ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ.

Возобновляемые источники энергии Материал из Википедии — свободной энциклопедии О журнале см. в разделе Возобновляемые источники энергии (журнал). Параболические отражатели концентрированной солнечной энергии вдалеке, расположенные прямоугольниками и освещающие равнину с заснеженными горами на заднем плане Ветряные турбины рядом с красной грунтовой дорогой Плотина " Три ущелья " на реке Янцзы в Китае Завод по производству биомассы в Шотландии. Примеры возобновляемых источников энергии: концентрированная солнечная энергия с теплоаккумуляцией в расплаве соли в Испании; энергия ветра в Южной Африке; плотина «Три ущелья» на реке Янцзы в Китае; электростанция на биомассе в Шотландии. Часть серии о Устойчивая энергетика Машина проезжает мимо четырёх ветряных турбин на поле, а на горизонте виднеются ещё несколько Энергосбережение Возобновляемые источники энергии Устойчивый транспорт Категориязначок Портал о возобновляемых источниках энергии vte Возобновляемая энергия (или зелёная энергия) — это энергия, получаемая из возобновляемых природных ресурсов, которые восполняются в человеческом масштабе времени. Наиболее широко используемыми видами возобновляемой энергии являются солнечная энергия, энергия ветра и гидроэнергия. Биоэнергия и геотермальная энергия также играют важную роль в некоторых странах. Некоторые также считают ядерную энергию возобновляемым источником энергии, хотя это спорный вопрос. Установки для производства возобновляемой энергии могут быть большими или маленькими и подходят как для городских, так и для сельских районов. Возобновляемые источники энергии часто используются вместе с дальнейшей электрификацией. Это имеет ряд преимуществ: электричество позволяет эффективно перемещать тепло и транспортные средства, а также является экологически чистым в точке потребления. Переменными источниками возобновляемой энергии являются те, которые имеют непостоянный характер, такие как энергия ветра и солнечная энергия. Напротив, к контролируемым возобновляемым источникам энергии относятся запруженная гидроэлектроэнергия, биоэнергия или геотермальная энергия. Процентное соотношение различных типов источников в ведущих странах-производителях возобновляемой энергии в каждом географическом регионе в 2023 году. Процентное соотношение различных типов источников в ведущих странах-производителях возобновляемой энергии в каждом географическом регионе в 2023 году. За последние 30 лет системы возобновляемой энергетики стали намного эффективнее и дешевле. Большая часть новых электростанций по всему миру теперь работает на возобновляемых источниках. За последнее десятилетие стоимость возобновляемых источников энергии, таких как солнечная и ветровая энергия, значительно снизилась, что сделало их более конкурентоспособными по сравнению с традиционными ископаемыми видами топлива. В большинстве стран фотоэлектрические солнечные или наземные ветряные электростанции являются самыми дешёвыми при строительстве новых электростанций.С 2011 по 2021 год доля возобновляемых источников энергии в мировом энергобалансе выросла с 20% до 28%. Большая часть этого прироста пришлась на солнечную и ветровую энергию, которая выросла с 2% до 10%. Доля ископаемых источников энергии сократилась с 68% до 62%. В 2022 году на возобновляемые источники энергии приходилось 30% мировой выработки электроэнергии, и, по прогнозам, к 2028 году этот показатель достигнет более 42%. Во многих странах на возобновляемые источники энергии уже приходится более 20% от общего объема энергоснабжения, а в некоторых странах более половины или даже вся электроэнергия вырабатывается из возобновляемых источников. Основная мотивация для замены ископаемого топлива возобновляемыми источниками энергии заключается в том, чтобы замедлить и в конечном итоге остановить изменение климата, которое, по общему мнению, в основном вызвано выбросами парниковых газов. В целом, возобновляемые источники энергии вызывают гораздо меньшие выбросы, чем ископаемое топливо. По оценкам Международного энергетического агентства, для достижения нулевого уровня выбросов к 2050 году 90% мировой электроэнергии должно вырабатываться из возобновляемых источников. Возобновляемые источники энергии также вызывают гораздо меньшее загрязнение воздуха, чем ископаемое топливо, улучшая состояние здоровья населения, и являются менее шумными. Внедрение возобновляемых источников энергии по-прежнему сталкивается с препятствиями, особенно субсидиями на ископаемое топливо, лоббированием со стороны действующих поставщиков электроэнергии, и противодействием местных властей использованию земли для установок возобновляемой энергетики. Как и любая добыча полезных ископаемых, добыча минералов, необходимых для многих технологий возобновляемой энергетики, также наносит ущерб окружающей среде. Кроме того, хотя большинство источников возобновляемой энергии являются экологически устойчивыми, некоторые из них таковыми не являются. Обзор Возобновляемые источники энергии, особенно солнечные фотоэлектрические и ветряные, вырабатывают всё большую долю электроэнергии. Уголь, нефть и природный газ остаются основными источниками энергии в мире, даже несмотря на то, что использование возобновляемых источников энергии начало стремительно раст. Смотрите также: Списки тем по возобновляемым источникам энергии Определение Под возобновляемыми источниками энергии обычно понимают энергию, получаемую из постоянно происходящих природных явлений.Международное энергетическое агентство определяет их как «энергию, получаемую из природных процессов, которые возобновляются быстрее, чем расходуются». Солнечная энергия, энергия ветра, гидроэлектроэнергия, геотермальная энергия и биомасса считаются основными видами возобновляемых источников энергии. Возобновляемые источники энергии часто вытесняют традиционные виды топлива в четырёх областях: производство электроэнергии, горячая вода/отопление помещений, транспорт и энергоснабжение в сельской местности (без подключения к сети). Хотя почти все виды возобновляемой энергии вызывают гораздо меньше выбросов углекислого газа, чем ископаемое топливо, этот термин не является синонимом низкоуглеродной энергии. Некоторые невозобновляемые источники энергии, такие как ядерная энергетика, [противоречиво] почти не производят выбросов, в то время как некоторые возобновляемые источники энергии могут быть очень углеродоёмкими, например сжигание биомассы, если оно не компенсируется посадкой новых растений. Возобновляемая энергия также отличается от устойчивой энергии, более абстрактного понятия, которое объединяет источники энергии на основе их общего долгосрочного воздействия на будущие поколения людей. Например, биомасса часто ассоциируется с неустойчивой вырубкой лесов. Роль в борьбе с изменением климата В рамках глобальных усилий по ограничению изменения климата большинство стран взяли на себя обязательство свести к нулю чистые выбросы парниковых газов. На практике это означает постепенный отказ от ископаемого топлива и замену его источниками энергии с низким уровнем выбросов. Этот столь необходимый процесс, названный "низкоуглеродными заменами" в отличие от других переходных процессов, включая добавление энергии, необходимо многократно ускорить, чтобы успешно смягчить последствия изменения климата. На Конференции ООН по изменению климата в 2023 году около трёх четвертей стран мира поставили перед собой цель утроить мощность возобновляемых источников энергии к 2030 году.Европейский союз намерен к тому же году вырабатывать 40% электроэнергии из возобновляемых источников. Другие преимущества Основная статья: Смягчение последствий изменения климата § Сопутствующие выгоды Возобновляемые источники энергии более равномерно распределены по миру, чем ископаемое топливо, которое сосредоточено в ограниченном количестве стран. Они также приносят пользу для здоровья, снижая загрязнение воздуха, вызванное сжиганием ископаемого топлива. Потенциальная экономия средств на здравоохранение во всем мире оценивается в триллионы долларов в год. Прерывистость Основная статья: Переменная возобновляемая энергия Энергия солнечного света или других возобновляемых источников преобразуется в потенциальную энергию для хранения в таких устройствах, как электрические аккумуляторы. Впоследствии накопленная потенциальная энергия преобразуется в электричество, которое добавляется в электросеть, даже если исходный источник энергии недоступен. Предполагаемый спрос на электроэнергию в течение недели в мае 2012 года и в мае 2020 года в Германии, демонстрирующий колебания солнечной и ветряной энергии как в течение дня, так и в течение месяца. Две наиболее важные формы возобновляемой энергии, солнечная и ветровая, являются прерывистыми источниками энергии: они не доступны постоянно, что приводит к более низким коэффициентам мощности. В отличие