Главная » 2012 Май 29 » С возобновляемыми источниками энергии "до конца"?
14:45 С возобновляемыми источниками энергии "до конца"? | |
 Чтобы поставить миллионы ветряных турбин, без которых полный переход на возобновляемые источники энергии невозможно, мировой объем производства редкоземельного металла неодима нужно увеличить в пять раз. В мире, в котором ископаемое топливо обеспечивает более 80 процентов энергии, что можно сделать, чтобы пойти "зеленым" путем? Может ли мир полностью перейти на использование энергии ветра, солнца, волн и тепла Земли всего за несколько десятилетий? Этот вопрос может показаться наивным, ведь сегодня мировые лидеры не могут решить даже гораздо менее сложные вопросы по сокращению выбросов углекислого газа от сжигания угля, нефти и природного газа. Но двое американских исследователей решили, что настало время по-новому взглянуть на одну из серьезнейших проблем в мире. «Мы хотели показать, что энергия ветра, воды и солнца вполне способны удовлетворить существующий энергетический спрос", - рассказывает соавтор исследования Марк Делучи (Mark Delucchi) из Института транспортных исследований при Калифорнийском университете в Дэвисе. Он и Марк Джейкобсон (Mark Jacobson) из факультета гражданской и экологической инженерии Стэнфордского университета решили посчитать, сколько нужно достроить возобновляемых источников энергии, чтобы запитать все заводы, жилые дома и офисы мира, а также весь транспорт - автомобили, самолеты и корабли. Сталь, бетон и минералы Делучи и Джейкобсон считают, что движение до 100% возобновляемых источников энергии потребует массового разгула строительства. Так, мир нуждается около 4 миллионов ветряных турбин, и они должны быть мощными - по крайней мере по 5 МВт.Турбины с такой мощностью уже есть на рынке, но большинство вдвое или даже втрое "слабее". Относительно энергии солнца, человечеству понадобится 90 000 больших солнечных электростанций, каждая мощностью около 300 МВт. Причем сюда входят и фотоэлектрические солнечные электростанции, которые производят электроэнергию непосредственно с помощью фотоэлектрических панелей, и концентрационные солнечные электростанции, которые концентрируют солнечные лучи для нагрева воды, превращаясь в пар приводит в движение турбину электрогенератора. Сегодня во всем мире эксплуатируется менее трех десятков таких солнечных электростанций, большинство из них также намного «слабее». Кроме того, большие солнечные системы должны работать «в паре» с солнечными панелями на крышах домов. Исследователи оценили, что на кровлях домов мира необходимо установить 1,7 млрд. таких фотоэлектрических систем мощностью 3 кВт каждая.Учитывая, что нас на планете 7 млрд., соотношение «солнечных крыш» и жителей Земли составит один к четырем. Строительство всех этих новых турбин, солнечных панелей и другой инфраструктуры будет требовать большого количества стали, бетона и других ресурсов. Тем не менее, Джейкобсон и Делучи считают, что каких-либо значительных экономических или экологических ограничений в производстве сыпучих материалов, таких как бетон и сталь, нет. Поэтому они более детально рассмотрели потребности в менее распространенных материалах. Основным препятствием, по их мнению, могло бы стать производство редкоземельных металлов, таких как неодим, которые часто используются в создании магнитов. Чтобы изготовить электрогенераторы для указанных 4 миллионов ветровых турбин, мировое производство неодима должна увеличиться более чем в пять раз. Но по словам исследователей доступных запасов неодима должно хватить, более того, сегодняшние мировые запасы этого элемента примерно в шесть раз больше, чем необходимо. Существуют также способы обойти это препятствие. Так, в турбинах можно использовать другие виды магнитов, а редкоземельные металлы могут быть переработаны. Правда, сегодня таких программ переработки не существует. Исследователи утверждают, что ни одна из препятствий не является достаточно большой, чтобы блокировать полный переход на возобновляемую энергию к 2030 году. По их словам, было бы целесообразнее прекратить до тех пор строительство новых электростанций и транспортных средств, которые сжигают ископаемое топливо, а затем заменить существующие станции на возобновляемые с постепенным достижением 100% экологически чистой энергетики до 2050 года. «Технически это возможно», - говорит Джейкобсон. «Но это действительно зависит от силы воли». Отказываясь от биотоплива Создавая «дорожную карту» будущего без ископаемых, исследователи усложняют себе работу, отказываясь от использования биотоплива. В связи с нежелательным загрязнением воздуха и отводом драгоценных земельных ресурсов под его производство, Делучи и Джейкобсон построили свое видение будущего со 100% возобновляемых источников энергии без биотоплива. А из-за опасений по поводу утилизации ядерных отходов, они также отказались от углеродно «чистой» атомной энергии, которая сегодня покрывает около 6% мировых потребностей в энергии. Но мир далек от пути к «возобновляемого будущего» без биотоплива. Сегодня, по данным IEA, все возобновляемые источники энергии обеспечивают лишь 13% мировых поставок энергии, и если убрать биотопливо, эта доля «сползет» до 3%. Если человечество просто жить в соответствии с современной программы по сокращению выбросов парниковых газов, по данным IEA доля возобновляемых источников энергии без использования биомассы вырастет лишь до 7% к 2035 году. С более активными действиями против изменения климата и при условии продвижения возобновляемых источников энергии, эта доля увеличится до 11%.«Необходима значительная правительственная поддержка, чтобы сделать возобновляемые источники энергии экономически конкурентоспособным по отношению к другим источникам энергии и технологий», - добавляет IEA. Но Делучи и Джейкобсон утверждают, что с ожидаемым снижением стоимости возобновляемых технологий, стоимость, как они ее называют, системы «100% WWS» (от англ. «Wind» - ветер, «water» - вода и «solar» - солнце) была б подобной стоимости энергосистемы, которая существует сегодня. Меняющиеся ветры «В действительности проблема заключается в согласовании спроса и предложения», - говорит Джейкобсон. Сильная зависимость от ветра, который по сценарию исследователей обеспечивал половину мировой энергии, и солнца, которое покрывало бы еще 40%, из-за изменчивости ветра и облачности дает определенный риск относительно надежности системы.Однако авторы утверждают, что во многом эти меняющиеся факторы могут быть связаны и, благодаря этому, различные возобновляемые источники энергии могут работать вместе дополняя друг друга. «Ветер и солнце хорошо дополняют друг друга», - говорит Джейкобсон. «Когда нет ветра, день, как правило, ясный и солнечный. И наоборот, если день пасмурный и солнечного света мало, обычно дует ветер ». Геотермальные системы которые используют тепловую энергию недр Земли, и приливные электростанции использующие энергию приливов, а фактически кинетическую энергию вращения Земли, по сценарию Делучи и Джейкобсона делать меньший вклад в мировую энергетику, чем ветер и солнце - примерно 6%. Но поскольку эти виды электростанций значительно стабильнее, они помогут сделать систему более надежной. Гидроэлектростанции также входят в сценарий. По прогнозам они должны обеспечить около 4% мировой энергии. Но поскольку авторы считают, что большинство лучших мест под плотины уже заняты, расширение этого направления энергетики они не предусматривают. Все ставки здесь делаются на солнце и ветер. Еще один плюс в надежности системы «100% WWS» заключается в том, что ей понадобится примерно на треть меньше энергии, чем системы на ископаемом топливе. «Это прежде всего обусловлено переходом от двигателей внутреннего сгорания на гораздо эффективнее электродвигатели», - рассказывает Джейкобсон. Заметим, что данное исследование является далеко не первой попыткой анализа сложной проблемы интеграции возобновляемых источников энергии. Сара Барбер (Sarah Barber), инженер-механик Швейцарского федерального технологического института в Цюрихе, которая специализируется на ветровых турбинах, считает, что из-за изменчивости возобновляемых источников энергии, «энергетические пики нуждаться сбалансирования, что означает необходимость в более современной энергосистеме». По ее словам, Делучи и Джейкобсон включили в свои оценки обновленную энергосистему и различные формы накопления энергии. «Приятно видеть такие серьезные исследования фактической возможности использования возобновляемых источников энергии», - говорит Барбер. «Исследование, подобные этому, должны помочь прояснить некоторые знаки». Тем не менее, внедрения системы «100% WWS» в жизни связано с определенными трудностями. «Энергетические провалы должны быстро покрываться. Например, гидронасосами, как в Швейцарии », - говорит Барбер. Речь здесь идет о гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС), которые сейчас являются наиболее эффективной формой запасания электроэнергии в промышленных масштабах. Сейчас ГАЭС используется для выравнивания суточной неоднородности графика электрической нагрузки, но они могли бы пригодиться и при решении проблемы изменчивости возобновляемых источников энергии. Электроэнергетические системы, которые содержат значительное количество возобновляемых источников энергии, требуют дорогих и творческих решений. Так, разработка новых принципов организации хранилищ больших количеств энергии могла бы решить много проблем. С переходом от автомобилей, работающих на двигателях внутреннего сгорания, к электромобилям тоже не все так просто.Даже к 2020 году доля последних в мировых продажах автомобилей по прогнозам будет составлять менее 10%. Даниэль Каммена (Daniel Kammen), главный технический специалист по возобновляемым источникам энергии и энергоэффективности Всемирного банка, считает, что работы, подобные исследования Делучи и Джейкобсона, полезны, поскольку они умножают количество сценариев низко-и без-углеродного будущего. «Это исследование освещает огромный потенциал возобновляемых источников энергии, но оно не рассматривает детали реальных систем производства и распределения электроэнергии», - заключает Каммена. «Как и во многих вещах, дьявол кроется в деталях. Сегодня мы все еще далеки от 100% энергии из возобновляемых источников, или даже большинству энергии от возобновляемых источников энергии. Это исследование представляет собой полезный учет возобновляемых источников энергии, который не учитывает детали работы реальных энергетических систем ». Мира требуется более детальное исследование, которое ответило на вопрос, «как мы собираемся создать мир с нулевыми выбросами углерода», - говорит Каммена. По его словам, в настоящее время ведется много таких работ по всему миру. Что же, это не может не радовать, но нам остается только ждать новых известий от научного мира. | |
|
| |
| Всего комментариев: 0 | |