Щрихи към новото бъдеще на енергетиката

Изготвил:

Световен глад за енергия

Предвижда се между края на 90-те и 2020 световното потребление на енергия да нарастне с близо 60 на сто заради приръста на населението, продължаващата урбанизация, икономическия и социален ръст.

77%6%

15%

2%

Световно потребление на енергия, по източник

(2000г.)От изкопаеми горива

Ядрена енергия

От хидро и традиционна биомаса

Нови възобновяеми източници

Потреблението на електричество ще нарастне дори по-рязко – според повечето оценки с близо 70 на сто – най-голям дял в този ръст се очаква да има в развиващите се страни, където близо 2млрд. души нямат достъп до съвременните форми на енергия.

При запазване на настоящите темпове на промишлено развитие, потребление и нарастване на населението, ресурсите на планетата ни ще бъдат изчерпани още преди 2050 г.Изкопаемите горива се добиват 100 000 по-бързо от времето необходимо за формирането им.Населението на Америка представлява около 5% от цялото население на Земята и консумира около 26% от общата световна консумация на енергия.

Светът не може да си позволи да изразходва всички конвенционални енергийни ресурси, които му остават.

Последствия от употребата на конвенциоанални източници на енергия:

Промени в климата – световните емисии на СО2 трябва да бъдат намалени поне със 70% през следващите 100 год., за да се стабилизират концентрациите на СО2 в атмосферата според ООН. Климатичните промени са най-скъпата последица – глобалните икономически загуби от природни бедствия, свързани с глобалното затопляне се удвояват всяко десетилетие.Преки загуби в икономиката и сигурността – ядрени инциденти, разпространение на оръжие и проблемите, свързани с ядрените отпадъци.Конфликтите в богатите на нефт райони- стават все по-яростни, което на свой ред засягя стабилността на икономиката в целия свят.

Допълнителната екологична цена от производството и потреблението на конвенционална енергия включва:

Екологичната и здравна цена, свързана с конвенционалната енергетика е еквивалентна на 1-2% от БВП на Европейския съюз. Цената платена за енергия от традиционни източници е значително по-ниска от нейната обща стойност, тъй като не се отчитат външните разходи.

разрушенията при извличне на ресурсите; замърсяване на въздуха, почвата и водите; киселинни дъждове; загуба на биоразнообразие; прясна вода, използвана за добиването на изкопаеми горива

Нови енергийни източници

Усвояване на възобновяемите източници може да стане бързо, в малък или голям мащаб и в райони, изпитващи остра нужда от енергия. Всички възобновяеми източници, без енергията на биомасата, избягват разходите за гориво и рисковете, свързани с колебанието на цените на горивата. Те са на значително по-ниска социална, екологична и здравна ценаот конвенционалните енергийни източници и технологии.

Възобновяемата енергия може да генерира електричество, да топли, може да извършва механична работа като изпомпване на вода и може да добива гориво - с други думи, всичко, което може да прави конвенционалната енергия.

Международната енергийна агенция (IEA) предвижда, че делът на енергията от възобновяеми източници ще се увеличи с 5% през 25 години(2011 World Energy Outlook ). В момента енергията от възобновяеми източници допринася за 13% от глобалния енергиен микс. До 2035 г. тази цифра е вероятно да нарасне до 18%.

Вятърната и слънчевата енергетика са най-бързо развиващите се енергийни източници в света – дават над 100 000МВт в световната мрежа, като задоволяват нуждите от електричество на над 300 млн. души. Освен вятърната и слънчевата енергия неизтощими запаси предлагат биомасата, геотермалната енергия, водната и океанска енергия на приливите, течението и вълните, океанската термална енергия.

Само за едно десетилетие (от 1990 до 2000г.) потреблението на вятърна енергия в света се е увеличило 10 пъти, а на слънчева – 7 пъти.Експертите смятат, че крайбрежните вятърни ресурси могат да осигурят четирикратно повече елктричество отколкото е световното потребление.

Енергията на вятъра

Иновациите позволяват тази технология да се прилага все по-широко:•олекотени турбини с две перки вместо с обикновенните три; сензори за износването на машината, като и резервни системи в случай на повреда;•разработена в Германия турбина може да обезсолява вода, да генерира електричество или да произвежда водород чрез елекртолиза;•системи за предсказване на вятърните ресурси 24-36 часа предварително;

Потенциалът на пазара на слънчеви клетки е огромен и се простира от потреби-телски стоки (калкулатори и часовници) до отдалечени стационарни системи за електричество и изпомпване на вода, свързани с електро мрежата на сградите устройства и големи електроцентрали.

Слъчева енергия

Днес над 1мнл. домакинства в развиващия се свят имат за първи път електричество от слънчеви клетки, а в развитите страни над 100 000 домакинства задоволяват потребностите си е такива системи.Производството на слънчеви клетки е концентрирано в Япония, Европа и САЩ, но растящи пазари и производствени бази има и в развиващи се страни като Китай и Индия.

Инвестициите в проекти, свързани с ВЕИ, бележат забележителен растеж през 2010 г., достигайки 211млрд. долара (най-голям дял в Китай – 48млрд); разпростират се над все по обширни географски територии – Европа, САЩ, Латинска Америка, Африка. Така, освен че допринасят за борбата с изменението на климата, борбата с енергийната бедност и несигурност, те осигуряват нови "зелени" работни места за хиляди хора по света.Проучване на Европейската комисия показва, че ръст на дела на енергията, произведена от ВЕИ, до 20% от общата (до 2020г.), ще доведе до откриването на нови 2,8 млн. работни места в Европа.Много от компонентите, ако не и цели системи за слънчева и вятърна енергия се произвеждат и сглобяват в развиващия се свят. С това се намалява цената на технологиите в тези страни - част от инвестициите остават там.

Инвестиции и нови работни места

Против промянатаСред противниците на възобновяемите енергийни източници в близкото минало бяха основно политически силните икономики, които искаха да поддържат статуквото – страни, водещи в промишлеността за изкопаеми горива, производителки на нефт и природен газ, големи портебителки на съответните горива. Противниците на възобновяемите енергийни източници твърдят, че те всъщност не са толкова екологични, колкото техните инвеститори твърдят. •Официално проучване на американски специалисти по опазване на птиците сочи, че годишно една вятърна турбина убива най-много две птици, докато една котка – между пет и десет пернати. На традиционните далекопроводи се падат средно по 13 жертви, а от сблъсък в сгради загиват по около 55 птици в САЩ.•Докато една АЕЦ консумира за производство на един мегаватчас електроенергия между 1 685 и 3290 литра вода, въглищната – между 1250 и 2080 литра, а газовата – между 445 и 760 литра, то вятърните и соларните паркове не се нуждаят от вода.

•При използването на вятъра за производство на един киловат електроенергия се изхвърлят в атмосферата едва 9-10 грама въглероден двуокис, докато соларните паркове замърсяват въздуха с 32 гр. СО2, геотермалните извори – с 38 гр., ядрените централи - между 1 и 288 гр., газовите – с 443 гр., а въглищните – между 996 и 1050 гр.•Доказано е също, че шумът от перките на новите вятърни турбини, разположени на 350 метра от сгради, каквото е изискването, е до два пъти по-слаб от вдигания шум в офиса или вкъщи.

Главните пречки, които не позволяват на възобновяемите източници да произвеждат по-голям дял от енергията в света, незевисимо от огромните им предимства и потенциал са:

липсата на връзка с мрежите; високите начални цени;липсата на информация и предубедената и

непоследователна политика на правителствата.

Против промяната

Примерът на Германия в това отношение е показателен - с потенциал във вятърната и слънчевата енергетика колкото САЩ, има инсталирани 3 пъти повече вятърни мощности (над една трета от световните ) и е световен лидер и при слънчевите клетки.

Основни категории съответстващи политики:

Отварянето на мрежите за възобновяеми източници гарантиране на цените осигуряване на пазарен дял гаранция, че

електроразпределителните предприятия ще изкупуват излишъците от енергия

Насърчаване на индивидуалната и кооперативна собственостЧрез кооперативите хората поделят риска и ползите. Често избягват проблемите, свързани с финансирането на проектите; оказват пряко влияние при избора на мястото, при планирането и експлоатацията на машините; придобиват чувство за гордост и приобщеност.

Индустриални стандарти

Създават по-голямо доверие към иновациите, предотвратяват навлизане на пазара на нестандартно оборудване и намаляват риска. Стандартите могат да намалят опозицията срещу продукта, ако бъдат насочени към проблеми като шума, визуалното въздействие и влиянието върху околната среда.

Финансови стимули – директно намаляват цената на възобновяемата енергия

Такива политики широко се използват в Европа, Япония, САЩ и Индия (единствената развиваща се страна въвела досега данъчни кредити).Сега Индия е 5 в света по производство на вятърна енергия и създава собствено производство вятърни турбини. Япония е друг пример за такава политика – световен лидер в производството и използването на слънчеви панели.Проблем: Огромните данъчни облекчения и липсата на технологични стандарти окуражиха измамите и използването на нестандартно оборудване.

Разпространението на информациятаПравителствата, неправителствените организации и промишлеността трябва да работят съвместно, за да образоват трудовите организации за предимствата от гледна точка на заетостта; архитектите и градостроителите – за възможностите за включване на възобновяемите източници в проектите за сгради и за тяхната ценност за местните общности; селските общности за техния потенциал да увеличат доходите си.

Топ 10 на възобновяемите

източници на енергия

1. Слънцето неизчерпаем източник на енергия (в близките 3-4 милиарда години)

Слънчевите лъчи доставят за един час толкова енергия, колкото цялото население на Земята консумира за една година.

През 1767 г., първият слънчев колектор на енергия е измислен от швейцарския учен, Хорас дьо Сосюр.

Първите данни за фотоволтаичния ефект датират от далечната 1839 г., когато френския учен Хенри Бекуерел открива, че може да се добива електричество осветявайки два идентични електрода в слабо проводим химичен разтвор.

Алберт Айнщайн печели Нобелова награда през 1921 г. за изследванията се върху слънчева енергия и фотоволтаици.

Фотоволтаични централи

Останалите в топ 10 са 1 в Португалия и 2 в Германия. В момента, най-голямата фотоволтаична централа е Олмедия де Аларкон в Испания, която е с мощност 60 MW.

Превръщат слънчевата енергия директно в електричество. 7 от 10 те най-големи (от 27 до 60 MW ) се намират в Испания.

Най-голямата слънчева кула е PS20, която се намира в Испания и е с мощност 20 MW. Системата се състои от плоски огледала, които концентрират слънчевите лъчи към приемник, монтиран върху централната кула. Водата, която се изпомпва към върха на кулата се загрява и превръща в пара. Парата минава през турбина и произвежда електричество.

Слънчеви кули (Solar Power Towers)

SEGS (Solar Energy Generating Systems)

Със своите 354 MW е най-голямата централа в Света, използваща слънчевата енергия. Намира се в пустинята Мохаве, САЩ. Състои се от девет полета с огледала, които за разлика от при слънчевите кули са извити, а не плоски. Те насочват слънчевите лъчи към тръба, пълна със синтетично масло, която минава пред всяко от тях. Маслото се нагрява до над 400 C, след което нагорещява вода до пара, която създава електричество.

Използването на масло за пренос на топлината, вместо директно на вода, помага за поддържане на оптимално налягане в системата и много висока ефективност.

2.Вятърна енергияПолетата с ветрогенератори се строят на сушата и във вода. Концентрирани са главно в САЩ (Тексас и Калифорния) и Европа (Испания, Германия). В последните години Китай много активно развива мощностите си в тази област.Макар, че не е в челото на списъка страни производи-телки на енергия от вятъра, Дания генерира около 20 % от необходимото и електричество по този начин.

