A megújuló vagy regeneratív „zöld” energia olyan energiaforrásokból származó energia , amely megújuló vagy emberi léptékben kimeríthetetlen . A megújuló energia felhasználásának alapelve, hogy a környezetben folyamatban lévő folyamatokból, vagy megújuló szerves erőforrásokból nyerjük ki és biztosítsuk műszaki felhasználásra. A megújuló energiát olyan természetes erőforrásokból nyerik, mint a napfény , a vízáramlás, a szél , az árapály és a geotermikus hő , amelyek megújulnak (természetesen pótolják), valamint bioüzemanyagokból : fából , növényi olajból , etanolból .
2019-ben a világ energiafogyasztásának 26,8%-át megújuló energiaforrásokból fedezték (amelyek többsége (16%) vízenergia ) [1] .
2006-ban a világ villamosenergia-fogyasztásának mintegy 18%-át megújuló energiaforrásokból fedezték, 13%-át pedig hagyományos biomasszából , például fatüzelésből [2] . 2010-ben a világ energiafogyasztásának 16,7%-a származott megújuló forrásokból; 2015-ben ez a szám 19,3% volt [3] . A hagyományos biomassza részaránya fokozatosan csökken, míg a megújuló energia részaránya növekszik. Az IEI RAS és a Moszkvai School of Management "Skolkovo" Energiaközpontja előrejelzése szerint 2040-re a megújuló energiaforrások biztosítják a világ villamosenergia-termelésének 35-50%-át és az összes energiafogyasztás 19-25%-át [4] .
2004-ről 2013-ra az Európai Unióban megújuló forrásból előállított villamos energia részaránya 14%-ról 25%-ra nőtt [5] . Németországban 2018-ban a villamos energia 38%-át megújuló forrásból állították elő [6] .
Brazília rendelkezik a világ egyik legnagyobb megújulóenergia-programjával, amely az üzemanyag-etanol cukornádból történő előállításához kapcsolódik; az etil-alkohol jelenleg az ország autóüzemanyag-szükségletének 18%-át fedezi [7] . Az üzemanyag - etanol az Egyesült Államokban is széles körben elérhető .
A vízenergia a legnagyobb megújuló energiaforrás, amely a világ villamosenergia-termelésének 15,3%-át és a világ energiafogyasztásának 3,3%-át biztosítja (2010-ben).
A szélenergia felhasználása évente körülbelül 30%-kal növekszik világszerte, 2013-ban 318 gigawatt (GW) beépített kapacitással [8] , és széles körben használják Európában, az Egyesült Államokban és Kínában [9] .
Németországban és Spanyolországban népszerűek a napelemes erőművek [10] . Az USA-ban és Spanyolországban működnek napelemes hőerőművek, amelyek közül a legnagyobb a Mojave-sivatagban található 354 MW teljesítményű állomás [11] . A fotovoltaikus panelek gyártása rohamosan növekszik, 2008-ban 6,9 GW (6900 MW) összkapacitású paneleket gyártottak, ami közel hatszorosa a 2004-es adatnak [12] .
Geotermikus létesítmények : A világon a legnagyobb a kaliforniai gejzírek telepítése 750 MW névleges teljesítménnyel.
A nagy nem árucikkek támogatják a megújuló energia felhasználását. Tehát az IKEA 2020-ra teljesen önellátó lesz a megújuló energiák révén.