от них, электростанции, работающие на ископаемом топливе, обычно способны вырабатывать именно то количество энергии, которое требуется электросети в данный момент. Солнечную энергию можно получать только в течение дня, в идеале — при безоблачной погоде. Выработка энергии ветра может значительно меняться не только изо дня в день, но даже из месяца в месяц. Это создаёт проблемы при переходе от ископаемого топлива к возобновляемым источникам энергии: спрос на энергию часто будет выше или ниже того, что могут обеспечить возобновляемые источники. Оба сценария могут привести к перегрузке электрических сетей и отключениям электроэнергии. В среднесрочной перспективе такая изменчивость может потребовать сохранения некоторых газовых электростанций или других регулируемых источников энергии в резерве до тех пор, пока не будет накоплено достаточно энергии, не будет обеспечена гибкость спроса, не будут улучшены сети и/или не будет обеспечена базовая мощность из непериодических источников. В долгосрочной перспективе накопление энергии является важным способом борьбы с периодичностью. Использование разнообразных источников возобновляемой энергии и интеллектуальных сетей также может помочь сбалансировать спрос и предложение. Отраслевая связь сектора производства электроэнергии с другими секторами может повысить гибкость: например, транспортный сектор может быть связан путем зарядки электромобилей и передачи электроэнергии от транспортного средства в сеть. Аналогичным образом промышленный сектор может быть обеспечен водородом, получаемым электролизом, а строительный сектор - накоплением тепловой энергии для обогрева и охлаждения помещений. Создание избыточных мощностей для ветряных и солнечных электростанций может помочь обеспечить достаточное производство электроэнергии даже в плохую погоду. В хорошую погоду может потребоваться сократить производство электроэнергии, если нет возможности использовать или хранить избыточную электроэнергию. Накопитель электрической энергии Основные статьи: Накопитель энергии и Сетевое накопление энергии Хранение электроэнергии — это совокупность методов, используемых для хранения электроэнергии. Электроэнергия хранится в периоды, когда выработка (особенно из непостоянных источников, таких как энергия ветра, энергия приливов и отливов, солнечная энергия) превышает потребление, и возвращается в сеть, когда выработка падает ниже потребления. На гидроаккумулирующие электростанции приходится более 85% всей сетевой электроэнергии, хранящейся в аккумуляторах. Аккумуляторы все чаще используются для хранения[ и вспомогательных сетевых услуг и для бытовых нужд. «Зеленый» водород является более экономичным средством долгосрочного хранения возобновляемой энергии с точки зрения капитальных затрат по сравнению с гидроаккумулирующими электростанциями или аккумуляторами. Основные технологии Мощность возобновляемых источников энергии неуклонно растет, в первую очередь за счет солнечных фотоэлектрических установок. Солнечная энергия Основные статьи: Солнечная энергия, Солнечная электростанция и Обзор солнечной энергии Установленная мощность и другие ключевые проектные параметры Стоимость и год выпуска Глобальные мощности по производству электроэнергии 1419,0 ГВт (2023) Ежегодный темп роста мировых мощностей по производству электроэнергии 25% (2014-2023) Доля мирового производства электроэнергии 5.5% (2023) Выровненная стоимость мегаватт-часа Фотоэлектрические установки промышленного масштаба: 38,343 доллара США (2019) Первичные технологии Фотовольтаика, концентрированная солнечная энергия, солнечный тепловой коллектор Основные области применения Электричество, водонагрев, отопление, вентиляция, кондиционирование воздуха (ОВКВ) Небольшая фотоэлектрическая система на крыше в Бонне, Германия Komekurayama фотоэлектрическая электростанция в Кофу, Япония В 2022 году солнечная энергия произвела около 1,3 тераватт-часов (ТВт·ч) электроэнергии по всему миру, что составляет 4,6% мирового производства электроэнергии. Почти весь этот рост произошёл с 2010 года. Солнечную энергию можно использовать в любом месте, куда попадает солнечный свет; однако на количество солнечной энергии, которую можно использовать для производства электроэнергии, влияют погодные условия, географическое положение и время суток. Существует два основных способа использования солнечной энергии: солнечная тепловая энергия, которая преобразует солнечную энергию в тепло, и фотоэлектрическая энергия (ФЭ), которая преобразует её в электричество. ФЭ гораздо более распространена: по состоянию на 2022 год на её долю приходилось около двух третей мировых мощностей солнечной энергетики. Она также растет гораздо более быстрыми темпами: в 2021 году будет введено 170 ГВт новых мощностей[54] по сравнению с 25 ГВт солнечной тепловой энергии. Пассивное солнечное отопление относится к ряду строительных стратегий и технологий, направленных на оптимизацию распределения солнечного тепла в здании. Примеры включают солнечные трубы, ориентацию здания по сторонам света, использование строительных материалов, способных накапливать тепло, а также проектирование помещений с естественной циркуляцией воздуха. С 2020 по 2022 год инвестиции в солнечные технологии выросли почти в два раза — с 162 до 308 миллиардов долларов США — благодаря повышению зрелости отрасли и снижению затрат, особенно в сфере солнечной фотовольтаики (PV), на которую приходится 90% от общего объёма инвестиций. Китай и США были основными получателями инвестиций, на долю которых с 2013 года приходится около половины всех инвестиций в солнечную энергетику. Несмотря на сокращение мощностей в Японии и Индии из-за изменений в политике и пандемии COVID-19, рост в Китае, США и значительное увеличение мощностей благодаря программе льготных тарифов во Вьетнаме компенсировали это снижение. В период с 2013 по 2021 год в мире было введено 714 гигаватт (ГВт) солнечных фотоэлектрических и концентрированных солнечных электростанций (КЭС), при этом в 2021 году наблюдался заметный рост крупномасштабных установок для солнечного отопления, особенно в Китае, Европе, Турции и Мексике. Фотовольтаика Основные статьи: Рост фотовольтаики, Солнечная энергетика по странам, и Список фотоэлектрических электростанций Закон Суонсона, согласно которому цены на солнечные модули снижаются примерно на 20% при каждом удвоении установленной мощности, определяет «скорость обучения» солнечной фотоэлектрической энергии. Фотоэлектрическая система, состоящая из солнечных батарей, собранных в панели, преобразует свет в электрический постоянный ток посредством фотоэлектрического эффекта. У фотоэлектрических систем есть несколько преимуществ, которые делают их самой быстрорастущей технологией возобновляемой энергетики. Они дешёвые, не требуют особого ухода и масштабируемые; их можно легко добавить к существующей фотоэлектрической установке по мере необходимости. Их главный недостаток — низкая производительность в пасмурную погоду. Солнечные системы варьируются от небольших бытовых и коммерческих крышных или интегрированных в здание установок до крупных фотоэлектрических электростанций. Солнечные панели в доме могут использоваться либо только для этого дома, либо, если они подключены к электросети, могут быть объединены с миллионами других. Первая солнечная электростанция промышленного масштаба была построена в 1982 году в Хесперии, штат Калифорния компанией ARCO. Электростанция не приносила прибыли и была продана восемь лет спустя. Однако в последующие десятилетия фотоэлектрические элементы стали значительно эффективнее и дешевле. В результате с 2010 года использование фотоэлектрических элементов растёт в геометрической прогрессии.[65] Мировые мощности выросли с 230 ГВт в конце 2015 года до 890 ГВт в 2021 году. В период с 2016 по 2021 год в Китае быстрее всего росли мощности фотоэлектрических установок, которые увеличились на 560 ГВт, что больше, чем во всех странах с развитой экономикой вместе взятых Четыре из десяти крупнейших солнечных электростанций находятся в Китае, в том числе крупнейшая Golmud Solar Park в Китае. Солнечная тепловая энергия Основная статья: Солнечная тепловая энергия В отличие от фотоэлектрических элементов, которые преобразуют солнечный свет непосредственно в электричество, солнечные тепловые системы преобразуют его в тепло. Они используют зеркала или линзы для концентрации солнечного света на приёмнике, который, в свою очередь, нагревает резервуар с водой. Нагретую воду можно использовать в домах. Преимущество солнечных тепловых систем в том, что нагретую воду можно хранить до тех пор, пока она не понадобится, что устраняет необходимость в отдельной системе хранения энергии.