Виды источников энергии: Виды источников электрической энергии ▷ купити на Sun-Energy.com.ua ◁

Содержание

Виды источников электрической энергии ▷ купити на Sun-Energy.com.ua ◁

В настоящее время человечество научилось вырабатывать электричество многими способами, используя разные источники энергии. Каждый метод имеет недостатки, а источники требуют индивидуального подхода, чтобы они были использованы с максимальным коэффициентом полезного действия. Рассмотрим детально, какие варианты добычи электрической энергии сегодня известны человечеству.

Невозобновляемые источники энергии

В эту группу включают ресурсы природного происхождения, которые расходуются с целью получения электричества быстрее, чем они могут восстановиться естественным образом. К ним относят:

  • каменный уголь;

  • ядерное горючее;

  • природный газ;

  • торф;

  • нефть.

Отрицательной стороной данных источников энергии является то, что они исчерпываются. Ежегодно добыча вышеперечисленных энергоносителей увеличивается и дорожает, ведь приходится проводить работы в труднодоступных местах. Чтобы получить электричество, ископаемые необходимо сжечь, что приводит к выбросу в атмосферу вредных веществ в большом количестве. Таким образом, использование невозобновляемых источников приводит к истощению планеты, а также загрязнению ее атмосферы. По оценкам специалистов, запасов невозобновляемых источников энергии хватит максимум на 100 лет. Поэтому уже сегодня ведется интенсивная работа в направлении развития энергетики из возобновляемых источников.

Возобновляемые источники энергии

В данную категорию попадают источники, имеющие возможность непрерывно обновляться в биосфере планеты. К ним относится солнечный свет, движение воздушных масс, волны на поверхности океана, течение рек. Все эти источники экологически чистые, так как при генерировании энергии не выделяют вредных веществ и соединений. Кроме того, производство энергии с их помощью не требует больших затрат, что снижает себестоимость каждого киловатта выработанного электричества. К примеру, солнечные панели не требуют как такого обслуживания, разве что почистить защитное закаленное стекло по мере загрязнения. Ветровые электростанции сложнее в эксплуатации ввиду наличия в конструкции механических деталей. Но в отличие от солнечных панелей, они могут вырабатывать электричество даже ночью, при наличии ветра.

Независимо от типа возобновляемого источника, его использование для производства электричества не приводит к нагреву планеты и загрязнению атмосферы. В последние годы нетрадиционныеисточники энергии активно осваиваются в Украине. Для развития солнечной энергетики был принят ряд законов, которые ввели в действие “Зеленый тариф”. Согласно ему каждый, кто производит электричество из возобновляемых источников энергии, может продавать его государству по выгодной цене. Рациональнее всего подключать солнечные электростанции под Зеленый тариф, потому что они быстро окупаются в течении 5-6 лет, а срок их эксплуатации составляет не менее 20 лет. Поэтому сегодня это один из самых выгодных способов вложения денег в энергетический бизнес.

Альтернативные источники энергии: почему они нужны всем

МОСКВА, 19 дек — ПРАЙМ. Использовать возобновляемые источники энергии (ВИЭ) человечество стало раньше, чем научилось добывать уголь, нефть и газ. Однако со временем потребление энергии росло — человеку индустриального общества требовалось уже в 100 раз больше энергии, чем в первобытную эпоху. И тогда обеспечить стабильную поставку таких мощностей стало возможным благодаря сжиганию ископаемого топлива. 

Сейчас человечество снова задумалось об использовании альтернативных источников энергии, так как запасы нефти и газа исчерпаемы, а их использование наносит большой вред окружающей среде, но уже на совершенно другом уровне. Ведь перемолоть муку на ветряной мельнице или обеспечить электроэнергией целый город с помощью ветрогенераторов — задачи разного масштаба.  

К основным видам ВИЭ сегодня относят гидроэнергетику, ветроэнергетику, гелиоэнергетику. В некоторых местах можно развивать волновую и геотермальную энергетику.

САМЫЕ РАСПРОСТРАНЕННЫЕ ВИЭ

Гидроэнергетика — самый распространенный способ добычи энергии из неисчерпаемого источника, теоретический потенциал которого оценивается в 30-40 ТВт·ч в год. Для ее работы необходимо построить плотину, разместить турбины, которые будет крутить вода. Явным преимуществом является стабильность выработки энергии и возможность ее контролировать, изменяя скорость потока воды. Среди недостатков — резкое изменение уровня воды в искусственных водохранилищах, нарушение нерестового цикла рыб и снижение количества кислорода в воде, что вредит флоре и фауне водоема.

Хитрости бизнеса. Как офшоры помогают компаниям экономить на налогах

 

Еще один перспективный источник — ветроэнергетика. Для добычи энергии таким способом необходимо установить специальные турбины, которые будет вращать ветер, за счет чего будет вырабатываться электричество. Ветряные турбины легко и дешево обслуживать, они не занимают много места, вращаются на высоте от 100 м, то есть, под ними можно, например, вести сельскохозяйственную деятельность. 

Иногда ветроэлектростанции (ВЭС) строят прямо в море. Такой проект в 2017 году разработали Дания, Нидерланды и Германия. Они собираются к 2050 году соорудить в море остров площадью 6 кв. км и разместить на нем турбины. Планируется, что такая станция сможет вырабатывать до 30 ГВт·ч в год энергии, а в перспективе — до 100 ГВт·ч в год. 

Однако у этого источника дешевой и чистой энергии есть несколько существенных недостатков — нестабильность и зависимость от места размещения. Ветер дует не везде и не всегда. А в местах, где ветер дует часто и с большой силой, как правило, не располагаются населенные пункты. Это повышает расходы на строительство линий электропередач и транспортировку энергии. Поэтому ветроэнергетика хороша именно как дополнительный источник энергии.

Альтернатива ВЭС — солнечные электростанции (СЭС), которые могут работать по нескольким принципам. В одном случае с помощью сфокусированных солнечных лучей нагревают резервуар с водой (температура пара в нем может доходить до 7000С), в другом — используются фотобатареи. Второй тип гораздо проще соорудить, устанавливать фотоэлементы можно практически везде, а стоимость их продолжает снижаться с развитием технологии производства. 

Что такое валютные войны и зачем их ведут

Главными недостатками СЭС является большая зависимость от места расположения, времени суток и сезона. Например, станция не будет вырабатывать энергию ночью, значительно меньше — в зимнее время года. Полностью обеспечить себя электричеством с помощью СЭС могут даже не все африканские страны. Поэтому солнечная энергетика на данном этапе тоже может служить только в качестве вспомогательного источника. 

КАК ИСПОЛЬЗУЮТ ДРУГИЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

В волновой энергетике используются специальные модули, которые качаются на волнах и таким образом приводят в действие специальные поршни. Потенциал этого вида ВИЭ оценивают более чем в 2 ТВт·ч в год. Волновые электростанции защищают берега и набережные от разрушения, уменьшают воздействие на опоры и мосты. При правильной установке они не вредят окружающей среде, к тому же практически незаметны в море.

Среди недостатков — нестабильность (то есть станция вырабатывает меньше энергии во время штиля), шум, незаметность для водного транспорта, из-за чего необходимо дополнительно устанавливать сигнальные элементы. 

В некоторых местах устанавливают геотермальные станции (ГеоТЭС). Общий потенциал геотермальной энергии оценивается в 47 ТВт·ч в год, что соответствует выработке примерно 50 тысяч АЭС, но сейчас технологии позволяют получить доступ только к 2% от него — 840 ГВт·ч в год. Чтобы это сделать, роют две скважины, по одной из них подается вода, которая, нагреваясь от тепла земли, превращается в пар. Затем пар по трубе направляется в турбины. На разных этапах происходит его очистка от примесей. 

Главное преимущество геотермальной энергетики — стабильность, которую не могут обеспечить многие ВИЭ, и компактность, что удобно для районов со сложным рельефом. С другой стороны, вода, которая проходит через скважины, несет большое количество тяжелых металлов и других вредных веществ. При неправильной эксплуатации станции или при возникновении чрезвычайной ситуации, попадание в атмосферу и в почву этих веществ, может привести к экологической катастрофе локального масштаба. 

Кроме того, стоимость энергии ГеоТЭС выше, чем у ВЭС и СЭС, а мощность довольно невысокая.

Основная проблема практически всех перечисленных выше источников заключается в их нестабильности. Современные аккумуляторы не позволяют накапливать такое количество энергии, чтобы без потерь мощности использовать ее в ночное время или во время штиля. Один из вариантов — во время пиковых нагрузок поднимать воду в верхнюю часть водохранилища и потом во время затишья использовать ее для выработки энергии на ГЭС. 

Зарабатываем и делимся: популярно о дивидендах

АЛЬТЕРНАТИВНАЯ ЭНЕРГИЯ В РОССИИ И В МИРЕ

На данный момент использование ВИЭ активно развивается в Европе, где страны вынуждены закупать топливо для работы традиционных электростанций. Но, по мнению некоторых экспертов, в развитии альтернативной энергетики заинтересованы и государства, чья экономика зависит от экспорта нефти и газа. Ведь если в некоторых регионах использовать ВИЭ вместо газа, это топливное сырье можно будет отправить на экспорт. 

Тем не менее, в России этот сектор энергетики развивается очень медленно. По данным аналитической компании Enerdata, в Норвегии около 97% электроэнергии добывается из альтернативных источников с учетом гидроэнергетики, около 80% — в Новой Зеландии и Бразилии. В Европе 30-40% энергии ВИЭ вырабатывается в Германии, Италии, Испании и Великобритании. В России этот показатель составляет всего 17,2%, из них доля СЭС и ВЭС — менее 1%.

Global Seed | Возобновляемые источники энергии и защита окружающей среды


Биогаз представляет собой смесь метана и углекислого газа со следами аммиака, водорода, азота, двуокиси серы, окиси углерода и водяного пара, и является единственным возобновляемым источником энергии, пригодным для производства электроэнергии, теплоэнергии, газа и жидкого топлива.


Получается с помощью метаногенных бактерий, участвующих в процессе биодеградации материала без доступа кислорода (анаэробное сбраживание). Этот процесс происходит в природе, в прудах, в болотах, в пищеварительном тракте жвачных животных или осуществляется управляемо в устройствах для ферментации биогазовой установки.


Анаэробное сбраживание — метод широко использующийся при обработке отходов животноводства (жидкий и твердый навоз), результатом которого является получение электрической и тепловой энергии, а также удобрений высокого качества.


Производство биогаза анаэробным сбраживанием снижает выделение метана (Ch5) и закиси азота (N2O), которое имеет место при утилизации и использовании навоза.


Как мы уже скалази, углекислый газ является основной причиной глобального потепления и создания парникового эффекта. Испарением биогаза также выделяется CO2, но, по сравнению с ископаемыми видами топлива, разница в том, что, незадолго до выделения, CO2 из биогаза был поглощен из атмосферы фотосинтетической деятельностью растений. Таким образом, использование биогаза можно рассматривать как CO2-нейтральное, не влияющее на увеличение количества газов с парниковым эффектом.


Применение биогаза способствует смягчению последствий глобального потепления еще и изменением потребления ископаемого топлива для производства энергии и моторного топлива, и, таким образом, значительно снижает выбросы в атмосферу CO2, Ch5 и N2O.


Тем не менее, максимальный вклад биогазовых установок в сокращение выбросов парниковых газов отражается в факте сгорания метана (Ch5), вредящего озоновому слою в приблизительно 22 раза больше, чем углекислый газ (CO2).

