Переход на возобновляемые источники энергии - Renewable energy transition

Эта статья поднимает множество проблем. Пожалуйста помоги Улучши это или обсудите эти вопросы на страница обсуждения. (Узнайте, как и когда удалить эти сообщения-шаблоны) Эта статья может нуждаться в реорганизации для соответствия требованиям Википедии рекомендации по макету. Пожалуйста, помогите редактирование статьи для улучшения общей структуры. (Сентябрь 2020) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения) Эта статья ведущий раздел не адекватно подвести итог ключевые моменты его содержания. Пожалуйста, подумайте о расширении интереса до предоставить доступный обзор обо всех важных аспектах статьи. (Сентябрь 2020) Эта статья может потребоваться переписан соответствовать требованиям Википедии стандарты качества. Ты можешь помочь. В страница обсуждения может содержать предложения. (Сентябрь 2020) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения)

Основные источники возобновляемой электроэнергии в мире: ветровая энергия, гидроэлектроэнергия, и солнечная энергия

Часть серии по
Возобновляемая энергия
Биотопливо Биомасса Биогаз Геотермальный Гидроэнергетика Солнечная энергия Приливная сила Мощность волны Ветровая энергия
Темы по странам Маркетинговые и политические тенденции

В переход на возобновляемые источники энергии продолжается энергетический переход который замена ископаемого топлива с Возобновляемая энергия. Этот переход может повлиять на многие аспекты жизни, включая окружающую среду, общество, экономику и управление.^[1]

Сравнивая тенденции в мировом использовании энергии, можно сказать, что рост возобновляемых источников энергии к 2015 году является зеленой линией.^[2]

Причиной перехода часто является ограничение неблагоприятных последствий потребление энергии на окружающую среду.^[3] Это включает сокращение Выбросы парниковых газов и смягчение изменение климата.^[4] В 2019 году в США стоимость возобновляемых источников энергии достигла точки, когда строительство и эксплуатация новых солнечных фотоэлектрических станций, как правило, обходится дешевле, чем стоимость новых или даже существующих. угольные электростанции.^[5]

Инвестиции в исследования новых технологий считаются обязательными для решения проблем, связанных с возобновляемыми источниками энергии, таких как эффективность, хранение и изменчивость. Для транспортировки энергии и обеспечения гибкости хранение жизненно важно для перехода к возобновляемым источникам энергии из-за непостоянства многих возобновляемых источников энергии.^[6][7]

Переход к возобновляемым источникам энергии зависит от внедрения альтернативных возобновляемых источников энергии для замены ископаемое топливо и натуральный газ ресурсы. Некоторые компании достигли этого сдвига, например Ørsted который планирует к 2025 году заменить угольную генерацию на 99% энергии ветра.^[8]

Драйверы

Действия в связи с изменением климата являются неотъемлемой частью рассмотрения Доклада МГЭИК.

Многие факторы способствуют увеличению потребности и интереса к переходу на возобновляемые источники энергии. Среди наиболее важных факторов - признание влияния энергетической системы на изменение климата, а также сокращение ресурсов, которые угрожают энергетическая безопасность.^{[нужна цитата ]}

Изменение климата можно отнести к использованию ископаемое топливо и вклад диоксида углерода в атмосферу.^{[9][10][11][12]} Повышенный уровень выбросов парниковых газов оказывает неблагоприятное воздействие на изменение климата, например, увеличение интенсивности и частоты стихийных бедствий.^[13] В IPCC заявил с высокой уверенностью, что у общества есть 12 лет, чтобы завершить переход, чтобы избежать катастрофического изменения климата.^[14] Эта реальность мотивировала разговор о переходе на возобновляемые источники энергии как тактике смягчения последствий.