[69] Солнечную тепловую энергию также можно преобразовывать в электричество, используя пар, образующийся при нагревании воды, для приведения в движение турбины, соединённой с генератором. Однако, поскольку производство электроэнергии таким способом обходится гораздо дороже, чем на фотоэлектрических электростанциях, сегодня их очень мало. Энергия ветра Основные статьи: Ветроэнергетика и ветроэнергетика по странам Выработка энергии ветром по регионам с течением времени. Бурбо, Северо-Запад-Англия Восход солнца на ветряной электростанции Фентон в Миннесоте, США Установленная мощность и другие ключевые проектные параметры Стоимость и год выпуска Глобальные мощности по производству электроэнергии 1017,2 ГВт (2023) Ежегодный темп роста мировых мощностей по производству электроэнергии 13% (2014-2023) Доля мирового производства электроэнергии 7.8% (20230 Выровненная стоимость мегаватт-часа Наземный ветер: 30,165 долларов США (2019) Основная технология Ветряная турбина, ветряная мельница Основные области применения Электричество, перекачка воды (ветряной насос) Люди использовали энергию ветра по крайней мере с 3500 года до н. э. До XX века она в основном применялась для приведения в движение кораблей, ветряных мельниц и водяных насосов. Сегодня подавляющее большинство энергии ветра используется для выработки электроэнергии с помощью ветряных турбин.[12] Номинальная мощность современных ветряных турбин промышленного масштаба составляет от 600 кВт до 9 МВт. Мощность, получаемая от ветра, зависит от куба скорости ветра, поэтому по мере увеличения скорости ветра выходная мощность увеличивается до максимальной для конкретной турбины.[75] Предпочтительными местами для ветряных электростанций являются районы с более сильным и постоянным ветром, такие как морские и высокогорные районы. В 2015 году энергия ветра обеспечила почти 4% мирового спроса на электроэнергию, при этом было установлено почти 63 ГВт новых мощностей ветроэлектростанций. Энергия ветра была основным источником новых мощностей в Европе, США и Канаде и вторым по величине источником в Китае. В Дании энергия ветра обеспечила более 40% спроса на электроэнергию, а в Ирландии, Португалии и Испании — почти по 20%.[76] Считается, что в глобальном масштабе долгосрочный технический потенциал ветроэнергетики в пять раз превышает текущее мировое производство энергии или в 40 раз превышает текущий спрос на электроэнергию, при условии, что будут преодолены все необходимые практические препятствия. Для этого потребуется установить ветряные турбины на больших территориях, особенно в районах с более высокими ветровыми ресурсами, например, на шельфе, а также, вероятно, использовать в промышленности новые типы турбин VAWT в дополнение к используемым в настоящее время установкам с горизонтальной осью. Поскольку скорость ветра в открытом море в среднем на ~90% выше, чем на суше, морские ресурсы могут вырабатывать значительно больше энергии, чем наземные турбины.[77] В 2020 году инвестиции в ветроэнергетику достигли 161 миллиарда долларов США, при этом 80% от общего объёма инвестиций с 2013 по 2022 год пришлись на наземные ветряные электростанции. В период с 2019 по 2020 год инвестиции в морскую ветроэнергетику почти удвоились и составили 41 миллиард долларов США, в основном благодаря политическим стимулам в Китае и расширению в Европе. В период с 2013 по 2021 год общая мощность ветряных электростанций увеличилась на 557 ГВт, при этом ежегодно вводилось в среднем 19% новых мощностей. Гидроэнергетика Основные статьи: Гидроэлектричество и гидроэнергетика Плотина «Три ущелья» для гидроэлектростанции на реке Янцзы в Китае Плотина Трех Ущелий и плотина Геджуба, Китай Установленная мощность и другие ключевые проектные параметры Стоимость и год выпуска Глобальные мощности по производству электроэнергии 1267,9 ГВт (2023) Ежегодный темп роста мировых мощностей по производству электроэнергии 1.9% (2014-2023) Доля мирового производства электроэнергии 14.3% (2023) Выровненная стоимость мегаватт-часа 65,581 доллара США (2019) Основная технология Плотина Основные области применения Электричество, гидроаккумулирующие устройства, механическая энергия Поскольку вода примерно в 800 раз плотнее воздуха, даже медленно текущая вода или умеренная морская волна могут вырабатывать значительное количество энергии. Вода может вырабатывать электричество с эффективностью преобразования около 90%, что является самым высоким показателем среди возобновляемых источников энергии.Существует множество видов энергии воды: Исторически гидроэлектроэнергия вырабатывалась за счёт строительства крупных гидроэлектростанций и водохранилищ, которые до сих пор популярны в развивающихся странах.[82] Крупнейшими из них являются плотина «Три ущелья» (2003) в Китае и плотина Итайпу (1984), построенная Бразилией и Парагваем. Малые гидроэлектростанции — это гидроэлектростанции, которые обычно вырабатывают до 50 МВт энергии. Они часто используются на небольших реках или в качестве малозатратных проектов на более крупных реках. Китай является крупнейшим производителем гидроэлектроэнергии в мире и имеет более 45 000 малых гидроэлектростанций. Гидроэлектростанции, работающие на энергии текущей воды, получают энергию из рек без создания большого водохранилища. Вода обычно транспортируется вдоль берега речной долины (с помощью каналов, труб и/или туннелей) до тех пор, пока не окажется высоко над дном долины, после чего ей можно позволить падать через водосливную плотину, приводя в движение турбину. Гидроэлектростанция, работающая на энергии текущей воды, может вырабатывать большое количество электроэнергии, как, например, плотина Чиф-Джозеф на реке Колумбия в США. Однако многие гидроэлектростанции, расположенные на реках, являются микрогидроэлектростанциями или пикогидроэлектростанциями. Большая часть гидроэлектроэнергии является гибкой, что делает её дополнением к ветряной и солнечной энергии. В 2021 году мировая мощность возобновляемых гидроэлектростанций составила 1360 ГВт. Только треть мирового гидроэнергетического потенциала в 14 000 ТВт·ч/год была освоена.[86][87] Новые гидроэнергетические проекты сталкиваются с противодействием со стороны местных сообществ из-за их большого влияния на окружающую среду, в том числе из-за переселения людей и затопления мест обитания диких животных и сельскохозяйственных угодий. Высокая стоимость и длительные сроки получения разрешений, в том числе на оценку воздействия на окружающую среду и рисков, а также отсутствие экологической и социальной приемлемости являются основными проблемами для новых проектов. Старинные плотины часто модернизируют, чтобы повысить их эффективность и мощность, а также ускорить реагирование на изменения в сети. Там, где позволяют обстоятельства, существующие плотины, такие как плотина Рассел, построенная в 1985 году, могут быть модернизированы с помощью «обратного» гидроаккумулирующего хранилища, которое полезно для пиковых нагрузок или для поддержки непостоянной ветряной и солнечной энергии. Поскольку регулируемая мощность более ценна, чем VRE[91][92] страны с крупными гидроэлектростанциями, такие как Канада и Норвегия, тратят миллиарды на расширение своих сетей для торговли с соседними странами, имеющими ограниченные гидроресурсы. Биоэнергетика Основная статья: Биоэнергетика Дополнительная информация: Биомасса (энергия) § Воздействие на окружающую среду Установленная мощность и другие ключевые проектные параметры Стоимость и год выпуска Глобальные мощности по производству электроэнергии 150,3 ГВт (2023) Ежегодный темп роста мировых мощностей по производству электроэнергии 5.8% (2014-2023) Доля мирового производства электроэнергии 2.4% (2022) Выровненная стоимость мегаватт-часа 118,908 долларов США (2019) Первичные технологии Биомасса, биотопливо Основные области применения Электричество, отопление, приготовление пищи, транспортные виды топлива Биомасса — это биологический материал, получаемый из живых или недавно живших организмов. Чаще всего это растения или материалы растительного происхождения. В качестве источника энергии биомассу можно использовать либо напрямую путём сжигания для получения тепла, либо преобразовывать в более энергоёмкое биотопливо, такое как этанол. Древесина является наиболее значимым источником энергии из биомассы по состоянию на 2012 год и обычно получается из деревьев, вырубленных по лесохозяйственным причинам или для предотвращения пожаров. Муниципальные древесные отходы — например, строительные материалы или опилки — также часто сжигаются для получения энергии. Крупнейшими производителями биоэнергии на основе древесины на душу населения являются страны с большими лесными массивами, такие как Финляндия, Швеция, Эстония, Австрия и Дания. Биоэнергетика может наносить вред окружающей среде, если вырубаются старовозрастные леса, чтобы освободить место для выращивания сельскохозяйственных культур. В частности, спрос на пальмовое масло для производства биодизеля способствовал вырубке тропических лесов в Бразилии и Индонезии. Кроме того, при сжигании биомассы всё