Возобновляемая энергия (или зеленая энергия ) — это энергия из возобновляемых природных ресурсов , которые восполняются в масштабах времени человека . Наиболее широко используемые типы возобновляемой энергии — это солнечная энергия , водородная энергия , энергия ветра и гидроэнергия . Биоэнергия и геотермальная энергия также важны в некоторых странах. Некоторые также считают ядерную энергию возобновляемым источником энергии , хотя это спорно. Установки возобновляемой энергии могут быть большими или маленькими и подходят как для городских, так и для сельских районов. Возобновляемая энергия часто развертывается вместе с дальнейшей электрификацией . Это имеет несколько преимуществ: электричество может эффективно перемещать тепло и транспортные средства и является чистым в точке потребления. [1] [2] Переменные возобновляемые источники энергии — это те, которые имеют колеблющуюся природу, такие как энергия ветра и солнечная энергия. Напротив, контролируемые возобновляемые источники энергии включают плотинную гидроэлектроэнергию , биоэнергию или геотермальную энергию .
Системы возобновляемой энергии быстро стали более эффективными и дешевыми за последние 30 лет. [3] Значительное большинство вновь установленных мощностей электроэнергии в мире теперь являются возобновляемыми. [4] Возобновляемые источники энергии, такие как солнечная и ветровая энергия, значительно снизили стоимость за последнее десятилетие, что сделало их более конкурентоспособными по сравнению с традиционными ископаемыми видами топлива. [5] В большинстве стран фотоэлектрические солнечные батареи или наземный ветер являются самыми дешевыми новыми источниками электроэнергии. [6] С 2011 по 2021 год возобновляемая энергия выросла с 20% до 28% мирового электроснабжения. Энергия от солнца и ветра составила большую часть этого прироста, увеличившись с 2% до 10%. Использование ископаемой энергии сократилось с 68% до 62%. [7] В 2022 году возобновляемые источники энергии составили 30% мирового производства электроэнергии, а к 2028 году, по прогнозам, этот показатель превысит 42%. [8] [9] Во многих странах возобновляемые источники энергии уже обеспечивают более 20% от общего объема поставок энергии, а некоторые страны производят более половины или даже всю свою электроэнергию из возобновляемых источников. [10] [11]
Основной мотивацией для замены ископаемого топлива возобновляемыми источниками энергии является замедление и в конечном итоге прекращение изменения климата , которое, по общему мнению, вызвано в основном выбросами парниковых газов . В целом, возобновляемые источники энергии вызывают гораздо меньше выбросов, чем ископаемое топливо. [12] Международное энергетическое агентство подсчитало, что для достижения нулевых чистых выбросов к 2050 году 90% мировой выработки электроэнергии необходимо будет производить из возобновляемых источников. [13] Возобновляемые источники энергии также вызывают гораздо меньше загрязнения воздуха , чем ископаемое топливо, улучшая здоровье населения, и менее шумные . [12]
Развертывание возобновляемой энергии по-прежнему сталкивается с препятствиями, особенно с субсидиями на ископаемое топливо , [14] лоббированием со стороны действующих поставщиков электроэнергии, [15] и местным противодействием использованию земель для установок возобновляемой энергии. [16] [17] Как и вся добыча полезных ископаемых, добыча полезных ископаемых, необходимых для многих технологий возобновляемой энергии, также приводит к нанесению ущерба окружающей среде . [18] Кроме того, хотя большинство возобновляемых источников энергии являются устойчивыми , некоторые из них таковыми не являются.
Возобновляемая энергия обычно понимается как энергия, получаемая из непрерывно происходящих природных явлений. Международное энергетическое агентство определяет ее как «энергию, получаемую из естественных процессов, которые пополняются быстрее, чем потребляются». Солнечная энергия , энергия ветра , гидроэлектроэнергия , геотермальная энергия и биомасса широко признаны основными типами возобновляемой энергии. [21] Возобновляемая энергия часто вытесняет обычные виды топлива в четырех областях: производство электроэнергии , горячее водоснабжение / отопление помещений , транспорт и сельские (внесетевые) энергетические услуги. [22]
Хотя почти все формы возобновляемой энергии вызывают гораздо меньше выбросов углерода, чем ископаемое топливо, этот термин не является синонимом энергии с низким содержанием углерода . Некоторые невозобновляемые источники энергии, такие как ядерная энергетика , [ противоречиво ] почти не генерируют выбросов, в то время как некоторые возобновляемые источники энергии могут быть очень углеродоемкими, например, сжигание биомассы, если оно не компенсируется посадкой новых растений. [12] Возобновляемая энергия также отличается от устойчивой энергии , более абстрактной концепции, которая стремится сгруппировать источники энергии на основе их общего постоянного воздействия на будущие поколения людей. Например, биомасса часто ассоциируется с неустойчивой вырубкой лесов . [23]
В рамках глобальных усилий по ограничению изменения климата большинство стран взяли на себя обязательство по достижению нулевых выбросов парниковых газов . [24] На практике это означает постепенный отказ от ископаемого топлива и замену его источниками энергии с низким уровнем выбросов. [12] На Конференции ООН по изменению климата 2023 года около трех четвертей стран мира поставили цель утроить мощности возобновляемой энергетики к 2030 году. [25] Европейский союз намерен к тому же году вырабатывать 40% своей электроэнергии из возобновляемых источников. [26]
Возобновляемая энергия более равномерно распределена по миру, чем ископаемое топливо, которое сконцентрировано в ограниченном количестве стран. [27] Она также приносит пользу здоровью, уменьшая загрязнение воздуха , вызванное сжиганием ископаемого топлива. Потенциальная экономия расходов на здравоохранение во всем мире оценивается в триллионы долларов в год. [28]
Две наиболее важные формы возобновляемой энергии, солнечная и ветровая, являются непостоянными источниками энергии : они не доступны постоянно, что приводит к более низким коэффициентам мощности . Напротив, электростанции на ископаемом топливе обычно способны производить ровно столько энергии, сколько требуется электросети в данный момент времени. Солнечную энергию можно получать только в течение дня, и в идеале в безоблачных условиях. Генерация ветровой энергии может значительно варьироваться не только изо дня в день, но даже из месяца в месяц. [29] Это создает проблему при переходе от ископаемого топлива: спрос на энергию часто будет выше или ниже того, что могут обеспечить возобновляемые источники энергии. [30] Оба сценария могут привести к перегрузке электросетей , что приведет к отключениям электроэнергии .
