Что такое Возобновляемые источники энергии
Возобновляемые источники энергии (ВИЭ) или возобновляемая энергия (ещё называется регенеративная или «зелёная») добывается из существующих потоков энергии, которые связаны с природными процессами, такими как солнечный свет, ветер, текущая вода, биологические процессы и геотермальные тепловые потоки.
Наиболее распространённым определением является то, что возобновляемая энергия происходит от источника энергии, который быстро заменяется процессом, который происходит естественно, таким как энергия, генерируемая солнцем или ветром.
Источники возобновляемой энергии
Возобновляемой энергией считается та, которую извлекают из постоянно происходящих в окружающей среде процессов от неисчерпаемых источников. Её получают из природных ресурсов, источники могут быть разными, такими как:
Энергия ветра
Представляет собой кинетическую энергию воздуха в движении. Ветер наделён энергией и образуется из-за существования неравномерного солнечного нагревания атмосферы (т. е. движение воздуха, появляющееся из-за разницы в атмосферном давлении), вращения земного шара и неровностей поверхности земли.
Скорость ветра выражает сколько кинетической энергии, которую можно трансформировать в электроэнергию или механическую энергию.
Энергия волн
Является энергией, переносимой по поверхности воды от волн. Её используют для добывания электричества, преобразовывается она на специальных волновых электростанциях, установленных в воду.
Энергия приливов и отливов
Эта энергия вырабатывается за счёт силы притяжения Луны и Солнца, т. е. гравитационного градиента или разницы в притяжении Луны и Солнца, которая действует на Землю (её поверхность и центр).
Чтобы преобразовать кинетическую энергию движения воды в электрическую энергию используются приливные электростанции.
Энергия температурного градиента морской воды
Эта энергия вырабатывается за счёт разности температур, которая возникает и на поверхности воды, и на глубине. Её можно применить для электрогенерации.
Преобразование этой энергии осуществляется используя гидротермальные станции, устанавливаемые в особенной океанической акватории.
Гидроэнергия
Это энергия потоков водных масс или генерируемая в результате падения воды. Для этого использовались водяные колёса для преобразования механической энергии, а позднее с развитием технологий, начали применять гидротурбины. Сейчас гидротурбины создают в основном электроэнергию.
Энергия солнечного света
Этот тип энергии достаточно широк в использовании. Ещё идут исследования возможностей применения гелиоустановок (устройство, преобразующее энергию солнца и позволяющее использовать её для другого типа энергии, например тепловую).
На данный момент уже существуют разные способы потребления энергии солнечного света: «солнечные» крыши на частных домах (для тепло- и энергоснабжения), установки на автомобилях (которые заряжают аккумуляторы), большие «солнечные фермы» и другие.
Геотермальная энергия
Это энергия естественного тепла Земли. Широко используется многими странами для теплоснабжения (для обогрева воды, отопления, в промышленности и т. д.) и производства электроэнергии. Её запасы огромны.
Главные типы геотермальной энергии:
- поверхностное тепло Земли (выработано на глубине до нескольких сотен метров);
- магма (полученная от расплавления горных пород);
- гидротермальные системы (резервуары горячей/тёплой воды);
- петрогеотермальные зоны (тепло полученное от сухих горных пород);
- парогидротермальные системы (полученные из месторождения пара и пароводяной смеси).
Биоэнергетика
Энергия из материалов, полученных из биологических источников растительного и животного происхождения, лесного хозяйства и все биологически разлагаемые отходы.
Выработанная энергия может быть использована для тепла, электричества или топлива для двигателей внутреннего сгорания.
Биоэнергетическое топливо это — этанол, метанол, биодизель и другие.
Разница между возобновляемыми и альтернативными источниками энергии
Возобновляемые источники энергии не совсем то же, что и альтернативные источники энергии.
Альтернативная энергия — это более широкая категория, охватывающая все источники энергии и процессы неископаемого вида топлива, из которых возобновляемые источники энергии являются лишь частью.
Формы альтернативной энергии, не считающиеся возобновляемыми, включают водород и энергию, основанную на расщеплении.
Невозобновляемые источники энергии
После употребления возместить резервы природных ископаемых нельзя. Но мы ещё не знаем, как жить без их использования. Основная проблема невозобновляемых источников энергии состоит именно в том, что со временем они непременно закончатся.
Примеры невозобновляемых источников энергии:
Возобновляемые источники энергии в России
В России значительные запасы нефти и газа, однако они небезграничны. Наступит время и придётся задуматься о других источниках энергии.
Россия обладает значительным потенциалом использования возобновляемых источников энергии, такими как:
- солнечная энергетика: используется на Кавказских регионах;
- ветровая энергетика: используется рядом с Санкт-Петербургом, на Кавказских регионах, на севере европейской части страны и азиатской;
- малая гидроэнергетика: в Московской области, в Карелии, на Кавказе, рядом с Уфой и Оренбургом;
- геотермальная: на Кавказе, Курильских островах и на Сахалине;
- энергия волн: эксплуатируется на Баренцеве море;
- энергия биомассы.
Россия нуждается в развитии возобновляемых источников. Но при этом нужно принимать к сведению множество факторов: экономические возможности, реальные потребности, а также ситуацию в мире.
Возобновляемые источники энергии в мире
В последние годы глобальное потребление первичных энергоресурсов сильно выросло, в основном за счёт природного газа и возобновляемых источников энергии, при этом доля угля в структуре энергопотребления продолжает сокращаться.
Страны-лидеры в области возобновляемых источников энергии
Некоторые учёные считают, что полный переход на возобновляемую энергию неизбежен и что это произойдёт скорее раньше, чем позже.
Недавнее исследование, проведённое исследователями Стэнфордского университета, предсказывает, что уже к 2037–2057 годам мир сможет полностью действовать от возобновляемых источников.
Здесь мы рассмотрим 10 стран, которые лидируют в переходе на возобновляемые источники энергии.
Исландия
Исландия производит наиболее чистое электричество на земле: почти 100% её энергии поступает из возобновляемых источников. Сейчас она получает всю свою энергию для электричества и отопления домов из геотермальных и гидроэлектростанций.
Коста-Рика
Из-за своего небольшого размера (всего 4,9 миллиона человек) и уникальной географии (67 вулканов) Коста-Рика способна удовлетворить большую часть своих потребностей в энергии за счёт гидроэнергетических, геотермальных, солнечных и ветровых источников.
Страна стремится иметь абсолютно нулевой баланс выбросов углерода и уже достигла некоторых впечатляющих результатов: работая на 100% на возобновляемых источниках энергии более двух месяцев дважды за последние два года.
Никарагуа
Никарагуа — ещё одна страна Центральной Америки, где возобновляемые источники энергии приобретают всё большее значение. Как и в Коста-Рике, у них есть несколько вулканов, делающих производство геотермальной энергии жизнеспособным.
Соединённое Королевство
Соединённое Королевство — ветреное место и значение энергии ветра возрастает. Используя комбинацию ветроэлектростанций, связанных энергосистем ветряных электростанций и автономных турбин, Соединённое Королевство теперь производит больше электроэнергии из ветровых электростанций, чем из угля.
В некоторые дни года Шотландия может производить достаточно энергии ветра, чтобы обеспечить все 100% шотландских домов.
Соседняя Ирландия также устанавливает новые рекорды, имея достаточно энергии, чтобы обеспечить более 1,26 миллиона домов тем, что было произведено всего за один ветреный день.
Германия
Их производство возобновляемой энергии, включая солнечную, увеличилось более чем в восемь раз с 1990 года. В 2015 году они установили рекорд, удовлетворив до 78% потребности страны в электроэнергии, пользуясь возобновляемыми источниками.
Уругвай
Благодаря благоприятной нормативно-правовой среде и прочным партнёрским отношениям между государственным и частным секторами страна инвестировала значительные средства в ветряную и солнечную энергию без использования субсидий или увеличения потребительских расходов.
И как результат, теперь они могут похвастаться национальным энергоснабжением на 95% с использованием возобновляемых источников энергии, которое они достигли менее чем за 10 лет.
Дания
Дания стремится к 2050 году полностью отказаться от ископаемого топлива и планирует использовать энергию ветра для достижения этой цели. Они уже установили мировой рекорд в 2014 году, производя почти 40% своих общих потребностей в электроэнергии за счёт энергии ветра.
Китай
Они могут быть крупнейшим в мире источником загрязнения, но Китай также является и крупнейшим в мире инвестором в возобновляемую энергетику с огромным уровнем инвестиций как дома, так и за рубежом.
В настоящее время Китаю принадлежат: пять из шести крупнейших в мире фирм по производству солнечных модулей, крупнейший производитель ветротурбин, крупнейший в мире производитель ионов лития и крупнейшая в мире электроэнергетическая компания.
Китай абсолютно привержен сокращению потребления ископаемого топлива и с его сильнейшим загрязнением городов у страны есть все стимулы для этого.
Соединённые Штаты Америки
В Соединённых Штатах Америки есть одна из крупнейших в мире солнечных фотоэлектрических установок и вырабатывание ветровой энергии по мощности уступает только Китаю.
Но США также является одним из крупнейших в мире потребителей энергии, что сводит на нет большую часть их возобновляемой производительности.
Тем не менее, если бы больше внимания уделялось возобновляемым источникам энергии, а не ископаемому топливу, то США смогли бы сократить свои выбросы почти на 80% всего за 15 лет.
Кения
В прошлом Кения была вынуждена импортировать электроэнергию из соседних стран, но государство прилагает все усилия, чтобы изменить эту ситуацию, инвестируя значительные средства в производство геотермальной энергии, на долю которой в 2015 году пришлось более половины их энергетического баланса.
У них также есть крупнейшая ветровая электростанция в Африке, обеспечивающая ещё 20% их установленной электрической мощности.
Альтернативные источники энергии для частного дома
«Зелёная энергетика» давно привлекала человека своими огромными перспективами. Мы можем получать совершенно бесплатно неиссякаемую энергию из окружающей среды для обслуживания независимых частных коммуникаций. При этом её запас постоянно восполняется без нашего участия.
Альтернативные источники энергии уже являются реальностью в России, особенно для бытового потребления. Некоторые из них:
1. Выработка электрической энергии, с марта по сентябрь, период наивысшей солнечной активности: солнечные батареи — понятие «солнечная батарея» включает в себя и фотомодуль (для образования электричества), и коллектор (для выработки тепловой энергии).
2. Выработка электрической энергии через электромеханические источники, в период с сентября по март: ветрогенераторы.
3. Отопление и подогрев воды — на основе тепловых насосов (термодинамические источники).
4. Получение тепловой энергии — биоэнергетические источники, переработка отбросов (источник с очень сложными технологическими и техническими требованиями).
Источник
Почему Солнце — это основной источник энергии на Земле?
Солнце называют основным источником энергии на Земле. Но почему? Ведь есть же и ископаемые ресурсы, и энергия ветра, и гидроэнергетика. Неужели и без Солнца мы не смогли бы согреть наши дома с помощью этих источников энергии?
Дело в том, что энергия не возникает из ничего, она просто переходит из одной формы в другую. Так, когда ветер крутит лопатки ветровой турбины, происходит преобразование ветряной энергии в электрическую. Когда же подключенный к розетке вентилятор создает прохладу в комнате, он наоборот, преобразует электрическую энергию в ветер. Однако в конце концов основным источником почти всей энергии на Земле является Солнце. То есть на Земле происходит круговорот энергии, но изначально на нашу планету энергия приходит от Солнца.
Именно солнечный свет разогревает атмосферу, в результате чего в ней возникают циркуляции воздуха. Так энергия звезды преобразуется в ветряную энергию. Также без солнечной энергии невозможен круговорот воды в природе, ведь именно под воздействием тепла нашей звезды вода испаряется с поверхности океанов. И именно благодаря круговороту воды на Земле регулярно происходят дожди, которые и наполняют наши реки водой и тем самым помогают добывать энергию гидроэлектростанциям. Все большей популярностью пользуются солнечные батареи, которые преобразовывают солнечное излучение в электрический ток.
Когда Солнце освещает растения, внутри них начинает происходить фотосинтез – образование органики. Таким образом энергия звезды переходит в химическую энергию растений, помогая им расти. Сами растения являются пищей, то есть источником энергии для травоядных животных, которыми в свою очередь питаются хищники, в том числе и человек. Другими словам, все пищевые цепочки на Земле начинаются с растений и водорослей, которые в свою очередь растут за счет солнечного света.
Все углеводородные ресурсы (нефть, газ, уголь) – это органика, образовавшаяся за сотни миллионов лет из-за умерших растений. Химическая энергия этого топлива была когда-то получена из солнечной энергии.
Лишь про ядерную и геотермальную энергию можно сказать, что она получена не из солнечного света, однако доля этих источников тепла ничтожно мала.
Для иллюстрации важности Солнца достаточно посмотреть на удаленные от него планеты и спутники. На Уране и Нептуне температура держится в районе –200° С, а на Плутоне не поднимается выше –220° С! Если бы не солнечный свет, на Земле было бы ещё холоднее.
Список использованных источников
Источник