равно образуются выбросы углекислого газа, хотя и в гораздо меньших количествах, чем при сжигании ископаемого топлива (39 граммов CO2 на мегаджоуль энергии по сравнению с 75 г/МДж для ископаемого топлива). Некоторые источники биомассы являются неустойчивыми при нынешних темпах эксплуатации (по состоянию на 2017 год). Электростанция CHP, использующая древесину для снабжения 30 000 домохозяйств во Франции Биотопливо Основная статья: Биотопливо Смотрите также: Топливо на этаноле, Устойчивое биотопливо, и Вопросы, связанные с биотопливом Биотопливо в основном используется на транспорте, обеспечивая 3,5% мирового спроса на транспортную энергию в 2022 году, по сравнению с 2,7% в 2010 году. биоджеты будут важны для краткосрочного сокращения выбросов углекислого газа при дальнемагистральных рейсах. Помимо древесины, основными источниками биоэнергии являются биоэтанол и биодизель. Биоэтанол обычно получают путем ферментации сахарных компонентов таких культур, как сахарный тростник и кукуруза, в то время как биодизельное топливо в основном производится из масел, извлеченных из растений, таких как соевое масло и кукурузное масло. Большинство культур, используемых для производства биоэтанола и биодизельного топлива, выращиваются специально для этой цели, хотя по состоянию на 2015 год на долю использованного растительного масла приходилось 14% масла, используемого для производства биодизельного топлива. Биомасса, используемая для производства биотоплива, варьируется в зависимости от региона. Кукуруза является основным сырьём в Соединённых Штатах, в то время как в Бразилии преобладает сахарный тростник. В Европейском союзе, где биодизель более распространён, чем биоэтанол, основными видами сырья являются рапсовое масло и пальмовое масло. В Китае, хотя он производит сравнительно меньше биотоплива, в основном используются кукуруза и пшеница. Во многих странах биотопливо либо субсидируется, либо обязательно включается в топливные смеси. Плантация сахарного тростника для производства этанола в Бразилии Существует множество других источников биоэнергии, которые являются более нишевыми или пока не подходят для использования в больших масштабах. Например, биоэтанол можно производить из целлюлозных частей сельскохозяйственных культур, а не только из семян, как это принято сегодня.[111] Сахарное сорго может быть многообещающим альтернативным источником биоэтанола благодаря своей устойчивости к широкому спектру климатических условий.[112] Коровий навоз можно преобразовывать в метан. Также проводится множество исследований, связанных с водорослевым топливом, которое привлекательно тем, что водоросли являются непищевым ресурсом, растут примерно в 20 раз быстрее, чем большинство пищевых культур, и их можно выращивать практически где угодно. Автобус, работающий на биодизеле Геотермальная энергия Основные статьи: Геотермальная энергия, Геотермальная энергия, Возобновляемая тепловая энергия, и Геотермальная энергетика в Соединенных Штатах Пар, поднимающийся над геотермальной электростанцией Несьявеллир в Исландии Геотермальная станция в Гейзерс, Калифорния, США Крафла, геотермальная электростанция в Исландии Установленная мощность и другие ключевые проектные параметры Стоимость и год выпуска Глобальные мощности по производству электроэнергии 14,9 ГВт (2023) Ежегодный темп роста мировых мощностей по производству электроэнергии 3.4% (2014-2023) Доля мирового производства электроэнергии <1% (2018)[117] Выровненная стоимость мегаватт-часа 58,257 долларов США (2019)[118] Первичные технологии Электростанции с сухим паром, мгновенным испарением и бинарным циклом Основные области применения Электричество, отопление Геотермальная энергия — это тепловая энергия (тепло), получаемая из земной коры. Он поступает из нескольких различных источников, наиболее значительным из которых является медленный радиоактивный распад минералов, содержащихся в недрах Земли,, а также некоторое остаточное тепло от формирования Земли.[119] Часть тепла выделяется вблизи поверхности Земли в земной коре, но часть также поступает из глубин Земли из мантии и ядра.[119] Добыча геотермальной энергии возможна в основном в странах, расположенных на края тектонической плиты, где горячая мантия Земли более обнажена.[120] По состоянию на 2023 год в Соединённых Штатах самая большая геотермальная мощность (2,7 ГВт, или менее 0,2% от общей энергетической мощности страны[122]), за ними следуют Индонезия и Филиппины. В 2022 году мировая мощность составила 15 ГВт.[120] Геотермальную энергию можно использовать либо непосредственно для обогрева домов, как это принято в Исландии, где почти вся энергия является возобновляемой, либо для выработки электроэнергии. В меньших масштабах геотермальную энергию можно вырабатывать с помощью геотермальных тепловых насосов, которые могут извлекать тепло из грунта с температурой ниже 30 °C (86 °F), что позволяет использовать их на относительно небольшой глубине в несколько метров. Для выработки электроэнергии требуются крупные установки и температура грунта не менее 150 °C (302 °F). В некоторых странах, таких как Кения (43%) и Индонезия (5%), на долю электроэнергии, вырабатываемой из геотермальной энергии, приходится значительная часть общего объема. Технический прогресс может в конечном итоге сделать геотермальную энергию более доступной. Например, усовершенствованные геотермальные системы предполагают бурение на глубину около 10 километров (6,2 мили) в Землю, разрушение горячих пород и извлечение тепла с помощью воды. Теоретически этот тип добычи геотермальной энергии можно осуществлять в любой точке Земли. Новые технологии Существуют и другие технологии возобновляемой энергетики, которые всё ещё находятся в разработке, в том числе усовершенствованные геотермальные системы, концентрированная солнечная энергия, целлюлозный этанол и морская энергия.[124][125] Эти технологии ещё не получили широкого распространения или имеют ограниченную коммерциализацию. Некоторые из них могут иметь потенциал, сравнимый с другими технологиями возобновляемой энергетики, но всё ещё зависят от дальнейших прорывов в области исследований, разработок и инженерии.[125] Усовершенствованные геотермальные системы Основная статья: Усовершенствованные геотермальные системы Усовершенствованные геотермальные системы (EGS) — это новый тип геотермальных электростанций, которым для выработки энергии не требуются естественные резервуары с горячей водой или паром. Большая часть подземного тепла в пределах досягаемости бурения находится в твёрдых породах, а не в воде. Технологии EGS используют гидроразрыв пласта для разрушения этих пород и высвобождения содержащегося в них тепла, которое затем извлекается путём закачки воды в землю. Этот процесс иногда называют «горячим сухим камнем» (HDR). В отличие от традиционной добычи геотермальной энергии, EGS может быть реализована в любой точке мира в зависимости от стоимости бурения. Проекты EGS до сих пор в основном ограничивались демонстрационными установками, поскольку эта технология является капиталоёмкой из-за высокой стоимости бурения. Морская энергия Основная статья: Морская энергетика Вид с высоты птичьего полета на приливную электростанцию Сива в Южной Корее Морская энергия (также иногда называемая энергией океана) — это энергия, переносимая океанскими волнами, приливами, солёностью и разницей температур в океане. Технологии, позволяющие использовать энергию движущейся воды, включают энергию волн, энергию морских течений и энергию приливов. Обратный электродиализ (RED) — это технология производства электроэнергии путём смешивания пресной воды и солёной морской воды в больших энергетических ячейках. Большинство технологий сбора морской энергии все еще находятся на низком уровне технологической готовности и не используются в больших масштабах. Приливная энергия, как правило, считается наиболее развитой, но не получила широкого распространения. Крупнейшая в мире приливная электростанция находится на озере Сихва в Южной Корее, где вырабатывается около 550 гигаватт-часов электроэнергии в год. Инфракрасное тепловое излучение Земли Земля излучает примерно 1017 Вт инфракрасного теплового излучения, которое направляется в холодное космическое пространство. Солнечная энергия попадает на поверхность и в атмосферу Земли и вырабатывает тепло. С помощью различных теоретических устройств, таких как сборщик излучаемой энергии (EEH) или терморадиационный диод, этот поток энергии можно преобразовать в электричество. Теоретически эту технологию можно использовать в ночное время. Прочее Топливо из водорослей Основная статья: Топливо из водорослей Производство жидкого топлива из богатых маслом (жиром) видов водорослей является актуальной темой исследований. Пробуются различные микроводоросли, выращенные в открытых или закрытых системах, в том числе в системах, которые можно установить на