В среднесрочной перспективе эта изменчивость может потребовать сохранения некоторых газовых электростанций или другой управляемой генерации в режиме ожидания [31] [32] до тех пор, пока не будет достаточного запаса энергии, реагирования на спрос , улучшения сети и/или мощности базовой нагрузки из неперерывных источников. В долгосрочной перспективе запас энергии является важным способом борьбы с перебоями. [33] Использование диверсифицированных возобновляемых источников энергии и интеллектуальных сетей также может помочь выровнять спрос и предложение. [34]
Секторальное объединение сектора производства электроэнергии с другими секторами может повысить гибкость: например, транспортный сектор может быть объединен путем зарядки электромобилей и передачи электроэнергии от транспортного средства в сеть . [35] Аналогичным образом промышленный сектор может быть объединен путем получения водорода путем электролиза, [36] а сектор зданий путем накопления тепловой энергии для отопления и охлаждения помещений. [37]
Создание избыточных мощностей для ветровой и солнечной генерации может помочь обеспечить достаточное производство электроэнергии даже в плохую погоду. В оптимальную погоду может возникнуть необходимость сократить производство энергии, если нет возможности использовать или хранить избыточное электричество. [38]
Хранение электроэнергии представляет собой совокупность методов, используемых для хранения электроэнергии. Электроэнергия хранится в то время, когда производство (особенно из непостоянных источников, таких как энергия ветра , приливов и солнечных батарей ) превышает потребление, и возвращается в сеть , когда производство падает ниже потребления. На гидроаккумулирующие электростанции приходится более 85% всего хранения электроэнергии в сети . [39] Аккумуляторные батареи все чаще используются для хранения [40] и вспомогательных услуг сети [41], а также для бытового хранения. [42] Зеленый водород является более экономичным средством долгосрочного хранения возобновляемой энергии с точки зрения капитальных затрат по сравнению с гидроаккумулирующими электростанциями или батареями. [43] [44]
Солнечная энергия произвела около 1,3 терраватт-часов (ТВт-ч) во всем мире в 2022 году, [10] что составляет 4,6% от мирового электричества. Почти весь этот рост произошел с 2010 года. [50] Солнечную энергию можно использовать в любом месте, где есть солнечный свет; однако количество солнечной энергии, которое можно использовать для производства электроэнергии, зависит от погодных условий , географического положения и времени суток. [51]
Существует два основных способа использования солнечной энергии: солнечная тепловая энергетика , которая преобразует солнечную энергию в тепло; и фотоэлектрическая энергетика (ФЭ), которая преобразует ее в электричество. [12] Фотоэлектрическая энергетика гораздо более распространена, составляя около двух третей мировой мощности солнечной энергетики по состоянию на 2022 год. [52] Она также растет гораздо более быстрыми темпами: в 2021 году было установлено 170 ГВт новой мощности [53] по сравнению с 25 ГВт солнечной тепловой энергетики. [52]
Пассивное солнечное относится к ряду строительных стратегий и технологий, которые направлены на оптимизацию распределения солнечного тепла в здании. Примерами являются солнечные дымоходы , [12] ориентация здания на солнце, использование строительных материалов, которые могут хранить тепло , и проектирование пространств, которые естественным образом циркулируют воздух . [54]
С 2020 по 2022 год инвестиции в солнечные технологии почти удвоились с 162 млрд долларов США до 308 млрд долларов США, что обусловлено растущей зрелостью сектора и сокращением затрат, особенно в солнечной фотоэлектрической (PV), на которую пришлось 90% от общего объема инвестиций. Китай и США были основными получателями, в совокупности составив около половины всех инвестиций в солнечную энергетику с 2013 года. Несмотря на сокращение в Японии и Индии из-за изменений в политике и COVID-19 , рост в Китае, США и значительное увеличение программы льготных тарифов во Вьетнаме компенсировали это снижение. Во всем мире солнечный сектор добавил 714 гигаватт (ГВт) мощности солнечных фотоэлектрических установок и концентрированной солнечной энергии (CSP) в период с 2013 по 2021 год, при этом в 2021 году наблюдался заметный рост крупномасштабных установок солнечного отопления, особенно в Китае, Европе, Турции и Мексике. [55]
Фотоэлектрическая система , состоящая из солнечных элементов, собранных в панели , преобразует свет в электрический постоянный ток посредством фотоэлектрического эффекта . [58] У PV есть несколько преимуществ, которые делают ее самой быстрорастущей технологией возобновляемой энергии. Она дешева, требует минимального обслуживания и масштабируема; добавление к существующей установке PV по мере возникновения потребности является простым. Ее главный недостаток — плохая производительность в пасмурную погоду. [12]
Фотоэлектрические системы варьируются от небольших жилых и коммерческих установок на крышах или в зданиях , до крупных фотоэлектрических электростанций коммунального масштаба . [59] Солнечные панели домохозяйства могут использоваться либо только для этого домохозяйства, либо, если они подключены к электросети, могут быть объединены с миллионами других. [60]
Первая солнечная электростанция коммунального масштаба была построена в 1982 году в Хесперии, Калифорния, компанией ARCO . [61] Станция не приносила прибыли и была продана восемь лет спустя. [62] Однако в течение следующих десятилетий фотоэлектрические элементы стали значительно более эффективными и дешевыми. [63] В результате внедрение фотоэлектрических систем росло экспоненциально с 2010 года. [64] Мировая мощность увеличилась с 230 ГВт в конце 2015 года до 890 ГВт в 2021 году. [65] Наиболее быстрыми темпами фотоэлектрические системы росли в Китае в период с 2016 по 2021 год, добавив 560 ГВт, что больше, чем во всех развитых экономиках вместе взятых. [66] Четыре из десяти крупнейших солнечных электростанций находятся в Китае, включая самую большую — Golmud Solar Park в Китае. [67]
В отличие от фотоэлектрических элементов, которые преобразуют солнечный свет непосредственно в электричество, солнечные тепловые системы преобразуют его в тепло. Они используют зеркала или линзы для концентрации солнечного света на приемнике, который, в свою очередь, нагревает резервуар с водой. Нагретую воду затем можно использовать в домах. Преимущество солнечной тепловой энергии заключается в том, что нагретую воду можно хранить до тех пор, пока она не понадобится, что устраняет необходимость в отдельной системе хранения энергии. [68] Солнечную тепловую энергию также можно преобразовать в электричество, используя пар, полученный из нагретой воды, для приведения в действие турбины, подключенной к генератору. Однако, поскольку генерация электроэнергии таким способом намного дороже, чем на фотоэлектрических электростанциях, сегодня их используется очень мало. [69]
Люди используют энергию ветра по крайней мере с 3500 г. до н. э. До 20-го века она в основном использовалась для питания кораблей, ветряных мельниц и водяных насосов. Сегодня подавляющее большинство энергии ветра используется для выработки электроэнергии с помощью ветряных турбин. [12] Современные ветряные турбины коммунального масштаба имеют номинальную мощность от 600 кВт до 9 МВт. Мощность, получаемая от ветра, является функцией куба скорости ветра, поэтому с увеличением скорости ветра выходная мощность увеличивается до максимальной выходной мощности для конкретной турбины. [74] Районы, где ветры сильнее и постояннее, такие как морские и высокогорные участки, являются предпочтительными местами для ветряных электростанций.