Az Apple a naperőművek legnagyobb tulajdonosa, és a cég összes adatközpontja megújuló energiaforrások felhasználásával működik. A megújuló források aránya a Google által fogyasztott energiában 35%, a vállalat megújuló energiába történő beruházásai meghaladták a 2 milliárd dollárt. [13]
Globális megújulóenergia-mutatók [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] | 2008 | 2009 | 2010 | 2011 | 2012 | 2013 | 2014 | 2015 | 2016 | 2017 | 2018 | 2019 | 2020 | 2021 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Éves beruházások a megújuló energiába (milliárd dollár) | 130 | 160 | 211 | 257 | 244 | 232 | 270 | 286 | 241 | 326 | 296 | 298.4 | 303,5 | 366 |
Teljes telepített megújuló energia kapacitás (beleértve a vízenergiát, GW) | 1140 | 1230 | 1320 | 1360 | 1470 | 1578 | 1712 | 1849 | 2017 | 2197 | 2387 | 2581 | 2838 | 3146 |
Vízenergia (GW) | 885 | 915 | 945 | 970 | 990 | 1018 | 1055 | 1064 | 1096 | 1112 | 1135 | 1150 | 1170 | 1195 |
Napenergia (GW) | 16 | 23 | 40 | 70 | 100 | 138 | 177 | 227 | 303 | 405 | 512 | 621 | 760 | 942 |
Szélenergia (GW) | 121 | 159 | 198 | 238 | 283 | 319 | 370 | 433 | 487 | 540 | 591 | 650 | 743 | 845 |
Bioenergia (GW) | 121 | 131 | 137 | 133 | 143 | |||||||||
Geotermikus (GW) | 12.8 | 13.2 | tizennégy | 14.1 | 14.5 | |||||||||
Biodízel termelés (milliárd liter) | 12 | 17.8 | 18.5 | 21.4 | 22.5 | 26 | 29.7 | 30.3 | 30.8 | 33 | 41 | 41 | 39 | |
Etanol termelés (milliárd liter) | 67 | 76 | 86 | 86 | 83 | 87 | 94 | 98 | 99 | 104 | 111 | 115 | 105 | |
A megújuló energia fejlesztési célokat kitűző országok száma |
79 | 89 | 98 | 118 | 138 | 144 | 164 | 173 | 176 | 179 | 169 | 172 | 165 |
A Nap fúziója a legtöbb megújuló energia forrása, kivéve a geotermikus és árapály-energiát . A csillagászok becslése szerint a Nap hátralévő élettartama körülbelül ötmilliárd év, tehát emberi léptékben a Napból érkező megújuló energiát nem fenyegeti a kimerülés veszélye.
Szigorúan fizikai értelemben az energia nem megújul , hanem folyamatosan vonódik ki a fenti forrásokból. A Földre érkező napenergiának csak egy nagyon kis része alakul át más energiaformákká, és nagy része az űrben terjed .
Az állandó eljárások alkalmazása ellentétes a fosszilis tüzelőanyagok, például szén , olaj , földgáz vagy tőzeg kitermelésével . Tágabb értelemben ezek is megújulóak, de nem emberi mércével, hiszen kialakulásuk több száz millió évig tart, felhasználásuk pedig sokkal gyorsabb.
Ez az energia olyan ága, amely a légkörben lévő légtömegek mozgási energiájának elektromos , hőenergiává és bármely más formájú energiává történő átalakítására specializálódott, hogy a nemzetgazdaságban felhasználható legyen. Az átalakítás szélgenerátor (villamosenergia előállítására), szélmalmok ( mechanikai energia beszerzése ) és sok más típusú egység segítségével történik. A szélenergia a nap tevékenységének eredménye, így a megújuló energiafajták közé tartozik.
A szélgenerátor teljesítménye a generátorlapátok által söpört területtől függ. Például a dán Vestas cég által gyártott 3 MW (V90) turbinák teljes magassága 115 méter, toronymagassága 70 méter, lapátátmérője 90 méter.
A szélenergia-termelés legígéretesebb helyek a tengerparti területek. A tengeren, a parttól 10-12 kilométerre (és néha távolabb is) tengeri szélerőművek épülnek . A szélturbina tornyokat legfeljebb 30 méteres mélységig vert cölöpökből álló alapokra építik fel.
A szélgenerátorok gyakorlatilag nem fogyasztanak fosszilis tüzelőanyagokat. Egy 1 MW teljesítményű szélturbina 20 éves működése alatt mintegy 29 000 tonna szenet vagy 92 000 hordó olajat takarít meg .
A jövőben a szélenergiát nem szélturbinákon keresztül , hanem szokatlanabb módon tervezik felhasználni . Masdar városában ( Egyesült Arab Emírségek ) piezoelektromos effektuson működő erőművet terveznek építeni . Ez egy piezoelektromos lemezekkel borított polimer törzsek erdeje lesz . Ezek az 55 méteres törzsek a szél hatására meghajlanak és áramot generálnak .
Ezekben az erőművekben a vízáramlás potenciális energiáját használják fel energiaforrásként , melynek elsődleges forrása a Nap, elpárologtatja a vizet, amely aztán csapadék formájában a dombokra hullva lefolyik, folyókat képezve. A vízerőműveket általában folyókra építik gátak és tározók építésével . A vízáramlás kinetikai energiáját az úgynevezett szabad áramlású (gát nélküli) erõmûvekben is lehet használni.