заброшенных и пустынных землях. Солнечная энергетика космического базирования Основная статья: солнечная энергия космического базирования Было выдвинуто множество предложений по использованию солнечной энергии в космосе, в соответствии с которыми очень большие спутники с фотоэлектрическими панелями были бы оснащены микроволновыми передатчиками для передачи энергии на наземные приёмники. В исследовании, проведённом в 2024 году Управлением по научно-технической политике НАСА, рассматривалась эта концепция, и был сделан вывод, что при использовании современных и будущих технологий она будет экономически неконкурентоспособной. Водяной пар Сбор статического электричества с капель воды на металлических поверхностях — это экспериментальная технология, которая была бы особенно полезна в странах с низким уровнем дохода с относительной влажностью воздуха более 60%. Ядерная энергетика Реакторы-размножители в принципе могут, в зависимости от используемого топливного цикла, извлекать почти всю энергию, содержащуюся в уране или ториуме, снижая потребность в топливе в 100 раз по сравнению с широко используемыми одноконтурными легководными реакторами, которые извлекают менее 1% энергии из актинидного металла (урана или тория), добываемого из земли. Высокая топливная эффективность реакторов-размножителей может значительно снизить опасения по поводу поставок топлива, энергии, используемой при добыче, и хранения радиоактивных отходов. Благодаря добыче урана из морской воды (в настоящее время слишком дорогой, чтобы быть экономичной) топлива для реакторов-размножителей достаточно, чтобы удовлетворить мировые потребности в энергии в течение 5 миллиардов лет при общем уровне энергопотребления 1983 года, что делает ядерную энергию эффективно возобновляемой.В дополнение к морской воде средние гранитные породы земной коры содержат значительное количество урана и тория, с помощью которых реакторы-размножители могут в изобилии обеспечивать энергией оставшийся срок службы Солнца на главной последовательности эволюции звезд. Искусственный фотосинтез Основная статья: Искусственный фотосинтез Искусственный фотосинтез использует методы, включая нанотехнологии, для накопления солнечной электромагнитной энергии в химических связях путем расщепления воды с образованием водорода, а затем использования диоксида углерода для получения метанола. Исследователи в этой области стремились разработать молекулярные имитации фотосинтеза, которые используют более широкую область солнечного спектра, используют каталитические системы, изготовленные из распространенных недорогих материалов, которые являются прочными, легко восстанавливаемыми, нетоксичными, стабильными в различных условиях окружающей среды и работают более эффективно, позволяя большей доле энергии фотонов попадать в соединения-аккумуляторы, то есть углеводы (вместо того, чтобы создавать и поддерживать живые клетки). Однако известные исследования сталкиваются с препятствиями. Компания Sun Catalytix, дочерняя компания Массачусетского технологического института, в 2012 году прекратила масштабирование своего прототипа топливного элемента, потому что он не даёт существенной экономии по сравнению с другими способами получения водорода из солнечного света. Тенденции рынка и отрасли Основная статья: Коммерциализация возобновляемых источников энергии Большинство новых возобновляемых источников энергии — это солнечная энергия, за ней следует энергия ветра, затем гидроэнергия и биоэнергия.[146] Инвестиции в возобновляемые источники энергии, особенно в солнечную энергию, как правило, более эффективны в создании рабочих мест, чем инвестиции в уголь, газ или нефть.[147][148] По состоянию на 2020 год в сфере возобновляемых источников энергии по всему миру было занято около 12 миллионов человек, при этом в солнечной энергетике было занято почти 4 миллиона человек.[149] Однако по состоянию на февраль 2024 года предложение рабочей силы в сфере солнечной энергетики в мире значительно отстаёт от спроса, поскольку университеты по всему миру по-прежнему готовят больше специалистов для отраслей, связанных с ископаемым топливом, чем для отраслей, связанных с возобновляемыми источниками энергии.[150] В 2021 году на Китай пришлось почти половина мирового прироста возобновляемой электроэнергии.[151] В 135 странах установлено 3146 гигаватт, а в 156 странах действуют законы, регулирующие сектор возобновляемых источников энергии.[7][152] В 2020 году во всем мире насчитывалось более 10 миллионов рабочих мест, связанных с возобновляемыми источниками энергии, при этом солнечные фотоэлектрические установки были крупнейшим работодателем в сфере возобновляемых источников энергии.[153] В период с 2019 по 2022 год в секторах чистой энергетики во всем мире было создано около 4,7 миллиона рабочих мест, а к 2022 году их общее количество составило 35 миллионов.[154]: 5 Использование по секторам или приложениям Некоторые исследования показывают, что глобальный переход на 100% возобновляемые источники энергии во всех отраслях — энергетике, теплоснабжении, транспорте и промышленности — возможен и экономически целесообразен. Одной из мер по декарбонизации транспорта является более широкое использование электромобилей (EV). Несмотря на это и использование биотоплива, такого как биодизель, менее 4% энергии, используемой в транспорте, вырабатывается из возобновляемых источников. Иногда водородные топливные элементы используются для перевозки тяжелых грузов. В то же время в будущем электротопливо может сыграть более важную роль в декарбонизации таких трудно поддающихся сокращению выбросов отраслей, как авиация и морское судоходство. Солнечное водяное отопление вносит важный вклад в возобновляемые источники тепла во многих странах, особенно в Китае, на долю которого в настоящее время приходится 70% мирового объема (180 ГВт·ч). Большинство этих систем установлены в многоквартирных домах и удовлетворяют потребности в горячей воде примерно 50–60 миллионов домохозяйств в Китае. Во всем мире общее количество установленных систем солнечного водяного отопления удовлетворяет потребности в горячем водоснабжении более 70 миллионов домохозяйств. Тепловые насосы обеспечивают как отопление, так и охлаждение, а также выравнивают кривую спроса на электроэнергию и, таким образом, становятся всё более востребованными. Возобновляемая тепловая энергия также быстро набирает популярность. Около 10% энергии для отопления и охлаждения вырабатывается из возобновляемых источников. Сравнение затрат Международное агентство по возобновляемым источникам энергии (IRENA) заявило, что ~86% (187 ГВт) мощностей, добавленных в 2022 году, были дешевле, чем электроэнергия, вырабатываемая из ископаемого топлива. IRENA также заявило, что мощности, добавленные с 2000 года, сократили расходы на электроэнергию в 2022 году как минимум на 520 миллиардов долларов, а в странах, не входящих в ОЭСР, экономия от добавленных в 2022 году мощностей за всю жизнь сократит расходы на 580 миллиардов долларов. Установлен TWp Рост ДВА раза в год Производство на установленную мощностьЧ Энергия ТВт·ч/год* Рост ТВт/год* Выровненная стоимость ¢ долларов США/кВтч Средние аукционные цены в центах США/кВт⋅ч Развитие экономики 2010–2019 Солнечная фотоэлектрическая система 0.580 0.098 13% 549 123 6.8 3.9 −82% Солнечный CSP 0.006 0.0006 13% 6.3 0.5 18.2 7.5 −47% Ветер В море 0.028 0.0045 33% 68 11.5 11.5 8.2 −30% Ветер На Берегу 0.594 0.05 25% 1194 118 5.3 4.3 −38% Гидро 1.310 0.013 38% 4267 90 4.7 +27% Биоэнергетика 0.12 0.006 51% 522 27 6.6 −13% Геотермальная энергия 0.014 0.00007 74% 13.9 0.7 7.3 +49% * = 2018. Все остальные значения за 2019 год. Рост использования возобновляемых источников энергии Инвестиции и источники Инвестиции: компании, правительства и домохозяйства вкладывают все больше средств в декарбонизацию, включая возобновляемые источники энергии (солнечную, ветровую), электромобили и связанную с ними инфраструктуру для зарядки, накопители энергии, энергоэффективные системы отопления, улавливание и хранение углерода, а также водород. Инвестиции в чистую энергетику выиграли от восстановления экономики после пандемии, глобального энергетического кризиса, связанного с высокими ценами на ископаемое топливо, и растущей политической поддержки в разных странах. Страны, в наибольшей степени зависящие от ископаемого топлива для производства электроэнергии, сильно различаются по тому, какая часть этой электроэнергии вырабатывается из возобновляемых источников, что приводит к большим различиям в потенциале роста возобновляемых источников. Затраты Усредненная стоимость: по мере все более широкого внедрения возобновляемых источников энергии стоимость снизилась, особенно в отношении энергии, вырабатываемой солнечными батареями. Усреднённая стоимость электроэнергии (LCOE) — это показатель средней чистой приведённой стоимости производства электроэнергии на электростанции за весь срок её эксплуатации. В прошлом затраты на производство возобновляемой энергии значительно снизились, при этом 62% от общего объема возобновляемой энергии, произведенной в 2020 году, имели более низкие затраты, чем самый дешевый вариант использования ископаемого топлива. «Кривые обучения»: динамика затрат и внедрения с течением времени, при этом более крутые линии показывают большее снижение затрат по мере внедрения. По мере внедрения возобновляемые источники энергии выигрывают от кривых обучения и эффекта масштаба. Результаты недавнего обзора литературы показали, что по мере того, как эмитенты парниковых газов (ПГ) начинают нести ответственность за ущерб, причиненный выбросами ПГ, приводящими к изменению климата, высокая стоимость снижения ответственности станет мощным стимулом для внедрения технологий возобновляемой энергетики. За десятилетие с 2010 по 2019 год мировые инвестиции в возобновляемые источники энергии, за исключением крупных гидроэлектростанций, составили 2,7 триллиона долларов США, из которых 818 миллиардов долларов США пришлось на Китай, 392,3 миллиарда долларов США — на США, 210,9 миллиарда долларов США — на Японию, 183,4 миллиарда долларов США — на Германию и 126,5 миллиарда долларов США — на Великобританию.