Индустрия ископаемого топлива сталкивается с рисками, совершенно независимыми от последствий изменения климата. Ископаемое топливо является ограниченным ресурсом и рискует достичь пика, когда уменьшающаяся отдача станет преобладающей.^[15] Неопределенность с поставками этого ресурса ставит под вопрос безопасность отрасли и инвестиции в компании, работающие на ископаемом топливе. Такие компании как BlackRock используют меры устойчивости для реализации своей стратегии и структуры, поскольку в результате эти оцененные риски влияют на желаемый уровень их участия в отрасли.^[16] Эти стимулирующие разговоры побуждают организации пересмотреть будущее энергетического сектора.

Технологии

Плотина Голд Рэй на Река Разбойника перед Gold Hill в американском штате Орегон. На дальнем берегу видна рыбная лестница. Плотина, затруднявшая проход рыбы, была демонтирована позже в 2010 году.

Вид с воздуха на ветряную электростанцию ​​округа Пауэр в Айдахо, США.^[17]

Фотоэлектрический массив в туристическом и исследовательском центре Меса Верде в округе Монтесума, штат Колорадо. Этот объект использует 95% возобновляемой энергии и является примером происходящего перехода к возобновляемым источникам энергии.

Строительство резервуаров для соли, которые обеспечивают эффективное накопитель тепловой энергии ^[18] так что выход может быть обеспечен после захода солнца, а выход может быть запланирован для удовлетворения требований спроса.^[19] 280 МВт Электростанция Солана рассчитан на шесть часов хранения энергии. Это позволяет предприятию вырабатывать около 38 процентов своей номинальной мощности в течение года.^[20]

Технологии, которые считаются наиболее важными при переходе к возобновляемым источникам энергии: гидроэлектроэнергия, ветровая энергия, и солнечная энергия. Гидроэлектроэнергия - крупнейший источник возобновляемой электроэнергии в мире, обеспечивающий 16,6% всей электроэнергии в мире в 2015 году.^[21] Однако из-за сильной зависимости от географии и в целом высокого экологического и социального воздействия гидроэлектростанций потенциал роста этой технологии ограничен. Ветровая и солнечная энергия считаются более масштабируемыми и, следовательно, имеют более высокий потенциал для роста.^[22] Эти источники выросли почти в геометрической прогрессии за последние десятилетия благодаря быстрому снижению затрат. В 2018 году ветроэнергетика обеспечила 4,8% электроэнергии в мире,^[23] в то время как солнечная энергия обеспечила 3% в 2019 году.^[24][25]

В то время как производство большинства типов гидроэлектростанций можно активно контролировать, производство энергии ветра и солнца полностью зависит от погоды. Поэтому гидроэнергетика считается отправляемый источник, в то время как солнце и ветер переменная возобновляемая энергия источники. Эти источники требуют диспетчерского резервного генерирования или хранения для обеспечения непрерывного и надежного электроснабжения. По этой причине технологии хранения также играют ключевую роль в переходе к возобновляемым источникам энергии. По состоянию на 2020 год самой крупной технологией хранения является гидроаккумулирующая гидроэлектроэнергия, на которые приходится подавляющая часть установленных по всему миру мощностей по хранению энергии. Другие важные формы хранения энергии: электрические батареи и мощность на газ.

Другие возобновляемые источники энергии включают: биоэнергетика, геотермальная энергия и энергия приливов. Был дебаты вокруг того, считается ли ядерная энергия возобновляемой или нет. Поскольку до сих пор неизвестно, является ли ядерная энергия жизнеспособным возобновляемым источником энергии, в этой статье она не рассматривается как возобновляемый источник.

Экономические аспекты

Экономика перехода к возобновляемым источникам энергии отличается от большинства экономических тенденций. Из-за отсутствия знаний о его последствиях мы мало знаем о долгосрочной экономике. Мы обращаемся к данности, например к ее влиянию на выбросы парниковых газов, как к экономическим факторам. Экономика возобновляемых источников энергии полагается на прогнозы будущего, чтобы помочь определить эффективное производство, распределение и потребление энергии.^[26]. В рамках этого перехода увеличивается количество программного обеспечения для общего алгебраического моделирования, которое помогает определять экономические факторы, такие как нормированные производственные затраты и модели затрат.^[27]. Зависимость знания различных типов моделей, инноваций других стран и различных типов рынков возобновляемой энергии является ключом к движению экономики во время этого перехода.^{[требуется разъяснение ]}

