Осознание проблемы изменения климата определяет будущее мировой экономики по нескольким направлениям.
Государства продумывают меры по сокращению выбросов, инвесторы внимательно следят за экологическими показателями компаний, а потребители начинают обращать внимание на свой "углеродный след". Но вне зависимости от заинтересованных сторон, выработка и потребление энергии из ископаемого топлива ведет к самым большим объемам выбросов.
По этой причине тема возобновляемых источников энергии (ВИЭ) актуальна как никогда ранее.
Пять видов ВИЭ
Технологии возобновляемой энергетики позволяют преобразовать энергию солнца, ветра и тепла ядра Земли в тепловую энергию, электроэнергию или топливные ресурсы.
На инфографике выше мы представили базовые сведения о пяти основных видах ВИЭ:
Несмотря на то, что часто гидроэнергетика остается без внимания, она является крупнейшим возобновляемым источником электричества, за ней следует ветер, после которого идет солнечная энергия.
В совокупности на долю этих пяти основных источников приходится около 28% в мировом энергобалансе, причем ветровая и солнечная энергетика впервые преодолели отметку в 10%.
Под нормированной стоимостью энергии (LCOE) понимаются затраты на весь срок эксплуатации новой электростанции, разделенные на общий объем вырабатываемой электроэнергии. Показатель LCOE для солнечных и ветряных электростанций почти в пять раз ниже, чем для угольных (167 долларов США/МВтч), а это означает, что размер инвестиций в строительство и эксплуатацию новых солнечных и ветряных электростанций значительно ниже в долгосрочной перспективе по сравнению с угольными генерирующими производствами.
Учитывая это, предлагаем более подробно рассмотреть пять основных видов ВИЭ и особенности их работы.
1. Ветряные турбины
В ветряных турбинах для улавливания кинетической энергии ветра используются большие лопасти ротора, устанавливаемые на большой высоте как на суше, так и на море.
Когда ветер дует на лопасть, она начинает вращаться, приводя в движение ротор.
Ротор подключен к турбинному генератору, который преобразует кинетическую энергию ветра в электрическую.
2. Солнечные (фотоэлектрические) электростанции
Солнечные технологии улавливают солнечный свет или электромагнитное излучение и превращают его в электричество.
Фотоэлектрические (ФЭ) солнечные элементы содержат полупроводниковую панель, имеющую положительный заряд с одной стороны, и отрицательный с другой, что создает электрическое поле. Когда на элемент попадает солнечный свет, полупроводник поглощает его и передает энергию в виде электронов. Эти электроны захватываются электрическим полем в виде электрического тока.
Способность солнечной системы генерировать электроэнергию зависит от материала, из которого изготовлен полупроводник, а также от окружающих условий, таких как температура, загрязненность и тенистость.
3. Геотермальная энергия
Геотермальная энергия исходит непосредственно из недр Земли – тепло от ядра планеты заставляет подземные водоемы кипеть. Такие воды называют геотермальными ресурсами.
Геотермальные электростанции обычно работают за счет скважин, которые откачивают горячую воду из под земли и преобразуют ее в пар для турбогенератора. Впоследствии извлеченная вода может повторно закачиваться в пласт, благодаря чему этот источник считается возобновляемым.
4. Гидроэнергия
Аналогично ветряным турбинам, гидроэлектростанции преобразуют кинетическую энергию потока воды в электроэнергию с помощью турбогенератора.
Гидроэлектростанции чаще всего размещаются вблизи водоемов, а для регулирования потока воды используются гидротехнические сооружения, например плотины. Выработка электроэнергии зависит от объема воды, перепада высот или напора потока.
При большом объеме воды и сильном напоре вырабатывается больше кинетической энергии и электричества, и наоборот.
5. Биомасса
Люди используют энергию из биомассы или биотоплива для получения тепла с тех пор, как наши предки научились разводить костры.
Биомасса представляет собой органические материалы, такие как древесина, сухие листья и сельскохозяйственные отходы, которые обычно сжигаются, но считаются возобновляемыми, так как они могут выращиваться заново или восполняться. При сжигании биомассы в котле вырабатывается пар под высоким давлением, который вращает турбогенератор для производства электроэнергии.
Биомасса также перерабатывается в жидкое или газообразное топливо для транспортировки. Однако уровень выбросов при сжигании биомассы зависит от вида сжигаемого материала и зачастую выше, чем у других экологически чистых источников.
Когда возобновляемые источники займут господствующее положение в энергобалансе?
Несмотря на расширение возобновляемой энергетики в последнее время, органическое топливо по-прежнему доминирует в структуре мировой энергетики.
Большинство стран еще находятся на ранних этапах энергетического перехода, и лишь немногие получают существенную долю электричества из экологически чистых источников. Однако в наступившем десятилетии рост может оказаться более значительным, чем за последние годы.
По прогнозам Международного энергетического агентства (МЭА), к 2026 году мощность возобновляемых источников электроэнергии вырастет на 60% по сравнению с уровнем 2020 года и превысит 4 800 гигаватт, что соответствует нынешним генерирующим мощностям, работающим на ископаемом и ядерном топливе вместе взятым. Таким образом, вне зависимости от того, когда ВИЭ выйдут на первое место, становится ясно, что мировой энергетический сектор продолжит трансформироваться.