В 2015 году ветрогенерация покрыла почти 4% мирового спроса на электроэнергию, при этом было установлено около 63 ГВт новых ветровых мощностей. Ветроэнергетика была ведущим источником новых мощностей в Европе, США и Канаде и вторым по величине в Китае. В Дании ветроэнергетика покрыла более 40% спроса на электроэнергию, в то время как Ирландия, Португалия и Испания покрыли почти 20% каждая. [75]
В глобальном масштабе долгосрочный технический потенциал ветроэнергетики, как полагают, в пять раз превышает общее текущее мировое производство энергии или в 40 раз превышает текущее потребление электроэнергии, предполагая, что все практические барьеры были преодолены. Это потребовало бы установки ветровых турбин на больших площадях, особенно в районах с более высокими ветровыми ресурсами, таких как офшорные, и, вероятно, также промышленного использования новых типов турбин VAWT в дополнение к горизонтально-осевым агрегатам, которые в настоящее время используются. Поскольку скорость ветра на море в среднем на ~90% выше, чем на суше, морские ресурсы могут вырабатывать значительно больше энергии, чем турбины, установленные на суше. [76]
Инвестиции в ветровые технологии достигли 161 млрд долларов США в 2020 году, при этом наземный ветер доминировал с 80% от общего объема инвестиций с 2013 по 2022 год. Инвестиции в офшорный ветер почти удвоились до 41 млрд долларов США в период с 2019 по 2020 год, в основном из-за политических стимулов в Китае и расширения в Европе. Глобальная мощность ветра увеличилась на 557 ГВт в период с 2013 по 2021 год, при этом прирост мощности увеличивался в среднем на 19% каждый год. [55]
Поскольку вода примерно в 800 раз плотнее воздуха , даже медленно текущий поток воды или умеренная морская зыбь могут вырабатывать значительное количество энергии. Вода может генерировать электричество с эффективностью преобразования около 90%, что является самым высоким показателем среди возобновляемых источников энергии. [80] Существует много форм энергии воды:
Большая часть гидроэнергетики является гибкой, таким образом, дополняя энергию ветра и солнца. [84] В 2021 году мировая мощность возобновляемой гидроэнергетики составила 1360 ГВт. [66] Была освоена только треть предполагаемого мирового гидроэнергетического потенциала в 14 000 ТВт-ч/год. [85] [86] Новые гидроэнергетические проекты сталкиваются с сопротивлением со стороны местных сообществ из-за их большого воздействия, включая переселение сообществ и затопление мест обитания диких животных и сельскохозяйственных угодий. [87] Высокая стоимость и время выполнения процесса получения разрешений, включая оценку окружающей среды и рисков, при отсутствии экологического и социального признания, поэтому являются основными проблемами для новых разработок. [88] Популярно восстанавливать старые плотины, тем самым повышая их эффективность и мощность, а также более быстрое реагирование на сеть. [89] Там, где позволяют обстоятельства, существующие плотины, такие как плотина Рассела, построенная в 1985 году, могут быть модернизированы с помощью установок «обратного насоса» для гидроаккумулирования , что полезно при пиковых нагрузках или для поддержки прерывистой ветровой и солнечной энергии. Поскольку управляемая электроэнергия более ценна, чем VRE [90] [91], страны с крупными разработками в области гидроэнергетики, такие как Канада и Норвегия, тратят миллиарды на расширение своих сетей для торговли с соседними странами, имеющими ограниченные гидроресурсы. [92]
Биомасса — это биологический материал, полученный из живых или недавно живых организмов. Чаще всего это относится к растениям или материалам растительного происхождения. В качестве источника энергии биомасса может либо использоваться напрямую путем сжигания для производства тепла, либо преобразовываться в более энергоемкое биотопливо, такое как этанол. Древесина является наиболее значимым источником энергии из биомассы по состоянию на 2012 год [96] и обычно добывается из деревьев, вырубленных в лесоводческих целях или для предотвращения пожаров . Муниципальные древесные отходы — например, строительные материалы или опилки — также часто сжигаются для получения энергии. [97] Крупнейшими производителями биоэнергии на основе древесины на душу населения являются страны с густыми лесами, такие как Финляндия, Швеция, Эстония, Австрия и Дания. [98]
Биоэнергетика может быть экологически разрушительной, если старые леса вырубаются, чтобы освободить место для выращивания сельскохозяйственных культур. В частности, спрос на пальмовое масло для производства биодизеля способствовал вырубке тропических лесов в Бразилии и Индонезии. [99] Кроме того, сжигание биомассы все еще приводит к выбросам углерода, хотя и намного меньше, чем ископаемое топливо (39 граммов CO 2 на мегаджоуль энергии по сравнению с 75 г/МДж для ископаемого топлива). [100]
Некоторые источники биомассы неустойчивы при текущих темпах эксплуатации (по состоянию на 2017 год). [101]
Биотопливо в основном используется в транспорте, обеспечивая 3,5% мирового спроса на транспортную энергию в 2022 году [102] , что выше 2,7% в 2010 году [103]. Ожидается, что биореактивный двигатель будет играть важную роль в краткосрочном сокращении выбросов углекислого газа при дальних перелетах. [104]
Помимо древесины, основными источниками биоэнергии являются биоэтанол и биодизель . [12] Биоэтанол обычно производится путем ферментации сахарных компонентов таких культур, как сахарный тростник и кукуруза , в то время как биодизель в основном производится из масел, извлеченных из растений, таких как соевое масло и кукурузное масло . [105] Большинство культур, используемых для производства биоэтанола и биодизеля, выращиваются специально для этой цели, [106] хотя по состоянию на 2015 год отработанное кулинарное масло составляло 14% масла, используемого для производства биодизеля. [105] Биомасса, используемая для производства биотоплива, варьируется в зависимости от региона. Кукуруза является основным сырьем в Соединенных Штатах, в то время как сахарный тростник доминирует в Бразилии. [107] В Европейском союзе, где биодизель более распространен, чем биоэтанол, рапсовое и пальмовое масла являются основными сырьевыми материалами. [108] Китай, хотя и производит сравнительно меньше биотоплива, использует в основном кукурузу и пшеницу. [109] Во многих странах биотопливо либо субсидируется, либо его включение в топливные смеси является обязательным . [99]
Существует множество других источников биоэнергии, которые являются более узкоспециализированными или пока нежизнеспособными в больших масштабах. Например, биоэтанол можно производить из целлюлозных частей сельскохозяйственных культур, а не только из семян, как это принято сегодня. [110] Сахарное сорго может быть многообещающим альтернативным источником биоэтанола из-за его устойчивости к широкому диапазону климатических условий. [111] Коровий навоз можно преобразовать в метан. [112] Также проводится много исследований, связанных с водорослевым топливом , которое является привлекательным, поскольку водоросли являются непищевым ресурсом, растут примерно в 20 раз быстрее большинства продовольственных культур и могут выращиваться практически где угодно. [113]
Геотермальная энергия — это тепловая энергия (тепло), извлекаемая из земной коры . Она поступает из нескольких различных источников , наиболее значительным из которых является медленный радиоактивный распад минералов, содержащихся в недрах Земли , [12], а также некоторое остаточное тепло от образования Земли . [118] Часть тепла генерируется вблизи поверхности Земли в коре, но часть также течет из глубины Земли из мантии и ядра . [118] Извлечение геотермальной энергии в основном целесообразно в странах, расположенных на краях тектонических плит , где горячая мантия Земли более открыта. [119] По состоянию на 2023 год Соединенные Штаты имеют наибольшую геотермальную мощность (2,7 ГВт, [120] или менее 0,2% от общей энергетической мощности страны [121] ), за ними следуют Индонезия и Филиппины. Глобальная мощность в 2022 году составила 15 ГВт. [120]
Геотермальная энергия может использоваться либо напрямую для отопления домов, как это принято в Исландии, либо для выработки электроэнергии. В меньших масштабах геотермальная энергия может вырабатываться с помощью геотермальных тепловых насосов , которые могут извлекать тепло из грунта при температуре ниже 30 °C (86 °F), что позволяет использовать их на относительно небольшой глубине в несколько метров. [119] Для выработки электроэнергии требуются крупные установки и температура грунта не менее 150 °C (302 °F). В некоторых странах электроэнергия, вырабатываемая из геотермальной энергии, составляет большую часть от общего объема, например, в Кении (43%) и Индонезии (5%). [122]
Технические достижения могут в конечном итоге сделать геотермальную энергию более доступной. Например, усовершенствованные геотермальные системы включают бурение около 10 километров (6,2 мили) вглубь Земли, разбивание горячих пород и извлечение тепла с помощью воды. Теоретически, этот тип извлечения геотермальной энергии может осуществляться в любом месте на Земле. [119]
Существуют также другие технологии возобновляемой энергии, которые все еще находятся в стадии разработки, включая усовершенствованные геотермальные системы , концентрированную солнечную энергию , целлюлозный этанол и морскую энергию . [123] [124] Эти технологии еще не широко продемонстрированы или имеют ограниченную коммерциализацию. Некоторые из них могут иметь потенциал, сопоставимый с другими технологиями возобновляемой энергии, но все еще зависят от дальнейших прорывов в исследованиях, разработках и инжиниринге. [124]
Улучшенные геотермальные системы (EGS) — это новый тип геотермальной энергии, которому не требуются природные резервуары горячей воды или пар для выработки энергии. Большая часть подземного тепла в пределах досягаемости бурения удерживается в твердых породах, а не в воде. [125] Технологии EGS используют гидравлический разрыв пласта для разрушения этих пород и высвобождения содержащегося в них тепла, которое затем собирается путем закачивания воды в землю. Этот процесс иногда называют «горячей сухой породой» (HDR). [126] В отличие от традиционной добычи геотермальной энергии, EGS может быть осуществима в любой точке мира, в зависимости от стоимости бурения. [127] Проекты EGS до сих пор в основном ограничивались демонстрационными установками , поскольку технология является капиталоемкой из-за высокой стоимости бурения. [128]
Морская энергия (иногда также называемая энергией океана) — это энергия, переносимая океанскими волнами , приливами , соленостью и разницей температур океана . Технологии использования энергии движущейся воды включают энергию волн , энергию морских течений и приливную энергию . Обратный электродиализ (RED) — это технология выработки электроэнергии путем смешивания пресной воды и соленой морской воды в больших энергетических ячейках. [129] Большинство технологий сбора морской энергии все еще находятся на низком уровне технологической готовности и не используются в больших масштабах. Приливная энергия, как правило, считается наиболее зрелой, но не получила широкого распространения. [130] Самая большая в мире приливная электростанция находится на озере Сихва , Южная Корея, [131] которая производит около 550 гигаватт-часов электроэнергии в год. [132]
Земля испускает около 10 17 Вт инфракрасного теплового излучения, которое течет в сторону холодного внешнего космоса. Солнечная энергия достигает поверхности и атмосферы Земли и производит тепло. Используя различные теоретические устройства, такие как излучающий харвестер энергии (EEH) или терморадиационный диод, этот поток энергии может быть преобразован в электричество. Теоретически, эта технология может использоваться в ночное время. [133] [134]
Производство жидкого топлива из богатых нефтью (жиром) разновидностей водорослей является текущей темой исследований. Различные микроводоросли, выращенные в открытых или закрытых системах, испытываются, включая некоторые системы, которые могут быть установлены на заброшенных и пустынных землях. [135]
Было выдвинуто множество предложений по космической солнечной энергии , в которой очень большие спутники с фотоэлектрическими панелями будут оснащены микроволновыми передатчиками для передачи энергии обратно на наземные приемники. Исследование 2024 года Управления по политике в области науки и технологий НАСА рассмотрело эту концепцию и пришло к выводу, что с текущими и будущими технологиями она будет экономически неконкурентоспособной. [136]
Сбор зарядов статического электричества с капель воды на металлических поверхностях является экспериментальной технологией, которая была бы особенно полезна в странах с низким уровнем дохода и относительной влажностью воздуха более 60%. [137]
Реакторы-размножители , в принципе, в зависимости от используемого топливного цикла, могли бы извлекать почти всю энергию, содержащуюся в уране или тории , уменьшая потребность в топливе в 100 раз по сравнению с широко используемыми прямоточными легководными реакторами , которые извлекают менее 1% энергии из актинидного металла (урана или тория), добываемого из земли. [138] Высокая топливная эффективность реакторов-размножителей могла бы значительно снизить озабоченность по поводу поставок топлива, энергии, используемой в горнодобывающей промышленности, и хранения радиоактивных отходов . При извлечении урана из морской воды (в настоящее время слишком дорогом, чтобы быть экономически выгодным) топлива для реакторов-размножителей достаточно, чтобы удовлетворить мировые потребности в энергии в течение 5 миллиардов лет при общем уровне потребления энергии 1983 года, что делает ядерную энергию фактически возобновляемой энергией. [139] [140] Помимо морской воды, в обычных гранитных породах земной коры содержатся значительные количества урана и тория, с помощью которых реакторы-размножители могут поставлять обильную энергию для оставшегося срока службы Солнца на главной последовательности звездной эволюции. [141]
Искусственный фотосинтез использует методы, включая нанотехнологии, для хранения солнечной электромагнитной энергии в химических связях путем расщепления воды для получения водорода, а затем использования углекислого газа для получения метанола. [142] Исследователи в этой области стремились разработать молекулярные имитаторы фотосинтеза, которые используют более широкую область солнечного спектра, используют каталитические системы, изготовленные из распространенных недорогих материалов, которые являются прочными, легко ремонтируемыми, нетоксичными, стабильными в различных условиях окружающей среды и работают более эффективно, позволяя большей части энергии фотонов попадать в соединения для хранения, т. е. углеводы (а не для создания и поддержания живых клеток). [143] Однако выдающиеся исследования сталкиваются с препятствиями, Sun Catalytix, ответвление Массачусетского технологического института, прекратило масштабирование своего прототипа топливного элемента в 2012 году, поскольку он предлагает небольшую экономию по сравнению с другими способами получения водорода из солнечного света. [144]