Sajátosságok:
HPP típusok:
2010-ben a vízenergia a megújuló energia 76%-át és a világ összes villamosenergia-termelésének 16%-át biztosítja, a beépített vízenergia-kapacitás eléri az 1015 GW-ot. Az egy lakosra jutó vízenergia-termelésben Norvégia , Izland és Kanada a vezetők . A 2000-es évek elején a legaktívabb vízerőműépítést Kína hajtotta végre , ahol a vízenergia a fő potenciális energiaforrás, a világ kis vízerőműveinek fele ugyanabban az országban található.
Az ilyen típusú erőművek a vízerőművek egy speciális típusa, amelyek az árapály energiáját, de valójában a Föld forgásának mozgási energiáját használják fel. A tengerek partjain árapály-erőművek épülnek, ahol a Hold és a Nap gravitációs ereje naponta kétszer változtatja a vízszintet.
Az energiaszerzés érdekében az öblöt vagy a folyó torkolatát egy gát zárja el, amelybe vízerőműveket telepítenek, amelyek generátor üzemmódban és szivattyú üzemmódban is működhetnek (víz szivattyúzása a tározóba, dagály hiányában történő későbbi működéshez). ). Ez utóbbi esetben szivattyús tárolós erőműveknek nevezzük őket .
A PES előnyei a környezetbarátság és az alacsony energiatermelési költség. Hátránya a magas építési költség és a napközben változó teljesítmény, ami miatt a PES csak egyetlen áramrendszerben tud működni más típusú erőművekkel.
A hullámerőművek az óceán felszínén hordozott hullámok potenciális energiáját használják fel. A hullámteljesítményt kW/m-ben becsülik. A szél- és napenergiához képest a hullámenergia nagyobb teljesítménysűrűséggel rendelkezik. Bár természetében hasonló az árapály-energiához és az óceáni áramlatokhoz, a hullámenergia a megújuló energia más forrása .
A megújuló energia egyik fajtája, amely lehetővé teszi, hogy a világ óceánjainak felszínén és mélységében a hőmérséklet-különbség felhasználásával villamos energiát termeljen.
Ez a fajta energia az elektromágneses napsugárzás elektromos vagy hőenergiává történő átalakításán alapul .
A naperőművek a Nap energiáját közvetlenül ( a belső fotoelektromos hatás jelenségén működő fotovoltaikus naperőművek ), és közvetve is - a gőz mozgási energiáját felhasználva - hasznosítják .
A legnagyobb napelemes naperőmű , a Topaz Solar Farm 550 MW teljesítményű. Kaliforniában , az Egyesült Államokban található .
A közvetett cselekvés SES-ei a következők:
Az ilyen típusú erőművek olyan hőerőművek , amelyek meleg geotermikus forrásból származó vizet használnak hőhordozóként . A víz melegítésének hiánya miatt a GeoTPP-k sokkal környezetbarátabbak, mint a hőerőművek. Geotermikus erőművek épülnek vulkáni régiókban, ahol viszonylag kis mélységben a víz a forráspont felett túlmelegszik, és felszivárog a felszínre, néha gejzírek formájában megnyilvánulva . A földalatti forrásokhoz való hozzáférés fúrt kutak segítségével történik.
Ez az energiaág a bioüzemanyagokból történő energiatermelésre specializálódott . Elektromos energia és hő előállítására egyaránt használják .
Első generációs bioüzemanyagokBioüzemanyag - biológiai nyersanyagokból származó üzemanyag, amelyet általában a biológiai hulladék feldolgozása során nyernek . Vannak különböző kifinomultságú projektek is, amelyek célja bioüzemanyagok előállítása cellulózból és különböző típusú szerves hulladékokból, de ezek a technológiák a fejlesztés vagy a kereskedelmi forgalomba hozatal korai szakaszában vannak. Megkülönböztetni:
Második generációs bioüzemanyagok - különböző típusú üzemanyagok, amelyeket a biomassza pirolízisének különböző módszereivel nyernek, vagy más típusú üzemanyagok, a metanol, etanol és biodízel mellett, amelyeket "második generációs" alapanyagból nyernek. A gyors pirolízis lehetővé teszi a biomassza folyadékká alakítását, amely könnyebben és olcsóbban szállítható, tárolható és használható. A folyadék felhasználható gépjármű-üzemanyag vagy erőművek üzemanyagának előállítására.
A második generációs bioüzemanyag-alapanyag-források lignocellulóz - vegyületek, amelyek a biológiai alapanyag élelmiszer -minőségű részeinek eltávolítása után maradnak vissza. A biomassza második generációs bioüzemanyagok előállítására való felhasználásának célja a mezőgazdasági célú földterületek mennyiségének csökkentése [28] . A növények – a második generációs nyersanyagforrások közé tartoznak [29] :
A piacon értékesített második generációs bioüzemanyagok közül a leghíresebb a kanadai Dynamotive [en] cég által gyártott BioOil a német Choren Industries [ GmbH cég SunDiesel [30] .
