Obnovljivi izvori električne energije. Obnovljivi izvori energije – neiscrpne rezerve bez uticaja na prirodu

Akademska godina

Predavanje 20

Tehnologije za uštedu energije i razvoj novih izvora energije

Konvencionalno, izvori energije se mogu podijeliti u dvije vrste: neobnovljivi I obnovljivi. U prve spadaju gas, nafta, ugalj, uranijum itd. Tehnologija dobijanja i pretvaranja energije iz ovih izvora je dokazana, ali po pravilu nije ekološki prihvatljiva, a mnogi od njih se iscrpljuju.

Obnovljiva energija- to su izvori koji su u ljudskim razmjerima neiscrpni. Osnovni princip korištenja obnovljive energije je izvlačenje iz prirodnih resursa – kao npr sunčeva svetlost, vjetar, kretanje vode u rijekama ili morima, plime i oseke, biogoriva i geotermalna toplina – koja su obnovljiva, tj. se nadoknađuju prirodnim putem.

Izgledi za korištenje obnovljivih izvora energije povezani su s njihovom ekološkom prihvatljivošću, niskim operativnim troškovima i očekivanom nestašicom goriva u tradicionalnoj energiji.

Primjeri korištenja obnovljive energije.

1.Snaga vjetra je industrija koja se brzo razvija. Snaga vjetrogeneratora ovisi o površini koju briše lopatice generatora. Na primjer, turbine od 3 MW (V90) koje proizvodi danska kompanija Vestas imaju ukupnu visinu od 115 metara, visinu tornja od 70 metara i prečnik lopatice od 90 metara. Obalna područja smatraju se najperspektivnijim mjestima za proizvodnju energije iz vjetra. U moru, na udaljenosti od 10-12 km od obale (a ponekad i dalje), grade se vjetroelektrane na moru. Tornjevi vjetroagregata postavljaju se na temelje od šipova zabijenih do dubine do 30 metara. Upotreba energije vjetra raste za oko 30 posto godišnje i široko se koristi u Europi i Sjedinjenim Državama.

2. Uključeno hidroelektrane(hidroelektrana) kao izvor energije koristi potencijalnu energiju protoka vode, čiji je primarni izvor Sunce, koje isparava vodu, koja zatim pada na višim nadmorskim visinama u obliku padavina i otiče, formirajući rijeke. Hidroelektrane se obično grade na rijekama izgradnjom brana i akumulacija. Također je moguće koristiti kinetička energija protok vode u takozvanim protočnim (bezbranskim) hidroelektranama.

Karakteristike ovog izvora energije:

Cijena električne energije u hidroelektranama je znatno niža nego u svim drugim tipovima elektrana;

Hidroelektrični generatori se mogu uključiti i isključiti prilično brzo ovisno o potrošnji energije;

Obnovljivi izvori energije;

Značajno manji uticaj na zračnu sredinu od ostalih tipova elektrana;

Izgradnja hidroelektrana je obično kapitalno intenzivnija;

Često se efikasne hidroelektrane nalaze daleko od potrošača;

Akumulacije često zauzimaju velike površine;

Lideri u proizvodnji hidroenergije po osobi su Norveška, Island i Kanada. Najaktivniju hidrauličku izgradnju izvodi Kina, za koju je hidroelektrana glavni potencijalni izvor energije u ovoj zemlji;

3.Solarna energija- usmjeravanje netradicionalne energije zasnovano na direktnom korištenju sunčevo zračenje za dobijanje energije u bilo kom obliku. Koristi solarnu energiju nepresušni izvor energije i ekološki je prihvatljiv, odnosno ne proizvodi štetan otpad.

Metode za proizvodnju električne i toplotne energije iz sunčevog zračenja:

Proizvodnja električne energije pomoću fotoćelija;

Konverzija solarna energija u električnu energiju pomoću toplotnih mašina: parne mašine (klipne ili turbinske) koje koriste vodenu paru, ugljen dioksid, propan-butan, freone;

Solarna toplotna energija - zagrijavanje površine koja apsorbira sunčeve zrake, te naknadna distribucija i korištenje topline (usmjeravanje sunčevog zračenja na posudu s vodom za naknadno korištenje zagrijane vode u grijanju ili u parnim elektrogeneratorima);

Termozračne elektrane (pretvaranje sunčeve energije u energiju strujanja zraka usmjerenu na turbogenerator);

Solarne balon elektrane (generacija vodene pare unutar balona zbog sunčevog zračenja koje zagrijava površinu balona prekrivenu selektivno apsorbirajućim premazom), prednost je što je rezerva pare u balonu dovoljna za rad elektrane noću i po lošem vremenu.

Prednosti solarne energije:

Javna dostupnost i neiscrpnost izvora;

Teoretski, potpuno je bezbedan za okolinu, iako postoji mogućnost da bi rašireno uvođenje sunčeve energije moglo promijeniti albedo (karakteristiku refleksije) zemljine površine i dovesti do klimatskih promjena.

Nedostaci solarne energije:

Ovisnost o vremenu i dobu dana;

Kao posljedica toga, potreba za akumulacijom energije;

Visoka cijena izgradnje;

Potreba za periodičnim čišćenjem reflektirajuće površine od prašine;

Zagrijavanje atmosfere iznad elektrane.

4.Plimne elektrane . Elektrane ovog tipa su posebna vrsta hidroelektrane koja koristi energiju plime i oseke, a zapravo kinetičku energiju Zemljine rotacije. Plimne elektrane se grade na obalama mora, gdje gravitacionih sila Mjesec i sunce mijenjaju nivo vode dva puta dnevno.

Za dobivanje energije, ušće zaljeva ili rijeke blokira se branom u koju su ugrađene hidraulične jedinice, koje mogu raditi i u generatorskom i u pumpnom režimu (za pumpanje vode u rezervoar za naknadni rad u nedostatku plime). U potonjem slučaju nazivaju se elektrane na pumpe.

Prednosti PES-a su ekološka prihvatljivost i niska cijena proizvodnje energije. Nedostaci su visoka cijena izgradnje i snaga koja varira tokom dana, zbog čega PES može raditi samo u jednom elektroenergetskom sistemu sa drugim tipovima elektrana.

