Войти
| Развитие энергетики | |||||||||||||||||||||||||
Общее мировое производство первичной энергии
Обратите внимание на различие по оси Y для общих (слева) и региональных кривых (справа) Использование / расход энергии в США в 2011 г.
| |||||||||||||||||||||||||
Развитие энергетики - это сфера деятельности, направленная на получение источников энергии из природных ресурсов. Эти виды деятельности включают производство традиционных альтернативных и возобновляемых источников энергии, а также рекуперацию и повторное использование энергии, которая в противном случае была бы потрачена впустую. Энергосбережение и меры по повышению эффективности снижают потребность в развитии энергетики и могут принести пользу обществу за счет улучшения экологических проблем.
Общества используют энергию для транспорта, производства, освещения, отопление, кондиционирование и связь для промышленных, коммерческих и бытовых целей. Энергетические ресурсы могут быть классифицированы как первичные ресурсы, когда ресурс может использоваться по существу в его первоначальной форме, или как вторичные ресурсы, когда источник энергии должен быть преобразован в более удобную для использования форму. Невозобновляемые ресурсы значительно истощаются в результате использования человеком, тогда как возобновляемые ресурсы производятся в ходе текущих процессов, которые могут поддерживать неограниченную эксплуатацию человека.
В энергетике работают тысячи людей. Обычная промышленность включает нефтяную промышленность, газовую промышленность, электроэнергетику и атомную промышленность. Новые отрасли энергетики включают возобновляемую энергетику, включающую альтернативное и устойчивое производство, распределение и продажу альтернативного топлива.
Модель открытой системы (основы) Энергетические ресурсы могут быть классифицируется как первичный r источники, подходящие для конечного использования без преобразования в другую форму, или вторичные ресурсы, где полезная форма энергии требует значительного преобразования из первичного источника. Примерами первичных энергоресурсов являются энергия ветра, солнечная энергия, древесное топливо, ископаемые виды топлива, такие как уголь, нефть и природный газ, и уран. Вторичные ресурсы - это электричество, водород или другое синтетическое топливо.
Другая важная классификация основана на времени, необходимом для регенерации энергетического ресурса. «Возобновляемые» ресурсы - это те ресурсы, которые восстанавливают свою мощность в течение времени, значимого для потребностей человека. Примерами являются гидроэлектроэнергия или энергия ветра, когда природные явления, являющиеся основным источником энергии, продолжаются и не исчерпываются человеческими потребностями. Невозобновляемые ресурсы - это те ресурсы, которые значительно истощены в результате использования человеком и которые не могут значительно восстановить свой потенциал в течение жизни человека. Примером невозобновляемого источника энергии является уголь, который естественным образом не образуется с такой скоростью, которая могла бы поддерживать его использование человеком.
Моховая электростанция в Калифорнии - это электростанция на ископаемом топливе, сжигающая природный газ в турбине для производства электроэнергии источники ископаемого топлива (первичные невозобновляемые ископаемые) сжигают уголь или углеводородное топливо, которое является остатками разложения растений и животных. Существует три основных типа ископаемого топлива: уголь, нефть и природный газ. Другое ископаемое топливо, сжиженный нефтяной газ (LPG), в основном получают при производстве природного газа. Тепло от сжигания ископаемого топлива используется либо непосредственно для обогрева помещений и технологического обогрева, либо преобразуется в механическую энергию для транспортных средств, промышленных процессов или выработки электроэнергии. Эти ископаемые виды топлива являются частью углеродного цикла и, таким образом, позволяют использовать накопленную солнечную энергию сегодня.
Использование ископаемого топлива в 18 и 19 веках подготовило почву для промышленной революции.
Ископаемые виды топлива составляют основную часть нынешних источников первичной энергии в мире. В 2005 году 81% мировых потребностей в энергии был удовлетворен за счет ископаемых источников. Технология и инфраструктура для использования ископаемого топлива уже существуют. Жидкие топлива, полученные из нефти, обеспечивают большое количество полезной энергии на единицу веса или объема, что является преимуществом по сравнению с источниками с более низкой плотностью энергии, такими как батарея. Ископаемые виды топлива в настоящее время экономичны для децентрализованного использования энергии.
A (горизонтальный ) буровая установка для природного газа в Техасе Энергетическая зависимость от импортируемого ископаемого топлива создает энергетическую безопасность риски для зависимых стран. Нефтяная зависимость, в частности, привела к войне, финансированию радикалов, монополизации и социально-политической нестабильности.
Ископаемое топливо - невозобновляемые ресурсы, производство которых в конечном итоге сократится и будет исчерпано. В то время как процессы, которые привели к созданию ископаемого топлива, продолжаются, топливо потребляется гораздо быстрее, чем естественная скорость восполнения. Добыча топлива становится все более дорогостоящей, поскольку общество потребляет наиболее доступные запасы топлива. Добыча ископаемого топлива приводит к деградации окружающей среды, такой как вскрытие и удаление угля на вершинах гор.
Топливная эффективность - это форма тепловой эффективности, означающая эффективность процесса, который преобразует химическую потенциальную энергию, содержащуюся в носителе топливо, в кинетическую энергию или работают. экономия топлива - это энергоэффективность конкретного транспортного средства, дается как отношение пройденного расстояния на единицу израсходованного топлива. Весовая эффективность (эффективность на единицу веса) может быть указана для грузовых, а удельная эффективность для пассажиров (эффективность транспортного средства на пассажира). Неэффективное атмосферное сжигание (сжигание) ископаемого топлива в транспортных средствах, зданиях и электростанциях способствует возникновению городских тепловых островов.
Традиционная добыча нефти достигла пика, по консервативным оценкам, в период с 2007 по 2010 год. По оценкам, в 2010 году потребуются инвестиции в невозобновляемые ресурсы в размере 8 триллионов долларов для поддержания текущего уровня производства в течение 25 лет. В 2010 году правительства субсидировали ископаемое топливо примерно на 500 миллиардов долларов в год. Ископаемое топливо также является источником выбросов парниковых газов, что вызывает опасения по поводу глобального потепления, если потребление не сократится.
Сжигание ископаемого топлива приводит к выбросу загрязняющих веществ в атмосферу. Ископаемое топливо состоит в основном из углеродных соединений. Во время горения выделяется диоксид углерода, а также оксиды азота, сажа и другие мелкие твердые частицы. Искусственный углекислый газ согласно IPCC способствует глобальному потеплению. Другие выбросы электростанции, работающей на ископаемом топливе, включают диоксид серы, оксид углерода (CO), углеводороды, летучие органические соединения (VOC), ртуть, мышьяк, свинец, кадмий и другие тяжелые металлы, включая следы урана.
Типичная угольная электростанция вырабатывает миллиарды киловатт-часов в год.
Американские корабли с ядерными двигателями (вверху снизу) крейсера USS Bainbridge, USS Long Beach и USS Enterprise, самое длинное военно-морское судно в истории и первое ядерное -мощный авианосец. Снимок сделан в 1964 году во время рекордного плавания в 26 540 морских миль (49 190 км) вокруг света за 65 дней без дозаправки. Члены экипажа подробно описывают Эйнштейна формулу эквивалентности массы и энергии E = mc на кабине экипажа. 
Российский атомный ледокол НС Ямал в совместной научной экспедиции с NSF в 1994 Ядерная энергия - это использование ядерного деления для получения полезного тепла и электричество. Деление урана дает почти всю экономически значимую ядерную энергетику. Радиоизотопные термоэлектрические генераторы составляют очень небольшой компонент выработки энергии, в основном в специализированных приложениях, таких как космические аппараты.
Атомные электростанции, за исключением военно-морских реакторов, обеспечивали около 5,7% мировой энергии и 13% мировой электроэнергии в 2012 году.
В 2013 году МАГАТЭ сообщает, что в 31 стране действуют 437 ядерных энергетических реакторов, хотя не каждый реактор производит электроэнергию. Кроме того, в эксплуатации находится около 140 военно-морских судов, использующих ядерную двигательную установку, на которых работают около 180 реакторов. По состоянию на 2013 год достижение чистого прироста энергии за счет устойчивых ядерных термоядерных реакций, за исключением естественных источников термоядерной энергии, таких как Солнце, остается постоянной областью международной физики и инженерные изыскания. Спустя более 60 лет после первых попыток коммерческое производство термоядерной энергии остается маловероятным до 2050 года.
Продолжаются споры о ядерной энергетике. Сторонники, такие как Всемирная ядерная ассоциация, МАГАТЭ и Защитники ядерной энергии, утверждают, что ядерная энергетика - это безопасная, устойчивая энергия источник, который сокращает выбросы углерода. Противники утверждают, что атомная энергетика представляет множество угроз для людей и окружающей среды.
Аварии на атомных электростанциях, включая Чернобыль катастрофа (1986), ядерная катастрофа Фукусима-дайити (2011) и авария на Три-Майл-Айленде (1979). Были и аварии с атомными подводными лодками. Что касается количества потерянных жизней на единицу произведенной энергии, анализ показал, что ядерная энергия вызвала меньше человеческих жертв на единицу произведенной энергии, чем другие основные источники выработки энергии. Производство энергии из угля, нефти, природного газа и гидроэнергетики привело к большему количеству смертельных случаев на единицу произведенной энергии из-за загрязнение воздуха и энергетическая авария. Однако экономические издержки аварий на атомных электростанциях высоки, и на ликвидацию последствий аварии могут уйти десятилетия. Человеческие затраты на эвакуацию пострадавшего населения и потерю средств к существованию также значительны.
Сравнение скрытых смертей от рака, таких как рак, с другими источниками энергии, немедленная смерть на единицу произведенной энергии (ГВейр). Это исследование не включает рак, связанный с ископаемым топливом, и другие косвенные смертельные случаи, вызванные использованием ископаемого топлива, в его классификацию «тяжелых несчастных случаев», в результате которых погибло бы более 5 человек.
По состоянию на 2012 год, согласно МАГАТЭ, во всем мире строилось 68 гражданских ядерных энергетических реакторов в 15 странах, примерно 28 из которых в Китайской Народной Республике (КНР), с подключением к электрической сети самого последнего ядерного энергетического реактора по состоянию на май 2013 года, что произойдет 17 февраля 2013 года на АЭС Хунъянхэ в г. КНР. В США на заводе Vogtle строятся два новых реактора поколения III. Представители ядерной отрасли США ожидают, что к 2020 году в эксплуатацию будут введены пять новых реакторов, все на существующих АЭС. В 2013 году четыре стареющих неконкурентоспособных реактора были окончательно закрыты.
В недавних экспериментах по добыче урана использовались полимерные тросы, покрытые веществом, избирательно поглощающим уран из морской воды. Этот процесс может сделать значительный объем урана, растворенного в морской воде, пригодным для производства энергии. Поскольку текущие геологические процессы переносят уран в море в количествах, сравнимых с количеством, которое было бы извлечено с помощью этого процесса, в определенном смысле морской уран становится устойчивым ресурсом.
. Атомная энергетика - производство энергии с низким содержанием углерода. метод производства электроэнергии с анализом литературы по его полному жизненному циклу интенсивности выбросов и обнаружению его сходства с возобновляемыми источниками при сравнении парниковых газов (ПГ) выбросы на единицу произведенной энергии. С 1970-х годов ядерное топливо вытеснило около 64 гигатонн из эквивалента двуокиси углерода (ГтCO2-экв) парниковых газов, которые в противном случае были бы результатом сжигания нефть, уголь или природный газ на электростанциях, работающих на ископаемом топливе.
Анализ 123 стран за 25 лет, опубликованный в октябре 2020 года, показал, что внедрение возобновляемых источников энергии, как правило, связано со значительно меньшими выбросами углерода, в то время как более крупномасштабные национальные ядерные вложения нет. Кроме того, исследование показало, что противоречия между этими двумя национальными стратегиями развития энергетики могут снизить их эффективность с точки зрения смягчения последствий изменения климата. К ним относятся различные требования и отрицательная связь между масштабами национальных вложений в ядерную и возобновляемую энергию.
Япония в 2011 году Авария на АЭС Фукусима-дайити, которое произошло в конструкции реактора 1960-х, побудило во многих странах переосмыслить ядерную безопасность и политику в области ядерной энергии. Германия решила закрыть все свои реакторы к 2022 году, а Италия запретила ядерную энергетику. После Фукусимы в 2011 году Международное энергетическое агентство вдвое уменьшило свою оценку дополнительных ядерных генерирующих мощностей, которые должны быть построены к 2035 году.
После 2011 года Фукусима-дайити ядерная катастрофа - второй по значимости ядерный инцидент, который привел к перемещению 50 000 домашних хозяйств после утечки радиоактивного материала в воздух, почву и море, а также с последующими радиационными проверками, ведущими к запрету некоторых поставки овощей и рыбы - был опубликован глобальный обзор общественной поддержки источников энергии Ipsos (2011), и ядерное деление оказалось наименее популярным
Фукусима-дайити ядерная катастрофа 
Низкая глобальная общественная поддержка ядерного деления в период после Фукусимы (Ipsos -опрос, 2011) экономика новых атомных электростанций является спорным вопросом, поскольку существуют различные точки зрения по этой теме, а многомиллиардные инвестиции зависят от выбора энергии источник. Атомные электростанции обычно имеют высокие капитальные затраты на строительство станции, но низкие прямые затраты на топливо. В последние годы наблюдается замедление роста спроса на электроэнергию, и финансирование стало более трудным, что сказывается на крупных проектах, таких как ядерные реакторы, с очень большими первоначальными затратами и длительными проектными циклами, которые несут большое количество разнообразных рисков. В Восточной Европе ряд давно реализованных проектов с трудом удается найти финансирование, в частности, Белене в Болгарии и дополнительные реакторы на Чернаводе в Румынии, и некоторые потенциальные спонсоры отказались от финансирования. Там, где дешевый газ доступен и его будущие поставки относительно надежны, это также представляет серьезную проблему для ядерных проектов.
Анализ экономики ядерной энергетики должен учитывать, кто несет риски будущих неопределенностей. На сегодняшний день все действующие атомные электростанции были разработаны государственными или регулируемыми коммунальными монополиями, где многие риски связаны с затратами на строительство, эксплуатационными характеристиками, ценами на топливо, и другие факторы ложились на плечи потребителей, а не поставщиков. Многие страны в настоящее время либерализовали рынок электроэнергии, где эти риски и риск появления более дешевых конкурентов до возмещения капитальных затрат ложатся на поставщиков и операторов станций, а не на потребителей, что приводит к существенно иной оценке экономика новых атомных электростанций.
Затраты, вероятно, вырастут для действующих и новых атомных электростанций из-за повышенных требований к обращению с отработавшим топливом на площадке и усовершенствованной конструкции основы угроз. Хотя первые в своем роде проекты, такие как строящиеся EPR, отстают от графика и превышают бюджет, из семи южнокорейских APR-1400, строящихся в настоящее время во всем мире, два находятся в Южной Корее на Атомная электростанция Ханул и четыре находятся на крупнейшем проекте строительства атомной станции в мире по состоянию на 2016 год в Объединенных Арабских Эмиратах на планируемой АЭС Бараках. Первый реактор, Бараках-1, готов на 85% и по графику для подключения к сети в течение 2017 года. Два из четырех строящихся реакторов EPR (в Финляндии и Франции) значительно отстают от графика.
Ветер, солнце и гидроэлектроэнергия - три возобновляемых источника энергии. Возобновляемые источники энергии обычно определяется как энергия, которая поступает из ресурсов, которые естественным образом пополняются в масштабе времени человека, например, солнечный свет, ветер, дождь, приливы, волны и геотермальное тепло. Возобновляемые источники энергии заменяют традиционные виды топлива в четырех различных областях: производство электроэнергии, горячая вода / обогрев помещений, моторное топливо и сельские (внесетевые) энергетические услуги.
Около 16% мирового конечного энергопотребления в настоящее время приходится на возобновляемые ресурсы, 10% всей энергии - из традиционной биомассы, в основном используется для отопления и 3,4% от гидроэлектроэнергии. Новые возобновляемые источники энергии (малая гидроэнергетика, современная биомасса, ветер, солнечная энергия, геотермальная энергия и биотопливо) составляют еще 3% и быстро растут. На национальном уровне по меньшей мере 30 стран мира уже имеют возобновляемые источники энергии, на которые приходится более 20% энергоснабжения. Согласно прогнозам, национальные рынки возобновляемых источников энергии будут продолжать активно расти в ближайшее десятилетие и в последующие годы. Энергия ветра, например, растет со скоростью 30% в год, при установленной мощности во всем мире 282 482 мегаватт (МВт) на конец 2012 года.
Возобновляемые источники энергии существуют в обширных географических районах, в отличие от других источников энергии, которые сосредоточены в ограниченном числе стран.. Быстрое внедрение возобновляемых источников энергии и энергоэффективности приводит к значительной энергетической безопасности, смягчению последствий изменения климата и экономическим выгодам. Согласно международным опросам общественного мнения, продвижение возобновляемых источников энергии, таких как солнечная энергия и энергия ветра, находит решительную поддержку.
Хотя многие проекты возобновляемой энергетики являются крупномасштабными, возобновляемые технологии также подходят для сельской местности и отдаленные районы и развивающиеся страны, где энергия часто имеет решающее значение для человеческого развития. ООН Генеральный секретарь Пан Ги Мун сказал, что возобновляемые источники энергии способны поднять беднейшие страны на новый уровень процветания.
22 500 MW плотина Трех ущелий в Китае - крупнейшая гидроэлектростанция гидроэлектроэнергия - электроэнергия, вырабатываемая гидроэнергетикой ; сила падающей или текущей воды. В 2015 году гидроэнергетика произвела 16,6% всей электроэнергии в мире и 70% всей возобновляемой электроэнергии, и ожидается, что она будет увеличиваться примерно на 3,1% ежегодно в течение следующих 25 лет.
Гидроэнергетика производится в 150 странах, при этом в Азиатско-Тихоокеанском регионе в 2010 году вырабатывается 32 процента мировой гидроэнергетики. Китай является крупнейшим производителем гидроэлектроэнергии, в 2010 году произведено 721 тераватт-час, что составляет около 17 процентов всей гидроэнергетики. бытовое использование электроэнергии. В настоящее время существует три гидроэлектростанции мощностью более 10 ГВт: плотина Три ущелья в Китае, плотина Итайпу на границе Бразилии и Парагвая и плотина Гури в Венесуэле..
Стоимость гидроэлектроэнергии относительно невысока, что делает ее конкурентоспособным источником возобновляемой электроэнергии. Средняя стоимость электроэнергии гидроэлектростанции мощностью более 10 мегаватт составляет от 3 до 5 центов США за киловатт-час. Гидроэнергетика также является гибким источником электроэнергии, поскольку установки можно очень быстро наращивать и снижать, чтобы адаптироваться к изменяющимся потребностям в энергии. Однако строительство плотин прерывает течение рек и может нанести вред местным экосистемам, а строительство больших плотин и водохранилищ часто связано с перемещением людей и диких животных. После строительства гидроэлектростанции проект не производит прямых отходов и имеет значительно более низкий уровень выхода парникового газа двуокиси углерода, чем ископаемое топливо энергия
Морская ветряная электростанция Burbo Bank на северо-западе Англии 
Глобальный рост мощности ветра Ветровая энергия использует энергию ветра для приводить в движение лопасти ветряных турбин. Эти турбины вызывают вращение магнитов, что создает электричество. Ветряные башни обычно строятся вместе на ветряных электростанциях. Существуют оффшорные и наземные ветряные электростанции. Мировая мощность ветроэнергетики быстро выросла до 336 ГВт в июне 2014 года, а производство энергии ветра составляло около 4% от общего мирового потребления электроэнергии и быстро растет.
Энергия ветра широко используется в Европе, Азии и Соединенных Штатах. Некоторые страны достигли относительно высокого уровня проникновения ветровой энергии, например, 21% стационарного производства электроэнергии в Дании, 18% в Португалии, 16% в Испании, 14% в Ирландии и 9% в Германии в 2010 году. К 2011 году иногда более 50% электроэнергии в Германии и Испании приходилось на энергию ветра и солнца. По состоянию на 2011 год 83 страны по всему миру используют энергию ветра на коммерческой основе.
Многие из крупнейших в мире наземных ветряных электростанций расположены в Соединенных Штатах, Китай и Индия. Большинство крупнейших в мире оффшорных ветряных электростанций расположены в Дании, Германии и Соединенном Королевстве. Двумя крупнейшими оффшорными ветряными электростанциями в настоящее время являются 630 MW London Array и Gwynt y Môr.
| Ветряные электростанции | Текущая. мощность. (MW ) | Страна | Примечания |
|---|---|---|---|
| Альта (Оук-Крик-Мохаве) | 1320 |  США | |
| Ветряной парк Джайсалмер | 1064 |  Индия | |
| Ветряная электростанция Роско | 781 | США | |
| Центр ветроэнергетики Horse Hollow | 735 | США | |
| Ветряная электростанция Capricorn Ridge | 662 | США | |
| Ветряная электростанция Fântânele-Cogealac | 600 |  Румыния | |
| Ветряная электростанция Fowler Ridge | 599 | США |
Часть солнечного комплекса мощностью 354 МВт SEGS в северной части округа Сан-Бернардино, Калифорния 
Солнечная электростанция Андасол мощностью 150 МВт представляет собой концентрированную солнечную электростанцию , расположенную в Испании.Солнечная энергия, лучистый свет и тепло от солнца используется с использованием ряда постоянно развивающихся технологий, таких как солнечное отопление, солнечная фотовольтаика, солнечное тепловое электричество, солнечная архитектура и искусственный фотосинтез.
Солнечные технологии в целом характеризуются как пассивное солнечное или активное солнечное в зависимости от того, как они захватывают, преобразуют и распространяют солнечная энергия. Активные солнечные технологии включают использование фотоэлектрических панелей и солнечных тепловых коллекторов для использования энергии. Пассивные солнечные технологии включают ориентацию здания на Солнце, выбор материалов с благоприятной тепловой массой или светорассеивающими свойствами, а также проектирование пространств, в которых естественным образом циркулирует воздух.
В 2011 году International Energy Агентство заявило, что «развитие доступных, неисчерпаемых и чистых технологий солнечной энергии принесет огромные долгосрочные выгоды. Оно повысит энергетическую безопасность стран за счет опоры на местные, неисчерпаемые и в основном независимые от импорта ресурсы, повысить устойчивость, уменьшить загрязнение, снизить затраты на смягчение последствий изменения климата и сохранить цены на ископаемое топливо ниже, чем в противном случае. Эти преимущества являются глобальными. Следовательно дополнительные затраты на стимулы для раннего развертывания следует рассматривать как инвестиции в обучение; они должны быть потрачены разумно и должны широко распределяться ". Более 100 стран используют солнечные фотоэлектрические системы.
Солнечная ферма Топаз - одна из крупнейших солнечных электростанций в мире. Фотоэлектрическая энергия (PV) - это метод выработки электроэнергии путем преобразования солнечное излучение в постоянный ток электричество с использованием полупроводников, которые проявляют фотоэлектрический эффект. В производстве фотоэлектрической энергии используются солнечные панели, состоящие из ряда солнечных элементов, содержащих фотоэлектрический материал. Материалы, используемые в настоящее время для фотогальваники, включают монокристаллический кремний, поликристаллический кремний, аморфный кремний, теллурид кадмия и селенид меди, индия, галлия. / сульфид. В связи с повышенным спросом на возобновляемые источники энергии, производство солнечных элементов и фотоэлектрических массивов значительно продвинулось в последние годы.
Солнечная фотоэлектрическая энергия - устойчивый источник энергии. К концу 2018 года по всему миру было установлено в общей сложности 505 ГВт, а в том же году - 100 ГВт.
Благодаря достижениям в технологиях и увеличению масштабов производства и сложности с тех пор стоимость фотоэлектрических систем неуклонно снижалась. были изготовлены первые солнечные элементы, и приведенная стоимость электроэнергии (LCOE ) от фотоэлектрических панелей может конкурировать с традиционными источниками электроэнергии в постоянно расширяющемся списке географических регионов. Чистый учет и финансовые стимулы, такие как льготные зеленые тарифы на электроэнергию, вырабатываемую солнечными батареями, во многих странах поддержали солнечные фотоэлектрические установки. Срок окупаемости энергии (EPBT), также известный как амортизация энергии, зависит от годовой солнечной инсоляции и температурного профиля, а также от используемого типа фотоэлектрической технологии. Для обычных фотогальванических элементов на основе кристаллического кремния EPBT выше, чем для тонкопленочных технологий, таких как CdTe-PV или CPV -системы. Кроме того, в последние годы срок окупаемости уменьшился благодаря ряду улучшений, таких как эффективность солнечных элементов и более экономичные производственные процессы. По данным на 2014 год, фотоэлектрические элементы окупают энергию, необходимую для их производства, за 0,7–2 года. Это приводит к примерно 95% чистой чистой энергии, производимой солнечной солнечной фотоэлектрической системой на крыше в течение 30-летнего срока службы. Установки могут быть смонтированы на земле (и иногда интегрированы с сельским хозяйством и выпасом) или встроены в крышу или стены здания (либо интегрированные в здание фотоэлектрические элементы, либо просто крыши).
Автобус, работающий на биодизеле 
Информация о насосе для этанольного топлива до 10% смеси, Калифорния Биотопливо - это топливо, которое содержит энергию недавней геологической фиксации углерода. Эти виды топлива производятся из живых организмов. Примеры этой фиксации углерода встречаются у растений и микроводорослей. Эти виды топлива получают путем преобразования биомассы (биомасса относится к недавно живым организмам, чаще всего к растениям или материалам растительного происхождения). Эту биомассу можно преобразовать в удобные энергосодержащие вещества тремя различными способами: термическое преобразование, химическое преобразование и биохимическое преобразование. Это преобразование биомассы может привести к получению топлива в твердой, жидкой или газовой форме. Эта новая биомасса может использоваться для производства биотоплива. Популярность биотоплива возросла из-за роста цен на нефть и необходимости энергетической безопасности.
Биоэтанол - это спирт, произведенный ферментацией, в основном из углеводов, произведенных в сахаре или крахмале таких культурах, как кукуруза или сахарный тростник. Целлюлозная биомасса, полученная из непищевых источников, таких как деревья и травы, также разрабатывается в качестве исходного сырья для производства этанола. Этанол можно использовать в качестве топлива для транспортных средств в чистом виде, но он обычно используется как бензин присадка для повышения октанового числа и уменьшения выбросов транспортных средств. Биоэтанол широко используется в США и в Бразилии. Текущий проект завода не предусматривает преобразование части растительного сырья лигнина в топливные компоненты путем ферментации.
Биодизель производится из растительных масел и животных жиров. Биодизель можно использовать в качестве топлива для транспортных средств в чистом виде, но обычно его используют как дизельную присадку для снижения уровня твердых частиц, монооксида углерода и углеводородов от дизельных автомобилей. Biodiesel is produced from oils or fatsс использованием переэтерификации и является наиболее распространенным биотопливом в Европе. Однако в настоящее время ведутся исследования по производству возобновляемого топлива путем декарбоксилирования
В 2010 году мировое производство биотоплива достигло 105 миллиардов литров (28 миллиардов галлонов США), что на 17% больше, чем в 2009 году, а биотопливо обеспечивало 2,7% мирового топлива для автомобильный транспорт, большая часть которого состоит из этанола и биодизеля. Мировое производство топливного этанола достигло 86 миллиардов литров (23 миллиарда галлонов США) в 2010 году, при этом Соединенные Штаты и Бразилия являются ведущими производителями в мире, на которые в совокупности приходится 90% мирового производства. Крупнейшим производителем биодизеля в мире является Европейский Союз, на долю которого в 2010 году приходилось 53% всего производства биодизеля. По состоянию на 2011 год предписания по смешиванию биотоплива существуют в 31 стране на национальном уровне и в 29 штатах или провинциях. Международное энергетическое агентство поставило цель, чтобы биотопливо удовлетворяло более четверти мирового спроса на транспортное топливо к 2050 году, чтобы снизить зависимость от нефти и угля.
Пар, выходящий из Геотермальная электростанция Несьявеллир в Исландии Геотермальная энергия - это тепловая энергия, генерируемая и хранимая на Земле. Тепловая энергия - это энергия, определяющая температуру вещества. Геотермальная энергия земной коры происходит от первоначального образования планеты (20%) и от радиоактивного распада минералов (80%). геотермальный градиент, который представляет собой разницу температур между ядром планеты и ее поверхностью, обеспечивает непрерывную передачу тепловой энергии в виде тепла от ядра к поверхности.. Прилагательное геотермальный происходит от греческих корней γη (ge), что означает земля, и θερμος (термос), что означает горячий.
Внутреннее тепло Земли - это тепловая энергия, генерируемая радиоактивным распадом и постоянными потерями тепла от образования Земли. Температуры на границе ядро-мантия могут достигать 4000 ° C (7 200 ° F). Высокая температура и давление внутри Земли заставляют некоторые породы плавиться, а твердая мантия ведет себя пластически, в результате чего части мантии конвектируют вверх, поскольку она легче окружающей породы. Камни и вода нагреваются в коре, иногда до 370 ° C (700 ° F).
Из горячих источников геотермальная энергия использовалась для купания с палеолита раз и для отопления помещений с древнеримских времен, но теперь он более известен как производство электроэнергии. В 2012 году во всем мире 11 400 мегаватт (МВт) геотермальной энергии были подключены к сети в 24 странах. Дополнительные 28 гигаватт мощности прямого геотермального отопления установлены для централизованного теплоснабжения, отопления помещений, спа, промышленные процессы, опреснение и сельское хозяйство в 2010 году.
Геотермальная энергия является рентабельной, надежной, устойчивой и экологически чистой, но исторически ограничивалась территориями вблизи границ тектонических плит. Последние технологические достижения резко расширили диапазон и размер жизнеспособных ресурсов, особенно для таких применений, как домашнее отопление, открыв потенциал для широкого использования. Геотермальные скважины выделяют парниковые газы, задержанные глубоко в недрах земли, но эти выбросы на единицу энергии намного ниже, чем выбросы ископаемого топлива. В результате геотермальная энергия может помочь смягчить глобальное потепление, если будет широко использоваться вместо ископаемого топлива.
Геотермальные ресурсы Земли теоретически более чем достаточны для удовлетворения потребностей человечества в энергии, но только очень небольшая их часть может быть использована с прибылью. Бурение и разведка глубоких ресурсов очень дороги. Прогнозы на будущее геотермальной энергетики зависят от предположений о технологиях, ценах на энергию, субсидиях и процентных ставках. Пилотные программы, такие как выбор клиента EWEB в программе Green Power Program, показывают, что клиенты будут готовы платить немного больше за возобновляемый источник энергии, такой как геотермальная. Но в результате исследований при поддержке правительства и опыта отрасли стоимость производства геотермальной энергии снизилась на 25% за последние два десятилетия. В 2001 году геотермальная энергия стоила от двух до десяти центов США за кВтч.
Marine energy или marine power (также иногда называемая энергия океана, энергия океана или морская и гидрокинетическая энергия ) относится к энергии, переносимой океанскими волнами, приливами, соленость и разность температур океана. Движение воды в Мировом океане огромный запас кинетической энергии, или энергии движения. Эту энергию можно использовать для выработки электроэнергии для дома, транспорта и промышленности.
Термин «морская энергия» охватывает как мощность волны, т.е. мощность поверхностных волн и приливная энергия т.е. получается из кинетической энергии больших движущихся водоемов. Морская ветровая энергия не является формой морской энергии, так как ветровая энергия получена от ветра, даже ветряные турбины размещены над водой. Океаны обладают огромным количеством энергии и близки ко многим, если не самым сконцентрированным, группам населения. Энергия океана может обеспечить значительное количество новых возобновляемых источников энергии по всему миру.
Стимул к использованию 100% возобновляемой энергии для электричества, транспорта или даже для первичного энергоснабжения во всем мире был мотивирован глобальным потеплением и другими экологическими, а также экономические проблемы. Использование возобновляемых источников энергии росло намного быстрее, чем кто-либо ожидал. Межправительственная группа экспертов по изменению климата заявила, что существует несколько фундаментальных технологических ограничений интеграции технологий возобновляемых источников энергии для удовлетворения большей части глобального общего потребления энергии. На национальном уровне по меньшей мере 30 стран мира уже возобновляемые источники энергии, на которые приходится более 20% энергоснабжения. Кроме того, профессора С. Пакала и Роберт Х. Соколов разработали серию «стабилизационных клиньев », которые позволяют нам поддерживать качество нашей жизни, избегая при этом катастрофическом изменении климата, и возобновляемые источники энергии «в совокупности составляют наибольшее количество своих« клиньев ».
Марк З. Якобсон говорит, что производство всей новой энергии с помощью энергии ветра, солнечной энергии и гидроэнергетики к 2030 году, возможно, и существующее энергоснабжение договоренности могут быть заменены к 2050 году. Считается, что препятствие на пути реализации возобновляемых источников энергии «в первую очередь социальные и политические, а не технологические или экономические». Якобсон говорит, что затраты на энергию ветра, солнца и воды должны быть аналогичны сегодняшним затратам на электроэнергию.
Аналогичным образом, в США независимый эксперт исследовательский совет, что «существует достаточно возобновляемых ресурсов, чтобы возобновляемая энергия» будет играть значительную роль в производстве в будущем и, таким образом, поможет противостоять проблемам, с изменением Климат, энергетическая безопасность и рост энергии... Возобновляемые источники энергии используют увеличенное количество энергии, чем текущий или прогнозируемый внутренний спрос »..
Критики подхода «100% возобновляемых источников энергии» - это Вацлав Смил и Джеймс Э. Хансен. Слесарь и Хансен изменены энергоэффективностью солнечной и ветровой энергии, но Эмори Ловинс утверждает, что электросеть может справиться, так же как она обычно поддерживает неработающие угольные и атомные электростанции с работающими.
Google потратила 30 миллионов долларов на свой RE Эффективное использование энергии снижает количество энергии, необходимое для использования в рамках темы развития энергетики, оно делает источники энергии доступными для использования Эффективное использование энергии снижает количество энергии, необходимое для производства продуктов и услуг. Например, теплоизоляция дома позволяет зданию использовать меньше энергии для отопления и охлаждения для поддержания комфортной температуры. Установка люминесцентных ламп или естественных световых люков снижает количество энергии, требуемой для освещения, по сравнению с лампами накаливания. Компактные люминесцентные лампы потребляют на две трети меньше энергии и могут служить в течение 6-10 раз, чем лампы накаливания. Повышение энергоэффективности чаще всего достигается за счет внедрения эффективных технологий или производственного процесса. Снижение энергопотребления может сэкономить деньги потребителей, если экономия энергии компенсирует стоимость энергоэффективной технологии. Снижение энергопотребления снижает выбросы. Согласно Международного энергетического агентства, повышение энергоэффективности зданий, промышленных процессов и транспорта могло бы снизить мировые потребности в энергии в 2050 году на треть и помочь контролировать глобальные выбросы парниковых газов.. Энергоэффективность и возобновляемые источники энергии считаются двумя столпами устойчивой энергетической политики. Интернационал-инутерация для повышения уровня энергии из зарубежных стран и может замедлить темпы истощения внутренних энергоресурсов. Было обнаружено, «что для стран ОЭСР ветер, геотермальная энергия, гидроэнергетика и атомная энергия самый низкий уровень среди источников энергии в производстве». В то время как новые источники энергии открываются или становятся возможными благодаря новой технологии, технология распределения постоянно развивается. Использование топливных элементов в автомобилех, например, ожидаемой технологией доставки. В этом представлении представлены технологии доставки, которые сыграли роль в историческом развитии энергетики. Все в некоторой степени полагаются на источники энергии. Уголь, нефть и их производные доставляются морским, железнодорожным или автомобильным транспортом. Нефть и природный газ также могут поставляться по трубопроводу, а уголь - по пульпопроводу. Такие виды топлива, как бензин и СНГ, также могут доставляться с помощью самолета. Логическая работа трубопроводы природного газа должна поддерживать определенное минимальное давление. Более высокие затраты на транспортировку и хранение этанола часто недопустимы. Электрические сети - это сети, используемые в передаче и распределять мощность от производственного источника к конечному пользователю, когда они могут находиться за сотни километров. Источники включают в себя электростанции, такие как ядерный реактор, угольная электростанция и т. Д. Для поддержания постоянного потока электроэнергии используется комбинация подстанций и линий передачи. Сети могут страдать от кратковременных отключений и отключений, часто из-за погодных повреждений. Во время определенных экстремальных космической погоды событий солнечный ветер может мешать передаче. Сетки также имеют предопределенную несущую способность или нагрузку, которую нельзя безопасно доп. Когда требования к питанию превышают допустимые, сбои неизбежны. Для предотвращения проблем мощность нормируется. Промышленно развитые страны, такие как Канада, США и Австралия, являются одними из самых высоких в мире потребителей электроэнергии на душу населения, благодаря широкой распределительной электросети. Энергосистема США - одна из самых передовых, хотя обслуживание инфраструктуры становится проблемой. CurrentEnergy обеспечивает обзор в реальном времени спроса и предложения на электроэнергию в Калифорнии, Техасе и северо-востоке США. Соответственно, африканские страны с небольшими электрическими сетями имеют низкое годовое потребление электроэнергии на душу населения. Одна из самых мощных энергосистем в мире обеспечивает энергией штат Квинсленд, Австралия. Беспроводная передача энергии - это, при котором электрическая энергия передается от источника питания к электрической нагрузке, которая не имеет встроенного источника питания, без использования межсоединений проводов. Доступные в настоящее время технологии ограничены короткими расстояниями и относительно низким уровнем уровнем. Для работы солнечных коллекторов на орбите потребуется беспроводная передача энергии на Землю. Предлагаемый метод предполагает создание большого луча СВЧ-радиоволн, который будет направлен на место расположения коллекторной антенны на Земле. Существуют серьезные технические проблемы, чтобы надежность и прибыльность таких схем. Накопление энергии осуществляется устройствами или физическими носителями, которые хранят энергию для выполнения полезной работы в дальнейшем время. Устройство, которое накапливает энергию, иногда называют аккумулятором. Все формы имеют либо потенциальную энергию (например, Химическая, >гравитационная, электрическая энергия, перепад температур, скрытая теплота и т. д.) или кинетическая энергия (например, импульс ). Некоторые технологии обеспечивают кратковременное хранение энергии, а могут быть очень долгосрочными, например преобразование энергии в газ с использованием водорода или метана и хранения тепла или холода между разными сезонами в глубоких водоносных горизонтах или распределенных породах. Заводные часы хранимой пружины потенциальную энергию (в данном случае механическую, в виде напряжения), аккумулятор хранит легко конвертируемую химическую энергию для работы мобильного телефона, а гидроэлектростанция накапливает энергия в резервуаре как гравитационная потенциальная энергия. Резервуары для хранения льда накапливают лед (тепловая энергия в форме скрытого тепла) в ночное время, чтобы удовлетворить пиковую потребность в охлаждении. Ископаемое топливо, это как уголь и бензин, хранится древняя энергия, полученная от солнечного света, организмами, которые умерли, оказались захороненными и со временем были преобразованы в это топливо. Даже еда (которая создается с помощью того же процесса, что и ископаемое топливо) представляет собой форму энергии, хранящуюся в химической форме. С доисторических времен, когда человечество открыли огонь для разогрева и жарки пищи, в средние века, когда люди строили ветряные мельницы для измельчения пшеницы, до современной эпохи, когда люди могут получить электричество, расщепляющее атом. Человек бесконечно искал источники энергии. За исключением ядерной, геотермальной и приливной, все другие источники энергии живут от нынешней солнечной изоляции или от ископаемых останков растений и животных, которые полагаются на солнечный свет. В целях сокращения солнечная энергия сама по себе является результатом ядерного воздействия Солнца. Геотермальная энергия от горячей, затвердевшей породы над магмой ядра Земли результатом распада радиоактивных материалов, находящихся под земной корой, и деление ядер основано на делении тяжелых радиоактивных элементов в земной коре, созданном человеком; в обоих случаях эти элементы были произведены в взрывах сверхновых до образования солнечной системы. С начала промышленной революции, вопрос будущего энергетики поставки были интересны. В 1865 году Уильям Стэнли Джевонс опубликовал «Угольный вопрос», в котором он увидел, что запасы угля истощаются, а нефть - неэффективная замена. В 1914 г. США В Горнорудном бюро заявлено, что объем производительности составил 5,7 млрд баррелей (910 000 000 м). В 1956 году геофизик М. Кинг Хабберт делает вывод, что добыча нефти в США достигнет пика между 1965 и 1970 годами и что добыча нефти достигнет пика «через полвека» на основе данных 1956 года. Пик в 1989 году предсказал Колин Кэмпбелл В 2004 году ОПЕК подсчитала, что при значительных инвестициях добыча нефти к 2025 году увеличится почти вдвое Экологическое движение подчеркивает устойчивость использование и развитие энергии. Возобновляемая энергия устойчивой в своем производстве; Имеются запасы не уменьшатся в обозомом будущем - миллионы или миллиарды лет. «Устойчивость» также относится к способности окружающей среды справляться с отходами, особенно загрязнением воздуха. Источники, которые не имеют прямых отходов (такие как ветер, солнечная энергия и гидроэнергетика), возбуждаются здесь. С ростом спроса на энергию в использовании различных источников энергии. Энергосбережение - это альтернативный или дополнительный процесс развития энергетики. Это уменьшение энергии за счет ее эффективного использования. Некоторые наблюдатели утверждают, что идея «энергетической независимости » является нереалистичной и непрозрачной. Альтернативное предложение «энергетической устойчивости» - это цель, согласованная с реалиями экономики, безопасности и энергетики. Понятие устойчивости в энергетике было подробно описано в книге 1982 года Хрупкая сила : Энергетическая стратегия для национальной безопасности. Авторы утверждали, что простое переключение на внутреннюю энергию не будет безопасным по своей сути, поскольку истинная слабость - это часто взаимозависимая и уязвимая энергетическая инфраструктура страны. Ключевые аспекты, такие как газопровод и электросеть, часто централизованы и легко поддаются сбоям. Они приходят к выводу, что «устойчивое энергоснабжение» необходимо как для национальной безопасности, так и для окружающей среды. Они рекомендуют сосредоточить внимание на энергоэффективности и возобновляемых источниках энергии, которые являются децентрализованными. В 2008 году бывший Intel Corporation председатель и главный исполнительный директор Эндрю Гроув обратил внимание на энергоустойчивость, утверждая, что полная независимость невозможна с учетом глобального рынка энергии. Он описывает энергетическую устойчивость как способность приспосабливаться к перебоям в подаче энергии. С этой целью он предлагает США шире использовать электричество. Электричество может производиться из множества источников. На разнообразное энергоснабжение в меньшей степени повлияет перерыв в подаче любого одного источника. Он объясняет, что еще одной особенностью электрификации является то, что электричество «липкое» - это означает, что электричество, произведенное в США, должно оставаться там, потому что его нельзя транспортировать за границу. По словам Гроува, ключевым аспектом развития электрификации и повышения энергетической устойчивости будет перевод автомобильного парка США с бензиновых на электрические. Это, в свою очередь, потребует модернизации и расширения электросети. Как указали такие организации, как The Reform Institute, достижения, связанные с разработкой интеллектуальной сети, будут способствовать способности сети поглощать транспортные средства в массовом порядке, подключающиеся к ней для зарядки своих батарей. Экстраполяция текущих знаний в будущее предлагает выбор энергетического будущего. Прогнозы соответствуют гипотезе мальтузианской катастрофы. Многочисленные сложные модели основаны на сценариях, впервые предложенных Ограничениями для роста. Подходы к моделированию предлагают способы проанализировать разнообразные стратегии и, надеюсь, найти путь к быстрому и устойчивому развитию человечества. Краткосрочные энергетические кризисы также являются проблемой развития энергетики. Экстраполяции недостоверны, особенно когда они предсказывают постоянный рост потребления нефти. Производство энергии обычно требует инвестиций в энергию. Для бурения нефтяных скважин или строительства ветряной электростанции требуется энергия. Оставшиеся ресурсы ископаемого топлива часто становится все труднее извлекать и преобразовывать. Таким образом, они могут потребовать все больших инвестиций в энергию. Если инвестиции превышают стоимость энергии, произведенной ресурсом, он больше не является эффективным источником энергии. Эти ресурсы больше не являются источником энергии, но могут использоваться как сырье. Новые технологии могут снизить затраты энергии, необходимые для извлечения и преобразования ресурсов, хотя в конечном итоге базовая физика устанавливает пределы, которые нельзя превышать. Между 1950 и 1984 годами, когда Зеленая революция изменила сельское хозяйство во всем мире, мировое производство зерна увеличилось на 250%. Энергия «зеленой революции» была обеспечена ископаемым топливом в форме удобрений (природный газ), пестицидов (нефть) и углеводородов заправлено оросительной. Пик мировой добычи углеводородов (пиковая добыча ) может привести к значительным изменениям и потребовать устойчивых методов добычи. Одно видение устойчивого энергетического будущего предполагает, что все человеческие структуры на поверхности земли (например, здания, автомобили и дороги) будут выполнять искусственный фотосинтез (используя солнечный свет для расщепления воды в качестве источника водорода и поглощение углекислого газа для получения удобрений) эффективнее, чем растения. С экономической деятельностью современной космической промышленности и связанными с ней частными космическими полетами, с обрабатывающей промышленностью, что выходят на орбиту Земли или за ее пределы, доставка их в эти регионы потребует дальнейшего развития энергетики. Исследователи предусмотрели космическую солнечную энергию для сбора солнечной энергии для использования на Земле. Исследования в области солнечной энергетики из космоса ведутся с начала 1970-х годов. Использование солнечной энергии в космосе потребует строительства коллекторных конструкций в космосе. Преимущество перед наземной солнечной энергией заключается в более высокой интенсивности света и отсутствии погодных условий, которые могут прервать сбор энергии.Повышенная энергоэффективность
Спиральная интегрированная компактная люминесцентная лампа, имеющая был популярен среди потребителей Северной Америки с момента своего появления в середине 1990-х годов Передача
Надземный участок Трубопровод на Аляске Морские перевозки и трубопроводы
Проводная передача энергии
Электрическая сеть - опоры и кабели распределения энергии Беспроводная передача энергии
Хранилище
Электростанция Ffestiniog в Уэльсе, Великобритания. Накачиваемая гидроэлектроэнергия (PSH) используется для накопления энергии в сети.История
Источники энергии в прошлом и настоящем в Доэль, Бельгия: ветряная мельница Шельдемолен XVII века и атомная электростанция Дуэль XX века Устойчивость
Потребление энергии с 1989 по 1999 год Устойчивость
Потребление энергии на душу населения (2001 г.). Красные оттенки на рост, зеленые оттенки - на снижение потребления в течение 1990-х. Настоящее и будущее
Прогноз - мировое потребление энергии в зависимости от вида топлива (по состоянию на 2011 г.). Жидкое топливо вкл. Биотопливо Уголь Природный газ. Возобновляемое топливо Ядерное топливо 
Увеличение доли потребления энергии в развивающихся странах. Промышленно развитые страны. Развивающиеся страны. EE /Бывший Советский Союз См. Также
Энергетический портал 
Портал возобновляемых источников энергии 
Портал ядерных технологий Ссылки и цитаты
Источники
Журналы
Внешние ссылки
На Wikimedia Commons есть материалы, связанные с развитием энергетики.
