Какие основные виды источников энергии существуют сегодня. Как различные источники энергии влияют на окружающую среду. Каковы перспективы развития энергетики в ближайшие десятилетия. Какие альтернативные источники энергии могут стать ключевыми в будущем.
Современные источники энергии и их роль в энергобалансе
В настоящее время основными источниками энергии в мире являются:
- Ископаемое топливо (нефть, природный газ, уголь)
- Атомная энергия
- Гидроэнергия
- Возобновляемые источники (солнечная, ветровая, геотермальная энергия, биотопливо)
По данным статистического обзора ООН, при сохранении текущих темпов потребления запасов ископаемых источников энергии хватит:
- Угля — до 2500 года
- Нефти — до 2100 года
- Природного газа — до 2035 года
Однако эти оценки не учитывают возможное открытие новых месторождений и развитие технологий добычи. Кроме того, стоимость и сложность добычи разных видов ископаемого топлива существенно различаются.
Влияние различных источников энергии на экологию
Использование ископаемого топлива оказывает значительное негативное влияние на окружающую среду:
- Выбросы парниковых газов, усиливающих глобальное потепление
- Загрязнение воздуха, воды и почвы при добыче и транспортировке
- Нарушение экосистем при разработке месторождений
Атомная энергетика не производит выбросов парниковых газов, но создает проблему утилизации радиоактивных отходов и риски аварий. Возобновляемые источники считаются наиболее экологичными, однако их масштабное использование также может оказывать локальное воздействие на окружающую среду.
Перспективы развития мировой энергетики до 2030 года
Согласно прогнозу компании ExxonMobil, к 2030 году:
- Мировой спрос на энергоресурсы вырастет на 35% по сравнению с 2005 годом
- Основной рост потребления придется на развивающиеся страны, особенно Китай и Индию
- Ископаемое топливо останется основным источником энергии, обеспечивая около 80% мирового спроса
- Наиболее быстрыми темпами будет расти потребление природного газа
- Доля возобновляемых источников и атомной энергии увеличится до 40% в производстве электроэнергии
Роль энергоэффективности в удовлетворении растущего спроса
Повышение энергоэффективности играет ключевую роль в обеспечении растущих потребностей в энергии. По оценкам экспертов, если бы не меры по повышению эффективности, рост мирового спроса на энергоресурсы к 2030 году был бы в 3 раза выше прогнозируемого.
Основные направления повышения энергоэффективности:
- Внедрение энергосберегающих технологий в промышленности
- Повышение топливной экономичности транспорта
- Улучшение теплоизоляции зданий
- Использование энергоэффективной бытовой техники и осветительных приборов
Перспективные направления развития альтернативной энергетики
- Солнечная энергетика — снижение стоимости фотоэлементов делает ее все более конкурентоспособной
- Ветроэнергетика — особенно перспективна для прибрежных районов
- Геотермальная энергия — может обеспечить стабильную базовую нагрузку
- Биотопливо нового поколения — из водорослей и отходов
- Управляемый термоядерный синтез — потенциально неисчерпаемый источник чистой энергии
Проблемы и вызовы в развитии мировой энергетики
Несмотря на технологический прогресс, перед мировой энергетикой стоит ряд серьезных вызовов:
- Необходимость снижения выбросов парниковых газов для борьбы с изменением климата
- Обеспечение энергетической безопасности стран-импортеров энергоресурсов
- Преодоление энергетической бедности в развивающихся странах
- Развитие технологий хранения энергии для интеграции возобновляемых источников
- Модернизация стареющей энергетической инфраструктуры
Роль России на мировом энергетическом рынке
Россия играет важную роль на мировом энергетическом рынке как один из крупнейших производителей и экспортеров энергоресурсов. Ключевые факты о российской энергетике:
- Россия занимает 1 место в мире по запасам природного газа (около 30% мировых запасов)
- 2 место по запасам угля
- 6 место по запасам нефти
- Обеспечивает около 16% мирового экспорта энергоресурсов
В ближайшие десятилетия Россия сохранит позиции крупного игрока на энергетическом рынке. Однако для поддержания конкурентоспособности российской энергетике необходимо решить ряд проблем:
- Повышение энергоэффективности экономики
- Модернизация инфраструктуры добычи и транспортировки энергоресурсов
- Освоение новых месторождений в труднодоступных регионах
- Развитие технологий глубокой переработки сырья
- Диверсификация экспортных маршрутов
Основные источники энергии сегодня.
Источники энергии, потребляемой в настоящее время, отнюдь не неисчерпаемы. В связи с этим, стоит серьезно задуматься над тем, откуда мы будем брать энергию завтра — через 50 или 100 лет. Энергия — это отопление, освещение, транспорт. Это промышленная и сельскохозяйственная продукция. Население земного шара растет. Сотни миллионов людей, которые сегодня терпят голод и нужду, хотят — и у них есть на это полное право — вырваться из такого состояния. Однако все это требует не только времени, усилий, денег, но и достаточное количество энергии.В статистическом обзоре ООН были опубликованы оценочные данные, касающиеся ресурсов энергии на земном шаре. Оказалось, что при существующем росте спроса на энергию, запасов полезных ископаемых хватит, примерно:
— угля до 2500 года;
— нефти до 2100 года;
— природного газа до 2035 года.
Статистические данные не говорят, однако, всего о ресурсах сырья. Например, добыча, хранение и транспорт нефти легче, чем добыча и перевозка угля. Кроме того, существуют разные сорта нефти. Нефть из одних месторождений не содержит вредных примесей, которые приходится удалять. Нефть из других — требует дорогостоящей очистки. Легче вести добычу нефти из скважин на материке, труднее и дороже — добывать ее с морского дна. Но в море, в сравнительно мелководных прибрежных местах, открыто много богатых месторождений.
Есть еще два других вида энергии — атомная и гидроэнергия. Использование данных видов энергии для решения трудных проблем удовлетворения энергетического спроса связано с уровнем развития науки и техники. Ресурсы гидроэнергии, практически неисчерпаемы, однако, количество энергии, которое может дать вода, ограничено техническими барьерами. Если бы удалось использовать в энергетических целях морские течения, то доля гидроэнергии в покрытии энергетического спроса была бы значительно выше.
Точно также обстоит дело и с ядерной энергией. Атомные электростанции прежней конструкции, в которых источником энергии служит радиоактивный распад урана, не решат проблему хотя бы потому, что разведанных месторождений урана хватит всего лишь до середины нынешнего столетия. Еще более важной проблемой в ядерной энергетике остается обеспечение ее безопасности для людей и окружающей среды. К сожалению, пока международным сообществом так и не выработано единого стратегического направления в развитии этой важной отрасли промышленности.
Есть источники энергии, используемые человечеством лишь в малой степени. Это, прежде всего, относится к солнечной энергии.
От солнца Земля получает колоссальное ее количество, примерно в 170 тысяч раз превышающее наш спрос. Квадратный метр Земли, освещенный солнцем, получает около одного киловатта энергии. Если покрыть несколько сот квадратных километров пустыни, достаточно производительными преобразователями солнечной энергии, то ее хватило бы для полного удовлетворения спроса большой и высокоразвитой страны.
Сдерживающими в использовании солнечной энергии являются два, все еще не решенных вопроса. Прежде всего, эта энергия не поступает постоянно. Второй проблемой остается рассеянность солнечной энергии. И хотя ее довольно много, но количество энергии, которую удается получить в отдельно взятых местах — оказывается очень малым, чтобы можно было найти ей широкое применение. Таким образом, надо как-то собрать эту энергию и сделать ее пригодной для более интенсивного использования.
В странах, где существуют районы с большим количеством солнечных дней в течение года, прежде всего в США, Австралии, Франции и Японии, уже давно используют солнечные установки подогрева воды для обычных бытовых нужд. Их черные, специальные водогрейные пластины можно видеть на крышах домов.
Аналогично, солнечная энергия применяется для питания установок кондиционированного воздуха, без которых трудно обойтись в жарких странах. Такие аппараты, питающиеся солнечной энергией, функционируют весьма успешно. Чем жарче на улице, тем лучше охлаждают они помещение. Солнечные кухонные плиты, приборы для обессоливания морской воды и другие устройства, получающие энергию от солнца, уже не плод фантазии, но они пока не производятся в массовом масштабе.
Наиболее перспективным направлением является непосредственное преобразование солнечной энергии в обычную, электрическую. Для этого используются солнечные элементы. Главным их достоинством есть отсутствие в конструкции движущихся частей и механизмов, ничего в них не течет, не перегорает и, практически, не изнашивается. Это был бы идеальный способ получения бесплатно (ведь солнце не предъявляет счетов за электричество) энергии в самой удобной форме, если бы…
Если бы, во-первых, солнечные элементы были дешевле, чем сейчас, а во-вторых, если бы можно было «ловить» солнечные лучи круглосуточно. Только в таком случае, огромные «плантации солнечных элементов», давали бы ток и в пасмурные дни, и ночью.
Решение всех этих проблем — дело, конечно, очень трудное, но возможное. Благодаря развитию техники и совершенствованию промышленного производства, солнечные элементы, возможно, станут дешевле, а их огромные «плантации» не обязательно должны быть установлены на земле. Проекты, выдвинутые некоторыми учеными и инженерами, специалистами по этим вопросам, хотя и напоминают научно-фантастические рассказы, но вполне возможно, что они будут осуществлены гораздо раньше, чем нам кажется.
Согласно одному из этих проектов, «поле солнечных элементов» должно покрывать поверхность спутника, находящегося на высоте около 35 тысяч километров над поверхностью Земли в плоскости экватора, и обращающегося вокруг Земли в направлении ее вращения за 24 часа. То есть, такой спутник кажется нам — расположенным неподвижно над Землей. Преобразователи, находящиеся на спутнике, могли бы иметь мощность от 3-х тысяч до 20-ти тысяч мегаватт. Электроэнергию можно было бы посылать на Землю с помощью пучка лучей очень высокой частоты. Превращение этой энергии в промышленный электрический ток и пересылка его — это уже дело гораздо менее сложное.
По другому проекту, представленному некогда нобелевским лауреатом, советским академиком, ученым Н.Н.Семеновым, такие огромные поля солнечных батарей можно поместить на Луне, а полученную энергию посылать на Землю с помощью лазерного пучка.
Другая группа российских инженеров предложила расположить на высоте десяти километров над поверхностью Земли ветряные электростанции, использующие воздушные течения постоянных скоростей, существующие на этой высоте. Эти электростанции предлагалось поднять в воздух при помощи воздушных шаров, закрепленных на земле прочными и гибкими тросами из синтетического волокна.
На первый взгляд, все эти проекты могут показаться совершенно невероятными. Но ведь история техники богата разными изобретениями, которые сначала представлялись совершенно невероятными, потом — трудными для исполнения, затем, осуществленными лишь в ограниченном масштабе и, наконец, находившими широкое применение и ставшими, вполне очевидными для всех.
Если жители Исландии, в сравнительно ограниченном масштабе, применяют для обогрева квартир горячую воду из гейзеров, то почему бы — не подумать об использовании для энергетических нужд огромных бассейнов подземной горячей воды, несколько десятков которых, имеется на дальневосточных территориях России.
А разве, уж таким безумием кажется, высказанная несколько лет назад, мысль о закачке воды в землю на достаточную глубину, для того, чтобы, используя температуру, имеющуюся внутри земли, создавать, что-то вроде искусственных гейзеров?
Можно c большой долей оптимизма предполагать, что человечество справится с энергетическими трудностями. Если не через год, то через 10 или более лет, быть может, будут освоены источники энергии, которые сейчас представляются недоступными или весьма сложными для использования. Данный оптимизм основан на том, что у нашей цивилизации просто нет другого выхода. Проблему энергетического обеспечения — человечеству придется все равно решать.
Мы должны помнить, что энергия — это хлеб цивилизации. И, как всякий хлеб, ее нужно не только беречь и ценить, но и — приумножать.
«Самый важный источник энергии — это более мудрое ее использование»
«Энергетика в мировом аспекте» — такой была тема очередной встречи, состоявшейся в Высшей школе экономики 30 марта в рамках традиционного научного семинара «Экономическая политика в условиях переходного периода», проводимого под руководством научного руководителя ВШЭ Евгения Ясина.
| Евгений Ясин |
Изменения в обществе, продолжал Г.Уоллер, происходят одновременно с развитием энергетики. Доступ к источникам энергии способствует развитию самого общества и каждого его члена в отдельности, поскольку расширяет возможности и повышает производительность труда. Очевидно, что весь технологический прогресс, рост производства в промышленности и сельском хозяйстве, в транспортном секторе стал возможен, благодаря надежным поставкам современных источников энергии, включая электроэнергию. Но в то же время с развитием общества растет и его потребность в энергоресурсах.
Каковы задачи и сложности, стоящие сегодня перед миром в его развитии? Есть общепризнанное утверждение, согласно которому прогресс в технологиях и энергетике является принципиально важным для развития всего человечества. В 1800 году население Земного шара составляло около 1 миллиарда человек, на сегодняшний день нас почти 7 миллиардов, и вполне вероятно, что к 2030 году общая численность землян достигнет 8 миллиардов. Понятно, что человек будет стремиться обеспечить себе лучшие условия жизни, и энергоресурсы будут продолжать играть важную роль в развитии общества. Начиная с 1880 года резко возросло потребление энергии, а одновременно с этим менялись и источники энергии. К 1950-м стал быстро расти спрос на энергоресурсы в связи с развитием транспортных средств. Почти одновременно стал широко добываться природный газ и началось строительство крупных гидростанций. В 1970-ые получила распространение атомная энергетика в качестве основного источника современного вида энергии.
