Возобновляемые источники электроэнергии: Что такое Возобновляемые источники энергии (ВИЭ)

Что такое Возобновляемые источники энергии (ВИЭ)

1 декабря 2012 в 23:42

181618

Возобновляемые источники энергии – это природные ресурсы

Возобновляемые источники энергии – это природные ресурсы, которые можно преобразовать в следующие виды чистой, возобновляемой (зеленой) энергии: 

• Биоэнергетика;
• Геотермальная энергетика;
• Водородная энергетика;
• Гидроэнергетика;
• Морская энергетика;
• Солнечная энергетика;
• Ветряная энергетика.

Ориентировочно, около 18 % мирового потребления энергии удовлетворяется из возобновляемых источников энергии, причем 13 % из традиционной биомассы, таких, как сжигание древесины.

Специализируется на использовании потенциальной энергии водного потока рек, формируемых осадками, выпавшими на возвышенности.
Гидроэлектроэнергия является очередным крупнейшим источником возобновляемой энергии, обеспечивая 3 % мирового потребления энергии и 15 % мировой генерации электроэнергии.

Ветроэнергетика

Преобразует кинетическую энергию воздушных масс в атмосфере в электрическую, тепловую и любую другую форму энергии.
Использование энергии ветра растет примерно на 30 %/ год, по всему миру с установленной мощностью 196600 МВт в 2010 г. и широко используется в странах Европы и США.
Ежегодное производство в фотоэлектрической промышленности достигло 6900 МВт в 2008 году.

Солнечная энергетика 

Преобразует электромагнитное солнечное излучение в электрическую или тепловую энергию.
Солнечные электростанции популярны в Германии и Испании.

Солнечные тепловые станции действуют в США и Испании, а крупнейшей из них является станция в пустыне Мохаве мощностью 354 МВт.

Геотермическая энергия

Использует в качестве теплоносителя воду из горячих геотермальных источников. 
В связи с отсутствием необходимости нагрева воды ГеоТЭС являются в значительной степени более экологически чистыми, нежели ТЭС.
Крупнейшей в мире геотермальной установкой, является установка на гейзерах в Калифорнии, с номинальной мощностью 750 МВт.

Биоэнергетика

Специализируется на производстве энергии из биологического сырья.
Бразилия проводит одну из крупнейших программ использования ВИЭ в мире, связанную с производством топливного этанола из сахарного тростника.
Этиловый спирт в настоящее время покрывает 18 % потребности страны в автомобильном топливе.

Топливный этанол также широко распространен в США.

Морская энергетика

Приливная – использует энергию приливов, а фактически кинетическую энергию вращения Земли.
Энергетика морских волн использует потенциальную энергию волн переносимую на поверхности океана.
Мощность волнения оценивается в кВт/м.
По сравнению с ветровой и солнечной энергией энергия волн обладает большей удельной мощностью. 
Несмотря на схожую природу с энергией приливов, отливов и океанских течений волновая энергия представляет собой отличный от них источник возобновляемой энергии.
Перекрыв плотиной залив, пролив, устье впадающей в море реки (образовав водоём, называют бассейном ПЭС), можно при достаточно высокой амплитуде прилива (более 4 м) создать напор, достаточный для вращения гидротурбин и соединённых с ними гидрогенераторов, размещенных в теле плотины. 

При одном бассейне и правильном полусуточном цикле приливов ПЭС может вырабатывать электроэнергию непрерывно в течение 4-5 час с перерывами соответственно 2-1 час 4 раза/ сутки (такая ПЭС называется 1-бассейновой 2-стороннего действия).

#Возобновляемые источники энергии #ВИЭ

Последние новости

Как российские ученые создают возобновляемые источники энергии

Неизбежная угроза изменения климата заставляет мир постепенно искать способы перехода на альтернативную энергетику. Альтернативную или возобновляемую энергию получают из устойчивых источников, таких как солнечная энергия, геотермальная энергия, биомасса, энергия ветра, гидроэнергия, энергия приливов и отливов. Ученые из российских вузов, участвующих в программе Минобрнауки России «Приоритет 2030», также реализуют стратегические проекты в области ядерной энергетики и создания возобновляемых источников энергии. Подробнее о проектах, направленных на переход к зеленым источникам энергии, читайте в нашем материале. 