Бизнес-модели

Экономические движущие силы перехода к возобновляемым источникам энергии используют несколько подходов.^{[требуется разъяснение ]} Компании, которые присоединились к делу использования возобновляемых источников энергии, делают это, полагаясь на бизнес-модели. Потребность в бизнес-моделях при рассмотрении экономики перехода к возобновляемым источникам энергии имеет решающее значение из-за отсутствия конкретных исследований в этой области.^{[28][страница нужна ]} Эти модели показывают прогнозы предельных затрат, эффективности и спроса в разные периоды времени.^[29] Бизнес-модели - это финансовые помощники, которые помогают предприятиям, компаниям и частным лицам, желающим принять участие.

Глобальное соперничество

Глобальное соперничество стало движущими силами экономики, стоящими за переходом на возобновляемые источники энергии. Конкуренция за достижение максимальной эффективности с помощью возобновляемых источников энергии побуждает страны совершенствоваться дальше и дальше. Технологические инновации, разработанные внутри страны, могут стать экономической силой.^[30] В Германии, которая осознала это, политика идет рука об руку с экономикой. Политика отражает экономику, которая для экономики страны должна иметь сильную политику для поддержки перехода на возобновляемые источники энергии. Поскольку экономический рост является приоритетом, политика перехода к возобновляемым источникам энергии усилит переходный статус.^[31]

Рост возобновляемой энергии создает победителей и проигравших. Компании, производящие ископаемое топливо, рискуют оказаться в проигрыше. Для сохранения конкурентоспособности рассматривается возможность присоединения к гонке за возобновляемыми источниками энергии.^[32]. Глобальные инвестиции в возобновляемые источники энергии растут высокими темпами. В 2018 году общие глобальные инвестиции в возобновляемые источники энергии приблизились к отметке 300 миллиардов долларов.^[33]. Такие тенденции в мировой возобновляемой энергии, как эта, показывают стабильность на рынке, инвестиции становятся прибыльными в будущем. Конкуренция за доминирование на рынке возобновляемых источников энергии вызывает интерес к сделкам и инвестициям. Поскольку на Соединенные Штаты и Европейский Союз приходится 60 процентов общих мощностей и инвестиций в возобновляемые источники энергии, две страны, вероятно, станут крупнейшими поставщиками и потребителями услуг в области возобновляемых источников энергии.^[32].

Экономические игроки

Отопление и биомасса

При переходе на возобновляемые источники энергии отопительная промышленность становится экономическим игроком. Тепловая промышленность - это интересный игрок, поскольку она включает в себя множество компонентов.^[34] Когда мы имеем дело с теплом и переходом на возобновляемые ресурсы, в игру вступает вся обогреваемая территория.^[35] При оценке экономических выгод от этого перехода, затраты находятся в верхней части списка необходимой информации. Чтобы осуществить этот переход в отопительной отрасли, затраты, например, если бы затраты на установку этих систем дали положительный результат. В Дании была внедрена такая система, в которой энергия ветра использовалась для обогрева.^[36] Результаты показали снижение затрат на отопление со 132 кВтч примерно до 60-80 кВтч. Результаты показывают экономические улучшения в этом переходе, демонстрируя большую эффективность в отопительной отрасли и повышенную ценность энергии ветра.^[37]Внедряются альтернативы использованию отопления. Нью-Гэмпшир экспериментирует с древесной энергией. Древесная энергия - это форма биомассы / возобновляемой энергии, в которой в качестве альтернативы энергии используются различные виды древесины.^[38]. Сжигание древесной щепы - один из наиболее распространенных видов энергии на базе древесины. Энергия древесины поддерживает экологический баланс возобновляемой энергии при одновременном финансовом росте. Выбросы CO2 снижаются почти на 90 процентов при переходе с ископаемого топлива на древесину в процессе сжигания. Переход от ископаемого топлива к древесной энергии рассматривается как экономический стимул, поскольку введение большего количества плантаций по производству энергии из древесины будет означать более высокие темпы производства древесной биомассы.^[39]. На отопление приходится до 40% операционных расходов предприятия. Переход на древесную энергию, особенно на системы отопления на древесной щепе, обходится недешево. Региональная служба здравоохранения Литтлтона перешла на эту систему отопления; стоимость составила почти 3 миллиона долларов^[40].