5.Geotermalna energija- smjer energije zasnovan na proizvodnji električne i toplinske energije iz toplinske energije sadržane u utrobi zemlje na geotermalnim stanicama. U vulkanskim područjima, voda koja kruži pregrijava se iznad temperature ključanja na relativno malim dubinama i kroz pukotine se diže do površine, ponekad se manifestirajući u obliku gejzira. Pristup podzemlju tople vode moguće korištenjem dubokog bušenja. Češće su suhe visokotemperaturne stijene, čija je energija dostupna pumpanjem, a zatim izvlačenjem pregrijane vode iz njih. Horizonti visokih stijena s temperaturom nižom od 100 °C također su uobičajeni u mnogim geološki neaktivnim područjima, pa se korištenje geoterme kao izvora topline smatra najperspektivnijim. Ekonomska upotreba geotermalnih izvora rasprostranjena je na Islandu i Novom Zelandu, Italiji i Francuskoj, Litvaniji, Meksiku, Nikaragvi, Kostariki, Filipinima, Indoneziji, Kini, Japanu i Keniji. Najveća svjetska geotermalna instalacija je Gejziri u Kaliforniji, s nominalnim kapacitetom od 750 MW.

6.Biogorivo- Ovo je gorivo iz bioloških sirovina koje se dobija, po pravilu, preradom biološkog otpada. Postoje i projekti različitog stepena zrelosti koji za cilj imaju proizvodnju biogoriva od celuloze i raznih vrsta organskog otpada, ali su te tehnologije u ranoj fazi razvoj ili komercijalizacija. Varira tečno biogorivo(za motore sa unutrašnjim sagorevanjem, npr. etanol, metanol, biodizel), čvrsto biogorivo(ogrevno drvo, briketi, peleti za gorivo, sečka, slama, ljuske) i gasoviti(biogas, vodonik).

SAD i Brazil proizvode 95% svjetskog bioetanola. Etanol se u Brazilu proizvodi prvenstveno od šećerna trska, au SAD od kukuruza. Prema procjenama Merrill Lyncha, prestanak proizvodnje biogoriva dovešće do povećanja cijena nafte i benzina za 15%.

Etanol je energetski manje gust izvor energije od benzina; kilometraža vozila koja rade E85(mješavina 85% etanola i 15% benzina; slovo “E” od engleskog Ethanol), po jedinici zapremine goriva je otprilike 75% kilometraže standardnih automobila. Konvencionalni automobili ne mogu da rade na E85, iako motori sa unutrašnjim sagorevanjem rade odlično na E85. E10(neki izvori tvrde da se čak i E15 može koristiti). Samo takozvani etanol može raditi sa “pravim” etanolom. "Flex-Fuel" automobili ("flex-fuel" automobili). Ovi automobili takođe mogu da rade običan benzin(i dalje je potreban mali dodatak etanola) ili proizvoljna mješavina oba. Brazil je lider u proizvodnji i upotrebi bioetanola iz šećerne trske kao goriva.

Kritičari razvoja industrije biogoriva kažu da rastuća potražnja za biogorivima tjera poljoprivredne proizvođače da smanje površine pod prehrambenim usjevima i preraspodijele ih u korist gorivih usjeva. Prema proračunima ekonomista sa Univerziteta u Minesoti, kao rezultat buma biogoriva, broj gladnih ljudi na planeti će se povećati na 1,2 milijarde ljudi do 2025. godine.

S druge strane, Organizacija UN za hranu i poljoprivredu (FAO) u svom izvještaju kaže da povećana potrošnja biogoriva može pomoći u diversifikaciji poljoprivrednih i šumarskih aktivnosti, promovišući ekonomski razvoj. Proizvodnja biogoriva će otvoriti nova radna mjesta u zemljama u razvoju i smanjiti ovisnost zemalja u razvoju o uvozu nafte. Osim toga, proizvodnja biogoriva će omogućiti korištenje trenutno neiskorištenog zemljišta. Na primjer, u Mozambiku, poljoprivreda se obavlja na 4,3 miliona hektara od 63,5 miliona hektara potencijalno pogodnog zemljišta. Prema procjenama Univerziteta Stanford, 385-472 miliona hektara zemlje je izvučeno iz poljoprivredne proizvodnje širom svijeta. Uzgajanje sirovina za proizvodnju biogoriva na ovim zemljištima povećaće učešće biogoriva na 8% u globalnom energetskom bilansu. U transportu, udio biogoriva može se kretati od 10% do 25%.

7.Energija vodonika- energetski sektor u razvoju, pravac u proizvodnji i potrošnji energije od strane čovječanstva, zasnovan na korištenju vodonika kao sredstva za akumulaciju, transport i potrošnju energije ljudi, transportne infrastrukture i raznih proizvodnih područja. Vodik je izabran kao najčešći element na površini zemlje i u svemiru, toplota sagorevanja vodika je najveća, a produkt sagorevanja u kiseoniku je voda (koja se ponovo uvodi u cirkulaciju energije vodonika).

Gorivna ćelija- elektrohemijski uređaj sličan galvanskoj ćeliji, ali se od njega razlikuje po tome što mu se tvari za elektrokemijsku reakciju dovode izvana - za razliku od ograničene količine energije pohranjene u galvanskoj ćeliji ili bateriji. Gorivne ćelije su elektrohemijski uređaji koji mogu imati vrlo visoku stopu konverzije hemijske energije u električnu energiju (~80%). Tipično, niskotemperaturne gorivne ćelije koriste: vodonik na strani anode i kisik na strani katode (vodikova ćelija). Za razliku od gorivnih ćelija, naponske ćelije za jednokratnu upotrebu sadrže čvrste reaktante i kada se elektrokemijska reakcija zaustavi, moraju se zamijeniti, napuniti električnom energijom da bi se kemijska reakcija vratila, ili, u teoriji, elektrode se mogu zamijeniti. U gorivu ćeliju reaktanti ulaze, produkti reakcije izlaze, a reakcija se može odvijati sve dok reaktanti ulaze u nju i održava se funkcionalnost samog elementa. Gorivne ćelije ne mogu pohranjivati ​​električnu energiju poput galvanskih ili punjivih baterija, ali za neke primjene, kao što su elektrane koje rade izolirane od električnog sustava koristeći povremene izvore energije (solar, vjetar), one se kombiniraju s elektrolizerima, kompresorima i spremnicima za skladištenje goriva (npr. vodonični cilindri) čine uređaj za skladištenje energije. Ukupna efikasnost takve instalacije (pretvaranje električne energije u vodonik i nazad u električnu energiju) je 30-40%.