Зеленая ядерная энергетика

Источник: пресс-служба ТПУ

Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) разрабатывают прорывные технологии в области экологически чистой ресурсосберегающей энергетики, которые обеспечат России лидирующие позиции на мировой арене и сделают ядерную энергетику по-настоящему «зеленой». В рамках программы «Приоритет 2030» в ТПУ реализуется стратегический проект «Энергетика будущего», который обеспечит технологический и кадровый задел для устойчивого перехода нашей страны к экологически чистой ресурсосберегающей энергетике и развития новых технологий ядерной энергетики.

«В рамках стратегического проекта «Энергетика будущего» исследователи и инженеры ТПУ проводят научные исследования в прорывных направлениях ядерной энергетики, среди которых, например, масштабный проект «Прорыв» Госкорпорации «Росатом», — сообщил исполняющий обязанности ректора ТПУ Дмитрий Седнев.

Так, ученые ТПУ занимаются разработкой и внедрением систем автономного электроснабжения со звеном постоянного тока. Это – автономные системы небольших мощностей (до 1-2 МВт), основанные на максимально эффективном использовании солнечной энергии или ветроэнергетики. Для подобных технологий в вузе  разрабатывают контроллеры и инверторы стандартных мощностей, которые позволят успешно использовать возобновляемые источники энергии для нужд электроснабжения потребителей.

Еще одно направление проекта – технология термической конверсии биомассы, например, древесных опилок, которая позволяет получать синтез-газ с высоким — от 20 до 40 % — содержанием водорода. Технология особенна тем, что из сырья получается не один полезный продукт, а сразу три в разных фазах: биоуголь, жидкое углеводородное топливо, синтетический газ, состоящий из водорода, минимального процента углекислого газа и азотных соединений. В ближайших планах — создание пилотной установки по получению водорода из биомассы.

Наконец, большую перспективу имеют исследования эффективного использования геотермальных источников энергии. В университете накоплен серьезный задел фундаментальных знаний по геонаукам, исследованию скважин, бурению, теплотехники. Это позволит создать ученым  междисциплинарный коллектив, объединяющий нефтяников и энергетиков, с привлечением иностранных ученых из Нидерландов и Шотландии. Благодаря поддержке программы «Приоритет 2030» вуз будет работать над созданием систем тепло- и электроснабжения автономных объектов, основанных на использовании геотермальной энергии.

Для Томской области это – очень актуальное направление.

При этом исследования направлены на практическое внедрение. К разработкам и методикам проявляют интерес индустриальные партнеры — компании лесопромышленного комплекса, нефтегазодобывающего сектора. Внедрение подобных технологий позволит жителям отдаленных районов получить доступ к сравнительно недорогой и экологичной энергии, развить новые отрасли экономики и снизить углеродный след.

Мировое лидерство в ядерных и термоядерных технологиях

Источник: пресс-служба НИЯУ МИФИ

В Национальном исследовательском ядерном университете «Московский инженерно-физический институт» (НИЯУ МИФИ) реализуется стратегический проект «Ядерные энерготехнологии нового поколения и экстремальные состояния вещества», направленный на переход к безуглеродным источникам энергии.

Главная цель проекта — разработка ключевых технологий на стыке ядерной физики и физики экстремальных состояний вещества для перехода к экологически чистой и ресурсосберегающей энергетике.

Одна из задач университета – внедрять новые технологии, в том числе, и в атомной отрасли. Так, ученые пытаются найти применение новым цифровым технологиям в ядерной отрасли и посмотреть, где их можно эффективно использовать. В частности, в рамках проекта «Приоритет 2030», исследователи хотят сделать цифровой двойник исследовательского реактора НИЯУ МИФИ. При его разработке будут использованы современные технологии BIM-проектирования, моделирования физических процессов, виртуальной и дополненной реальности. Впоследствии разработку можно передать в другие университеты, чтобы студенты смогли познакомиться с объектом и получить навыки работы с ним. Это поможет повысить качество образования студентов в атомной отрасли.

«Задачи проекта тесно связаны с работами, которые ведутся в рамках Комплексной программы «Развитие техники, технологий и научных исследований в области использования атомной энергии в Российской Федерации на период до 2024 года», реализация которой нацелена на мировое лидерство России в ядерных и термоядерных технологиях», — подчеркнул доктор физико-математических наук, профессор, заместитель директора Института ядерной физики и технологий НИЯУ МИФИ Георгий Тихомиров.

Современные инженерные системы

Исследователи Нижегородского государственного технического университета имени Р.Е. Алексеева (НГТУ им. Р.Е. Алексеева) ведут разработки в рамках стратегического проекта «Инженерные системы для ядерно-энергетических и лазерных комплексов нового поколения».

«Для университета стратегический проект является одним из ключевых направлений в программе «Приоритет 2030». Он направлен на создание современных инженерных систем для перспективных ядерно-энергетических и лазерных комплексов и разработку образцов оборудования для создания АЭС и лазерных систем нового поколения, превосходящих мировой уровень», — сказал ректор НГТУ им. Р. Е. Алексеева Сергей Дмитриев. 

Адаптивная оптика

В Московском политехническом университете (Московский Политех) специалисты проводят исследования в рамках стратегического проекта «Адаптивная оптика для лазерных технологий будущего». В мире эта область исследований сегодня очень актуальна.  

В данный момент проект находится на стадии инициации. Исследования позволят разработать новые методы и подходы коррекции светового излучения и создать быстродействующие адаптивные системы управления распределением интенсивности сверхмощных лазерных пучков для транспортировки энергии через оптически неоднородные среды. Также проект сможет решить задачи лазерного термоядерного синтеза, что повлияет на экономический потенциал страны за счет устойчивого энергоснабжения объектов, удешевления генерации энергии, снижения энергопотерь при передаче световой энергии. 

«Управляемая термоядерная реакция — это в перспективе «зеленый» источник энергии, способный изменить мир, решить ряд экологических и социальных проблем, при этом получение лазерного термоядерного синтеза невозможно без адаптивной оптики», — прокомментировал профессор, научный руководитель стратегического проекта Алексей Кудряшов.

Разработки в области водородной энергетики

Источник: пресс-служба УрФУ

Работа исследователей Уральского федерального университета (УрФУ) в рамках стратегического проекта «Материалы и технологии для водородной и ядерной энергетики» нацелена на обеспечение мирового превосходства России в области создания материалов и технологий для водородной, возобновляемой и ядерной энергетики.  

«Альтернативная энергетика развивается во всем мире как одна из ключевых возможностей снижения антропогенной нагрузки на окружающую среду, предотвращения проблем энергетического дисбаланса и глобального потепления. Для решения этих вызовов Уральский федеральный университет развивает исследования и разработки в области водородной энергетики», — сказал ректор УрФУ Виктор Кокшаров. 

Основная задача исследователей — сформулировать научные принципы разработки новых функциональных материалов для водородной энергетики. Такие материалы должны обладать оптимальными условиями применения и способствовать высокой эффективности и производительности задействованных твердооксидных электрохимических устройств.

УрФУ также сотрудничает в этом направлении с академическими институтами и промышленностью, так как тематика проекта соответствует приоритетам Уральского НОЦ. Кроме того, вуз привлекает к исследованиям и разработкам молодых специалистов в специализированной молодежной лаборатории водородной энергетики. Коллектив насчитывает уже двух докторов наук, четырех кандидатов наук и около 10 молодых сотрудников — студентов бакалавриата и магистратуры. 

По словам директора Уральского энергетического института УрФУ Сергея Сарапулова, спектр проводимых вузом исследований очень широк: от применения водорода в транспортных системах, энергетике и металлургии, до получения водородосодержащих спиртов как сырья для производства водорода с использованием атомной энергии и возобновляемых источников энергии.

Объяснение возобновляемых источников энергии – Управление энергетической информации США (EIA)

Что такое возобновляемые источники энергии?

Возобновляемая энергия – это энергия из источников, которые естественным образом пополняются, но имеют ограниченный поток; возобновляемые ресурсы практически неисчерпаемы по продолжительности, но ограничены по количеству энергии, доступной в единицу времени.

