Традиционно чистая энергетика включает в себя ветряную, солнечную, геотермальную, приливную и биоэнергетику. Они характеризуются нулевым или около нулевым уровнем выбросов углерода, а также отсутствием затрат топлива в процессе производства энергии. В условиях растущей обеспокоенности по поводу изменения климата и истощения ископаемых видов топлива переход на чистую энергетику становится все более важным. В некотором смысле гидроэнергетика и атомная также может считаться таковой, но с определенными допущениями. Рассмотрим их все в рамках нынешних реалий, а также перспективу развития энергетики в целом. Фото: из wikipedia.org Нетрадиционные виды энергетики. Деление на традиционные и нетрадиционные виды энергетики весьма условно. Изначально к нетрадиционным видам относились экспериментальные, новые разработки. Но уже на 2019 год их суммарная мощность составляет четверть от общей выработки и продолжает увеличиваться. Эта тенденция особенно видна на примере ветряной и солнечной энергетики. Так например согласно Википедии мощность ветроэнергетики с 1996 по 2019 год увеличилась в 100 раз (с 6,1 до 650 гигаватт). Ветряные электростанции. Фото: Голландия 18 место в мире по выработке ветряной энергии. Энергия ветра использует кинетическую энергию движущегося воздуха с помощью больших ветряных турбин. Она использовалась на протяжении тысячелетий, но за последние несколько лет технологии ветроэнергетики развились. Это улучшает кпд ветряных турбин. В 2022 году общий объём установленных мощностей в ветроэнергетике превысил 900 ГВт. В Европе доля ветровой энергии составляет 15% и продолжает расти. Лидирует Дания, Германия. Кроме того серьезные разработки в области ветровой энергетики ведут Китай и США. В отличие от ископаемого топлива, энергия ветра практически неисчерпаема, повсеместно доступна и более экологична. Солнечная энергетика. Фото: панели Илона Маска на крыше дома. Солнечная энергия является наиболее распространенным из всех энергетических ресурсов, и ее можно использовать даже в пасмурную погоду. Солнечные панели устанавливают на крыше домов, на ферме. Если система автономна, то совместно с солнечными панелями используют аккумуляторы энергии повышенной емкости. За последнее десятилетие стоимость производства солнечных панелей резко упала. Это сделало их не только доступным, но зачастую и самым дешевым видом электроэнергии. Срок службы солнечных панелей составляет около 30 лет. Геотермальная энергетика. Геотермальная энергия – это тоже чистая энергетика. Она использует доступную тепловую энергию из недр Земли. Тепло извлекается из геотермальных резервуаров с помощью скважин или других способов. Резервуары, которые по своей природе являются достаточно горячими и проницаемыми, называются гидротермальными резервуарами. Тогда как резервуары, которые достаточно горячие, но улучшены за счет гидравлического воздействия, называются улучшенными геотермальными системами. Оказавшись на поверхности, жидкости различной температуры можно использовать для выработки электроэнергии. Приливные электростанции. Приливные электростанции строились еще в советское время на Дальнем востоке. Сейчас их развитие не столь значительно в силу технических недостатков – малая мощность, невысокий КПД и удаленность от основных потребителей. Биоэнергетика. Фото: Ньюпорт-Бич, Калифорния – 14 февраля 2024 г. Биоэнергетика активно развивается как в Европе, так и в США. В основном биогаз используют не для производства электричества, а для заправки автомобилей. Традиционная чистая энергетика. К традиционным видам чистой энергетике относится гидроэнергетика и атомные электростанции. Гидроэнергетика. Гидроэнергетика считается чистой энергией, поскольку она не приводит к выбросам парниковых газов во время производства электроэнергии. ГЭС используют силу текущей воды для вращения турбин, которые вырабатывают электричество. Однако строительство и эксплуатация гидроэлектростанций может иметь определенное воздействие на окружающую среду, в том числе: Затопление земель: Строительство плотин для гидроэлектростанций может привести к затоплению больших территорий, что может привести к потере среды обитания для диких животных и перемещению людей. Изменение водных экосистем: ГЭС могут изменять естественный поток воды, что может повлиять на рыбу и другие водные организмы. Выбросы метана: Водохранилища гидроэлектростанций могут выделять метан, парниковый газ, хотя эти выбросы обычно меньше, чем выбросы от ископаемого топлива. В целом, гидроэнергетика является возобновляемым и чистым источником энергии, но ее воздействие на окружающую среду следует тщательно учитывать при планировании и эксплуатации гидроэлектростанций. В результате затопления значительной территории под водохранилища меняются местные природные условия. Некоторые организации, такие как Международное энергетическое агентство (МЭА), классифицируют гидроэнергетику как низкоуглеродный источник энергии, а не как чистую энергию. Это связано с тем, что строительство и эксплуатация гидроэлектростанций может приводить к некоторым выбросам парниковых газов. Хотя ее влияние меньше, чем при использовании ископаемого топлива. Атомная энергетика. Фото: Калининская АЭС, Тверская область. Росэнергоатом. Ядерная энергия генерируется посредством процесса, называемого ядерным делением. Во-первых, атомы разделяются на части, образуя более мелкие атомы, выделяя при этом тепло. Создаваемое тепло затем используется для превращения воды в пар, который приводит в действие турбину, вырабатывающую электричество. В атомной энергетики важную роль необходимо уделять безопасности реакторов. Риски повторения Чернобыльской аварии или аварии на Фукусиме не дают возможности считать ее идеальной энергетикой. Преимущества чистой энергии. Переход на чистую энергию имеет многочисленные преимущества, в том числе: Снижение выбросов парниковых газов. Чистая энергия помогает бороться с изменением климата, уменьшая выбросы углекислого газа и других парниковых газов. Уменьшение зависимости от ископаемого топлива. Возобновляемые источники энергии могут заменить ископаемое топливо, уменьшая зависимость от импорта и колебаний цен. Создание рабочих мест. Индустрия чистой энергетики создает новые рабочие места в области исследований, разработки, производства и обслуживания. Улучшение качества воздуха. Чистая энергия не производит вредных выбросов, которые загрязняют воздух и влияют на здоровье человека. Экономическая выгода. В долгосрочной перспективе чистая энергия может быть более экономически выгодной, чем ископаемое топливо, поскольку не требует добычи и транспортировки. Искуственный интелект и чистая энергетика. Искусственный интеллект (ИИ) играет важную роль в развитии и внедрении чистой энергетики: Оптимизация возобновляемых источников энергии: ИИ используется для прогнозирования производства возобновляемой энергии. Широко используется в солнечной и ветровой энергетики. Тем самым помогает сетям электроснабжения интегрировать эти непостоянные источники в свои системы. Управление распределенными энергетическими ресурсами: ИИ может управлять распределенными энергетическими ресурсами, такими как солнечные панели на крышах и электромобили. Он оптимизирует использование и снижая нагрузку на сеть. Улучшение энергоэффективности: ИИ может анализировать данные об энергопотреблении и выявлять возможности для повышения эффективности в зданиях, промышленности и транспорте. Разработка новых материалов и технологий: ИИ используется для разработки новых материалов и технологий для чистой энергетики. Например более эффективные солнечные панели и аккумуляторы. Прогнозирование спроса на энергию: ИИ может прогнозировать спрос на энергию. Он помогает коммунальным предприятиям планировать и удовлетворять потребности своих клиентов. Кроме того, ИИ используется в следующих областях, связанных с чистой энергетикой: Управление микросетями: ИИ может оптимизировать работу микросетей, которые представляют собой небольшие автономные энергетические системы, часто питающиеся от возобновляемых источников энергии. Мониторинг и диагностика оборудования: ИИ может использоваться для мониторинга и диагностики оборудования для возобновляемой энергетики, такого как ветряные турбины и солнечные панели, что помогает предотвращать … Читать далее
