Vedvarende , eller regenerativ , "grøn" energi er energi fra energiressourcer , der er vedvarende eller uudtømmelige på menneskelig skala. Grundprincippet ved at bruge vedvarende energi er at udvinde den fra igangværende processer i miljøet eller vedvarende organiske ressourcer og levere den til teknisk brug. Vedvarende energi opnås fra naturressourcer såsom sollys , vandstrømme, vind , tidevand og geotermisk varme , som er vedvarende (genopfyldes naturligt), samt fra biobrændstoffer : træ , vegetabilsk olie , ethanol .
I 2019 blev 26,8 % af det globale energiforbrug dækket fra vedvarende energikilder (hvoraf størstedelen (16 %) er vandkraft ) [1] .
I 2006 blev omkring 18 % af verdens elforbrug dækket fra vedvarende energikilder, med 13 % fra traditionel biomasse såsom brændefyring [2] . I 2010 kom 16,7 % af verdens energiforbrug fra vedvarende kilder; i 2015 var dette tal 19,3 % [3] . Andelen af traditionel biomasse er gradvist faldende, mens andelen af vedvarende energi vokser. Ifølge prognosen fra IEI RAS og Energicentret fra Moskva School of Management "Skolkovo" vil vedvarende energikilder i 2040 levere 35-50% af verdens elproduktion og 19-25% af alt energiforbrug [4] .
Fra 2004 til 2013 steg andelen af elektricitet produceret i EU fra vedvarende energikilder fra 14 % til 25 % [5] . I Tyskland blev 38 % af elektriciteten produceret fra vedvarende energikilder i 2018 [6] .
Brasilien har et af de største programmer for vedvarende energi i verden relateret til produktion af brændstofethanol fra sukkerrør; Ethylalkohol dækker i øjeblikket 18 % af landets behov for brændstof til biler [7] . Brændstofethanol er også almindeligt tilgængeligt i USA .
Vandkraft er den største kilde til vedvarende energi og står for 15,3 % af verdens elproduktion og 3,3 % af verdens energiforbrug (i 2010).
Brugen af vindenergi vokser med omkring 30 % om året, på verdensplan med en installeret kapacitet på 318 gigawatt (GW) i 2013 [8] , og er meget udbredt i Europa, USA og Kina [9] .
Solenergianlæg er populære i Tyskland og Spanien [10] . Solvarmestationer opererer i USA og Spanien, og den største af dem er en station i Mojave-ørkenen med en kapacitet på 354 MW [11] . Produktionen af solcellepaneler vokser hurtigt, i 2008 blev der produceret paneler med en samlet kapacitet på 6,9 GW (6900 MW), hvilket er næsten seks gange mere end i 2004 [12] .
Geotermiske installationer : Den største i verden er installationen ved gejserne i Californien med en nominel kapacitet på 750 MW.
Store ikke-råvarevirksomheder støtter brugen af vedvarende energi. Så IKEA vil være fuldt selvforsynende i 2020 gennem vedvarende energi.
Apple er den største ejer af solenergianlæg, og alle virksomhedens datacentre opererer ved hjælp af vedvarende energikilder. Andelen af vedvarende energikilder i den energi, der forbruges af Google , er 35%, virksomhedens investeringer i vedvarende energi oversteg 2 milliarder dollars. [13]
Globale indikatorer for vedvarende energi [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] | 2008 | 2009 | 2010 | 2011 | 2012 | 2013 | 2014 | 2015 | 2016 | 2017 | 2018 | 2019 | 2020 | 2021 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Årlige investeringer i vedvarende energi (milliarder amerikanske dollars) | 130 | 160 | 211 | 257 | 244 | 232 | 270 | 286 | 241 | 326 | 296 | 298,4 | 303,5 | 366 |
Samlet installeret vedvarende energikapacitet (inklusive vandkraft, GW) | 1140 | 1230 | 1320 | 1360 | 1470 | 1578 | 1712 | 1849 | 2017 | 2197 | 2387 | 2581 | 2838 | 3146 |
Vandkraft (GW) | 885 | 915 | 945 | 970 | 990 | 1018 | 1055 | 1064 | 1096 | 1112 | 1135 | 1150 | 1170 | 1195 |
Solenergi (GW) | 16 | 23 | 40 | 70 | 100 | 138 | 177 | 227 | 303 | 405 | 512 | 621 | 760 | 942 |
Vindkraft (GW) | 121 | 159 | 198 | 238 | 283 | 319 | 370 | 433 | 487 | 540 | 591 | 650 | 743 | 845 |
Bioenergi (GW) | 121 | 131 | 137 | 133 | 143 | |||||||||
Geotermisk (GW) | 12.8 | 13.2 | fjorten | 14.1 | 14.5 | |||||||||
Biodieselproduktion ( milliard liter) | 12 | 17.8 | 18.5 | 21.4 | 22.5 | 26 | 29,7 | 30.3 | 30,8 | 33 | 41 | 41 | 39 | |
Ethanolproduktion (milliard liter) | 67 | 76 | 86 | 86 | 83 | 87 | 94 | 98 | 99 | 104 | 111 | 115 | 105 | |
Antal lande med udviklingsmål for vedvarende energi |
79 | 89 | 98 | 118 | 138 | 144 | 164 | 173 | 176 | 179 | 169 | 172 | 165 |
Fusionen af Solen er kilden til de fleste former for vedvarende energi, med undtagelse af geotermisk energi og tidevandsenergi . Astronomer vurderer, at Solens resterende levetid er omkring fem milliarder år, så på menneskelig skala er den vedvarende energi, der kommer fra Solen, ikke i fare for at blive udtømt.
I en streng fysisk forstand fornyes energi ikke , men trækkes konstant tilbage fra ovenstående kilder. Af den solenergi , der ankommer til Jorden, omdannes kun en meget lille del til andre former for energi, og det meste af den forplanter sig i rummet .
Brugen af permanente processer er i modsætning til udvinding af fossile brændstoffer såsom kul , olie , naturgas eller tørv . I bred forstand er de også fornyelige, men ikke efter menneskelige standarder, da deres dannelse tager hundreder af millioner af år, og deres anvendelse er meget hurtigere.
Dette er en gren af energi, der er specialiseret i at omdanne den kinetiske energi af luftmasser i atmosfæren til elektrisk , termisk og enhver anden form for energi til brug i den nationale økonomi. Omdannelsen sker ved hjælp af en vindgenerator (til at generere elektricitet), vindmøller (for at opnå mekanisk energi ) og mange andre typer enheder. Vindenergi er et resultat af solens aktivitet, så den hører til vedvarende energityper.
Vindgeneratorens effekt afhænger af det område, der fejes af generatorbladene. Eksempelvis har møllerne på 3 MW (V90) fremstillet af det danske firma Vestas en samlet højde på 115 meter, en tårnhøjde på 70 meter og en vingediameter på 90 meter.
De mest lovende steder for produktion af energi fra vind er kystområder. Til søs, i en afstand af 10-12 kilometer fra kysten (og nogle gange længere), bygges havvindmølleparker . Vindmølletårne er installeret på fundamenter lavet af pæle neddrevet til en dybde på op til 30 meter .
Vindgeneratorer bruger praktisk talt ikke fossile brændstoffer. Driften af en vindmølle med en kapacitet på 1 MW over 20 års drift sparer cirka 29.000 tons kul eller 92.000 tønder olie .
I fremtiden er det planlagt at bruge vindenergi ikke gennem vindmøller , men på en mere utraditionel måde. I byen Masdar ( UAE ) er det planlagt at bygge et kraftværk, der arbejder på den piezoelektriske effekt . Det vil være en skov af polymerstammer dækket med piezoelektriske plader . Disse 55 meter lange stammer vil bøje under påvirkning af vinden og generere strøm .
Ved disse kraftværker bruges vandstrømmens potentielle energi som en energikilde , hvis primære kilde er Solen, der fordamper vand, som derefter falder på bakkerne i form af nedbør og flyder ned og danner floder. Vandkraftværker bygges normalt på floder ved at bygge dæmninger og reservoirer . Det er også muligt at bruge vandstrømmens kinetiske energi i de såkaldte free-flow (dæmningsløse) HPP'er.
Ejendommeligheder:
HPP typer:
I 2010 leverer vandkraft produktionen af op til 76% af vedvarende energi og op til 16% af al elektricitet i verden, den installerede vandkraftkapacitet når 1015 GW. De førende inden for produktion af vandkraft pr. borger er Norge , Island og Canada . Den mest aktive vandkraftkonstruktion i begyndelsen af 2000'erne blev udført af Kina , hvor vandkraft er den vigtigste potentielle energikilde, op mod halvdelen af verdens små vandkraftværker er placeret i samme land.
Kraftværker af denne type er en speciel type vandkraftværker, der bruger tidevandets energi, men faktisk den kinetiske energi fra Jordens rotation. Tidevandskraftværker bygges ved havets kyster, hvor Månens og Solens gravitationskræfter ændrer vandstanden to gange om dagen.
For at opnå energi er bugten eller flodmundingen blokeret af en dæmning, hvori der er installeret vandkraftværker, som kan fungere både i generatortilstand og i pumpetilstand (til at pumpe vand ind i reservoiret til efterfølgende drift i fravær af tidevand ). I sidstnævnte tilfælde kaldes de pumpelagerkraftværker .
Fordelene ved PES er miljøvenlighed og lave omkostninger ved energiproduktion. Ulemperne er de høje byggeomkostninger og den strøm, der ændrer sig i løbet af dagen, hvorfor PES kun kan arbejde i et enkelt elsystem med andre typer kraftværker.
Bølgekraftværker bruger den potentielle energi fra bølger, der føres på havets overflade. Bølgeeffekt er estimeret i kW/m. Sammenlignet med vind- og solenergi har bølgeenergi en højere effekttæthed. Selvom bølgeenergi i sin natur ligner tidevandsenergi og havstrømme, er bølgeenergi en anden kilde til vedvarende energi .
En af de typer vedvarende energi, der giver dig mulighed for at generere elektricitet ved hjælp af temperaturforskellen ved overfladen og dybden af verdenshavene.
Denne type energi er baseret på omdannelsen af elektromagnetisk solstråling til elektrisk eller termisk energi.
Solkraftværker bruger solens energi både direkte ( fotovoltaiske solkraftværker , der arbejder på fænomenet intern fotoelektrisk effekt ), og indirekte ved hjælp af dampens kinetiske energi .
Det største solcelleanlæg Topaz Solar Farm har en kapacitet på 550 MW. Beliggende i Californien , USA.
SES for indirekte handling omfatter:
Kraftværker af denne type er termiske kraftværker, der bruger vand fra varme geotermiske kilder som varmebærer . På grund af fraværet af behovet for at opvarme vand, er GeoTPP'er meget mere miljøvenlige end TPP'er. Geotermiske kraftværker bygges i vulkanske områder, hvor vandet på relativt lave dybder overophedes over kogepunktet og siver til overfladen, hvilket nogle gange viser sig i form af gejsere . Adgang til underjordiske kilder udføres ved at bore brønde.
Denne gren af energi er specialiseret i produktion af energi fra biobrændstoffer . Det bruges til produktion af både elektrisk energi og varme .
Første generation af biobrændstofferBiobrændstof - brændstof fra biologiske råstoffer, opnået som regel som et resultat af behandling af biologisk affald . Der er også projekter af forskellig grad af sofistikering, der sigter mod at opnå biobrændstoffer fra cellulose og forskellige typer organisk affald, men disse teknologier er på et tidligt stadium af udvikling eller kommercialisering. Skelne:
Anden generations biobrændstoffer - forskellige typer brændstof opnået ved forskellige metoder til pyrolyse af biomasse, eller andre typer brændstof, ud over methanol, ethanol, biodiesel, opnået fra kilder til "anden generation" råmateriale. Hurtig pyrolyse gør det muligt at omdanne biomasse til en væske, der er nemmere og billigere at transportere, opbevare og bruge. Væsken kan bruges til at producere brændstof til biler eller brændstof til kraftværker.
Anden generations biobrændstofråmaterialekilder er lignocelluloseholdige forbindelser, der forbliver efter at fødevarekvalitetsdelene af det biologiske råmateriale er fjernet. Brugen af biomasse til produktion af anden generation af biobrændstoffer har til formål at reducere mængden af jord, der bruges til landbrug [28] . Planter - kilder til råvarer af anden generation omfatter [29] :
Af anden generation af biobrændstoffer, der sælges på markedet, er de mest berømte BioOil produceret af det canadiske firma Dynamotive og SunDiesel af det tyske firma Choren Industries GmbH [30] .
Ifølge skøn fra det tyske energiagentur ( Deutsche Energie-Agentur GmbH) (med nuværende teknologier) kan brændstofproduktion ved pyrolyse af biomasse dække 20 % af Tysklands behov for brændstof til biler. I 2030, med fremskridt inden for teknologi, kunne biomassepyrolyse levere 35 % af Tysklands brændstofforbrug til biler. Produktionsomkostningerne vil være mindre end €0,80 pr. liter brændstof.
Pyrolysis Network ( PyNe ) er en forskningsorganisation , der samler forskere fra 15 lande i Europa , USA og Canada .
Brugen af flydende pyrolyseprodukter af nåletræ er også meget lovende. For eksempel kan en blanding af 70% gummiterpentin , 25% methanol og 5% acetone , det vil sige tørre destillationsfraktioner af harpiksholdigt fyrretræ , med succes bruges som erstatning for A-80 benzin . Desuden bruges træaffald til destillation: grene , stub , bark . Produktionen af brændstoffraktioner når op på 100 kg pr. ton affald.
Tredje generation af biobrændstofferTredje generations biobrændstoffer er brændstoffer, der stammer fra alger .
Fra 1978 til 1996 undersøgte det amerikanske energiministerium høje oliealger under Aquatic Species Program. Forskerne konkluderede, at Californien , Hawaii og New Mexico er velegnede til industriel produktion af alger i åbne damme. I 6 år blev alger dyrket i 1000 m² damme. En dam i New Mexico har vist høj effektivitet til at opfange CO₂. Udbyttet var mere end 50 gram alger pr. 1 m² pr. dag. 200.000 hektar damme kan producere nok brændstof til det årlige forbrug af 5% af amerikanske biler (200.000 hektar er mindre end 0,1% af amerikansk jord, der er egnet til at dyrke alger).
Teknologien har stadig mange problemer. For eksempel elsker alger høje temperaturer ( ørkenklimaet er velegnet til deres produktion ), men yderligere temperaturregulering er påkrævet for at beskytte den dyrkede afgrøde mod nattetemperaturfald ("cold snaps"). I slutningen af 1990'erne blev teknologien ikke sat i industriel produktion på grund af de relativt lave omkostninger til olie på markedet.
Ud over at dyrke alger i åbne damme findes der teknologier til dyrkning af alger i små bioreaktorer placeret i nærheden af kraftværker . Spildvarme fra et kraftvarmeværk kan dække op til 77 % af varmebehovet til algedyrkning. Denne teknologi til dyrkning af algekultur er beskyttet mod daglige temperatursvingninger, kræver ikke et varmt ørkenklima - det vil sige, den kan anvendes på næsten ethvert fungerende termisk kraftværk.
KritikKritikere af udviklingen af biobrændstofindustrien hævder, at den stigende efterspørgsel efter biobrændstoffer tvinger landbrugsproducenter til at reducere arealet med fødevareafgrøder og omfordele dem til fordel for brændstofafgrøder [31] . Ved fremstilling af ethanol fra fodermajs bruges f.eks. destillationen til at producere foder til husdyr og fjerkræ. Ved produktion af biodiesel fra sojabønner eller raps bruges kagen til at producere foder til husdyr. Det vil sige, at produktionen af biobrændstoffer skaber endnu et trin i forarbejdningen af landbrugsråvarer.
I øjeblikket er der et ret stort antal tiltag til støtte for vedvarende energikilder. Nogle af dem har allerede vist sig at være effektive og forståelige for markedsdeltagerne. Blandt disse foranstaltninger er det værd at overveje mere detaljeret:
Grønne certifikater er certifikater, der bekræfter produktionen af en vis mængde elektricitet baseret på vedvarende energikilder. Disse certifikater kan kun opnås af fabrikanter, der er kvalificeret af den relevante myndighed. Et grønt certifikat bekræfter som udgangspunkt produktionen af 1 MWh, selvom denne værdi kan være anderledes. Det grønne certifikat kan sælges enten sammen med den producerede el eller separat, hvilket giver yderligere støtte til elproducenten. Særlige software- og hardwareværktøjer (WREGIS, M-RETS, NEPOOL GIS) bruges til at spore udstedelse og ejerskab af "grønne certifikater". Under nogle programmer kan certifikater akkumuleres (til senere brug i fremtiden) eller lånes (for at opfylde forpligtelser i indeværende år). Drivkraften bag mekanismen for cirkulation af grønne certifikater er behovet for, at virksomhederne opfylder forpligtelser, som de selv har påtaget sig eller pålagt af det offentlige. I udenlandsk litteratur er "grønne certifikater" også kendt som: Renewable Energy Certificates (RECs), Green tags, Renewable Energy Credits.
For at øge investeringsattraktiviteten af projekter baseret på vedvarende energikilder kan statslige organer indføre en mekanisme til delvis eller fuld kompensation for omkostningerne ved teknologisk tilslutning af generatorer baseret på vedvarende energikilder til nettet. Til dato, kun i Kina, påtager netorganisationer fuldt ud alle omkostningerne ved teknologisk forbindelse.
Den akkumulerede erfaring i verden giver os mulighed for at tale om faste tariffer som de mest succesrige foranstaltninger til at stimulere udviklingen af vedvarende energikilder. Disse VE-støtteforanstaltninger er baseret på tre hovedfaktorer:
Faste tariffer for VE-energi kan variere ikke kun for forskellige vedvarende energikilder, men også afhængigt af den installerede VE-kapacitet. En af mulighederne for et støttesystem baseret på faste tariffer er brugen af en fast præmie til markedsprisen på VE-energi. Som udgangspunkt betales et tillæg til prisen på produceret el eller en fast tarif over en tilstrækkelig lang periode (10-20 år), hvorved der sikres et afkast af investeringer, der investeres i projektet og giver overskud.
Denne støtteforanstaltning giver mulighed for at måle den elektricitet, der leveres til nettet, og yderligere bruge denne værdi i gensidige afregninger med strømforsyningsorganisationen. I henhold til "nettomålersystemet" modtager VE-ejeren et detaillån på et beløb svarende til eller større end den producerede el. I mange lande er elforsyningsselskaber ved lov forpligtet til at give forbrugerne mulighed for nettomåling.
På verdensplan investerede de i 2008 $51,8 milliarder i vindenergi, $33,5 milliarder i solenergi og $16,9 milliarder i biobrændstoffer. Europæiske lande investerede 50 milliarder dollars i alternativ energi i 2008, Amerika – 30 milliarder dollars, Kina – 15,6 milliarder dollars, Indien – 4,1 milliarder dollars [32] .
I 2009 beløb investeringerne i vedvarende energi på verdensplan sig til $160 milliarder, og i 2010 - $211 milliarder. I 2010 blev der investeret 94,7 milliarder dollars i vindenergi, 26,1 milliarder dollars i solenergi og 11 milliarder dollars i teknologier til energiproduktion fra biomasse og affald [33] .
Direkte omkostninger til konstruktion af kapaciteter koster 2,1-2,3 tusinde dollars / kW for vindproduktion og 2,3-2,7 tusinde dollars / kW for solenergiproduktion (fra 2021). Til sammenligning: Gasproduktionsanlæg koster i gennemsnit 1-1,1 tusind dollars/kW i verden med højere kapacitetsudnyttelsesrater [34] .
I 2021 har Egypten formået at godkende betydelige finansielle reformer, tiltrække permanente private investeringer (op til $3,1 milliarder) takket være et genoplivet forretningsmiljø og blive et internationalt regionalt energicenter ved at være vært for den kommende COP27- konference . Ud over en væsentlig omstrukturering af politikken for vedvarende energi forventes Egypten at blive en stor leverandør af vedvarende energi i 2030. [35] [36]
Ordbøger og encyklopædier | ||||
---|---|---|---|---|
|