Возобновляемая энергия (или зеленая энергия ) — это энергия из возобновляемых природных ресурсов , которые пополняются в человеческом масштабе . Использование технологий возобновляемой энергетики помогает смягчить последствия изменения климата , обеспечить энергетическую безопасность , а также имеет некоторые экономические выгоды. [1] Обычно используемые виды возобновляемой энергии включают солнечную энергию , энергию ветра , гидроэнергетику , биоэнергетику и геотермальную энергию . Установки возобновляемой энергии могут быть большими или маленькими. Они подходят как для городской, так и для сельской местности. Возобновляемая энергия часто используется вместе с дальнейшей электрификацией . Это имеет несколько преимуществ: электричество может эффективно отводить тепло и транспортные средства , а также является чистым в момент потребления. [2] [3] Переменными возобновляемыми источниками энергии являются те, которые имеют колеблющийся характер, такие как энергия ветра и солнечная энергия. Напротив, контролируемые возобновляемые источники энергии включают гидроэлектроэнергию , биоэнергию или геотермальную энергию .
Системы возобновляемой энергетики быстро становятся более эффективными и дешевыми. В результате их доля в мировом потреблении энергии увеличивается. [4] Подавляющее большинство недавно установленных в мире электроэнергетических мощностей в настоящее время являются возобновляемыми. [5] В большинстве стран фотоэлектрическая солнечная энергия или береговая ветровая энергия являются самой дешевой новой электроэнергией. [6] Возобновляемая энергия может помочь снизить энергетическую бедность в сельских и отдаленных районах развивающихся стран , где отсутствие доступа к энергии часто препятствует экономическому развитию . Возобновляемые источники энергии существуют во всем мире. Это контрастирует с ресурсами ископаемого топлива , которые сосредоточены в ограниченном числе стран.
Существуют также другие технологии возобновляемой энергетики, которые все еще находятся в стадии разработки, например, улучшенные геотермальные системы , концентрированная солнечная энергия , целлюлозный этанол и морская энергия . [7] [8]
С 2011 по 2021 год доля возобновляемых источников энергии выросла с 20% до 28% мирового энергоснабжения. Использование ископаемой энергии сократилось с 68% до 62%, а ядерной — с 12% до 10%. Доля гидроэнергетики снизилась с 16% до 15%, а доля энергии солнца и ветра увеличилась с 2% до 10%. Биомасса и геотермальная энергия выросли с 2% до 3%. [9] [10] В 2022 году на возобновляемые источники энергии приходилось 30% мирового производства электроэнергии по сравнению с 21% в 1985 году. [11]
Во многих странах мира уже используются возобновляемые источники энергии, на долю которых приходится более 20% общего объема энергоснабжения. Некоторые страны производят более половины своей электроэнергии из возобновляемых источников энергии. [12] Некоторые страны производят всю свою электроэнергию из возобновляемых источников. [13] Согласно прогнозам, национальные рынки возобновляемых источников энергии будут продолжать активно расти в 2020-х годах и в последующий период. [14]
Развертыванию возобновляемых источников энергии препятствуют огромные субсидии на ископаемое топливо . [15] В 2022 году Международное энергетическое агентство (МЭА) обратилось ко всем странам с просьбой сократить свои политические, нормативные, разрешительные и финансовые препятствия для возобновляемых источников энергии. [16] Это увеличит шансы на то, что мир достигнет нулевых выбросов углекислого газа к 2050 году. [16] По данным МЭА, для достижения чистых нулевых выбросов к 2050 году 90% мирового производства электроэнергии должно будет производиться из возобновляемых источников. [17]
Вопрос о том, является ли ядерная энергетика возобновляемой энергией или нет, до сих пор остается спорным. Также ведутся дебаты вокруг геополитики , добычи металлов и полезных ископаемых, необходимых для солнечных панелей и батарей, возможной установки в заповедниках и необходимости переработки солнечных панелей. Хотя большинство возобновляемых источников энергии являются устойчивыми , некоторые из них нет. Например, некоторые источники биомассы являются неустойчивыми при нынешних темпах эксплуатации . [18]
Возобновляемая энергия обычно понимается как энергия, получаемая из постоянно происходящих природных явлений. Международное энергетическое агентство определяет это как «энергию, получаемую в результате природных процессов, которая восполняется быстрее, чем потребляется». Солнечная энергия , энергия ветра , гидроэлектроэнергия , геотермальная энергия и биомасса широко признаны основными видами возобновляемой энергии. [21] Возобновляемая энергия часто вытесняет традиционные виды топлива в четырех областях: производство электроэнергии , горячая вода / отопление помещений , транспорт и сельские (автономные) энергетические услуги. [22]
Хотя почти все виды возобновляемой энергии вызывают гораздо меньше выбросов углекислого газа, чем ископаемое топливо, этот термин не является синонимом низкоуглеродной энергетики . Некоторые невозобновляемые источники энергии, такие как атомная энергия , [ противоречиво ] почти не производят выбросов, в то время как некоторые возобновляемые источники энергии могут быть очень углеродоемкими, например, сжигание биомассы, если оно не компенсируется посадкой новых растений. [23] Возобновляемая энергия также отличается от устойчивой энергетики , 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 . [24]
В рамках глобальных усилий по ограничению изменения климата большинство стран взяли на себя обязательство добиться нулевых выбросов парниковых газов . [26] На практике это означает поэтапный отказ от ископаемого топлива и замену его источниками энергии с низким уровнем выбросов. [23] На Конференции Организации Объединенных Наций по изменению климата в 2023 году около трёх четвертей стран мира поставили цель утроить мощность возобновляемых источников энергии к 2030 году . год. [28]
Возобновляемая энергия также более равномерно распределена по миру, чем ископаемое топливо, которое сконцентрировано в ограниченном числе стран. [29] Это также приносит пользу для здоровья за счет снижения загрязнения воздуха , вызванного сжиганием ископаемого топлива. Потенциальная мировая экономия затрат на здравоохранение оценивается в триллионы долларов ежегодно. [30]
Переход на современные возобновляемые источники энергии имеет очень большую пользу для здоровья благодаря снижению загрязнения воздуха от ископаемого топлива. [31] [32] [33]
Две наиболее важные формы возобновляемой энергии, солнечная и ветровая, являются непостоянными источниками энергии : они не доступны постоянно. Напротив, электростанции, работающие на ископаемом топливе, обычно способны производить именно то количество энергии, которое требуется электросети в данный момент времени. Солнечную энергию можно улавливать только днем и в идеале в безоблачную погоду. Производство ветровой энергии может существенно меняться не только изо дня в день, но даже из месяца в месяц. [34] Это создает проблему при переходе от ископаемого топлива: спрос на энергию часто будет выше или ниже, чем могут обеспечить возобновляемые источники энергии. [35] Оба сценария могут привести к перегрузке электросетей , что приведет к перебоям в подаче электроэнергии .