Альтернативные источники энергии: какие виды как использовать: Статьи экономики ➕1, 03.

08.2021

К альтернативным источникам энергии относят нетрадиционные источники энергии — солнечную, ветровую, геотермальную энергетику и так далее.

Возобновляемые источники энергии не загрязняют окружающую среду, помогают снизить уровень выбросов парниковых газов в атмосферу, уменьшить последствия изменения климата. Они практически неисчерпаемы, в то время как ископаемое топливо рано или поздно закончится.

К возобновляемым источникам не относится атомная энергетика и природный газ, поскольку запасы этих ресурсов ограничены.

Существуют различные виды энергии и способы ее добычи.

Исходя из нашей трактовки, можно выделить следующие виды альтернативных источников: солнечная энергия, ветроэнергетика, гидроэнергия, волновая энергетика, энергия приливов и отливов, гидротермальная энергия, энергия жидкостной диффузии, геотермальная энергия и биотопливо.

Способы добычи и использования энергии отличаются в зависимости от вида альтернативных источников. Объединяет их то, что на сегодняшний день все они используются гораздо реже, чем ископаемое топливо, но при этом обладают большим потенциалом для развития.

В настоящее время производство альтернативной энергии, несмотря на ее высокую экологичность и перспективность, ограничено. Развитие технологий на ее основе имеет ряд издержек, с которыми приходится считаться.

Когда вы устанавливаете солнечные панели на дом, вы генерируете свое собственное электричество, становитесь менее зависимыми от электрической сети и уменьшаете ежемесячный счет за электричество.

Недавние исследования показали, что стоимость недвижимости увеличивается после установки солнечных батарей. Сами солнечные панели при этом дешевеют.

Солнце светит повсюду на Земле, а это значит, что солнечная энергия является хорошим вариантом для каждой страны, хотя и существуют различия по регионам и в том, сколько они получают солнечного света. В России, например, самыми солнечными городами являются Улан-Удэ и Хабаровск.

Солнечные панели подходят не для всех типов крыш. Некоторые установленные в старых домах кровельные материалы, такие как шифер или кедровая черепица, могут не подойти для установки солнечных панелей.

Солнечная энергия не работает ночью. «Солнечные» домохозяйства полагаются на коммунальные сети для получения электроэнергии ночью и в других ситуациях, когда солнечный свет ограничен.

Первоначальная стоимость установки и использования солнечной энергии очень высока, потому что человек должен заплатить за всю систему — батареи, провода, солнечные панели и так далее.

Ветряки, вырабатывающие большое количество электроэнергии при помощи ветра, практически столь же эффективны, как и солнечные батареи. Ветроэнергетика особенно привлекательна для рынка жилой недвижимости.

С 1980 года цены на нее снизились более чем на 80%. Благодаря технологическому прогрессу и возросшему спросу цены, как ожидается, будут снижаться в обозримом будущем.

Ветер — не самый надежный источник энергии, при его низкой силе турбины обычно работают примерно на 30% мощности. В безветренную погоду вы можете оказаться без электричества.

Энергия ветра может быть использована только в местах, где высокая скорость ветра. Поскольку сильные ветра в основном дуют в отдаленных незаселенных районах, необходимо строить линии электропередачи, чтобы обеспечить электроэнергией жилые дома в городе. А это требует дополнительных инвестиций.

Большинство гидроэлектростанций — хранилища большого количества воды в резервуарах — почти всегда имеют запас, из которого можно извлекать энергию. В этом смысле гидроэлектростанции являются более надежным и стабильным источником энергии, чем ветровая и солнечная энергия.

Накопительные гидроэлектростанции способны генерировать электроэнергию по требованию, что позволяет гидроэлектростанциям заменить такие традиционные диспетчерские генераторы, как угольные и газовые установки.

Накопительные гидроэнергетические установки прерывают естественное течение речной системы. Это приводит к нарушению путей миграции животных и к проблемам с качеством воды.

Гидроэлектростанции представляют собой крупные инфраструктурные проекты, включающие строительство плотины, водохранилища и энергогенерирующих турбин, что требует значительных денежных вложений.

Энергия волн предсказуема, и вы можете определить количество энергии, которое может быть произведено.

Волны имеют более высокую энергетическую мощность, чем, например, ветер, и это делает волновую энергетику более эффективной.

После установки соответствующих электростанций они имеют минимальные эксплуатационные расходы, что делает инвестиции в них более привлекательными.

Хотя это чистая энергия, ее использование создает опасность для морской флоры и фауны, меняет морское дно и среду обитания некоторых его жителей.

Волновая энергия приносит пользу только электростанциям, построенным в городах рядом с океаном.

Возникновение приливов очень предсказуемо, что облегчает строительство системы приливных электростанций с правильными размерами для эффективного производства электроэнергии.

Срок службы приливных электростанций составляет 75-100 лет. Они очень эффективны даже спустя много лет использования.

Приливные заграждения приводят к изменению уровня океана в прибрежных водах. Приливная установка также влияет на соленость воды в приливных бассейнах.

Приливные электростанции могут быть построены только на участках, отвечающих определенным критериям.

Хотя приливы и отливы предсказуемы, электростанции могут производить энергию только в течение 10 часов в сутки.

Строительство станций для выработки гидротермальной энергии требует малых затрат. Эксплуатационные расходы также относительно низкие.

Температура воды выше температуры нагретого воздуха, что делает гидротермальную энергию более эффективной.

Солнце нагревает только верхние слои морей и океанов, поэтому возможных мест для построения станций не так много.

Технологии для выработки гидротермальной энергетики развиты слабо.

Осмотическая электростанция — новый перспективный метод выработки электроэнергии — устанавливается в устье реки и позволяет извлекать энергию из энтропии жидкостей.

Технологии добычи электроэнергии с помощью жидкостной диффузии развиты крайне слабо. В мире построена только одна осмотическая электростанция в Норвегии.

Геотермальная энергия известна тем, что оказывает наименьшее воздействие на окружающую среду.

Технологии, связанные с производством геотермальной энергии, являются одними из самых инновационных.

Использование геотермальной энергии предполагает высокие первоначальные затраты. Для дома среднего размера установка геотермальных тепловых насосов стоит от $10 тыс. до $20 тыс.

В некоторых ситуациях геотермальные энергетические объекты расположены далеко от населенных пунктов, что требует обширной сети распределительных систем.

Одним из главных преимуществ биотоплива является его относительно низкая стоимость.

Исходные материалы для биотоплива не ограничены. В отличие от ископаемого топлива, ресурсы для биотоплива можно возобновлять.

Биотопливо производит гораздо меньше энергии, чем, например, ископаемое топливо.

Биотопливо нельзя назвать экологически чистым, поскольку оно производит выбросы CO2.

Возобновляемые источники энергии помогают бороться с климатическими изменениями, которые становятся более разрушительными. Ветер, солнце, вода и другие источники энергии в будущем станут хорошей заменой ископаемому топливу. Чем раньше это случится, тем лучше для нас и нашей планеты.

Растущий сектор создает рабочие места уже сегодня, делает электрические сети более устойчивыми, расширяет доступ к энергии в развивающихся странах и помогает снизить счета за электроэнергию. Эти факторы способствовали росту популярности возобновляемых источников энергии в последние годы. Преимущества каждого вида альтернативного источника энергии определенно перевешивают минусы.

Подписывайтесь на наш канал в Яндекс.Дзен.

Александр Гаджиев

Константин Чернов

Виды альтернативных источников энергии — ФЕКО

На сегодняшний день альтернативные источники энергии имеют довольно широкий спрос. Виды альтернативной электроэнергетики:

  • Ветроэнергетика
  • Биотопливо
  • Гелиоэнергетика
  • Гидроэнергетика
  • Грозовая энергетика
  • Космическая энергетика

Ветровую энергию используют давно. Ветрогенераторы представляет собой систему лопастей, которые соединены с генератором через редуктор или напрямую. Максимальной энергии ветрогенераторы достигают на высоте более 15 метров. Современные разработки формы лопастей приспособили ветрогенераторы под все условия эксплуатации и движения воздуха: тихоходные, быстроходные и роторные.

Альтернативная энергетика представлена также биотопливом. В качестве источника энергии биотоплива служат органические отходы животного или растительного происхождения.

Наибольшей популярностью на сегодняшний день пользуются солнечные коллекторы, то есть гелиоэнергетика. Солнечная энергия один из самых перспективных источников неиссякаемой энергии. За год на поверхность земли попадает солнечного излучения в 30 000 раз больше, чем годовое потребление электроэнергии всем населением планеты. Производители совершенствуют и создают более новые и универсальные модели гелиосистем. Популярно использование комплектный пакет оборудования гелиосистем.

Ученые выяснили, что на квадратный метр приходится около 300 Вт в сутки энергии Солнца. Расчет имеет смысл в тех местах, где солнечные лучи имеют максимальные потоки.

Использование гелиосистем удачная альтернативная энергия, обладает рядом преимуществ. Приобретая солнечные коллектор, следует знать про недостатки такой системы:

  • Достаточно высокая стоимость конструкций
  • Непостоянство из-за зависимости от погодных условий и времени суток, в северных широтах сложно преобразовывать полученную солнечную энергию.
  • Значительное повышение температур над станциями
  • Невозможность использования такой энергии из-за не сезонности
  • Коллекторы занимают большую площадь

Современные системы гелиоустановки производят двух типов: трубчатые и плоские. Плоские солнечные коллекторы – ящик, со спиралевидным зачерненным нагревательным элементом, медной трубкой. Спираль термоизолирована, а со стороны солнца накрыта стеклом. В качестве теплоносителя используется вода или незамерзающий теплоноситель.

Альтернативные источники энергии

В условиях постоянного ухудшения экологической обстановки на планете человечество вынуждено искать альтернативные источники энергии. Все больше стран делают выбор в их пользу. Конечно, перестраивать энергетическую инфраструктуру — затратное дело, но стоит рассматривать этот процесс как вклад в будущее всей планеты.

Что такое альтернативная энергия?

Энергию можно разделить на два больших класса: невозобновляемая и возобновляемая. К первой категории относится использование таких энергоносителей, как нефть и каменный уголь. Рано или поздно из запасы на планете будут исчерпаны. К тому же, их применение связано с выбросами в атмосферу углекислого газа и глобальным потеплением. Возобновляемые, или альтернативные источники энергии — неисчерпаемые ресурсы, например, ветер или солнечный свет. Их применение имеет меньше «побочных эффектов», а риск истощения запасов отсутствует полностью. В наши дни большая часть энергии вырабатывается за счет сжигания нефти и газа, а также благодаря работе атомных электростанций. Все эти источники потенциально опасны для окружающей среды. Поэтому востребованной становится альтернативная энергетика, позволяющая получать энергию более экологичным способом, наносящим минимальный вред окружающей среде.

Энергия ветра

Ветровая энергетика — преобразование энергии движущихся воздушных масс в электричество, которое может быть использовано потребителем. Подсчитано, что запасов ветровой энергии в 100 раз больше, чем энергетических запасов всех рек нашей планеты. Основа установки для получения энергии — ветровые генераторы и ветровые мельницы. Особенно развит этот способ в Германии, Дании и Ирландии.