Энергетический рынок

Энергетический рынок с точки зрения экономики перехода к возобновляемым источникам энергии является его страховым полисом.^{[требуется разъяснение ]} В прошлом несоответствия в области возобновляемых источников энергии вызывали скептицизм. Увеличение доходности на рынке изменило это восприятие. В последнее время стоимость этих энергий резко снизилась. Затраты на солнечную и ветровую энергию снизились до 60–80 процентов.^[41]

Общие затраты на ветряные турбины^[42]

Использование энергии ветра растет, и во многом это связано с увеличением производства энергии ветра. Переход на энергию ветра помогает изменить зависимость страны от иностранных источников, когда дело касается энергии. Более распространенная мысль - позволить странам строить свою экономику изнутри, одновременно помогая окружающей среде. Несмотря на то, что недостатком этого метода получения энергии является то, что он требует специфических особенностей доступной земли и ее местоположения, количество ветряных турбин все же увеличилось. С 2007 по 2017 год потребление энергии ветра в США увеличилось на 590%.^[43]. Переход рассматривается как способ обеспечения экологической устойчивости экономики.

Ветроэнергетические системы

Энергосистемы - это экономические игроки, которые принимают во внимание множество участников. При поиске экономических выгод, лежащих в основе энергосистем, важными вопросами становятся экономия и затраты. Решающим фактором в снижении затрат и экономии энергосистем являются альтернативные пути к Выбросы парниковых газов. Египет представил план по остановке обычных электростанций и преобразованию их в гибридные и ветряные.^{[нужна цитата ][44]} Результатом этого стало сокращение выбросов углекислого газа и экономия штата до 14 миллионов долларов.^[45]

Определение экономической ценности ветряных электростанций является основным показателем производства. Самые большие расходы на ветряные электростанции приходятся на сами турбины. Поскольку турбины различаются по размеру, меньшие турбины используются на более локальном уровне, и на персональном уровне они более дороги в расчете на киловатт мощности, в то время как большие турбины дешевле с точки зрения динамики. Ветряные электростанции оценивают общую площадь электроэнергии, которую они могут производить, для ветряной электростанции мощностью 500 МВт можно создать почти 200000 ветряных электростанций.^[46]. Многие сомневаются, что небольшое количество турбин по-прежнему будет выгодным или нет, и стоит ли это затрат. Периодические затраты турбин показывают, что они составляют менее одного процента от цены на энергию ветра. Это демонстрируется подробным описанием того, что добавление большего количества турбин по всей площади увеличивает прерывистость работы отдельных турбин, позволяя хозяйствам с более низким предложением получить выгоду от другого хозяйства с большим запасом турбин.^[47]. Небольшие жилые и небольшие коммерческие предприятия имеют наибольшую прибыльность из-за их низкой стоимости энергии и короткого периода окупаемости. В частности, это становится более выгодным с системой 10 кВт.^[48].

Социальные аспекты

Влияния

Чтобы получить реалистичное представление о переходе к возобновляемым источникам энергии, необходимо проанализировать влияния, чтобы понять масштабы окружающей среды и разговоры о переходе. Одно из этих влияний - влияние нефтяная промышленность. Нефтяная промышленность контролирует подавляющее большинство мировых энергоснабжение и потребности, поскольку это самый доступный и доступный ресурс на сегодняшний день.^[49] Благодаря истории постоянного успеха и устойчивого спроса, нефтяная промышленность стала стабильным аспектом общества, экономики и энергетического сектора. Для перехода на технологии возобновляемых источников энергии правительство и экономика должны обратить внимание на нефтяную промышленность и ее контроль над энергетическим сектором.^[50]