Gorivne ćelije imaju niz vrijednih kvaliteta, uključujući:

7.1 Visoka efikasnost: Gorivne ćelije nemaju striktno ograničenje efikasnosti, poput toplotnih motora. Visoka efikasnost se postiže direktnom konverzijom energije goriva u električnu energiju. Kada dizel agregati prvo sagore gorivo, nastala para ili gas rotira turbinu ili osovinu motora sa unutrašnjim sagorevanjem, koja se zauzvrat okreće električni generator. Rezultat je efikasnost od maksimalno 42%, ali češće je oko 35-38%. Štaviše, zbog brojnih veza, kao i zbog termodinamičkih ograničenja na maksimalnu efikasnost toplotnih motora, malo je verovatno da će postojeća efikasnost biti povećana. Postojeće gorivne ćelije imaju efikasnost od 60-80%.

7.2Ekološka prihvatljivost. U vazduh se ispušta samo vodena para koja je bezopasna za okolinu. Ali to je samo na lokalnom nivou. Potrebno je uzeti u obzir ekološku prihvatljivost mjesta gdje se ove gorivne ćelije proizvode, jer njihova proizvodnja sama po sebi već predstavlja određenu prijetnju.

7.3 Kompaktne dimenzije. Gorivne ćelije su lakše i zauzimaju manji otisak od tradicionalni izvori ishrana. Gorivne ćelije proizvode manje buke, manje se zagrijavaju i efikasnije su u smislu potrošnje goriva. Ovo postaje posebno relevantno u vojnim aplikacijama.

Problemi sa gorivnim ćelijama.

Uvođenje gorivnih ćelija u transport otežava nedostatak vodonične infrastrukture. Postoji problem "kokoške i jaja" - zašto proizvoditi automobile na vodik ako nema infrastrukture? Zašto graditi vodoničnu infrastrukturu ako nema transporta vodonika? Gorivne ćelije, zbog njihove male brzine hemijske reakcije, imaju značajnu inerciju i za rad u uslovima vršnog ili impulsnog opterećenja zahtevaju određenu rezervu snage ili upotrebu drugih tehničkih rešenja (ultrakondenzatori, baterije). Tu je i problem proizvodnje vodonika i skladištenja vodonika. Prvo, mora biti dovoljno čist da ne dođe do brzog trovanja katalizatora, a drugo, mora biti dovoljno jeftin kako bi njegova cijena bila isplativa za krajnjeg korisnika.

Postoji mnogo načina za proizvodnju vodonika, ali trenutno oko 50% vodonika proizvedenog u svijetu dolazi iz prirodnog plina. Sve ostale metode su i dalje skupe. Postoji mišljenje da s porastom cijena energije raste i cijena vodonika, budući da je on sekundarni energent. Ali cijena energije proizvedene iz obnovljivih izvora stalno se smanjuje.

Hidroelektrična energija je sljedeći najveći izvor obnovljive energije, osiguravajući 3,3% globalne potrošnje energije i 15,3% svjetske proizvodnje električne energije u 2010. godini. U 2010. godini 16,7% globalne potrošnje energije dolazilo je iz obnovljivih izvora. Udio obnovljive energije se smanjuje, ali je to zbog smanjenja udjela tradicionalne biomase, koji je u 2010. godini iznosio samo 8,5%. Udio moderne obnovljive energije raste i u 2010. godini iznosio je 8,2%, uključujući hidroenergiju 3,3%, za grijanje i grijanje vode (grijanje i grijanje na biomasu, solarnu i geotermalnu vodu) 3,3%; biogorivo 0,7%; proizvodnja električne energije (vetar, solarne, geotermalne elektrane i biomasa u TE) 0,9%. Upotreba energije vjetra raste za oko 30 posto godišnje, širom svijeta, sa instaliranim kapacitetom od 196.600 megavata (MW) u 2010. godini, i široko se koristi u Evropi i Sjedinjenim Državama. Godišnja proizvodnja u fotonaponskoj industriji dostigla je 6.900 MW u 2008. Solarne elektrane su popularne u Njemačkoj i Španiji. Solarne termoelektrane rade u Sjedinjenim Državama i Španiji, a najveća od njih je stanica u pustinji Mojave snage 354 MW. Najveća svjetska geotermalna instalacija je Gejziri u Kaliforniji, s nominalnim kapacitetom od 750 MW. Brazil ima jedan od najvećih programa obnovljive energije u svijetu, koji proizvodi etanol za gorivo iz šećerne trske. Etanol trenutno pokriva 18 posto potreba za automobilskim gorivom u zemlji. Etanol gorivo je također široko dostupno u Sjedinjenim Državama.

Primjeri obnovljive energije

Energija vjetra

Ovo je grana energetike specijalizirana za pretvaranje kinetičke energije zračnih masa u atmosferi u električnu, toplinsku i bilo koji drugi oblik energije za korištenje u nacionalnoj ekonomiji. Transformacija se događa uz pomoć vjetrogeneratora (za proizvodnju električne energije), vjetrenjača (za proizvodnju mehaničke energije) i mnogih drugih vrsta jedinica. Energija vjetra je posljedica djelovanja sunca, pa se svrstava u obnovljivi oblik energije.

U budućnosti se planira korištenje energije vjetra ne putem vjetrogeneratora, već na nekonvencionalniji način. U gradu Masdar (UAE) planirana je izgradnja elektrane koja radi na piezoelektričnom efektu. Biće to šuma polimernih stabala prekrivenih piezoelektričnim pločama. Ova stabla od 55 metara će se savijati pod uticajem vjetra i stvarati struju.

Hidroenergija

Prednosti PES-a su ekološka prihvatljivost i niska cijena proizvodnje energije. Nedostaci su visoka cijena izgradnje i snaga koja varira tokom dana, zbog čega PES može raditi samo u jednom elektroenergetskom sistemu sa drugim tipovima elektrana.

Energija talasa

Energija iz sunčeve svetlosti

Ova vrsta energije zasniva se na pretvaranju elektromagnetnog sunčevog zračenja u električnu ili toplotnu energiju.

SES indirektnog djelovanja uključuje:

• Toranj- heliostati koji koncentrišu sunčevu svjetlost na središnji toranj ispunjen fiziološkim rastvorom.

• Modularni- u ovim solarnim elektranama, rashladna tečnost, obično ulje, se dovodi do prijemnika u fokusu svakog parabolično-cilindričnog ogledala koncentratora i zatim prenosi toplotu na vodu, isparavajući je.

Dijagram solarnog ribnjaka:
1 - sloj slatke vode; 2 - sloj gradijenta;
3 - sloj strme slane vode; 4 - izmjenjivač topline.

Najveća elektrana ovog tipa nalazi se u Izraelu, njen kapacitet je 5 MW, površina ribnjaka je 250.000 m2, dubina je 3 m.

Geotermalna energija

Elektrane ovog tipa To su termoelektrane koje koriste toplu vodu kao rashladno sredstvo. Zbog nepostojanja potrebe za grijanjem vode, geotermalne elektrane su znatno ekološki prihvatljivije od termoelektrana. Geotermalne elektrane se grade u vulkanskim područjima, gdje se na relativno malim dubinama voda pregrije iznad tačke ključanja i curi na površinu, ponekad se pojavljuju u obliku gejzira. Pristup podzemnim izvorima se vrši bušenjem bušotina.

Bioenergija

Ovaj energetski sektor je specijalizovan za proizvodnju energije iz biogoriva. Koristi se u proizvodnji električne energije i toplotne energije.

Prva generacija biogoriva

• Alge su jednostavni živi organizmi prilagođeni rastu i razmnožavanju u zagađenoj ili slanoj vodi (sadrže do dvjesto puta više ulja od izvora prve generacije kao što je soja);
• Kamelina (biljka) - uzgaja se u rotaciji sa pšenicom i drugim žitaricama;
• Jatropha curcas ili Jatropha - raste na sušnim zemljištima, sa sadržajem ulja od 27 do 40% u zavisnosti od vrste.

Od biogoriva druge generacije koja se prodaju na tržištu, najpoznatija su BioOil kanadske kompanije Dynamotive i SunDiesel njemačke kompanije CHOREN Industries GmbH.

Prema procjenama njemačke agencije za energetiku (Deutsche Energie-Agentur GmbH) (uz postojeće tehnologije), proizvodnja goriva pirolizom biomase može pokriti 20% njemačkih potreba za automobilskim gorivom. Do 2030. godine, razvojem tehnologije, piroliza biomase mogla bi osigurati 35% njemačke automobilske potrošnje goriva. Trošak proizvodnje biće manji od 0,80 € po litru goriva.

Stvorena je mreža pirolize (PyNe) - istraživačka organizacija, koji ujedinjuje istraživače iz 15 zemalja Evrope, SAD-a i Kanade.

Upotreba tekućih proizvoda pirolize četinarskog drveta također je vrlo obećavajuća. Na primjer, mješavina 70% gumi terpentina, 25% metanola i 5% acetona, odnosno frakcija suhe destilacije smolastog borovog drveta, može se uspješno koristiti kao zamjena za benzin A-80. Štaviše, za destilaciju se koristi drveni otpad: grane, panjevi, kora. Prinos frakcija goriva dostiže 100 kilograma po toni otpada.

Biogoriva treće generacije- goriva dobijena iz algi.

Upotreba kontinuiranih procesa je u suprotnosti s ekstrakcijom fosilnih izvora energije kao što su ugalj, nafta, prirodni plin ili treset. U širem smislu, oni su također obnovljivi, ali ne po ljudskim standardima, jer za njihovo formiranje treba stotine miliona godina, a njihovo korištenje je mnogo brže.

Mjere podrške obnovljivim izvorima energije

On trenutno ima dovoljno veliki broj mjere podrške obnovljivim izvorima energije. Neki od njih su se već dokazali kao efikasni i razumljivi učesnicima na tržištu. Među ovim mjerama vrijedi detaljnije razmotriti:

• Zeleni certifikati;
• Naknada troškova tehnološkog priključka;
• Tarife priključka;
• Neto mjerni sistem;

Zeleni sertifikati

Zeleni sertifikati su sertifikati koji potvrđuju proizvodnju određene količine električne energije na bazi obnovljivih izvora energije. Ove sertifikate dobijaju samo proizvođači kvalifikovani od strane relevantnog organa. U pravilu, zeleni certifikat potvrđuje proizvodnju od 1 MWh, iako ova vrijednost može biti drugačija. Zeleni certifikat se može prodati ili zajedno sa proizvedenom električnom energijom ili odvojeno, obezbjeđujući dodatna podrška proizvođač električne energije. Za praćenje izdavanja i vlasništva „zelenih sertifikata“ koriste se specijalni softverski i hardverski alati (WREGIS, M-RETS, NEPOOL GIS). U skladu sa nekim programima, sertifikati se mogu akumulirati (za buduću upotrebu) ili pozajmiti (za ispunjenje obaveza u tekućoj godini). Pokretačka snaga mehanizma za cirkulaciju zelenih sertifikata je potreba da kompanije ispune obaveze koje su preuzele samostalno ili koje je nametnula država. U stranoj literaturi „zeleni sertifikati“ su poznati i kao: Certifikati obnovljive energije (REC), Zelene oznake, krediti za obnovljivu energiju.

Refundacija troškova tehnološkog priključka

Za povećanje investicione atraktivnosti projekata zasnovanih na obnovljivim izvorima energije, vladine agencije mogu obezbijediti mehanizam za djelimičnu ili potpunu kompenzaciju troškova tehnološkog priključenja generatora na bazi obnovljivih izvora na mrežu. Danas samo u Kini mrežne organizacije u potpunosti snose sve troškove tehnološkog povezivanja.

Fiksne tarife za obnovljivu energiju

Iskustvo akumulirano u svijetu nam omogućava da govorimo o fiksnim tarifama kao najuspješnijim mjerama za podsticanje razvoja obnovljivih izvora energije. Ove mjere za podršku obnovljivim izvorima energije zasnivaju se na tri glavna faktora:

• garancija mrežne veze;
• dugoročni ugovor o otkupu sve električne energije proizvedene iz obnovljivih izvora energije;
• garancija kupovine proizvedene električne energije po fiksnoj cijeni.

Fiksne tarife za energiju iz OIE mogu se razlikovati ne samo za različite izvore obnovljive energije, već i u zavisnosti od instaliranog kapaciteta OIE. Jedna opcija za sistem podrške zasnovan na fiksnim tarifama je korištenje fiksne premije na tržišnu cijenu energije iz OIE. Po pravilu, premija na cijenu proizvedene električne energije ili fiksnu tarifu plaća se u prilično dugom periodu (10-20 godina), čime se garantuje povrat ulaganja u projekat i ostvarivanje dobiti.

Sistem neto mjerenja

Ovom mjerom podrške predviđena je mogućnost mjerenja isporučene električne energije u mrežu i daljnje korištenje ove vrijednosti u međusobnim obračunima sa elektrosnabdjevačkom organizacijom. Pod „sistemom neto mjerenja“, vlasnik obnovljivog izvora energije prima maloprodajni kredit u iznosu koji je jednak ili veći od proizvedene električne energije. U skladu sa zakonom, u mnogim zemljama, organizacije za snabdevanje električnom energijom dužne su da potrošačima pruže mogućnost da vrše neto merenje.

Investicije

Globalno, 2008. godine, 51,8 milijardi dolara uloženo je u energiju vjetra, 33,5 milijardi dolara u solarnu energiju i 16,9 milijardi dolara u biogoriva. Evropske zemlje su 2008. godine uložile 50 milijardi dolara u alternativnu energiju, američke zemlje - 30 milijardi dolara, Kina - 15,6 milijardi dolara, Indija - 4,1 milijardu dolara.

U 2009. godini ulaganja u obnovljivu energiju širom svijeta iznosila su 160 milijardi dolara, a 2010. godine - 211 milijardi dolara.

Vidi također

Bilješke

Linkovi

• Vi i „zelena“ energija, dio web stranice Svjetskog fonda za divlje životinje

Ekologija
Generale
Globalni problemi
Organizacije i pokreti
Zakon o životnoj sredini
Zakoni
Ekološke akcije
Dani
Alternativna energija
Zagađenje

Obnovljiva energija

Koncept obnovljivih izvora energije (OIE) uključuje sljedeće oblike energije: solarnu, geotermalnu, vjetar, energiju morskih valova, struja, plime i oseke i oceana, energiju biomase, hidroenergiju, niskopotencijalnu energiju. toplotnu energiju i druge “nove” forme obnovljive energije.

Uobičajeno je da se OIE grubo podijeli u dvije grupe:

Tradicionalno: hidraulička energija koja se pretvara u korisnu energiju iz hidroelektrana snage većeg od 30 MW; energija biomase koja se koristi za proizvodnju toplote tradicionalnim metodama sagorevanja (drvo, treset i neke druge vrste goriva za grejanje); geotermalna energija.
Netradicionalno: solarna, vjetar, energija morskih valova, struja, plime i okeana, hidraulička energija koju male i mikro hidroelektrane pretvaraju u upotrebljiv oblik energije, energija biomase koja se ne koristi za proizvodnju topline tradicionalne metode, niskokvalitetna toplotna energija i druge „nove“ vrste obnovljive energije.
Izgledi za obnovljivu energiju

IN poslednjih godina rastući trend upotrebe obnovljivih izvora energije (OIE) postaje sasvim očigledan. Problemi razvoja obnovljivih izvora energije razmatraju se na najvišem nivou. Dakle na sastanku u vrhunski nivo na Okinavi (jun 2000.) šefovi osam država, uključujući i ruskog predsjednika V.V. Putina, razgovarali su o globalnim problemima u razvoju svjetske zajednice, a među njima i o problemu uloge i mjesta obnovljivih izvora energije. Odlučeno je da se formira radna grupa dati preporuke za značajnu implementaciju tržišta obnovljive energije. Gotovo sve razvijene zemlje formiraju i provode programe razvoja obnovljive energije.
Šta je izazvalo toliki interes za ovaj problem?

Govoreći o ovom trendu, treba istaći jednu fundamentalnu stvar novi trenutak. Donedavno je postojao jasan obrazac u razvoju energetike: razvoj su dobijale one oblasti energetike koje su davale prilično brz direktan ekonomski efekat. Društveni i ekološki uticaji vezani za ova područja smatrani su samo slučajnim i njihova uloga u donošenju odluka bila je zanemarljiva.

Ovakvim pristupom, obnovljivi izvori energije su smatrani samo energetskim resursima budućnosti, kada su tradicionalni izvori energije iscrpljeni ili kada je njihova proizvodnja postala izuzetno skupa i radno intenzivna. Budući da se ova budućnost činila prilično dalekom (a čak je i sada samo nategnutost da se ozbiljno govori o iscrpljivanju potencijala tradicionalnih energetskih resursa), korištenje obnovljivih izvora energije činilo se prilično zanimljivim, ali u savremenim uslovima više egzotičan nego praktičan zadatak.

Situaciju je dramatično promijenila svijest čovječanstva o ekološkim granicama rasta. Brzi eksponencijalni rast negativnih antropogenih uticaja na životnu sredinu dovodi do značajnog pogoršanja čovekovog okruženja. Održavanje ovog okruženja u normalnom stanju i njegove sposobnosti samoočuvanja postaje jedan od prioritetnih ciljeva društva. U ovim uslovima, prethodne, samo usko ekonomske procene različitih oblasti inženjeringa, tehnologije i menadžmenta postaju očigledno nedovoljne, jer ne uzimaju u obzir socijalne i ekološke aspekte.

Po prvi put, podsticaj za intenzivan razvoj obnovljivih izvora energije nisu bile obećavajuće ekonomske kalkulacije, već pritisak javnosti na osnovu ekoloških zahtjeva. Mišljenje da će korištenje obnovljivih izvora energije značajno poboljšati ekološku situaciju u svijetu je osnova ovog pritiska.

Ekonomski potencijal obnovljivih izvora energije u svijetu trenutno se procjenjuje na 20 milijardi t.e. godišnje, što je dvostruko više od godišnje proizvodnje svih vrsta fosilnih goriva. I ova okolnost ukazuje na put razvoja energetike u bliskoj budućnosti.

Glavna prednost obnovljivih izvora energije je neiscrpnost i ekološka prihvatljivost. Njihova upotreba ne mijenja energetski bilans planete. Ovi kvaliteti bili su razlog brzog razvoja obnovljivih izvora energije u inostranstvu i vrlo optimistične prognoze njihovog razvoja u narednoj deceniji.

Prema Američkom društvu elektroinženjera, ako je 1980. godine udio električne energije proizvedene iz obnovljivih izvora energije u svijetu bio 1%, onda će do 2005. dostići 5%, do 2020. godine - 13%, a do 2060. godine - 33%. Prema podacima američkog Ministarstva energetike, u ovoj zemlji do 2020. godine obim proizvodnje električne energije iz obnovljivih izvora može porasti sa 11 na 22%. U zemljama Evropske unije planirano je povećanje učešća upotrebe za proizvodnju toplotne i električne energije sa 6% (1996) na 12% (2010). Početna situacija u zemljama EU je drugačija. I ako je u Danskoj udio korištenja OIE u 2000. godini dostigao 10%, onda Holandija planira povećati udio OIE sa 3% u 2000. na 10% u 2020. Glavni rezultat u ukupnoj slici određuje Njemačka, koja planira povećati udio OIE sa 5,9% u 2000. godini na 12% u 2010. godini uglavnom iz vjetra, sunca i biomase.

Postoji pet glavnih razloga koji su odredili razvoj obnovljivih izvora energije:

· osiguranje energetske sigurnosti;
· očuvanje životne sredine i osiguranje životne sredine;
· osvajanje globalnih tržišta za obnovljive izvore energije, posebno u zemljama u razvoju;
· očuvanje rezervi sopstvenih energetskih resursa za buduće generacije;
· povećana potrošnja sirovina za neenergetska goriva.

Razmjeri rasta korištenja obnovljivih izvora energije u svijetu u narednih 10 godina prikazani su u tabeli. 1. Da bismo stekli uvid u razmjere brojki, napominjemo da će električni kapacitet elektrana koje koriste obnovljive izvore energije (bez velikih hidroelektrana) biti 380-390 GW, što premašuje kapacitet svih elektrana. u Rusiji (215 GW) za 1,8 puta.

Tabela 1

Vrsta opreme ili tehnologije		2000	2010
Fotoelektričnost		0,938 (0,26)
Vjetroturbine povezane na mrežu
Male hidroelektrane
Elektrane na biomasu
Solarne termodinamičke stanice
Geotermalne stanice
			380,9 - 392,45
Geotermalne termalne stanice i instalacije, GW
solarni kolektori i sistemi,

Rusija sadrži 45% svetskih rezervi prirodnog gasa, 13% nafte, 23% uglja, 14% uranijuma. Takve rezerve goriva i energije mogu stotinama godina zadovoljiti potrebe zemlje za toplotnom i električnom energijom. Međutim, njihova stvarna upotreba uzrokovana je značajnim poteškoćama i opasnostima, ne zadovoljava energetske potrebe mnogih regija, povezana je s nepovratnim gubicima goriva i energetskih resursa (do 50%) i prijeti ekološka katastrofa na mjestima vađenja i proizvodnje goriva i energenata. Priroda možda neće izdržati takav test. Oko 22-25 miliona ljudi živi u oblastima autonomnog snabdevanja energijom ili nepouzdanog centralizovanog snabdevanja energijom, koji zauzimaju više od 70% teritorije Rusije.

Ekonomski potencijal obnovljivih izvora energije na teritoriji Rusije, izražen u tonama standardnog goriva (t.e.), je prema vrsti izvora: solarna energija - 12,5 miliona, energija vetra - 10 miliona, toplota Zemlje - 115 miliona, energetska biomasa - 35 miliona, energije iz malih rijeka - 65 miliona, energije iz niskopotencijalnih izvora toplote - 31,5 miliona, ukupno - 270 miliona t.e.

Ovi izvori po zapremini čine oko 30% obima potrošnje goriva i energetskih resursa u Rusiji, što iznosi 916 miliona tona ekvivalenta goriva. godišnje, što stvara povoljne izglede za rješavanje energetskih, društvenih i ekoloških problema u budućnosti.

Karakteristika trenutnog stanja naučnog i tehničkog razvoja i praktična upotreba OIE je još uvijek veći trošak proizvedene energije (toplotne i električne) u odnosu na energiju dobivenu iz velikih tradicionalnih elektrana. Ali relevantnost ovo pitanje ne nestaje. U Rusiji postoje velika područja u kojima je, zbog ekonomskih, ekoloških i društvenih uslova, preporučljivo prioritetni razvoj obnovljivu energiju, uključujući netradicionalnu i malu. To uključuje:

• zone decentralizovanog snabdijevanja energijom sa malom gustinom naseljenosti, prvenstveno okruzi Daleki sjever i njima ekvivalentne teritorije;
• zone centraliziranog snabdijevanja energijom sa velikim energetskim deficitom i značajnim materijalnim gubicima zbog čestih ispada potrošača energije;
• gradovi i mjesta masovne rekreacije i tretmana stanovništva sa teškom ekološkom situacijom, koja je uzrokovana štetnim emisijama u atmosferu iz industrijskih i gradskih kotlarnica koje rade na fosilna goriva;
• zone sa problemima snabdijevanja energijom individualnog stanovanja, farmi, mjesta sezonskog rada i okućnica.

Zapravo, široka upotreba obnovljivih izvora energije odgovara najvišim prioritetima i ciljevima energetske strategije Rusije.

Na primjer, energetska sigurnost se u velikoj mjeri formira na regionalnom nivou. Stepen u kojem su regije snabdjevene vlastitim izvorima goriva i energije jedan je od glavnih pokazatelja osjetljivosti regije na prijetnje energetskoj sigurnosti. Razvoj i korištenje lokalnih energetskih resursa (hidroenergija malih rijeka, treset, mala nalazišta ugljikovodičnih goriva i dr.), kao i korištenje drugih, prvenstveno obnovljivih, energetskih resursa (solarna energija, energija vjetra, geotermalna energija, energija biomase) omogućit će mnogim regijama zemlje da se pretvore za opskrbu energijom iz obnovljivih izvora energije, osiguravajući njihovu energetsku nezavisnost.

U nekim oblastima korišćenja obnovljivih izvora energije Rusija ima značajne naučne rezultate koji odgovaraju svetskom nivou. Identificirane su velike potencijalne mogućnosti za korištenje ovih izvora energije u rješavanju energetskih i ekoloških problema u bliskoj budućnosti.

Vijesti o rekordima u oblasti korištenja obnovljivih izvora energije ne napuštaju vijesti posljednjih nekoliko godina. Prema informacijama Međunarodna agencija na obnovljivu energiju (IRENA), u periodu 2013-2015, udio OIE u novim kapacitetima u elektroprivredi je već 60%. Očekuje se da će prije 2030. godine obnovljivi izvori energije pomjeriti ugalj na drugo mjesto i postati lideri u bilansu proizvodnje električne energije (prema prognozi IEA, trećina količina električne energije će se do ove godine proizvoditi iz obnovljivih izvora energije). Uzimajući u obzir dinamiku puštanja u rad novih kapaciteta, ova brojka ne izgleda previše fantastično – 2014. godine udio obnovljivih izvora u svjetskoj proizvodnji električne energije iznosio je 22,6%, a 2015. godine 23,7%.

Međutim, opšti pojam OIE krije veoma različite izvore energije. S jedne strane, to je hidroenergija velikih razmjera koja već dugo uspješno posluje, a s druge relativno nove vrste - poput sunčeve energije, vjetra, geotermalnih izvora, pa čak i potpuno egzotične energije oceanskih valova. Udio hidroenergije u svjetskoj proizvodnji električne energije ostaje stabilan - 18,1% u 1990. godini, 16,4% u 2014. godini i približno isti broj u prognozi za 2030. godinu. Pokretač naglog rasta obnovljivih izvora energije u proteklih 25 godina bile su upravo „nove“ vrste energije (prvenstveno solarna energija i energija vjetra) – njihov udio se povećao sa 1,5% u 1990. na 6,3% u 2014. i očekuje se da će porasti porasti sa hidroenergetskim u 2030. godini, dostižući 16,3%.

Unatoč tako brzom tempu razvoja obnovljivih izvora energije, još uvijek ima dosta skeptika koji sumnjaju u održivost ovog trenda. Na primjer, Per Wimmer, bivši zaposlenik investicione banke Goldman Sachs, a sada osnivač i šef vlastite konsultantske kompanije za investicije Wimmer Financial LLP, vjeruje da je obnovljiva energija „zeleni balon“, sličan balonu dot-com-a. 2000. i hipotekarna kriza u Sjedinjenim Državama 2007-2008. Zanimljivo je da je Per Wimmer državljanin Danske, zemlje koja je dugo bila lider u sektoru energije vjetra (2015. godine danske vjetroelektrane su proizvele 42% potrošnje električne energije u zemlji) i nastoji postati najzelenija država, ako ne i u svijetu, onda svakako u Evropi. Danska planira potpuno eliminirati upotrebu fosilnih goriva do 2050. godine.

Wimmerov glavni argument je da je obnovljiva energija komercijalno nekonkurentna i da su projekti koji je koriste dugoročno neodrživi. Odnosno, „zelena“ energija je preskupa u odnosu na tradicionalnu energiju, a razvija se samo zahvaljujući vladinoj podršci. Visok udio dugovanog finansiranja u projektima obnovljive energije (do 80%) i njegov rastući trošak dovešće, prema mišljenju stručnjaka, ili do bankrota kompanija koje realizuju projekte iz oblasti „zelene“ energije, ili do potrebe da se dodijeliti sve veći iznos vladinih sredstava za podršku kako bi ih održali na putu. Međutim, Per Wimmer ne poriče da bi obnovljivi izvori energije trebali igrati ulogu u opskrbi planete energijom, ali predlaže da se pruži podrška vlade samo onim tehnologijama koje imaju šansu da postanu komercijalno održive u narednih 7-10 godina.

Wimmerove sumnje nisu neosnovane. Možda jedan od najdramatičnijih primjera je SunEdison, koji je podnio zahtjev za bankrot u aprilu 2016. Do sada je SunEdison bila jedna od najbrže rastućih američkih kompanija u oblasti obnovljivih izvora energije, čija je vrijednost u ljeto 2015. godine procijenjena na 10 milijardi dolara. Samo u tri godine koje su prethodile bankrotu, kompanija je uložila 18 milijardi dolara u nove akvizicije, i ukupno je prikupio 24 milijarde dolara u kapitalu i pozajmljenom kapitalu.

Prekretnica za investitore nastupila je kada SunEdison nije uspio preuzeti krovnu solarnu kompaniju Vivint Solar Inc za 2,2 milijarde dolara, što se poklopilo sa padom cijena nafte. Kao rezultat toga, cijena dionica SunEdisona pala je sa svog vrhunca od više od 33 dolara u 2015. na 34 centa kada je podnijela zahtjev za bankrot. Priča o SunEdisonu je zabrinjavajući, ali ne i jasan signal za industriju. Prema mišljenju analitičara, projekti kompanije su bili “dobri”, a razlog za bankrot je prebrz rast i veliki dugovi.

Međutim, učinak MAC Global Solar Energy Stock Index (indeks koji prati cijene dionica više od 20 javnih kompanija koje posluju u sektoru solarne energije sa sjedištem u Sjedinjenim Državama, Evropi i Aziji) u posljednje četiri godine je također ne ohrabruje.

Pitanje subvencija se takođe čini dvosmislenim. S jedne strane, obim državne podrške obnovljivim izvorima energije u svijetu raste svake godine (u 2015., prema procjenama IEA, približio se 150 milijardi dolara, od čega 120 u sektoru električne energije, bez hidroenergije). S druge strane, fosilne izvore energije također subvencioniraju države, i to u mnogo većem obimu. U 2015. godini IEA je procijenila obim takvih subvencija na 325 milijardi dolara, a 2014. godine na 500 milijardi dolara. a obim novih instalisanih kapaciteta - za 8%).

Raste i konkurentnost obnovljivih izvora energije, i to brzo, zbog smanjenja troškova proizvodnje električne energije. Za poređenje troškova različitih izvora električne energije često se koristi indikator LCOE (nivelirani trošak električne energije), čiji izračun u potpunosti uzima u obzir sve troškove kako investicione tako i operativne prirode. životni ciklus elektrane odgovarajućeg tipa. Prema Lazardu, koji godišnje proizvodi LCOE procjene za različite vrste goriva, za vjetar ova brojka je smanjena za 66% u posljednjih 7 godina, a za solarnu - za 85%.

Istovremeno, niži nivoi raspona procjene LCOE za vjetroelektrane i solarne elektrane u industrijskoj mjeri su već uporedivi ili čak niži od vrijednosti ovog parametra za plin i ugalj. Unatoč činjenici da LCOE metodologija ne dozvoljava uzimanje u obzir svih efekata sistema i potrebe za dodatnim investicijama (mreže, kapacitet bazne rezerve itd.), to znači da projekti energije vjetra i sunca postaju konkurentni u odnosu na tradicionalna goriva i bez vlade. podrška.

Još jedna karakteristika ovog trenda je stopa pada cijena koje izjavljuju energetske kompanije na aukcijama za kupovinu velikih količina električne energije putem PPA (ugovor o otkupu električne energije – ugovor o snabdijevanju električnom energijom). Na primjer, još jedan rekord za solarnu energiju od 2,42 centa po kWh postavio je konzorcij koji čine kineski proizvođač panela JinkoSolar i japanski developer Marubeni 2016. godine u Ujedinjenim Arapskim Emiratima. Još 2014. najniža ponuda na takvim aukcijama bila je iznad 6 centi po kWh.

U zaključku treba još jednom podsjetiti na ključne razloge brzog razvoja obnovljivih izvora energije u svijetu. Glavni faktor koji podstiče razvoj obnovljive energije i dalje je dekarbonizacija, odnosno poduzimanje mjera za smanjenje emisije stakleničkih plinova u cilju suzbijanja globalnog zagrijavanja. To je bio cilj Pariskog sporazuma o klimatskim promjenama, koji je usvojen 12. decembra 2015. godine, a stupio na snagu 4. novembra 2016. godine.

Ostale prednosti prelaska na obnovljive izvore energije uključuju poboljšanje uslova životne sredine, snabdevanje energetski oskudnim i udaljenim područjima, kao i razvoj tehnologije i otvaranje novih radnih mesta. U posljednjih nekoliko godina korištenje obnovljivih izvora energije potaknulo je stvaranje jedne od najnaprednijih industrija u svijetu. Obim ulaganja u ovu industriju u 2015. procijenjen je na 288 milijardi dolara. 70% svih ulaganja u proizvodnju električne energije uloženo je u sektor obnovljivih izvora energije. Ovaj sektor (ne računajući hidroenergiju) zapošljava više od 8 miliona ljudi u svijetu (na primjer, u Kini je njihov broj 3,5 miliona).

Danas razvoj obnovljivih izvora energije ne treba posmatrati izolovano, već kao deo šireg procesa energetske tranzicije – „energetske tranzicije“, dugoročne promene u strukturi energetskih sistema. Ovaj proces karakteriziraju i druge važne promjene, od kojih mnoge jačaju zelenu energiju, povećavajući njene šanse za uspjeh. Jedna od takvih promjena je razvoj tehnologija skladištenja energije. Za obnovljive izvore energije po vremenu i vremenu dana, pojava takvih komercijalno atraktivnih tehnologija očito će biti od velike pomoći. Svjetski razvojni proces nova energija je nepovratan, ali tek treba formulisati jasan odgovor na pitanje o njegovom mestu i ulozi u ruskom energetsko-energetskom kompleksu. Glavna stvar sada je da ne propustite priliku - ulozi u ovoj trci su prilično visoki.

Ispod veliku pažnju Naučnici odnedavno imaju obnovljive izvore energije. Došlo je vrijeme koje nas je natjeralo da razmišljamo o budućnosti i jasno shvatimo da korištenje mineralnih resursa Zemlje ne može biti beskonačno.

Obnovljivi izvori energije (OIE)

Reakcija termonuklearne fuzije Sunca glavni je proces nastanka alternativne energije. Prema proračunima astronoma, procijenjeni život ove planete je pet milijardi godina, što nam omogućava da sudimo o gotovo beskrajnim rezervama sunčevog zračenja. Obnovljivi izvori energije nisu samo dolazni sunčevi tokovi, već i drugi derivati ​​- alternativni izvori: kretanje vjetra, valova iu prirodi. Priroda se tokom dugog vremenskog perioda prilagođavala korišćenju sunčevog zračenja i tako postigla toplotnu ravnotežu. Ova primljena energija ne dovodi do globalnog zagrevanja, pošto je sve počelo neophodne procese na Zemlji se vraća nazad u svemir. Racionalno korištenje obnovljivih izvora energije je glavni prioritet

naučnici koji vode naučna dostignuća u ovoj oblasti. Na kraju krajeva, od cjelokupnog primljenog sunčevog zračenja, samo trećina se koristi za održavanje životnih procesa na Zemlji, 0,02% biljke troše za potrebnu fotosintezu, a preostali neotraženi dio se vraća nazad u svemir.

Vrste i primjene

Obnovljivi izvori energije se sastoje od nekoliko glavnih komponenti:

Danska nacionalna laboratorija pripremila je izvještaj u kojem se navodi da bi svijet do 2050. godine mogao prijeći na energiju s vrlo niskim udjelom ugljika. Štaviše, njegova cijena bit će mnogo manja od cijene vađenja prirodnih resursa iz utrobe Zemlje.