10 долларов за МВт·ч, производство электроэнергии из природного газа дешевле, чем производство электроэнергии путем сжигания угля. [13]

Атомные электростанции могут вырабатывать огромное количество энергии из одного блока. Однако ядерные катастрофы вызвали обеспокоенность по поводу безопасности ядерной энергетики, а капитальные затраты на атомные электростанции очень высоки. Гидроэлектростанции расположены в районах, где потенциальная энергия падающей воды может быть использована для вращения турбин и выработки электроэнергии. Это может быть неэкономически жизнеспособным единым источником производства, где способность хранить поток воды ограничена, а нагрузка слишком сильно меняется в течение годового цикла производства.

Генераторное оборудование

Большой генератор со снятым ротором

Электрогенераторы были известны в простых формах с момента открытия электромагнитной индукции в 1830-х годах. В общем, некоторая форма первичного двигателя, такая как двигатель или турбины, описанные выше, приводит в движение вращающееся магнитное поле мимо неподвижных катушек провода, тем самым превращая механическую энергию в электричество. [14] Единственными коммерческими масштабными формами производства электроэнергии, которые не используют генератор, являются фотоэлектрические солнечные и топливные элементы .

Турбины

Крупные плотины, такие как плотина «Три ущелья» в Китае, могут обеспечивать большие объемы гидроэлектроэнергии ; ее мощность составляет 22,5 ГВт .

Почти вся коммерческая электроэнергия на Земле вырабатывается турбиной , приводимой в движение ветром, водой, паром или сжигаемым газом. Турбина приводит в действие генератор, тем самым преобразуя его механическую энергию в электрическую посредством электромагнитной индукции. Существует множество различных методов получения механической энергии, включая тепловые двигатели , гидро-, ветровые и приливные двигатели. Большая часть электроэнергии вырабатывается тепловыми двигателями.

Сжигание ископаемого топлива обеспечивает большую часть энергии для этих двигателей, со значительной долей от ядерного деления и некоторой частью из возобновляемых источников . Современная паровая турбина , изобретенная сэром Чарльзом Парсонсом в 1884 году, в настоящее время вырабатывает около 80% электроэнергии в мире, используя различные источники тепла. Типы турбин включают:

Турбины также могут использовать другие теплоносители, помимо пара. Циклы на основе сверхкритического диоксида углерода могут обеспечить более высокую эффективность преобразования за счет более быстрого теплообмена, более высокой плотности энергии и более простой инфраструктуры энергетического цикла. Смеси сверхкритического диоксида углерода , которые в настоящее время находятся в разработке, могут дополнительно повысить эффективность за счет оптимизации критических точек давления и температуры.

Хотя турбины наиболее распространены в коммерческой генерации электроэнергии, генераторы меньшего размера могут работать на бензиновых или дизельных двигателях . Они могут использоваться для резервной генерации или в качестве основного источника энергии в изолированных деревнях.

Мировое производство

Годовая генерация по источнику [10]

Общая мировая генерация в 2021 году составила 28 003 ТВт·ч, включая уголь (36%), газ (23%), гидроэнергию (15%), атомную энергию (10%), ветер (6,6%), солнечную энергию (3,7%), нефть и другие виды ископаемого топлива (3,1%), биомассу (2,4%), а также геотермальные и другие возобновляемые источники энергии (0,33%). [10]

Производство по странам

Китай произвел треть электроэнергии в мире в 2021 году, в основном из угля. Соединенные Штаты производят вдвое меньше, чем Китай, но используют гораздо больше природного газа и ядерной энергии. [10]

Экологические проблемы

Различия между странами, производящими электроэнергию, влияют на заботу об окружающей среде. Во Франции только 10% электроэнергии вырабатывается из ископаемого топлива , в США этот показатель выше — 70%, а в Китае — 80%. [16] Чистота электроэнергии зависит от ее источника. Утечки метана (из природного газа на газовые электростанции) [17] и выбросы углекислого газа при производстве электроэнергии на основе ископаемого топлива составляют значительную часть мировых выбросов парниковых газов . [18] В Соединенных Штатах сжигание ископаемого топлива для производства электроэнергии ответственно за 65% всех выбросов диоксида серы , основного компонента кислотных дождей. [19] Производство электроэнергии является четвертым по величине совокупным источником NO x , оксида углерода и твердых частиц в США. [20]

По данным Международного энергетического агентства (МЭА), к 2040 году производство электроэнергии с низким содержанием углерода должно составлять 85% от мирового объема производства электроэнергии, чтобы предотвратить наихудшие последствия изменения климата. [21] Как и другие организации, включая Центр воздействия на энергетику (EIC) [22] и Европейскую экономическую комиссию ООН (ЕЭК ООН), [23] МЭА призвало к расширению ядерной и возобновляемой энергетики для достижения этой цели. [24] Некоторые, как основатель EIC Брет Кугельмасс, считают, что ядерная энергетика является основным методом декарбонизации производства электроэнергии, поскольку она также может обеспечивать прямой захват воздуха , который удаляет существующие выбросы углерода из атмосферы. [25] Атомные электростанции также могут создавать проекты по централизованному теплоснабжению и опреснению , ограничивая выбросы углерода и потребность в расширенном производстве электроэнергии. [26]

Фундаментальной проблемой, касающейся централизованной генерации и современных методов генерации электроэнергии, используемых сегодня, является значительное негативное воздействие на окружающую среду, которое оказывают многие процессы генерации. Такие процессы, как уголь и газ, не только выделяют углекислый газ при сгорании, но и их извлечение из земли также влияет на окружающую среду. Открытые угольные шахты используют большие площади земли для добычи угля и ограничивают потенциал продуктивного использования земли после выемки. Добыча природного газа выделяет большие объемы метана в атмосферу при извлечении из земли, что значительно увеличивает глобальные парниковые газы. Хотя атомные электростанции не выделяют углекислый газ при производстве электроэнергии, существуют риски, связанные с ядерными отходами, и проблемы безопасности, связанные с использованием ядерных источников.

На единицу электроэнергии, вырабатываемой при сжигании угля и газа, выбросы парниковых газов за жизненный цикл почти всегда по крайней мере в десять раз больше, чем при использовании других методов генерации. [27]

Централизованная и распределенная генерация

Централизованная генерация — это генерация электроэнергии крупными централизованными предприятиями, которая отправляется по линиям электропередачи потребителям. Эти предприятия обычно расположены вдали от потребителей и распределяют электроэнергию по высоковольтным линиям электропередачи на подстанцию, где она затем распределяется между потребителями; основная концепция заключается в том, что крупные станции в несколько мегаватт или гигаватт вырабатывают электроэнергию для большого количества людей. Подавляющее большинство используемой электроэнергии создается централизованной генерацией. Большая часть централизованной генерации электроэнергии осуществляется крупными электростанциями, работающими на ископаемом топливе, таком как уголь или природный газ, хотя атомные или крупные гидроэлектростанции также широко используются. [28]

Централизованная генерация по сути является противоположностью распределенной генерации . Распределенная генерация — это мелкомасштабная генерация электроэнергии для небольших групп потребителей. Это может также включать независимое производство электроэнергии с помощью солнечной или ветровой энергии. В последние годы распределенная генерация как будто бы вспыхнула в популярности из-за ее склонности использовать возобновляемые методы генерации энергии, такие как солнечные батареи на крыше . [29]

Технологии

Централизованные источники энергии — это крупные электростанции , которые производят огромное количество электроэнергии для большого количества потребителей. Большинство электростанций, используемых в централизованной генерации, являются тепловыми электростанциями, что означает, что они используют топливо для нагрева пара для производства сжатого газа, который, в свою очередь, вращает турбину и вырабатывает электричество. Это традиционный способ производства энергии. Этот процесс опирается на несколько форм технологий для производства широко распространенной электроэнергии, это природный уголь, газ и ядерные формы тепловой генерации. В последнее время солнечная и ветровая энергия стали крупномасштабными.

Солнечная

Солнечный парк
Солнечный парк Jännersdorf мощностью 40,5 МВт в Пригнице , Германия

Фотоэлектрическая электростанция , также известная как солнечный парк, солнечная ферма или солнечная электростанция, представляет собой крупномасштабную подключенную к сети фотоэлектрическую энергетическую систему (PV-систему), предназначенную для поставки коммерческой электроэнергии . Они отличаются от большинства монтируемых на зданиях и других децентрализованных солнечных электростанций, поскольку они поставляют электроэнергию на уровне коммунального предприятия , а не локальному пользователю или пользователям. Для описания этого типа проекта иногда используется термин Utility-scale solar.

Этот подход отличается от концентрированной солнечной энергии , другой крупной технологии крупномасштабной солнечной генерации, которая использует тепло для приведения в действие различных обычных систем генераторов. Оба подхода имеют свои преимущества и недостатки, но на сегодняшний день по разным причинам фотоэлектрическая технология получила гораздо более широкое применение. По состоянию на 2019 год около 97% мощностей солнечной энергии коммунального масштаба приходилось на фотоэлектрические системы. [30] [31]

В некоторых странах паспортная мощность фотоэлектрических электростанций оценивается в мегаватт-пик (МВт п ), что относится к теоретической максимальной выходной мощности постоянного тока солнечной батареи . В других странах производитель указывает поверхность и эффективность. Однако Канада, Япония, Испания и США часто указывают, используя преобразованную нижнюю номинальную выходную мощность в МВт переменного тока , меру, более непосредственно сопоставимую с другими формами генерации электроэнергии. Большинство солнечных парков разрабатываются в масштабе не менее 1 МВт п . По состоянию на 2018 год крупнейшие в мире действующие фотоэлектрические электростанции превысили 1 гигаватт . В конце 2019 года около 9000 солнечных ферм были больше 4 МВт переменного тока (масштаб коммунальных услуг), с общей мощностью более 220 ГВт переменного тока . [30]

Большинство существующих крупных фотоэлектрических электростанций принадлежат независимым производителям электроэнергии и управляются ими , но участие проектов, принадлежащих обществу и коммунальным предприятиям, увеличивается. [32] Раньше почти все они поддерживались, по крайней мере частично, регулирующими стимулами, такими как фиксированные тарифы или налоговые льготы , но поскольку в 2010-х годах нормированные издержки значительно снизились, а на большинстве рынков был достигнут сетевой паритет , внешние стимулы обычно не нужны.

Ветер

Ветряная электростанция Сан-Горгонио-Пасс в Калифорнии , США.
Ветряная электростанция Ганьсу в Китае является крупнейшей в мире ветряной электростанцией с целевой мощностью 20 000 МВт к 2020 году.

Ветряная электростанция или ветряной парк, также называемый ветровой электростанцией или ветряной электростанцией, [33] представляет собой группу ветряных турбин в одном месте, используемых для производства электроэнергии . Ветряные электростанции различаются по размеру от небольшого количества турбин до нескольких сотен ветряных турбин, охватывающих обширную территорию. Ветряные электростанции могут быть как наземными, так и морскими .

Многие из крупнейших действующих наземных ветровых электростанций расположены в Китае, Индии и Соединенных Штатах. Например, крупнейшая в мире ветровая электростанция Gansu Wind Farm в Китае имела мощность более 6000  МВт к 2012 году [34] с целью 20 000 МВт [35] к 2020 году. [36] По состоянию на декабрь 2020 года ветровая электростанция Hornsea Wind Farm мощностью 1218 МВт в Великобритании является крупнейшей в мире офшорной ветровой электростанцией . [37] Индивидуальные конструкции ветряных турбин продолжают увеличиваться по мощности , в результате чего для той же общей производительности требуется меньше турбин.

Поскольку им не требуется топливо, ветряные электростанции оказывают меньшее воздействие на окружающую среду, чем многие другие формы генерации электроэнергии, и часто упоминаются как хороший источник зеленой энергии . Однако ветряные электростанции подвергались критике за их визуальное воздействие и воздействие на ландшафт. Обычно их необходимо размещать на большей территории, чем другие электростанции, и строить в диких и сельских районах, что может привести к «индустриализации сельской местности», потере среды обитания и падению туризма. Некоторые критики утверждают, что ветряные электростанции оказывают неблагоприятное воздействие на здоровье, но большинство исследователей считают эти утверждения лженаукой (см. синдром ветряной турбины ). Ветряные электростанции могут мешать работе радаров, хотя в большинстве случаев, по данным Министерства энергетики США, «размещение и другие меры по смягчению последствий разрешили конфликты и позволили ветряным проектам эффективно сосуществовать с радарами». [38]

Уголь

Белхатувская электростанция в Белхатуве , Польша.
Электростанция Фриммерсдорф в Гревенброхе , Германия.
Схема угольной электростанции
Доля производства электроэнергии из угля

Угольная электростанция или угольная электростанция — это тепловая электростанция , которая сжигает уголь для выработки электроэнергии . Во всем мире насчитывается более 2400 угольных электростанций общей мощностью более 2130 гигаватт . [39] Они вырабатывают около трети электроэнергии в мире , [40] но вызывают множество болезней и самые ранние смерти, [41] в основном из-за загрязнения воздуха . [42] [43] Мировая установленная мощность удвоилась с 2000 по 2023 год и увеличилась на 2% в 2023 году. [44]

Угольная электростанция — это тип электростанции, работающей на ископаемом топливе . Уголь обычно измельчается , а затем сжигается в пылеугольном котле . Тепло печи преобразует котельную воду в пар , который затем используется для вращения турбин , которые вращают генераторы . Таким образом, химическая энергия, хранящаяся в угле, последовательно преобразуется в тепловую энергию , механическую энергию и, наконец, в электрическую энергию .

Угольные электростанции выбрасывают более 10 миллиардов тонн углекислого газа в год [45], что составляет около одной пятой мировых выбросов парниковых газов , поэтому они являются крупнейшей причиной изменения климата . [46] Более половины всей электроэнергии, вырабатываемой на угле в мире, вырабатывается в Китае. [47] В 2020 году общее количество электростанций начало сокращаться [48] [49], поскольку они выводятся из эксплуатации в Европе [50] и Америке [51], хотя они все еще строятся в Азии, почти все в Китае. [52] Некоторые из них остаются прибыльными, поскольку расходы для других людей из-за воздействия угольной промышленности на здоровье и окружающую среду не включены в стоимость генерации, [53] [54] но существует риск, что новые электростанции могут стать бесполезными активами . [55] Генеральный секретарь ООН заявил , что страны ОЭСР должны прекратить производство электроэнергии из угля к 2030 году, а остальной мир — к 2040 году. [56] Вьетнам входит в число немногих быстроразвивающихся стран, зависящих от угля, которые полностью обязались поэтапно отказаться от угольной энергетики к 2040-м годам или как можно скорее после этого. [57]

Природный газ

Природный газ воспламеняется для создания сжатого газа, который используется для вращения турбин для выработки электроэнергии. Газовые электростанции используют газовую турбину , куда добавляется природный газ вместе с кислородом, который, в свою очередь, сгорает и расширяется через турбину, заставляя генератор вращаться.

Электростанции на природном газе более эффективны, чем угольные электростанции, однако они вносят вклад в изменение климата, но не так сильно, как угольные электростанции. Они не только производят углекислый газ от сгорания природного газа, но и добыча газа при добыче выбрасывает в атмосферу значительное количество метана . [58]

Ядерный

Атомные электростанции вырабатывают электроэнергию с помощью паровых турбин, где тепло поступает из процесса ядерного деления . В настоящее время ядерная энергетика производит 11% всей электроэнергии в мире. Большинство ядерных реакторов используют уран в качестве источника топлива. В процессе, называемом ядерным делением , энергия в форме тепла высвобождается при расщеплении ядерных атомов. Электричество создается с помощью ядерного реактора, где тепло, вырабатываемое ядерным делением, используется для производства пара, который, в свою очередь, вращает турбины и питает генераторы. Хотя существует несколько типов ядерных реакторов, все они в основном используют этот процесс. [59]

Обычные выбросы из-за атомных электростанций в основном представляют собой отработанное тепло и радиоактивное отработанное топливо. При аварии реактора в окружающую среду может быть выброшено значительное количество радиоизотопов, что представляет долгосрочную опасность для жизни. Эта опасность постоянно беспокоит экологов. Такие аварии, как авария на Три-Майл-Айленде , Чернобыльская катастрофа и ядерная катастрофа на Фукусиме , иллюстрируют эту проблему. [60]

Мощность производства электроэнергии по странам

В таблице перечислены 45 стран с их общей мощностью электроэнергии. Данные за 2022 год. По данным Управления энергетической информации , общая мировая мощность электроэнергии в 2022 году составила почти 8,9 тераватт (ТВт), что более чем в четыре раза превышает общую мировую мощность электроэнергии в 1981 году. Средняя мировая мощность электроэнергии на душу населения составила около 1120 Вт в 2022 году, что почти в два с половиной раза превышает среднюю мировую мощность электроэнергии на душу населения в 1981 году.

Исландия имеет самую высокую установленную мощность на душу населения в мире, около 8990 Вт. Все развитые страны имеют среднюю мощность на душу населения выше глобальной средней мощности на душу населения, а Великобритания имеет самую низкую среднюю мощность на душу населения среди всех других развитых стран.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Честни, Нина (14.05.2021). "Factbox: Getting out of gas - the sold and scraped projects". Reuters . Архивировано из оригинала 27.11.2021 . Получено 27.11.2021 .
  2. ^ ab "Solar PV – Analysis". IEA . Архивировано из оригинала 2021-11-27 . Получено 2021-11-27 .
  3. ^ «Как будет выглядеть мир, полностью обеспечиваемый энергией за счет морской ветроэнергетики?» . The Economist . 2021-11-04. ISSN  0013-0613. Архивировано из оригинала 2021-11-26 . Получено 2021-11-27 .
  4. ^ "Электричество – Глобальный энергетический обзор 2021 года – Анализ". МЭА . Апрель 2021 г. Архивировано из оригинала 2021-11-27 . Получено 2021-11-27 .
  5. ^ Shadbolt, Rory (26 ноября 2021 г.). "Ускоренная электрификация на основе возобновляемых источников энергии для будущего". SelectScience . Архивировано из оригинала 2021-11-27 . Получено 2021-11-27 .
  6. ^ Лемприер, Молли (2023-10-04). «Мировое электроснабжение близко к «пиковому уровню выбросов» из-за роста ветровой и солнечной энергетики». Carbon Brief . Получено 2023-11-08 .
  7. ^ "Pearl Street Station - Engineering and Technology History Wiki". ethw.org . Архивировано из оригинала 2016-08-26 . Получено 2016-08-14 .
  8. ^ "История электрификации объектов". edisontechcenter.org . Архивировано из оригинала 25 мая 2019 года . Получено 8 июня 2019 года .
  9. ^ "История электросетей". www.itc-holdings.com . Архивировано из оригинала 8 июня 2019 . Получено 8 июня 2019 .
  10. ^ abcd "Ежегодные данные по электроэнергии". ember-climate.org . 6 декабря 2023 г. Получено 23 декабря 2023 г.
  11. ^ Самая большая в мире система аккумуляторных батарей установлена ​​на Аляске. Архивировано 27 июня 2008 г. в Wayback Machine (пресс-релиз от 24 сентября 2003 г.), Министерство энергетики США. «13 670 никель-кадмиевых аккумуляторных элементов для выработки до 40 мегаватт электроэнергии в течение примерно 7 минут или 27 мегаватт электроэнергии в течение 15 минут».
  12. Достигнут новый мировой рекорд в технологии солнечных батарей. Архивировано 23 апреля 2007 г. в Wayback Machine (пресс-релиз от 5 декабря 2006 г.), Министерство энергетики США.
  13. ^ Смит, Карл (22 марта 2013 г.). «Останется ли природный газ достаточно дешевым, чтобы заменить уголь и снизить выбросы углерода в США». Forbes . Архивировано из оригинала 2 ноября 2017 г. Получено 20 июня 2015 г.
  14. ^ Sedlazeck, K.; Richter, C.; Strack, S.; Lindholm, S.; Pipkin, J.; Fu, F.; Humphries, B.; Montgomery, L. (1 мая 2009 г.). «Типовые испытания турбогенератора мощностью 2000 МВт». Международная конференция IEEE по электрическим машинам и приводам 2009 г. стр. 465–470. doi :10.1109/IEMDC.2009.5075247. ISBN 978-1-4244-4251-5. S2CID  9118902 – через IEEE Xplore.
  15. ^ "Уголь и электричество". Всемирная угольная ассоциация . 2015-04-29. Архивировано из оригинала 2016-08-23 . Получено 2016-08-14 .
  16. ^ "Статистика и балансы". МЭА . Архивировано из оригинала 15 мая 2011 г. Получено 12 июля 2011 г.
  17. ^ Патрик Пестер (2022-02-10). "Массовые утечки метана, нанесенные на карту из космоса". Live Science . Архивировано из оригинала 2022-06-29 . Получено 2022-06-29 .
  18. ^ Боренштейн, Сет (2007-06-03). "Виновник выбросов углерода? Уголь". The Seattle Times . Архивировано из оригинала 2011-04-24.
  19. ^ "Диоксид серы". Агентство по охране окружающей среды США. 16 ноября 2016 г. Архивировано из оригинала 14 августа 2015 г. Получено 23 апреля 2010 г.
  20. ^ "AirData". Агентство по охране окружающей среды США. Архивировано из оригинала 2015-09-24 . Получено 2010-04-21 .
  21. ^ Джонсон, Джефф (23 сентября 2019 г.). «Может ли ядерная энергетика спасти нас от изменения климата?». Новости химии и машиностроения . Архивировано из оригинала 22 ноября 2021 г. Получено 23 ноября 2021 г.
  22. ^ Такахаши, Дин (25 февраля 2020 г.). «Last Energy привлекает 3 миллиона долларов на борьбу с изменением климата с помощью ядерной энергии». VentureBeat . Архивировано из оригинала 12 января 2021 г. Получено 23 ноября 2021 г.
  23. ^ «Глобальные климатические цели не достигаются без ядерной энергетики в смеси: ЕЭК ООН». Европейская экономическая комиссия Организации Объединенных Наций. 11 августа 2021 г. Архивировано из оригинала 22 ноября 2021 г. Получено 23 ноября 2021 г.
  24. ^ Честни, Нина (18 мая 2021 г.). «Прекратите новое финансирование нефти, газа и угля, чтобы достичь чистого нуля, говорит МЭА». Reuters. Архивировано из оригинала 17 ноября 2021 г. Получено 23 ноября 2021 г.
  25. ^ Кугельмасс, Брет (22 января 2020 г.). «Хотите остановить изменение климата? Примите ядерный вариант». USA Today . Архивировано из оригинала 28 ноября 2020 г. Получено 23 ноября 2021 г.
  26. ^ Patel, Sonal (1 ноября 2021 г.). «Как установка AP1000 меняет парадигму ядерной энергетики посредством централизованного теплоснабжения и опреснения». Power Magazine . Архивировано из оригинала 3 июня 2022 г. Получено 23 ноября 2021 г.
  27. ^ Скарлат, Николае; Прусси, Маттео; Паделла, Моника (01.01.2022). «Количественная оценка интенсивности выбросов углерода в электроэнергетике, производимой и используемой в Европе». Applied Energy . 305 : 117901. doi : 10.1016/j.apenergy.2021.117901 . ISSN  0306-2619. S2CID 244177261 . 
  28. ^ «Централизованное производство электроэнергии и его воздействие на окружающую среду». Агентство по охране окружающей среды США . 4 августа 2015 г. Архивировано из оригинала 19 мая 2019 г. Получено 21 мая 2019 г.
  29. ^ Джоши, Сиддхарт; Миттал, Шивика; Холлоуэй, Пол; Шукла, Приядарши Рампрасад; О Галлахойр, Брайан; Глинн, Джеймс (2021-10-05). "Глобальная пространственно-временная оценка потенциала солнечных фотоэлектрических систем на крыше для возобновляемой генерации электроэнергии". Nature Communications . 12 (1): 5738. Bibcode : 2021NatCo..12.5738J . doi : 10.1038/s41467-021-25720-2 . ISSN  2041-1723. PMC 8492708 . PMID  34611151. 
  30. ^ ab Wolfe, Philip (17 марта 2020 г.). "Utility-scale solar sets new record" (PDF) . Wiki-Solar . Получено 11 мая 2010 г. .
  31. ^ "Общая установленная мощность концентрированной солнечной энергии в мире в 2019 году составила 6451 МВт". HelioCSP. 2 февраля 2020 г. Получено 11 мая 2020 г.
  32. ^ "Расширение возобновляемой энергии в электроэнергетическом комплексе Пакистана". Всемирный банк . Получено 2022-07-17 .
  33. ^ Роберт Гаш, Йохен Твеле (редакторы). Ветряные электростанции: основы, проектирование, строительство и эксплуатация . Springer, 2011. стр. 11.
  34. ^ Уоттс, Джонатан и Хуан, Сесили. Ветры перемен дуют в Китае, поскольку расходы на возобновляемые источники энергии растут, The Guardian , 19 марта 2012 г., пересмотрено 20 марта 2012 г. Получено 4 января 2012 г.
  35. ^ Фэйи, Джонатан. In Pictures: The World's Biggest Green Energy Projects, Forbes , 9 января 2010 г. Получено 19 июня 2019 г.
  36. ^ Кантер, Дуг (20 апреля 2016 г.). «Ветряная электростанция Ганьсу – крупнейшие ветряные электростанции мира». Forbes . Получено 03.06.2024 .
  37. ^ «Крупнейшая в мире морская ветровая электростанция полностью запущена и работает». offshorewind.biz . 30 января 2020 г. . Получено 27 декабря 2020 г. .
  38. ^ "WINDExchange: Помехи радаров ветряных турбин". WINDExchange . Получено 19 июня 2019 г. .
  39. ^ «Слишком много новых угольных электростанций запланировано для достижения климатической цели в 1,5°C, делается вывод в отчете». The Guardian . 2022-04-26 . Получено 2022-12-26 .
  40. ^ Бироль, Фатих; Малпасс, Дэвид (8 октября 2021 г.). «Крайне важно бороться с выбросами угля – Анализ». Международное энергетическое агентство . Получено 9 октября 2021 г.
  41. ^ «Насколько безопасна ядерная энергия?». The Economist . ISSN  0013-0613 . Получено 26.12.2022 .
  42. ^ Кроппер, Морин; Куй, Райна; Гуттикунда, Сарат; Халтман, Нейт; Джавахар, Пуджа; Пак, Ёнджун; Яо, Синлу; Сонг, Сяо-Пэн (2 февраля 2021 г.). «Влияние на смертность текущих и планируемых угольных электростанций в Индии». Труды Национальной академии наук . 118 (5). Bibcode : 2021PNAS..11817936C. doi : 10.1073/pnas.2017936118 . ISSN  0027-8424. PMC 7865184. PMID 33495332  . 
  43. ^ "Убитые углем: смертность от загрязнения воздуха в Джакарте "может удвоиться" к 2030 году". The Jakarta Post . Получено 8 апреля 2022 г.
  44. ^ "Boom and Bust Coal 2024" (PDF) . Сан-Франциско, Калифорния : Global Energy Monitor. Апрель 2024 г.: 7, 21. Получено 11 апреля 2024 г. 2%-ный ежегодный прирост мирового парка угольных электростанций, который в настоящее время составляет 2130 ГВт […] Рисунок 16: Мировая мощность угольных электростанций продолжает устойчиво расти, несмотря на Парижское соглашение, с 2%-ным ростом в 2023 г. {{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  45. ^ "Выбросы CO2 – Глобальный энергетический обзор 2021 г. – Анализ". МЭА . Получено 7 июля 2021 г.
  46. ^ «Крайне важно решить проблему выбросов угля – Анализ». МЭА . 8 октября 2021 г. Получено 9 октября 2021 г.
  47. ^ "Китай произвел более половины мировой угольной электроэнергии в 2020 году: исследование". Reuters . 28 марта 2021 г. . Получено 14 сентября 2021 г. . В 2020 году Китай произвел 53% от общего объема мировой угольной электроэнергии, что на девять процентных пунктов больше, чем пять лет назад.
  48. ^ Мортон, Адам (3 августа 2020 г.). «В этом году в мире закрылось больше угольных электростанций, чем открылось, свидетельствуют исследования». The Guardian . ISSN  0261-3077 . Получено 4 августа 2020 г. .
  49. ^ «Самое грязное ископаемое топливо отстает». The Economist . 3 декабря 2020 г. ISSN  0013-0613 . Получено 12 декабря 2020 г.
  50. ^ Пивен, Бен. «Выбросы в секторе энергетики ЕС снижаются из-за краха угля по всей Европе». Al Jazeera . Получено 21 марта 2020 г.
  51. ^ Робертс, Дэвид (14 марта 2020 г.). «4 поразительных признака снижения экономической жизнеспособности угля». Vox . Получено 21 марта 2020 г.
  52. ^ "Китай обещает прекратить строительство новых угольных электростанций за рубежом". BBC News . 22 сентября 2021 г. . Получено 22 сентября 2021 г. .
  53. ^ Боренштейн, Северин; Бушнелл, Джеймс Б. (1 ноября 2022 г.). «Две ошибки в ценообразовании электроэнергии создают правоту? Возмещение затрат, внешние эффекты и эффективность» (PDF) . American Economic Journal: Economic Policy . 14 (4): 80–110. doi :10.1257/pol.20190758 . Получено 11 ноября 2022 г. .
  54. ^ Дэвис, Лукас (21 сентября 2020 г.). «Время голосовать за уголь». Блог Energy Institute . Получено 27 сентября 2020 г.
  55. ^ Харрабин, Роджер (12 марта 2020 г.). «Разработчики угольной энергетики рискуют потратить миллиарды впустую». BBC News .
  56. ^ «Самое грязное ископаемое топливо отстает». The Economist . 3 декабря 2020 г. ISSN  0013-0613.
  57. ^ До, Танг; Берк, Пол Дж. (2023). «Постепенный отказ от угольной энергетики в контексте развивающихся стран: взгляд из Вьетнама». Энергетическая политика . 176 (май 2023 г. 113512): 113512. doi : 10.1016/j.enpol.2023.113512. hdl : 1885/286612 . S2CID  257356936.
  58. ^ "Электростанция на природном газе". Energy Education . Архивировано из оригинала 8 июня 2019 . Получено 8 июня 2019 .
  59. ^ "Ядерная энергетика". Energy Education . Архивировано из оригинала 8 июня 2019 . Получено 8 июня 2019 .
  60. ^ "Ядерная энергетика и окружающая среда – Объяснение энергии". Управление энергетической информации . Архивировано из оригинала 27 мая 2019 года . Получено 8 июня 2019 года .