• Биомасса
  • Древесина и древесные отходы
  • Твердые бытовые отходы
  • Свалочный газ и биогаз
  • Биотопливо
• Гидроэнергетика
• Геотермальная
• Ветер
• Солнечная
  

Потребление первичной энергии в США по источникам энергии, 2021 г. , всего = 97,33 квадриллиона британских тепловых единиц (БТЕ), всего = 12,16 квадриллиона БТЕ2% – геотермальная энергия12% – солнечная энергия27% – ветер4% – отходы биомассы19% – биотопливо17% – древесина19% – гидроэлектроэнергиябиомасса40%возобновляемая энергия 12%природный газ32 %petroleum36%nuclearelectricpower8%coal11%Источник данных: Управление энергетической информации США, Ежемесячный обзор энергетики, таблицы 1.3 и 10.1, апрель 2022 г., предварительные данныеПримечание: сумма компонентов может не равняться 100% из-за независимого округления.

Какую роль играют возобновляемые источники энергии в США?

До середины 1800-х годов древесина была источником почти всех потребностей страны в энергии для отопления, приготовления пищи и освещения. С конца 1800-х годов и до сегодняшнего дня ископаемое топливо — уголь, нефть и природный газ — были основными источниками энергии. До 1990-х годов гидроэнергетика и древесина были наиболее используемыми возобновляемыми источниками энергии. С тех пор количество потребляемой в США энергии из биотоплива, геотермальной энергии, солнечной энергии и энергии ветра увеличилось. Общий объем производства и потребления возобновляемой энергии в США достиг рекордного уровня в 2021 году9.0005

В 2021 году возобновляемая энергия обеспечила около 12,16 квадриллионов британских тепловых единиц (БТЕ) ​​— 1 квадриллион — это число 1, за которым следуют 15 нулей, что составляет 12% от общего потребления энергии в США. На сектор электроэнергетики приходилось около 59% общего потребления возобновляемой энергии в США в 2021 году, и около 20% общего производства электроэнергии в США приходилось на возобновляемые источники энергии.

Нажмите, чтобы увеличить

Возобновляемые источники энергии могут сыграть важную роль в энергетической безопасности США и сокращении выбросов парниковых газов. Использование возобновляемых источников энергии может помочь сократить импорт энергии и сократить использование ископаемого топлива, которое является крупнейшим источником выбросов углекислого газа в США. В Annual Energy Outlook 2022 Базовый сценарий, EIA прогнозирует, что потребление возобновляемой энергии в США продолжит расти до 2050 года. Базовый сценарий обычно предполагает, что действующие законы и нормативные акты, влияющие на энергетический сектор, в том числе законы с датами окончания действия, остаются неизменными на протяжении всего периода. проекционный период. Потенциальные последствия предлагаемого законодательства, правил или стандартов не включены в AEO2022.

Последнее обновление: 10 июня, с данными из апрельских выпусков исходных отчетов 2022 года; данные за 2021 год предварительные.

Биогаз — возобновляемый природный газ — Управление энергетической информации США (EIA)

• Основы
• +Меню

Биогаз из биомассы

Биогаз представляет собой богатый энергией газ, получаемый путем анаэробного разложения или термохимической конверсии биомассы. Биогаз состоит в основном из метана (CH ₄ ), того же соединения, что и природный газ, и двуокиси углерода (CO ₂ ). Содержание метана в сыром (необработанном) биогазе может варьироваться от 40% до 60%, при этом CO ₂ составляет большую часть остатка вместе с небольшим количеством водяного пара и других газов. Биогаз можно сжигать непосредственно в качестве топлива или обрабатывать для удаления CO ₂ и других газов для использования так же, как природный газ. Обработанный биогаз может называться возобновляемым природным газом или биометаном .

Анаэробное разложение биомассы происходит, когда анаэробные бактерии — бактерии, которые живут без присутствия свободного кислорода — поедают и разлагают или переваривают , биомассы и производства биогаза. Анаэробные бактерии естественным образом встречаются в почве, водоемах, таких как болота и озера, а также в пищеварительном тракте человека и животных. Биогаз образуется и может собираться на свалках твердых бытовых отходов и в прудах для хранения навоза. Биогаз также можно производить в контролируемых условиях в специальных резервуарах, называемых анаэробными метантенками . Материал, остающийся после завершения анаэробного сбраживания, называется дигестатом, который богат питательными веществами и может использоваться в качестве удобрения.

Термохимическая конверсия биомассы в биогаз может быть достигнута посредством газификации. Министерство энергетики США поддерживает исследования по газификации биомассы для производства водорода.

Биогаз может квалифицироваться как возобновляемое топливо для производства электроэнергии в соответствии со стандартами портфеля возобновляемых источников энергии штата. Он также квалифицируется в соответствии с Программой стандартов возобновляемого топлива США как усовершенствованное или целлюлозное биотопливо и в соответствии с Калифорнийским стандартом низкоуглеродного топлива в качестве сырья для низкоуглеродного топлива. Почти весь биогаз, потребляемый в настоящее время в Соединенных Штатах, производится в результате анаэробного разложения и используется для производства электроэнергии.

Сбор и использование биогаза на свалках

Свалки твердых бытовых отходов являются источником биогаза. Биогаз естественным образом вырабатывается анаэробными бактериями на свалках твердых бытовых отходов и называется свалочным газом . Свалочный газ с высоким содержанием метана может быть опасен для людей и окружающей среды, поскольку метан легко воспламеняется. Метан также является сильным парниковым газом. Биогаз содержит небольшое количество сероводорода, вредного и потенциально токсичного соединения в высоких концентрациях.

Источник: Адаптировано из Национального энергетического образовательного проекта (общественное достояние)

В Соединенных Штатах правила в соответствии с Законом о чистом воздухе требуют, чтобы на свалках твердых бытовых отходов определенного размера была установлена ​​и функционировала система сбора и контроля свалочного газа. Некоторые свалки сокращают выбросы свалочного газа за счет улавливания и сжигания или сжигания свалочного газа. При сжигании метана в составе свалочного газа образуется CO ₂ , но CO ₂ не является таким сильным парниковым газом, как метан. Многие свалки собирают и перерабатывают свалочный газ для удаления CO 9 .0056 2 , водяной пар и сероводород и использовать их для производства электроэнергии или продавать в качестве заменителя природного газа.

По оценкам Управления энергетической информации США (EIA), в 2021 году на 311 свалках в США было собрано и сожжено около 232 миллиардов кубических футов свалочного газа для выработки около 9,4 миллиарда киловатт-часов (кВтч) электроэнергии. Это было равно примерно 0,2% от общего объема производства электроэнергии в США в 2021 году.

Биогаз из сточных и промышленных сточных вод

Многие муниципальные очистные сооружения и производители, такие как бумажные фабрики и предприятия пищевой промышленности, используют анаэробные варочные котлы как часть своих процессов обработки отходов. Некоторые очистные сооружения и промышленные предприятия собирают и используют биогаз, полученный в анаэробных варочных котлах, для нагрева варочных котлов, что улучшает процесс анаэробного брожения и уничтожает патогены, а некоторые используют его для выработки электроэнергии для использования на предприятии или для продажи. По оценкам EIA, в 2021 году 57 установок по переработке отходов этого типа в США произвели в общей сложности почти 1 миллиард (895 млн) кВтч электроэнергии.

Анаэробные реакторы на очистных сооружениях в Линкольне, штат Небраска

Источник: правительство Линкольна, штат Небраска (защищено авторским правом)

Анаэробный реактор на молочной ферме

Источник: Университет штата Мичиган (защищено авторским правом)

Использование биогаза из отходов животноводства

Некоторые молочные фермы и животноводческие фермы используют анаэробные варочные котлы для производства биогаза из навоза и использованного подстилочного материала из коровников. Некоторые животноводы покрывают свои пруды для хранения навоза (также называемые навозные лагуны ) для улавливания биогаза, образующегося в лагунах. Метан в биогазе можно сжигать для нагрева воды и зданий, а также в качестве топлива в дизельных генераторах для выработки электроэнергии для фермы. По оценкам EIA, в 2021 году 19 крупных молочных и животноводческих предприятий в США произвели в общей сложности около 0,2 миллиарда (183 миллиона) кВтч электроэнергии из биогаза.