Примеры возобновляемых источников энергии: Что такое ВИЭ. Объясняем простыми словами — Секрет фирмы

Содержание

NXplorers | Энергия

Энергия.

Загрузить pdf

Какая разница между энергосбережением и энергоэффективностью?

Энергосбережение включает снижение энергопотребления в основном благодаря изменению привычек и образа жизни.

Энергоэффективность включает использование меньшего количества энергии для получения той же услуги или продукции. Повышение энергоэффективности в существенной степени основано на технических разработках.

Энергоэффективность системы или процесса можно определить так:

энергоэффективность = полезная выделяемая энергия ÷ потребляемая энергия.

Энергоэффективность электрических устройств и домашних или коммерческих установок можно сравнивать, используя обозначения энергоэффективности и сертификаты.

Какие существуют невозобновляемые и возобновляемые источники энергии?

Невозобновляемые источники энергии ограничены.
Они истощаются с намного большей скоростью, чем скорость, с которой они образуются, и поэтому они иссякнут. Невозобновляемые источники энергии включают ископаемые виды топлива, такие как уголь, нефть и природный газ, и ядерное топливо.

Возобновляемые источники энергии не ограничены.
Они восстанавливаются природным путем за короткий период времени. Возобновляемые источники энергии включают ветровую, солнечную, гидроэлектрическую, геотермальную, энергию океана и приливов, а также биомассу. Источники энергии, главным образом, используются для энергоснабжения и обогрева домашних, коммерческих и промышленных объектов, для производства продукции, продовольствия и питьевой воды, а также для транспортировки.

Какие существуют опасения, связанные с использованием невозобновляемых источников энергии?

Невозобновляемые источники энергии ограничены. Они истощаются с намного большей скоростью, чем скорость, с которой они образуются, и поэтому они иссякнут.

При сжигании ископаемых видов топлива образуется диоксид углерода — парникового газа, являющегося одной из причин глобального изменения климата. При этом также могут появляться и другие загрязняющие вещества, включая кислотные газы и твердые частицы. Обеспокоенность состоянием окружающей среды также связана с добычей существующих и недавно открытых ресурсов.

Распределение невозобновляемых энергетических ресурсов в мире таково, что многие страны полагаются на импорт из других государств и поэтому зависят от политических и экономических факторов. Природные и техногенные катастрофы могут приводить к повреждению инфраструктуры невозобновляемых энергетических ресурсов с катастрофическими последствиями для окружающей среды и здоровья людей.

Какая разница между энергией, работой и мощностью?

Энергия системы — это мера ее способности выполнять работу.

Работа выполняется, когда к объекту прилагается сила, заставляющая его перемещаться на определенное расстояние. Когда выполняется работа, происходит преобразование энергии и меняется энергия системы.

Мощность — это скорость преобразования энергии (которая равна скорости, с которой выполняется работа).

Единица энергии в СИ — джоуль (Дж). 1 джоуль равен работе, выполняемой силой в 1 ньютон при перемещении на расстояние 1 метр (в направлении действия силы).

Единица мощности в СИ — ватт (Вт). 1 ватт равен преобразованию энергии в 1 джоуль за секунду.

Как сохраняется и как преобразуется энергия?

Энергию можно разделить на потенциальную (энергия объекта, определяемая его положением) или кинетическую (энергия объекта, определяемая его движением).

Энергию можно сохранять различными способами (например, химическая, кинетическая, гравитационная, упругая, тепловая, магнитная, электростатическая или ядерная энергия). Эти различные виды состояния энергии обычно называют типами или формой энергии.

Согласно закону сохранения энергии, энергия не может быть создана или уничтожена, но может преобразовываться из одного вида накопления в другой механическим, электрическим, тепловым путем или излучением.

Изменения в системе могут приводить к преобразованиям и изменениям в способе накопления энергии.

Какие существуют опасения, связанные с использованием возобновляемых источников энергии?

Возобновляемые источники энергии не так надежны, как невозобновляемые.

Для генерации таких выходных мощностей, которые производят электростанции на ископаемом топливе или ядерной энергии, нужны большие ветряные и солнечные энергетические установки.

Требуется значительное инвестирование для строительства новой инфраструктуры возобновляемой энергетики. Существуют проблемы с эстетикой строительства новой инфраструктуры возобновляемой энергетики.

Существует шумовое загрязнение и обеспокоенность состоянием окружающей среды в связи с установками ветровой энергетики.

Как генерируется и передается энергия?

В большинстве электрогенераторов для выработки электроэнергии используется вращение турбины. Для вращения турбин используется:

  • пар, получаемый при сжигании топлива (ископаемое топливо или энергетика на биомассе)
  • пар, получаемый при делении ядра ядерного топлива (ядерная энергетика)
  • пар, получаемый из подземных геотермальных пород (геотермальная энергия)
  • поток воды (гидроэнергия)
  • ветер (энергия ветра)

В гелиоэнергетике используются фотоэлектрические ячейки, которые преобразуют энергию солнечного света непосредственно в электрическую.

В гелиоэнергетике используются фотоэлектрические ячейки, которые преобразуют энергию солнечного света непосредственно в электрическую.

С выработкой электроэнергии связаны различные капиталовложения и эксплуатационные расходы.

Технологии хранения энергии позволяют разделить поставку энергии и потребность в ней, и обеспечивают способы снижения потерь энергии.