Будка для Гражданское климатическое лобби, на митинге за науку в Миннесота, 2018.^[51]

Один из способов, с помощью которого нефтяные компании могут продолжить свою работу, несмотря на растущие экологические, социальные и экономические проблемы, - это лоббирование в местных и национальных правительственных системах. Лоббирование определяется как осуществление деятельности, направленной на оказание влияния на государственных должностных лиц и особенно членов законодательного органа по вопросам законодательства.^[52]

Исторически сложилось так, что лобби, занимающееся ископаемым топливом, весьма успешно ограничивало регулирование нефтяной промышленности и позволяло вести бизнес как обычно. С 1988 по 2005 гг. Exxon Mobil, одна из крупнейших нефтяных компаний в мире, потратила почти 16 миллионов долларов на лоббирование борьбы с изменением климата и предоставление населению ложной информации об изменении климата.^[53] Нефтяная промышленность получает значительную поддержку благодаря существующей банковской и инвестиционной структуре.^[54] Стабильный характер нефтяных запасов на протяжении всей истории делает их отличным вариантом для инвесторов.^{[нужна цитата ]} Инвестируя в отрасль ископаемого топлива, она получает финансовую поддержку для продолжения своей коммерческой деятельности.^[55] Идея о том, что отрасль больше не должна получать финансовую поддержку, привела к социальному движению, известному как отказ от инвестиций. Продажа определяется как изъятие инвестиционного капитала из акций, облигаций или фондов нефтяных, угольных и газовых компаний как по моральным, так и по финансовым причинам.^[56]

Банки, инвестиционные фирмы, правительства, университеты, учреждения и предприятия - все сталкиваются с этим новым моральным аргументом против их существующих инвестиций в отрасль ископаемого топлива, и многие, такие как Фонд братьев Рокфеллер, Калифорнийский университет, Нью-Йорк и другие, начали переход к более устойчивым и экологичным инвестициям.^[57]

Воздействия

Переход к возобновляемым источникам энергии имеет много преимуществ и проблем, связанных с этим. Одним из прогнозируемых положительных социальных последствий является использование местных источников энергии для обеспечения стабильности и экономического стимулирования местных сообществ.^[58] Это не только приносит пользу местным коммунальным предприятиям за счет диверсификации портфеля, но также создает возможности для торговли энергией между сообществами, штатами и регионами.^[59] Кроме того, за энергетическую безопасность во всем мире ведется борьба, которая привела ко многим проблемам в странах ОПЕК и за их пределами. Энергетическая безопасность оценивается путем анализа доступности, доступности, устойчивости, нормативных и технологических возможностей нашего энергетического портфеля. Возобновляемые источники энергии предоставляют возможность повысить нашу энергетическую безопасность за счет обретения энергетической независимости и наличия локализованных сетей, которые уменьшают энергетические риски в геополитическом плане.^[60] В этом смысле преимущества и положительные результаты перехода к возобновляемым источникам энергии огромны.

Переход к возобновляемым источникам энергии также сопряжен с рисками и негативными последствиями для общества, которые необходимо смягчить. Угольная промышленность играет большую роль в существующем энергетическом портфеле и является одной из самых больших целей для активистов борьбы с изменением климата из-за интенсивного загрязнения окружающей среды и нарушения среды обитания, которое она создает. Ожидается, что переход на возобновляемые источники энергии снизит потребность в добыче угля и снизит ее эффективность в будущем.^[61] Это положительно для действий по борьбе с изменением климата, но может иметь серьезные последствия для сообществ, которые полагаются на этот бизнес. Сообщества, занимающиеся добычей угля, считаются уязвимыми для перехода на возобновляемые источники энергии. Эти общины не только уже сталкиваются с энергетической бедностью, но и сталкиваются с экономическим коллапсом, когда угледобывающие предприятия перемещаются в другое место или вообще исчезают.^[62] Этим сообществам необходимо быстро перейти к альтернативным формам работы, чтобы поддержать свои семьи, но им не хватает ресурсов и поддержки, чтобы инвестировать в себя. Эта сломанная система увековечивает бедность и уязвимость, что снижает адаптивная способность угледобывающих сообществ.^[62] Потенциальное смягчение последствий может включать расширение программной базы для уязвимых сообществ, чтобы помочь с новыми программами обучения, возможностями экономического развития и субсидиями для помощи в переходный период.^[63] В конечном итоге социальные последствия перехода на возобновляемые источники энергии будут значительными, но с смягчение стратегии, правительство^{[чей? ]} может гарантировать, что это станет хорошей возможностью для всех граждан.^[64]