Най-голямата сухоземна ветроцентрала е в Роско, Тексас, САЩ. Със своите над 600 турбини, тя има капацитет от 780 MW.

Най-голямото поле в Света за момента е Lynn and Inner Dowsing Wind Farm , Великобритания с капацитет 194 MW.

Построяването на ветрогенераторни полета в морска вода е скъпо, сложно и трудно за поддръжка начинание. Корозията от солеността на водата е много бърза, но с напредъка на технологиите и намаляването на свободните площи, този вариант е избран от много страни. Великобритания, Дания, Норвегия са водещите държави в тази област.

3.Топлината на Земята

Геотермалните източници на енергия са съсредоточени около краищата на континентални плочи. Известен е Огненият пръстен заобикалящ Тихия океан. Гейзерите, вулканите, земетресенията са явни признаци на „резервоар” на геотермална енергия. Топлината може да се използва директно за отопление или в централи за производството на електричество.

САЩ генерират най-много геотермално електричество, но едва около 50%, от цялото произведено количество на територията им. Геотермалните централи са разположени в Калифорния, Хаваи, Невада.

Исландия, известна с гейзерите си, използва топлината на Земята и с мощности от 179 MW, отоплява почти 90% от домакинствата в страната

4. Енергията на приливите и на океанските течения

Край бреговете на Белфаст, Ирландия функционира Seagen – 1.2 MW подводен генератор на електричество, черпещ енергия от прилива, който достига скорост от 4 м/сек. Генераторът действа на принципите на вятърните турбини, но се задвижва от водата. Ъгълът на перките му може да се променя на 180º и така използва силата и на прилива и на отлива.

5. Енергия от вълнитеВ Португалия е построена първата централа използваща енергия от вълни – Агукадоура (Aguçadoura). Състои се от 3 устройства, чиито свързани части се огъват при заливането на вълните. Хидравлична система изпомпва масло под високо налягане през мотори, които задвижват електрически генератори. Капацитетът и в момента е 2.25 MW, като плановете са да се увеличи до 20 MW.В наши дни се разработват методи за генериране на енергия от температурните разлики в пластовете на океана , от изкуствено създадени водовъртежи или от разликите в солеността на водата, но засега няма изградена централа за комерсиални цели.

6. Микро-хидро инсталации

Широко разпространени са в развиващите се страни, те генерират сравни-телно малко електричество около 50-100 кW и са подходящи за локална употреба от домакинствата. Инсталацията представлява малко язовирче над водопад и дълга тръба, водеща към генератор.

7.Безязовирни технология

Тази технология използва кинетичната енергия на водата без да е необходим язовир. Така се намаляват някои от вредите над околната среда, заблатяването, корозията, опасността от наводнения и е по-евтино от поддръжката на язовирна стена и всички съоръжения. Използва се естествения поток на реките.

8. Зелена дискотекаНощен клуб Surya в Лондон прилага за пръв път технологията за превръщането на енергията от стъпките на хората, докато танцуват, в електричество. Дансингът е изработен от кварц и керамика и използва пиезоелектричните свойствата на тези материали, които триейки се създават електрически заряд.

9. Еко-фитнесПрез живота си човек произвежда огромни количества енергия. В Орегон, САЩ работи фитнес, който използва енергията от тренировките, за да захранва залата си. Педалите на велоергометрите задвижват генератор на електричество, който осигурява част от тока, необходим на сградата.

10.БиогазПолучава се от анаеробно разлагане на органични отпадъци, които вместо да гният на сметищата, се преработват . Всякакви остатъци от храна, екскременти, хартия се превръщат в екологично чист източник на енергия. Те се събират в резервоар, където за около 20 дни микроорганизмите трансформират органичната материя в биогаз и компост. Швеция и Швейцария са едни от водещите страни използващи тази технология. Автобусите, боклукчийските камиони и такситата в Швеция се движат на биогаз. Даже през 2005 г. шведите пуснаха първия влак, работещ с биогаз.