В ближайшие годы, подчеркнул далее Г.Уоллер, человечеству придется развивать все экономически оправданные источники энергии для удовлетворения растущего спроса на энергоресурсы, в том числе ветровую, солнечную, геотермальную виды энергии и биотопливо. В 2005 году потребление энергии на душу населения было намного выше в экономически развитых странах (ОЭСР), чем в Китае или Индии. Но, по прогнозу, рост благосостояния в Китае и Индии приведет к значительному увеличению энергопотребления на душу населения в этих странах. С другой стороны, к 2030 году потребность в энергоресурсах на душу населения в странах ОЭСР достигнет высшей точки и начнет снижаться. Можно ли это истолковать, как ожидаемый спад экономики в странах-членах ОЭСР? Нет, как раз наоборот. На сегодняшний день ВВП на душу населения в странах ОЭСР гораздо выше, чем в Китае и Индии. «Мы предполагаем, что к 2030 году Китай и Индия смогут достичь значительного увеличения ВВП на душу населения. Поскольку человечество продолжает искать более эффективные пути потребления энергии, мы предполагаем, что энергопотребление на душу населения, необходимое для производства единицы ВВП, будет уменьшаться. По нашим прогнозам в период с 2005 до 2030 года спрос на энергию в странах ОЭСР будет значительно снижен, в то время как уровень экономики этих стран вырастет более чем на 50 процентов», — сказал докладчик.
По представленному прогнозу, на период 2005-2030 годы экономический рост в странах ОЭСР в среднем составит 2 процента в год по мере того, как будет продолжаться подъем экономики в США и других государствах. Что же касается стран, не входящих в ОЭСР, то здесь прогнозируемые темпы роста ВВП гораздо выше — 5 процентов в год. Это приведет к увеличению доли стран, не входящих в ОЭСР, в мировой экономике. В 2030 году эта доля составит 40 процентов от мирового ВВП. Нетрудно предположить, что это приведет к увеличению мирового спроса на энергоресурсы. Среди стран, не входящих в ОЭСР, основной экономический рост будет переживать Китай.
Интересно отметить, что даже при высоком темпе роста в развитии стран, не входящих в ОЭСР, в обеих группах объем ВВП вырастет примерно на одну и ту же величину (чуть более 20 триллионов долларов). К 2030 году Китай и США станут лидерами развития мировой экономики. Доля каждой из этих стран в росте ВВП составит около 40 процентов, то есть 9 триллионов долларов. Такой быстрый темп экономического роста дает основания прогнозировать увеличение потребностей Китая в энергоресурсах к 2030 году.
Несмотря на рост экономики в США и группе других стран ОЭСР, их растущие потребности в энергии могут потенцироваться постоянным ростом эффективности энергопотребления, что, среди прочего, обусловлено размерами платы за выбросы в атмосферу углерода. Потребление энергии в странах ОЭСР не будет существенно изменяться до 2030 года. Значительное повышение эффективности в потреблении энергоресурсов ожидается и в странах, не входящих в ОЭСР, но стремительное развитие экономики Китая в этот период будет опережать это повышение. В итоге, как предполагается, к 2030 году спрос на энергоресурсы в странах, не входящих в ОЭСР, на 75 процентов перевесит спрос в странах ОЭСР.
Если посмотреть на использование энергоресурсов по секторам, то такой спрос в жилищно-коммунальном секторе (ЖКС) почти в три раза превышает спрос коммерческого сектора. Такая тенденция останется неизменной до 2030 года. Разнообразный набор видов топлива используется для удовлетворения ЖКС и коммерческого сектора. В период до 2030 года основной рост спроса на энергоресурсы в этом секторе придется на природный газ и электричество. К окончанию этого срока электроэнергия будет обеспечивать более 40 процентов в ЖКС и коммерческом секторе. На протяжении всего прогнозируемого периода продолжится рост энергетических запросов бытового сектора. По идее, увеличение домохозяйств во всем мире к 2030 году увеличит потребность ЖКС в энергоносителях почти на 50 процентов. Однако повышение эффективности энергопотребления будет сдерживать увеличение спроса на энергоресурсы в жилищно-коммунальном секторе. Поэтому в период с 2005 по 2030 годы он вырастет всего на 20 процентов.
| Гленн Уоллер |
Тяжелые, то есть коммерческие, транспортные средства, являются основными потребителями энергии, стимулирующими рост потребности транспортной отрасли в топливе на протяжении периода до 2030 года. Повышение спроса вследствие растущего объема дорожных перевозок по всему миру, обусловленного повышением экономической активности — если не принимать во внимание другие факторы — к 2030 году составит примерно 15 миллионов баррелей нефтяного эквивалента в сутки.
Что же касается снижения спроса на энергоресурсы, то надо учитывать, что почти на 40 процентов повысится эффективность энергопотребления и грузового транспорта. Это станет возможным, благодаря развитию новых технологий и усовершенствованию организационных начал. И, наконец, видно, что эффективность потребления топлива в секторе тяжелого транспорта может снижаться за счет эксплуатационных потерь. К эксплуатационным потерям приводят такие факторы, как пробки на дорогах, малая плотность грузов и увеличение доли прямых поставок непосредственно конечному потребителю.
К 2030 году потребность тяжелого машиностроения и химической промышленности составит 75 процентов от общего спроса на энергоресурсы в промышленном секторе. Мировой рост потребностей в промышленном секторе будет обусловлен ожидаемым удвоением объемов сталелитейной промышленности и производства цемента, а также общего промышленного производства. Помимо этого ожидается, что химическая промышленность за этот период вырастет почти вдвое. Тем не менее, повышение эффективности энергопотребления компенсирует почти 60 процентов от этого роста по сектору тяжелого машиностроения и химической промышленности. Потребность промышленного сектора в энергоресурсах существенно зависит от объемов производства, в частности в развивающихся странах. Так что любые изменения в экономике этих стран будут непосредственно влиять на изменения спроса на энергоресурсы.
Самый большой и быстро развивающийся сектор — это производство электроэнергии. Начиная с 1980 года значительный рост потребностей сектора — приблизительно 2,4 процента в год — будет продолжаться до 2030 года. Спрос на электроэнергию в странах ОЭСР и стран, не входящих в эту организацию, будет отмечен его ростом в обоих случаях, однако в странах — не членах ОЭСР этот рост спроса идет быстрее. К 2015 году страны — не члены ОЭСР обойдут страны ОЭСР в потреблении электроэнергии.
Для удовлетворения растущих потребностей в электроэнергетике будут использоваться разные виды топлива. При составлении прогноза относительно соотношения различных видов топлива, используемого для получения электроэнергии, необходимо, прежде всего, проанализировать стоимость разных вариантов. Эти экономические показатели будут в значительной степени определяться политикой, направленной на снижение выбросов углекислого газа и других газов, вызывающих парниковый эффект, что предусматривает соответствующие выплаты.
Авторы прогноза сравнили экономические показатели различных возможных вариантов производства электроэнергии в США, причем такая же тенденция прослеживается и в целом ряде других стран. Важную роль играет и стоимость, поскольку и потребители, и энергосбытовые компании заинтересованы, прежде всего, в более дешевой энергии. Введение платы за выбросы в атмосферу углекислого газа может повлиять на стоимость выработки электроэнергии. При этом самым экономически выгодным топливом для производства электроэнергии являются природный газ и уголь. На сегодняшний день эти два вида топлива обеспечивают две трети потребностей США в электричестве и около 60 процентов в мировом масштабе. Однако по мере повышения размеров платы за выбросы углекислого газа ситуация будет меняться. Уголь будет в значительной мере терять свою конкурентоспособность по отношению к природному газу.
В настоящее время появляются новые мощности, генерирующие электроэнергию из атомной и ветровой видов энергии. Ожидается существенное наращивание мощности в солнечной энергетике, пусть даже поначалу и незначительное. Однако увеличение мощностей не всегда означает то же самое, что их использование. Атомные электростанции являются важными и основными источниками, поэтому около 90 процентов их мощностей будет направлено на производство электроэнергии. Что касается энергии ветра и солнца, то здесь уровни использования мощностей гораздо ниже в виду непостоянства самих источников энергии и нехватки крупных аккумулирующих электроустановок для обеспечения бесперебойного производства.
Человечеству все еще требуется большое количество газа и угля для удовлетворения своих растущих потребностей. Газу принадлежит 35 процентов от увеличения спроса в сравнении с 2005 годом, а углю — 20 процентов. Размер платы за выборы в атмосферу углекислого газа сделает атомную энергию и возобновляемые источники энергии еще более востребованными, и в 2030 году они будут обеспечивать более 40 процентов всех потребностей в электроэнергии. Следует отметить, оговорился докладчик, что этот прогноз был составлен до недавнего землетрясения в Японии и реакции во всем мире на использование АЭС. Пока еще рано делать точные выводы, но налицо озабоченность в данном вопросе во всех странах мира.
Прогноз до 2030 года для стран Северной Америки и Европы в принципе выглядит одинаково. В обоих регионах будет наблюдаться рост спроса на топливо, но этот рост будет очень медленным в силу умеренного увеличения спроса на электроэнергию и повышения эффективности энергопотребления в секторе производства электроэнергии. Однако самые значительные изменения можно наблюдать в другом районе мира. Ожидается, что в период до 2030 года кривая спроса на электроэнергию в азиатско-тихоокеанском регионе (АТР) начнет резко подниматься. Уголь обеспечит удовлетворение значительной части этого спроса, хотя его доля на рынке упадет в 2030 году до 60 процентов по сравнению с сегодняшними 70 процентами. Значительно возрастет доля природного газа, атомной энергии и энергии возобновляемых источников в странах АТР.
А как будет выглядеть картина в мировой энергетике в 2030 году с учетом потребностей в каждом регионе? Самым крупным потреблением энергоресурсов является производство электроэнергии, за период, охватываемый данным прогнозом, здесь произойдет самый сильный рост потребностей энергоресурсов, который составит 50 процентов от общего прироста. Прогнозируемый рост мировой потребности в энергоресурсах за рассматриваемый период оценивается почти в 170 квадриллионов БТЕ. Это очень много. Однако если бы не эффективность в потреблении электроэнергии, то этот показатель был бы в три раза выше. Напрашивается вывод о том, что «самый важный и значимый источник энергии — это более мудрое и эффективное ее использование».
Что касается мирового спроса на энергоносители, то ископаемые виды топлива, в том числе природный газ и уголь, по-прежнему остаются основными источниками энергии. В 2030 году они будут обеспечивать чуть ли не 80 процентов мирового спроса, немного меньше, чем на сегодняшний день. Стремительнее всего будет расти потребление природного газа. Что касается жидких источников, то львиная доля здесь принадлежит сырой нефти. Спрос на жидкие энергоносители вырастет к 2030 году на 23 процента…
Чтобы удовлетворить мировой спрос на энергоресурсы к 2030 году, которые к этому времени вырастут на 35 процентов от уровня 2005 года, необходимо развивать все виды надежных и доступных источников энергии при значительном повышении эффективности ее потребления. Но одновременно насущной задачей является сохранение окружающей среды для будущих поколений. При том, что мир будет развиваться и далее, экономика — тоже, доступ к энергоресурсам, способным обеспечить рост мировой экономики, будет играть решающую роль в борьбе с бедностью и безграмотностью, в улучшении благосостояния населения и увеличения средней продолжительности жизни. Дальнейшее развитие технологий будет играть ключевую роль в повышении эффективности энергопотребления и сокращения вредных выбросов. Эти задачи, подчеркнул докладчик, должны всегда быть в центре внимания.
После выступления Г.Уоллера Е.Ясин задал вопрос: «А каково будет место России в мировом энергобалансе, сколько Россия еще сможет пользоваться сложившейся благоприятной для себя конъюнктурой на мировых рынках нефти и газа?»
«При любом сценарии роль России будет весьма значительной, — ответил Г.Уоллер. — Следует рассчитывать за значительный скачок в потреблении природного газа в мире, а в России сосредоточено около 30 процентов мировых запасов газа…» «Так что Газпром будет по-прежнему «на коне», — не без язвительности заметил научный руководитель ВШЭ». — «Правда этот газ залегает в очень отдаленных районах, — продолжил Г.Уоллер, — и условия там для его добычи не лучшие, но технологии развиваются бурно и всегда догоняют условия. Я уверен, что газ на севере России, на континентальном шельфе будет добываться еще много лет. Что касается нефти, то картина примерно та же самая. Нефти в России много…» «Так что халява не кончается», — вновь пошутил Е.Ясин, но это, как показал дальнейший ход семинара, был как раз тот случай, когда от шутки не до смеха…
| Анатолий Дмитриевский |
Содержательным и «привязанным» к российским реалиям было выступление на семинаре Владимира Дребенцова, главного экономиста BP по России и СНГ. Он заметил, что экспертами BP подготовлен собственный прогноз на период до 2030 года, остановился на тех моментах, которые отличаются от представленного ранее прогноза, и привел более краткосрочные прогнозы BP в контексте того, что это означает для России. На самом-то деле, заметил В.Дребенцов, прогнозы ExxonMobil, British Petroleum и Международного энергетического агентства по многим параметрам совпадают. Но у BP в прогнозе несколько выше темпы роста спроса на энергоресурсы в Индии и Китае.
Если исходить из общих тенденций мирового энергопотребления, то важно наращивать энергоэффективность. Темпы спроса на энергоресурсы растут быстрее, чем численность населения, но медленнее, чем доход. Это означает, что потребление на душу населения растет, но энергоемкость глобального валового продукта снижается. Если же посмотреть на долговременные тренды, то видно, что потребление энергоресурсов на единицу производимого валового продукта достигает своего максимума в каждой стране примерно в то же время, когда достигается максимальная доля промышленности в валовом внутреннем продукте, а потом начинает снижаться. Причем страны, которые индустриализуются позже, достигают этого максимума на более низких уровнях, что «интуитивно следует из развития и распространения технологий по миру».