Причины быстрого перехода энергии

6 преимуществ энергетического перехода (например, в Европе) - Energy Atlas 2018

Решение глобальное потепление Проблема рассматривается как важнейший вызов, стоящий перед человечеством в 21 веке.^[65] Способность системы заземления поглощать парниковый газ выбросы уже исчерпаны^{[нужна цитата ]}, а под Парижское соглашение по климату выбросы должны прекратиться к 2040 или 2050 году.^[66] Не допуская прорыва в связывание углерода технологий, это требует перехода энергии от ископаемое топливо Такие как масло, натуральный газ, лигнит, и каменный уголь. Этот энергетический переход также известен как декарбонизация энергетической системы или "оборот энергии". Доступные технологии атомная энергия (деление) и возобновляемые источники энергии ветер, гидроэнергетика, солнечная энергия, геотермальный, и морская энергия.

Своевременная реализация энергетического перехода требует нескольких параллельных подходов. Энергосбережение и улучшения в энергоэффективность таким образом играть главную роль. Умные электросчетчики может планировать потребление энергии на периоды, когда электричество в изобилии, сокращая потребление в периоды, когда больше переменная возобновляемая энергия источники немногочисленны (ночное время и отсутствие ветра).

Технологии был определен как важный, но трудно предсказуемый фактор изменений в энергетических системах.^[67] В опубликованных прогнозах систематически переоценивается потенциал новых технологий энергии и преобразования, а также недооценивается инерция энергосистем и энергетической инфраструктуры (например, однажды построенные электростанции обычно работают в течение многих десятилетий). История больших технических систем очень полезна для обогащения дебатов об энергетических инфраструктурах, детализируя многие из их долгосрочных последствий.^[68] Скорость, с которой должен произойти переход в энергетическом секторе, будет исторически быстрой.^[69] Более того, необходимо будет радикально изменить лежащие в основе технологические, политические и экономические структуры - процесс, который один автор называет сменой режима.^[70]

Риски и препятствия

Несмотря на широко распространенное понимание необходимости перехода на возобновляемые источники энергии, существует ряд рисков и препятствий на пути к тому, чтобы сделать возобновляемые источники энергии более привлекательными, чем традиционные. Возобновляемая энергия редко выступает в качестве решения, помимо борьбы с изменением климата, но имеет более широкие последствия для продовольственной безопасности и занятости.^[71] Это также подтверждает признанную нехватку исследований в области инноваций в области чистой энергии, что может привести к более быстрому переходу.^[72] В целом переход на возобновляемые источники энергии требует сдвига между правительствами, бизнесом и общественностью. Изменение предвзятости общества может снизить риск отмены смены администрации в последующем - возможно, посредством кампаний по повышению осведомленности общественности или углеродных сборов.^[73]

Труд

Большая часть глобальной рабочей силы прямо или косвенно работает на экономия ископаемого топлива.^[74] Более того, многие другие отрасли в настоящее время зависят от неустойчивых источников энергии (например, стальная промышленность или же цементная и бетонная промышленность ). Перемещение этой рабочей силы в период быстрых экономических изменений требует значительного обдумывания и планирования. Международное рабочее движение выступает за просто переход который решает эти проблемы.

Прогнозы

Возможные сроки перехода энергии. Энергетический переход на этой временной шкале слишком медленный, чтобы соответствовать Парижское соглашение.

Ожидается, что после переходного периода производство энергии из возобновляемых источников составит большую часть мирового производства энергии. В 2018 году компания по управлению рисками, DNV GL, прогнозирует, что к 2050 году структура первичной энергии в мире будет поровну разделена между ископаемыми и неископаемыми источниками.^[75] Прогноз 2011 г. Международное энергетическое агентство ожидает, что к 2060 году солнечные фотоэлектрические системы будут обеспечивать более половины мировой электроэнергии, резко сокращая выбросы парниковых газов.^[76]

Индекс геополитических прибылей и убытков GeGaLo оценивает, как может измениться геополитическое положение 156 стран, если мир полностью перейдет на возобновляемые источники энергии. Ожидается, что бывшие экспортеры ископаемого топлива потеряют власть, в то время как позиции бывших импортеров ископаемого топлива и стран, богатых возобновляемыми энергоресурсами, должны укрепиться.^[77]

Статус в определенных странах

Мировое потребление энергии по источникам.

Мировое потребление энергии по источникам (в%).

Соединенные штаты. Управление энергетической информации (EIA) оценивает, что в 2013 году общее глобальное предложение первичной энергии (ОППЭ) составляло 157,5 петаватт-часы или 1,575×10¹⁷ Wh (157,5 тыс.ТВтч; 5.67×10²⁰ J; 13.54 миллиард  палец ) или около 18 TW-год.^[78] В период с 2000 по 2012 год уголь был источником энергии с наибольшим общим ростом. Значительно выросло использование нефти и природного газа, за которым последовали гидроэнергетика и возобновляемые источники энергии. Возобновляемые источники энергии росли быстрее, чем когда-либо в истории этого периода. Спрос на ядерную энергию снизился, отчасти из-за ядерных катастроф (Три Майл Айленд в 1979 г. Чернобыль в 1986 г. и Фукусима в 2011).^[79][80] В последнее время потребление угля снизилось по сравнению с возобновляемыми источниками энергии. Уголь снизился с примерно 29% от общего мирового потребления первичной энергии в 2015 году до 27% в 2017 году, а доля возобновляемых источников энергии, не связанных с гидроэнергетикой, выросла с 2% примерно до 4%.^[81]

Австралия

В Австралии одни из самых быстрых темпов внедрения возобновляемых источников энергии в мире. Только в 2018 году в стране было задействовано 5,2 ГВт солнечной и ветровой энергии, и при таких темпах она на пути к достижению 50% возобновляемой электроэнергии в 2024 году и 100% в 2032 году.^[82] Тем не менее, Австралия может быть одной из ведущих крупных экономик с точки зрения развертывания возобновляемых источников энергии, но она является одной из наименее подготовленных на сетевом уровне к такому переходу, занимая 28-е место из списка 32 стран с развитой экономикой на Всемирном экономическом форуме. Индекс перехода к энергетике 2019 года.^[83]

Китай

Китай является крупнейшим источником выбросов парниковых газов и играет ключевую роль в переходе к возобновляемым источникам энергии и смягчении последствий изменения климата. Китай поставил перед собой цель достичь нулевого уровня выбросов углерода к 2060 году.^[84]

Евросоюз

Европейский зеленый курс - это набор политических инициатив Европейская комиссия с общей целью сделать Европу климатически нейтральной к 2050 году.^[85][86] Также будет представлен план с оценкой воздействия для увеличения Выбросы парниковых газов в ЕС цель сокращения к 2030 году как минимум до 50% и до 55% по сравнению с уровнем 1990 года. План состоит в том, чтобы пересмотреть каждый существующий закон на предмет его климатических достоинств, а также ввести новое законодательство по круговая экономика, ремонт здания, биоразнообразие, сельское хозяйство и инновации.^[86] Президент Европейской Комиссии, Урсула фон дер Ляйен, заявил, что Европейский зеленый курс станет для Европы "человеком на Луне", так как план сделает Европу первым климатически нейтральным континентом.^[86]

Австрия

Австрия приступила к энергетическому переходу (Energiewende) несколько десятилетий назад. Из-за географических условий производство электроэнергии в Австрии в значительной степени зависит от возобновляемых источников энергии, особенно гидроэнергетики. 78,4% внутреннего производства электроэнергии в 2013 году приходилось на возобновляемые источники энергии, 9,2% - на природный газ и 7,2% - на нефть. В соответствии с Федеральным конституционным законом о безъядерной Австрии в Австрии не работают атомные электростанции.