Хранение энергии является важным способом борьбы с этой изменчивостью. [36] Внедрение хранения энергии, использование широкого спектра технологий возобновляемой энергетики и внедрение интеллектуальной сети могут снизить риски и затраты на внедрение возобновляемых источников энергии. [37]
Объединение сектора производства электроэнергии с другими секторами может повысить гибкость: например, транспортный сектор можно объединить, заряжая электромобили и отправляя электроэнергию от транспортного средства в сеть . [38] Аналогичным образом, промышленный сектор может быть связан с водородом, производимым электролизом, [39] и строительным сектором с накоплением тепловой энергии для отопления и охлаждения помещений. [40]
Хранение электрической энергии — это совокупность методов, используемых для хранения электрической энергии. Электрическая энергия сохраняется в периоды, когда производство (особенно из непостоянных источников, таких как энергия ветра , приливная энергия , солнечная энергия ) превышает потребление, и возвращается в сеть , когда производство падает ниже потребления. На долю гидроаккумулирующих гидроэлектростанций приходится более 85% всей электроэнергии, накопленной в сети . [41] Батареи все чаще используются для хранения [42] и вспомогательных услуг сети [43] , а также для домашнего хранения. [44] Зеленый водород является более экономичным средством долгосрочного хранения возобновляемой энергии с точки зрения капитальных затрат по сравнению с насосными гидроэлектростанциями или батареями. [45] [46]
В 2022 году солнечная энергия произвела во всем мире около 1,3 терраватт-часа (ТВтч), [12] что составляет 4,6% мировой электроэнергии. Почти весь этот рост произошел с 2010 года. [52] Солнечную энергию можно использовать везде, где есть солнечный свет; однако количество солнечной энергии, которую можно использовать для производства электроэнергии, зависит от погодных условий , географического положения и времени суток. [53]
Существует два основных способа использования солнечной энергии: солнечная тепловая энергия , которая преобразует солнечную энергию в тепло; и фотоэлектрическая энергия (PV), которая преобразует ее в электричество. [23] Фотоэлектрические системы гораздо более распространены: по состоянию на 2022 год на их долю приходится около двух третей мировой мощности солнечной энергии. [54] Она также растет гораздо более быстрыми темпами: в 2021 году новая установленная мощность составит 170 ГВт, [55] по сравнению с до 25 ГВт солнечной тепловой энергии. [54]
Пассивная солнечная энергия относится к ряду строительных стратегий и технологий, направленных на оптимизацию распределения солнечного тепла в здании. Примеры включают солнечные дымоходы , [23] ориентацию здания на солнце, использование строительных материалов, которые могут хранить тепло , и проектирование помещений, в которых воздух циркулирует естественным образом . [56]
С 2020 по 2022 год инвестиции в солнечные технологии почти удвоились со 162 миллиардов долларов США до 308 миллиардов долларов США, что обусловлено растущей зрелостью сектора и снижением затрат, особенно в солнечной фотоэлектрической (PV), на которую пришлось 90% от общего объема инвестиций. Китай и США были основными получателями, на долю которых в совокупности пришлось около половины всех инвестиций в солнечную энергию 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 Программа льготных тарифов Вьетнама компенсировала это снижение. Во всем мире в период с 2013 по 2021 год в солнечном секторе было добавлено 714 гигаватт (ГВт) солнечной фотоэлектрической энергии и мощности концентрированной солнечной энергии (CSP), при этом в 2021 году заметно вырастет количество крупномасштабных установок солнечного отопления, особенно в Китае, Европе, Турции и Японии. Мексика. [57]
Фотоэлектрическая система , состоящая из солнечных элементов , собранных в панели , преобразует свет в постоянный электрический ток посредством фотоэлектрического эффекта . [60] Фотоэлектрическая энергия имеет ряд преимуществ, которые делают ее самой быстрорастущей технологией возобновляемой энергетики. Это дешево, не требует особого обслуживания и масштабируемо; Добавить к существующей фотоэлектрической установке по мере необходимости очень просто. Главный его недостаток – плохая работа в пасмурную погоду. [23]
Фотоэлектрические системы варьируются от небольших жилых и коммерческих установок на крышах или интегрированных в зданиях установок до крупных фотоэлектрических электростанций общего назначения . [61] Солнечные панели домашнего хозяйства могут использоваться либо только для этого дома, либо, если они подключены к электрической сети, могут быть объединены с миллионами других. [62]
Первая солнечная электростанция промышленного масштаба была построена в 1982 году в Хесперии, Калифорния, компанией ARCO . [63] Завод не был прибыльным и был продан восемь лет спустя. [64] Однако в последующие десятилетия фотоэлектрические элементы стали значительно более эффективными и дешевыми. [65] В результате с 2010 года внедрение фотоэлектрических систем выросло в геометрической прогрессии. [66] Глобальная мощность увеличилась с 230 ГВт в конце 2015 года до 890 ГВт в 2021 году. [67] Самый быстрый рост фотоэлектрических систем наблюдался в Китае в период с 2016 по 2021 год, добавив 560 ГВт, больше, чем все страны с развитой экономикой вместе взятые. [68] Четыре из десяти крупнейших солнечных электростанций находятся в Китае, включая самую большую солнечную электростанцию Голмуд в Китае. [69]
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. [70] Солнечная тепловая энергия также может быть преобразована в электричество, используя пар, вырабатываемый из нагретой воды, для привода турбины , подключенной к генератору. Однако, поскольку производство электроэнергии таким способом намного дороже, чем фотоэлектрические электростанции, сегодня их очень мало. [71]
Люди использовали энергию ветра по крайней мере с 3500 года до нашей эры. До 20 века он в основном использовался для питания кораблей, ветряных мельниц и водяных насосов. Сегодня подавляющее большинство энергии ветра используется для выработки электроэнергии с помощью ветряных турбин. [23] Номинальная мощность современных промышленных ветряных турбин варьируется 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 мощности для конкретной турбины. [76] Районы, где ветры более сильные и постоянные, например морские и высокогорные участки, являются предпочтительными местами для ветряных электростанций.
В 2015 году электроэнергия, вырабатываемая ветром, покрыла почти 4% мирового спроса на электроэнергию, при этом было установлено почти 63 ГВт новых ветроэнергетических мощностей. Ветроэнергетика была ведущим источником новых мощностей в Европе, США и Канаде и вторым по величине в Китае. В Дании энергия ветра удовлетворяет более 40% спроса на электроэнергию, а Ирландия, Португалия и Испания удовлетворяют почти по 20%. [77]
Считается, что в глобальном масштабе долгосрочный технический потенциал ветровой энергии в пять раз превышает совокупное нынешнее мировое производство энергии или в 40 раз превышает текущий спрос на электроэнергию, при условии, что все необходимые практические барьеры будут преодолены. Это потребует установки ветряных турбин на больших площадях, особенно в районах с более высокими ветровыми ресурсами, таких как шельф, а также, вероятно, промышленного использования новых типов турбин VAWT в дополнение к используемым в настоящее время установкам с горизонтальной осью. Поскольку скорость ветра на море в среднем примерно на 90% выше, чем на суше, морские ресурсы могут давать значительно больше энергии, чем наземные турбины. [78]
Инвестиции в ветровые технологии достигли 161 миллиарда долларов США в 2020 году, при этом наземная ветроэнергетика доминировала в 80% от общего объема инвестиций в период с 2013 по 2022 год. Инвестиции в оффшорную ветроэнергетику почти удвоились до 41 миллиарда долларов США в период с 2019 по 2020 год, в основном благодаря политическим стимулам в Китае и расширению Европа. В период с 2013 по 2021 год мировая ветровая мощность увеличилась на 557 ГВт, при этом прирост мощности увеличивался в среднем на 19% каждый год. [57]
Поскольку вода примерно в 800 раз плотнее воздуха , даже медленный поток воды или умеренное морское волнение могут дать значительное количество энергии. Вода может генерировать электроэнергию с эффективностью преобразования около 90%, что является самым высоким показателем в возобновляемой энергетике. [82] Существует множество форм водной энергии:
Большая часть гидроэнергетики является гибкой и дополняет ветровую и солнечную. [86] В 2021 году мировая мощность возобновляемых гидроэлектростанций составила 1360 ГВт. [68] Разработана только треть мирового гидроэнергетического потенциала, составляющего 14 000 ТВтч/год. [87] [88] Новые гидроэнергетические проекты сталкиваются с противодействием со стороны местных сообществ из-за их большого воздействия, включая переселение сообществ и затопление мест обитания диких животных и сельскохозяйственных угодий. [89] Таким образом, основными проблемами для новых разработок являются высокие затраты и сроки получения разрешения, включая оценку окружающей среды и рисков, а также отсутствие экологического и социального признания. [90] Популярно обновлять старые плотины, тем самым повышая их эффективность и пропускную способность, а также ускоряя реагирование на энергосистему. [91] Если позволяют обстоятельства, существующие плотины, такие как плотина Рассела , построенная в 1985 году, могут быть обновлены с помощью оборудования «обратной откачки» для гидроаккумулирования , которое полезно при пиковых нагрузках или для поддержки прерывистой ветровой и солнечной энергии. Поскольку управляемая энергия более ценна, чем ПВИЭ [92] [93], страны с крупными гидроэлектростанциями, такие как Канада и Норвегия, тратят миллиарды на расширение своих сетей для торговли с соседними странами, имеющими ограниченные гидроэлектростанции. [94]
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 биомассу можно либо использовать непосредственно путем сжигания для производства тепла, либо превращать в более энергоемкое биотопливо, такое как этанол. По состоянию на 2012 год древесина является наиболее значимым источником энергии из биомассы [98] и обычно добывается из деревьев, вырубленных по лесохозяйственным причинам или для предотвращения пожаров . Муниципальные древесные отходы – например, строительные материалы или опилки – также часто сжигаются для получения энергии. [99] Крупнейшими производителями биоэнергии на основе древесины на душу населения являются страны с густыми лесами, такие как Финляндия, Швеция, Эстония, Австрия и Дания. [100]
Биоэнергетика может оказаться разрушительной для окружающей среды, если старые леса будут вырублены, чтобы освободить место для выращивания сельскохозяйственных культур. В частности, спрос на пальмовое масло для производства биодизельного топлива способствовал вырубке тропических лесов в Бразилии и Индонезии. [101] Кроме того, сжигание биомассы по-прежнему приводит к выбросам углерода, хотя и гораздо меньше, чем при сжигании ископаемого топлива (39 граммов CO 2 на мегаджоуль энергии по сравнению с 75 г/МДж для ископаемого топлива). [102]
Биотопливо в основном используется на транспорте, обеспечивая 3,5% мирового спроса на энергию для транспорта в 2022 году, [103] по сравнению с 2,7% в 2010 году. [104] Ожидается, что Biojet сыграет важную роль в краткосрочном сокращении выбросов углекислого газа в долгосрочной перспективе. перегонные рейсы. [105]
Помимо древесины, основными источниками биоэнергии являются биоэтанол и биодизель . [23] Биоэтанол обычно производится путем ферментации сахарных компонентов сельскохозяйственных культур, таких как сахарный тростник и кукуруза , а биодизельное топливо в основном производится из масел, извлеченных из растений, таких как соевое масло и кукурузное масло . [106] Большинство культур, используемых для производства биоэтанола и биодизеля, выращиваются специально для этой цели, [107] хотя по состоянию на 2015 год на использованное кулинарное масло приходилось 14% масла, используемого для производства биодизеля. [106] Биомасса, используемая для производства биотоплива варьируется в зависимости от региона. Кукуруза является основным сырьем в Соединенных Штатах, а в Бразилии доминирует сахарный тростник. [108] В Европейском Союзе, где биодизель более распространен, чем биоэтанол, основным сырьем являются рапсовое и пальмовое масло . [109] Китай, хотя и производит сравнительно меньше биотоплива, использует в основном кукурузу и пшеницу. [110] Во многих странах биотопливо либо субсидируется, либо обязательно включается в топливные смеси . [101]
Есть много других источников биоэнергии, которые являются более нишевыми или пока нежизнеспособны в больших масштабах. Например, биоэтанол можно было бы производить из целлюлозных частей сельскохозяйственных культур, а не только из семян, как это принято сегодня. [111] Сахарное сорго может быть многообещающим альтернативным источником биоэтанола из-за его устойчивости к широкому диапазону климатических условий. [112] Коровий навоз можно превратить в метан. [113] Существует также большое количество исследований, посвященных топливу из водорослей , которое привлекательно, поскольку водоросли являются непищевым ресурсом, растут примерно в 20 раз быстрее, чем большинство продовольственных культур, и их можно выращивать практически где угодно. [114]
Геотермальная энергия – это тепловая энергия (тепло), добываемая из земной коры . Оно возникает из нескольких различных источников , наиболее значимым из которых является медленный радиоактивный распад минералов, содержащихся в недрах Земли , [23], а также некоторое количество тепла, оставшегося от формирования Земли . [119] Некоторая часть тепла генерируется вблизи поверхности Земли в земной коре, но некоторая часть также течет из глубины Земли из мантии и ядра . [119] Добыча геотермальной энергии возможна в основном в странах, расположенных на краях тектонических плит , где горячая мантия Земли более обнажена. [120] По состоянию на 2023 год США обладают наибольшей геотермальной мощностью (2,7 ГВт, [121] или менее 0,2% от общей энергетической мощности страны [122] ), за ней следуют Индонезия и Филиппины. Глобальная мощность в 2022 году составила 15 ГВт. [121]
Геотермальную энергию можно использовать либо непосредственно для обогрева домов, как это принято в Исландии, либо для выработки электроэнергии. В меньших масштабах геотермальную энергию можно производить с помощью геотермальных тепловых насосов , которые могут извлекать тепло из грунта с температурой ниже 30 °C (86 °F), что позволяет использовать их на относительно небольших глубинах в несколько метров. [120] Для производства электроэнергии требуются крупные электростанции и температура земли не менее 150 °C (302 °F). В некоторых странах, например, в Кении (43%) и Индонезии (5%), электроэнергия, производимая из геотермальной энергии, составляет большую часть от общего объема. [123]
Технические достижения могут в конечном итоге сделать геотермальную энергию более доступной. Например, усовершенствованные геотермальные системы включают бурение на глубину около 10 километров (6,2 мили), разрушение горячих пород и извлечение тепла с помощью воды. Теоретически этот тип добычи геотермальной энергии можно осуществлять в любой точке Земли. [120]
Существуют также другие технологии возобновляемой энергетики, которые все еще находятся в стадии разработки, в том числе улучшенные геотермальные системы , концентрированная солнечная энергия , целлюлозный этанол и морская энергия . [7] [8] Эти технологии еще широко не продемонстрированы или имеют ограниченную коммерциализацию. Многие из них уже на горизонте и могут иметь потенциал, сравнимый с другими технологиями возобновляемой энергетики, но все еще зависят от привлечения достаточного внимания и финансирования исследований, разработок и демонстраций (НИОКР). [8]
В академическом, федеральном, [ необходимы разъяснения ] и коммерческом секторах существует множество организаций, которые проводят крупномасштабные передовые исследования в области возобновляемых источников энергии. Это исследование охватывает несколько направлений в спектре возобновляемых источников энергии. Большая часть исследований направлена на повышение эффективности и увеличение общего выхода энергии. [124] В последние годы многие исследовательские организации, поддерживаемые государством, сосредоточили свое внимание на возобновляемых источниках энергии. Двумя наиболее известными из этих лабораторий являются Сандианские национальные лаборатории и Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (NREL), обе из которых финансируются Министерством энергетики США и поддерживаются различными корпоративными партнерами. [125]
Усовершенствованные геотермальные системы (EGS) — это новый тип геотермальной энергии, который не требует природных резервуаров с горячей водой или пара для выработки электроэнергии. Большая часть подземного тепла в пределах досягаемости бурения улавливается твердыми породами, а не водой. [126] В технологиях EGS используется гидроразрыв пласта, чтобы разбить эти породы и высвободить содержащееся в них тепло, которое затем собирается путем закачки воды в землю. Этот процесс иногда называют «горячей сухой породой» (HDR). [127] В отличие от обычного извлечения геотермальной энергии, EGS может быть осуществим в любой точке мира, в зависимости от стоимости бурения. [128] Проекты EGS до сих пор в основном ограничивались демонстрационными установками , поскольку технология является капиталоемкой из-за высокой стоимости бурения. [129]
Морская энергия (также иногда называемая энергией океана) — это энергия, переносимая океанскими волнами , приливами , соленостью и перепадами температур океана . Технологии использования энергии движущейся воды включают энергию волн , энергию морских течений и силу приливов . Обратный электродиализ (RED) — это технология производства электроэнергии путем смешивания пресной и соленой морской воды в больших энергетических элементах. [130] [ нужна страница ] Большинство технологий сбора морской энергии все еще находятся на низком уровне технологической готовности и не используются в больших масштабах. Приливная энергетика обычно считается наиболее развитой, но не получила широкого распространения. [131] Крупнейшая в мире приливная электростанция находится на озере Сихва в Южной Корее, [132] которая производит около 550 гигаватт-часов электроэнергии в год. [133]
Земля излучает примерно 10 17 Вт инфракрасного теплового излучения, которое направляется в холодное космическое пространство. Солнечная энергия попадает на поверхность и атмосферу Земли и производит тепло. Используя различные теоретические устройства, такие как сборщик эмиссионной энергии (EEH) или терморадиационный диод, этот поток энергии можно преобразовать в электричество. Теоретически эту технологию можно использовать в ночное время. [134] [135]
Производство жидкого топлива из богатых нефтью (жиром) разновидностей водорослей является постоянной темой исследований. Испытываются различные микроводоросли, выращиваемые в открытых или закрытых системах, включая некоторые системы, которые можно использовать на заброшенных и пустынных землях. [136]
Сбор зарядов статического электричества с капель воды на металлических поверхностях — это экспериментальная технология, которая будет особенно полезна в странах с низким уровнем дохода и относительной влажностью воздуха более 60%. [137]
Реакторы-размножители , в принципе, могли бы извлекать почти всю энергию, содержащуюся в уране или тории , снижая потребность в топливе в 100 раз по сравнению с широко используемыми прямоточными легководными реакторами , которые извлекают менее 1% энергии из актинидов. металл (уран или торий), добытый из земли. [138] Высокая топливная эффективность реакторов-размножителей может значительно снизить обеспокоенность по поводу поставок топлива, использования энергии в горнодобывающей промышленности и хранения радиоактивных отходов . Благодаря добыче урана из морской воды (в настоящее время слишком дорогой, чтобы быть экономичной) топлива для реакторов-размножителей достаточно, чтобы удовлетворить мировые энергетические потребности в течение 5 миллиардов лет при общем уровне энергопотребления 1983 года, что делает ядерную энергию фактически возобновляемой энергией. [139] [140] Помимо морской воды, средние гранитные породы земной коры содержат значительные количества урана и тория, которые с помощью реакторов-размножителей могут обеспечить обильную энергию на оставшуюся продолжительность жизни Солнца в основной последовательности звездной эволюции. [141]
Искусственный фотосинтез использует методы, в том числе нанотехнологии , для хранения солнечной электромагнитной энергии в химических связях путем расщепления воды для производства водорода, а затем использования углекислого газа для производства метанола. [142] Исследователи в этой области стремились создать молекулярные имитаторы фотосинтеза, которые используют более широкую область солнечного спектра, используют каталитические системы, изготовленные из распространенных, недорогих материалов, которые являются прочными, легко восстанавливаемыми, нетоксичными, стабильными в различных условиях окружающей среды. условиях и работать более эффективно, позволяя большей части энергии фотонов попадать в запасные соединения, то есть углеводы (а не в построение и поддержание живых клеток). [143] Тем не менее, известные исследования сталкиваются с препятствиями: Sun Catalytix, дочернее предприятие Массачусетского технологического института, прекратила масштабирование своего прототипа топливного элемента в 2012 году, поскольку он предлагает мало экономии по сравнению с другими способами получения водорода из солнечного света. [144]
Одной из попыток декарбонизации транспорта является более широкое использование электромобилей (EV). [145] Несмотря на это и использование биотоплива , такого как биоджет , менее 4% транспортной энергии приходится на возобновляемые источники энергии. [146] Иногда водородные топливные элементы используются для тяжелого транспорта. [147] Между тем, в будущем электротопливо может также сыграть большую роль в декарбонизации таких трудно поддающихся сокращению выбросов секторов, как авиация и морское судоходство. [148]
Солнечное нагрев воды вносит важный вклад в производство возобновляемого тепла во многих странах, особенно в Китае, на долю которого в настоящее время приходится 70% общемирового объема (180 ГВттепл.). Большинство этих систем установлены в многоквартирных жилых домах [149] и удовлетворяют часть потребностей в горячей воде примерно 50–60 миллионов домохозяйств в Китае. Во всем мире установленные солнечные водонагревательные системы удовлетворяют часть потребностей в нагреве воды более чем 70 миллионов домохозяйств.
Тепловые насосы обеспечивают как отопление, так и охлаждение, а также сглаживают кривую спроса на электроэнергию и, таким образом, становятся все более приоритетными. [150] Возобновляемая тепловая энергия также быстро растет. [151] Около 10% энергии для отопления и охлаждения приходится на возобновляемые источники энергии. [152]
Некоторые исследования говорят, что глобальный переход на 100% возобновляемую энергию во всех секторах – энергетике, теплоснабжении, транспорте и промышленности – осуществим и экономически целесообразен. [153] [154] [155]
Большинство новых возобновляемых источников энергии — это солнечная энергия, за ней следует ветер, затем гидроэнергия, а затем биоэнергетика. [156] Инвестиции в возобновляемые источники энергии, особенно в солнечную энергию, как правило, более эффективны в создании рабочих мест, чем инвестиции в уголь, газ или нефть. [157] [158] По состоянию на 2020 год во всем мире в возобновляемых источниках энергии занято около 12 миллионов человек, при этом солнечная фотоэлектрическая технология является технологией, в которой занято больше всего - почти 4 миллиона человек. [159] Однако по состоянию на февраль 2024 года мировое предложение рабочей силы для солнечной энергетики значительно отстает от спроса, поскольку университеты во всем мире по-прежнему производят больше рабочей силы для ископаемого топлива, чем для отраслей возобновляемой энергетики. [160]
В 2021 году на долю Китая пришлось почти половина мирового прироста производства возобновляемой электроэнергии. [161]
В 135 странах установлено 3146 гигаватт, а в 156 странах действуют законы, регулирующие сектор возобновляемых источников энергии. [9] [10]
В 2020 году во всем мире будет создано более 10 миллионов рабочих мест, связанных с отраслями возобновляемой энергетики, причем солнечная фотоэлектрическая энергия станет крупнейшим работодателем в области возобновляемых источников энергии. [162] В период с 2019 по 2022 год в секторах чистой энергетики во всем мире было создано около 4,7 миллионов рабочих мест, что в общей сложности составит 35 миллионов рабочих мест к 2022 году. [163] : 5
Международное агентство по возобновляемым источникам энергии (IRENA) заявило, что около 86% (187 ГВт) возобновляемых мощностей, добавленных в 2022 году, имели более низкие затраты, чем электроэнергия, вырабатываемая из ископаемого топлива. [164] IRENA также заявила, что добавленная мощность с 2000 года сократит счета за электроэнергию в 2022 году как минимум на 520 миллиардов долларов США, а в странах, не входящих в ОЭСР, экономия в течение срока службы от увеличения мощности в 2022 году снизит затраты до 580 миллиардов долларов США. [164]
* = 2018 г. Все остальные значения за 2019 г.
Результаты недавнего обзора литературы пришли к выводу, что, поскольку производители парниковых газов (ПГ) начинают нести ответственность за ущерб, причиненный выбросами ПГ, приводящими к изменению климата, высокая стоимость смягчения ответственности обеспечит мощные стимулы для внедрения технологий возобновляемой энергетики. . [179]
За десятилетие 2010–2019 годов мировые инвестиции в мощности возобновляемых источников энергии, за исключением крупных гидроэлектростанций, составили 2,7 триллиона долларов США, из которых вклад крупнейших стран - Китая - 818 миллиардов долларов США, США - 392,3 миллиарда долларов США, Японии - 210,9 миллиардов долларов США, вклада Германии 183,4 миллиарда долларов США, а Великобритания внесла 126,5 миллиарда долларов США. [180] Это увеличение более чем в три, а возможно, и в четыре раза превышает эквивалентную сумму, инвестированную за десятилетие 2000–2009 годов (данные за 2000–2003 годы отсутствуют). [180]
По оценкам, по состоянию на 2022 год 28% электроэнергии в мире будет производиться за счет возобновляемых источников энергии. Это больше, чем 19% в 1990 году. [181]
В отчете МЭА за декабрь 2022 года прогнозируется, что в 2022-2027 годах объем возобновляемых источников энергии, согласно его основному прогнозу, вырастет почти на 2 400 ГВт, что соответствует всей установленной мощности Китая в 2021 году. Это на 85% ускорение по сравнению с предыдущими пятью. лет, что почти на 30% выше, чем прогнозировало МЭА в своем отчете за 2021 год, что стало крупнейшим за всю историю пересмотром в сторону повышения. Ожидается, что в течение прогнозируемого периода на долю возобновляемых источников энергии придется более 90% глобального роста электроэнергетических мощностей. [68] МЭА считает, что для достижения нулевых выбросов к 2050 году 90% мирового производства электроэнергии должно будет производиться из возобновляемых источников. [17]
В июне 2022 года исполнительный директор МЭА Фатих Бироль заявил, что странам следует больше инвестировать в возобновляемые источники энергии, чтобы «ослабить давление на потребителей из-за высоких цен на ископаемое топливо, сделать наши энергетические системы более безопасными и направить мир на путь достижения наших климатических целей». [183]
Пятилетний план Китая до 2025 года включает увеличение прямого отопления за счет возобновляемых источников энергии, таких как геотермальная и солнечная энергия. [184]
REPowerEU , план ЕС по избавлению от зависимости от ископаемого российского газа , как ожидается, потребует гораздо большего количества экологически чистого водорода . [185]
Ожидается, что после переходного периода производство возобновляемой энергии будет составлять большую часть мирового производства энергии. В 2018 году компания по управлению рисками DNV GL прогнозирует, что к 2050 году мировой баланс первичной энергии будет поровну разделен между ископаемыми и неископаемыми источниками. [187]
В июле 2014 года WWF и Институт мировых ресурсов организовали дискуссию между рядом крупных компаний США, которые заявили о своем намерении увеличить использование возобновляемых источников энергии. В ходе этих обсуждений был выявлен ряд «принципов», которые компании, стремящиеся к более широкому доступу к возобновляемым источникам энергии, считают важными рыночными результатами. Эти принципы включали выбор (между поставщиками и между продуктами), конкурентоспособность затрат, долгосрочные поставки по фиксированной цене, доступ к сторонним механизмам финансирования и сотрудничество. [188]
В статистике Великобритании, опубликованной в сентябре 2020 года, отмечается, что «доля спроса, удовлетворяемого за счет возобновляемых источников энергии, варьируется от низкого уровня в 3,4 процента (для транспорта, в основном за счет биотоплива) до максимума, превышающего 20 процентов для «других конечных пользователей», что в значительной степени является сектор услуг и коммерция, потребляющие сравнительно большое количество электроэнергии, а также промышленность». [189]
В некоторых местах отдельные домохозяйства могут выбрать приобретение возобновляемой энергии в рамках программы потребительской зеленой энергии .
Возобновляемая энергия в развивающихся странах становится все более используемой альтернативой энергии ископаемого топлива , поскольку эти страны наращивают свои поставки энергии и решают проблему энергетической бедности . Технологии возобновляемой энергетики когда-то считались недоступными для развивающихся стран. [190] Однако с 2015 года инвестиции в возобновляемые источники энергии, не связанные с гидроэнергетикой, были выше в развивающихся странах , чем в развитых странах, и составили 54% мировых инвестиций в возобновляемые источники энергии в 2019 году. [191] Международное энергетическое агентство прогнозирует, что возобновляемые источники энергии будут обеспечить большую часть роста поставок энергоносителей до 2030 года в Африке, Центральной и Южной Америке, а также 42% роста поставок в Китае. [192]
Большинство развивающихся стран обладают богатыми ресурсами возобновляемой энергии, включая солнечную энергию , энергию ветра , геотермальную энергию и биомассу , а также способностью производить относительно трудоемкие системы, которые их используют. Развивая такие источники энергии, развивающиеся страны могут снизить свою зависимость от нефти и природного газа, создавая энергетические портфели, менее уязвимые к росту цен. Во многих случаях эти инвестиции могут быть менее дорогостоящими, чем энергетические системы, работающие на ископаемом топливе. [193]В Кении геотермальная электростанция Олкария V — одна из крупнейших в мире. [194] Проект Великой Эфиопской плотины эпохи Возрождения включает в себя ветряные турбины. [195] Предполагается, что после завершения строительства солнечная электростанция в Уарзазате в Марокко будет обеспечивать электроэнергией более миллиона человек. [196]
Политика поддержки возобновляемых источников энергии сыграла жизненно важную роль в их расширении. Если в начале 2000-х годов Европа доминировала в разработке энергетической политики , то сейчас большинство стран мира имеют ту или иную форму энергетической политики. [197]
Международное агентство по возобновляемым источникам энергии (IRENA) является межправительственной организацией , занимающейся продвижением внедрения возобновляемых источников энергии во всем мире. Целью проекта является предоставление конкретных политических рекомендаций и содействие наращиванию потенциала и передаче технологий. IRENA была создана в 2009 году, когда 75 стран подписали устав IRENA. [198] По состоянию на апрель 2019 г. в состав IRENA входят 160 государств-членов. [199] Тогдашний генеральный секретарь ООН Пан Ги Мун заявил, что возобновляемые источники энергии могут поднять беднейшие страны на новый уровень процветания, [200] и в сентябре 2011 года он запустил инициативу ООН « Устойчивая энергетика для всех», направленную на улучшение доступа к энергии. , эффективность и внедрение возобновляемых источников энергии. [201]
Парижское соглашение 2015 года об изменении климата побудило многие страны разработать или усовершенствовать политику использования возобновляемых источников энергии. [14] В 2017 году в общей сложности 121 страна приняла ту или иную форму политики возобновляемой энергетики. [197] Национальные цели в этом году существовали в 176 странах. [14] Кроме того, существует широкий спектр политик на уровне штата/провинции и на местном уровне. [104] Некоторые коммунальные предприятия помогают планировать или устанавливать системы энергоснабжения в жилых домах .
Многие национальные правительства, правительства штатов и местные органы власти создали зеленые банки . Зеленый банк — это квазигосударственное финансовое учреждение, которое использует государственный капитал для привлечения частных инвестиций в экологически чистые энергетические технологии. [202] Зеленые банки используют различные финансовые инструменты для преодоления рыночных разрывов, которые препятствуют внедрению чистой энергии.
Климатическая нейтральность к 2050 году является главной целью Европейского «Зеленого курса» . [203] Одной из целей Европейского Союза по достижению климатической нейтральности является декарбонизация своей энергетической системы путем достижения «чистых нулевых выбросов парниковых газов к 2050 году». [204]
В отчете Международного агентства по возобновляемым источникам энергии (IRENA) за 2023 год о финансировании возобновляемой энергетики отмечается устойчивый рост инвестиций с 2018 года: 348 миллиардов долларов США в 2020 году (рост на 5,6% по сравнению с 2019 годом), 430 миллиардов долларов США в 2021 году (рост на 24% по сравнению с 2020 годом), и 499 млрд долларов США в 2022 году (рост на 16%). Эта тенденция обусловлена растущим признанием роли возобновляемых источников энергии в смягчении последствий изменения климата и повышении энергетической безопасности , а также интересом инвесторов к альтернативам ископаемому топливу. Такая политика, как льготные тарифы в Китае и Вьетнаме, значительно увеличила внедрение возобновляемых источников энергии. Кроме того, с 2013 по 2022 год затраты на установку солнечных фотоэлектрических (PV), береговых и морских ветровых установок упали на 69%, 33% и 45% соответственно, что сделало возобновляемые источники энергии более экономически эффективными. [205] [57]
В период с 2013 по 2022 год в секторе возобновляемой энергетики произошла значительная переориентация инвестиционных приоритетов. Заметно увеличились инвестиции в технологии солнечной и ветровой энергетики. Напротив, другие возобновляемые технологии, такие как гидроэнергетика (включая гидроаккумулирующие гидроэлектростанции ), 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%, упав с 35 миллиардов долларов США до 17 миллиардов долларов США. [57]
В 2023 году в секторе возобновляемых источников энергии произошел значительный всплеск инвестиций, особенно в солнечные и ветровые технологии, на общую сумму около 200 миллиардов долларов США, что на 75% больше, чем в предыдущем году. Увеличение инвестиций в 2023 году составило от 1% до 4% ВВП в ключевых регионах, включая США, Китай, Европейский Союз и Индию. [206]
Производство возобновляемой электроэнергии с помощью ветра и солнца варьируется . Это приводит к снижению коэффициента мощности и может потребовать сохранения некоторых газовых электростанций или других управляемых генерирующих мощностей в режиме ожидания [209] [210] [211] до тех пор, пока не будет достаточно накопленной энергии, реагирования на спрос , улучшения сети и / или мощности базовой нагрузки . из бесперебойных источников, таких как гидроэнергетика , атомная энергетика или биоэнергетика.
Рынок технологий возобновляемой энергетики продолжает расти. Проблемы изменения климата и увеличение количества зеленых рабочих мест в сочетании с высокими ценами на нефть, пиком добычи нефти , нефтяными войнами, разливами нефти , продвижением электромобилей и возобновляемой электроэнергии, ядерными катастрофами и растущей государственной поддержкой способствуют увеличению законодательства, стимулов и коммерциализации возобновляемых источников энергии . [212] [ нужен лучший источник ]
Международное энергетическое агентство заявило, что внедрение технологий возобновляемых источников энергии обычно увеличивает разнообразие источников электроэнергии и, за счет местного производства, способствует гибкости системы и ее устойчивости к центральным потрясениям. [213]
Следует ли считать ядерную энергетику формой возобновляемой энергии, является постоянным предметом дискуссий. Законодательные определения возобновляемой энергии обычно исключают многие существующие технологии ядерной энергетики, за заметным исключением штата Юта . [214] Определения технологий возобновляемой энергетики, взятые из словарей, часто опускают или явно исключают упоминание источников ядерной энергии, за исключением естественного тепла ядерного распада , вырабатываемого на Земле . [215] [216]
По данным Управления энергетической информации, самое распространенное топливо, используемое на обычных атомных электростанциях , уран-235 является «невозобновляемым» , однако организация ничего не говорит о переработанном МОКС-топливе . [216] Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии не упоминает ядерную энергетику в своем определении «основ энергетики». [217]
В 1987 году Комиссия Брундтланд (WCED) отнесла реакторы деления, которые производят больше делящегося ядерного топлива , чем потребляют ( реакторы-размножители , а в случае разработки и термоядерную энергию ), среди традиционных возобновляемых источников энергии , таких как солнечная энергия и гидроэнергетика . [218] Мониторинг и хранение радиоактивных отходов также необходимы при использовании других возобновляемых источников энергии, таких как геотермальная энергия. [219]
Геополитическое влияние растущего использования возобновляемых источников энергии является предметом постоянных дискуссий и исследований. [220] Многие страны-производители ископаемого топлива, такие как Катар , Россия , Саудовская Аравия и Норвегия , в настоящее время способны оказывать дипломатическое или геополитическое влияние благодаря своему нефтяному богатству. Ожидается, что большинство из этих стран окажутся в числе геополитических «проигравших» энергетического перехода, хотя некоторые, например Норвегия, также являются крупными производителями и экспортерами возобновляемой энергии. Ископаемое топливо и инфраструктура для его добычи могут в долгосрочной перспективе стать бесполезными активами . [221] Было высказано предположение, что страны, зависящие от доходов от ископаемого топлива, однажды могут обнаружить, что в их интересах быстро распродать оставшееся ископаемое топливо. [222]
И наоборот, ожидается, что страны, богатые возобновляемыми ресурсами и минералами, необходимыми для технологий возобновляемых источников энергии, получат влияние. [223] [224] В частности, Китай стал доминирующим в мире производителем технологий, необходимых для производства или хранения возобновляемой энергии, особенно солнечных панелей , ветряных турбин и литий-ионных батарей . [225] Страны, богатые солнечной и ветровой энергией, могут стать крупными экспортерами энергии. [226] Некоторые из них могут производить и экспортировать экологически чистый водород , [227] [226] хотя, согласно прогнозам, в 2050 году электроэнергия станет доминирующим энергоносителем , на долю которого будет приходиться почти 50% общего потребления энергии (по сравнению с 22% в 2015 году). [228] Страны с большими незаселенными территориями, такие как Австралия, Китай и многие страны Африки и Ближнего Востока, имеют потенциал для создания огромных установок возобновляемой энергии. Производство технологий возобновляемой энергетики требует редкоземельных элементов с новыми цепочками поставок. [229]
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, в истории которых происходили военные перевороты , находятся под угрозой нестабильности из-за сокращения доходов от нефти. [230]
Исследование показало, что переход от ископаемого топлива к системам возобновляемой энергии снижает риски, связанные с добычей полезных ископаемых, торговлей и политической зависимостью, поскольку системы возобновляемой энергии не нуждаются в топливе – они зависят от торговли только для приобретения материалов и компонентов во время строительства. [231]
В октябре 2021 года европейский комиссар по борьбе с изменением климата Франс Тиммерманс предположил, что «лучший ответ» на глобальный энергетический кризис 2021 года — «уменьшить нашу зависимость от ископаемого топлива». [232] Он сказал, что те, кто обвиняет европейский «Зеленый курс», делают это «возможно, по идеологическим причинам, а иногда и по экономическим причинам, направленным на защиту своих корыстных интересов». [232] Некоторые критики обвинили Систему торговли выбросами Европейского Союза (EU ETS) и закрытие атомных электростанций в содействии энергетическому кризису. [233] [234] [235] Президент 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 должен быть связан с диверсификацией наших поставщиков... и, что особенно важно, с ускорением перехода к экологически чистой энергии». [236]
Переход к возобновляемым источникам энергии требует увеличения добычи некоторых металлов и минералов . [237] Панели солнечной энергии требуют большого количества алюминия. [238] Это влияет на окружающую среду и может привести к экологическому конфликту . [239]
Международное энергетическое агентство не признает нехватки ресурсов, но заявляет, что их предложение может с трудом соответствовать мировым климатическим амбициям. Ожидается, что наибольший спрос будут вызывать электромобили (EV) и аккумуляторные батареи. Ветровые электростанции и солнечные панели потребляют меньше энергии. Расширение электрических сетей требует больших объемов меди и алюминия . МЭА рекомендует увеличить масштабы переработки. К 2040 году количество меди , лития , кобальта и никеля из отработанных батарей может снизить совокупную потребность в первичных источниках этих минералов примерно на 10%. [237]
Ожидается, что спрос на литий к 2040 году вырастет в 42 раза. Прогнозируется, что разведка графита и никеля вырастет примерно в 20 раз. Для каждого из наиболее важных минералов и металлов значительная доля ресурсов сосредоточена только в одной стране: медь в Чили , никель в Индонезии , редкоземельные элементы в Китае , кобальт в Демократической Республике Конго (ДРК) и литий в Австралия . Китай доминирует в их переработке. [237]
Спорным подходом является глубоководная добыча полезных ископаемых . Минералы можно собирать из новых источников, таких как полиметаллические конкреции , лежащие на морском дне , [240] но это может нанести ущерб биоразнообразию. [241]
Переход к возобновляемым источникам энергии зависит от невозобновляемых ресурсов, таких как добытые металлы. [242] Производство фотоэлектрических панелей, ветряных турбин и батарей требует значительного количества редкоземельных элементов [243] , которые оказывают значительное социальное и экологическое воздействие, если их добывать в лесах и на охраняемых территориях. [244] Из-за совместного присутствия редкоземельных и радиоактивных элементов ( тория , урана и радия ) добыча редкоземельных элементов приводит к образованию низкоактивных отходов . [245] В Африке переход к «зеленой» энергетике вызвал бум в горнодобывающей промышленности, вызвав вырубку лесов и создав возможность распространения зоонозных заболеваний . Чтобы смягчить последствия изменения климата и предотвратить эпидемии, некоторые территории должны остаться нетронутыми. [246]
Установки, используемые для производства ветровой, солнечной и гидроэнергии, представляют собой растущую угрозу ключевым заповедным зонам, при этом объекты строятся в зонах, отведенных для охраны природы, и в других экологически чувствительных зонах. Они часто намного больше, чем электростанции, работающие на ископаемом топливе, и для производства эквивалентного количества энергии им нужны площади земли в 10 раз больше, чем угля или газа. [247] Более 2000 объектов возобновляемой энергетики построены и еще больше строятся в районах, имеющих экологическое значение и угрожающих среде обитания видов растений и животных по всему миру. Команда авторов подчеркнула, что их работу не следует интерпретировать как направленную против возобновляемых источников энергии, поскольку возобновляемые источники энергии имеют решающее значение для сокращения выбросов углекислого газа. Ключевым моментом является обеспечение того, чтобы объекты возобновляемой энергетики строились в местах, где они не наносят ущерба биоразнообразию. [248]
В 2020 году ученые опубликовали карту мира территорий, содержащих возобновляемые источники энергии, а также оценки их совпадения с «ключевыми территориями биоразнообразия», «остающейся дикой природой» и « охраняемыми территориями ». Авторы считают, что необходимо тщательное стратегическое планирование . [249] [250] [251]
Солнечные панели перерабатываются, чтобы сократить электронные отходы и создать источник материалов, которые в противном случае пришлось бы добывать, [252] но такой бизнес все еще невелик, и работа по улучшению и расширению процесса продолжается. [253] [254] [255]
Солнечные электростанции могут конкурировать с пахотными землями , [242] [257], в то время как прибрежные ветряные электростанции сталкиваются с сопротивлением из-за эстетических проблем и шума, который влияет как на людей, так и на дикую природу. [258] [259] [260] [ для проверки необходима цитата ] В Соединенных Штатах проект Cape Wind в Массачусетсе был отложен на несколько лет отчасти из-за эстетических соображений. Однако жители других районов настроены более позитивно. По словам члена городского совета, подавляющее большинство местных жителей считают, что ветряная электростанция Ардроссан в Шотландии улучшила этот район. [261] Эти опасения, когда они направлены против возобновляемых источников энергии, иногда описываются как отношение «не на моем заднем дворе» ( NIMBY ).
В документе правительства Великобритании от 2011 года говорится, что «проекты, как правило, имеют больше шансов на успех, если они имеют широкую общественную поддержку и согласие местных сообществ. Это означает предоставление сообществам как права голоса, так и заинтересованности». [262] В таких странах, как Германия и Дания, многие проекты по возобновляемым источникам энергии принадлежат сообществам, особенно через кооперативные структуры, и вносят значительный вклад в общий уровень использования возобновляемых источников энергии. [263] [264]
В международных опросах общественного мнения наблюдается сильная поддержка возобновляемых источников энергии, таких как солнечная энергия и энергия ветра. [212] [265]
До развития угля в середине 19 века почти вся используемая энергия была возобновляемой. Самое старое известное использование возобновляемой энергии в виде традиционной биомассы для разжигания пожаров датируется более миллиона лет назад. Использование биомассы для сжигания огня стало обычным явлением лишь спустя много сотен тысяч лет. [266] Вероятно, вторым старейшим способом использования возобновляемых источников энергии является использование ветра для управления судами по воде. Эту практику можно проследить примерно 7000 лет назад, на кораблях в Персидском заливе и на Ниле. [267] Геотермальная энергия горячих источников использовалась для купания со времен палеолита и для обогрева помещений со времен Древнего Рима. [268] Перемещаясь во времена письменной истории, основными источниками традиционной возобновляемой энергии были человеческий труд , энергия животных , энергия воды , ветер, ветряные мельницы для дробления зерна и дрова , традиционная биомасса.
В 1885 году Вернер Сименс , комментируя открытие фотоэлектрического эффекта в твёрдом состоянии, писал:
В заключение я бы сказал, что как бы велика ни была научная значимость этого открытия, его практическая ценность будет не менее очевидна, если мы задумаемся о том, что поставки солнечной энергии одновременно безграничны и бесплатны и что она будет продолжать изливаться. обрушивались на нас на протяжении бесчисленных веков после того, как все запасы угля на земле были исчерпаны и забыты. [269]
Макс Вебер упомянул об окончании ископаемого топлива в заключительных параграфах своей книги « Протестантская этика и дух капитализма », опубликованной в 1905 году. [270] Разработка солнечных двигателей продолжалась до начала мировой войны. Первая война. Важность солнечной энергии была признана в статье Scientific American 1911 года : «В далеком будущем исчерпанное природное топливо [солнечная энергия] останется единственным средством существования человечества». [271]
Теория пика добычи нефти была опубликована в 1956 году. [272] В 1970-х годах экологи продвигали развитие возобновляемых источников энергии как в качестве замены возможного истощения запасов нефти , так и в качестве средства ухода от зависимости от нефти, а также для первого электричества. появились генерирующие ветряные турбины . Солнечная энергия уже давно использовалась для отопления и охлаждения, но до 1980 года солнечные панели были слишком дорогими для строительства солнечных ферм. [273]
Новые государственные расходы, регулирование и политика помогли отрасли возобновляемых источников энергии пережить глобальный финансовый кризис 2009 года лучше, чем многим другим секторам. [274] В 2022 году на возобновляемые источники энергии пришлось 30% мирового производства электроэнергии по сравнению с 21% в 1985 году. [11]
Наш ускоренный пример показывает, что глобальные мощности возобновляемых источников энергии могут увеличиться еще на 25% по сравнению с основным прогнозом, если страны решат проблемы политики, регулирования, разрешений и финансирования. …… Этот более быстрый рост значительно сократит разрыв в объеме роста возобновляемой электроэнергии, который необходим на пути к чистым нулевым выбросам к 2050 году.
{{cite journal}}: Требуется цитировать журнал |journal=( помощь )МЭА. CC BY 4.0.● Источник данных за 2016 год: «Обзор рынка возобновляемых источников энергии / прогноз на 2021 и 2022 годы» (PDF) . IEA.org . Международное энергетическое агентство. Май 2021. с. 8. Архивировано (PDF) оригинала 25 марта 2023 года.
МЭА. Лицензия: CC BY 4.0.
{{cite magazine}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link){{citation}}: CS1 maint: numeric names: authors list (link)Несмотря на перебои в цепочках поставок и макроэкономические препятствия, инвестиции в энергетический переход в 2022 году подскочили на 31% и сравнялись с показателями ископаемого топлива.
Глобальные энергетические инвестиции в чистую энергию и ископаемое топливо, 2015–2023 гг. (диаграмма)— Со страниц 8 и 12 журнала World Energy Investment 2023 (архив).
В эту статью включен текст, опубликованный в соответствии с Британской лицензией открытого правительства : Министерство бизнеса, энергетики и промышленной стратегии, Агрегированные энергетические балансы, показывающие долю возобновляемых источников энергии в спросе и предложении, опубликовано 24 сентября 2020 г., по состоянию на 12 июля 2021 г.Сегодняшние первичные источники энергии в основном невозобновляемые: природный газ, нефть, уголь, торф и традиционная ядерная энергия. Существуют также возобновляемые источники, в том числе древесина, растения, навоз, падающая вода, геотермальные источники, солнечная энергия, энергия приливов, ветра и волн, а также мускульная сила человека и животных. Ядерные реакторы, которые производят собственное топливо («размножители») и, в конечном итоге, термоядерные реакторы, также относятся к этой категории.
Текст и изображения доступны по международной лицензии Creative Commons Attribution 4.0 «CC BY 4.0 Deed | Attribution 4.0 International | Creative Commons». Архивировано из оригинала 16 октября 2017 года . Проверено 21 октября 2020 г.{{cite web}}: CS1 maint: bot: original URL status unknown (link).
Определения из Викисловаря
СМИ из Commons
Новости из Викиновостей
Цитаты из Wikiquote
Тексты из Wikisource
Учебники из Wikibooks
Ресурсы из Викиверситета
Данные из Викиданных