Что касается краткосрочных тенденций, то «сейчас все наблюдают за вторым периодом быстрого роста цен до уровня свыше 100 долларов за баррель и размышляют над тем, что же это будет означать». Все либеральные экономисты согласны с тем, что это будет означать высокие цены на нефть для российской экономики, но все и согласны, что «ничего хорошего от этого не произойдет». Мировые цены на нефть растут, но ожидания рынков уже изменились. Если говорить о нынешних событиях в Северной Африке и на Ближнем Востоке, то, по прогнозам BP, следует ожидать падения поставок нефти на мировые рынки в связи с событиями в Ливии, но, заметил Дребенцов, в BP считают, что «это будет компенсировано увеличением добычи в основных странах ОПЕК. Или же прекращением беспорядков в Ливии и возобновлением экспорта нефти из этой страны».
Уровень коммерческих запасов в странах ОПЕК очень долго державшийся на максимальных значениях, или даже выше их, достиг сейчас минимальных значений. Если не произойдет увеличения добычи нефти в странах ОПЕК, то они упадут ниже исторических минимумов. Что в такой ситуации может быть с ценой на нефть? «Едва ли она будет падать», — ответил Дребенцов на свой же вопрос. В перспективе же роль ОПЕК на мировых рынках нефти будет только возрастать. Если сейчас доля стран этой организации в мировых поставках колеблется на уровне 40 процентов, то к 2030 году их доля превысит 45 процентов.
«Вывод из этого для России может быть печальный, а может — и не очень», — заметил представитель BP. Печальный для либеральных экономистов он потому, что цены, скорее всего, будут высокими, а если будут всплески цен в связи с какими-то катаклизмами, которые охватят более широкую часть стран-членов ОПЕК, то могут быть взлеты до 200 и даже выше долларов за баррель. И это будет означать, что резко повысится риск снижения роста мировой экономики и приближение ее к уровням стагнации.
| Владимир Дребенцов |
Актуален, особенно для России, вопрос и о рынке нефтепереработки, потому что многие российские программы нацелены на развитие нефтепереработки, причем экспортной нефтепереработки. «Вот это весьма специфическая ситуация, которую, как мне кажется, надо оценивать все серьезнее», — замет эксперт. С одной стороны, заметно, что после последнего мирового кризиса переработка нефти восстанавливается, так как спрос на нефть растет, но с другой стороны, если взглянуть на основные экономические параметры, а именно на «маржу» переработки, то видно, что и в прошлом году эта «маржа» была гораздо ниже, чем в предшествующие пять лет. А по прогнозам в этом году, «где-то с конца лета и до конца года она может опуститься еще ниже». Это происходит потому, что нефтепереработка, как и все остальные энергетические рынки, — это рынок циклический, и в перспективе, скорее всего, нефтепереработку во всем мире ожидают тяжелые времена.
В последние два года, по данным BP, добыча газа в России оказалась меньше, чем добыча газа в США. «Пять лет назад никому бы в голову не пришло связывать два эти явления. А сейчас они совершенно явно связаны. Добыча в России оказалась такой низкой именно потому, что добыча в США оказалась такой высокой, — уверенно констатировал Дребенцов. — Это новое явление глобализации газовых рынков». Произошла революция добычи газа из нетрадиционных источников в США, и им оказался ненужным тот объем импорта газа, на который поначалу рассчитывали. На рынок вышли заметные мощности сжижения природного газа и этот сжиженный газ, оказавшийся невостребованным в Америке, «стал бродить по миру». А газ из нетрадиционных источников уже сейчас дает более половины всей добычи газа в США. При этом эффективность каждого бурового станка резко растет. Вывод таков, что себестоимость добычи газа снижается. Конкуренция на традиционных для России рынках будет возрастать. «Газпрому» и России в последние два года везло, поскольку в Европе были холодные зимы. К ним теперь добавились политические и биологические катаклизмы, носящие временный, однако, характер. А если посмотреть на более долгосрочную перспективу, то видно, что будет продолжение роста и мощностей по сжижению газа, и мощностей по регазификации газа. То есть масштаб возможной конкуренции достаточно высок, что оказывает давление на долгосрочные контракты. И для России означает, что нужно будет уделять очень большое внимание повышению конкурентоспособности российского газа.
| Валерий Крюков |
Что было сделано в России, что делается и в какой степени институциональная среда соответствует тем условиям, с которыми сейчас работают и будут работать в будущем компании? Как в России начали трансформировать нефетегазовый сектор, чтобы он был эффективен, общественно полезен и отвечал на вызовы времени? В России, заметил по этому поводу В.Крюков, были сформированы вертикально интегрированные компании, они были частично приватизированы и были предприняты попытки, которые не закончены и до настоящего времени, по формированию соответствующего современного ресурсного режима. «Это означало не только доступ к недрам, не только налоги, но и цены, и использование инфраструктуры и всего комплекса условий, которые необходимы для того, чтобы вести эффективный бизнес при меняющихся условиях и характеристиках ресурсной базы, — подчеркнул В.Крюков. — Мы попытались обобщить характеристики такого режима, при котором комфортно работать и который позволяет компаниям динамично двигаться вперед».
Должны быть выработаны процедуры разрешения неясных, конфликтных ситуаций. «В России с этим дело обстоит никак, — откровенно признал докладчик. — Сейчас, с подачи В.Мау, распространенно выражение «деградация институтов». Но я бы сказал, что нефтегазовый сектор России являет собой ярчайшей характеристикой не деградации, а примитивизации институтов. Стремление к становлению страны, как энергетической сверхдержавы, привело к тому, что многие институты и подходы, которые мы реализуем, неадекватны, тормозят дело и не дают двигаться вперед. Доминируют при этом подходы, основанные на гражданском праве».
Что же надлежит учитывать при формировании такого институционального режима? Прежде всего — динамику. Все прогнозы, все процессы развиваются в динамике. Динамика предполагает, что меняется соотношение малых, средних, интегрированных и не интегрированных, зависимых и независимых, венчурных и невенчурных компаний. В США малые и средние компании добывают в настоящее время 75 процентов нефти. Соединенные Штаты — очень крупная нефтедобывающая страна, добывает свыше 500 миллионов тонн нефти ежегодно. В России при таких же запасах и при схожей зрелости ресурсной базы, то есть истощенности, малые и средние компании занимают 3-4 процента, и их доля неуклонно уменьшается. То есть, развитие конкурентной среды и условий для формирования ответов на вызовы дня «идет в обратном направлении».
Очень важно учитывать состояние основных фондов и активов. Есть специализированные их характеристики в нефтегазовом секторе — трубопроводы, заводы и пр. Но есть и очень «большой блок характеристик, которые присущи тем активам, которые были созданы в плановой экономике». «И если вы только приватизируете, ничего не делая с техническим регулированием, с доступом и прочим, это приводит к монополии и к неэффективности, к тому, что в России, собственно, и случилось», — заметил В.Крюков. Не приходится, по его словам, говорить о сбалансированности ресурсного режима России.
«Нет ясных и четко определенных приоритетов, налицо слабое взаимодействие разных блоков (это касается налогообложения, регулирования всего того, что связано с социально-экономическими эффектами), — сказал он. Скажем, Норвегия, являясь крупным производителем нефти, выступает и крупным производителем наукоемкой продукции на базе нефтегазового сектора. Ежегодно там предоставляется 15-17 миллиардов долларов на услуги, связанные с подводными работами, что является крупнейшим прорывом в области науки и инноваций. Нефтегазовый сектор Норвегии является генератором развития современных технологий. И это не противопоставление одного другому, а использование явного преимущества для придания стране и экономике новой динамики. В России, как мне представляется, понимание этого сюжета отсутствует».
Что было в России в 1990-ые годы в этом секторе? Зафиксированное Конституцией РФ «совместное ведение в случае кратного пользования недрами не сработало, потому что регионы больше перетянули на себя». И регионы были просто «исключены из этой практики», а в 2002-ом году были приняты соответствующие поправки в законодательство при всем том, что усложнилась база, стало больше месторождений, и было необходимо регулировать очень много вопросов. «Но Центр захлебывается, перегружен текущей сложной работой, а регионы бездействуют, это вне их компетенции, а если они начинают этими вопросами заниматься, то им бьют по рукам, обвиняют в нецелевом использовании доходов. Затем — тюрьма, Сибирь, и дальше тех мест, где добывают нефть, идти, собственно, некуда», — сказал В.Крюков.
Все это ведет к тому, что в лицензировании нет порядка, слаба мотивация в области геологоразведки, непонятен статус проектов в сфере производства и транспортировки, многие решения базируются не на технических регламентах, а на корпоративных представлениях и приоритетах. Налогообложение не гибкое, фискально неориентированное и не учитывающее особенности такого объекта, как истощаемые ресурсы, месторождения и прочее. Для того, чтобы выправить положение, требуется не только понимание проблем, но и синхронизация целого ряда процессов. Регуляторный режим должен принимать во внимание особенности характеристик — это касается и налогов, и доступа к инфраструктуре, и технического регулирования. «А приватизация, — заметил В.Крюков, — должна следовать социально-экономическим критериям и приоритетам, а не только изъятию ренты в интересах владельцев компаний и федерального центра. Не выдерживает критики и ресурсная база. Действительно, у России много ресурсов. Но в 1970-ые годы в Западной Сибири размер месторождений был 70 миллионов тонн, в 2005 году — 3 миллиона, а сейчас, стыдно сказать — около миллиона тонн. А крупных месторождений не открывается».
К этому следует добавить, что вновь приходящим в газовый сектор компаниям очень трудно получить лицензию, практически невозможно начать дело. А отсюда и барьеры для повышения эффективности, снижения издержек. «То есть у нас, в России, вопреки происходящему в мире росту конкурентоспособности и (как следствию этого процесса) снижению издержек, издержки растут». А компании приходят с протянутой рукой к государству и просят снижения налоговых льгот и преференций.
Со своим взглядом на проблемы этой сферы экономики выступил на семинаре и директор Института энергетической стратегии Виталий Бушуев. «Наш институт, — заметил он, — тоже делает подобного рода прогнозы, которые были предметом сегодняшнего внимания. Но когда мы говорим о прогнозах развития энергетики, надо отказываться от сведения всего прогноза только к балансу. Сегодня главное — это не цена, другие финансовые условия, наличие свободного капитала и институциональной базы. Сегодня главное — это политические решения. Мир сегодня «ушел» в эпоху глобализации не потому, что нечем заняться. Это политическое решение — вместо глобальной энергетической безопасности выстраивать системы регионального самообеспечения. Так было, есть и будет, и не считаться с этим нельзя».
Итоги дискуссии подвел Е.Ясин, который подверг сомнению картину положения дел в России, какой она выглядит в выступлениях участников. «Ситуация в нефтегазовом секторе, — заметил Е.Ясин, — мне представляется такой. Мы, то есть как бы хозяева новой демократической страны, в этот сектор пришли с ощущением, что там уже все есть и что главное — захапать! А как и что будет происходить дальше — это не столь важно. «Газпром» все это и осуществил. И, по моим представлениям, это наиболее опасная ситуация. Потому что мы сталкиваемся с совершенно непрозрачной компанией, никем не контролируемой, которая настроена не столько на внедрение каких-то новшеств, на освоение новых технологий, а на то, чтобы удержаться на месте и за это время что-то поиметь. Такое у меня ощущение, хотя я, может быть, и не прав». Не лучше ситуация, по мнению Е.Ясина, и в нефтяном секторе.
В связи с этим научный руководитель ВШЭ обратился с просьбой к В.Крюкову провести анализ сопоставления различных рынков — нефтяного и рынка черных металлов России, который может считаться образцом (по нашим понятиям) рыночной структуры с очень хорошей конкуренцией и низким вмешательством государства. «Вопрос о том, как будут развиваться разные отраслевые рынки — это вопрос о том, что будет в России конкурентоспособным. На сегодня же ощущение таково, что, несмотря на колоссальные заслуги газовиков, нефтяников, геологов, мы находимся в плохом положении, ибо не даем им возможности нормально работать», — заключил Е.Ясин.
Николай Вуколов, новостная служба портала ВШЭ
Фото Никиты Бензорука
Основные источники энергии
Ископаемые виды топлива, такие как нефть, газ и уголь являются основными и чрезвычайно полезными для экономического развития. Однако все эти виды топлива имеют свои недостатки. Уголь является неэффективным. Нефть существует в ограниченных запасах.
Газ, хотя легко перемещать с места на место, может быть опасным, при его утечке. Включение угля, газа, нефти и других видов топлива в выработку электричества есть способ, чтобы сделать их гораздо более универсальными и полезными.
Электрическую энергии обычно получают на электростанциях при сжигании топлива. Около 40 процентов электроэнергии, в России производится из угля. Внутри электростанции, уголь сжигается в огромной печи, чтобы освободить энергию в виде тепла.
Тепло используется для кипячения воды и производства пара, который в свою очередь вращает винто-подобный механизм называемый турбиной. Турбины соединены с генератором, который вырабатывает электричество.
Самое замечательное в электричестве, то что этот вид энергии универсален. Практически любой вид топлива может быть превращен в электричество.
После электроэнергия полученная в силовой установкой, легко передается от одного места в другое надземные или подземными кабельными линиями. Внутри дома, завода и офиса, электричество снова преобразуется в другие виды энергии с помощью широкого спектра техники. Если у вас есть электрическая печь или тостер, то они преобразует электроэнергию, поставляемую с электростанции обратно в тепловую энергию для приготовления пищи.
Лампы в вашем доме преобразуют электрическую энергию в световую. По данным Министерства энергетики России, мировое потребление электроэнергии, вырастет на 71 процент в период между 2003 и 2030 гг. Около 80 процентов энергии которую мы используем сегодня, происходит от ископаемых видов топлива, но это не может продолжаться долго. Ископаемое топливо закончится рано или поздно.
Возобновляемые источники энергииК счастью, у нас есть альтернативы, основным источникам энергии. Мы можем сделать электричество из энергии ветра, или солнечных батарей.
Мы можем сжигать мусор для производства тепла, которое будет стимулировать электростанцию. Мы можем выращивать так называемые «энергетические культуры» (биомассы), чтобы сжечь в наших электростанциях вместо ископаемого топлива.