A Német Energia Ügynökség ( Deutsche Energie-Agentur GmbH) becslései szerint (a jelenlegi technológiákkal) a biomassza pirolízisével történő üzemanyag-előállítás Németország autóüzemanyag-szükségletének 20%-át fedezheti . 2030-ra a technológia fejlődésével a biomassza-pirolízis biztosíthatja Németország autóipari üzemanyag-fogyasztásának 35%-át. Az előállítási költség literenként kevesebb lesz, mint 0,80 euró.
A Pyrolysis Network ( PyNe ) egy kutatási szervezet, amely Európa , az Egyesült Államok és Kanada 15 országának kutatóit tömöríti .
A tűlevelű fából készült folyékony pirolízistermékek alkalmazása is nagyon ígéretes. Például a 70% gumiterpentin , 25% metanol és 5% aceton keveréke, azaz a gyantás fenyőfa száraz desztillációs frakciói sikeresen használhatók az A-80 benzin helyettesítésére. Ezenkívül a fahulladékot desztillációra használják: ágak , tuskó , kéreg . Az üzemanyag-frakciók kibocsátása tonnánként eléri a 100 kilogrammot.
Harmadik generációs bioüzemanyagokA harmadik generációs bioüzemanyagok algákból származó üzemanyagok .
1978 és 1996 között az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma a vízi fajok programja keretében vizsgálta a magas olajtartalmú algákat. A kutatók arra a következtetésre jutottak, hogy Kalifornia , Hawaii és Új-Mexikó alkalmas az algák ipari termelésére nyílt tavakban. 6 évig algákat termesztettek 1000 m²-es tavakban. Egy új-mexikói tavacska nagy hatékonyságot mutatott a CO₂ megkötésében. A hozam több mint 50 gramm alga volt 1 m²-enként naponta. 200 000 hektár tavak elegendő üzemanyagot termelnek az amerikai autók 5%-ának éves fogyasztásához (200 000 hektár kevesebb, mint 0,1%-a az USA algatermesztésére alkalmas földterületének).
A technológiával még mindig sok probléma van. Például az algák szeretik a magas hőmérsékletet (a sivatagi éghajlat kiválóan alkalmas a termesztésükre ), de további hőmérsékletszabályozásra van szükség ahhoz, hogy megvédje a termesztett növényt az éjszakai hőmérséklet-esésektől („hideghullás”). Az 1990-es évek végén a technológiát nem helyezték át az ipari termelésbe, mivel az olaj viszonylag alacsony a piacon.
A nyílt tavakban történő algák termesztése mellett léteznek technológiák az algák termesztésére az erőművek közelében található kis bioreaktorokban . A CHP-erőművek hulladékhője az algatermesztés hőigényének akár 77%-át is fedezheti. Ez az algakultúra termesztési technológiája védett a napi hőmérséklet-ingadozásoktól, nem igényel forró sivatagi klímát – vagyis szinte minden működő hőerőműben alkalmazható.
KritikaA bioüzemanyag-ipar fejlődésének kritikusai azt állítják, hogy a bioüzemanyagok iránti növekvő kereslet arra kényszeríti a mezőgazdasági termelőket, hogy csökkentsék az élelmiszernövények termőterületét , és újraelosztsák azokat az üzemanyag-növények javára [31] . Például a takarmánykukoricából etanol előállítása során a lepárlót haszonállatok és baromfi takarmány előállítására használják. A szójababból vagy repcéből történő biodízel előállításánál a pogácsát állati takarmány előállítására használják. Vagyis a bioüzemanyagok előállítása újabb szakaszt hoz létre a mezőgazdasági alapanyagok feldolgozásában.