Как стать участником NXplorers

Программа NXplorers в настоящее время проводится в следующих странах


Hong Kong, Saudi Arabia, Vietnam, Австралия, Бразилия, Бруней, Египет, Индия, Индонезия, Казахстан, Катар, Китай, Малайзия, Нигерия, Нидерланды, ОАЭ, Оман, Россия, Сингапур, Тринидад и Тобаго, Филиппины.

Если вы заинтересованы в сотрудничестве с NXplorers, свяжитесь с нами.

NXplorers — это образовательная инициатива Шелл

Связаться

Thank you for signing up to the NXplorers newsletter. Find out more about the impact of the programme by visiting News.

There has been a problem

NXplorers Newsletter

Введите свой адрес электронной почты, чтобы получать наши ежеквартальные информационные бюллетени (бюллетени доступны только на английском языке).

Я согласен с условиями.

Please agree to proceed

Возобновляемая («альтернативная») энергетика — Правительство России

Работа ПравительстваЭнергетика

Возобновляемая («альтернативная») энергетика

Долгосрочные стратегии развития энергетики на основе
возобновляемых источников (ВИЭ). Ветроэнергетика. Солнечная энергетика.
Геотермальная энергетика. Строительство объектов генерации на основе ВИЭ. Производство
оборудования для «альтернативной» энергетики. Экономические механизмы стимулирования
развития ВИЭ. Расширение использования альтернативных видов топлива, в том
числе твёрдых бытовых
отходов, торфа, биотоплива.

  • Александр Новак
    курирующий вице-премьер

  • Николай Шульгинов
    Министр энергетики

  • Ключевые решения
  • Документы и события

9 августа 2021, понедельник

, Возобновляемая («альтернативная») энергетика

Правительство утвердило Концепцию развития водородной энергетики

Распоряжение от 5 августа 2021 года №2162-р

6 ноября 2018, вторник

, Возобновляемая («альтернативная») энергетика

О внесении в Госдуму законопроекта о правовом регулировании вопросов производства электроэнергии на объектах микрогенерации

Распоряжение от 3 ноября 2018 года №2381-р. В законодательство в сфере электроэнергетики вводится понятие «объект микрогенерации» и устанавливаются критерии отнесения генерирующих объектов к этой категории. Принятие законопроекта упростит процедуру размещения объектов микрогенерации, предоставит их владельцам возможность продавать излишки вырабатываемой электроэнергии на розничных рынках.

7 марта 2018, среда

, Аграрная наука

Об утверждении плана мероприятий «Развитие биотехнологий и генной инженерии» на 2018–2020 годы

Распоряжение от 28 февраля 2018 года №337-р. План принимается для развития внутреннего спроса, производства и экспорта биотехнологической продукции, формирования институциональных условий для глубокой модернизации технологической базы промышленности за счёт массового внедрения в производство методов и продуктов биотехнологий.

6 марта 2017, понедельник

, Возобновляемая («альтернативная») энергетика

Об использовании твёрдых бытовых отходов в качестве источников энергии

Постановление от 28 февраля 2017 года №240, распоряжения от 28 февраля 2017 года №354-р, №355-р. Принятые решения позволяют распространить меры господдержки возобновляемых источников энергии на генерирующие объекты, функционирующие на основе сжигания твёрдых бытовых отходов (ТБО). Развитие и поддержка генерирующих объектов на основе ТБО направлена на решение экологических проблем, развитие соответствующих технологий на территории России.

17 февраля 2017, пятница

, Возобновляемая («альтернативная») энергетика

Поручение о стимулировании развития микрогенерации на основе возобновляемых источников энергии

28 мая 2013, вторник

, Возобновляемая («альтернативная») энергетика

О механизме стимулирования использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ) на оптовом рынке электрической энергии и мощности

Постановление от 28 мая 2013 года №449. Реализация положений постановления позволит развить конкурентные отношения на оптовом рынке и реализовать конкурентный механизм определения перечня генерирующих объектов ВИЭ, в отношении которых будут заключаться договоры о предоставлении мощности.

, Возобновляемая («альтернативная») энергетика

О внесении изменений в Основные направления госполитики в сфере повышения энергетической эффективности электроэнергетики на основе использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ) на период до 2020 года

Распоряжение от 28 мая 2013 года №861-р. Распоряжение предусматривает создание условий для использования специального механизма торговли мощностью в целях стимулирования развития генерирующих объектов, функционирующих на основе использования возобновляемых источников энергии, на оптовом рынке электрической энергии и мощности, обеспечивающей возврат капитала, инвестированного в их создание, и необходимый уровень его доходности.

8 января 2009, четверг

, Возобновляемая («альтернативная») энергетика

Об основных направлениях государственной политики в сфере повышения энергетической эффективности электроэнергетики на основе использования возобновляемых источников энергии

Распоряжение от 8 января 2009 года №1-р. Определены цели и принципы использования возобновляемых источников энергии, целевые показатели объёма производства электрической энергии с их использованием и ее потребления в совокупном балансе производства и потребления электрической энергии, меры по достижению этих показателей.