И мы можем использовать огромные запасы тепла в заключенные внутри Земли, известные как геотермальная энергия. Вместе, эти источники энергии, известны как возобновляемые источники энергии, потому что они будут длиться вечно (или, по крайней мере до тех пор, пока будет светить Солнце), не иссякая.
Если бы мы могли покрыть только один процент от пустыни Сахара солнечными панелями (площадь чуть меньше, чем Соединенные Штаты Америки), мы могли бы сделать более чем достаточно электроэнергии для всей нашей планеты. Мы также должны быть умнее в том, как мы используем энергию. Это называется энергоэффективность (экономия энергии).
Сегодня большинство электроэнергии поступает из далеко расположенных электростанций, и передается по кабельным линиям. При передачи электроэнергии из одного места в другое теряется примерно две трети энергии. Другими словами, если вы сжигаете три тонны угля на электростанции, вы тратите две тонны на то, что-бы доставить электроэнергию потребителям. Вот почему здания в будущем, необходимо, делать с собственным подключением к электросети, например, солнечные батареи или небольшие ветряные турбины на крышах.
Последовательное развитие возобновляемых источников энергии и технологий будет означать снижение доли централизованной крупной энергетики. Для общества это будет означать независимость от крупных энергетических компаний, а также повышение надежности электроснабжения.
Общий вывод очевиден. Научно-технический прогресс, появление новых технологий и материалов постоянно повышают роль возобновляемых источников энергии, которые уже замещают традиционные, основные источники энергии в значительном объеме. Общественное мнение «сдвигается» в сторону «распределенной энергетики», где основное место займут возобновляемые источники энергии.
Все это приводит к более глубокому изучению и использованию нетрадиционных возобновляемых источников энергии. Основное преимущество возобновляемых источников энергии их неисчерпаемость и экологическая чистота. Их использование не изменяет энергетический баланс планеты.
Альтернативные источники энергии: почему они нужны всем
МОСКВА, 19 дек — ПРАЙМ. Использовать возобновляемые источники энергии (ВИЭ) человечество стало раньше, чем научилось добывать уголь, нефть и газ. Однако со временем потребление энергии росло — человеку индустриального общества требовалось уже в 100 раз больше энергии, чем в первобытную эпоху. И тогда обеспечить стабильную поставку таких мощностей стало возможным благодаря сжиганию ископаемого топлива.
Сейчас человечество снова задумалось об использовании альтернативных источников энергии, так как запасы нефти и газа исчерпаемы, а их использование наносит большой вред окружающей среде, но уже на совершенно другом уровне. Ведь перемолоть муку на ветряной мельнице или обеспечить электроэнергией целый город с помощью ветрогенераторов — задачи разного масштаба.
К основным видам ВИЭ сегодня относят гидроэнергетику, ветроэнергетику, гелиоэнергетику. В некоторых местах можно развивать волновую и геотермальную энергетику.
САМЫЕ РАСПРОСТРАНЕННЫЕ ВИЭ
Гидроэнергетика — самый распространенный способ добычи энергии из неисчерпаемого источника, теоретический потенциал которого оценивается в 30-40 ТВт·ч в год. Для ее работы необходимо построить плотину, разместить турбины, которые будет крутить вода. Явным преимуществом является стабильность выработки энергии и возможность ее контролировать, изменяя скорость потока воды. Среди недостатков — резкое изменение уровня воды в искусственных водохранилищах, нарушение нерестового цикла рыб и снижение количества кислорода в воде, что вредит флоре и фауне водоема.
Хитрости бизнеса. Как офшоры помогают компаниям экономить на налогах
Еще один перспективный источник — ветроэнергетика. Для добычи энергии таким способом необходимо установить специальные турбины, которые будет вращать ветер, за счет чего будет вырабатываться электричество. Ветряные турбины легко и дешево обслуживать, они не занимают много места, вращаются на высоте от 100 м, то есть, под ними можно, например, вести сельскохозяйственную деятельность.
Иногда ветроэлектростанции (ВЭС) строят прямо в море. Такой проект в 2017 году разработали Дания, Нидерланды и Германия. Они собираются к 2050 году соорудить в море остров площадью 6 кв. км и разместить на нем турбины. Планируется, что такая станция сможет вырабатывать до 30 ГВт·ч в год энергии, а в перспективе — до 100 ГВт·ч в год.
Однако у этого источника дешевой и чистой энергии есть несколько существенных недостатков — нестабильность и зависимость от места размещения. Ветер дует не везде и не всегда. А в местах, где ветер дует часто и с большой силой, как правило, не располагаются населенные пункты. Это повышает расходы на строительство линий электропередач и транспортировку энергии. Поэтому ветроэнергетика хороша именно как дополнительный источник энергии.
Альтернатива ВЭС — солнечные электростанции (СЭС), которые могут работать по нескольким принципам. В одном случае с помощью сфокусированных солнечных лучей нагревают резервуар с водой (температура пара в нем может доходить до 7000С), в другом — используются фотобатареи. Второй тип гораздо проще соорудить, устанавливать фотоэлементы можно практически везде, а стоимость их продолжает снижаться с развитием технологии производства.
Что такое валютные войны и зачем их ведут
Главными недостатками СЭС является большая зависимость от места расположения, времени суток и сезона. Например, станция не будет вырабатывать энергию ночью, значительно меньше — в зимнее время года. Полностью обеспечить себя электричеством с помощью СЭС могут даже не все африканские страны. Поэтому солнечная энергетика на данном этапе тоже может служить только в качестве вспомогательного источника.
КАК ИСПОЛЬЗУЮТ ДРУГИЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ
В волновой энергетике используются специальные модули, которые качаются на волнах и таким образом приводят в действие специальные поршни. Потенциал этого вида ВИЭ оценивают более чем в 2 ТВт·ч в год. Волновые электростанции защищают берега и набережные от разрушения, уменьшают воздействие на опоры и мосты. При правильной установке они не вредят окружающей среде, к тому же практически незаметны в море.
Среди недостатков — нестабильность (то есть станция вырабатывает меньше энергии во время штиля), шум, незаметность для водного транспорта, из-за чего необходимо дополнительно устанавливать сигнальные элементы.
В некоторых местах устанавливают геотермальные станции (ГеоТЭС). Общий потенциал геотермальной энергии оценивается в 47 ТВт·ч в год, что соответствует выработке примерно 50 тысяч АЭС, но сейчас технологии позволяют получить доступ только к 2% от него — 840 ГВт·ч в год. Чтобы это сделать, роют две скважины, по одной из них подается вода, которая, нагреваясь от тепла земли, превращается в пар. Затем пар по трубе направляется в турбины. На разных этапах происходит его очистка от примесей.
Главное преимущество геотермальной энергетики — стабильность, которую не могут обеспечить многие ВИЭ, и компактность, что удобно для районов со сложным рельефом. С другой стороны, вода, которая проходит через скважины, несет большое количество тяжелых металлов и других вредных веществ. При неправильной эксплуатации станции или при возникновении чрезвычайной ситуации, попадание в атмосферу и в почву этих веществ, может привести к экологической катастрофе локального масштаба.
Кроме того, стоимость энергии ГеоТЭС выше, чем у ВЭС и СЭС, а мощность довольно невысокая.
Основная проблема практически всех перечисленных выше источников заключается в их нестабильности. Современные аккумуляторы не позволяют накапливать такое количество энергии, чтобы без потерь мощности использовать ее в ночное время или во время штиля. Один из вариантов — во время пиковых нагрузок поднимать воду в верхнюю часть водохранилища и потом во время затишья использовать ее для выработки энергии на ГЭС.
Зарабатываем и делимся: популярно о дивидендах
АЛЬТЕРНАТИВНАЯ ЭНЕРГИЯ В РОССИИ И В МИРЕ
На данный момент использование ВИЭ активно развивается в Европе, где страны вынуждены закупать топливо для работы традиционных электростанций. Но, по мнению некоторых экспертов, в развитии альтернативной энергетики заинтересованы и государства, чья экономика зависит от экспорта нефти и газа. Ведь если в некоторых регионах использовать ВИЭ вместо газа, это топливное сырье можно будет отправить на экспорт.
Тем не менее, в России этот сектор энергетики развивается очень медленно. По данным аналитической компании Enerdata, в Норвегии около 97% электроэнергии добывается из альтернативных источников с учетом гидроэнергетики, около 80% — в Новой Зеландии и Бразилии. В Европе 30-40% энергии ВИЭ вырабатывается в Германии, Италии, Испании и Великобритании. В России этот показатель составляет всего 17,2%, из них доля СЭС и ВЭС — менее 1%.
Individual issue view | Организация Объединенных Наций
Скотт Фостер и Дэвид Эльзинга
Роль ископаемых видов топлива в устойчивой энергетической системе
Постоянная и важнейшая задача — обеспечить лучшее качество жизни и экономический рост с одновременным сокращением масштабов воздействия энергетического сектора на окружающую среду. Переход к устойчивой энергосистеме представляет собой возможность повысить энергоэффективность на всем пути от источника до его использования, свести к минимуму воздействие на окружающую среду, снизить энерго- и углеродоемкость, а также скорректировать недочеты энергорынка.
Рейчел Кайт
Инициатива «Устойчивая энергетика для всех» и ее будущая роль в контексте развития устойчивой энергетики
Инициатива «Устойчивая энергетика для всех» предполагает как революционные, так и эволюционные меры, направленные на реформирование системы использования источников энергии. Целью инициативы является обеспечение всеобщего доступа к надежным и недорогим источникам энергии, необходимым для обеспечения условий полноценной жизни, безопасности, и охраны здоровья, и учитывающим неизбежные ограничения в глобальном масштабе, вызванные изменением климата.
Анита Маранголи Джордж
Финансирование устойчивой энергетики для всех
Обеспечение всеобщего доступа к устойчивым источникам энергии должно быть приоритетной задачей мирового сообщества. Это необходимо для 1,1 миллиарда людей, не имеющих возможности пользоваться электричеством, и для 2,9 миллиарда людей, которые в целях приготовления еды и обогрева жилья вынуждены применять традиционное биотопливо, загрязняющее окружающую среду.
Кристин Линс и Ханна Мердок
Влияние технологий возобновляемой энергетики на эффективность глобального энергопотребления
Эволюция возобновляемой энергетики превзошла все ожидания. Глобальный спрос на энергию, получаемую из возобновляемых источников, неуклонно растет — так же, как и энергопотребление, особенно в развивающихся странах. Глобальная установленная мощность всех видов электростанций на основе возобновляемых источников и объем производимой ими электроэнергии также увеличились, поскольку большинство технологий во всем мире стали значительно дешевле, а на некоторых рынках был достигнут паритет.
Мохаммед Хосейн
Реализация целей в области устойчивой энергетики в Бангладеш
Экономический расцвет, стремительная урбанизация, расширение производства и развитие подстегнули в стране спрос на электроэнергию. Возобновляемые источники энергии будут играть жизненно важную роль в удовлетворении спроса на электроэнергию, в особенности в районах, не подключенных к центральным сетям.
Неха Мисра
Устойчивая энергетика для всех: расширение прав и возможностей женщин
«Солар систер» демонстрирует важность инноваций под руководством женщин для поддержания целей инициативы «Устойчивая энергетика для всех», связанной со всеобщим доступом к источникам энергии и развитием возобновляемой энергетики. К настоящему моменту «Солар систер» проложила путь для 2000 женщин из Уганды, Танзании и Нигерии к активному и осознанному участию в устойчивой, основанной на рыночных факторах сети сбыта товаров для обеспечения экологически чистой энергетики, что открыло более чем четверти миллиона людей доступ к экологически чистой энергии.
Лора Филипс и Пит Смит
Устойчивое энергоснабжение для городов — тенденция будущего
Стратегии использования возобновляемых источников энергии в городских условиях получают широкое распространение и быстро становятся отраслевым стандартом. Переход к новой системе означает не только отказ от прежних источников энергии, но и соблюдение требований экономичности, устойчивости и возможности дальнейшего развития.
Сьюзен МакДейд
Седьмая цель в области устойчивого развития и устойчивая энергетикав Латинской Америке и Карибском бассейне
Нам предстоит еще долгий путь к устойчивой энергетике, но в ходе прений на мировом уровне, завершившихся утверждением механизма ЦУР в сентябре 2015 года, был торжественно признан тот факт, что энергетика является важным инструментом реализации повестки дня в области устойчивого развития. Благодаря этому новому мандату и твердой поддержке ЦУР со стороны государств-членов и партнеров по развитию со всего мира появилась возможность внедрить больше устойчивых энергосистем, которые способствуют улучшению условий жизни, формированию более инклюзивных и устойчивых обществ и обеспечению устойчивого развития для будущего, которого мы хотим.
Ана-Мария Махано
Путь к устойчивому энергетическому будущему в Центральной Америке
Страны Центральной Америки должны объединить усилия национальных, региональных и международных партнеров для развития более последовательной единой стратегии, ведомственной координации, мобилизации потенциала и инвестиций, необходимых для решения проблемы энергодефицита и создания экологически чистого транспортного сектора. Таковы ключевые факторы, от которых зависит достижение устойчивости во всех сферах выработки и потребления энергии.
Халла Хрюнд Логадоуттир
История перехода к возобновляемым источникам энергии в Исландии: пример для всего мира?
Исландский опыт перехода к использованию устойчивых источников энергии — этоскорее показательная история успеха, нежели «универсальный образец для подражания». Исландия в первую очередь является наглядным примером того, что может быть достигнуто — примером, включающим в себя множество уроков, полезных для любой страны, которая планирует такого рода преобразования.
Карин Рейсс
Развитие отрасли и технологий возобновляемых источников энергии в Западной Африке
К тому моменту, когда Генеральная Ассамблея Организации Объединенных Наций утвердила цель в области устойчивого развития (ЦУР) 7, предусматривающую обеспечение всеобщего доступа к недорогостоящим, надежным, экологически устойчивым и современным источникам энергии, государства — члены Экономического сообщества западноафриканских государств (ЭКОВАС) уже составили региональную «дорожную карту» и представили национальные планы действий по ее реализации. Очевидно, регион полным ходом движется к преодолению дефицита электроэнергии.
Сюзанна Даунс
Атомная энергетика спасает жизни
Научно обоснованный и рациональный подход к использованию атомной энергетики может спасти жизни и сохранить ресурсы. Настало время фундаментальным образом переосмыслить ее применение и продолжать изучать ее потенциал в мирных целях.
Виджай Моди и Эрнан Педро Фигероа
Цель в области устойчивого развития в сфере энергетических, информационных и коммуникационных технологий
Информационно-коммуникационные технологии (ИКТ) могут использоваться в сфере энергосбережения и рационального использования энергоресурсов — в виде таких функций, как индикация и контроль. Они также могут помочь оптимизировать энергопотребление за счет многопользовательских систем и повышенной эффективности, которая будет поддерживаться при помощи усовершенствованных интеллектуальных устройств и информационных систем, обслуживающих инфраструктурный и производственный секторы. ИКТ будут способствовать изменениям в поведении потребителей, равно как и снижению объема вредных выбросов за счет распределения нагрузки, учитывающей динамику спроса.
Альтернативные источники энергии: альтернативы нет — Энергетика и промышленность России — № 7 (11) июль 2001 года — WWW.EPRUSSIA.RU
Газета «Энергетика и промышленность России» | № 7 (11) июль 2001 года
Дефицит энергии и ограниченность топливных ресурсов с всё нарастающей остротой показывают неизбежность перехода к нетрадиционным, альтернативным источникам энергии. Они экологичны, возобновляемы, основой их служит энергия Солнца и Земли.Основные причины, указывающие на важность скорейшего перехода к АИЭ:
* Глобально-экологический: сегодня общеизвестен и доказан факт пагубного влияния на окружающую среду традиционных энергодобывающих технологий (в т.ч. ядерных и термоядерных), их применение неизбежно ведет к катастрофическому изменению климата уже в первых десятилетиях XXI века.
* Политический: та страна, которая первой в полной мере освоит альтернативную энергетику, способна претендовать на мировое первенство и фактически диктовать цены на топливные ресурсы;
* Экономический: переход на альтернативные технологии в энергетике позволит сохранить топливные ресурсы страны для переработки в химической и других отраслях промышленности. Кроме того, стоимость энергии, производимой многими альтернативными источниками, уже сегодня ниже стоимости энергии из традиционных источников, да и сроки окупаемости строительства альтернативных электростанций существенно короче. Цены на альтернативную энергию снижаются, на традиционную — постоянно растут;
* Социальный: численность и плотность населения постоянно растут. При этом трудно найти районы строительства АЭС, ГРЭС, где производство энергии было бы рентабельно и безопасно для окружающей среды. Общеизвестны факты роста онкологических и других тяжелых заболеваний в районах расположения АЭС, крупных ГРЭС, предприятий топливно-энергетического комплекса, хорошо известен вред, наносимый гигантскими равнинными ГЭС, — всё это увеличивает социальную напряженность.
* Эволюционно-исторический: в связи с ограниченностью топливных ресурсов на Земле, а также экспоненциальным нарастанием катастрофических изменений в атмосфере и биосфере планеты существующая традиционная энергетика представляется тупиковой; для эволюционного развития общества необходимо немедленно начать постепенный переход на альтернативные источники энергии.
Источники энергии
Сегодня суммарное потребление тепловой энергии в мире составляет >200 млрд. кВт/ч в год, (эквивалентно 36 млрд. т усл. топлива). В России сегодня общее потребление топлива составляет около 5 % мирового энергобаланса.
Геологические запасы органического топлива в мире более 80 % приходится на долю угля, который становится все менее популярным. А известные запасы топливных ресурсов к 2100 г. будут исчерпаны. По данным экспертов, в начале XXI в. добыча нефти и природного газа начнет сокращаться: их доля в топливно-энергетическом балансе снизится к 2020 г. с 66,6 % до 20 %. На долю гидроэнергетики приходится всего 1,5 % общего производства энергии в мире, и она может играть только вспомогательную роль. Таким образом, ни органическое топливо, ни гидроэнергия не могут решить проблемы энергетики в перспективе.
Что касается ядерной энергии, все известные запасы урана, пригодного для реакторов, действующих на тепловых нейтронах, будут исчерпаны в первом десятилетии XXI в. Создание и эксплуатация АЭС на реакторах-размножителях значительно дороже и не менее безопасны, чем на тепловых нейтронах. От населения до сих пор скрывают не только реальную опасность атомной энергетики, но и ее реальную стоимость. Учитывая все затраты на добычу топлива, нейтрализацию, утилизацию и захоронение отходов, консервацию отработавших реакторов (а их ресурс не более 30 лет), расходы на социальные, природоохранные нужды, то стоимость энергии АЭС многократно превысит любой экономически допустимый уровень. По оценкам специалистов, только затраты на вывоз, захоронение и нейтрализацию накопившихся на российских предприятиях отходов ядерной энергетики составят около 400 млрд. долл. Затраты на обеспечение необходимого уровня технологической безопасности составят 25 млрд. долл. С увеличением числа реакторов повышается вероятность аварий: по прогнозам МАГАТЭ, из-за увеличения количества реакторов в 2000 г. вероятность крупной аварии повысится до одной в 10 лет. В районах расположения АЭС, уранодобывающих и производящих предприятий постоянно растет уровень заболеваемости, особенно детской. АЭС служит одним из основных «нагревателей» атмосферы: в процессе деления 1 кг урана выделяется 18,8 млрд. ккал. Таким образом, тезис о безопасности и дешевизне атомной энергии — пустой и опасный миф, а атомная энергетика по причине огромной потенциальной опасности и низкой рентабельности не имеет долгосрочной перспективы.
Что касается электростанций на основе термоядерного синтеза, то, по оценкам специалистов, в ближайшие 50 лет они вряд ли будут технологически освоены, а пагубное тепловое влияние на климат планеты будет не меньшим, чем от ТЭС и АЭС.
К так называемым нетрадиционным источникам энергии относятся: тепло Земли (геотермальная энергия), Солнца (в том числе энергия ветра, морских волн, тепла морей и океанов), а также «малая» гидроэнергетика: морские приливы и отливы, биогазовые, теплонасосные установки и другие преобразователи энергии.
Но только возобновляемые источники энергии, могут представлять реальную альтернативу традиционным технологиям сегодня и в перспективе.
Солнечная энергия
Общее количество солнечной энергии, достигающее поверхности Земли в, 6,7 раза больше мирового потенциала ресурсов органического топлива. Использование только 0,5 % этого запаса могло бы полностью покрыть мировую потребность в энергии на тысячелетия. На Севере технический потенциал солнечной энергии в России (2,3 млрд. т усл. топлива в год) приблизительно в 2 раза выше сегодняшнего потребления топлива.
Ветровая энергия
В России валовой потенциал ветровой энергии — 80 трлн. кВт/ч в год, а на Северном Кавказе — 200 млрд. кВт/ч (62 млн. т усл. топлива). Эти величины существенно больше соответствующих величин технического потенциала органического топлива.
Таким образом, потенциала солнечной радиации и ветровой энергии в принципе достаточно для нужд энергопотребления как страны, так и регионов. К недостаткам этих видов энергии можно отнести нестабильность, цикличность и неравномерность распределения по территории; поэтому использование солнечной и ветровой энергии требует, как правило, аккумулирования тепловой, электрической или химической. Однако возможно создание комплекса электростанций, которые отдавали бы энергию непосредственно в единую энергетическую систему, что дало бы огромные резервы для непрерывного энергопотребления.
Наиболее стабильным источником может служить геотермальная энергия. Валовой мировой потенциал геотермальной энергии в земной коре на глубине до 10 км оценивается в 18 000 трлн. т усл. топлива, что в 1700 раз больше мировых геологических запасов органического топлива. В России ресурсы геотермальной энергии только в верхнем слое коры глубиной 3 км составляют 180 трлн. т усл. топлива. Использование только около 0,2 % этого потенциала могло бы покрыть потребности страны в энергии. Вопрос только в рациональном, рентабельном и экологически безопасном использовании этих ресурсов. Именно из-за того, что эти условия до сих пор не соблюдались при попытках создания в стране опытных установок по использованию геотермальной энергии, мы сегодня не можем индустриально освоить такие несметные запасы энергии.
Таким образом, альтернативные возобновляемые источники энергии позволяют долгосрочно обеспечить всю страну.
Состояние АПЭ в мире
По прогнозу Мирового энергетического конгресса. в 2020 году на долю альтернативных преобразователей энергии (АПЭ) придется 5,8 % общего энергопотребления. При этом в развитых странах (США, Великобритании и др.) планируется довести долю АПЭ до 20 % (20 % энергобаланса США — это примерно все сегодняшнее энергопотребление в России). В странах Европы планируется к 2020 г. обеспечить экологически чистое теплоснабжение 70 % жилищного фонда. Сегодня в мире действует 233 геотермальные электростанции (ГеоТЭС) суммарной мощностью 5136 мВт, строятся 117 ГеоТЭС мощностью 2017 мВт. Ведущее место в мире по ГеоТЭС занимают США (более 40 % действующих мощностей в мире). Там работает 8 крупных солнечных ЭС модульного типа общей мощностью около 450 мВт, энергия поступает в общую энергосистему страны. Выпуск солнечных фотоэлектрических преобразователей (СФАП) достиг в мире 300 мВт в год, из них 40 % приходится на долю США. В настоящее время в мире работает более 2 млн. гелиоустановок горячего водоснабжения. Площадь солнечных (тепловых) коллекторов в США составляет 10, а в Японии — 8 млн. м2. В США и в Японии работает более 5 млн. тепловых насосов. За последние 15 лет в мире построено свыше 100 тыс. ветроустановок суммарной мощностью 70000 мВт (10 % энергобаланса США). В большинстве стран приняты законы, создающие льготные условия как для производителей, так и для потребителей альтернативной энергии, что является определяющим фактором успешного внедрения.
Состояние АПЭ в России
В 1990 году на долю АПЭ приходилось приблизительно 0,05 % общего энергобаланса, в 1995 году — 0,14%, на 2005 год планируется около 0,5-0,6% энергобаланса страны (т.е. приблизительно в 30 раз меньше, чем в США, а если учесть соотношение энергобалансов, то у нас «запланировано» отставание примерно в 150 раз). Всего в России 1 ГеоТЭС (Паужекская, 11 мВт), и то технологически крайне неудачная, 1 приливная ЭС (Кислогубская, 400 кВт), 1500 ветроустановок (от 0,1 до 16 кВт), 50 микроГЭС (от 1,5 до 10 кВт), 300 малых ГЭС (2 млрд. кВт/ч), солнечные ФЭС (в сумме приблизительно 100 кВт), солнечные коллекторы площадью 100 000 м^2, 3000 тепловых насосов (от 10 кВт до 8 мВт).
Итак, по всем видам АПЭ Россия находится на одном из последних мест в мире. В нашей стране отсутствует правовая база для внедрения АПЭ, нет никаких стимулов для развития этого направления. В стране отсутствует отрасль, объединяющая все разрозненные разработки в единый стратегический замысел. В концепции Минтопэнерго АПЭ отводится третьестепенная, вспомогательная роль. В концепциях РАН РФ, ведущих институтов, отраженных в программе «Экологически чистая энергетика» (1993 г.), практически отсутствует стратегия полномасштабного перехода к альтернативной энергетике и по-прежнему делается ставка на малую, автономную энергетику, причем в весьма отдаленном будущем. Что, конечно, скажется на экономическом отставании страны, а также на экологической обстановке как в стране, так и в мире в целом.
Углеводы | Tervisliku toitumise informatsioon
Углеводы являются главным источником энергии в организме. Энергия, получаемая с содержащимися в пище углеводами, в основном вырабатывается из крахмала и сахаров, а также (в меньшей степени) из пищевых волокон и сахарных спиртов.
Основными источниками углеводов являются зерновые и картофель. Фрукты, фруктовый сок, ягоды и молоко также содержат сахара (моно- и дисахариды). Сладости, сладкие напитки, фруктовые сиропы, подслащенные кондитерские изделия и молочные продукты со вкусовыми добавками – основные источники добавленных сахаров. Добавленными сахарами называются сахара, добавляемые в продукты в процессе их обработки или приготовления.
Понятия «углевод» и “сахар” – не одно и то же. Сахар – это условное обиходное понятие, используемое в основном в отношении сахарозы (т.н. столовый сахар), а также других водорастворимых простых углеводов со сладким вкусом (моно- и дисахариды, такие как глюкоза, фруктоза, лактоза, мальтоза).
- Углеводы должны покрывать 50–60% суточной потребности в пищевой энергии.
- Энергия, получаемая с добавленным сахаром, не должна превышать 10% суточной пищевой энергии.
Человеку с суточной потребностью в энергии 2000 ккал за день следует употреблять: от 0,5 x 2000 ккал / 4 ккал = 250 г до 0,6 x 2000 / 4 ккал = 300 г углеводов. При суточной потребности в энергии 2500 ккал рекомендуемое дневное количество углеводов 313–375 г, при 3000 ккал – 375–450 г.
Наш организм, а в особенности мозг, нуждается в постоянном снабжении глюкозой, обеспечивающей эффективность и результативность его работы. При длительном недостатке углеводов организм начинает синтезировать глюкозу из собственных белков, из-за чего заметно снижается его защитная способность в отношении факторов внешней среды.
С точки зрения пищевой ценности углеводы делятся на две больших группы:
В первую входят углеводы, которые перевариваются и всасываются, снабжая клетки тела в основном глюкозой, то есть гликемические углеводы (крахмал и сахара). | Во вторую группу входят пищевые волокна. |
Глюкоза – основное «топливо» для большинства клеток тела. Она откладывается в печени и мышцах в виде гликогена. Гликоген печени используется для поддержания в норме уровня глюкозы в крови в перерывах между едой, гликоген мышц является основным источником мышечной энергии. В пищеварительном тракте человека, питающегося богатой крахмалом пищей, происходит расщепление крахмала, в результате которого образуется большое количество глюкозы. Наиболее богаты крахмалом зерновые и картофель. | Они не перевариваются и направляются в кишечник, образуя необходимый для его микрофлоры субстрат. |
Углеводы выполняют в организме множество функций:
- являются главным источником энергии в организме: 1 грамм углеводов = 4 ккал,
- входят в состав клеток и тканей,
- определяют группу крови,
- входят в состав многих гормонов,
- выполняют защитную функцию в составе антител,
- играют роль запасного вещества в организме: аккумулирующийся в печени и мышцах гликоген – временный запас глюкозы, которой организм при необходимости может легко воспользоваться,
- пищевые волокна необходимы для исправной работы пищеварительной системы.
Основные углеводы и их лучшие источники:
| Моно- и дисахариды*, то есть простые углеводы, то есть сахара | |
| Глюкоза, или виноградный сахар | мед, фрукты, ягоды, соки |
| Фруктоза, или фруктовый сахар | фрукты, ягоды, соки, мед |
| Лактоза, или молочный сахар | молоко и молочные продукты |
| Мальтоза, или солодовый сахар | зерновые продукты |
| Сахароза, или столовый сахар | сахарный тростник, сахарная свекла, столовый сахар, сахаросодержащие продукты, фрукты, ягоды |
| Олигосахариды | |
| Мальтодекстрин | вырабатывается из крахмала, используется преимущественно как БАД. Содержится также в пиве и хлебе |
| Рафиноза | бобовые |
| Полисахариды | |
| Крахмал | картофель, зерновые продукты, рис, макаронные изделия |
| Пищевые волокна (целлюлоза, пектин) | зерновые, фрукты |
* дисахариды по структуре относятся к олигосахаридам
Пищевые волокна
Пищевые волокна содержатся только в растениях, например, целлюлоза и пектин встречаются в основном в цельнозерновых продуктах, фруктах и овощах, а также бобовых.
Обитающие в кишечнике микроорганизмы способны частично расщеплять пищевые волокна, которые являются пищей для микробов пищеварительного тракта, в свою очередь важных для защитных сил организма человека.
Пищевые волокна:
- увеличивают объем пищевой кашицы, вызывая тем самым ощущение сытости,
- ускоряют продвижение пищевой массы по тонкому кишечнику,
- способствуют предотвращению запоров и могут предотвращать некоторые формы рака, заболевания сердечно-сосудистой системы и диабет II типа,
- облегчают вывод из организма холестерина,
- замедляют всасывание глюкозы, предотвращая слишком резкое возрастание уровня сахара в крови,
- помогают поддерживать нормальную массу тела.
Пищевые волокна в организме не всасываются, но, благодаря частичному разложению в кишечнике под действием микрофлоры пищеварительного тракта, образуют жирные кислоты с короткой молекулярной цепью и дают около 2 ккал/г энергии.
Пищевые волокна можно подразделить на водорастворимые и нерастворимые. Поскольку они выполняют разные функции, следует ежедневно употреблять продукты, содержащие пищевые волокна обоих видов:
- Овес, рожь, фрукты, ягоды, овощи и бобовые (горох, чечевицу, фасоль) – хорошие источники водорастворимых пищевых волокон.
- Цельнозерновые продукты (ржаной хлеб, цельнозерновой пшеничный хлеб, сепик, крупы, цельнозерновые хлопья, цельнозерновой рис) – хорошие источники не растворимых в воде пищевых волокон.
Взрослый человек должен получать от 25 до 35 г пищевых волокон в день в зависимости от суточной потребности в энергии (ок. 13 г пищевых волокон на 1000 ккал).
Рекомендуемое суточное количество пищевых волокон для ребенка старше одного года составляет 8–13 г на 1000 ккал потребленной энергии. Рекомендуемое суточное количество для ребенка можно приблизительно подсчитать по формуле «возраст + 7». Чрезмерное употребление пищевых волокон не рекомендуется, поскольку возникает опасность, что какое-либо необходимое организму минеральное вещество окажется связанным в труднорастворимом соединении, и организм не сможет его усвоить.
Рекомендации по увеличению потребления продуктов, богатых крахмалом и пищевыми волокнами:
- Выбирая основное блюдо, предпочтите цельнозерновые макаронные изделия или рис и поменьше соуса.
- В случае сосисок с отварным картофелем возьмите больше картофеля и меньше сосисок.
- Добавляйте фасоль и горох в рагу, овощные запеканки или тушеные блюда. Этим вы повысите содержание в блюде пищевых волокон. Действуя таким образом, можно употреблять меньше мяса, блюда становятся экономнее, также сокращается количество употребляемых насыщенных жирных кислот.
- Предпочтите цельнозерновой ржаной и пшеничный хлеб.
- Выберите цельнозерновой рис: он содержит большое количество пищевых волокон.
- Употребляйте на завтрак цельнозерновые хлопья или подмешивайте их в свои любимые хлопья.
- Каша – отлично согревающий зимний завтрак, цельнозерновые овсяные хлопья со свежими фруктами, ягодами и йогуртом – освежающий летний завтрак.
- Съедайте 3–5 ломтиков цельнозернового ржаного хлеба в день.
- Съедайте за день по меньшей мере 500 г фруктов и овощей.
Сахар
Большинство людей норовят употреблять слишком много сахара, поскольку едят много сладостей, пирожных, выпечки и других богатых сахаром продуктов, пьют прохладительные и соковые напитки. Сахаров, содержащихся в необработанных продуктах, например, во фруктах и молоке, опасаться не стоит. Прежде всего следует сокращать употребление пищи, содержащей добавленный сахар.
Сахар добавляют во многие продукты, но больше всего его содержат:
- прохладительные и соковые напитки: например, 500 мл лимонада могут содержать до 50 г, то есть 10-15 чайных ложек сахара,
- сладости, конфеты, печенье,
- варенье,
- пирожные, торты, булочки, пудинги,
- мороженое.
Основными недостатками многих богатых сахаром продуктов является, с одной стороны, относительно высокое содержание энергии, а с другой – как правило, довольно низкое содержание витаминов и минеральных веществ. Кроме того, многие насыщенные сахаром продукты содержат и много жира – например, шоколад, печенье, булочки, пирожные и мороженое.
Богатыми сахаром продуктами и напитками можно повредить зубы, если не уделять достаточного внимания гигиене полости рта. Зубы следует тщательно чистить не менее 2 раз в день, а между приемами пищи очищать, например, с помощью жевательной резинки. Если сахара, содержащиеся во фруктах, не так уж сильно вредят зубам, то в составе соков их структура уже расщеплена, и потому они настолько же вредны для зубов, как и любая другая богатая сахаром пища, особенно если употреблять их часто. Выпивать стакан фруктового сока в день все же рекомендуется (причем желательно вместе с пищей), поскольку он обогащает наш стол витаминами, минералами и фитохимикатами.
Употреблять меньше сахара – задача решаемая!
Источники энергии — Управление энергетической информации США (EIA)
Большая часть нашей энергии невозобновляема
В Соединенных Штатах и многих других странах большинство источников энергии для выполнения работы представляют собой невозобновляемые источники энергии:
Эти источники энергии называются невозобновляемыми, потому что их запасы ограничены объемами, которые мы можем добыть или извлечь из земли. Уголь, природный газ и нефть образовывались на протяжении тысяч лет из захороненных останков древних морских растений и животных, которые жили миллионы лет назад.Вот почему мы также называем эти источники энергии ископаемое топливо .
Большинство нефтепродуктов, потребляемых в Соединенных Штатах, производится из сырой нефти, но жидкие углеводороды также могут быть получены из природного газа и угля.
Ядерная энергия производится из урана, невозобновляемого источника энергии, атомы которого расщепляются (посредством процесса, называемого ядерным делением) для получения тепла и, в конечном итоге, электричества. Ученые считают, что уран был создан миллиарды лет назад, когда образовались звезды.Уран встречается повсюду в земной коре, но его добывать и перерабатывать в топливо для атомных электростанций слишком сложно или слишком дорого.
Есть пять основных возобновляемых источников энергии
Основными видами или источниками возобновляемой энергии являются:
Их называют возобновляемыми источниками энергии, потому что они восполняются естественным образом. День за днем светит солнце, растут растения, дует ветер, текут реки.
Возобновляемая энергия была основным источником энергии на протяжении большей части истории человечества
На протяжении большей части истории человечества биомасса растений была основным источником энергии, которую сжигали для получения тепла и корма животных, используемых для транспортировки и вспашки.Невозобновляемые источники начали заменять большую часть возобновляемых источников энергии в Соединенных Штатах в начале 1800-х годов, а к началу 1900-х годов ископаемое топливо было основным источником энергии. Использование биомассы для отопления домов оставалось источником энергии, но в основном в сельской местности и для дополнительного отопления в городских районах. В середине 1980-х годов использование биомассы и других форм возобновляемой энергии стало увеличиваться в основном из-за стимулов к их использованию, особенно для производства электроэнергии. Многие страны работают над увеличением использования возобновляемых источников энергии, чтобы сократить и избежать выбросов углекислого газа.
Узнайте больше об истории использования энергии в США и сроках использования источников энергии.
На приведенной ниже диаграмме показаны источники энергии в США, их основные виды использования и их процентные доли в общем потреблении энергии в США в 2020 году.
Скачать изображение Энергопотребление в США по источникам, 2020 г. потребление энергии с разбивкой по источникам, 2020 биомасса возобновляемые источники тепла, электричество, транспорт 4,9% гидроэнергия возобновляемые источники электроэнергии 2,8% ветро возобновляемые источники электроэнергии 3.2% солнечные возобновляемые источники тепла, электричество 1,3% геотермальные возобновляемые источники тепла, электричество 0,2% бензин без возобновляемых источников энергии транспорт, производство, электроэнергия 34,7% природный газ невозобновляемые источники тепла, производство, электричество, транспорт 33,9% уголь Не указанное выше количество источников — это чистый импорт электроэнергии и угольный кокс. Сумма отдельных процентов может не равняться 100% из-за независимого округления. Источник: U.S. Energy Information Administration, Monthly Energy Review, таблица 1.3, апрель 2021 г., предварительные данныеПоследнее обновление: 7 мая 2021 г.
Объяснение ядерной энергетики — Управление энергетической информации США (EIA)
Ядерная энергия — это энергия в ядре атома
Атомы — это крошечные частицы в молекулах, из которых состоят газы, жидкости и твердые тела. Сами атомы состоят из трех частиц: протонов, нейтронов и электронов.У атома есть ядро (или ядро), содержащее протоны и нейтроны, которое окружено электронами. Протоны несут положительный электрический заряд, а электроны несут отрицательный электрический заряд. Нейтроны не имеют электрического заряда. Огромная энергия присутствует в связях, скрепляющих ядро. Эта ядерная энергия может быть высвобождена, когда эти связи будут разорваны. Связи могут быть разорваны посредством ядерного деления, и эта энергия может быть использована для производства (генерации) электричества.
Солнце — это, по сути, гигантский шар из газообразного водорода, который превращается в термоядерный синтез и при этом выделяет огромное количество энергии.
Источник: НАСА (общественное достояние)
При делении ядер атомы разделяются на части, в результате чего выделяется энергия. Все атомные электростанции используют ядерное деление, и большинство атомных электростанций используют атомы урана. Во время деления ядра нейтрон сталкивается с атомом урана и расщепляет его, высвобождая большое количество энергии в виде тепла и излучения. Больше нейтронов также выделяется при расщеплении атома урана. Эти нейтроны продолжают сталкиваться с другими атомами урана, и процесс повторяется снова и снова.Этот процесс называется цепной ядерной реакцией. Эта реакция контролируется в реакторах атомных электростанций для получения желаемого количества тепла.
Ядерная энергия может также выделяться при ядерном синтезе, когда атомы объединяются или сливаются вместе, образуя более крупный атом. Термоядерный синтез — это источник энергии Солнца и звезд. Разработка технологии использования ядерного синтеза в качестве источника энергии для производства тепла и электроэнергии является предметом текущих исследований, но будет ли это коммерчески жизнеспособной технологией, пока не ясно из-за сложности контроля реакции синтеза.
Атомные электростанции обеспечивали около 20% годовой выработки электроэнергии в США с 1990 года.
Ядерное топливо — уран
Уран является топливом, наиболее широко используемым на атомных станциях для деления ядер. Уран считается невозобновляемым источником энергии, хотя он является обычным металлом, который можно найти в горных породах по всему миру. Атомные электростанции используют в качестве топлива определенный вид урана, называемый U-235, потому что его атомы легко разделяются.Хотя уран примерно в 100 раз более распространен, чем серебро, U-235 встречается относительно редко.
Большая часть урановой руды США добывается на западе США. После добычи урана U-235 должен быть извлечен и переработан, прежде чем его можно будет использовать в качестве топлива.
Последнее обновление: 17 апреля 2020 г.
4. Источники энергии
Обучение источникам энергии поддерживается 7 ключевыми концепциями:
4.1. Люди передают энергию из окружающей среды и преобразуют ее в формы, полезные для человеческих усилий.Основными источниками энергии в окружающей среде являются такие виды топлива, как уголь, нефть, природный газ, уран и биомасса. Все виды топлива из первичных источников, кроме биомассы, не являются возобновляемыми. Первичные источники также включают возобновляемые источники, такие как солнечный свет, ветер, движущаяся вода и геотермальная энергия.
4.2. Использование энергии человеком ограничено и ограничено. Промышленность, транспорт, городское развитие, сельское хозяйство и большинство других видов деятельности человека тесно связаны с количеством и видом доступной энергии.Доступность энергетических ресурсов ограничивается распределением природных ресурсов, доступностью доступных технологий, социально-экономической политикой и социально-экономическим статусом.4.3 Ископаемые и биотопливо — это органические вещества, содержащие энергию, улавливаемую солнечным светом. Энергия в ископаемых видах топлива, таких как нефть, природный газ и уголь, поступает из энергии, которую производители, такие как растения, водоросли и цианобактерии, давно улавливали из солнечного света. Энергия в биотопливе, таком как пища, древесина и этанол, поступает из энергии, которую производители улавливали из солнечного света совсем недавно.Энергия, хранящаяся в этих видах топлива, высвобождается во время химических реакций, таких как горение и дыхание, которые также выделяют углекислый газ в атмосферу.
4.4 Люди переносят энергию с места на место. Топливо часто не используется у источника, а транспортируется, иногда на большие расстояния. Топливо транспортируется в основном по трубопроводам, грузовикам, судам и поездам. Электроэнергия может быть произведена из различных источников энергии и может быть преобразована практически в любую другую форму энергии.Электрические цепи используются для распределения энергии в отдаленные места. Электричество — это не первичный источник энергии, а энергоноситель.
4.5 Люди вырабатывают электроэнергию несколькими способами. Когда магнит движется или магнитное поле изменяется относительно катушки с проволокой, электроны перемещаются по проволоке. Таким образом происходит большая часть производства электроэнергии человеком. Электроны также можно заставить течь через прямое взаимодействие с легкими частицами; это основа, на которой работает солнечный элемент.Другие способы производства электричества включают электрохимические, пьезоэлектрические и термоэлектрические.
4.6 Люди намеренно накапливают энергию для дальнейшего использования различными способами. Примеры включают батареи, резервуары для воды, сжатый воздух, водород и аккумуляторы тепла. Хранение энергии связано с множеством технологических, экологических и социальных проблем.
4.7 Различные источники энергии и разные способы преобразования, транспортировки и хранения энергии имеют разные преимущества и недостатки.Данная энергетическая система, от источника до потребителя, будет иметь собственный уровень энергоэффективности, денежных затрат и экологического риска. Каждая система также будет иметь последствия для национальной безопасности, доступа и справедливости.
Тема источников энергии может быть одной из определяющих в жизни наших студентов
По мере того, как нефтяные ресурсы становятся все более пугающими, разведка раздвигает границы того, что технологически возможно, например, бурение в глубоких морских водах. Происхождение: Фотография из галереи изображений Microsoft.
Повторное использование: Если вы хотите использовать этот элемент за пределами этого сайта способами, выходящими за рамки добросовестного использования (см. Http://fairuse.stanford.edu/), вы должны получить разрешение от его создателя.
Истоки нашего энергоснабжения — захватывающая и увлекательная тема для студентов, и это отличный способ узнать о различных способах производства энергии, а также о воздействии и социальных последствиях различных типов энергии. Эти концепции вращаются вокруг энергии, которая используется в человеческих целях, включая возобновляемые и невозобновляемые источники энергии, хранение энергии, производство электроэнергии и транспортировку энергии с места на место.
Важной отправной точкой для этой темы является концепция возобновляемой и альтернативной энергии.невозобновляемые источники энергии. Многие студенты уже знакомы с идеей о том, что ископаемое топливо восстанавливается гораздо медленнее, чем мы его используем, поэтому оно невозобновляемо. Возобновляемая энергия бывает разных форм: гидроэлектрическая, солнечная, ветровая, геотермальная и биотопливо. Каждый из них предлагает множество связанных тем и нюансов. Например, солнечная энергия может вырабатываться на одной крыше или на крупных солнечных фермах. Солнечная энергия также может быть получена путем концентрации солнечных электростанций, которые используют массив зеркал для направления солнечной энергии на центральную башню.Этот тип солнечной энергии может доставлять энергию даже ночью. Детальное изучение производства энергии может предотвратить чрезмерно упрощенную маркировку определенных видов энергии как хорошей или плохой.
Также стоит затронуть практические и технологические аспекты энергетики. Распределение энергоресурсов по земному шару неравномерно, поскольку в одних регионах источников энергии много, а в других их нет. Области, где энергия используется наиболее интенсивно, не обязательно являются теми же местами, где естественным образом существуют энергетические ресурсы.Например, богатые месторождения нефти и газа находятся в прибрежной морской среде, а ветряные электростанции расположены в сельской местности. В обоих случаях эта энергия переносится в место, где она потребляется. Более того, конечное использование энергии зависит от географии, времени года и времени суток. Таким образом, энергию необходимо транспортировать, хранить и преобразовывать из одной формы в другую, чтобы она была доступна тогда и там, где это необходимо.
Изучение источников энергии предлагает практические уроки Сегодняшние студенты становятся свидетелями возрождения энергетических технологий.После десятилетий использования энергии, в которой преобладали ископаемые виды топлива, предстоит изучить широкий спектр инновационных возможностей. Переход мира от углеродоемких видов топлива — важная тема, которая предлагает богатые, актуальные и многогранные возможности для обучения. К изучению источников энергии можно подходить с точки зрения инженерии, здравоохранения, экономики или международной торговли, что делает идеальным мультидисциплинарный подход (эти идеи также рассматриваются в Энергетических решениях).
Так же, как экосистемы зависят от поступления энергии, человеческое общество также зависит от энергии для инфраструктуры, транспорта, продуктов питания и большинства других видов человеческой деятельности.Однако существуют пределы того, сколько энергии доступно данному обществу. Даже возобновляемые формы энергии зависят от географического положения и технологической доступности. Запасы невозобновляемой энергии ограничены и влияют на их добычу, транспортировку и потребление. Ценообразование на энергию, энергетическая справедливость и энергетическая безопасность — все это факторы, которые диктуют, насколько легко энергия становится доступной для различных слоев общества. Некоторые общества обладают изобилием энергии, в то время как другие борются за удовлетворение своих основных потребностей.Изучая эти концепции, студенты могут начать понимать, как люди зависят от использования энергии, но также ограничены практическими аспектами использования энергии.
Помогаем учащимся понять эти идеи
График Управления энергетической информации, который показывает распределение использования энергии по различным источникам. Это изображение обновляется ежегодно, а текущую информацию можно найти по адресу https://www.eia.gov/energyexplained/us-energy-facts/. Происхождение: Управление энергетической информации США
Повторное использование: Этот элемент является общественным достоянием и может использоваться повторно без ограничений.
Это иллюстрирует экстраординарные проблемы, с которыми мы сталкиваемся, выходя за рамки ископаемого топлива. Переход от ископаемого топлива приводит к возникновению нового набора вопросов, таких как накопление энергии, технология аккумуляторов и энергоснабжение, которое объединяется из многочисленных прерывистых источников, а не из нескольких стационарных электростанций.
Сегодняшние студенты, вероятно, будут в восторге от возобновляемых источников энергии, что является отличным способом их заинтересовать. Но важно, чтобы они узнали о проблемах и реалиях капитального ремонта энергетической системы. Например, рассмотрим огромные установки возобновляемых источников энергии, которые потребуются для замены 80% энергии, поступающей из ископаемого топлива, и логистику размещения ветряных турбин, солнечных электростанций или другой новой энергетической инфраструктуры. Цифры важны.Количественный анализ этих вопросов показывает, что нам предстоит пройти долгий путь в обеспечении надежного, безопасного и экологически чистого энергоснабжения.
Реализация этих идей в вашем классе
Студенты смотрят на фотоэлектрическую солнечную батарею на крыше средней школы во время лаборатории по возобновляемым источникам энергии. Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии спонсирует программу «Солнечная энергия в школах», которая была принята школой округа Джефферсон в Колорадо. Фото Денниса Шредера / NREL. Происхождение: Фото Денниса Шредера / NREL
Повторное использование: Этот элемент предлагается по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/ Вы можете использовать повторно этот элемент в некоммерческих целях, если вы указываете авторство и предлагаете любые производные работы по аналогичной лицензии.
Энергия является частью жизни каждого студента и используется повсюду вокруг нас. Поэтому легко найти актуальность в обучении источникам энергии. В упражнении «Источник энергии» командам учеников предлагается создать концептуальный эскиз электричества, который начинается с их собственного выключателя света, и проследить его как можно дальше.Это задание можно использовать с любым классом, и оно служит вводным заданием, которое может побудить к дальнейшим исследованиям, а также может выявить неправильные представления. Студенты могут развить эту концепцию и разработать свои собственные энергетические портфели на основе интернет-исследований о различных источниках энергии.
Студенты могли также изучить передовые энергетические инновации, такие как солнечная черепица, энергия из водорослей или новые способы хранения энергии. Почти каждый день мы узнаем о новой возможности. Обратной стороной этого является то, что педагогам может быть трудно поспевать за быстрыми изменениями.Например, цены на возобновляемые источники энергии падают каждый год, а установки возобновляемых источников энергии опережают прогнозы во всем мире. Педагоги должны помнить о том, чтобы предоставлять актуальную информацию, что может включать проверку и обновление цифр каждый год. Управление энергетической информации предлагает множество данных, карт, графиков и прогнозов, которые можно использовать для исследования ряда вопросов.
Учебные материалы из коллекции CLEAN
Средняя школа
- Energy for You показывает учащимся, как исследовать типы энергетических ресурсов в их родном штате.
- Биотопливо из водорослей: новые возобновляемые источники энергии — учащиеся изучают основные жизненные потребности водорослей (фитопланктона) с помощью практического опыта и интерактивной игры.
- Oceans of Energy фокусируется на исследовании океана как способе узнать, как улавливать, контролировать и распределять возобновляемые энергетические ресурсы океана. Студенты исследуют один источник энергии океана с помощью Интернета, а затем строят микрогидрогенератор.
Средняя школа
- The Great Energy Debate позволяет студенческим командам сформулировать ключевые моменты плюсов и минусов назначенного им источника энергии и сравнить их с другими.
- Энергетические Соединенные Штаты — это увлекательная интерактивная карта и база данных, иллюстрирующая производство и потребление энергии в разных штатах. Полезно для интернет-исследований, проводимых студентами, или для сравнения энергии в разных состояниях.
- Wind Maps — это карта средней годовой скорости ветра на высоте 80 метров над землей. Эту карту можно использовать для оценки потенциала ветроэнергетики в США.
Колледж
- Энергия ветра Использование Google Планета Земля использует семь крупных ветряных электростанций, разбросанных по всему миру, для сравнения потенциальной мощности ветровых ресурсов каждой фермы.
- Наша энергетическая система — это интерактивная диаграмма от Национальной академии наук, которая показывает, как мы полагаемся на различные первичные источники энергии для энергоснабжения четырех секторов конечного использования (жилой, коммерческий, промышленный и транспортный).
- Обозреватель данных об электроэнергии содержит самые свежие данные о производстве электроэнергии в США. Данные можно фильтровать и отображать в виде графиков разными способами, и они полезны для уроков по вопросам производства энергии.
- Natural Gas and Marcellus Shale использует тематический подход к изучению гидроразрыва пласта.
- Выбор участков для проектов в области возобновляемых источников энергии использует Google Планета Земля для исследования различных источников возобновляемой энергии и выбора участков в Соединенных Штатах, которые могут быть подходящими для развития возобновляемых источников энергии.
Найдите упражнения и наглядные пособия для преподавания этой темы
Поиск по классу: средняя школа старшая школа введение колледж высший колледж поиск все классы
Список литературы
Общее производство и потребление энергии по штатам — это интерактивная карта США.S., что приводит к производству, потреблению и источникам энергии для каждого штата. Вкладки вверху каждой страницы содержат подробную информацию об энергии в каждом состоянии. На момент написания этой статьи данные были за 2017 год, и вполне возможно, что Управление энергетической информации продолжит обновлять эту страницу.
Hourly Electric Grid Monitor от Управления энергетической информации показывает графики в реальном времени источников электроэнергии, работающих в различных регионах США. Выпадающее меню в верхнем левом углу предлагает дополнительные инструменты для анализа электроэнергии.
Annual Energy Outlook от Управления энергетической информации. Это «вечнозеленый» источник, который обновляется каждый год. В отчете представлены тенденции в использовании энергии, производстве электроэнергии, выбросах CO 2 и многое другое.
50 государственных целей для чистой энергии — это набор из 50 информационных бюллетеней / инфографики, показывающих конкретные планы перехода на возобновляемые источники энергии в каждом штате США. Данные включают создание рабочих мест. Данные Стэнфордского университета.
Каковы основные источники и потребители энергии в Соединенных Штатах?
Серия «Объяснение энергии» Управления информации по энергетике: Энергия в Соединенных Штатах и как Соединенные Штаты используют энергию
Источники энергии в США
«На три основных ископаемых топлива — нефть, природный газ и уголь — вместе приходится около 77.6% производства первичной энергии в США в 2017 году:
- Природный газ: 31,8%
- Нефть (жидкости для заводов по производству сырой нефти и природного газа): 28%
- Уголь: 17,8%
- Возобновляемые источники энергии: 12,7%
- Атомная электроэнергетика: 9,6%
Энергопотребление в США
«Соединенные Штаты — высокоразвитое и индустриализированное общество. Американцы используют много энергии в домах, на предприятиях и в промышленности. Американцы также используют энергию для личных путешествий и перевозки товаров.Есть пять энергопотребляющих секторов:
- Промышленный сектор [32% всего потребления энергии, включая электричество] включает объекты и оборудование, используемое для производства, сельского хозяйства, добычи полезных ископаемых и строительства.
- Транспортный сектор [29% всего потребления энергии, включая электричество] включает транспортные средства, которые перевозят людей или товары, такие как автомобили, грузовики, автобусы, мотоциклы, поезда, самолеты, лодки, баржи и корабли.
- Жилой сектор [20% всего потребления энергии, включая электричество] состоит из домов и квартир.
- Коммерческий сектор [18% всего потребления энергии, включая электричество] включает офисы, торговые центры, магазины, школы, больницы, гостиницы, склады, рестораны, места отправления культа и общественных собраний.
- Сектор электроэнергетики потребляет первичную энергию для выработки большей части электроэнергии, потребляемой другими четырьмя секторами ».
Подробнее:Подробнее на веб-сайте «Energy Explained» Управления энергетической информации.
- Наша энергетическая система (интерактивная диаграмма), Национальные академии
Визуализация источников энергии, которые используются в Соединенных Штатах, включая солнечную, ядерную, гидроэнергетическую, ветровую, геотермальную, природный газ, уголь, биомассу и нефть.Показывает, какой объем каждого первичного источника энергии используется, сколько идет на производство электроэнергии и в каких секторах используется каждый источник энергии. - Monthly Energy Review (Data), Energy Information Administration
Ежемесячная статистика производства и потребления энергии для нефти, природного газа, угля, электроэнергии (из возобновляемых и невозобновляемых источников), ядерной энергии и возобновляемых источников. Также включает статистику выбросов по источникам энергии. - International Energy Outlook (Отчет), Управление энергетической информации
Годовой отчет об источниках и использовании энергии во всем мире, включая прогнозы будущего использования. - Международное производство и потребление энергии (веб-инструмент), Международное энергетическое агентство
Диаграмма потоков («Санки»), показывающая производство (по источникам) и потребление (по секторам) энергии в мире и в отдельных странах каждый год с 1973 года.
Основные источники энергии в США
«Невозобновляемые» источники энергии (например, нефть и нефтепродукты, природный газ, сжиженный природный газ, уголь и ядерная энергия), а также «возобновляемые» источники энергии и «альтернативные источники энергии». топливо »(например, гидроэнергетика, солнечная энергия, ветер, геотермальная энергия, биомасса и биотопливо), помогают удовлетворить потребности страны в энергии.Ископаемое топливо и ядерная энергия считаются невозобновляемыми источниками энергии. Уголь и природный газ играют большую роль в производстве электроэнергии, а также в промышленных процессах, таких как производство стали. Гидро-, солнечная энергия, ветер, биомасса, биотопливо и геотермальная энергия считаются «возобновляемыми» формами энергии и включают в себя различные уровни энергоснабжения в этой стране. Они классифицируются как возобновляемые источники энергии, поскольку их источник считается практически неограниченным. Из них солнечная энергия, ветер, биомасса, биодизель и геотермальная энергия считаются «альтернативными» источниками энергии, поскольку они не являются «традиционными» (ископаемое топливо, атомная энергия и гидроэнергетика).
Следующая диаграмма основана на данных, представленных EIA, и показывает основные источники энергии и процентную долю производства электроэнергии в США на объектах коммунального хозяйства в 2019 году. Обратите внимание, что в 2019 году природный газ имеет самую большую долю (38%) в производстве электроэнергии в США, уголь на втором месте (23%), на третьем — атомная (20%). Как показано на Рисунке 1, возобновляемые источники энергии составляют около 17% производства электроэнергии в США на объектах коммунального обслуживания по состоянию на 2019 год, из них около 7%.3% ветроэнергетики и 6,6% гидроэнергии. Обратите внимание, что 2019 год — первый год, когда энергия ветра превосходит гидроэнергетику. Другие возобновляемые источники, такие как солнечная энергия, биомасса и геотермальная энергия, имеют незначительную долю.
Рисунок 1: Основные источники энергии и процентные доли производства электроэнергии в США на объектах коммунального хозяйства в 2019 г.Щелкните, чтобы развернуть, чтобы получить дополнительную информацию.
Производство электроэнергии в США в 2019 году
Итого = 4,12 триллиона киловатт-часов (кВтч)
Природный газ: 38%
Уголь: 23%
Ядерная: 20%
Возобновляемые источники энергии: 17%
Возобновляемые источники энергии подразделяются следующим образом:
Ветер: 7.3%
Гидроэнергетика: 6,6%
Солнечная: 1.8%
Биомасса: 1,4%
Геотермальная энергия: 0,4%
На Рисунке 2 ниже показано разделение источников топлива, используемых при производстве электроэнергии. Как видите, самым крупным топливом в последние десятилетия был уголь, хотя ситуация меняется, поскольку исторически низкие цены на природный газ вызывают некоторую «смену вида топлива».За ним последовали природный газ, атомная энергия и возобновляемые источники энергии. В эту последнюю категорию входят такие источники энергии, как ветер, солнце, гидроэлектроэнергия, биомасса и геотермальная энергия.
Рисунок 2: Производство электроэнергии в США по источникам
На рисунке 3 ниже показаны возобновляемые источники энергии, которые способствуют выработке электроэнергии. Как видите, производство энергии ветра и солнца быстро увеличилось. Однако потребуются десятилетия, прежде чем альтернативные виды топлива внесут существенный вклад в энергетический портфель США.Таким образом, необходимо продолжать использовать ископаемое топливо и ядерную энергию для «преодоления» разрыва. Как первые (ископаемое топливо и ядерная энергия) поставляются на рынок и как они оцениваются, является основным предметом этого курса.
Рисунок 3: Производство электроэнергии из возобновляемых источниковЩелкните, чтобы развернуть, чтобы получить дополнительную информацию.
Производство электроэнергии из возобновляемых источников
1950-2019 (история)
Геотермальная энергия : Генерация геотермальной энергии была относительно стабильной и очень низкой с 1990 по 2019 год.
Биомасса : Производство биомассы оставалось стабильным на уровне примерно 50-60 миллиардов кВтч с 1990 по 2019 год.
Гидроэлектростанция : Производство гидроэлектроэнергии в диапазоне от 210 до 320 млрд кВтч в период с 1990 по 2019 год.
Солнечная энергия для коммунальных предприятий и конечного потребления : Солнечная энергия вырабатывала почти ноль кВтч до 2010 года. К 2019 году он вырос почти с нуля до 72 миллиардов кВтч.
Ветер : Ветровая энергия почти не вырабатывала энергии до 2004 года.С 2004 по 2019 год он вырос примерно до 300 миллиардов кВтч, что примерно на 10% больше, чем в 2018 году.
- Геотермальная энергия: производство геотермальной энергии было относительно стабильным и очень низким с 1990 по 2019 год.
- Биомасса: Производство биомассы оставалось стабильным на уровне примерно 50-60 миллиардов кВтч с 1990 по 2019 год.
- Гидроэлектроэнергия: производство гидроэлектроэнергии в диапазоне от 210 до 320 миллиардов кВтч в период с 1990 по 2019 год.
- Солнечная энергия: до 2010 года солнечная энергия для коммунальных предприятий и конечного потребления вырабатывала почти ноль кВтч.К 2019 году он вырос почти с нуля до 72 млрд кВтч.
- Ветер: энергия ветра почти не вырабатывалась до 2004 года. С 2004 по 2019 год она выросла примерно до 300 миллиардов кВтч, что примерно на 10% больше, чем в 2018 году.
Теперь, когда мы прояснили разницу между возобновляемыми и невозобновляемыми источниками энергии, давайте взглянем на производство и потребление энергии в Соединенных Штатах на макроуровне.
Наши источники энергии, уголь — Национальные академии
Уголь
В Америке много угля. В 2015 году на его рудниках было произведено около 900 миллионов тонн, почти все они предназначались для производства электроэнергии внутри страны, но также и на экспорт. Это лишь малая часть извлекаемых запасов угля в США, которые оцениваются примерно в 257 миллиардов тонн. Фактически, более четверти всех известных мировых запасов угля находится в Соединенных Штатах. Несмотря на размер этих ресурсов, в последнее время были подняты вопросы о том, насколько эти запасы действительно доступны. Местоположение, качество и извлекаемость угля могут существенно повлиять на эти оценки запасов, и эксперты предупреждают, что следует более тщательно анализировать запасы с учетом этих факторов.
Более четверти всех известных мировых запасов угля находится в Соединенных Штатах.
По прогнозам, потребление угля в США несколько снизится в течение следующих 25 лет с 801 миллиона тонн в 2015 году до 557 миллионов тонн к 2040 году, то есть примерно на 1,4% в год. Но федеральная политика и политика штата, регулирующая допустимые выбросы электростанций, может измениться, что повлияет на способы использования угля. Кроме того, конкурирующие источники энергии для производства электроэнергии могут снизить спрос на уголь.Дальнейшее увеличение поставок, вероятно, будет происходить из западных штатов из-за низкого содержания серы в ресурсе в этом регионе, который в настоящее время обеспечивает около 57% угля в стране. На один только Вайоминг обычно приходится около 42% всего угля, добываемого внутри страны.
Из всех источников ископаемого топлива уголь является наименее дорогим по своему содержанию энергии и является основным фактором стоимости электроэнергии в Соединенных Штатах. Однако сжигание угля на электростанциях является основным источником выбросов углекислого газа (CO2), и его использование имеет также другие последствия.Добыча угля нарушает почву и изменяет химический состав стока дождевой воды, что, в свою очередь, влияет на качество воды в ручьях и реках. Он также выделяет значительное количество метана, мощного парникового газа. План экологически чистой энергетики Агентства по охране окружающей среды США, а также низкая стоимость природного газа приводят к закрытию старых угольных электростанций и снижению интереса к новым угольным станциям.
Дымовые газы угольных электростанций проходят через «скрубберы» и другие технологии, которые удаляют загрязнители до того, как они выйдут из дымовой трубы.Даже в этом случае дым содержит оксиды азота и диоксида серы, которые приводят к образованию смога и кислотных дождей, твердые частицы, такие как сажа, и тяжелые металлы, такие как ртуть, которые влияют на качество воздуха и здоровье человека, часто даже за сотни миль от электростанции. В ответ на недавние законы об охране окружающей среды разрабатываются передовые технологии, часто называемые «чистым углем», для дальнейшего сокращения вредных выбросов и повышения эффективности этих электростанций.
Для получения дополнительной информации см. U.S. План экологически чистой энергии Агентства по охране окружающей среды.
источников энергии | EGEE 102: Энергосбережение и защита окружающей среды
Энергия хранится и доступна в различных формах и источниках. Доступная в 24 330 раз больше солнечной энергии, чем нам требуется, не находится в удобной для использования форме. Его нужно сконцентрировать.
Например, когда масло (концентрированное топливо) сжигается с воздухом, образующиеся газы могут достигать высоких температур.Солнечная энергия сама по себе не концентрируется и не может достичь таких высоких температур. Поэтому мы используем более концентрированные источники энергии. Эти источники делятся на две группы — возобновляемые и невозобновляемые.
Возобновляемые источники энергии:
- Источники энергии, которые можно пополнять снова и снова; они никогда не истощаются. Некоторые примеры включают гидроэнергетику, солнечную, ветровую, приливную, геотермальную энергию изнутри земли, биомассу растений и ядерный синтез.
- Эти типы источников энергии обычно преобразуются в электрическую или тепловую (тепловую) энергию.
Невозобновляемые источники энергии:
- Источники энергии, которые мы потребляем и не можем произвести за короткий период времени. Некоторые примеры включают ископаемое топливо (нефть, природный газ и уголь), битуминозные пески и ядерное деление.
- Еще один невозобновляемый источник энергии — это элемент уран, атомы которого мы расщепляем (посредством процесса, называемого ядерным делением), чтобы получить тепло и, в конечном итоге, электричество.
- Эти типы источников энергии обычно преобразуются в электрическую и механическую энергию.
- Большую часть энергии мы получаем из этих невозобновляемых источников энергии.
Знаете ли вы?
Их называют ископаемым топливом, потому что они образовывались за миллионы и миллионы лет под действием тепла ядра Земли и давления горных пород и почвы на останки (или «окаменелости») мертвых растений и животных.
Распределение ископаемого топлива
Ископаемые виды топлива, невозобновляемые источники энергии, образовавшиеся за миллион лет, неравномерно распределены по поверхности земли.В зависимости от климатических условий миллионы лет назад определенные части суши были благоприятны для роста и процветания органических веществ.
В течение геологического возраста эти массивы суши перемещались, и некоторые регионы стали богаче ископаемыми видами топлива, чем другие. Просмотрите информацию на карте ниже, а затем ответьте на вопросы под картой, основываясь на своих наблюдениях.
Деятельность по распределению ископаемого топлива
Щелкните ссылку, чтобы развернуть текстовое описание изображения
Глобальное распределение природных ресурсов
Самыми богатыми ресурсами для различных регионов мира являются:
- Самый богатый углем Китай
- Австралия богата углем
- Ближний Восток богат нефтью
- Самые богатые углем США
- Россия богата природным газом
Использование человеком источников энергии
Действие ниже представляет собой перетаскивание.Выберите элементы, перечисленные в центре изображения, и перетащите их к соответствующему типу энергии, указанному сбоку.
Использование источников энергии человеком
Щелкните ссылку, чтобы развернуть текстовое описание рисунка
Использование человеком источников энергии
Следующие восемь пунктов являются примерами использования возобновляемых и невозобновляемых источников энергии. Найдите время, чтобы решить, является ли каждый пример возобновляемым или невозобновляемым, а затем опишите его конкретный источник.(ветер, солнце, геотермальная энергия, вода, нефть, природный газ, уран или уголь).
Ответы будут внизу страницы.
- Атомная электростанция
- Плита газовая
- Плотина
- Газовый насос
- Геотермальный тепловой насос
- Линии электропередачи
- Солнечные панели
- Ветряные мельницы
ОТВЕТЫ:
- Атомная электростанция — невозобновляемый источник энергии, использующий уран в качестве источника.
- Газовая плита является примером невозобновляемого источника энергии, в качестве источника которого используется природный газ.
- Плотина — это пример возобновляемого источника энергии, который использует воду в качестве источника.
- Газовый насос — это пример невозобновляемого источника энергии, в качестве источника которого используется нефть.
- Геотермальный тепловой насос — это возобновляемый источник энергии, который использует геотермальное тепло (тепло земли) в качестве источника.
- Линии электропередач являются примером невозобновляемого источника энергии, в качестве источника которого используется уголь.
- Солнечные панели — это возобновляемый источник энергии, в качестве источника которого используется солнце.
- Ветряные мельницы — это возобновляемый источник энергии, использующий ветер в качестве источника.