Основные плюсы ветровой энергетики — экологичность и низкая стоимость получаемой энергии. Но есть и существенный минус. Предсказать силу ветра невозможно, она непостоянна и зависит от множества факторов. Поэтому приходится использовать дополнительные источники получения энергии. Есть у ветрогенераторов еще одно неприятное свойство: они могут вызывать радиопомехи. Наконец, ветровая энергетика может потенциально оказывать влияние на климат планеты, так как ветрогенераторы забирают часть кинетической энергии движущихся воздушных масс. Однако ученые все еще не могут определить, насколько выраженным может быть это влияние и приведет оно к позитивным или негативным последствиям.

Сила воды

Основа гидроэнергетики — преобразование энергии водных масс в электричество. В качестве примера можно привести гидроэлектростанции, которые устанавливаются на крупных реках. Движущаяся вода воздействует на лопасти турбины, вращая их. Возникающая во время вращения энергия и преобразуется в электричество. Строительство ГЭС обходится государству очень дорого. Однако затраты быстро окупаются, так как цена полученной энергии получается сравнительно низкой (например, по сравнению с атомными электростанциями).

Строить гидроэлектростанции можно только на реках, которые никогда не пересыхают и имеют быстрое течение. Для возведения ГЭС необходимо обустроить плотину, позволяющую добиться определенного напора воды.

В России доля электрической энергии, вырабатываемой гидроэлектростанциями, составляет около 20% от всей энергетической генерации, а суммарная мощность всех ГЭС составляет 48085 МВт. В последние годы появилась идея использовать энергию приливов. Строятся приливные станции, преобразующие кинетическую энергию движущейся морской воды. В России самая крупная приливная электростанция функционирует в Мурманской области. Ее установленная мощность достигает 1,7 МВт. Наконец, есть способы генерации энергии из волн.

Эффективными оказались только три из них: поплавки, искусственные атоллы и подводные камеры. Такие электростанции передают кинетическую энергию по кабелю на станцию, где происходит выработка электричества. Есть у волновой энергетики два недостатка. Себестоимость полученное энергии довольно высока, а позволить себе обустройство станции могут только страны, имеющие продолжительную береговую линию. По этой причине этот вид используется редко.

Геотермальная энергетика

Наша планета вырабатывает большое количество тепла. Для получения энергии, в частности, используются геотермальные источники, располагающиеся в сейсмически опасных территориях и вулканических районах. Горячая вода может быть использована для непосредственного отопления зданий. Также ее перерабатывают в электроэнергию при вращении горячим паром турбины, идущей к генератору. Больше всего таких станций во Франции, Мексике и Америке.

Энергия осмотической диффузии

Этот вид альтернативной энергии стал разрабатываться сравнительно недавно. Осмотические электростанции устанавливаются в устьях рек и извлекают энергию из энтропии жидкостей в процессе взаимодействия соленой и пресной воды. Когда концентрация солей выравнивается, возникает избыточное давление, благодаря которому вращаются лопасти турбины. Пока в мире существует только одна осмотическая электростанция, функционирующая в Норвегии.

Биотопливо

Биотопливо производится из органических продуктов, в процессе переработки которых получается электрическая энергия. Выделяют твердое и жидкое биотопливо. К первой группе относятся дрова, топливные брикеты. Жидкое биотопливо — это биодизель, биобутанол, диметиловый эфир и т. д. Топливо можно получать непосредственно из биомассы (остатков растительного и животного происхождения), которые во время брожения выделяют горючий газ. Такие биогенераторы устанавливаются в сельских местностях. В России в последние годы построено множество заводов, которые перерабатывают древесные отходы в топливные брикеты и пеллеты, применяемые как топливо для различных видов котлов.

Гравитационная энергетика

Гравитационная энергетика — преобразование потенциальной энергии гравитационного поля планеты в электроэнергию. На данный момент уже разработан проект гравитационной электростанции, которая представляет собой подъемный кран со стрелами. Двигатели приходят в действие, когда опускаются блоки. Подъем блоков осуществляется, когда в сеть поступает избыток энергии.

Солнечная энергия, солнечные электростанции

Солнечную энергию преобразуют в электрическую посредством солнечный батарей. Удивительно, но всей планете на год хватило бы энергии, которую Солнце отправляет на Землю в течение одного дня. При этом выработка электроэнергии солнечными батареями не превышает 2% от общего количества. Однако солнечная энергия — одна из самых экологичных, безопасных и недорогих по себестоимости.

Пожалуй, единственным недостатком солнечной энергии является зависимость ее получения от времени суток и погодных условий. В северных странах строительство солнечных электростанция экономически невыгодно. По крайней мере, на данном этапе: ученые не исключают, что удастся создать солнечные батареи, которые будут улавливать фотоны даже в пасмурные дни.

Есть еще одна проблема: фотоэлементы необходимо вовремя утилизировать, так как в них содержатся мышьяк, галлий и свинец. Далеко не все страны могут позволить себе создание производств по переработке отработанных солнечных батарей. Наиболее широкое распространение солнечное электричество получает там, где оно обходится дешевле всех других видов. Например, солнечные электростанции устанавливаются на отдаленных фермерских участках, на комических станциях. Используется оно и в странах, где высока себестоимость других видов энергии. В качестве примера можно привести Израиль, где примерно 90% воды нагревается за счет энергии Солнца.
Солнечные батареи в последние годы активно используются для создания экологически безопасных автомобилей, самолетов и даже поездов. Солнечными батареями нередко оснащаются так называемые «умные дома», которые самостоятельно могут регулировать мощность установки в зависимости от потребностей обитателей жилья. В нашей стране солнечная энергетика получает все большее распространение в качестве резервного источника электрической энергии.

В России суммарная мощность электростанций, работающих на энергии Солнца, составляет 400,0 МВт. Проектируются новые станции, мощность которых будет составлять 850,0 МВт. Широко обсуждается проект создания космических солнечных электростанций. В открытом космосе преграды для солнечной радиации в виде атмосферного слоя отсутствуют. Поэтому возможен запуск на орбиту установок, оснащенных солнечными батареями, улавливающими энергию Солнца и пересылающих их на землю. КПД таких станций потенциально обещает быть приближенным к 100%, однако на данный момент их создание и запуск обойдется настолько дорого, что себестоимость энергии для потребителей получится слишком высокой.

Плюсы и минусы использования

Главными плюсами использования альтернативных источников энергии являются:

• возобновляемость ресурсов. Если поставить получение альтернативной энергии на поток, человечество никогда не столкнется с тем, что природные запасы исчерпают себя;

• экологическая безопасность. Альтернативная энергетика предполагает отсутствие опасных выбросов в окружающую среду;

• доступность по цене. На данный момент разработано множество способов получения альтернативной энергии. Поэтому любое государство может подобрать те варианты, которым наилучшим образом соответствуют его климатическим условиям.

Есть у альтернативной энергетики и минусы, затрудняющие ее широкое распространение:

• высокая стоимость необходимого оборудования. Не все государства могут позволить себе строительство и монтаж солнечных и ветровых электростанций;

• зависимость от внешних условий и климата. Солнечная энергия, которая признается наиболее перспективной, недоступна в странах с невысокой продолжительностью светового дня, сейсмическая и геотермальная энергия может быть получена лишь в вулканических, сейсмически нестабильных регионах и т.д.;

• небольшая мощность установок. Единственным исключением из этого правила являются гидроэлектростанции, мощность которых можно сравнить с аналогичным показателем АЭС;

• воздействие на климат. Даже альтернативные источники энергии оказывают воздействие на климатические условия. Например, высокий спрос на биотопливо может стать причиной уменьшения площади посевных площадей, а строительство плотин для гидроэлектростанций оказывает влияние на речные биотопы.

Перспективы в России

Россия может получать из ветра около 10% всей энергии и примерно 15% — за счет солнечного света. Однако широкого распространения альтернативные источники энергии в нашей стране не получают. Связано это с доступностью невозобновляемых ресурсов (нефти и газа). Отсутствует и экономическая стимуляция строительства альтернативных электростанций. Во многих странах Европы имеется стимулирующий тариф, по которому государство приобретает полученную альтернативными способами энергию. В России подобный тариф не введен. Тем не менее, в России успешно реализуется ряд проектов, связанных с альтернативной энергетикой. Например, в 2017 году в Химках был запущен проект по созданию Центра альтернативной энергетики. Задачей центра будет обеспечение энергией промышленных предприятий. В 2019 году в Мурманске начал строиться ветропарк, который начнет функционировать в 2021 году. Планируется, что мощность парка составит 201 МВт. Ученые уверены в том, что в ближайшие годы человечество вынуждено будет стремиться к полному переходу на альтернативные источники энергии. Это даст возможность сохранить планету для будущих поколений и избежать кризиса, связанного с исчерпанием невозобновляемых ресурсов. Согласно прогнозам, будущее энергетики связано с энергией Солнца и ветра. Остается надеяться на то, что людям удастся успеть научиться полностью обходиться возобновляемыми источниками энергии до момента, когда запасы нефти и газа на планете подойдут к концу.

© Компания «Реалсолар». Все права защищены. Перепечатка документа запрещена. Статья занесена в поисковые системы как уникальный текст.

Как возобновляемые источники энергии могут стать конкурентоспособными по цене и стоимости вырабатываемой энергии

Будучи генеральным директором Международного агентства по возобновляемым источникам энергии (МАВИЭ), я с удовольствием согласился написать об удивительном преображении сектора энергетики, которое стало возможно благодаря внедрению технологий, основанных на использовании возобновляемых источников энергии. Эта тема была предложена в любезном приглашении издания «Хроники ООН», и мы еще вернемся к этому факту, поскольку он многое говорит о том, какое место сейчас занимает использование возобновляемых источников энергии и как их воспринимают.

Но сначала необходимо поговорить о том, почему это направление энергетики имеет такое значение. Мир стоит на пороге беспрецедентного поворотного момента. Изменение климата — это реальная и неизбежная угроза благополучию, которого сегодня уже достигли многие и к которому стремятся и ради которого трудятся миллионы людей. Но, разумеется, дело не только в этом. Дело в том, что мы должны обеспечить выживание наиболее уязвимых жителей планеты и защиту экосистем и биологического разнообразия. Климат меняется во многом вследствие выбросов в атмосферу продуктов сгорания ископаемых видов топлива, хотя есть и другие важные причины. Чтобы остановить изменение климата, мы должны сократить потребление этих видов топлива, насыщенных углеродом. Возобновляемые источники энергии могут и должны стать центральным элементом этого плана.

Увеличение объемов использования энергии из возобновляемых источников даст и другие положительные результаты. Применение подобных технологий позволяет создать рабочие места, уменьшить загрязнение атмосферы на местном уровне и сократить потребление воды. Технологии производства энергии из возобновляемых источников почти исключительно основаны на использовании местных ресурсов и, следовательно, помогают оградить экономику наших стран от внешних потрясений, связанных с энергетической безопасностью. Важно отметить, что для многих из 173 государств, которые являются членами и подписантами нашей организации, использование возобновляемых источников — это также один из наиболее быстрых способов расширить доступ к электроэнергии. Ярко выраженный модульный характер многих из этих технологий, особенно фотовольтаики, которая основана на использовании энергии солнца, и наземной ветроэнергетики, также означает, что впервые за всю историю электроэнергетики отдельные лица и сообщества играют активную роль в собственном электроснабжении. В этом качестве технологии производства энергии из возобновляемых источников знаменуют собой переход к более демократичной и равномерной энергосистеме.