Календарь

Ноябрь

  • Январь
  • Февраль
  • Март
  • Апрель
  • Май
  • Июнь
  • Июль
  • Август
  • Сентябрь
  • Октябрь
  • Ноябрь
  • Декабрь

2022

  • 2022
  • 2021
  • 2020
  • 2019
  • 2018
  • 2017
  • 2016
  • 2015
  • 2014
  • 2013
  • 2012
ПН ВТ СР ЧТ ПТ СБ ВС
1 2 3 4 5 6
7 8 9 10 11 12 13
14 15 16 17 18 19 20
21 22 23 24 25 26 27
28 29 30
  • Ежедневная
  • Еженедельная

На указанный Вами адрес электронной почты будет выслано письмо с подтверждением данной услуги и подробными инструкциями по дальнейшим действиям.

На указанный Вами адрес электронной почты будет выслано письмо с подтверждением данной услуги и подробными инструкциями по дальнейшим действиям.

Какие существуют виды возобновляемых источников энергии?

Поскольку Великобритания и США стремятся к 2050 году достичь нулевого уровня выбросов, использование электроэнергии, получаемой из возобновляемых источников, имеет важное значение для сокращения выбросов углекислого газа.

Каждый тип возобновляемой энергии вносит разный вклад в наш баланс электроэнергии наряду с невозобновляемыми видами энергии, такими как ископаемое топливо или ядерная энергия.

Узнайте о различных типах возобновляемых источников энергии, которые мы в настоящее время используем для производства электроэнергии, и о том, как они будут использоваться в будущем для дальнейшей борьбы с изменением климата.

Что такое возобновляемая энергия?

Возобновляемая энергия — это энергия, полученная из источника, который никогда не иссякнет. Они естественны и самовосполняемы, и обычно имеют низкий или нулевой углеродный след.

Примеры возобновляемых источников энергии включают энергию ветра, солнечную энергию, биоэнергию (органические вещества, сжигаемые в качестве топлива) и гидроэнергетику, включая энергию приливов и отливов.

Сжигание ископаемого топлива для производства электроэнергии уже давно является основным источником выбросов парниковых газов в нашу атмосферу, поэтому эти возобновляемые источники считаются жизненно важными в борьбе с изменением климата.

Наиболее распространенные возобновляемые источники энергии

В Великобритании существует четыре основных источника возобновляемой энергии:

Ветер

Энергия ветра является крупнейшим производителем возобновляемой электроэнергии как в Великобритании, так и в США. Береговые и морские ветряные электростанции вырабатывают электроэнергию за счет вращения лопастей ветряной турбины s . Турбины преобразуют кинетическую энергию вращающихся лопастей в электрическую энергию, вращая приводной вал и коробку передач, соединенную с генератором. Затем электричество преобразуется в более высокое напряжение и подается в национальную сеть.

Солнечная энергия

Солнечный свет является одним из наиболее свободно доступных энергетических ресурсов на планете, что, как вы предполагаете, сделает его источником возобновляемой энергии номер один. Но, конечно, количество солнечного света, которое мы получаем, может сильно различаться в зависимости от местоположения, времени года и времени суток.

Солнечная энергия вырабатывает электричество, улавливая солнечный свет солнечными панелями в совместной химической и физической реакции, известной как «фотогальванический эффект» (или PV).

Гидроэнергетика

Гидроэнергетика создается с помощью движения текущей или падающей воды. Гидроэлектростанции находятся на плотинах и вырабатывают электроэнергию с помощью подводных турбин, которые вращают генератор. Гидроэнергетика также включает энергию волн и приливов, которые зависят от сил океана для выработки электроэнергии в устьях крупных водоемов с использованием аналогичной технологии.

Биоэнергетика

Электричество может быть получено при сжигании органических веществ в качестве источника топлива . Эти виды топлива известны как биомасса и включают в себя все, что угодно, от растений до древесины и пищевых отходов. Углекислый газ (CO 2 ) выбрасывается при производстве биоэнергии, но эти источники топлива считаются возобновляемыми, поскольку их можно выращивать заново и поглощать столько же углерода, сколько они выделяют в течение своей жизни.

Что такое невозобновляемые источники энергии?

Ископаемые виды топлива, такие как уголь, природный газ и нефть, являются примерами невозобновляемых источников энергии. Эти источники могут встречаться в природе, но их количество конечно.

Недостатком невозобновляемых источников энергии является то, что для их формирования часто требуются сотни тысяч лет, и их необходимо извлекать из земли и сжигать для создания энергии, которая генерирует электричество. Они также выделяют вредные парниковые газы, такие как CO 2 , при сжигании.

Каковы преимущества возобновляемых источников энергии?

Есть несколько причин, по которым использование возобновляемых источников энергии так важно для нашего будущего.

Поскольку их запасов гораздо больше, чем ископаемого топлива, правительства всего мира стремятся развивать возобновляемые источники энергии исключительно для питания своих стран.

Возможно, наиболее важно то, что возобновляемые источники энергии при использовании производят мало вредных выбросов или вообще не производят их, поэтому чистая энергия, которую они производят, будет играть решающую роль в предотвращении дальнейшего глобального потепления. Вот почему так много наших целей в будущем, связанных с нулевым уровнем выбросов, зависят от увеличения их использования сегодня.

Является ли возобновляемая энергия такой же, как чистая или зеленая энергия?

Термины зеленая энергия ’, «чистая энергия» и «возобновляемая энергия» часто используются взаимозаменяемо, но между ними есть ключевое различие.

  • Чистая энергия производит электричество без выбросов. Однако его производство или техническое обслуживание иногда могут иметь «углеродную стоимость». Например, для создания гидроэлектростанций с плотиной необходимо очистить природную среду, а работы по их строительству часто приводят к выбросам углерода.