Jelenleg meglehetősen nagy számú intézkedés létezik a megújuló energiaforrások támogatására. Ezek egy része már hatékonynak és a piaci szereplők számára érthetőnek bizonyult. Ezen intézkedések közül érdemes részletesebben megfontolni:
A zöld tanúsítványok olyan tanúsítványok , amelyek megerősítik bizonyos mennyiségű villamos energia megújuló energiaforrásokon alapuló előállítását. Ezeket a tanúsítványokat csak az illetékes hatóság által minősített gyártók szerezhetik be. A zöld tanúsítvány általában 1 MWh termelését igazolja, bár ez az érték ettől eltérő lehet. A zöld tanúsítvány a megtermelt villamos energiával együtt vagy külön is értékesíthető, további támogatást nyújtva az áramtermelőnek. Speciális szoftver- és hardvereszközök (WREGIS, M-RETS, NEPOOL GIS) a „zöld tanúsítványok” kiállításának és tulajdonjogának nyomon követésére szolgálnak. Egyes programok keretében a tanúsítványok felhalmozhatók (későbbi felhasználásra) vagy kölcsönözhetők (a tárgyévi kötelezettségek teljesítésére). A zöld bizonyítványok forgalomba hozatalának mechanizmusának mozgatórugója az, hogy a vállalatoknak eleget kell tenniük a saját maguk által vállalt vagy a kormány által kiszabott kötelezettségeknek. A külföldi szakirodalomban a "zöld tanúsítványok" néven is ismertek: Megújuló Energia Tanúsítványok (REC), Green Tags, Renewable Energy Credits.
A megújuló energiaforrásokon alapuló projektek befektetési vonzerejének növelése érdekében az állami szervek rendelkezhetnek a megújuló energiaforrásokon alapuló termelők hálózatra kapcsolásának technológiai költségeinek részleges vagy teljes kompenzálására. A mai napig csak Kínában a hálózati szervezetek vállalják a technológiai csatlakozás összes költségét.
A világban felhalmozott tapasztalatok lehetővé teszik, hogy a fix tarifákról, mint a megújuló energiaforrások fejlesztését ösztönző legsikeresebb intézkedésekről beszéljünk. Ezek a megújuló energiaforrásokat támogató intézkedések három fő tényezőn alapulnak:
A megújuló energia fix tarifái nemcsak a különböző megújuló energiaforrások esetében, hanem a beépített megújuló energiaforrások kapacitásától függően is eltérhetnek. A fix tarifákon alapuló támogatási rendszer egyik lehetősége a megújuló energia piaci árához mért fix felár alkalmazása. A megtermelt villamos energia árára felárat vagy rögzített tarifát általában kellően hosszú időn keresztül (10-20 év) kell fizetni, ezzel garantálva a projektbe fektetett befektetések megtérülését és nyereséget.
Ez a támogatási intézkedés lehetőséget biztosít a hálózatba betáplált villamos energia mérésére és az érték további felhasználására az áramszolgáltató szervezettel történő kölcsönös elszámolásokban. A „nettó mérési rendszer” szerint a megújuló energiaforrás tulajdonosa lakossági hitelben részesül a megtermelt villamos energiával megegyező vagy annál nagyobb összegben. Sok országban az áramszolgáltató cégeknek törvény kötelezi a fogyasztók számára nettó mérési lehetőséget biztosítani.
2008-ban világszerte 51,8 milliárd dollárt fektettek be szélenergiába, 33,5 milliárd dollárt napenergiába és 16,9 milliárd dollárt bioüzemanyagba. Az európai országok 2008-ban 50 milliárd dollárt fektettek be alternatív energiákba , Amerika – 30 milliárd dollárt, Kína – 15,6 milliárd dollárt, India – 4,1 milliárd dollárt [32] .
2009-ben világszerte 160 milliárd dollárt, 2010-ben pedig 211 milliárd dollárt fektettek be a megújuló energiába. 2010-ben 94,7 milliárd dollárt fektettek be a szélenergiába, 26,1 milliárd dollárt a napenergiába és 11 milliárd dollárt a biomasszából és hulladékból energiatermelési technológiákba [33] .
A kapacitások kiépítésének közvetlen költségei szélenergia-termelés esetén 2,1-2,3 ezer dollár / kW, napenergia-termelés esetén 2,3-2,7 ezer dollár / kW (2021-től). Összehasonlításképpen: a gáztermelő létesítmények átlagosan 1-1,1 ezer dollár/kW-ba kerülnek a világon magasabb kapacitáskihasználtság mellett [34] .
2021-ben Egyiptomnak sikerült jelentős pénzügyi reformokat jóváhagynia, állandó magánbefektetéseket vonzani (akár 3,1 milliárd dollárig) az újjáéledő üzleti környezetnek köszönhetően, és nemzetközi regionális energiaközponttá vált a közelgő COP27 konferencia házigazdája révén . A megújuló energiapolitika jelentős átalakítása mellett Egyiptom várhatóan 2030-ra a megújuló energia jelentős szállítójává válik. [35] [36]
Szótárak és enciklopédiák | ||||
---|---|---|---|---|
|