Преимущества возобновляемых источников энергии многочисленны и очевидны, однако столь же многочисленны и очевидны препятствия к их внедрению. Сложившиеся рыночные структуры, непонимание принципов действия новых технологий, основанных на возобновляемых источниках энергии, затрудненный доступ к финансированию и его высокая стоимость, неадекватные механизмы регулирования, отсутствие системы вознаграждений за компенсацию загрязнения ископаемыми видами топлива (например, выбросов в атмосферу углерода и местных загрязняющих вещества), небольшая емкость рынков и политическая неопределенность — все эти факторы сыграли свою роль в сдерживании использования возобновляемых источников энергии. К счастью, благодаря усердной работе предприятий данной отрасли, правительств, финансовых учреждений и регулирующих органов многие из этих препятствий преодолеваются.

Каждый год, начиная с 2011 года, более половины всех новых вводимых в эксплуатацию генерирующих мощностей составляли генераторы, основанные на технологиях производства энергии из возобновляемых источников. Сегодня задачи, связанные с использованием возобновляемых источников энергии, ставят перед собой 164 страны, тогда как в 2005 году таких стран было всего 43. В 2014 году мировой энергетический баланс пополнился рекордным количеством энергии из возобновляемых источников — 130 ГВт (гигаватт), а объем инвестиций в этот сектор вырос с 55 миллиардов долларов США в 2004 году более чем до 260 миллиардов долларов США в 2014 году. 2014 год также стал рекордным с точки зрения объема введенных в эксплуатацию генерирующих мощностей, основанных на технологиях фотовольтаики (40 ГВт) и ветроэнергетики (52 ГВт).

 

Путь к конкурентоспособности

Экономическая составляющая использования возобновляемых источников энергии имеет ключевое значение для понимания их потенциальной роли в энергетике, а также темпов и стоимости перевода энергетики на действительно устойчивые рельсы. К сожалению, большинство правительств не проводили систематического сбора данных, необходимого для отслеживания тенденций в области эволюции — или, как многие справедливо ее называют, революции — затрат на внедрение технологий, основанных на использовании возобновляемых источников энергии. В результате эффективность политики слишком часто снижалась вследствие неправильного понимания структуры расходов или по причине использования устаревших данных.

Для восполнения этого пробела и обеспечения проведения здравой политики на основе точных и своевременных данных из надежного источника МАВИЭ разработало базу данных мирового уровня, в которую включено около 15 тыс. проектов по производству энергии из возобновляемых источников для коммунального энергоснабжения и почти три четверти миллиона малых систем, основанных на принципах фотовольтаики.

Тенденции, выявленные на основе этой базы данных, показывают не только успех политики, направленной на снижение расходов, но и основу для трансформации энергетического сектора в будущем.

Ценовая конкурентоспособность возобновляемых источников энергии достигла исторического максимума. При наличии хорошей ресурсной базы и структуры затрат энергия биомассы, воды, геотермальных источников и ветра теперь может быть преобразована в электроэнергию на конкурентоспособных условиях по сравнению использованием ископаемых видов топлива.

В 2015 году цены на солнечные батареи снизились на 75—80 процентов по сравнению с ценами, действовавшими в конце 2009 года. За период с 2010 года по 2014 год ранжированные по уровням затраты на производство электроэнергии для коммунального снабжения на основе технологии фотовольтаики сократились наполовину. Наиболее конкурентоспособные проекты коммунального энергоснабжения с использованием энергии солнца обеспечивают регулярные поставки электроэнергии по цене всего 0,08 доллара США за кВт∙ч (киловатт-час) без финансовой поддержки по сравнению с 0,045—0,14 доллара США за кВт∙ч при использовании ископаемых видов топлива. При этом на 2017 год и далее заложена еще более низкая стоимость. Хорошей иллюстрацией этого сдвига служит проведенный недавно в Дубае тендер на поставку электроэнергии по цене 0,06 доллара США за кВт∙ч, притом что данный регион изобилует ископаемыми видами топлива.

Одним из наиболее конкурентоспособных источников энергии на сегодняшний день является ветроэнергетика. Совершенствование технологии, сопровождающееся дальнейшим сокращением затрат на установку оборудования, позволяет снизить стоимость производства на основе энергии ветра до уровня производства на основе ископаемых видов топлива или даже ниже. Проекты по использованию энергии ветра во всем мире стабильно обеспечивают выработку электричества по цене 0,05—0,09 доллара США за кВт∙ч без финансовой поддержки, тогда как в рамках наиболее эффективных проектов стоимость производства оказывается еще ниже.

Выработка электричества на основе концентрированной энергии солнца и наземной ветроэнергетики на данный момент все еще, как правило, оказывается дороже, чем при использовании ископаемых видов топлива, за исключением наземной ветроэнергетики в приливно-отливных зонах. Однако эти технологии пока находятся на этапе зарождения с точки зрения их применения. Обе они основаны на важных возобновляемых источниках энергии, которые будут играть все более значимую роль в энергетическом балансе будущего, поскольку стоимость их использования продолжит снижаться.

Затраты на производство энергии на основе более зрелых технологий, предполагающих использование возобновляемых источников — энергии биомассы, геотермальных источников и воды, — с 2010 года остаются, в основном, стабильными. Однако при наличии незадействованных экономических ресурсов эти зрелые технологии могут обеспечить наиболее дешевую электроэнергию из любого источника.

С учетом затрат на установку оборудования и эффективности современных технологий, основанных на использовании возобновляемых источников энергии, а также стоимости применения традиционных технологий можно говорить о том, что производство энергии из возобновляемых источников все чаще без какой-либо финансовой поддержки может конкурировать на равных с ископаемыми видами топлива.

 

Использование различных возобновляемых источников энергии имеет экономический смысл

Для формирования по-настоящему устойчивой энергетики роль фотовольтаики и ветроэнергетики в электроснабжении должна стремительно расти. Следовательно, основной задачей остается внедрение этих технологий таким образом, чтобы минимизировать любые дополнительные расходы на их интеграцию. Рано или поздно потребуется изменить политику и перейти от изолированного подхода, направленного на поддержку отдельных технологий, к установлению долгосрочных целей для минимизации общесистемных расходов.

Технические препятствия к расширению интеграции в энергосистему различных возобновляемых источников энергии, таких как энергия солнца и ветра, отсутствуют. При низком уровне распространенности стоимость подключения к сетям будет отрицательной или скромной, однако по мере распространения этих технологий она может увеличиться. Но и при этом с учетом экологических последствий использования ископаемых видов топлива на местном и мировом уровне стоимость подключения к сетям представляется значительно меньшим злом, даже если на различные возобновляемые источники будет приходиться 40 процентов общего объема энергоснабжения. Иными словами, при прочих равных и с учетом всех внешних факторов возобновляемые источники энергии остаются принципиально конкурентоспособными.

Каждый вид возобновляемых источников энергии имеет свои нюансы при подключении к системе электроснабжения, однако принцип во всех случаях один и тот же: для удовлетворения ежедневно меняющегося спроса потребуется набор различных технологий производства в различных местах. Энергия воды, биомассы, геотермальных источников и концентрированная солнечная энергия в аккумуляторах тепловой энергии являются базовыми, или контролируемыми, технологиями и не представляют никаких особых проблем для функционирования сетей.

Дополнительные общесистемные расходы, которые могут рассматриваться помимо и сверх расходов на производство энергии из различных возобновляемых источников, относительно невелики. Увеличение расходов в системах передачи и распределения энергии обычно минимально. В то же время общесистемные расходы могут вырасти за счет необходимости дополнительного резерва под перепады напряжения и с учетом циклических изменений погодных условий, чтобы не прекращать энергоснабжение в периоды слабого ветра или снижения интенсивности солнечного излучения.

Однако необходимо также учесть экологические и медицинские последствия использования ископаемых видов топлива в качестве источника энергии. В отсутствие подобного анализа возобновляемые источники энергии не могут конкурировать на равных с традиционными. Если учесть вред, наносимый человеческому здоровью при сжигании ископаемого топлива для производства энергии, в экономическом выражении, а также внешние факторы, связанные с выбросами CO2 (исходя из значений в диапазоне 20—80 долларов США в расчете на тонну CO2), стоимость производства энергии за счет ископаемого топлива вырастет на 0,01—0,13 доллара США за кВт∙ч (в зависимости от страны и применяемой технологии), что приведет к повышению стоимости электроэнергии на основе ископаемых видов топлива до 0,07—0,19 доллара США за кВт∙ч

 

Перспективы дальнейшего снижения расходов на выработку энергии из возобновляемых источников

Вернемся к заголовку данной статьи. «Как возобновляемые источники энергии могут стать конкурентоспособными с точки зрения цены» — не совсем правильное название, потому что технологии производства энергии из возобновляемых источников уже конкурентоспособны. Вопрос должен состоять в том, как еще больше уменьшить затраты и какие проблемы возникают при стремлении к этой цели.

Это ключевой вопрос, с которым мы сталкиваемся сегодня. Итоги анализа, проведенного МАВИЭ, показывают, что конкурентоспособность возобновляемых источников энергии имеет свои нюансы. Стоимость установки оборудования существенно варьируется не только между странами, но и внутри отдельных государств. Некоторые из этих различий связаны со структурными или относящимися к конкретному проекту проблемами, однако во многих случаях этот вопрос можно решить за счет проведения более совершенной политики.

В то же время остаются еще неиспользованные возможности сокращения расходов на оборудование и реализацию проектов. Однако в эпоху низких цен на оборудование дальнейшее сокращение расходов возможно в первую очередь за счет уменьшения сальдо от реализации проекта, а также снижения затрат на осуществление деятельности, техническое обслуживание и финансирование.

Реализация такого потенциала сокращения расходов и уменьшение различий в уровне затрат между рынками имеет определяющее значение для достижения мировых экономических, экологических и социальных целей. Следующим этапом стремительного развития возобновляемых источников энергии станет повышение их конкурентоспособности. Такие страны, как Индия, Иордания, Объединенные Арабские Эмираты и Чили постепенно осознают, что использование возобновляемых источников энергии часто оказывается наиболее экономичным способом удовлетворения спроса на электроэнергию. Однако темпы таких перемен будут слишком низкими для нашей планеты, даже несмотря на рост конкурентоспособности возобновляемых источников энергии.

Настало время воспользоваться открывающейся возможностью и ускорить распространение возобновляемых источников энергии для достижения наших общих целей, предполагающих наличие безопасной, надежной, недорогой и экологически устойчивой энергии. Сейчас это можно сделать дешевле, чем когда-либо, и этот вариант все чаще будет оказываться наиболее экономичным для потребителей сегодня и в долгосрочной перспективе. 

Источники энергии — Управление энергетической информации США (EIA)

Большая часть нашей энергии невозобновляема

В Соединенных Штатах и ​​многих других странах большинство источников энергии для выполнения работы представляют собой невозобновляемые источники энергии:

Эти источники энергии называются невозобновляемыми, потому что их запасы ограничены объемами, которые мы можем добыть или извлечь из земли. Уголь, природный газ и нефть образовывались на протяжении тысяч лет из захороненных останков древних морских растений и животных, которые жили миллионы лет назад.Вот почему мы также называем эти источники энергии ископаемое топливо .

Большинство нефтепродуктов, потребляемых в Соединенных Штатах, производится из сырой нефти, но жидкие углеводороды также могут быть получены из природного газа и угля.