  • Зеленая энергия поступает из полностью естественных источников, которые при их создании или использовании оказывают незначительное воздействие на окружающую среду или не оказывают никакого воздействия на окружающую среду.

  • Они оба могут быть возобновляемыми , что по существу означает, что они поступают из источника, который не может быть исчерпан.

Таким образом, хотя большинство зеленых источников энергии являются возобновляемыми, не все возобновляемые источники энергии считаются зелеными.

Возобновляемая энергия в современную эпоху

Сегодня использование возобновляемых источников энергии в нашем энергетическом балансе значительно выросло. В конце 1991, возобновляемые источники энергии составляли всего 2% производства электроэнергии в Великобритании, а к 2013 году они выросли до 14,6%.

К 2020 году – самый зеленый год в Великобритании за всю историю наблюдений – возобновляемые источники энергии составляли колоссальные 43,1% от общего объема электроэнергии, больше, чем природный газ (34,5%) и уголь (1,8%). В сочетании с 16-процентным вкладом низкоуглеродной ядерной энергии был достигнут рубеж, когда страна в течение года в основном питалась чистой энергией.
 

Объяснение дополнительной энергии

Энергия ветра на суше и на море: в чем разница?
Что такое секвестрация углерода?
Что такое парниковые газы?
Как работает солнечная энергия?

Возобновляемые источники энергии — Центр климатических и энергетических решений Центр климатических и энергетических решений

Краткая информация
  • Возобновляемые источники энергии — это самый быстрорастущий источник энергии в Соединенных Штатах, увеличившийся на 42 процента с 2010 по 2020 год (до 90 процентов с 2000 по 2020 год).
  • В 2020 году возобновляемые источники энергии составляли почти 20 процентов общего производства электроэнергии в США, при этом основная часть приходилась на гидроэнергетику (7,3 процента) и энергию ветра (8,4 процента).
  • Солнечная генерация (включая распределенную), на долю которой в 2020 году приходилось 3,3 процента от общей выработки электроэнергии в США, является самым быстрорастущим источником электроэнергии.
  • В 2020 году во всем мире на долю возобновляемых источников энергии пришлось 29 процентов производства электроэнергии, большая часть из которых приходится на гидроэнергетику (16,8 процента).
  • В 2020 году во всем мире было добавлено рекордное количество возобновляемых источников энергии — более 256 ГВт9.0086
  • Возобновляемый этанол и биодизельное транспортное топливо составили более 17 процентов от общего потребления возобновляемой энергии в США в 2020 году, что меньше, чем в последние годы, вероятно, из-за пандемии COVID-19.

Возобновляемые источники энергии и спрос

Возобновляемые источники энергии являются самым быстрорастущим источником энергии во всем мире и в Соединенных Штатах.

Во всем мире:

  • В 2019 году около 11,2% энергии, потребляемой в мире для отопления, электроснабжения и транспорта, приходилось на современные возобновляемые источники энергии.(т. е. биомасса, геотермальная энергия, солнечная энергия, гидроэнергия, ветер и биотопливо), по сравнению с 8,7 процента десятилетием ранее (см. рисунок ниже).
  • К концу 2020 года на долю

  • возобновляемых источников энергии приходилось 29 % мирового производства электроэнергии. В 2020 году за счет ветровой и солнечной фотоэлектрической энергии было добавлено более 256 ГВт мощностей, что почти на 10% больше общей установленной мощности возобновляемых источников энергии.

 Международное энергетическое агентство отмечает, что разработка и внедрение технологий производства электроэнергии из возобновляемых источников, по прогнозам, будет по-прежнему развертываться на рекордных уровнях, но необходима государственная политика и финансовая поддержка, чтобы стимулировать еще более широкое развертывание чистой электроэнергии (и поддерживающей инфраструктуры), чтобы дать миру шанс достичь своих нулевых климатических целей.

Расчетная глобальная доля возобновляемой энергии в общем конечном потреблении энергии (2009-2019 гг.)

В США:

  • В 2020 году почти 5 процентов энергии, потребляемой в разных секторах в США, приходилось на возобновляемые источники (11,6 квадриллиона БТЕ из общего количества 92,9 квадриллиона БТЕ). Ожидается, что потребление возобновляемых источников энергии в США будет расти в течение следующих 30 лет в среднем на 2,4% в год, что выше общих темпов роста потребления энергии (0,5% в год) при обычном сценарии.
  • В 2020 году на долю возобновляемых источников энергии приходилось 19,8% производства электроэнергии, при этом большую часть составляли гидро- и ветроэнергетика. Ожидается, что к 2030 году этот показатель вырастет до 35 процентов. Ожидается, что большая часть прироста будет приходиться на ветровую и солнечную энергию. Доля возобновляемых источников энергии, не связанных с гидроэнергетикой, в производстве электроэнергии увеличилась с менее чем 1 процента в 2005 году до более 12,5 процента в конце 2020 года, в то время как спрос на электроэнергию оставался относительно стабильным.

В транспортном секторе использование возобновляемых видов топлива, таких как этанол и биодизель, значительно увеличилось за последнее десятилетие. Однако более медленный рост (т. е. ежегодный рост на 0,6–0,7 процента) ожидается до середины столетия.

В промышленном секторе биомасса составляет 98 процентов использования возобновляемых источников энергии, при этом примерно 60 процентов приходится на древесину из биомассы, 31 процент на биотопливо и почти 7 процентов на отходы биомассы.

Неопределенность в отношении федеральных налоговых льгот (например, стандарта возобновляемого топлива), стандарта низкоуглеродного топлива в Калифорнии, цен на топливо и экономического роста повлияет на темпы развития возобновляемых источников энергии в США.

Возобновляемые источники энергии

Факторы, влияющие на использование возобновляемых источников энергии, включают рыночные условия (например, стоимость, разнообразие, близость к спросу или передаче и доступность ресурсов), политические решения (например, налоговые льготы, льготные тарифы и портфель возобновляемых источников энергии). стандарты), а также специальные правила. По состоянию на конец 2020 г. почти во всех странах были установлены цели политики в отношении возобновляемых источников энергии9.0003

Предприятия, стремящиеся к устойчивому развитию, также стимулируют развитие возобновляемых источников энергии, строя свои собственные объекты (например, солнечные крыши и ветряные электростанции), закупая возобновляемую электроэнергию по соглашениям о покупке электроэнергии и покупая сертификаты возобновляемой энергии (REC).

Технологии возобновляемой энергии ветра и солнца за последнее десятилетие значительно снизили стоимость. В период с 2010 по 2019 год стоимость солнечных фотоэлектрических установок для коммунальных предприятий упала на 82 процента, а стоимость наземных ветряных электростанций упала на 39 процентов.процент. Увеличение спроса и закупок требует производства и разработки большего количества этих технологий, что приводит к снижению затрат благодаря обучению и экономии за счет масштаба, что увеличивает стимул для дополнительных закупок.

Глобальная средневзвешенная приведенная стоимость электроэнергии от технологий производства электроэнергии в масштабах коммунальных предприятий, 2010 и 2019 годы

Факторы политики

Два федеральных налоговых кредита стимулировали использование возобновляемых источников энергии в Соединенных Штатах:

  • Налоговый кредит на производство (PTC), впервые введенный в действие в 1992 году и впоследствии измененный, представлял собой корпоративный налоговый кредит, доступный для широкого спектра возобновляемых технологий, включая ветер, свалочный газ, геотермальную энергию и малую гидроэнергетику. Для подходящих технологий коммунальное предприятие получило кредит в размере 2,2 цента / кВтч (22 доллара США / МВтч) за всю электроэнергию, выработанную в течение первых 10 лет работы. PTC в настоящее время прекращается; в конце декабря 2020 года ПТК был продлен еще на год в размере 60 процентов от полной суммы кредита, и объекты, строительство которых началось после 31 декабря 2021 года, больше не смогут претендовать на этот кредит.
  • Инвестиционный налоговый вычет (ITC) зарабатывается при вводе в эксплуатацию соответствующего оборудования, включая солнечную горячую воду, фотоэлектрические элементы и небольшие ветряные турбины. Кредит снижает затраты на установку и сокращает время окупаемости этих технологий. Закон о консолидированных ассигнованиях (2016 г.) продлил ITC на три года, но затем Конгресс принял двухлетнюю отсрочку в 2020 г. Он будет постепенно снижен до 10 процентов в 2024 году (с 26 процентов в 2021 году).

Штаты предлагают дополнительные стимулы, благодаря чему внедрение возобновляемых источников энергии становится еще проще с точки зрения затрат.  

Стандарт портфеля возобновляемых источников энергии требует, чтобы электроэнергетические компании поставляли определенное количество электроэнергии из возобновляемых или альтернативных источников энергии к определенной дате. Государственные стандарты варьируются от скромных до амбициозных, а квалификационные источники энергии различаются. В некоторых штатах также предусмотрены «исключения» (требования о том, чтобы определенный процент портфеля был получен из определенного источника энергии, такого как солнечная энергия) или другие стимулы для поощрения разработки определенных ресурсов. Хотя изменение климата, возможно, не является основной мотивацией этих стандартов, они могут обеспечить значительное сокращение выбросов парниковых газов и другие преимущества, включая создание рабочих мест, энергетическую безопасность и более чистый воздух. Большинство штатов разрешают коммунальным предприятиям соответствовать стандарту портфеля возобновляемых источников энергии посредством торгуемых кредитов, которые коммунальные предприятия могут продавать для получения дополнительного дохода.

В штатах со стандартом портфеля возобновляемых источников энергии коммунальные предприятия учитывают стоимость, периодичность и доступность ресурсов при выборе технологий, удовлетворяющих этому требованию.

В транспортном секторе США Закон об энергетической политике 2005 года создал Стандарт возобновляемого топлива, согласно которому 2,78 % бензина, потребляемого в США в 2006 году, должно быть возобновляемым топливом.

Закон об энергетической независимости и безопасности от 2007 года создал новый стандарт возобновляемого топлива, который увеличил требуемые объемы до 36 миллиардов галлонов к 2022 году, или примерно на 7% ожидаемого годового потребления бензина и дизельного топлива по сравнению с обычным сценарием.

Виды возобновляемой энергии

Возобновляемая энергия поступает из источников, которые можно регенерировать или пополнять естественным путем. Основные источники:

  • Вода (гидроэнергетика и гидрокинетика)
  • Ветер
  • Солнечная энергия (энергия и горячая вода)
  • Биомасса (биотопливо и биоэнергия)
  • Геотермальная энергия (энергия и отопление)

Все источники возобновляемой энергии используются для производства электроэнергии. Кроме того, геотермальный пар используется непосредственно для отопления и приготовления пищи. Биомасса и солнечные источники также используются для обогрева помещений и воды. Этанол и биодизель (и в меньшей степени газообразный биометан) используются для транспорта.

Возобновляемые источники энергии считаются нулевыми (ветер, солнце и вода), низкими (геотермальные) или нейтральными (биомасса) в отношении выбросов парниковых газов при их эксплуатации. Выбросы нейтрального источника уравновешиваются количеством углекислого газа, поглощаемого в процессе выращивания. Однако общее воздействие каждого источника на окружающую среду зависит от его общего жизненного цикла выбросов, включая производство оборудования и материалов, установку, а также воздействие на землепользование.

Вода

Крупные традиционные гидроэнергетические проекты в настоящее время обеспечивают большую часть выработки возобновляемой электроэнергии во всем мире. Имея около 1170 гигаватт (ГВт) глобальной мощности, гидроэнергетика произвела примерно 4370 тераватт-часов (ТВтч) из примерно 26 000 ТВтч общей мировой электроэнергии в 2020 году.

Соединенные Штаты являются четвертым по величине производителем гидроэлектроэнергии после Китая, Бразилии, и Канада. В 2011 году, который был намного более влажным, чем в среднем на северо-западе США, в Соединенных Штатах было произведено 7,9процентов всей электроэнергии, получаемой от гидроэлектростанций. Министерство энергетики обнаружило, что неиспользованный генерирующий потенциал существующих плотин в США, предназначенных для целей, отличных от производства электроэнергии (т. е. для водоснабжения, борьбы с наводнениями и внутреннего судоходства), составляет 12 ГВт, что составляет примерно 15 процентов от текущей гидроэнергетической мощности.

Эксплуатационные расходы на гидроэнергетику относительно низки, а выбросы парниковых газов в гидроэнергетике практически отсутствуют. Основное воздействие на окружающую среду заключается в том, что плотина для создания водохранилища или отвода воды к гидроэлектростанции меняет экосистему и физические характеристики реки.

Сила воды захватывает энергию текущей воды в реках, ручьях и волнах для выработки электроэнергии. Обычные гидроэлектростанции могут быть построены на реках без водохранилища (известных как «русловые» агрегаты) или в сочетании с водохранилищами, в которых накапливается вода, которую можно использовать по мере необходимости. Когда вода движется вниз по течению, она направляется вниз по трубе или другой водозаборной конструкции в плотине (водоводе). Текущая вода вращает лопасти турбины, вырабатывая электроэнергию в электростанции, расположенной у основания плотины.

Прочее производство гидроэлектроэнергии

Малые гидроэлектростанции, как правило, мощностью менее 10 мегаватт (МВт) и микрогидроэлектростанции (менее 1 МВт) менее затратны в разработке и оказывают меньшее воздействие на окружающую среду, чем крупные традиционные гидроэнергетические проекты. В 2019 году общее количество малых ГЭС, установленных в мире, составило 78 ГВт. У Китая была самая большая доля — 54 процента. Китай, Италия, Япония, Норвегия и США входят в первую пятерку малых ГЭС по установленной мощности. Во многих странах есть цели в области возобновляемых источников энергии, которые включают развитие проектов малых гидроэлектростанций.

Гидрокинетическая электроэнергия, включая энергию волн и приливов, является формой нетрадиционной гидроэнергетики, которая захватывает энергию волн или течений и не требует строительства плотины. Эти технологии находятся на разных стадиях исследований, разработок и развертывания. В 2011 году в Южной Корее начала работу приливная электростанция мощностью 254 МВт, что удвоило глобальную мощность до 527 МВт. К концу 2018 года мировая мощность составляла около 532 МВт.

Гидроэлектростанция с низким напором представляет собой коммерчески доступный источник гидрокинетической электроэнергии, который используется в сельскохозяйственных районах более 100 лет. Как правило, мощность этих устройств невелика, от 1кВт до 250кВт.

Гидроаккумулирующие гидроэлектростанции используют недорогое электричество (обычно в ночное время в периоды низкого спроса) для перекачки воды из расположенного ниже водохранилища в водохранилище, расположенное над электростанцией, для последующего использования в периоды пикового спроса на электроэнергию. Хотя эта стратегия экономически жизнеспособна, она не считается возобновляемой, поскольку она использует больше электроэнергии, чем производит.

Гидроэнергетика

Ветер

Ветер был вторым по величине источником возобновляемой энергии в мире (после гидроэнергетики) для производства электроэнергии. В 2020 году ветровая энергия произвела более 6 процентов мировой электроэнергии при 743 ГВт глобальной мощности (707,4 ГВт на суше). Мощность указывает на максимальное количество электроэнергии, которое может быть произведено, когда ветер дует на уровне, достаточном для турбины. Поскольку ветер не всегда дует, ветряные электростанции не всегда производят столько энергии, сколько позволяют их мощности. Около 290 МВт, Китай имел наибольшую установленную мощность ветрогенерации в 2020 году. Соединенные Штаты с 122,5 ГВт занимали второе место по мощности; Техас, Оклахома, Айова и Канзас обеспечивают более половины ветровой генерации в США, при этом Техас значительно опережает все остальные штаты по установленной мощности, составляя 27 процентов от общей мощности США. В 2019 году ветровая энергия обогнала гидроэнергетику по наибольшей доле возобновляемой генерации в США, обеспечив 8,4 процента электроэнергии в 2020 году. превосходит ранние ветряные мельницы и даже турбины десятилетней давности. Выработка электроэнергии с помощью ветряных турбин не создает парниковых газов, но, поскольку ветряная электростанция включает в себя десятки или более турбин, расположенных на большом расстоянии друг от друга, для нее требуются тысячи акров земли. Например, Lone Star — это ветряная электростанция мощностью 200 МВт, расположенная примерно на 36 000 акров в Техасе. Однако большая часть земли между турбинами по-прежнему может использоваться для земледелия или выпаса скота.

За последние 30 лет средний размер турбин неуклонно увеличивался. Сегодня мощность новых береговых турбин обычно составляет от 2 до 5 МВт. Самые большие производственные модели, предназначенные для использования в море, могут генерировать 12 МВт; Ожидается, что в ближайшие годы некоторые разрабатываемые инновационные модели турбин будут генерировать более 14 МВт на шельфовых проектах. Из-за более высоких затрат и технологических ограничений морская мощность, составляющая примерно 35,6 ГВт в 2020 году, составляет лишь небольшую долю (около 5 процентов) от общей установленной мощности ветрогенерации.

Размеры ветряных турбин

Солнечная энергия

Ресурсы солнечной энергии огромны и широко распространены, и их можно использовать везде, где есть солнечный свет. Количество солнечной радиации, также известной как инсоляция, достигающей поверхности Земли каждый час, больше, чем вся энергия, потребляемая в настоящее время всеми видами деятельности человека каждый год. Ряд факторов, в том числе географическое положение, время суток и погодные условия, влияют на количество энергии, которое можно использовать для производства электроэнергии или отопления.

Солнечные фотоэлектрические элементы — самый быстрорастущий источник электроэнергии. В 2020 году было добавлено около 139 ГВт глобальной мощности, в результате чего общая мощность составила около 760 ГВт и произведено почти 3 процента мировой электроэнергии.

Солнечная энергия может использоваться для производства электроэнергии с использованием:

  • Солнечной или фотогальванической батареи, которая преобразует солнечный свет в электричество с помощью фотоэлектрического эффекта. Как правило, фотогальванические элементы находятся на крышах жилых и коммерческих зданий. Кроме того, коммунальные предприятия построили большие (более 100 МВт) фотоэлектрические установки, для которых требуется от 5 до 13 акров на МВт, в зависимости от используемых технологий. В Соединенных Штатах нежилые солнечные установки (например, коммунального масштаба) составляли 16,7 ГВт, в то время как бытовые солнечные установки (например, на крышах) составляли 19.1 ГВт.
  • Концентрация солнечной энергии (CSP), в которой используются линзы или зеркала для концентрации солнечного света в узкий луч, который нагревает жидкость, производя пар для привода турбины, вырабатывающей электричество. Проекты по концентрации солнечной энергии более масштабны, чем бытовые или коммерческие фотоэлектрические, и часто принадлежат и управляются электроэнергетическими компаниями.
  • Несмотря на то, что заводы CSP коммунального масштаба эксплуатировались задолго до того, как солнечная фотоэлектрическая энергия стала широко коммерциализированной, солнечная фотоэлектрическая энергия в значительной степени захватила этот рынок из-за снижения стоимости. Глобальная мощность CSP выросла всего на 1,6 процента в 2020 году до 6,2 ГВт.

Солнечные водонагреватели, обычно устанавливаемые на крышах домов и квартир, обеспечивают горячее водоснабжение жилых помещений с помощью солнечного коллектора, который поглощает солнечную энергию, которая, в свою очередь, нагревает проводящую жидкость и передает тепло в резервуар для воды. Современные коллекторы предназначены для работы даже в холодном климате и в пасмурные дни.

Электричество, вырабатываемое из солнечной энергии, не выделяет парниковых газов. Основное воздействие солнечной энергии на окружающую среду связано с использованием некоторых опасных материалов (мышьяк и кадмий) при производстве фотоэлектрических систем и большим количеством земли, необходимой, сотни акров, для проекта солнечной энергетики коммунального масштаба.

Концентрация солнечной энергии

Биомасса

Источники энергии из биомассы используются для выработки электроэнергии и прямого нагрева и могут быть преобразованы в биотопливо в качестве прямой замены ископаемого топлива, используемого на транспорте. В отличие от прерывистой энергии ветра и солнца, биомассу можно использовать постоянно или по расписанию. Биомасса получается из древесины, отходов, свалочного газа, сельскохозяйственных культур и спиртового топлива. Традиционная биомасса, включая древесные отходы, древесный уголь и навоз, на протяжении всей истории человечества была источником энергии для приготовления пищи и отопления дома. В сельских районах развивающихся стран он остается основным источником топлива. В мире в 2019 году, биоэнергетика составила около 11,6 процента от общего потребления энергии. Растущее использование биомассы привело в последние годы к увеличению международной торговли топливом из биомассы; древесные гранулы, биодизель и этанол являются основными видами топлива, продаваемыми на международном уровне.

В 2020 году мировая мощность производства электроэнергии на биомассе составила 145 ГВт, увеличившись на 5,8 процента по сравнению с предыдущим годом. В Соединенных Штатах было 16 ГВт установленных мощностей по выработке электроэнергии на биомассе. В Соединенных Штатах большая часть электроэнергии из древесной биомассы вырабатывается на лесопромышленных и бумажных комбинатах с использованием собственных древесных отходов; кроме того, древесные отходы используются для производства тепла для сушки изделий из дерева и других производственных процессов. Отходы биомассы — это в основном твердые бытовые отходы, то есть мусор, который сжигают в качестве топлива для работы электростанций. В среднем тонна мусора вырабатывает от 550 до 750 кВтч электроэнергии. Свалочный газ содержит метан, который можно улавливать, перерабатывать и использовать в качестве топлива для электростанций, производственных помещений, транспортных средств и домов. В Соединенных Штатах в настоящее время имеется более 2 ГВт установленных мощностей по выработке электроэнергии на свалочном газе в более чем 600 проектах.

В дополнение к свалочному газу, биотопливо может быть синтезировано из специальных сельскохозяйственных культур, деревьев и трав, сельскохозяйственных отходов и исходного сырья из водорослей; к ним относятся возобновляемые формы дизельного топлива, этанола, бутанола, метана и других углеводородов. Кукурузный этанол является наиболее широко используемым биотопливом в Соединенных Штатах. Примерно 39 процентов урожая кукурузы в США было направлено на производство этанола для бензина в 2019 году по сравнению с 20 процентами в 2006 году. Бензин с содержанием этанола до 10 процентов (E10) может использоваться в большинстве транспортных средств без дополнительной модификации, в то время как специальные транспортные средства, работающие на топливе, могут использовать смесь бензина и этанола, содержащую до 85 процентов этанола (E85).

Биомасса с замкнутым циклом, при которой энергия вырабатывается с использованием сырья, выращенного специально для целей производства энергии, обычно считается нейтральной по отношению к двуокиси углерода, поскольку двуокись углерода, выделяемая при сгорании топлива, ранее улавливалась при выращивании исходного сырья. В то время как биомасса позволяет избежать использования ископаемого топлива, чистый эффект биоэнергетики и биотоплива на выбросы парниковых газов будет зависеть от выбросов за весь жизненный цикл источника биомассы, от того, как он используется, и от косвенных эффектов землепользования. Однако в целом энергия биомассы может оказывать различное воздействие на окружающую среду. Древесная биомасса, например, содержит серу и азот, которые выделяют загрязняющие воздух диоксид серы и оксиды азота, хотя и в гораздо меньших количествах, чем при сжигании угля.

Геотермальная энергия

В 2020 г. геотермальная энергия обеспечила примерно 225 ТВт-ч в мире, из которых 97 ТВт-ч в виде электроэнергии (при расчетной мощности 14,1 ГВт), а оставшаяся половина — в виде тепла. (Общая мировая выработка электроэнергии в 2020 году составила 26 000 ТВтч).

В 2020 году в Соединенных Штатах было произведено почти 17 ТВтч геотермальной электроэнергии , что составляет около 3,4 % производства электроэнергии из возобновляемых источников, не связанных с гидроэнергетикой, но лишь 0,4 % от общего объема производства электроэнергии. Семь штатов производят электроэнергию из геотермальной энергии: Калифорния, Гавайи, Айдахо, Невада, Нью-Мексико, Орегон и Юта. Из них на Калифорнию приходилось 80 процентов этого поколения.

Традиционная геотермальная энергия использует естественные высокие температуры, расположенные относительно близко к поверхности Земли в некоторых районах, для производства электроэнергии и для непосредственного использования, такого как отопление и приготовление пищи. Геотермальные области обычно расположены вблизи границ тектонических плит, где происходят землетрясения и извержения вулканов. В некоторых местах горячие источники и гейзеры веками использовались для купания, приготовления пищи и обогрева. 700°F. В этот колодец закачивается вода, где она нагревается горячими камнями. Он проходит через естественные трещины и поднимается вверх по второму колодцу в виде пара, который можно использовать для вращения турбины и выработки электроэнергии или для обогрева или других целей. Возможно, потребуется пробурить несколько скважин, прежде чем будет заложена подходящая, и размер ресурса не может быть подтвержден до завершения бурения. Кроме того, в этом процессе часть воды теряется из-за испарения, поэтому для поддержания непрерывного потока пара добавляется новая вода. Подобно биоэнергетике и в отличие от прерывистой энергии ветра и солнца, геотермальное электричество можно использовать постоянно. Во время этого процесса высвобождается очень небольшое количество углекислого газа, попавшего под поверхность Земли.

Расширенные геотермальные системы используют передовые, часто экспериментальные методы бурения и закачки жидкости для увеличения и расширения доступности геотермальных ресурсов.

Геотермальная электростанция

Показатели возобновляемой энергетики, 2020 г.

Доступность возобновляемых источников энергии в США

Следующие карты Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии Министерства энергетики показывают относительную доступность возобновляемых источников энергии на всей территории Соединенных Штатов.

  • Ветровые ресурсы изобилуют на Великих равнинах, в Айове, Миннесоте, вдоль хребта Аппалачей, в Западных горах и во многих прибрежных районах.
  • Солнечные фотоэлектрические и концентрирующие солнечные энергетические ресурсы являются самыми высокими на юго-западе пустыни и уменьшаются по интенсивности в северном направлении.

Опубликовано

в

от

Метки:

Комментарии

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *