Energia „ verde ” regenerabilă sau regenerabilă este energia din resurse energetice care sunt regenerabile sau inepuizabile la scară umană. Principiul de bază al utilizării energiei regenerabile este extragerea acesteia din procesele în desfășurare în mediu sau din resursele organice regenerabile și furnizarea acesteia pentru uz tehnic . Energia regenerabilă este obținută din resurse naturale precum lumina soarelui , fluxurile de apă, vântul , mareele și căldura geotermală , care sunt regenerabile (reumplute în mod natural), precum și din biocombustibili : lemn , ulei vegetal , etanol .
În 2019, 26,8% din consumul global de energie a fost acoperit din surse regenerabile de energie (din care majoritatea (16%) este hidroenergie ) [1] .
În 2006, aproximativ 18% din consumul mondial de energie electrică a fost acoperit din surse de energie regenerabilă, cu 13% din biomasă tradițională , cum ar fi arderea lemnului [2] . În 2010, 16,7% din consumul mondial de energie provenea din surse regenerabile; în 2015 această cifră era de 19,3% [3] . Ponderea biomasei tradiționale scade treptat, în timp ce ponderea energiei regenerabile este în creștere. Conform previziunilor IEI RAS și Centrului Energetic al Școlii de Management din Moscova „Skolkovo” , până în 2040 sursele de energie regenerabilă vor asigura 35-50% din producția mondială de energie electrică și 19-25% din totalul consumului de energie [4] .
Din 2004 până în 2013, ponderea energiei electrice produse în Uniunea Europeană din surse regenerabile a crescut de la 14% la 25% [5] . În Germania , 38% din energie electrică a fost produsă din surse regenerabile în 2018 [6] .
Brazilia are unul dintre cele mai mari programe de energie regenerabilă din lume legat de producția de etanol combustibil din trestie de zahăr; alcoolul etilic acoperă în prezent 18% din necesarul țării de combustibil pentru automobile [7] . Etanolul combustibil este, de asemenea, disponibil pe scară largă în SUA .
Energia hidroelectrică este cea mai mare sursă de energie regenerabilă, furnizând 15,3% din producția mondială de energie electrică și 3,3% din consumul mondial de energie (în 2010).
Utilizarea energiei eoliene este în creștere cu aproximativ 30% pe an, la nivel mondial cu o capacitate instalată de 318 gigawați (GW) în 2013 [8] , și este utilizată pe scară largă în Europa, Statele Unite și China [9] .
Centralele solare sunt populare în Germania și Spania [10] . Stații solare termice funcționează în SUA și Spania, iar cea mai mare dintre ele este o stație din deșertul Mojave cu o capacitate de 354 MW [11] . Producția de panouri fotovoltaice este în creștere rapidă, în 2008 fiind produse panouri cu o capacitate totală de 6,9 GW (6900 MW), adică de aproape șase ori mai mult decât în 2004 [12] .
Instalații geotermale : Cea mai mare din lume este instalația de la gheizerele din California cu o capacitate nominală de 750 MW.
Companiile mari care nu sunt legate de mărfuri sprijină utilizarea energiei regenerabile. Deci, IKEA va fi pe deplin autosuficientă până în 2020 prin energie regenerabilă.
Apple este cel mai mare proprietar de centrale solare, iar toate centrele de date ale companiei operează folosind surse de energie regenerabilă. Ponderea surselor regenerabile în energia consumată de Google este de 35%, investițiile companiei în energie regenerabilă depășind 2 miliarde de dolari. [13]
Indicatori globali de energie regenerabilă [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] | 2008 | 2009 | 2010 | 2011 | 2012 | 2013 | 2014 | 2015 | 2016 | 2017 | 2018 | 2019 | 2020 | 2021 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Investiții anuale în energie regenerabilă (miliard de dolari SUA) | 130 | 160 | 211 | 257 | 244 | 232 | 270 | 286 | 241 | 326 | 296 | 298,4 | 303,5 | 366 |
Capacitatea totală instalată de energie regenerabilă (inclusiv hidroenergie, GW) | 1140 | 1230 | 1320 | 1360 | 1470 | 1578 | 1712 | 1849 | 2017 | 2197 | 2387 | 2581 | 2838 | 3146 |
Hidroenergie (GW) | 885 | 915 | 945 | 970 | 990 | 1018 | 1055 | 1064 | 1096 | 1112 | 1135 | 1150 | 1170 | 1195 |
Energie solară (GW) | 16 | 23 | 40 | 70 | 100 | 138 | 177 | 227 | 303 | 405 | 512 | 621 | 760 | 942 |
Putere eoliană (GW) | 121 | 159 | 198 | 238 | 283 | 319 | 370 | 433 | 487 | 540 | 591 | 650 | 743 | 845 |
Bioenergie (GW) | 121 | 131 | 137 | 133 | 143 | |||||||||
Geotermală (GW) | 12.8 | 13.2 | paisprezece | 14.1 | 14.5 | |||||||||
Producția de biodiesel (miliard de litri) | 12 | 17.8 | 18.5 | 21.4 | 22.5 | 26 | 29.7 | 30.3 | 30.8 | 33 | 41 | 41 | 39 | |
Producția de etanol (miliard de litri) | 67 | 76 | 86 | 86 | 83 | 87 | 94 | 98 | 99 | 104 | 111 | 115 | 105 | |
Numărul de țări cu obiective de dezvoltare a energiei regenerabile |
79 | 89 | 98 | 118 | 138 | 144 | 164 | 173 | 176 | 179 | 169 | 172 | 165 |
Fuziunea Soarelui este sursa majorității formelor de energie regenerabilă, cu excepția energiei geotermale și a mareelor . Astronomii estimează că durata de viață rămasă a Soarelui este de aproximativ cinci miliarde de ani, așa că la scară umană, energia regenerabilă provenită de la Soare nu este în pericol de epuizare.
În sens strict fizic, energia nu este reînnoită , ci este retrasă constant din sursele de mai sus. Din energia solară care ajunge pe Pământ, doar o foarte mică parte este transformată în alte forme de energie și cea mai mare parte se propagă în spațiu .
Utilizarea proceselor permanente se opune extragerii combustibililor fosili precum cărbunele , petrolul , gazele naturale sau turba . Într-un sens larg, sunt și regenerabile, dar nu după standardele umane, deoarece formarea lor durează sute de milioane de ani, iar utilizarea lor este mult mai rapidă.
Aceasta este o ramură a energiei care este specializată în transformarea energiei cinetice a maselor de aer din atmosferă în energie electrică , termică și orice altă formă de energie pentru utilizare în economia națională. Transformarea are loc cu ajutorul unui generator eolian (pentru a genera energie electrică), morilor de vânt (pentru a obține energie mecanică ) și multe alte tipuri de unități. Energia eoliană este rezultatul activității soarelui, deci aparține unor tipuri de energie regenerabilă.
Puterea generatorului eolian depinde de zona măturată de palele generatorului. De exemplu, turbinele de 3 MW (V90) produse de compania daneză Vestas au o înălțime totală de 115 metri, o înălțime a turnului de 70 de metri și un diametru al palelor de 90 de metri.
Cele mai promițătoare locuri pentru producerea energiei din vânt sunt zonele de coastă. Pe mare, la o distanță de 10-12 kilometri de coastă (și uneori mai departe), se construiesc parcuri eoliene offshore . Turnurile turbinelor eoliene sunt instalate pe fundații formate din piloți bătuți la o adâncime de până la 30 de metri.
Generatoarele eoliene practic nu consumă combustibili fosili. Exploatarea unei turbine eoliene cu o capacitate de 1 MW în 20 de ani de funcționare economisește aproximativ 29.000 de tone de cărbune sau 92.000 de barili de petrol .
În viitor, se plănuiește utilizarea energiei eoliene nu prin turbine eoliene , ci într-un mod mai neconvențional. În orașul Masdar ( Emiratele Arabe Unite ), este planificată construirea unei centrale electrice care funcționează pe efect piezoelectric . Va fi o pădure de trunchiuri polimerice acoperite cu plăci piezoelectrice . Aceste trunchiuri de 55 de metri se vor îndoi sub acțiunea vântului și vor genera curent .
La aceste centrale electrice , energia potențială a fluxului de apă este folosită ca sursă de energie , a cărei sursă primară este Soarele, apa evaporată, care apoi cade pe dealuri sub formă de precipitații și curge în jos, formând râuri. Centralele hidroelectrice sunt de obicei construite pe râuri prin construirea de baraje și rezervoare . De asemenea, este posibil să se utilizeze energia cinetică a fluxului de apă în așa-numitele HPP cu curgere liberă (fără baraj).
Particularitati:
Tipuri HPP:
În 2010, hidroenergia asigură producția de până la 76% din surse regenerabile și până la 16% din toată energia electrică din lume, capacitatea hidroenergetică instalată ajunge la 1015 GW. Liderii în generarea de hidroenergie per cetăţean sunt Norvegia , Islanda şi Canada . Cea mai activă construcție hidroelectrică de la începutul anilor 2000 a fost realizată de China , pentru care hidroenergia este principala sursă potențială de energie, până la jumătate din hidrocentralele mici din lume sunt situate în aceeași țară.
Centralele de acest tip sunt un tip special de centrale hidroelectrice care folosesc energia mareelor, dar de fapt energia cinetică a rotației Pământului. Centralele mareomotrice sunt construite pe țărmurile mărilor, unde forțele gravitaționale ale Lunii și ale Soarelui modifică nivelul apei de două ori pe zi.
Pentru a obține energie, golful sau gura de vărsare a râului este blocată de un baraj în care sunt instalate unități hidroelectrice, care pot funcționa atât în regim de generator, cât și în regim de pompă (pentru pomparea apei în rezervor pentru funcționarea ulterioară în absența mareelor). ). În acest ultim caz, ele sunt numite centrale electrice cu acumulare prin pompare .
Avantajele PES sunt respectarea mediului și costul scăzut al producției de energie. Dezavantajele sunt costul ridicat de construcție și puterea care se modifică în timpul zilei, motiv pentru care PES poate funcționa doar într-un singur sistem de alimentare cu alte tipuri de centrale electrice.
Centralele cu valuri folosesc energia potențială a valurilor transportate pe suprafața oceanului. Puterea valurilor este estimată în kW/m. În comparație cu energia eoliană și solară, energia valurilor are o densitate de putere mai mare. Deși este de natură similară cu energia mareelor și cu curenții oceanici, energia valurilor este o sursă diferită de energie regenerabilă .
Unul dintre tipurile de energie regenerabilă care vă permite să generați energie electrică folosind diferența de temperatură de la suprafața și adâncimea oceanelor lumii.
Acest tip de energie se bazează pe conversia radiației solare electromagnetice în energie electrică sau termică.
Centralele solare folosesc energia Soarelui atât direct ( centrale solare fotovoltaice care funcționează pe fenomenul efectului fotoelectric intern ), cât și indirect - folosind energia cinetică a aburului .
Cea mai mare centrală solară fotovoltaică Topaz Solar Farm are o capacitate de 550 MW. Situat în California , SUA.
SES al acțiunii indirecte includ:
Centralele electrice de acest tip sunt centrale termice care folosesc apa din surse geotermale calde ca purtător de căldură . Datorită absenței necesității de a încălzi apa, GeoTPP-urile sunt mult mai ecologice decât TPP-urile. Se construiesc centrale geotermale în regiunile vulcanice, unde, la adâncimi relativ mici, apa se supraîncălzește peste punctul de fierbere și se infiltrează la suprafață, manifestându-se uneori sub formă de gheizere . Accesul la sursele subterane se realizează prin forarea puțurilor.
Această ramură a energiei este specializată în producerea de energie din biocombustibili . Este folosit atât pentru producerea de energie electrică, cât și de căldură .
Biocombustibili de prima generațieBiocombustibil - combustibil din materii prime biologice, obținut, de regulă, ca urmare a prelucrării deșeurilor biologice . Există și proiecte de diferite grade de sofisticare care vizează obținerea de biocombustibili din celuloză și diverse tipuri de deșeuri organice, dar aceste tehnologii sunt într-un stadiu incipient de dezvoltare sau comercializare. Distinge:
Biocombustibili de a doua generație - diverse tipuri de combustibil obținute prin diferite metode de piroliză a biomasei, sau alte tipuri de combustibil, pe lângă metanol, etanol, biodiesel, obținute din surse de materie primă de „a doua generație”. Piroliza rapidă face posibilă transformarea biomasei într-un lichid care este mai ușor și mai ieftin de transportat, depozitat și utilizat. Lichidul poate fi folosit pentru a produce combustibil pentru automobile sau combustibil pentru centrale electrice.
Sursele de materie primă de biocombustibil de a doua generație sunt compuși lignocelulozici care rămân după ce părțile de calitate alimentară ale materiei prime biologice sunt îndepărtate. Utilizarea biomasei pentru producerea de biocombustibili de a doua generație are ca scop reducerea cantității de teren folosit pentru agricultură [28] . Plantele - surse de materii prime din a doua generație includ [29] :
Dintre biocarburanții de a doua generație vânduți pe piață, cei mai cunoscuți sunt BioOil produs de compania canadiană Dynamotive și SunDiesel de compania germană Choren Industries GmbH [30] .
Potrivit estimărilor Agenției Germane pentru Energie ( Deutsche Energie-Agentur GmbH) (cu tehnologii actuale), producția de combustibil prin piroliza biomasei poate acoperi 20% din nevoile Germaniei de combustibil pentru automobile. Până în 2030, odată cu progresele tehnologice, piroliza biomasei ar putea asigura 35% din consumul de combustibil pentru automobile din Germania. Costul de producție va fi mai mic de 0,80 EUR per litru de combustibil.
Pyrolysis Network ( PyNe ) este o organizație de cercetare care reunește cercetători din 15 țări din Europa , SUA și Canada .
Utilizarea produselor lichide de piroliză a lemnului de conifere este, de asemenea, foarte promițătoare. De exemplu, un amestec de 70% gumă terebentină , 25% metanol și 5% acetonă , adică fracțiuni de distilare uscată din lemn rășinos de pin , poate fi folosit cu succes ca înlocuitor pentru benzina A-80 . Mai mult, deșeurile de lemn sunt folosite pentru distilare: ramuri , cioturi , scoarțe . Producția de fracții de combustibil ajunge la 100 de kilograme pe tonă de deșeuri.
Biocombustibili de a treia generațieBiocombustibilii de a treia generație sunt combustibili derivați din alge .
Din 1978 până în 1996, Departamentul de Energie al SUA a investigat algele bogate în ulei în cadrul Programului pentru specii acvatice. Cercetătorii au ajuns la concluzia că California , Hawaii și New Mexico sunt potrivite pentru producția industrială de alge în iazurile deschise. Timp de 6 ani, algele au fost cultivate în iazuri de 1000 m². Un iaz din New Mexico a demonstrat eficiență ridicată în captarea CO₂. Randamentul a fost de peste 50 de grame de alge pe 1 m² pe zi. 200.000 de hectare de iazuri pot produce suficient combustibil pentru consumul anual a 5% din mașinile americane (200.000 de hectare reprezintă mai puțin de 0,1% din terenul american potrivit pentru creșterea algelor).
Tehnologia are încă multe probleme. De exemplu, algele iubesc temperaturile ridicate (clima din deșert este bine potrivită pentru producția lor ), dar este necesară o reglare suplimentară a temperaturii pentru a proteja cultura crescută de scăderile de temperatură pe timp de noapte („operile de frig”). La sfârșitul anilor 1990 , tehnologia nu a fost introdusă în producția industrială, din cauza costului relativ scăzut al petrolului de pe piață.
Pe lângă creșterea algelor în iazuri deschise, există tehnologii pentru creșterea algelor în bioreactoare mici situate în apropierea centralelor electrice . Căldura reziduală de la o centrală de cogenerare poate acoperi până la 77% din necesarul de căldură pentru cultivarea algelor. Această tehnologie de creștere a culturii de alge este protejată de fluctuațiile zilnice de temperatură, nu necesită un climat deșertic cald - adică poate fi aplicată la aproape orice centrală termică în funcțiune.
CriticaCriticii dezvoltării industriei biocombustibililor susțin că cererea în creștere pentru biocombustibili obligă producătorii agricoli să reducă suprafața cultivată cu culturi alimentare și să le redistribuie în favoarea culturilor combustibile [31] . De exemplu, în producția de etanol din porumb furajer , decorul este folosit pentru a produce hrană pentru animale și păsări de curte. În producția de biodiesel din boabe de soia sau rapiță , turta este folosită pentru a produce hrană pentru animale. Adică, producția de biocombustibili creează o altă etapă în prelucrarea materiilor prime agricole.
În prezent, există un număr destul de mare de măsuri de sprijinire a surselor de energie regenerabilă. Unele dintre ele s-au dovedit deja a fi eficiente și de înțeles pentru participanții de pe piață. Printre aceste măsuri, merită luate în considerare mai detaliat:
Certificatele verzi sunt certificate care confirmă producerea unei anumite cantități de energie electrică pe baza surselor de energie regenerabilă. Aceste certificate pot fi obținute numai de producători calificați de autoritatea competentă. De regulă, un certificat verde confirmă generarea a 1 MWh, deși această valoare poate fi diferită. Certificatul verde poate fi vândut fie împreună cu energia electrică generată, fie separat, oferind suport suplimentar producătorului de energie electrică. Instrumente software și hardware speciale (WREGIS, M-RETS, NEPOOL GIS) sunt utilizate pentru a urmări emiterea și deținerea „certificatelor verzi”. În cadrul unor programe, certificatele pot fi acumulate (pentru a fi utilizate ulterior în viitor) sau împrumutate (pentru a îndeplini obligațiile din anul curent). Forța motrice din spatele mecanismului de circulație a certificatelor verzi este nevoia companiilor de a-și îndeplini obligațiile asumate de ele însele sau impuse de guvern. În literatura străină, „certificatele verzi” sunt cunoscute și ca: certificate de energie regenerabilă (REC), etichete verzi, credite de energie regenerabilă.
Pentru a crește atractivitatea investițională a proiectelor bazate pe SRE, organele de stat pot prevedea un mecanism de compensare parțială sau totală a costului racordării tehnologice a generatoarelor pe bază de surse regenerabile la rețea. Până în prezent, doar în China, organizațiile de rețea își asumă pe deplin toate costurile conexiunii tehnologice.
Experiența acumulată în lume ne permite să vorbim despre tarifele fixe ca fiind cele mai de succes măsuri de stimulare a dezvoltării surselor regenerabile de energie. Aceste măsuri de sprijin pentru SRE se bazează pe trei factori principali:
Tarifele fixe pentru energia SRE pot diferi nu numai pentru diferite surse de energie regenerabilă, ci și în funcție de capacitatea SRE instalată. Una dintre opțiunile pentru un sistem de sprijin bazat pe tarife fixe este utilizarea unei prime fixe la prețul de piață al energiei SRE. De regulă, o suprataxă la prețul energiei electrice produse sau un tarif fix se plătește pe o perioadă suficient de lungă (10-20 de ani), garantând astfel o rentabilitate a investițiilor investite în proiect și realizarea de profit.
Această măsură de sprijin prevede posibilitatea de a măsura energia electrică furnizată rețelei și de a utiliza în continuare această valoare în decontări reciproce cu organizația de alimentare cu energie electrică. În conformitate cu „sistemul net de contorizare”, proprietarul SRE primește un împrumut cu amănuntul pentru o sumă egală sau mai mare decât energia electrică produsă. În multe țări, companiile de furnizare a energiei electrice sunt obligate prin lege să ofere consumatorilor o opțiune de contorizare netă.
La nivel mondial, în 2008, au investit 51,8 miliarde dolari în energie eoliană, 33,5 miliarde dolari în energie solară și 16,9 miliarde dolari în biocombustibili. Țările europene au investit 50 de miliarde de dolari în energie alternativă în 2008, America — 30 de miliarde de dolari, China — 15,6 miliarde de dolari, India — 4,1 miliarde de dolari [32] .
În 2009, investițiile în energie regenerabilă la nivel mondial s-au ridicat la 160 de miliarde de dolari, iar în 2010 - 211 de miliarde de dolari. În 2010, au fost investite 94,7 miliarde de dolari în energia eoliană, 26,1 miliarde de dolari în energie solară și 11 miliarde de dolari în tehnologii pentru producerea de energie din biomasă și deșeuri [33] .
Costurile directe pentru construcția capacităților costă 2,1-2,3 mii dolari / kW pentru generarea eoliană și 2,3-2,7 mii dolari / kW pentru generarea solară (din 2021). Spre comparație: instalațiile de generare a gazelor costă în medie 1-1,1 mii dolari/kW în lume, cu rate mai mari de utilizare a capacității [34] .
În 2021, Egiptul a reușit să aprobe reforme financiare semnificative, să atragă investiții private permanente (până la 3,1 miliarde de dolari) datorită unui mediu de afaceri revigorat și să devină un centru energetic regional internațional prin găzduirea viitoarei conferințe COP27 . Pe lângă o restructurare semnificativă a politicii de energie regenerabilă, Egiptul este de așteptat să devină un furnizor major de energie regenerabilă până în 2030. [35] [36]
Dicționare și enciclopedii | ||||
---|---|---|---|---|
|