Ядерная энергия производится из урана, невозобновляемого источника энергии, атомы которого расщепляются (посредством процесса, называемого ядерным делением) для получения тепла и, в конечном итоге, электричества. Ученые считают, что уран был создан миллиарды лет назад, когда образовались звезды.Уран встречается повсюду в земной коре, но его добывать и перерабатывать в топливо для атомных электростанций слишком сложно или слишком дорого.

Есть пять основных возобновляемых источников энергии

Основными видами или источниками возобновляемой энергии являются:

Их называют возобновляемыми источниками энергии, потому что они восполняются естественным образом. День за днем ​​светит солнце, растут растения, дует ветер, текут реки.

Возобновляемая энергия была основным источником энергии на протяжении большей части истории человечества

На протяжении большей части истории человечества биомасса растений была основным источником энергии, которую сжигали для получения тепла и корма животных, используемых для транспортировки и вспашки.Невозобновляемые источники начали заменять большую часть возобновляемых источников энергии в Соединенных Штатах в начале 1800-х годов, а к началу 1900-х годов ископаемое топливо было основным источником энергии. Использование биомассы для отопления домов оставалось источником энергии, но в основном в сельской местности и для дополнительного тепла в городских районах. В середине 1980-х годов использование биомассы и других форм возобновляемой энергии начало расти в основном из-за стимулов к их использованию, особенно для производства электроэнергии. Многие страны работают над увеличением использования возобновляемых источников энергии, чтобы сократить и избежать выбросов углекислого газа.

Узнайте больше об истории использования энергии в США и сроках использования источников энергии.

На приведенной ниже диаграмме показаны источники энергии в США, их основные виды использования и их процентные доли в общем потреблении энергии в США в 2020 году.

Скачать изображение

Энергопотребление в США по источникам, 2020 г. потребление энергии с разбивкой по источникам, 2020 биомасса возобновляемые источники тепла, электричество, транспорт 4,9% гидроэнергия возобновляемые источники электроэнергии 2,8% ветро возобновляемые источники электроэнергии 3.2% солнечная возобновляемая энергия отопление, электричество 1,3% геотермальная энергия возобновляемая энергия отопление, электричество 0,2% бензин без возобновляемой энергии транспорт, производство, электроэнергия 34,7% природный газ невозобновляемая энергия отопление, производство, электричество, транспорт 33,9% уголь Не указанное выше количество источников — это чистый импорт электроэнергии и угольный кокс. Сумма отдельных процентов может не равняться 100% из-за независимого округления. Источник: U.S. Energy Information Administration, Monthly Energy Review, таблица 1.3, апрель 2021 г., предварительные данные

Последнее обновление: 7 мая 2021 г.

Объяснение нефти и нефтепродуктов

Что такое сырая нефть и что такое нефтепродукты?

Мы называем сырую нефть и нефть ископаемым топливом , потому что они представляют собой смесь углеводородов, образовавшуюся из останков животных и растений (диатомовых водорослей), которые жили миллионы лет назад в морской среде до появления динозавров.На протяжении миллионов лет останки этих животных и растений были покрыты слоями песка, ила и камней. Тепло и давление этих слоев превратили останки в то, что мы теперь называем сырой нефтью или нефтепродуктами. Слово нефть означает каменное масло или нефть из земли.

Источник: Управление энергетической информации США (общественное достояние)

Нажмите для увеличения

Диатомовые водоросли под микроскопом.

Источник: изображение использовано с разрешения Micrographia

.

Сырая нефть и другие углеводороды находятся в жидкой или газообразной форме в подземных бассейнах или резервуарах, в крошечных пространствах в осадочных породах и около поверхности земли в гудроне (или нефтяных) песках . Нефтепродукты — это топливо, произведенное из сырой нефти и углеводородов, содержащихся в природном газе. Нефтепродукты также можно производить из угля, природного газа и биомассы.

Продукты из сырой нефти

После того, как сырая нефть удалена из земли, она отправляется на нефтеперерабатывающий завод, где различные части сырой нефти разделяются на пригодные для использования нефтепродукты.Эти нефтепродукты включают бензин, дистилляты, такие как дизельное топливо и топочный мазут, топливо для реактивных двигателей, нефтехимическое сырье, воски, смазочные масла и асфальт. Дополнительные сведения см. В разделе «Переработка сырой нефти — входы и выходы»

Американский баррель сырой нефти объемом 42 галлона дает около 45 галлонов нефтепродуктов на нефтеперерабатывающих заводах США из-за увеличения переработки нефти. Это увеличение громкости похоже на то, что происходит с попкорном, когда он лопается. Ядро кукурузы меньше и плотнее, чем лопнувшееся ядро.Количество производимых отдельных продуктов варьируется от месяца к месяцу и от года к году, так как нефтеперерабатывающие заводы корректируют производство для удовлетворения рыночного спроса и максимизации прибыльности.

Нажмите для увеличения

Последнее обновление: 26 июля 2021 г.

Объяснение природного газа — Управление энергетической информации США (EIA)

Что такое природный газ?

Природный газ — это ископаемый источник энергии, который образовался глубоко под поверхностью земли.Природный газ содержит множество различных соединений. Самый крупный компонент природного газа — это метан, соединение с одним атомом углерода и четырьмя атомами водорода (Ch5). Природный газ также содержит меньшие количества сжиженного природного газа (ШФЛУ, который также является сжиженным углеводородным газом) и неуглеводородных газов, таких как диоксид углерода и водяной пар. Мы используем природный газ в качестве топлива и для производства материалов и химикатов.

Как образовался природный газ?

От миллионов до сотен миллионов лет назад и за длительные периоды времени останки растений и животных (например, диатомовых водорослей) образовали толстые слои на поверхности земли и на дне океана, иногда смешанные с песком, илом и карбонатом кальция. .Со временем эти слои оказались погребенными под песком, илом и камнями. Давление и тепло превратили часть этого богатого углеродом и водородом материала в уголь, часть в нефть (нефть), а часть в природный газ.

Где находится природный газ?

В некоторых местах природный газ проникал в большие трещины и промежутки между слоями вышележащих пород. Природный газ, обнаруженный в этих типах пластов, иногда называют условным природным газом .В других местах природный газ находится в крошечных порах (пространствах) в некоторых формациях из сланца, песчаника и других типов осадочных пород. Этот природный газ называют сланцевым газом или плотным газом , а иногда его называют нетрадиционным природным газом . Природный газ также встречается с месторождениями сырой нефти, и этот природный газ называется , попутный природный газ . Залежи природного газа находятся на суше, а некоторые находятся на шельфе и глубоко под дном океана.Тип природного газа, обнаруженного в угольных месторождениях, называется метаном угольных пластов .

Источник: адаптировано из информационного бюллетеня Геологической службы США 0113-01 (общественное достояние)

Нажмите для увеличения

Операторы готовят отверстие для зарядов взрывчатого вещества, используемых при сейсморазведке

Источник: стоковая фотография (защищена авторским правом)

Как мы находим природный газ?

Поиск природного газа начинается с геологов, изучающих строение и процессы на Земле.Они определяют типы геологических формаций, которые могут содержать залежи природного газа.

Геологи часто используют сейсмические исследования на суше и в океане, чтобы найти подходящие места для бурения скважин на природный газ и нефть. Сейсмические исследования создают и измеряют сейсмические волны в земле, чтобы получить информацию о геологии горных пород. Для сейсморазведки на суше может использоваться самосвал , который имеет вибрирующую подушку, которая ударяет по земле для создания сейсмических волн в подстилающей породе.Иногда используются небольшие количества взрывчатки. Сейсмические исследования, проводимые в океане, используют взрывы звука, которые создают звуковые волны, чтобы исследовать геологию под дном океана.

Если результаты сейсморазведки показывают, что на участке есть потенциал для добычи природного газа, пробурена и испытана разведочная скважина. Результаты теста предоставляют информацию о качестве и количестве природного газа, доступного в ресурсе.

Бурение скважин на природный газ и добыча природного газа

Если результаты испытательной скважины показывают, что в геологической формации достаточно природного газа для добычи и получения прибыли, пробурены одна или несколько эксплуатационных (или эксплуатационных) скважин.Скважины природного газа могут быть пробурены вертикально и горизонтально в пластах, содержащих природный газ. В обычных месторождениях природного газа природный газ обычно легко течет вверх через скважины на поверхность.

В США и некоторых других странах природный газ добывается из сланцев и других типов осадочных горных пород путем вытеснения воды, химикатов и песка в скважину под высоким давлением. Этот процесс, называемый гидроразрывом или гидроразрывом , и иногда называемый нетрадиционной добычей, разрушает пласт, высвобождает природный газ из породы и позволяет природному газу течь в скважины и вверх на поверхность.В верхней части скважины на поверхности природный газ подается в сборные трубопроводы и направляется на заводы по переработке природного газа.

Поскольку природный газ не имеет цвета, запаха и вкуса, компании, работающие в сфере природного газа, добавляют меркаптан в природный газ, чтобы придать ему отчетливый и неприятный запах, чтобы помочь обнаружить утечки в трубопроводах природного газа. Меркаптан — безвредное химическое вещество, пахнущее тухлыми яйцами.

Переработка природного газа для продажи и потребления

Природный газ, забираемый из скважин природного газа или сырой нефти, называется влажным природным газом , потому что наряду с метаном он обычно содержит ШФЛУ — этан, пропан, бутаны и пентаны — и водяной пар.Устьевой природный газ может также содержать неуглеводороды, такие как сера, гелий, азот, сероводород и диоксид углерода, большая часть которых должна быть удалена из природного газа перед его продажей потребителям.

Из устья скважины природный газ направляется на перерабатывающие предприятия, где удаляются водяной пар и неуглеводородные соединения, а ШФЛУ отделяется от влажного газа и продается отдельно. Некоторое количество этана часто остается в обработанном природном газе. Отделенный ШФЛУ называется жидкостями завода по производству природного газа (NGPL), а переработанный природный газ называется сухим , потребительским или газом трубопроводного качества природным газом.Часть устьевого природного газа достаточно сухая и без обработки удовлетворяет стандартам трубопроводной транспортировки. Химические вещества, называемые одорантами, добавляются в природный газ, чтобы можно было обнаружить утечки в газопроводах. Сухой природный газ по трубопроводам направляется в подземные хранилища или в распределительные компании, а затем потребителям.

В местах, где нет трубопроводов природного газа для отвода попутного природного газа, добытого из нефтяных скважин, природный газ может быть повторно закачан в нефтеносный пласт, либо его можно сбросить или сжечь (сжигать на факеле).Повторная закачка нерыночного природного газа может помочь поддерживать давление в нефтяных скважинах для увеличения добычи нефти.

Метан из угольных пластов может быть извлечен из угольных месторождений до или во время добычи угля, и его можно добавлять в трубопроводы природного газа без какой-либо специальной обработки.

Большая часть природного газа, потребляемого в Соединенных Штатах, производится в Соединенных Штатах. Часть природного газа импортируется по трубопроводам из Канады и Мексики. Небольшое количество природного газа также импортируется в виде сжиженного природного газа.

Последнее обновление: 9 декабря 2020 г.

Электроэнергия в США — Управление энергетической информации США (EIA)

Электроэнергия в США производится (генерируется) с использованием различных источников энергии и технологий

Соединенные Штаты используют множество различных источников энергии и технологий для производства электроэнергии. Источники и технологии менялись с течением времени, и некоторые из них используются чаще, чем другие.

Три основных категории энергии для производства электроэнергии — это ископаемое топливо (уголь, природный газ и нефть), ядерная энергия и возобновляемые источники энергии. Большая часть электроэнергии вырабатывается паровыми турбинами с использованием ископаемого топлива, ядерной энергии, биомассы, геотермальной и солнечной тепловой энергии. Другие основные технологии производства электроэнергии включают газовые турбины, гидротурбины, ветряные турбины и солнечные фотоэлектрические установки.

Нажмите для увеличения

Ископаемое топливо — крупнейший источник энергии для производства электроэнергии

Природный газ был крупнейшим источником U — около 40%.S. Производство электроэнергии в 2020 году. Природный газ используется в паровых турбинах и газовых турбинах для выработки электроэнергии.

Уголь

был третьим по величине источником энергии для производства электроэнергии в США в 2020 году — около 19%. Почти все угольные электростанции используют паровые турбины. Несколько угольных электростанций преобразуют уголь в газ для использования в газовой турбине для выработки электроэнергии.

Нефть была источником менее 1% выработки электроэнергии в США в 2020 году. Остаточный мазут и нефтяной кокс используются в паровых турбинах.Дистиллятное или дизельное топливо используется в дизельных генераторах. Остаточное жидкое топливо и дистилляты также можно сжигать в газовых турбинах.

Ядерная энергия обеспечивает одну пятую электроэнергии США

Ядерная энергия была источником около 20% выработки электроэнергии в США в 2020 году. Атомные электростанции используют паровые турбины для производства электроэнергии за счет ядерного деления.

Возобновляемые источники энергии обеспечивают растущую долю электроэнергии в США

Многие возобновляемые источники энергии используются для выработки электроэнергии и являются источником около 20% всего U.С. Производство электроэнергии в 2020 году.

Гидроэлектростанции произвели около 7,3% от общего объема производства электроэнергии в США и около 37% электроэнергии из возобновляемых источников энергии в 2020 году. 1 Гидроэлектростанции используют проточную воду для вращения турбины, подключенной к генератору.

Энергия ветра была источником около 8,4% от общего объема производства электроэнергии в США и около 43% электроэнергии из возобновляемых источников энергии в 2020 году. Ветряные турбины преобразуют энергию ветра в электричество.

Биомасса была источником около 1,4% от общего объема производства электроэнергии в США в 2020 году. Биомасса сжигается непосредственно на пароэлектрических электростанциях или может быть преобразована в газ, который можно сжигать в парогенераторах, газовых турбинах или внутреннем сгорании. двигатели-генераторы.

Солнечная энергия обеспечила около 2,3% всей электроэнергии США в 2020 году. Фотоэлектрическая (PV) и солнечно-тепловая энергия — два основных типа технологий производства солнечной электроэнергии. Преобразование PV производит электричество непосредственно из солнечного света в фотоэлектрических элементах.В большинстве гелиотермических систем для выработки электроэнергии используются паровые турбины.

Геотермальные электростанции произвели около 0,5% от общего объема производства электроэнергии в США в 2020 году. Геотермальные электростанции используют паровые турбины для выработки электроэнергии.

1 Включая обычные гидроэлектростанции.

Последнее обновление: 18 марта 2021 г.

10 различных альтернативных источников энергии (солнечная, ветровая, геотермальная, биомасса, океан и другие источники энергии)

В мире существует 10 основных альтернативных источников энергии, которые используются для выработки электроэнергии.В то время как другие источники обнаруживаются постоянно, ни один из них не достиг той стадии, когда их можно было бы использовать для обеспечения силы, помогающей функционированию современной жизни.

Все эти различные источники энергии используются в основном для производства электроэнергии. Мир запускается серией электрических реакций — независимо от того, говорите ли вы о машине, которую вы ведете, или о свете, которую вы включаете. Все эти различные источники энергии добавляют к запасу электроэнергии, которая затем отправляется в разные места по линиям высокой мощности.

Виды источников энергии

Их можно разделить на возобновляемые и невозобновляемые источники энергии.

Возобновляемые источники энергии

Возобновляемый источник энергии — это любой природный ресурс, который может быстро и надежно заменить его. Эти источники энергии многочисленны, устойчивы, восполняются естественным образом и не наносят вреда окружающей среде.

Основными видами или источниками возобновляемой энергии являются:

  • Солнечная энергия
  • Энергия ветра
  • Геотермальная энергия из тепла внутри земли
  • Гидроэнергетика из проточной воды
  • Энергия океана в форме волн, приливов, течений и тепловой энергии океана.
  • Биомасса растений

Невозобновляемый источник энергии

Невозобновляемый источник энергии — это источник с ограниченным запасом, который мы можем добывать или извлекать из земли, и в конечном итоге он закончится.

Они образовались за тысячи лет из останков древних морских растений и животных, которые жили миллионы лет назад. Большинство этих источников энергии представляют собой «грязные» ископаемые виды топлива, которые, как правило, вредны для окружающей среды.

Основными видами или источниками невозобновляемой энергии являются:

  • Нефть
  • Сжиженные углеводородные газы
  • Природный газ
  • Уголь
  • Атомная энергия

Различные источники энергии

Вот обзор каждого из различных источников энергии, которые используются, и каковы потенциальные проблемы для каждого из них.

1. Солнечная энергия

Первичный источник энергии — солнце.Солнечная энергия собирает энергию солнца с помощью коллекторных панелей для создания условий, которые затем можно превратить в своего рода энергию. Большие поля солнечных панелей часто используются в пустыне для сбора энергии, достаточной для зарядки небольших подстанций, а во многих домах солнечные системы используются для обеспечения горячей водой, охлаждения и дополнения своей электроэнергии.

Проблема с солнечной батареей заключается в том, что, хотя солнечного света достаточно, только определенные географические регионы мира получают достаточное количество прямой энергии солнца на достаточно долгое время для выработки полезной энергии из этого источника.

Его доступность также зависит от смены времен года и погоды, когда они не всегда могут быть использованы. Для продуктивного использования требуются высокие начальные инвестиции, поскольку технология хранения солнечной энергии еще не достигла своего оптимального потенциала.

2. Ветровая энергия

Энергия ветра становится все более распространенной. Новые инновации, которые позволяют появляться ветряным электростанциям, делают их более распространенным явлением. Используя большие турбины, которые используют имеющийся ветер в качестве энергии для вращения, турбина может затем вращать генератор для производства электроэнергии.

Это требует больших вложений, и скорость ветра также не всегда одинакова, что влияет на выработку электроэнергии. Хотя многим это казалось идеальным решением, в реальности ветряные электростанции начинают обнаруживать непредвиденные экологические последствия, которые могут не сделать их идеальным выбором.

3. Геотермальная энергия

Источник: Canva

Геотермальная энергия — это энергия, производимая из-под земли. Он чистый, экологичный и экологически чистый. В земной коре из-за медленной задержки радиоактивных частиц постоянно возникают высокие температуры.Горячие камни, находящиеся под землей, нагревают воду, которая производит пар. Затем пар улавливается, что помогает двигать турбины. Затем вращающиеся турбины приводят в действие генераторы.

Геотермальная энергия может использоваться в жилых помещениях или в промышленных масштабах. В древние времена он использовался для купания и обогрева помещений. Геотермальные станции обычно имеют низкие выбросы, если они закачивают пар и воду, которые они используют, обратно в резервуар.

Самым большим недостатком геотермальной энергии является то, что ее можно производить только на определенных участках по всему миру.Самая большая группа геотермальных электростанций в мире расположена на геотермальном поле Гейзеры в Калифорнии, США.

Другой недостаток заключается в том, что там, где нет подземных резервуаров, создание геотермальных электростанций может увеличить риск землетрясения в районах, которые уже считаются геологическими горячими точками.

4. Водородная энергия

Водород доступен вместе с водой (h3O) и является наиболее распространенным элементом на Земле. Вода содержит две трети водорода и может быть найдена в сочетании с другими элементами.

После отделения его можно использовать в качестве топлива для выработки электроэнергии. Водород является огромным источником энергии и может использоваться в качестве источника топлива для кораблей, транспортных средств, домов, промышленных предприятий и ракет. Он полностью возобновляем, может производиться по запросу и не оставляет токсичных выбросов в атмосферу.

5. Приливная энергия

Источник: Canva

Приливная энергия использует приливы и отливы для преобразования кинетической энергии приходящих и исходящих приливов в электрическую.Производство энергии с помощью приливной энергии наиболее распространено в прибрежных районах. Приливная энергия является одним из возобновляемых источников энергии и производит большое количество энергии, даже когда приливы идут с небольшой скоростью.

Когда уровень воды в океане увеличивается, возникают приливы, которые несутся в океане взад и вперед. Чтобы получить достаточную мощность от потенциала приливной энергии, высота прилива должна быть как минимум на пять метров (около 16 футов) выше, чем при отливе.

Огромные инвестиции и ограниченная доступность участков — это лишь некоторые из недостатков приливной энергии. Высокое гражданское строительство и высокие тарифы на закупку электроэнергии делают капитальные затраты на электростанции с приливной энергией очень высокими.

6. Волновая энергия

Источник: Canva

Энергия волн создается за счет волн, порождаемых океанами. Поскольку океан управляется гравитацией луны, использование ее силы становится привлекательным вариантом. Различные методы преобразования энергии волн в электроэнергию были изучены с использованием плотиноподобных конструкций или устройств, закрепленных на дне океана, на поверхности воды или чуть ниже нее.

Энергия волн является возобновляемой, экологически чистой и не наносит вреда атмосфере. Его можно использовать в прибрежных регионах многих стран, и он может помочь стране уменьшить свою зависимость от зарубежных стран в плане топлива.

Производство волновой энергии может нанести ущерб морской экосистеме, а также может быть источником беспокойства для частных и коммерческих судов. Он сильно зависит от длины волны, а также может быть источником визуального и шумового загрязнения. Эта энергия также менее интенсивна по сравнению с тем, что доступно в более северных и южных широтах.

7. Гидроэнергетика

Источник: Canva

. Многие люди не знают, что большинство крупных и малых городов мира полагаются на гидроэнергетику в прошлом веке. Каждый раз, когда вы видите крупную плотину, она дает электроэнергию где-то на электростанции. Сила воды используется для включения генераторов для производства электричества, которое затем используется. Он не загрязняет окружающую среду, не влечет за собой отходов и выделяет токсичные газы.

Проблемы, с которыми сейчас сталкивается гидроэнергетика, связаны со старением плотин.Многие из них нуждаются в серьезных реставрационных работах, чтобы оставаться функциональными и безопасными, а это стоит огромных денег. Утечка питьевой воды в мире также вызывает проблемы, поскольку поселкам может потребоваться питьевая вода, которая обеспечивает их электроэнергией.

8. Энергия биомассы

Источник: Canva

Энергия биомассы производится из органических материалов и широко используется во всем мире. Хлорофилл, присутствующий в растениях, улавливает солнечную энергию, превращая углекислый газ из воздуха и воды из земли в углеводы в процессе фотосинтеза.Когда растения сжигают, вода и углекислый газ снова выбрасываются обратно в атмосферу.

Биомасса обычно включает зерновые культуры, растения, деревья, обрезки дворов, древесную стружку и отходы животноводства. Энергия биомассы используется для отопления и приготовления пищи в домах, а также в качестве топлива в промышленном производстве.

Однако сбор топлива был тяжелым. Этот вид энергии производит большое количество углекислого газа в атмосферу. В отсутствие достаточной вентиляции при приготовлении пищи в помещении топливо, такое как навоз, вызывает загрязнение воздуха, что представляет серьезную опасность для здоровья.Более того, неустойчивое и неэффективное использование биомассы приводит к уничтожению растительности и, следовательно, к деградации окружающей среды.

9. Ядерная энергия

Источник: Canva

. Хотя ядерная энергетика остается предметом споров о том, насколько безопасно ее использовать и действительно ли она энергоэффективна, если принять во внимание отходы, которые она производит, факт остается фактом. возобновляемые источники энергии, доступные в мире.

Энергия создается посредством определенной ядерной реакции, которая затем собирается и используется в генераторах.Хотя почти в каждой стране есть ядерные генераторы, существуют моратории на их использование или строительство, поскольку ученые пытаются решить проблемы безопасности и утилизации отходов.

Ядерная энергия производится из урана, невозобновляемого источника энергии, атомы которого расщепляются (посредством процесса, называемого ядерным делением) для получения тепла и, в конечном итоге, электричества. Ученые считают, что уран был создан миллиарды лет назад, когда образовались звезды. Уран встречается повсюду в земной коре, но его добывать и перерабатывать в топливо для атомных электростанций слишком сложно или слишком дорого.

В будущем ядерная энергетика будет использовать реакторы на быстрых нейтронах, не только за счет использования примерно в 60 раз больше энергии урана, но и за счет открытия возможности использования тория, который является более распространенным элементом, в качестве топлива. Теперь около 1,5 миллиона тонн обедненного урана, считающегося не более чем отходами, становятся топливным ресурсом.

Фактически, в процессе работы они будут «обновлять» свой собственный топливный ресурс. Возможный результат состоит в том, что ресурс топлива, доступный для реакторов на быстрых нейтронах, настолько велик, что значительное истощение источника топлива практически невозможно.

10. Ископаемое топливо (уголь, нефть и природный газ)

Источник: Canva

Когда большинство людей говорят о различных источниках энергии, в качестве возможных вариантов они называют природный газ, уголь и нефть — все они считаются лишь одним источником энергии из ископаемого топлива. Ископаемое топливо является источником энергии для большей части мира, в основном с использованием угля и нефти.

Нефть перерабатывается во многие продукты, наиболее используемым из которых является бензин. Природный газ становится все более распространенным, но используется в основном для отопления, хотя на улицах появляется все больше и больше автомобилей, работающих на природном газе.

Проблема с ископаемым топливом двоякая. Чтобы получить ископаемое топливо и преобразовать его для использования, должно произойти сильное разрушение и загрязнение окружающей среды. Запасы ископаемого топлива также ограничены, ожидается, что их хватит еще на 100 лет с учетом базового уровня потребления.

Нелегко определить, какой из этих источников энергии лучше всего использовать. У всех есть свои плюсы и минусы. Хотя сторонники каждого типа власти рекламируют свою как лучшую, правда в том, что все они ошибочны.Что должно произойти, так это согласованные усилия, чтобы изменить то, как мы потребляем энергию, и создать баланс между тем, из каких из этих источников мы черпаем.

Возобновляемые источники энергии | Типы, формы и источники

В настоящее время наиболее популярными возобновляемыми источниками энергии являются:

  1. Солнечная энергия
  2. Ветровая энергия
  3. Гидроэнергетика
  4. Приливная энергия
  5. Геотермальная энергия
  6. Энергия биомассы

Как эти типы возобновляемых источников энергии Энергетическая работа

1) Солнечная энергия

Солнечный свет — один из самых богатых и свободно доступных энергетических ресурсов нашей планеты.Количество солнечной энергии, которая достигает поверхности Земли за один час, превышает общие потребности планеты в энергии за год. Хотя это звучит как идеальный возобновляемый источник энергии, количество солнечной энергии, которое мы можем использовать, варьируется в зависимости от времени суток и сезона года, а также географического положения. В Великобритании солнечная энергия становится все более популярным способом дополнить потребление энергии. Узнайте, подходит ли это вам, прочитав наше руководство по солнечной энергии.

2) Энергия ветра

Ветер — изобильный источник чистой энергии.Ветряные фермы становятся все более привычным явлением в Великобритании, поскольку ветроэнергетика вносит постоянно растущий вклад в национальную энергосистему. Чтобы использовать электричество из энергии ветра, турбины используются для приведения в действие генераторов, которые затем подают электроэнергию в национальную энергосистему. Несмотря на то, что существуют бытовые или «внесетевые» системы выработки электроэнергии, не все объекты подходят для установки отечественной ветряной турбины. Узнайте больше о ветроэнергетике на нашей странице о ветроэнергетике.

3) Гидроэнергетика

Как возобновляемый источник энергии, гидроэнергетика является одним из наиболее коммерчески развитых.Построив плотину или барьер, можно использовать большой резервуар для создания контролируемого потока воды, который будет приводить в движение турбину, вырабатывающую электричество. Этот источник энергии часто может быть более надежным, чем солнечная или ветровая энергия (особенно если это приливно-отливная энергия, а не река), а также позволяет хранить электроэнергию для использования, когда спрос достигает пика. Подобно ветровой энергии, в определенных ситуациях гидроэнергетика может быть более жизнеспособной в качестве коммерческого источника энергии (в зависимости от типа и по сравнению с другими источниками энергии), но в очень большой степени в зависимости от типа собственности ее можно использовать для бытовых, автономных ‘ поколение.Узнайте больше, посетив нашу страницу о гидроэнергетике.

4) Приливная энергия

Это еще одна форма гидроэнергетики, в которой для привода турбогенераторов используются приливные течения два раза в день. Хотя приливный поток, в отличие от некоторых других источников гидроэнергии, не является постоянным, он очень предсказуем и поэтому может компенсировать периоды, когда приливное течение невелико. Узнайте больше, посетив нашу страницу морской энергетики.

5) Геотермальная энергия

За счет использования естественного тепла под поверхностью земли, геотермальная энергия может использоваться для обогрева домов напрямую или для выработки электроэнергии.Хотя геотермальная энергия использует энергию прямо у нас под ногами, она имеет незначительное значение в Великобритании по сравнению с такими странами, как Исландия, где геотермальное тепло гораздо более свободно доступно.

6) Энергия биомассы

Это преобразование твердого топлива из растительных материалов в электричество. Хотя по сути, биомасса включает сжигание органических материалов для производства электроэнергии, и в настоящее время это гораздо более чистый и энергоэффективный процесс.Преобразуя сельскохозяйственные, промышленные и бытовые отходы в твердое, жидкое и газовое топливо, биомасса вырабатывает электроэнергию с гораздо меньшими экономическими и экологическими затратами.

Что не является возобновляемым источником энергии?

Ископаемое топливо не является возобновляемым источником энергии, потому что оно не безгранично. Кроме того, они выделяют в нашу атмосферу углекислый газ, который способствует изменению климата и глобальному потеплению.

Сжигать дрова вместо угля немного лучше, но это сложно.С одной стороны, древесина является возобновляемым ресурсом — при условии, что она поступает из устойчиво управляемых лесов. Древесные пеллеты и прессованные брикеты производятся из побочных продуктов деревообрабатывающей промышленности и поэтому, возможно, это отходы вторичной переработки.

Топливо из сжатой биомассы также производит больше энергии, чем бревна. С другой стороны, при сжигании древесины (будь то необработанная древесина или переработанные отходы) частицы попадают в нашу атмосферу.

Будущее возобновляемых источников энергии

По мере роста населения мира растет и спрос на энергию для обеспечения наших домов, предприятий и сообществ.Инновации и расширение возобновляемых источников энергии являются ключом к поддержанию устойчивого уровня энергии и защите нашей планеты от изменения климата.

На сегодня возобновляемые источники энергии составляют 26% мировой электроэнергии, но, по данным Международного энергетического агентства (МЭА), к 2024 году ожидается, что их доля достигнет 30%. «Это поворотный момент для возобновляемых источников энергии», — говорится в заявлении МЭА. исполнительный директор, Фатих Бирол.

В 2020 году Великобритания совершит новую удивительную веху в области возобновляемых источников энергии.В среду, 10 июня, страна впервые отметила два месяца работы исключительно на возобновляемых источниках энергии. Это большой шаг в правильном направлении для возобновляемых источников энергии. (1)

Ожидается, что в будущем количество возобновляемых источников энергии будет продолжать расти, поскольку мы видим рост спроса на электроэнергию. Это снизит цены на возобновляемые источники энергии — отлично для планеты и для наших кошельков.

4. Источники энергии

Обучение источникам энергии поддерживается 7 ключевыми концепциями:

4.1 Люди передают и преобразуют энергию из окружающей среды в формы, полезные для человеческих усилий. Основными источниками энергии в окружающей среде являются такие виды топлива, как уголь, нефть, природный газ, уран и биомасса. Все виды топлива из первичных источников, кроме биомассы, не являются возобновляемыми. Первичные источники также включают возобновляемые источники, такие как солнечный свет, ветер, движущаяся вода и геотермальная энергия.

4.2 Использование энергии человеком ограничено и ограничено. Промышленность, транспорт, городское развитие, сельское хозяйство и большинство других видов деятельности человека тесно связаны с количеством и видом доступной энергии.Доступность энергетических ресурсов ограничивается распределением природных ресурсов, доступностью доступных технологий, социально-экономической политикой и социально-экономическим статусом.

4.3 Ископаемое и биотопливо — это органические вещества, содержащие энергию, улавливаемую солнечным светом. Энергия в ископаемых видах топлива, таких как нефть, природный газ и уголь, поступает из энергии, которую производители, такие как растения, водоросли и цианобактерии, давно улавливали из солнечного света. Энергия в биотопливе, таком как пища, древесина и этанол, поступает из энергии, которую производители улавливали из солнечного света совсем недавно.Энергия, хранящаяся в этих видах топлива, высвобождается во время химических реакций, таких как горение и дыхание, которые также выделяют углекислый газ в атмосферу.

4.4 Люди переносят энергию с места на место. Топливо часто не используется у источника, а транспортируется, иногда на большие расстояния. Топливо транспортируется в основном по трубопроводам, грузовикам, судам и поездам. Электроэнергия может быть получена из различных источников энергии и может быть преобразована практически в любую другую форму энергии.Электрические цепи используются для распределения энергии в отдаленные места. Электричество — это не первичный источник энергии, а энергоноситель.

4.5 Люди вырабатывают электроэнергию несколькими способами. Когда магнит движется или магнитное поле изменяется относительно катушки с проволокой, электроны перемещаются по проволоке. Таким образом происходит большая часть производства электроэнергии человеком. Электроны также можно заставить течь через прямое взаимодействие с легкими частицами; это основа, на которой работает солнечный элемент.Другие способы производства электричества включают электрохимические, пьезоэлектрические и термоэлектрические.

4.6 Люди намеренно накапливают энергию для дальнейшего использования различными способами. Примеры включают батареи, резервуары для воды, сжатый воздух, водород и аккумуляторы тепла. Хранение энергии связано с множеством технологических, экологических и социальных проблем.

4.7 Различные источники энергии и разные способы преобразования, транспортировки и хранения энергии имеют разные преимущества и недостатки.Данная энергетическая система, от источника до потребителя, будет иметь собственный уровень энергоэффективности, денежных затрат и экологического риска. Каждая система также будет иметь последствия для национальной безопасности, доступа и справедливости.

Тема источников энергии может быть одной из определяющих в жизни наших студентов

По мере того, как нефтяные ресурсы становятся все более пугающими, разведка раздвигает границы того, что технологически возможно, например, бурение в глубоких морских водах.

Происхождение: Фотография из галереи изображений Microsoft.
Повторное использование: Если вы хотите использовать этот элемент за пределами этого сайта способами, выходящими за рамки добросовестного использования (см. Http://fairuse.stanford.edu/), вы должны получить разрешение от его создателя.

Идет энергетический переход. Знаменательное Парижское климатическое соглашение 2016 г. стало четким сигналом о необходимости перехода всего мира к низкоуглеродной энергии. Несмотря на то, что США намереваются выйти из Парижского соглашения, переход на чистую энергию не ослабевает, во главе с другими странами мира, а также штатами, городами и корпорациями США.

Истоки нашего энергоснабжения — захватывающая и увлекательная тема для студентов, и это отличный способ узнать о различных способах производства энергии, а также о воздействии и социальных последствиях различных типов энергии. Эти концепции вращаются вокруг энергии, которая используется в человеческих целях, включая возобновляемые и невозобновляемые источники энергии, хранение энергии, производство электроэнергии и транспортировку энергии с места на место.

Важной отправной точкой для этой темы является концепция возобновляемой и альтернативной энергии.невозобновляемые источники энергии. Многие студенты уже знакомы с идеей о том, что ископаемое топливо восстанавливается гораздо медленнее, чем мы его используем, поэтому оно невозобновляемо. Возобновляемая энергия бывает разных форм: гидроэлектрическая, солнечная, ветровая, геотермальная и биотопливо. Каждый из них предлагает множество связанных тем и нюансов. Например, солнечная энергия может вырабатываться на одной крыше или на крупных солнечных фермах. Солнечная энергия также может быть получена путем концентрации солнечных электростанций, которые используют массив зеркал для направления солнечной энергии на центральную башню.Этот тип солнечной энергии может доставлять энергию даже ночью. Детальное изучение производства энергии может предотвратить чрезмерно упрощенную маркировку определенных видов энергии как хорошей или плохой.

Также стоит затронуть практические и технологические аспекты энергетики. Распределение энергетических ресурсов по всему миру неравномерно, поскольку в одних регионах источников энергии много, а в других их нет. Области, где энергия используется наиболее интенсивно, не обязательно являются теми же местами, где естественным образом существуют энергетические ресурсы.Например, богатые месторождения нефти и газа находятся в прибрежной морской среде, а ветряные электростанции расположены в сельской местности. В обоих случаях эта энергия переносится в место, где она потребляется. Более того, конечное использование энергии зависит от географии, времени года и времени суток. Таким образом, энергию необходимо транспортировать, хранить и преобразовывать из одной формы в другую, чтобы она была доступна тогда и там, где это необходимо.

Изучение источников энергии предлагает практические уроки

Сегодняшние студенты становятся свидетелями возрождения энергетических технологий.После десятилетий использования энергии, в которой преобладали ископаемые виды топлива, предстоит изучить широкий спектр инновационных возможностей. Переход мира от углеродоемких видов топлива — важная тема, которая предлагает богатые, актуальные и многогранные возможности обучения. К изучению источников энергии можно подходить с точки зрения инженерии, общественного здравоохранения, экономики или международной торговли, что делает идеальным мультидисциплинарный подход (эти идеи также рассматриваются в Энергетических решениях).

Так же, как экосистемы зависят от поступления энергии, человеческое общество также зависит от энергии для инфраструктуры, транспорта, продуктов питания и большинства других видов человеческой деятельности.Однако существуют пределы того, сколько энергии доступно данному обществу. Даже возобновляемые формы энергии зависят от географического положения и технологической доступности. Запасы невозобновляемой энергии ограничены и влияют на их добычу, транспортировку и потребление. Ценообразование на энергию, энергетическая справедливость и энергетическая безопасность — все это факторы, которые определяют, насколько легко энергия доступна различным слоям общества. Некоторые общества обладают изобилием энергии, в то время как другие борются за удовлетворение своих основных потребностей.Изучая эти концепции, студенты могут начать понимать, как люди зависят от использования энергии, но также ограничены практическими аспектами использования энергии.

Помогаем учащимся понять эти идеи

График Управления энергетической информации, который показывает распределение использования энергии по различным источникам. Это изображение обновляется ежегодно, а текущую информацию можно найти по адресу https://www.eia.gov/energyexplained/us-energy-facts/

Происхождение: Управление энергетической информации США
Повторное использование: Этот элемент является общественным достоянием и может использоваться повторно без ограничений.

Большинство студентов уже понимают, что энергия может происходить из многих источников. Однако они могут иметь неправильные представления о том, откуда берется их собственная энергия или сколько энергии получается из различных источников. Например, студенты могут быть удивлены, узнав, что лишь небольшая часть энергоснабжения США поступает от ветряных турбин и других возобновляемых источников (11% в 2018 году), а 80% — от ископаемого топлива. Ядерная энергия обеспечивает 8% энергоснабжения США (Управление энергетической информации, эта страница обновляется ежегодно).Несмотря на популярность и важность технологий использования возобновляемых источников энергии, важно понимать, что ископаемые виды топлива по-прежнему составляют подавляющую часть нашего энергетического портфеля, и, по прогнозам, так и останется в ближайшие десятилетия (источник: Управление энергетической информации, 2020).

Это иллюстрирует экстраординарные проблемы, с которыми мы сталкиваемся, выходя за рамки ископаемого топлива. Переход от ископаемого топлива приводит к возникновению нового набора вопросов, таких как накопление энергии, технология аккумуляторов и энергоснабжение, которое объединяется из многочисленных прерывистых источников, а не из нескольких стационарных электростанций.

Сегодняшние студенты, вероятно, будут в восторге от возобновляемых источников энергии, что является отличным способом их заинтересовать. Но важно, чтобы они узнали о проблемах и реалиях капитального ремонта энергетической системы. Например, рассмотрим огромные установки возобновляемых источников энергии, которые потребуются для замены 80% энергии, поступающей из ископаемого топлива, и логистику размещения ветряных турбин, солнечных электростанций или другой новой энергетической инфраструктуры. Цифры важны.Количественный анализ этих вопросов показывает, что нам предстоит пройти долгий путь в обеспечении надежного, безопасного и экологически чистого энергоснабжения.

Реализация этих идей в вашем классе

Наше энергетическое будущее больше, чем многие темы, которые мы преподаем, и это проблема, на которую нет однозначного ответа. Это может быть захватывающим призывом к действию для студентов. Возможно, они будут частью дизайнерских решений? Стандарты науки следующего поколения делают упор на инженерное дело, дизайн, междисциплинарное мышление и решение проблем.Эти способы мышления необходимы для решения этой проблемы.

Энергия является частью жизни каждого студента и используется повсюду вокруг нас. Поэтому легко найти актуальность в обучении источникам энергии. В упражнении «Источник энергии» командам учеников предлагается создать концептуальный эскиз электричества, который начинается с их собственного выключателя света, и проследить его как можно дальше. Это задание можно использовать с любым классом, и оно служит вводным заданием, которое может побудить к дальнейшим исследованиям, а также может выявить неправильные представления.Студенты могут развить эту концепцию и разработать свои собственные энергетические портфели на основе интернет-исследований о различных источниках энергии.

Студенты также могли изучить передовые энергетические инновации, такие как солнечная черепица, энергия из водорослей или новые способы хранения энергии. Почти каждый день мы узнаем о новой возможности. Обратной стороной этого является то, что педагогам может быть трудно поспевать за быстрыми изменениями. Например, цены на возобновляемые источники энергии падают каждый год, а установки возобновляемых источников энергии опережают прогнозы во всем мире.Педагоги должны помнить о том, чтобы предоставлять актуальную информацию, что может включать проверку и обновление цифр каждый год. Управление энергетической информации предлагает множество данных, карт, графиков и прогнозов, которые можно использовать для исследования ряда вопросов.

Учебные материалы из коллекции CLEAN

Средняя школа

  • Energy for You показывает учащимся, как исследовать типы энергетических ресурсов в их родном штате.
  • Водорослевое биотопливо: новые возобновляемые источники энергии — учащиеся изучают основные жизненные потребности водорослей (фитопланктона) посредством практического опыта и интерактивной игры.
  • Oceans of Energy фокусируется на исследовании океана как способе узнать, как улавливать, контролировать и распределять возобновляемые энергетические ресурсы океана. Студенты исследуют один источник энергии океана с помощью Интернета, а затем строят микрогидрогенератор.

Средняя школа

  • The Great Energy Debate позволяет студенческим командам сформулировать ключевые моменты плюсов и минусов назначенного им источника энергии и сравнить их с другими.
  • Энергетика Соединенных Штатов — это увлекательная интерактивная карта и база данных, иллюстрирующая производство и потребление энергии в разных штатах. Полезно для интернет-исследований, проводимых студентами, или для сравнения энергии в разных состояниях.
  • Wind Maps — это карта средней годовой скорости ветра на высоте 80 метров над землей. Эту карту можно использовать для оценки потенциала ветроэнергетики в США.

Колледж

  • Энергия ветра Использование Google Планета Земля использует семь крупных ветряных электростанций, разбросанных по всему миру, для сравнения потенциальной мощности ветровых ресурсов каждой фермы.
  • Наша энергетическая система — это интерактивная диаграмма от Национальной академии наук, которая показывает, как мы полагаемся на различные первичные источники энергии для обеспечения энергией четырех секторов конечного использования (жилой, коммерческий, промышленный и транспортный).
  • Браузер данных по электроэнергии содержит самые свежие данные о производстве электроэнергии в США. Данные можно фильтровать и отображать в виде графиков разными способами, и они полезны для уроков по вопросам производства энергии.
  • Natural Gas and Marcellus Shale использует тематический подход к изучению гидроразрыва пласта.
  • Выбор участков для проектов в области возобновляемых источников энергии использует Google Планета Земля для исследования различных источников возобновляемой энергии и выбора участков в Соединенных Штатах, которые могут быть подходящими для развития возобновляемых источников энергии.

Найдите занятия и наглядные пособия для преподавания этой темы

Поиск по классу: средняя школа старшая школа введение колледж высший колледж поиск все классы

Список литературы

Общее производство и потребление энергии по штатам — это интерактивная карта США.S., что приводит к производству, потреблению и источникам энергии для каждого штата. Вкладки вверху каждой страницы содержат подробную информацию об энергии в каждом состоянии. На момент написания этой статьи данные были за 2017 год, и вполне возможно, что Управление энергетической информации продолжит обновлять эту страницу.

Hourly Electric Grid Monitor от Управления энергетической информации показывает графики в реальном времени источников электроэнергии, работающих в различных регионах США. Выпадающее меню в верхнем левом углу предлагает дополнительные инструменты для анализа электроэнергии.

Annual Energy Outlook от Управления энергетической информации. Это «вечнозеленый» источник, который обновляется каждый год. В отчете представлены тенденции в использовании энергии, производстве электроэнергии, выбросах CO 2 и др.

50 государственных целей для чистой энергии — это набор из 50 информационных бюллетеней / инфографики, показывающих конкретные планы перехода на возобновляемые источники энергии в каждом штате США.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *