Электростанции плюсы и минусы: Преимущества и недостатки тепловых электростанций / Тепловые электростанции (ТЭС) / Статьи

Солнечные батареи — типы и отличия, плюсы и минусы

• Главная
• Информация
• Статьи

Статьи компании «Группа Зелёные технологии»

Статьи о технических новинках, готовых решениях энергосистем на основе солнечной энергии, а также о передовых технологиях и характеристиках оборудования представленных на Российском рынке нашей компанией.

Задать вопрос

Наши специалисты ответят на любой интересующий вопрос по услуге

Солнечные батареи, плюсы и минусы

Как известно солнечные батареи используют в альтернативной или возобновляемой энергетике для генерации электроэнергии используя солнечное излучение.

Существует несколько типов солнечных батарей — монокристаллические, поликристаллические, тонкой плёнки или аморфные и прозрачные. У каждого типа панелей разный КПД, внешний вид и характеристики при одной и той же мощности, поэтому при проектировании солнечной электростанции всегда встаёт вопрос — какие выбрать.

Рассмотрим их более подробно.

Монокристаллическая солнечная батарея

Элементы имеют ячеистую структуру.

ПЛЮСЫ

Самый высокий КПД, до 22%

Габаритные размеры меньше, чем у остальных батарей той же мощности

Длительный срок службы — более 25 лет

МИНУСЫ

Высокая цена

Чувствительны к загрязнению поверхности

Поликристаллическая солнечная батарея

Элементы имеют квадратную форму.

ПЛЮСЫ

Имеют КПД до 18%.

Цена в среднем ниже на 10%, чем на монокристаллические.

Небольшой процент брака

МИНУСЫ

Мене устойчивы к воздействию высоких температур, снижается КПД

Большие размеры, чем у монокристаллической той же мощности

Солнечные батареи нового поколения High Power

Инновационные технологии, очень высокое качество, эстетичный вид, небольшие размеры отличают эту солнечную панель от поликристаллических, монокристаллических, а так же из аморфного кремния. Отличие в том, что в них отсутствуют кремниевые ячейки и плёнки.

Солнечные батареи High Power отлично генерируют электроэнергию в плохую или пасмурную погоду, при недостаточной освещенности, при рассеянном свете или в жарком климате. Поэтому, для регионов со слабой солнечной активностью, с небольшим количеством солнечных дней в году, теневых и северных сторон рекомендуются использовать солнечные батареи на основе халькопирита CIGS [Cu (In, Ga) Se2].

Они имеют КПД почти 17%. Эффективность модулей увеличена на 50%, поэтому с одного квадратного метра батарея собирает более 150 Вт.

ПЛЮСЫ

Низкая цена

Эстетичный внешний вид

Устойчива к высоким температурам, чем больше температура, тем больше КПД

Прекрасно работает в рассеянном свете

Из-за отсутствия деградации в течение 25 лет работы вообще не изменяются характеристики в отличие от кремниевых модулей, которые в процессе старения теряют до 20% своей мощности.

МИНУСЫ

Относительно небольшая мощность — max 160 Вт

Затраты на крепёжные системы больше, так как из-за низкой мощности необходимо устанавливать большее количество батарей

ВАРИАНТЫ ПРИМЕНЕНИЯ
    

Прозрачная солнечная батарея

Прозрачная солнечная батарея состоит из тонкой пленки аморфного кремния и микро прозрачной кремниевой пленки, которые наносятся на стеклянное основание.

Она используются в промышленном и гражданском строительстве зданий для остекления фасадов зданий, в производстве окон, ограждений, парковок, рекламных щитов, навесов и многих других архитектурных проектах. Применение прозрачных солнечных панелей открывает большие возможности перед архитекторами и проектировщиками в области проектных и дизайнерских решений.

Изготавливаются в разный цвет и разный процент прозрачности под заказ.

Цена на этот тип батарей самая низкая, так как затраты на их производство постоянно падают.

ПЛЮСЫ

Низкая цена

Эстетичный вид

Возможность использования в архитектуре и остеклении зданий

МИНУСЫ

Невысокий КПД

ВАРИАНТЫ ПРИМЕНЕНИЯ
    

Поделиться ссылкой:

Вернуться к списку

Оффшорные ветряные электростанции: плюсы и минусы для моряков

Image Credits to The Telegraph

Термин «оффшорная энергетика» давно утратил свой нефтяной запах. Сейчас под ним подразумевают альтернативные источники энергии: ветряные, волновые, приливные электростанции. Технологическое развитие способствует активному развитию оффшорной ветроэнергетики; в то время как потребность в экологически чистой и рентабельной электроэнергии актуальна как никогда.

По данным World Forum Offshore Wind, 2018 год стал рекордным для отрасли. В течение года добавилось почти 5 ГВт мощности, в результате чего общая мировая мощность оффшорных Ветряных Электростанций (ВЭС) достигла 22 ГВт; и это не передел. Организация World Forum Offshore (WFO) провозгласила миссию «500 в 50», направленную на установку морских станций, способных производить 500 ГВт энергии по всему миру к 2050 году.

Итак, что мы знаем о современной оффшорной ветроэнергетике? Как судоходная отрасль уживется с таким количеством морских электроустановокс? Станут ли ветряки источником раздражения для морских специалистов, вынужденных постоянно обходить прибрежные электростанции, или они создадут новые возможности для работы в море, открыв перспективные оффшорные вакансии?

Интересные факты про морские ветряные электростанции:

• В мире насчитывается 5 556 оффшорных ветряных установок (ВЭУ).
• Image Credits to BBC

  Крупнейшая в мире морская ВЭУ начала работу 15 февраля 2019 года. Установка высотой 190 м – первая из 174 ветряков, которые будут построены на территории станции Hornsea One, расположенной в 120 км от побережья Йоркшира. После завершения в 2020 году она будет производить электричество для миллиона домов.

• Большинство оффшорных ветряных электростанций расположены в Германии, Дании, Великобритании, Испании и других европейских государствах.
• Тем не менее, Китай, Тайвань, Южная Корея и США активно включились в программу строительства морских ВЭС.
• На данный момент морская ветряная электростанция на 90% дороже, чем сжигание ископаемого топлива, и на 50% дороже, чем атомная энергетика. Однако каждый ветряк работает 40 лет и не производит токсических отходов.
• Морские ветряные установки производят на 50% больше энергии, чем береговые ветряные фермы благодаря более высокой скорости ветра в море.
• Социологические исследования показали, что при выборе между двумя проектами городское сообщество с большей вероятностью отдаст предпочтение оффшорной ВЭС по эстетическим соображениям (принцип «с глаз долой»).
• Самое большое и технически совершенное судно для установки ВЭУ будет спущено на воду в 2019 году. DP3 DEME Orion будет иметь длину 216,5 метра. Кроме того, на нем будет установлен кран грузоподъемностью 3000 тонн с вылетом стрелы 170 метров.

Перспективы оффшорной ветроэнергетики

Несмотря на некоторые технологические и экономические трудности при разработке проектов в индустрии оффшорных ветряных электростанций наблюдается экспоненциальный рост. Сегодня, когда более крупные и совершенные оффшорные установки производят большую мощность, а технология прокладки кабелей отработана, привлечение инвесторов идет еще активнее. Более того, правительства субсидируют или предоставляют привилегии ВЭС во многих странах.

Даже если не принимать во внимание оптимистичную миссию WFO, недавно был опубликован свежий отчет Navigant Research, в котором утверждается, что в период между 2018 и 2027 гг. будет установлено более 69 ГВт новых оффшорных ветряных мощностей, а к  2030 г. морскими ВЭС будет производиться 100 ГВт экологически чистой энергии.

Image Credits to Youtube

Такой темп развития означает, что для достижения своих целей отрасль оффшорной ветроэнергетики будет поглощать много рабочей силы, что является отличной новостью для профессионалов во всем мире. Эксперты полагают, что к 2030 году в ЕС в ветроэнергетике будет занято 479 000 человек, из которых 294 000 – 61% от общего числа – будет приходиться на оффшорную ветроэнергетику. В глобальном масштабе Global Wind Energy Council (GWEC) ожидает, что к 2030 году в ветроэнергетике будет занято от 800 000 до 3 миллионов человек в зависимости от рассматриваемого сценария развития. Например, в команду специальных судов, которые участвует в строительстве морских ветряных электростанций, входят примерно 130 человек; и таких судов на каждом проекте минимум три. Затем, есть специалисты, которые сооружают и обслуживают ВЭУ. В настоящее время это растущий рынок труда с множеством вакансий.

Как оффшорные ВЭС мешают судоходству

Несмотря на привлекательные перспективы карьерного роста, оффшорная ветроэнергетика – не универсальный выбор. Более того, для профессиональных моряков, ветряки, загромождающие и без того перегруженные морские пути, скорее станут помехой.

Пока не так много несчастных случаев, связанных с оффшорными ВЭС. Самым известным из них является столкновение вспомогательного судна OMS Pollux с установкой у побережья Англии в августе 2014 года. Ни один из 18 членов экипажа не пострадал, но на судне произошла утечка топлива.

Image Credits to Grean Pearls

Тем не менее, эксперты признают, что небольшой процент аварий объясняется только умеренным количеством морских ветряных электростанций. Команда исследователей из Швеции представила расчет столкновения судов с ветряками в Ваттовом  море, где плотность судоходных линий и ветряных электростанций на сегодняшний день максимальна. В результате они получили неизбежное столкновение каждые 10 лет. Ученые также признали, что они не включили в свои расчеты человеческий фактор, который, безусловно, увеличит вероятность аварии.

Даже такая статистика требует коррекции, ведь в случае аварии танкера или пассажирского судна последствия одного столкновения могут быть катастрофическими. Поэтому, сейчас каждый проект оффшорной ВЭС проходит процесс Оценки Навигационного Риска (Navigational Risk Assessment), а также Оценку Воздействия на Окружающую Среду (Environmental Impact Assessment). Однако только Нидерланды производят NRA на правительственном уровне. Остальные страны оставляют оценку рисков разработчикам проекта.

NRA – комплексное исследование, которое определяет сосуществование морской ветряной электростанции с местной судоходной и рыболовной промышленностями.  Часто оно принимает форму официальной оценки безопасности, разработанной IMO (FSA). Недавнее исследование показало интересный результат. Только 16% моряков знают об оценках навигационного риска (Navigational Risk Assessment) для оффшорных ВЭС, и среди этих 16% только половина согласна с их результатами.

Между тем, каждый NRA является довольно интересным документом, содержащим карты AIS, возможные сценарии и расчеты столкновений между установками  и судами в наиболее загруженных навигационных зонах. Например, для ветряной электростанции Omø Syd в Дании прогноз следующий: наличие ВЭС увеличило вероятность посадить судно на мель до 1 инцидента в 40 лет, а вероятность столкновения между судами теперь существует каждые 18 лет.

Навигационная безопасность

В настоящее время ведется активная дискуссия о том, как обеспечить навигационную безопасность в районах морских ветряных электростанций. Некоторые моряки отмечают, что проблема преувеличена. ВЭС имеют четкую световую индикацию в ночное время и выстроены четкими рядами, поэтому прокладка курса не составляет труда. Но все расчеты показывают, что столкновения будут происходить время от времени. Ученые подсчитали, что если для спасения дрейфующих судов использовать флот служебных буксирных судов, то в некоторых районах вероятность столкновения может быть снижена до 1 в 100 лет, но эти расчеты по-прежнему не включают фактор человеческой ошибки.

Поэтому инженеры выдвинули идею защитных оболочек из резины или стали, которые защищали бы как сами установки, так и суда. Другие идеи дизайна предполагают использование резинового буфера, подушек из алюминиевой пены и надувные конструкций из труб, которые должны выдержать столкновение с кораблем. Однако некоторые эксперты, например Louis Coulomb, голландский инженер-проектировщик, специализирующийся на разработке ветряных установок, придерживаются противоположной точки зрения. Он утверждает, что такая защитная броня может весить до 130 тонн и стоить как треть основания и турбины. Таким образом, более разумно сэкономить на защитных мерах и позволить установке упасть, не повредив или умеренно повредив судно в случае столкновения.

Однако этот метод не подходит для ВЭУ последнего поколения, построенных далеко от побережья, где море глубокое и бурное. Такие установки выше (до 190 м) и поддерживаются подводными треногами, а не хрупкими одноопорными основаниями как на мелководье. Если судно врежется в одну из диагональных стоек треноги под неудачным углом, в корпусе может образоваться серьезная пробоина, даже если он двойной.  Сейчас ведется поиск решения данной проблемы.

Развитие оффшорной ветроэнергетики происходит на наших глазах. Технологии все еще совершенствуются, к строительству подключаются новые страны, все заинтересованные стороны продолжают накапливать опыт. Например, пару месяцев назад ветряное сообщество обнаружило, что до сих пор не существует международных стандартов устойчивости против циклонов и землетрясений для ветровых установок. Необходимость в таком документе стала очевидной, когда к строительству оффшорных ВЭС подключились азиатские страны. Так, например, в провинции Гуандун в Китае, которая в ближайшие пару лет получит 500 морских ветряных установок, в течение 2018 года было 18 тайфунов. Теперь DNV GL призывает заинтересованные стороны принять участие в разработке такого стандарта.

Этот пример демонстрирует, что индустрия альтернативной оффшорной энергетики еще очень молода, но за ней стоит много ресурсов и инициатив. Таким образом, существует огромный потенциал для развития как внутри самой оффшорной ветроэнергетики, так и для вспомогательных отраслей, таких как морская оффшорная индустрия, снабжение и технические сервисы.

Гидроэнергетика Плюсы и минусы: преимущества и недостатки гидроэнергетики

Содержание

• Что такое гидроэнергетика?
• Как работает производство гидроэлектроэнергии?
• Кто больше всего зависит от гидроэнергетики?
• Преимущества гидроэнергетики
• Недостатки ГЭС
• Является ли гидроэлектроэнергия возобновляемой или невозобновляемой?
• Является ли гидроэлектроэнергия углеродно-нейтральной?
• Устойчива ли гидроэнергетика?
• Эффективна ли гидроэнергетика?
• Будущее гидроэнергетики

Управление энергетической информации США (EIA) сообщило, что к 2020 году возобновляемые источники энергии опередили другие формы производства энергии в стране, за исключением природного газа. .

Хотя за последние несколько лет энергия ветра немного опередила гидроэлектроэнергию в стране, ранее гидроэнергетика удерживала лидерство в течение многих лет. Энергия, производимая любым из этих возобновляемых источников, зависит от климатических условий и сезонных колебаний. Гидроэнергетика по-прежнему лидирует в области возобновляемых источников энергии во всем мире и часто предлагает наиболее экономичное и эффективное решение.

Производство электроэнергии на гидроэлектростанциях по-прежнему остается первой и самой простой возобновляемой энергией и будет продолжать играть решающую роль в будущем. Узнайте, как работает производство гидроэлектроэнергии, преимущества и недостатки гидроэнергетики и, самое главное, какое будущее ждет этот возобновляемый источник чистой энергии.

Что такое гидроэнергетика?

Гидроэнергетика — это форма возобновляемой энергии, в которой для выработки электроэнергии используется движущаяся вода. Идея получения энергии из проточной воды возникла не так давно. Различные культуры по-разному полагались на эту форму энергии на протяжении тысячелетий. Например, более 2000 лет назад древние греки приводили в действие мукомольные мельницы с помощью проточной воды.

По данным Американской библиотеки Национальной библиотеки Конгресса США, первая гидроэлектростанция начала работать в Эпплтоне, штат Висконсин, на реке Фокс в 1882 году. Глобус.

Как работает производство гидроэлектроэнергии?

Гидроэнергетика работает по простой технологии. Текущая вода обычно приводит в движение лопасти турбины, которая преобразует кинетическую энергию воды в электричество. Электростанция распределяет выработанную электроэнергию потребителям.

Отдельные установки могут работать по-разному. Вот три типа гидроэлектростанций:

• Водохранилище: Водохранилище использует плотину для удержания воды, текущей вниз по течению, например, на вершине водопада. Завод может контролировать количество воды и энергии, выпуская воду из плотины.
• Отводное сооружение: Вместо того, чтобы использовать воду, текущую вниз по склону, отводящее сооружение направляет воду в каналы, которые направляют поток к турбинам.
• Насосно-аккумулирующая установка: Насосная аккумулирующая установка может хранить энергию атомной, солнечной или ветровой энергии, чтобы использовать ее, когда это необходимо, для перекачки воды в резервуар, где бассейн удерживает ее до тех пор, пока она не будет выпущена обратно вниз и приведена в действие турбинами.

Кто больше всего зависит от гидроэнергетики?

Около 71% мировой возобновляемой энергии приходится на гидроэлектростанции. Крупнейшие производители включают Китай, США, Бразилию, Россию, Канаду и Индию. В EIA говорится, что почти каждый штат в Соединенных Штатах в той или иной степени зависит от гидроэнергетики. Штаты США, которые больше всего зависят от этого возобновляемого источника энергии, включают Вашингтон, Калифорнию, Орегон, Нью-Йорк и Алабаму.

Каковы преимущества гидроэнергетики?

Геологическая служба США (USGS) утверждает, что ни одна форма производства энергии не предлагает идеального решения, но в то же время гидроэлектроэнергия может обеспечить многочисленные преимущества.

Гидроэнергетика может удовлетворить пиковый спрос

Геологическая служба США хвалит гидроэнергетику за ее быструю и предсказуемую способность работать от холостого хода до пиковой производительности. Производители могут преобразовывать эту форму возобновляемой энергии в электроэнергию и вводить ее в электрические сети быстрее, чем любой другой источник энергии. Это преимущество делает гидроэнергетику оптимальным выбором для удовлетворения меняющихся потребностей в потреблении.

Гидроэлектростанции вырабатывают чистую энергию

Работающая гидроэлектростанция производит минимальное количество парниковых газов по сравнению с углем, нефтью или природным газом. Геологическая служба США также сообщила, что вся гидроэнергетика сегодня устраняет эквивалентное количество парниковых газов, которое соответствовало бы сжиганию почти четырех с половиной миллионов баррелей нефти, что увеличило бы темпы глобального потепления.

Гидроэнергетика обеспечивает гибкое энергетическое решение

В частности, производство гидроэлектроэнергии делает более осуществимыми другие решения в области возобновляемых источников энергии, такие как вода и солнечная энергия. Поскольку солнечная и ветровая энергия могут меняться в зависимости от климатических условий, быстрый и быстро реагирующий источник энергии, такой как гидроэлектростанции, идеально дополняет их. Таким образом, гидроэнергетика может сыграть важную роль в будущем 100% возобновляемой энергии.

Экономические преимущества гидроэлектростанций

Эти возобновляемые электростанции не только создают рабочие места, но и производят чистую энергию для использования населением и предприятиями. Как правило, гидроэлектростанции привлекают торговлю, транспорт, школы и другие важные объекты развития в сообществах. По данным EIA, этот источник надежной и гибкой энергии делает населенные пункты более привлекательными для других застройщиков.

Гидроэнергетика обеспечивает стабильность цен

Гидроэнергетика использует местный ресурс, проточную воду, вместо того, чтобы полагаться на иностранные или удаленные внутренние источники энергии. Этот местный источник энергии устраняет транспортные расходы, трубопроводы, колебания цен или политические проблемы.

Гидроэнергетика является полностью возобновляемым источником энергии.

Гидроэлектроэнергия основана на естественном круговороте воды и не истощает и не загрязняет используемую воду. Зависимость от потока воды делает ее возобновляемым источником чистой энергии.

Недостатки гидроэлектростанций

Гидроэлектростанции предлагают много преимуществ, но разработчики и пользователи любого источника энергии должны правильно управлять им, чтобы снизить риски и недостатки. Некоторые из этих недостатков могут относиться практически к любому энергетическому проекту, но проблемы с отводом воды относятся именно к гидроэнергетике.

Местные изменения окружающей среды

Строительство плотин в США было в основном направлено на борьбу с наводнениями, но некоторые из них были построены только для производства гидроэлектроэнергии. Негативное воздействие на окружающую среду может включать препятствия для миграции рыб и изменения температуры воды, наносы ила и течения воды.

Инженеры и экологи работали вместе, чтобы смягчить эти проблемы. Например, на некоторых участках используются рыбоподъемники или лестницы, а также контроль температуры, чтобы смягчить проблемы с миграцией и размножением рыб. Тем не менее, последствия строительства плотины могут также повлиять на более широкую окружающую среду, включая земли, пригодные для использования животными и людьми.

Воздействие строительства плотины на окружающую среду

При производстве бетона и стали, используемых при строительстве плотины, могут образовываться парниковые газы. Большинство плотин остаются функциональными в течение десятилетий или даже столетий, поэтому их долгая история производства электроэнергии без выбросов может помочь смягчить этот недостаток.

Высокие первоначальные затраты

Строительство плотины гидроэлектростанции обычно требует значительных затрат времени и денег, причем многие из этих проектов требуют многолетних строительных проектов. Опять же, завершенные плотины могут производить энергию из проточной воды в течение многих лет, что в конечном итоге компенсирует высокие затраты на их реализацию.

Использование местной гидрологии

Поскольку гидроэнергетика полностью зависит от потока воды, изменения окружающей среды могут повлиять на то, насколько хорошо эти плотины производят энергию. Например, изменение климата может уменьшить сток воды в некоторых районах, что сделает гидроэлектростанцию ​​менее продуктивной, чем планировалось изначально.

Например, Кения использует гидроэлектроэнергию для удовлетворения 66 процентов своих энергетических потребностей. По данным организации International Rivers, занимающейся защитой глобальных рек, Кения уже много лет испытывает нехватку энергии из-за засухи.

С другой стороны, изменение климата также увеличило риск наводнений в некоторых районах. В этих случаях плотины могут предложить двойную выгоду от возобновляемых источников энергии и смягчения последствий наводнений.

Ответы на часто задаваемые вопросы о гидроэнергетике

Найдите минутку, чтобы изучить наиболее часто задаваемые вопросы о гидроэнергетике.

Является ли гидроэлектроэнергия возобновляемой или невозобновляемой?

Гидроэнергетика зависит от естественного стока воды или накопленной воды из рек, каналов, плотин и водохранилищ, что делает гидроэнергетику возобновляемым источником энергии.

Является ли гидроэлектроэнергия углеродно-нейтральной?

Рассматривайте гидроэлектроэнергию как низкоуглеродный источник энергии, но не полностью углеродно-нейтральный. Например, исследователи из Университета штата Вашингтон обнаружили, что водохранилища часто выделяют метан из-за распада биомассы в воде. В целом гидроэнергетика по-прежнему производит меньше выбросов, чем невозобновляемые источники энергии, такие как уголь или нефть. Кроме того, более эффективное управление резервуаром может уменьшить выбросы. Естественные озера и пруды также выделяют метан, но в искусственных водоемах биомасса имеет тенденцию к большей концентрации.

Устойчива ли гидроэнергетика?

Гидроэлектростанции вырабатывают электроэнергию из энергии текущей воды, при этом они не потребляют и не тратят воду впустую. Критики говорят, что нарушение окружающей среды делает крупные плотины гидроэлектростанций неустойчивыми. Они призвали проектировщиков изменить способ проектирования гидроэлектростанций, чтобы уменьшить изменения речного стока и местной окружающей среды.

Эффективна ли гидроэнергетика?

Министерство внутренних дел США (USBR) назвало гидроэлектростанции наиболее эффективным способом производства электроэнергии. Они описали современные растения как 90% эффективности и добавлено, что эти установки не загрязняют и не потребляют воду. Кроме того, объекты обычно имеют длительный срок службы и могут реагировать на различные водные условия и потребности в энергии.

Даже с учетом высоких затрат на разработку, длительный срок эксплуатации этих электростанций также может сделать гидроэлектроэнергию одним из самых дешевых видов энергии.

Каково будущее гидроэнергетики?

Гидроэнергетика должна оставаться выгодным альтернативным источником электроэнергии, поскольку мир движется к более чистому. более зеленая энергетическая сеть. При надлежащем управлении гидроэнергетика может стать эффективным, устойчивым, возобновляемым, гибким и рентабельным решением. Кроме того, электроэнергия, вырабатываемая гидроэлектростанциями, может комбинироваться с другими возобновляемыми источниками энергии для удовлетворения различных климатических условий и потребностей. Таким образом, гидроэнергетика остается наиболее распространенным глобальным возобновляемым источником энергии.

В то же время активисты-экологи, инженеры и ученые изучают иногда серьезные недостатки различных методов производства гидроэлектроэнергии. К ним относятся затраты на разработку и экологические изменения. В будущем разработчики должны пересматривать старые заводы и проектировать новые, чтобы снизить риски. Для достижения этой важной цели Управление по энергоэффективности и возобновляемым источникам энергии разработало следующие руководящие принципы для гидроэнергетики в будущем:

• Оптимизация: Власти должны оптимизировать стоимость существующих электростанций, чтобы обеспечить повышение энергетической безопасности, улучшение местной и национальной экономики, и поддерживать критически важную инфраструктуру.
• Рост: Ищите возможности для добавления долгосрочных гидроэнергетических проектов, чтобы стимулировать ответственный рост гидроэнергетических мощностей.
• Sustain: Убедитесь, что весь вклад энергии от гидроэлектростанций поддерживает цели водопользования и управления окружающей средой.

Принимая во внимание эти руководящие принципы, а также достижения в области технологий, уроки, извлеченные из опыта, и новые рыночные механизмы, Министерство энергетики (DOE) прогнозирует, что к 2050 году гидроэнергетика только в Соединенных Штатах должна продолжать расти примерно на 50%. Эти производственные мощности могут обеспечить электроэнергией около 35 миллионов домов и сэкономить более 200 миллиардов долларов на затратах только за счет ущерба окружающей среде.

Плюсы и минусы возобновляемой энергии: преимущества перед ископаемым топливом

Рассматриваемые темы

• Что такое возобновляемая энергия?
• Наиболее распространенные сегодня типы
• Перспективные возобновляемые источники энергии
• Плюсы использования возобновляемой энергии
• Проблемы с возобновляемыми источниками энергии
• Почему возобновляемые источники энергии важны
• Способы поддержки использования возобновляемых источников энергии

Возможно, вы думаете, что возобновляемые источники энергии не сильно влияют на вашу жизнь. Но спросите себя: вы когда-нибудь сидели у костра с друзьями? Или повесить одежду на бельевой веревке? Или даже просто открыли окна в весенний день, чтобы солнечные лучи согрели комнату?

Во всех этих видах деятельности используются возобновляемые источники энергии. Дрова в костре, ветер, сушащий вашу одежду, и солнце, согревающее ваш дом, — все это возобновляемые источники энергии.

Как показывают эти примеры, возобновляемая энергия — это не только производство электроэнергии. Мы можем использовать естественные источники энергии для всех видов использования, включая отопление, охлаждение и транспортировку. И чем больше мы используем возобновляемую энергию для всех этих целей, тем меньше нам приходится полагаться на грязное ископаемое топливо, наносящее ущерб климату.

Что такое возобновляемая энергия?

Ископаемые виды топлива, такие как нефть и газ, являются остатками древних организмов, умерших миллионы лет назад. Из-за того, что они формируются так долго, Земля не может производить больше, чтобы заменить то, что мы используем для производства энергии. Они невозобновляемы — ограниченные источники энергии, которые рано или поздно закончатся.

Возобновляемая энергия, напротив, поступает из источников, которые природа постоянно производит. Примеры включают ветер, солнечный свет, движущуюся воду и растущие растения. Мы можем использовать эти ресурсы для получения энергии, не израсходовав их.

Возобновляемая энергия — это не то же самое, что чистая энергия. Дровяной огонь — это возобновляемый способ производства тепла, но он также загрязняет воздух. А другие источники энергии, такие как ядерная энергия, являются чистыми, но не возобновляемыми. Но большинство экологически чистых источников энергии также являются возобновляемыми, и наоборот.

Наиболее распространенные виды возобновляемой энергии, используемые сегодня

Возобновляемые источники составляют небольшую, но растущую долю энергопотребления в США. По данным Управления энергетической информации (EIA), мы полагаемся на них в отношении 12% нашей энергии и 20% нашего электричества. Вот более пристальный взгляд на возобновляемые источники энергии, которые мы используем сегодня, и некоторые другие, которые мы только начинаем изучать.

Большая часть возобновляемой энергии, которую мы сейчас используем, поступает всего из четырех источников:

Биомасса

Биомасса — это материал, полученный из растений — недавно живых растений, а не давно умерших. Примеры включают древесину, кукурузу, отходы, такие как бумага и навоз животных.

Существует несколько способов преобразования этих материалов в энергию. Мы можем сжигать их для получения тепла или превращать в биотопливо для транспорта. И мы можем использовать их для производства пара, который вращает турбины для выработки электроэнергии.

Биомасса, или биоэнергия, составляла от 4% до 5% всего энергопотребления в США в 2020 году. Большая часть этой энергии поступала из древесины и биотоплива. В 2021 году на его долю приходилось лишь около 1,4% производства электроэнергии в США9.0027

Гидроэнергетика

Гидроэлектроэнергия, или сокращенно гидроэнергетика, означает использование быстро движущейся воды для вращения турбин и выработки электроэнергии. Это был один из первых возобновляемых источников энергии, используемых для производства электроэнергии, и он до сих пор остается одним из крупнейших. В 2021 году США произвели более 6% своей электроэнергии и 2,6% всей своей энергии с помощью гидроэнергетики.

Ветер

Как и вода, ветер можно использовать для вращения турбин для производства электроэнергии. Энергия ветра является одним из самых быстрорастущих источников энергии в США.90, она давала всего 3 миллиарда киловатт, или 0,1% электроэнергии страны. К 2020 году это число выросло до 380 миллиардов киловатт, что составляет более 9% электроэнергии США.

Солнечная энергия

Основной формой солнечной энергии в США являются фотоэлектрические (PV) панели, которые непосредственно преобразуют солнечный свет в электричество. Однако солнечный свет также можно преобразовать в электричество, используя его тепло для превращения воды в пар, который вращает турбины. И он может обогревать дома с помощью солнечных обогревателей или пассивной солнечной конструкции — строить дома, чтобы максимально использовать солнечное тепло.

В настоящее время около 1% всей энергии в США и менее 3% нашей электроэнергии поступает от солнца. Но солнечная энергия быстро растет. EIA сообщает, что почти половина новых электростанций в 2022 году будет работать на солнечной энергии. И это не считая электричества от домашних солнечных батарей.

Перспективные возобновляемые источники энергии будущего

Существует несколько других форм возобновляемой энергии, которые еще не получили широкого распространения в США. Однако они могут увеличить потребление энергии в будущем. К ним относятся:

Геотермальные

Далеко под поверхностью Земли находятся карманы воды, нагретые расплавленной мантией планеты. Глубокие колодцы могут вытягивать эту горячую воду и пар на поверхность, где они могут обеспечивать тепло и генерировать электричество. В настоящее время тепло из геотермальных резервуаров производит только 0,024% энергии страны. Но ученые изучают новые методы, которые могут упростить использование геотермальной энергии в больших масштабах.

Энергия приливов

Энергия приливов означает использование энергии океанских приливов для вращения турбин и выработки электроэнергии. Турбины могут быть размещены в естественных приливных потоках или в искусственно созданных приливных бассейнах и лагунах. Однако подходящие места встречаются редко. Пока что в США нет приливных электростанций, а в других странах их всего несколько.

Водород

Газообразный водород может служить источником энергии несколькими способами. Его можно сжигать так же, как природный газ, для отопления или производства электроэнергии. Он также может питать блоки, называемые топливными элементами, которые работают как батареи, обеспечивая питание для транспорта и других целей.

Существует несколько способов производства газообразного водорода, и не все они возобновляемы. Так называемый зеленый водород производится с использованием энергии чистых источников, таких как ветер и солнце, для расщепления атомов воды. Но водород также можно производить из ископаемого топлива, невозобновляемого ресурса.

Ядерный синтез

Современные атомные электростанции работают на ядерном делении. Они расщепляют атомы, чтобы высвободить запасенную в них энергию. Ядерный синтез, напротив, включает столкновение атомов. В отличие от деления, для синтеза не требуется невозобновляемый уран или плутоний в качестве топлива. Он использует только водород, который легко получить из воды.

Термоядерные реакторы пока не используются. Но сейчас строятся два экспериментальных реактора: ITER во Франции и SPARC в Массачусетсе. Если они увенчаются успехом, вскоре за ними могут последовать работающие электростанции.

Преимущества использования возобновляемых источников энергии

Возобновляемая энергия имеет много преимуществ перед ископаемым топливом. Однако точные преимущества варьируются в зависимости от источника энергии. К преимуществам возобновляемой энергии относятся:

Она не закончится

Возобновляемая энергия по определению не может быть использована. В отличие от ископаемого топлива, источники энергии, такие как солнце, ветер, гидроэнергетика и биомасса, регенерируют сами себя. Любой возобновляемый источник энергии также может быть устойчивым.

Это стоит меньше

При использовании возобновляемых источников энергии, таких как энергия ветра, солнца и воды, вам не нужно платить за топливо. Единственная стоимость — это первоначальные затраты на строительство электростанций, и эти затраты неуклонно снижаются.

Сегодня ветер и солнечная энергия являются более дешевыми способами производства электроэнергии, чем ископаемое топливо. Однако другие формы возобновляемой энергии, такие как энергия приливов, остаются дорогостоящими.

Низкие эксплуатационные расходы

Одной из причин, по которой ветер и солнечная энергия настолько дешевы, является низкая стоимость обслуживания. Ветряные турбины и солнечные панели имеют меньше движущихся частей, чем генераторы, работающие на топливе. Это упрощает их обслуживание и снижает затраты.

Меньше загрязняет окружающую среду

Сжигание ископаемого топлива загрязняет воздух и воду. Большинство возобновляемых источников энергии, напротив, не загрязняют окружающую среду. Переход от ископаемого топлива к возобновляемым источникам энергии улучшает качество воздуха и воды, способствует укреплению здоровья людей и защите дикой природы.

Единственным исключением из этого правила является биомасса, которая имеет некоторые недостатки. При сжигании древесины и других растений образуется большое количество определенных загрязняющих веществ, особенно твердых частиц.

Он имеет меньший углеродный след

Возобновляемые источники энергии также имеют минимальные выбросы углерода. Парниковые газы от сжигания ископаемого топлива являются основной причиной изменения климата. Переход на низкоуглеродные возобновляемые источники энергии абсолютно необходим, если мы хотим избежать наихудших последствий глобального потепления.

Опять же, это преимущество не всегда распространяется на биомассу. При сжигании растений также выделяется углерод — иногда больше, чем при сжигании ископаемого топлива. Однако растения также поглощают углерод по мере роста, уравновешивая углерод, который они производят. Это означает, что биомасса может быть углеродно-нейтральным источником энергии.

Это повышает нашу энергетическую независимость

Хотя США больше не зависят от иностранной нефти, они по-прежнему связаны с мировым нефтяным рынком. Когда войны или торговые споры сокращают добычу нефти за границей, цены на бензин и мазут для американских потребителей резко возрастают.

С возобновляемыми источниками энергии это не проблема. Вся наша солнечная, ветровая, гидро- или геотермальная энергия производится прямо здесь, в США. Проблемы в других частях мира не могут повлиять на это производство энергии или ее стоимость.

Это создает рабочие места

Возобновляемые источники энергии создают множество рабочих мест, например, строительство и установка солнечных батарей и ветряных турбин. По данным Morning Consult, в 2019 году возобновляемые источники энергии обеспечили работой почти в три раза больше американцев, чем ископаемое топливо.

Заработная плата на этих работах намного выше среднего и довольно близка к заработной плате за работу на ископаемом топливе. И они предлагают лучшую гарантию занятости, потому что сектор возобновляемых источников энергии не испытывает таких же циклов подъема и спада, как ископаемое топливо.

Это делает электросеть сильнее

Возобновляемая энергия делает электросеть более надежной. Это может показаться запутанным, поскольку источники энергии, такие как ветер и солнечная энергия, не работают постоянно (как обсуждается ниже). Но правда в том, что ни одна электростанция не работает круглосуточно и без выходных. Управление энергосистемой означает подачу электроэнергии из различных источников для удовлетворения спроса.

Возобновляемые электростанции более надежны в выполнении своей части работы, чем электростанции, работающие на ископаемом топливе или атомные электростанции. Они не страдают от нехватки топлива и реже останавливаются по причинам технического обслуживания или безопасности. Как сообщает Yale Environment 360, страны, которые используют больше возобновляемых источников энергии, страдают от отключения электричества реже, чем страны, которые используют меньше.

Недостатки и проблемы, связанные с возобновляемыми источниками энергии

Несмотря на эти преимущества, возобновляемая энергия по-прежнему составляет лишь небольшую часть энергопотребления нашей страны. Несколько проблем не позволили ему получить более широкое распространение. К счастью, уже есть способы решения многих из этих проблем, и ученые продолжают искать новые решения.

Это стоит дороже

Возобновляемые электростанции часто стоят дороже, чем электростанции, работающие на ископаемом топливе или атомные электростанции. Для таких источников, как ветер и солнечная энергия, снижение эксплуатационных расходов компенсирует этот недостаток. И действительно, строительство новых ветряных или солнечных электростанций в последнее время стало дешевле, чем эксплуатация существующих электростанций, работающих на ископаемом топливе. Но новые источники энергии, такие как энергия приливов, требуют дополнительных исследований, чтобы сделать их экономически эффективными.

Это не непрерывно

Многие возобновляемые источники энергии работают прерывисто. Например, энергия ветра и солнца работает только тогда, когда дует ветер или светит солнце. Решение этой проблемы состоит в том, чтобы включить в сеть сочетание возобновляемых источников энергии. Таким образом, один источник питания может вступить во владение, когда другой отключается. А источники энергии, такие как биомасса, геотермальная энергия и водород, могут быть использованы в любое время.

Хранение обходится дорого

Еще один способ борьбы с перебоями в подаче электроэнергии — накопление энергии для последующего использования. Аккумуляторы энергии могут включать в себя батареи, топливные элементы, резервуары для воды, в которых хранится тепло, и воду, перекачиваемую вверх по склону для последующего высвобождения. Однако эти технологии могут быть дорогостоящими.

К счастью, накопление энергии постоянно совершенствуется. Как сообщает Ars Technica, за последнее десятилетие емкость литий-ионных аккумуляторов выросла примерно на 50%. При этом их цены упали более чем на 85%.

Не везде работает

Некоторые виды возобновляемой энергии работают только в определенных местах. Солнечная, ветровая, геотермальная, гидроэнергия и энергия приливов требуют подходящего места для работы. К счастью, объекты, которые не могут использовать один источник энергии, например ветер, часто могут использовать другой, например солнечный. А биомасса и водород работают практически везде.

У него могут быть некоторые экологические проблемы

Хотя возобновляемая энергия является низкоуглеродной, она не является нулевой. Заводы, которые производят такие устройства, как солнечные батареи и ветряные турбины, а также грузовики, которые их перевозят, часто используют ископаемое топливо. Эти проблемы будут постепенно уменьшаться, поскольку США все больше зависят от чистой электроэнергии.

Некоторые возобновляемые источники энергии также могут нанести вред дикой природе. Например, ветряные турбины могут убивать птиц и летучих мышей. А плотины, используемые для гидроэнергетики и приливов, могут препятствовать движению морских существ. Ученые продолжают работать над способами улучшения возобновляемых источников энергии и уменьшения этого вреда.

Почему возобновляемые источники энергии важны

Возобновляемые источники энергии не идеальны. Но преимущества, особенно для климата, явно перевешивают затраты.

Хотя расширение использования возобновляемых источников энергии стоит денег, цена масштабного изменения климата будет намного выше. Потепление планеты принесет катастрофические бури, наводнения, засухи и пожары. Исследование 2022 года в Nature (через Treehugger) пришло к выводу, что эти бедствия обойдутся миру как минимум на 150 триллионов долларов больше, чем достижение целей Парижского соглашения 2015 года об изменении климата.

Возобновляемые источники энергии также могут сэкономить нам деньги в краткосрочной перспективе. По данным Международного агентства по возобновляемым источникам энергии (IRENA), более 60% новых возобновляемых источников энергии в 2020 году стоят меньше, чем самые дешевые новые источники ископаемого топлива. Это в два раза выше, чем в 2019 году. Другими словами, возобновляемые источники энергии в среднем уже дешевле, чем ископаемое топливо, и их преимущество увеличивается.

Способы поддержки использования возобновляемых источников энергии

Перевод всего нашего общества с грязного ископаемого топлива на возобновляемые источники энергии — это большая работа. Это потребует больших усилий от всех, включая деловых и политических лидеров. Но есть много способов для вас как личности сыграть небольшую роль в этом большом движении. Например, вы можете поддержать использование возобновляемых источников энергии:

• Получение электромобиля
• Установка солнечных батарей или небольшой ветряной электростанции дома
• Переход на поставщика экологически чистой электроэнергии
• Регистрация в общественном проекте солнечной энергетики в вашем районе

Хотите узнать, как работает общественная солнечная энергия? Для вас это простой способ поддержать производство экологически чистой энергии в вашем штате и сэкономить деньги на затратах на электроэнергию — панели на крыше не требуются. Perch поможет подобрать вам местную солнечную ферму — вы будете поддерживать работу этой фермы, чтобы она могла генерировать и вносить как можно больше чистой солнечной энергии в общую сеть. Вы не получаете электроэнергию напрямую от солнечной энергии, которую вы поддерживаете, но благодаря государственным стимулам вы будете получать кредиты на оплату собственных счетов за коммунальные услуги.