[183] Это более чем в три, а возможно, и в четыре раза превышает эквивалентную сумму, инвестированную в период с 2000 по 2009 год (данные за 2000–2003 годы отсутствуют). По состоянию на 2022 год около 28% электроэнергии в мире вырабатывалось из возобновляемых источников. В 1990 году этот показатель составлял 19%. Прогнозы на будущее Смотрите также: Энергетический переход В 2023 году прогнозируется, что к 2030 году выработка электроэнергии из ветряных и солнечных источников превысит 30%. В отчёте МЭА за декабрь 2022 года прогнозируется, что в период с 2022 по 2027 год возобновляемые источники энергии вырастут почти на 2400 ГВт, что равно всей установленной мощности электростанций в Китае в 2021 году. Это на 85% больше, чем за предыдущие пять лет, и почти на 30% больше, чем прогнозировало МЭА в отчёте за 2021 год, что является самым значительным повышением прогноза за всю историю. На возобновляемые источники энергии будет приходиться более 90% прироста мировых мощностей по производству электроэнергии в течение прогнозируемого периода. МЭА считает, что для достижения нулевого уровня выбросов к 2050 году 90% мировой электроэнергии должно вырабатываться из возобновляемых источников. В июне 2022 года исполнительный директор МЭА Фатих Бирол заявил, что странам следует больше инвестировать в возобновляемые источники энергии, чтобы «снизить давление на потребителей из-за высоких цен на ископаемое топливо, сделать наши энергетические системы более безопасными и помочь миру достичь наших климатических целей». Пятилетний план Китая до 2025 года включает увеличение прямого нагрева с помощью возобновляемых источников энергии, таких как геотермальная и солнечная энергия. REPowerEU, план ЕС по избавлению от зависимости от ископаемого российского газа, как ожидается, потребует гораздо больше зеленого водорода. Ожидается, что после переходного периода производство возобновляемой энергии составит большую часть мирового производства энергии. В 2018 году компания по управлению рисками DNV GL прогнозирует, что к 2050 году мировой энергетический баланс будет поровну распределён между ископаемыми и неископаемыми источниками.[ Страны Ближнего Востока также планируют снизить свою зависимость от ископаемого топлива. Многие запланированные «зелёные» проекты к 2050 году обеспечат 26% энергоснабжения региона, сократив выбросы на 1,1 Гт CO2 в год. Крупные проекты по возобновляемым источникам энергии на Ближнем Востоке: Солнечный парк Мохаммеда бен Рашида Аль Мактума в Дубе, ОАЭ Солнечная электростанция Шуайба в провинции Мекка, Саудовская Аравия Проект NEOM по производству зеленого водорода в NEOM, Саудовская Аравия Проект ветроэнергетики в Суэцком заливе, Египет Солнечный парк Аль-Аджбан в Абу-Даби, ОАЭ Спрос В июле 2014 года WWF и Институт мировых ресурсов созвали обсуждение с участием ряда крупных компаний США, которые заявили о своем намерении увеличить использование возобновляемых источников энергии. В ходе этих обсуждений был определен ряд "принципов", которые компании, стремящиеся к более широкому доступу к возобновляемым источникам энергии, сочли важными рыночными результатами. Эти принципы включали выбор (между поставщиками и между продуктами), конкурентоспособность затрат, долгосрочные поставки по фиксированной цене, доступ к сторонним механизмам финансирования и сотрудничество. В статистике Великобритании, опубликованной в сентябре 2020 года, отмечается, что «доля спроса, удовлетворяемого за счёт возобновляемых источников энергии, варьируется от минимума в 3,4% (для транспорта, в основном за счёт биотоплива) до максимума в более чем 20% для «других конечных потребителей», то есть в основном для сферы услуг и коммерческого сектора, которые потребляют относительно большое количество электроэнергии, а также для промышленности». В некоторых регионах отдельные домохозяйства могут выбрать покупку возобновляемой энергии в рамках программы «зеленой» энергии для потребителей. Развивающиеся страны Этот раздел является выдержкой из «Возобновляемых источников энергии в развивающихся странах».[править] Возобновляемые источники энергии в развивающихся странах становятся всё более популярной альтернативой ископаемому топливу, поскольку эти страны наращивают объёмы энергоснабжения и борются с энергетической бедностью. Когда-то считалось, что технологии возобновляемой энергетики недоступны для развивающихся стран Однако с 2015 года инвестиции в негидроэнергетику в развивающихся странах были выше, чем в развитых, и в 2019 году составили 54% от мировых инвестиций в возобновляемую энергетику.[195] Международное энергетическое агентство прогнозирует, что возобновляемые источники энергии обеспечат большую часть роста энергопотребления до 2030 года в Африке, Центральной и Южной Америке, а также 42% роста энергопотребления в Китае. Большинство развивающихся стран обладают богатыми ресурсами возобновляемых источников энергии, включая солнечную энергию, энергию ветра, геотермальную энергию и биомассу, а также способностью производить относительно трудоёмкие системы, которые используют эти ресурсы. Развивая такие источники энергии, развивающиеся страны могут снизить свою зависимость от нефти и природного газа, создавая энергетические портфели, которые менее подвержены росту цен. Во многих случаях эти инвестиции могут быть менее затратными, чем системы, работающие на ископаемом топливе. В Кении геотермальная электростанция «Олкария V» является одной из крупнейших в мире. Проект плотины «Возрождение Великой Эфиопии» включает в себя ветряные турбины. После завершения строительства солнечная электростанция «Уарзазат» в Марокко будет обеспечивать электроэнергией более миллиона человек. Политика Доля производства электроэнергии из возобновляемых источников, 2023. Число смертей, вызванных использованием ископаемого топлива (площадь прямоугольников на графике), значительно превышает число смертей, вызванных производством возобновляемой энергии (прямоугольники едва заметны на графике). Политика поддержки возобновляемых источников энергии сыграла важную роль в их распространении. В начале 2000-х годов Европа доминировала в разработке энергетической политики, но сейчас большинство стран мира в той или иной форме проводят энергетическую политику. Международное агентство по возобновляемым источникам энергии (IRENA) является межправительственной организацией, занимающейся продвижением внедрения возобновляемых источников энергии во всем мире. Она направлена на предоставление конкретных рекомендаций по вопросам политики и содействие наращиванию потенциала и передаче технологий. IRENA была образована в 2009 году, когда 75 стран подписали хартию IRENA. По состоянию на апрель 2019 года IRENA насчитывает 160 государств-членов. Тогдашний Генеральный секретарь Организации Объединенных Наций Пан Ги Мун заявил, что возобновляемые источники энергии могут поднять беднейшие страны на новый уровень благосостояния, и в сентябре 2011 года он запустил инициативу ООН «Устойчивая энергетика для всех» по улучшению доступа к энергии, повышению эффективности и внедрению возобновляемых источников энергии. Парижское соглашение 2015 года об изменении климата побудило многие страны разработать или усовершенствовать политику в области возобновляемых источников энергии. В 2017 году в общей сложности 121 страна приняла ту или иную форму политики в области возобновляемых источников энергии. В 176 странах в том году были установлены национальные цели.[208] Кроме того, существует широкий спектр мер на государственном/региональном и местном уровнях. Некоторые коммунальные предприятия помогают планировать или устанавливать энергоэффективные системы в жилых домах. Многие национальные, региональные и местные органы власти создали «зелёные банки». «Зелёный банк» — это квазигосударственное финансовое учреждение, которое использует государственный капитал для привлечения частных инвестиций в экологически чистые энергетические технологии. «Зелёные банки» используют различные финансовые инструменты для устранения пробелов на рынке, которые препятствуют внедрению экологически чистой энергии. Глобальную и национальную политику в области возобновляемых источников энергии можно разделить по секторам, таким как сельское хозяйство, транспорт, строительство, промышленность: Климатическая нейтральность (чистые нулевые выбросы) к 2050 году — главная цель Европейского зелёного курса. Чтобы Европейский союз достиг своей цели по климатической нейтральности, необходимо декарбонизировать его энергетическую систему, стремясь к достижению «чистых нулевых выбросов парниковых газов к 2050 году». Финансы В отчёте Международного агентства по возобновляемым источникам энергии (IRENA) за 2023 год о финансировании возобновляемых источников энергии отмечается стабильный рост инвестиций с 2018 года: 348 миллиардов долларов США в 2020 году (рост на 5,6% по сравнению с 2019 годом), 430 миллиардов долларов США в 2021 году (рост на 24% по сравнению с 2020 годом) и 499 миллиардов долларов США в 2022 году (рост на 16%). Эта тенденция обусловлена растущим признанием роли возобновляемых источников энергии в смягчении последствий изменения климата и повышении энергетической безопасности, а также интересом инвесторов к альтернативам ископаемому топливу. Такие меры, как компенсационные тарифы в Китае и Вьетнаме, значительно ускорили внедрение возобновляемых источников энергии. Кроме того, с 2013 по 2022 год стоимость установки солнечных фотоэлектрических (PV) и наземных ветряных электростанций снизилась на 69%, 33% и 45% соответственно, что сделало возобновляемые источники энергии более рентабельными. В период с 2013 по 2022 год в секторе возобновляемых источников энергии произошла значительная переориентация инвестиционных приоритетов. Инвестиции в технологии солнечной и ветряной энергетики заметно выросли. В то же время инвестиции в другие возобновляемые технологии, такие как гидроэнергетика (включая гидроаккумулирующую гидроэнергетику), биомасса, биотопливо, геотермальная энергия и морская энергия, значительно сократились. Примечательно, что с 2017 по 2022 год инвестиции в эти альтернативные возобновляемые технологии сократились на 45%, упав с 35 до 17 миллиардов долларов США. В 2023 году в секторе возобновляемых источников энергии наблюдался значительный рост инвестиций, особенно в солнечные и ветряные технологии, на общую сумму около 200 миллиардов долларов США, что на 75% больше, чем в предыдущем году. Увеличение инвестиций в 2023 году способствовало росту ВВП на 1–4% в ключевых регионах, включая США, Китай, Европейский союз и Индию. Энергетический сектор ежегодно получает инвестиции в размере примерно 3 триллионов долларов США, из которых 1,9 триллиона долларов США направляются на чистые энергетические технологии и инфраструктуру. Чтобы достичь целей, поставленных в рамках сценария нулевого уровня выбросов (NZE) к 2035 году, эти инвестиции должны увеличиться до 5,3 триллиона долларов США в год: 15 Дебаты Основные статьи: Дискуссия о возобновляемых источниках энергии, «Зелёная» работа и Переменный источник энергии Дополнительная информация: Снижение последствий изменения климата § Обзор, стратегии и сравнение мер Ядерная энергетика предлагается в качестве возобновляемой энергии Лейбштадтская атомная электростанция в Швейцарии Этот раздел является выдержкой из «Ядерная энергетика как возобновляемый источник энергии».[править] Вопрос о том, следует ли считать ядерную энергетику формой возобновляемой энергии, является предметом постоянных дискуссий. Законодательные определения возобновляемой энергии обычно исключают многие существующие ядерные энергетические технологии, за заметным исключением штата Юта. В определениях возобновляемых энергетических технологий, взятых из словарей, часто не упоминаются или прямо исключаются ядерные источники энергии, за исключением естественного тепла ядерного распада, вырабатываемого внутри Земли. Согласно Управлению энергетической информации, наиболее распространённое топливо, используемое на обычных атомных электростанциях, уран-235 является «невозобновляемым». Однако эта организация умалчивает о переработанном топливе MOX.[217]Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии не упоминает атомную энергетику в своём определении «основ энергетики». В 1987 году Комиссия Брундтланд (WCED) отнесла реакторы деления, которые производят больше делящегося ядерного топлива, чем потребляют (реакторы-размножители, а в случае разработки — термоядерные реакторы) к традиционным возобновляемым источникам энергии, таким как солнечная энергия и гидроэнергия. При использовании других возобновляемых источников энергии, таких как геотермальная энергия, также требуется мониторинг и хранение радиоактивных отходов. Геополитика Читайте также: Россия в европейском энергетическом секторе Концепция суперсети Геополитические последствия растущего использования возобновляемых источников энергии являются предметом постоянных дискуссий и исследований. Многие страны-производители ископаемого топлива, такие как Катар, Россия, Саудовская Аравия и Норвегия, в настоящее время способны оказывать дипломатическое или геополитическое влияние благодаря своим нефтяным богатствам. Ожидается, что большинство этих стран окажутся в числе геополитических «проигравших» в результате энергетического перехода, хотя некоторые из них, например Норвегия, также являются значительными производителями и экспортёрами возобновляемой энергии. Ископаемое топливо и инфраструктура для его добычи в долгосрочной перспективе могут стать неликвидными активами. Высказывалось предположение, что страны, зависящие от доходов от продажи ископаемого топлива, однажды могут решить, что в их интересах быстро продать оставшиеся запасы ископаемого топлива. И наоборот, ожидается, что страны, богатые возобновляемыми ресурсами и минералами, необходимыми для технологий возобновляемой энергетики, будут приобретать влияние. В частности, Китай стал ведущим мировым производителем технологий, необходимых для производства или хранения возобновляемой энергии, особенно солнечных панелей, ветряных турбин и литий-ионных аккумуляторов. Страны, богатые энергией солнца и ветра, могут стать крупными экспортерами энергии. Некоторые могут производить и экспортировать экологически чистый водород, хотя электричество, по прогнозам, будет доминирующим энергоносителем в 2050 году, на его долю придется почти 50% от общего потребления энергии (по сравнению с 22% в 2015 году). Страны с большими незаселенными территориями, такие как Австралия, Китай и многие страны Африки и Ближнего Востока. обладают потенциалом для создания огромных установок возобновляемой энергии. Для производства технологий возобновляемой энергетики требуются редкоземельные элементы с новыми цепочками поставок. Страны с и без того слабыми правительствами, которые полагаются на доходы от ископаемого топлива, могут столкнуться с еще большей политической нестабильностью или народными волнениями. Аналитики считают, что Нигерия, Ангола, Чад, Габон и Судан, все страны с историей военных переворотов, подвержены риску нестабильности из-за сокращения доходов от нефти. Исследование показало, что переход от ископаемого топлива к системам возобновляемой энергетики снижает риски, связанные с добычей полезных ископаемых, торговлей и политической зависимостью, поскольку системам возобновляемой энергетики не нужно топливо — они зависят от торговли только в плане приобретения материалов и компонентов во время строительства. В октябре 2021 года еврокомиссар по вопросам климата Франс Тиммерманс предположил, что «лучшим ответом» на глобальный энергетический кризис 2021 года будет «снижение нашей зависимости от ископаемого топлива». Он сказал, что те, кто обвиняет Европейское зеленое соглашение, делают это "возможно, по идеологическим соображениям, а иногда и по экономическим причинам, защищая свои корыстные интересы".[233] Некоторые критики обвинили Систему торговли выбросами Европейского союза (EU ETS) и закрытие атомных станций в том, что они способствуют энергетическому кризису. Президент Европейской комиссии Урсула фон дер Ляйен заявила, что Европа "слишком зависит" от природного газа и слишком зависим от импорта природного газа. По словам фон дер Ляйен, «ответ заключается в диверсификации наших поставщиков ... и, что особенно важно, в ускорении перехода на экологически чистую энергию». Добыча металлов и минералов Смотрите также: Воздействие электромобилей на окружающую среду и Редкоземельный элемент § Экологические соображения Переход на возобновляемые источники энергии требует увеличения добычи определённых металлов и минералов. Как и любая добыча полезных ископаемых, это влияет на окружающую среду и может привести к экологическому конфликту.[239] Для производства энергии ветра требуется большое количество меди и цинка, а также меньшее количество более редкого металла неодима. Производство солнечной энергии менее ресурсозатратно, но всё равно требует значительного количества алюминия. Для расширения электрических сетей требуются медь и алюминий. В аккумуляторах, которые необходимы для хранения возобновляемой энергии, используется большое количество меди, никеля, алюминия и графита. Ожидается, что с 2020 по 2040 год спрос на литий вырастет в 42 раза. Ожидается, что спрос на никель, кобальт и графит вырастет примерно в 20–25 раз. Добычей каждого из наиболее важных минералов и металлов занимается только одна страна: медь в Чили, никель в Индонезии, редкоземельные металлы в Китае, кобальт в Демократической Республике Конго (ДРК) и литий в Австралии. Китай доминирует в переработке всех этих материалов. Переработка этих металлов после того, как устройства, в которые они встроены, выйдут из строя, необходима для создания экономики замкнутого цикла и обеспечения устойчивости возобновляемых источников энергии. К 2040 году переработка меди, лития, кобальта и никеля из отработанных аккумуляторов может сократить совокупные потребности в этих минералах примерно на 10%.[240] Спорным подходом является добыча полезных ископаемых в глубоководных районах. Минералы можно добывать из новых источников, таких как полиметаллические конкреции, лежащие на морском дне. Это нанесёт ущерб местному биоразнообразию, но сторонники этого подхода отмечают, что биомасса на богатых ресурсами морских глубинах гораздо скуднее, чем в горнодобывающих регионах на суше, которые часто находятся в уязвимых местах обитания, таких как тропические леса. Из-за совместного нахождения редкоземельных и радиоактивных элементов (тория, урана и радия) добыча редкоземельных металлов приводит к образованию низкоактивных радиоактивных отходов. В нескольких африканских странах переход к «зелёной» энергетике привёл к буму добычи полезных ископаемых, что вызвало вырубку лесов и поставило под угрозу и без того исчезающие виды. Заповедные зоны Установки, используемые для производства энергии ветра, солнца и воды, представляют собой растущую угрозу для ключевых природоохранных территорий. Объекты, построенные в зонах, отведённых для сохранения природы, и в других экологически уязвимых местах, часто намного больше, чем электростанции, работающие на ископаемом топливе. Для производства эквивалентного количества энергии им требуется в 10 раз больше земли, чем угольным или газовым электростанциям. Более 2000 объектов возобновляемой энергетики построены и ещё больше находятся в стадии строительства в зонах, имеющих экологическое значение, и угрожают местам обитания видов растений и животных по всему миру. Команда авторов подчеркнула, что их работу не следует интерпретировать как антивозобновляемую, поскольку возобновляемая энергия имеет решающее значение для сокращения выбросов углекислого газа. Главное — обеспечить строительство объектов возобновляемой энергетики в местах, где они не наносят ущерба биоразнообразию. В 2020 году учёные опубликовали карту мира с указанием территорий, на которых есть возобновляемые источники энергии, а также с оценкой их пересечения с «ключевыми территориями биоразнообразия», «оставшимися нетронутыми территориями» и «охраняемыми территориями». Авторы пришли к выводу, что необходимо тщательное стратегическое планирование. Переработка солнечных панелей Солнечные панели перерабатываются для сокращения количества электронных отходов и создания источника материалов, которые в противном случае пришлось бы добывать, но такой бизнес пока малоразвит, и продолжается работа по улучшению и масштабированию процесса. Общество и культура Общественная поддержка Большинство респондентов опроса о климате, проведённого в 2021–2022 годах Европейским инвестиционным банком, заявили, что страны должны поддерживать возобновляемые источники энергии для борьбы с изменением климата. Тот же опрос, проведённый год спустя, показывает, что возобновляемые источники энергии считаются приоритетными для инвестиций в Европейском союзе, Китае и Соединённых Штатах Среди демократов США (синие) больше тех, кто одобряет ветряные и солнечные электростанции в своём регионе, а среди республиканцев США (красные) больше тех, кто одобряет атомные электростанции. Солнечные электростанции могут конкурировать с пахотными землями, в то время как прибрежные ветряные электростанции часто сталкиваются с противодействием из-за эстетических соображений и шума. Таких противников часто называют NIMBY («не на моём заднем дворе»).[262] Некоторые защитники окружающей среды обеспокоены столкновениями птиц и летучих мышей с ветряными турбинами, которые приводят к летальным исходам. Хотя протесты против новых ветряных электростанций время от времени происходят по всему миру, региональные и национальные исследования, как правило, показывают широкую поддержку как солнечной, так и ветряной энергетики. Ветряная энергетика, находящаяся в собственности сообщества, иногда предлагается в качестве способа повысить местную поддержку ветряных электростанций. В документе правительства Великобритании от 2011 года говорится, что «проекты, как правило, с большей вероятностью будут успешными, если они пользуются широкой общественной поддержкой и одобрением местных сообществ. Это означает, что у сообществ есть право голоса и доля в проекте. В 2000-х и начале 2010-х годов многие проекты по возобновляемым источникам энергии в Германии, Швеции и Дании принадлежали местным сообществам, в частности, через кооперативные структуры. С тех пор в Германии больше установок было построено крупными компаниями, но в Дании по-прежнему сильна традиция владения сообществом. История Смотрите также: История политики в области изменения климата и политиканство До открытия угля в середине XIX века почти вся используемая энергия была возобновляемой. Самое древнее известное использование возобновляемой энергии в виде традиционной биомассы для разжигания костров датируется более чем миллионом лет назад. Использование биомассы для разжигания костров стало обычным делом лишь спустя сотни тысяч лет. Вероятно, вторым по древности использованием возобновляемой энергии является использование ветра для движения кораблей по воде. Эта практика насчитывает около 7000 лет и связана с кораблями в Персидском заливе и на Ниле. Геотермальная энергия, получаемая из горячих источников, использовалась для купания со времён палеолита, а для обогрева помещений — со времён Древнего Рима. В период письменной истории основными источниками традиционной возобновляемой энергии были человеческий труд, энергия животных, энергия воды, ветер, ветряные мельницы для помола зерна и дрова — традиционная биомасса. В 1885 году Вернер Сименс, комментируя открытие фотоэлектрического эффекта в твёрдом теле, написал: В заключение я бы сказал, что, каким бы важным с научной точки зрения ни было это открытие, его практическая ценность будет не менее очевидной, если мы задумаемся о том, что запасы солнечной энергии безграничны и бесплатны и что она будет продолжать поступать к нам ещё много веков после того, как все угольные месторождения Земли будут исчерпаны и забыты. Макс Вебер упомянул об исчерпании запасов ископаемого топлива в заключительных абзацах своей книги «Протестантская этика и дух капитализма» (Die protestantische Ethik und der Geist des Kapitalismus), опубликованной в 1905 году. Разработка солнечных двигателей продолжалась до начала Первой мировой войны. Важность солнечной энергии была признана в статье Scientific American 1911 года: «В далёком будущем, когда природные ресурсы будут исчерпаны, [солнечная энергия] останется единственным средством существования человечества». Теория пика добычи нефти была опубликована в 1956 году. В 1970-х годах защитники окружающей среды способствовали развитию возобновляемых источников энергии как в качестве замены нефти в случае истощения её запасов, так и для избавления от зависимости от нефти, и появились первые ветряные турбины, вырабатывающие электричество. Солнечные батареи уже давно использовались для обогрева и охлаждения, но до 1980 года солнечные панели были слишком дорогими для строительства солнечных ферм. Новые государственные расходы, регулирование и политика помогли отрасли возобновляемых источников энергии пережить глобальный финансовый кризис 2009 года лучше, чем многим другим отраслям.[280] В 2022 году на возобновляемые источники энергии приходилось 30% мировой выработки электроэнергии по сравнению с 21% в 1985 году.