Большинство новых возобновляемых источников энергии — это солнечная энергия, за ней следует ветер, затем гидроэнергия, а затем биоэнергия. [145] Инвестиции в возобновляемые источники энергии, особенно солнечные, как правило, более эффективны в создании рабочих мест, чем уголь, газ или нефть. [146] [147] Во всем мире возобновляемые источники энергии обеспечивают работой около 12 миллионов человек по состоянию на 2020 год, причем солнечная фотоэлектрическая технология является технологией, обеспечивающей занятость наибольшего числа людей — почти 4 миллиона. [148] Однако по состоянию на февраль 2024 года мировое предложение рабочей силы для солнечной энергетики значительно отстает от спроса, поскольку университеты по всему миру по-прежнему готовят больше рабочей силы для ископаемого топлива, чем для отраслей возобновляемой энергетики. [149]
В 2021 году на Китай пришлась почти половина мирового прироста возобновляемой электроэнергии. [150]
В 135 странах установлено 3146 гигаватт электроэнергии, а в 156 странах действуют законы, регулирующие сектор возобновляемой энергетики. [7] [151]
В 2020 году в мире насчитывается более 10 миллионов рабочих мест, связанных с возобновляемыми источниками энергии, при этом солнечная фотоэлектричество является крупнейшим работодателем в сфере возобновляемых источников энергии. [152] Секторы чистой энергии добавили около 4,7 миллионов рабочих мест в мире в период с 2019 по 2022 год, что в общей сложности составит 35 миллионов рабочих мест к 2022 году. [153] : 5
Некоторые исследования говорят о том, что глобальный переход на 100% возобновляемую энергию во всех секторах – энергетике, отоплении, транспорте и промышленности – осуществим и экономически выгоден. [154] [155] [156]
Одной из попыток декарбонизации транспорта является более широкое использование электромобилей (ЭМ). [157] Несмотря на это и использование биотоплива , такого как биореактивный двигатель , менее 4% энергии на транспорте поступает из возобновляемых источников. [158] Иногда для большегрузного транспорта используются водородные топливные элементы . [159] Между тем, в будущем электротопливо может также играть большую роль в декарбонизации секторов, которые трудно поддаются сокращению, таких как авиация и морское судоходство. [160]
Солнечный водонагреватель вносит важный вклад в возобновляемое тепло во многих странах, особенно в Китае, на долю которого сейчас приходится 70% от общего мирового объема (180 ГВт). Большинство этих систем установлены в многоквартирных домах [161] и покрывают часть потребностей в горячей воде примерно 50–60 миллионов домохозяйств в Китае. Во всем мире общее количество установленных солнечных водонагревательных систем покрывает часть потребностей в нагреве воды более 70 миллионов домохозяйств.
Тепловые насосы обеспечивают как отопление, так и охлаждение, а также выравнивают кривую спроса на электроэнергию и, таким образом, становятся все более приоритетными. [162] Возобновляемая тепловая энергия также быстро растет. [163] Около 10% энергии для отопления и охлаждения поступает из возобновляемых источников. [164]
Международное агентство по возобновляемым источникам энергии (IRENA) заявило, что ~86% (187 ГВт) возобновляемых мощностей, добавленных в 2022 году, имеют более низкие затраты, чем электроэнергия, вырабатываемая из ископаемого топлива. [165] IRENA также заявило, что мощности, добавленные с 2000 года, сократили счета за электроэнергию в 2022 году по меньшей мере на 520 миллиардов долларов, и что в странах, не входящих в ОЭСР, экономия за весь срок службы от добавления мощностей в 2022 году сократит затраты до 580 миллиардов долларов. [165]
* = 2018. Все остальные значения для 2019 года.
Результаты недавнего обзора литературы пришли к выводу, что, поскольку источники выбросов парниковых газов (ПГ) начинают нести ответственность за ущерб, возникший в результате выбросов ПГ, приводящих к изменению климата, высокая стоимость смягчения ответственности станет мощным стимулом для внедрения технологий возобновляемой энергии. [181]
В десятилетие 2010–2019 годов мировые инвестиции в возобновляемые источники энергии, за исключением крупных гидроэлектростанций, составили 2,7 триллиона долларов США, из которых ведущие страны: Китай — 818 миллиардов долларов США, США — 392,3 миллиарда долларов США, Япония — 210,9 миллиарда долларов США, Германия — 183,4 миллиарда долларов США, а Великобритания — 126,5 миллиарда долларов США. [182] Это в три, а возможно, и в четыре раза больше эквивалентной суммы, инвестированной за десятилетие 2000–2009 годов (данные за 2000–2003 годы отсутствуют). [182]
По оценкам, в 2022 году 28% электроэнергии в мире было произведено за счет возобновляемых источников энергии. Это больше, чем 19% в 1990 году. [183]
В отчете МЭА за декабрь 2022 года прогнозируется, что в течение 2022-2027 годов возобновляемые источники энергии вырастут почти на 2400 ГВт в его основном прогнозе, что равно всей установленной мощности Китая в 2021 году. Это на 85% больше, чем в предыдущие пять лет, и почти на 30% больше, чем прогнозировалось МЭА в отчете за 2021 год, что является его крупнейшим пересмотром в сторону повышения. Предполагается, что на возобновляемые источники придется более 90% мирового расширения мощностей электроэнергии за прогнозируемый период. [66] Для достижения нулевых чистых выбросов к 2050 году МЭА считает, что 90% мировой выработки электроэнергии необходимо будет производить из возобновляемых источников. [17]
В июне 2022 года исполнительный директор МЭА Фатих Бироль заявил, что страны должны больше инвестировать в возобновляемые источники энергии, чтобы «смягчить давление на потребителей, вызванное высокими ценами на ископаемое топливо, сделать наши энергетические системы более безопасными и направить мир на путь достижения наших климатических целей». [185]
Пятилетний план Китая до 2025 года включает увеличение прямого отопления за счет возобновляемых источников энергии, таких как геотермальная и солнечная тепловая энергия. [186]
REPowerEU , план ЕС по выходу из зависимости от ископаемого российского газа , как ожидается, потребует гораздо больше зеленого водорода . [187]
После переходного периода [188] ожидается, что производство возобновляемой энергии составит большую часть мирового производства энергии. В 2018 году фирма по управлению рисками DNV GL прогнозирует, что к 2050 году первичный энергетический баланс в мире будет разделен поровну между ископаемыми и неископаемыми источниками. [189]
Страны Ближнего Востока также планируют сократить свою зависимость от ископаемого топлива. Многие запланированные зеленые проекты внесут вклад в 26% энергоснабжения региона к 2050 году, достигнув сокращения выбросов, равного 1,1 Гт CO2/год. [190]
Крупные проекты по возобновляемым источникам энергии на Ближнем Востоке: [190]
В июле 2014 года WWF и Институт мировых ресурсов провели дискуссию среди ряда крупных американских компаний, которые заявили о своем намерении увеличить использование возобновляемой энергии. В ходе этих дискуссий был выявлен ряд «принципов», которые компании, стремящиеся к большему доступу к возобновляемой энергии, считали важными рыночными результатами. Эти принципы включали выбор (между поставщиками и между продуктами), конкурентоспособность затрат, долгосрочные поставки по фиксированной цене, доступ к сторонним финансовым инструментам и сотрудничество. [191]
В британской статистике, опубликованной в сентябре 2020 года, отмечается, что «доля спроса, удовлетворяемого за счет возобновляемых источников энергии, варьируется от минимального значения в 3,4 процента (для транспорта, в основном за счет биотоплива) до максимального значения более 20 процентов для «других конечных пользователей», которые в основном представляют собой сектор услуг и коммерческий сектор, потребляющий относительно большое количество электроэнергии, а также промышленность». [192]
В некоторых местах отдельные домохозяйства могут приобретать возобновляемую энергию через программу потребительской зеленой энергии .
Возобновляемая энергия в развивающихся странах становится все более популярной альтернативой ископаемому топливу , поскольку эти страны увеличивают свои поставки энергии и решают проблему энергетической бедности . Технология возобновляемой энергии когда-то считалась недоступной для развивающихся стран. [193] Однако с 2015 года инвестиции в возобновляемую энергию, не связанную с гидроэнергетикой, в развивающихся странах были выше , чем в развитых, и составили 54% мировых инвестиций в возобновляемую энергию в 2019 году. [194] Международное энергетическое агентство прогнозирует, что возобновляемая энергия обеспечит большую часть роста поставок энергии до 2030 года в Африке, Центральной и Южной Америке и 42% роста поставок в Китае. [195]
Большинство развивающихся стран имеют обильные возобновляемые источники энергии, включая солнечную энергию , энергию ветра , геотермальную энергию и биомассу , а также возможность производить относительно трудоемкие системы, которые их используют. Разрабатывая такие источники энергии, развивающиеся страны могут снизить свою зависимость от нефти и природного газа, создавая энергетические портфели, которые менее уязвимы к росту цен. Во многих случаях эти инвестиции могут быть менее дорогостоящими, чем энергетические системы на ископаемом топливе. [196]В Кении геотермальная электростанция Олкария V является одной из крупнейших в мире. [197] Проект плотины Grand Ethiopia Renaissance Dam включает в себя ветряные турбины. [198] После завершения строительства солнечная электростанция Уарзазат в Марокко, как ожидается, будет обеспечивать электроэнергией более миллиона человек. [199]
Политика поддержки возобновляемой энергии была жизненно важна для их расширения. Если в начале 2000-х годов Европа доминировала в установлении энергетической политики , то сейчас большинство стран мира имеют ту или иную форму энергетической политики. [201]
Международное агентство по возобновляемым источникам энергии (IRENA) — межправительственная организация , содействующая внедрению возобновляемых источников энергии во всем мире. Ее цель — предоставлять конкретные политические рекомендации и содействовать наращиванию потенциала и передаче технологий. IRENA было создано в 2009 году, и 75 стран подписали устав IRENA. [202] По состоянию на апрель 2019 года в IRENA входят 160 государств-членов. [203] Тогдашний Генеральный секретарь Организации Объединенных Наций Пан Ги Мун заявил, что возобновляемые источники энергии могут вывести беднейшие страны на новый уровень благосостояния, [204] а в сентябре 2011 года он запустил инициативу ООН «Устойчивая энергетика для всех» для улучшения доступа к энергии, эффективности и внедрения возобновляемых источников энергии. [205]
Парижское соглашение об изменении климата 2015 года побудило многие страны разработать или улучшить политику в области возобновляемых источников энергии. [206] В 2017 году в общей сложности 121 страна приняла ту или иную форму политики в области возобновляемых источников энергии. [201] Национальные цели в том году существовали в 176 странах. [206] Кроме того, существует также широкий спектр политик на уровне штатов/провинций и на местном уровне. [103] Некоторые коммунальные службы помогают планировать или устанавливать модернизацию жилых зданий .
Многие национальные, государственные и местные органы власти создали зеленые банки . Зеленый банк — это квазигосударственное финансовое учреждение, которое использует государственный капитал для привлечения частных инвестиций в технологии чистой энергии. [207] Зеленые банки используют различные финансовые инструменты для устранения рыночных пробелов, которые препятствуют развертыванию чистой энергии.
Глобальную и национальную политику в области возобновляемых источников энергии можно разделить по секторам, таким как сельское хозяйство, транспорт, строительство, промышленность:
Климатическая нейтральность ( чистые нулевые выбросы ) к 2050 году является главной целью Европейского зеленого соглашения . [208] Для того чтобы Европейский союз достиг своей цели климатической нейтральности, одной из целей является декарбонизация его энергетической системы, стремясь достичь «чистых нулевых выбросов парниковых газов к 2050 году». [209]
В отчете Международного агентства по возобновляемым источникам энергии (IRENA) за 2023 год о финансировании возобновляемой энергетики подчеркивается устойчивый рост инвестиций с 2018 года: 348 млрд долларов США в 2020 году (на 5,6% больше, чем в 2019 году), 430 млрд долларов США в 2021 году (на 24% больше, чем в 2020 году) и 499 млрд долларов США в 2022 году (на 16% больше). Эта тенденция обусловлена растущим признанием роли возобновляемой энергии в смягчении последствий изменения климата и повышении энергетической безопасности , а также интересом инвесторов к альтернативам ископаемому топливу. Такие меры, как введение тарифов на электроэнергию в Китае и Вьетнаме, значительно увеличили внедрение возобновляемых источников энергии. Кроме того, с 2013 по 2022 год затраты на установку солнечных фотоэлектрических (PV), наземных ветровых и морских ветровых установок снизились на 69%, 33% и 45% соответственно, что сделало возобновляемые источники энергии более рентабельными. [210] [55]
В период с 2013 по 2022 год сектор возобновляемой энергетики претерпел существенную перестройку инвестиционных приоритетов. Инвестиции в технологии солнечной и ветровой энергетики заметно возросли. Напротив, другие возобновляемые технологии, такие как гидроэнергетика (включая гидроаккумулирующие гидроэнергетику ), биомасса , биотопливо , геотермальная и морская энергия, испытали существенное снижение финансовых инвестиций. Примечательно, что с 2017 по 2022 год инвестиции в эти альтернативные возобновляемые технологии сократились на 45%, снизившись с 35 миллиардов долларов США до 17 миллиардов долларов США. [55]
В 2023 году сектор возобновляемой энергетики испытал значительный всплеск инвестиций, особенно в солнечные и ветровые технологии, в общей сложности около 200 миллиардов долларов США — на 75% больше, чем в предыдущем году. Рост инвестиций в 2023 году составил от 1% до 4% ВВП в ключевых регионах, включая США, Китай, Европейский союз и Индию. [211]
Энергетический сектор получает инвестиции в размере около 3 триллионов долларов США в год, из которых 1,9 триллиона долларов США направляются на чистые энергетические технологии и инфраструктуру. Чтобы достичь целей, установленных в сценарии Net Zero Emissions (NZE) к 2035 году, эти инвестиции должны увеличиться до 5,3 триллионов долларов США в год. [212] : 15
Следует ли считать ядерную энергию формой возобновляемой энергии, является предметом постоянных дебатов. Установленные законом определения возобновляемой энергии обычно исключают многие современные технологии ядерной энергетики, за исключением штата Юта . [213] Определения технологий возобновляемой энергии , взятые из словарей , часто опускают или явно исключают упоминание об источниках ядерной энергии, за исключением естественного ядерного тепла, вырабатываемого внутри Земли . [214] [215]
Наиболее распространенное топливо, используемое на обычных атомных электростанциях , уран-235, является «невозобновляемым» по данным Управления энергетической информации , однако организация ничего не говорит о переработанном МОКС-топливе . [215] Национальная лаборатория возобновляемой энергии не упоминает ядерную энергетику в своем определении «энергетических основ». [216]
В 1987 году Комиссия Брундтланд (WCED) классифицировала реакторы деления, которые производят больше расщепляющегося ядерного топлива , чем потребляют ( реакторы-размножители и, если они будут разработаны, термоядерные реакторы ), среди обычных возобновляемых источников энергии , таких как солнечная энергия и гидроэнергетика . [217] Мониторинг и хранение радиоактивных отходов также требуются при использовании других возобновляемых источников энергии, таких как геотермальная энергия. [218]
Геополитическое влияние растущего использования возобновляемой энергии является предметом продолжающихся дебатов и исследований. [219] Многие страны-производители ископаемого топлива, такие как Катар , Россия , Саудовская Аравия и Норвегия , в настоящее время способны оказывать дипломатическое или геополитическое влияние в результате своего нефтяного богатства. Ожидается, что большинство этих стран окажутся среди геополитических «проигравших» энергетического перехода, хотя некоторые, как Норвегия, также являются значительными производителями и экспортерами возобновляемой энергии. Ископаемое топливо и инфраструктура для его добычи могут в долгосрочной перспективе стать бесполезными активами . [220] Было высказано предположение, что страны, зависящие от доходов от ископаемого топлива, могут однажды посчитать в своих интересах быстро распродать свое оставшееся ископаемое топливо. [221]
Наоборот, ожидается, что страны, богатые возобновляемыми ресурсами и минералами, необходимыми для технологий возобновляемых источников энергии, получат влияние. [222] [223] В частности, Китай стал доминирующим в мире производителем технологий, необходимых для производства или хранения возобновляемой энергии, особенно солнечных панелей , ветряных турбин и литий-ионных аккумуляторов . [224] Страны, богатые солнечной и ветровой энергией, могут стать крупными экспортерами энергии. [225] Некоторые могут производить и экспортировать зеленый водород , [226] [225] хотя, по прогнозам, электричество станет доминирующим энергоносителем в 2050 году, составляя почти 50% от общего потребления энергии (по сравнению с 22% в 2015 году). [227] Страны с большими необитаемыми территориями, такие как Австралия, Китай и многие страны Африки и Ближнего Востока, имеют потенциал для огромных установок возобновляемой энергии. Производство технологий возобновляемой энергии требует редкоземельных элементов с новыми цепочками поставок. [228]
Страны с уже слабыми правительствами, которые полагаются на доходы от ископаемого топлива, могут столкнуться с еще большей политической нестабильностью или народными волнениями. Аналитики считают, что Нигерия, Ангола , Чад , Габон и Судан , все страны с историей военных переворотов , находятся под угрозой нестабильности из-за сокращения доходов от нефти. [229]
Исследование показало, что переход от ископаемого топлива к возобновляемым источникам энергии снижает риски, связанные с добычей полезных ископаемых, торговлей и политической зависимостью, поскольку возобновляемым источникам энергии не нужно топливо — они зависят от торговли только в плане приобретения материалов и компонентов во время строительства. [230]
В октябре 2021 года еврокомиссар по климатическим действиям Франс Тиммерманс предположил, что «лучшим ответом» на глобальный энергетический кризис 2021 года является «снижение нашей зависимости от ископаемого топлива». [231] Он сказал, что те, кто обвиняет Европейскую зеленую сделку, делают это «возможно, по идеологическим причинам, а иногда и по экономическим причинам, защищая свои корыстные интересы». [231] Некоторые критики обвинили Систему торговли выбросами Европейского союза (EU ETS) и закрытие атомных электростанций в содействии энергетическому кризису. [232] [233] [234] Председатель Европейской комиссии Урсула фон дер Ляйен заявила, что Европа «слишком зависит» от природного газа и слишком зависит от импорта природного газа . По словам фон дер Ляйен, «ответ заключается в диверсификации наших поставщиков... и, что особенно важно, в ускорении перехода на чистую энергию». [235]
Переход к возобновляемым источникам энергии требует увеличения добычи определенных металлов и минералов. Как и вся добыча полезных ископаемых, это влияет на окружающую среду [236] и может привести к экологическому конфликту . [237] Ветроэнергетика требует больших объемов меди и цинка, а также меньших объемов более редкого металла неодима . Солнечная энергетика менее ресурсоемка, но все еще требует значительных объемов алюминия. Расширение электрических сетей требует как меди, так и алюминия. Батареи, которые имеют решающее значение для обеспечения хранения возобновляемой энергии, используют большие объемы меди, никеля, алюминия и графита. Ожидается, что спрос на литий вырастет в 42 раза с 2020 по 2040 год. Ожидается, что спрос на никель, кобальт и графит вырастет примерно в 20–25 раз. [238] Для каждого из наиболее важных минералов и металлов, его добыча доминирует в одной стране: медь в Чили , никель в Индонезии , редкоземельные металлы в Китае , кобальт в Демократической Республике Конго (ДРК) и литий в Австралии . Китай доминирует в переработке всех этих. [238]
Переработка этих металлов после того, как устройства, в которые они встроены, отработают, имеет важное значение для создания круговой экономики и обеспечения устойчивости возобновляемой энергии. К 2040 году переработанная медь , литий , кобальт и никель из отработанных батарей могут сократить совокупные потребности в первичном снабжении этими минералами примерно на 10%. [238]
Спорным подходом является глубоководная добыча полезных ископаемых . Минералы можно собирать из новых источников, таких как полиметаллические конкреции, лежащие на морском дне . [239] Это нанесет ущерб местному биоразнообразию, [240] но сторонники отмечают, что биомасса на богатом ресурсами морском дне намного меньше, чем в районах добычи полезных ископаемых на суше, которые часто встречаются в уязвимых местах обитания, таких как тропические леса. [241]
Из-за совместного присутствия редкоземельных и радиоактивных элементов ( тория , урана и радия ) добыча редкоземельных металлов приводит к образованию низкоактивных радиоактивных отходов . [242] В нескольких африканских странах переход к зеленой энергетике привел к буму добычи полезных ископаемых, что привело к вырубке лесов и поставило под угрозу и без того находящиеся под угрозой исчезновения виды. [243]
Установки, используемые для производства ветровой, солнечной и гидроэнергии, представляют собой растущую угрозу для ключевых природоохранных зон, поскольку объекты строятся в зонах, отведенных для охраны природы, и других экологически уязвимых зонах. Они часто намного больше, чем электростанции на ископаемом топливе, и для производства эквивалентного количества энергии им требуются площади земли в 10 раз больше, чем у угля или газа. [244] Более 2000 объектов возобновляемой энергии построены, и еще больше находятся в стадии строительства в зонах, имеющих важное экологическое значение, и угрожают среде обитания видов растений и животных по всему миру. Группа авторов подчеркнула, что их работу не следует толковать как направленную против возобновляемых источников энергии, поскольку возобновляемая энергия имеет решающее значение для сокращения выбросов углерода. Главное — обеспечить, чтобы объекты возобновляемой энергии строились в местах, где они не наносят ущерба биоразнообразию. [245]
В 2020 году ученые опубликовали карту мира с указанием территорий, содержащих возобновляемые энергетические материалы, а также оценки их совпадений с «Ключевыми территориями биоразнообразия», «Оставшейся дикой природой» и « Охраняемыми территориями ». Авторы пришли к выводу, что необходимо тщательное стратегическое планирование . [246] [247] [248]
Солнечные панели перерабатываются для сокращения электронных отходов и создания источника материалов, которые в противном случае пришлось бы добывать, [249] но такой бизнес все еще невелик, и работа по улучшению и масштабированию процесса продолжается. [250] [251] [252]
Солнечные электростанции могут конкурировать с пахотными землями , [256] [257] в то время как наземные ветровые электростанции часто сталкиваются с сопротивлением из-за эстетических проблем и шума. [258] [259] Таких противников часто называют NIMBYs («не на моем заднем дворе»). [260] Некоторые защитники окружающей среды обеспокоены смертельными столкновениями птиц и летучих мышей с ветряными турбинами. [261] Хотя протесты против новых ветряных электростанций время от времени происходят по всему миру, региональные и национальные опросы обычно находят широкую поддержку как солнечной, так и ветровой энергии. [262] [263] [264]
Ветроэнергетика, принадлежащая сообществу, иногда предлагается как способ увеличения местной поддержки ветровых электростанций. [265] В документе правительства Великобритании от 2011 года говорится, что «проекты, как правило, более вероятны к успеху, если они имеют широкую общественную поддержку и согласие местных сообществ. Это означает предоставление сообществам как права голоса, так и доли». [266] В 2000-х и начале 2010-х годов многие проекты по возобновляемым источникам энергии в Германии, Швеции и Дании принадлежали местным сообществам, особенно через кооперативные структуры. [267] [268] С тех пор в Германии больше установок было реализовано крупными компаниями, [265] но в Дании общинная собственность остается сильной. [269]
До разработки угля в середине 19 века почти вся используемая энергия была возобновляемой. Древнейшее известное использование возобновляемой энергии в виде традиционной биомассы для разжигания огня датируется более миллиона лет назад. Использование биомассы для разжигания огня стало обычным явлением лишь спустя сотни тысяч лет. [270] Вероятно, вторым по древности использованием возобновляемой энергии является использование ветра для движения кораблей по воде. Эта практика восходит к 7000 годам, к кораблям в Персидском заливе и на Ниле. [271] Начиная с горячих источников , геотермальная энергия использовалась для купания со времен палеолита и для отопления помещений со времен Древнего Рима. [272] Переходя к времени письменной истории, основными источниками традиционной возобновляемой энергии были человеческий труд , сила животных , сила воды , ветер, ветряные мельницы для дробления зерна и дрова , традиционная биомасса.
В 1885 году Вернер Сименс , комментируя открытие фотогальванического эффекта в твердом состоянии, писал:
В заключение я хотел бы сказать, что как бы ни было велико научное значение этого открытия, его практическая ценность будет не менее очевидной, когда мы подумаем о том, что запас солнечной энергии не имеет границ и не требует затрат, и что она будет продолжать изливаться на нас в течение бесчисленных веков после того, как все угольные месторождения Земли будут исчерпаны и забыты. [273]
Макс Вебер упомянул об окончании использования ископаемого топлива в заключительных параграфах своей работы «Протестантская этика и дух капитализма », опубликованной в 1905 году. [274] Развитие солнечных двигателей продолжалось до начала Первой мировой войны. Важность солнечной энергии была признана в статье в журнале Scientific American в 1911 году : «в далеком будущем, когда природные виды топлива будут исчерпаны [солнечная энергия], она останется единственным средством существования человеческой расы». [275]
Теория пика нефти была опубликована в 1956 году. [276] В 1970-х годах экологи продвигали разработку возобновляемых источников энергии как в качестве замены для возможного истощения нефти , так и для выхода из зависимости от нефти, и появились первые ветровые турбины, вырабатывающие электроэнергию . Солнечная энергия долгое время использовалась для отопления и охлаждения, но солнечные панели были слишком дорогими для строительства солнечных ферм до 1980 года. [277]
Новые государственные расходы, регулирование и политика помогли отрасли возобновляемых источников энергии пережить мировой финансовый кризис 2009 года лучше, чем многим другим секторам. [278] В 2022 году возобновляемые источники энергии составили 30% мирового производства электроэнергии, по сравнению с 21% в 1985 году. [8]
{{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь )МЭА. CC BY 4.0.● Источник данных по 2016 год: «Обновление рынка возобновляемой энергии / Прогноз на 2021 и 2022 годы» (PDF) . IEA.org . Международное энергетическое агентство. Май 2021 г. стр. 8. Архивировано (PDF) из оригинала 25 марта 2023 г.
IEA. Лицензия: CC BY 4.0
{{cite magazine}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link){{citation}}: CS1 maint: DOI inactive as of September 2024 (link) CS1 maint: numeric names: authors list (link)Несмотря на сбои в цепочке поставок и макроэкономические препятствия, инвестиции в энергетический переход в 2022 г. выросли на 31%, сравнявшись с ископаемым топливом
Начальные годы различаются в зависимости от сектора, но все секторы представлены с 2020 года.
Глобальные энергетические инвестиции в чистую энергию и ископаемое топливо, 2015-2023 (диаграмма)— Со страниц 8 и 12 отчета «Мировые энергетические инвестиции 2023» (архив).
В эту статью включен текст, опубликованный по лицензии British Open Government : Министерство бизнеса, энергетики и промышленной стратегии, Сводные энергетические балансы, показывающие долю возобновляемых источников энергии в предложении и спросе, опубликовано 24 сентября 2020 г., дата обращения 12 июля 2021 г.основные источники энергии в основном невозобновляемые: природный газ, нефть, уголь, торф и обычная ядерная энергия. Существуют также возобновляемые источники, включая древесину, растения, навоз, падающую воду, геотермальные источники, солнечную, приливную, ветровую и волновую энергию, а также мышечную силу человека и животных. Ядерные реакторы, которые производят собственное топливо ('бридеры'), и в конечном итоге термоядерные реакторы также относятся к этой категории.
Текст и изображения доступны по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International "CC BY 4.0 Deed | Attribution 4.0 International | Creative Commons". Архивировано из оригинала 16 октября 2017 г. Получено 21 октября 2020 г.{{cite web}}: CS1 maint: bot: original URL status unknown (link).
Определения из Викисловаря
Медиа из Commons
Новости из Викиновостей
Цитаты из Викицитатника
Тексты из Викиресурса
Учебники из Wikibooks
Ресурсы из Викиверситета
Данные из Викиданных