Внутреннее производство энергии составляет лишь 36% от общего энергопотребления Австрии, которое, среди прочего, включает транспорт, производство электроэнергии и отопление.В 2013 году на нефть приходилось около 36,2% от общего потребления энергии, на возобновляемые источники энергии - 29,8%, на газ - 20,6% и на уголь - 9,7%. За последние 20 лет структура валового внутреннего потребления энергии сместилась с угля и нефти на новые возобновляемые источники энергии. Целевой показатель ЕС для Австрии требует к 2020 году доли возобновляемых источников энергии в размере 34% (валовое конечное потребление энергии).

Энергетический переход в Австрии также можно увидеть на местном уровне, в некоторых деревнях, городах и регионах. Например, город Гюссинг в штате Бургенланд является пионером в независимом и устойчивом производстве энергии. С 2005 года Гюссинг уже произвел значительно больше тепла (58 гигаватт-часов) и электроэнергии (14 ГВт-ч) из возобновляемых источников, чем требует сам город.^[87]

Дания

Дания, как страна, зависящая от импортной нефти, особенно сильно пострадала от Нефтяной кризис 1973 года. Это вызвало общественные дискуссии о строительстве атомных электростанций для диверсификации энергоснабжения. Сильный антиядерное движение разработали, в котором яростно критиковались планы ядерной энергетики, принятые правительством,^[88] и это в конечном итоге привело к принятию в 1985 году резолюции не строить в Дании никаких атомных электростанций.^[89] Вместо этого страна выбрала возобновляемые источники энергии, сосредоточившись в первую очередь на ветровая энергия. Ветровые турбины для выработки электроэнергии уже имели долгая история в Дании, еще в конце 1800-х годов. Еще в 1974 году группа экспертов заявила, что «должно быть возможно удовлетворить 10% спроса на электроэнергию в Дании за счет энергии ветра, не вызывая особых технических проблем для общественной сети».^[90] Дания предприняла разработку крупных ветряных электростанций - хотя поначалу без особого успеха (например, Growian проект в Германии ).

Вместо этого преобладали небольшие объекты, часто продаваемые частным владельцам, например, фермам. Государственная политика способствовала их строительству; в то же время положительные географические факторы способствовали их распространению, например, хорошие ветер плотность мощности и децентрализованные модели расселения в Дании. Свою роль также сыграло отсутствие административных препятствий. Появились небольшие и надежные системы, сначала в диапазоне мощности всего 50-60 киловатт - с использованием технологий 1940-х годов, а иногда и вручную на очень малых предприятиях. В конце семидесятых и восьмидесятых годах развивалась оживленная экспортная торговля в США, где ветроэнергетика также пережила ранний бум. В 1986 году в Дании уже было около 1200 ветряных турбин,^[91] хотя на них по-прежнему приходится лишь 1% электроэнергии Дании.^[92] Эта доля со временем значительно увеличилась. В 2011 году возобновляемые источники энергии покрыли 41% потребления электроэнергии, а на долю ветроэнергетических объектов приходилось 28%.^[93] В правительство направлена ​​на увеличение доли ветровой энергии в производстве электроэнергии до 50% к 2020 году при одновременном сокращении выбросов углекислого газа на 40%.^[94]22 марта 2012 года Министерство климата, энергетики и строительства Дании опубликовало четырехстраничный документ под названием «Энергетическое соглашение DK», в котором излагаются долгосрочные принципы датской энергетической политики.^[95]

Установка нефтегазового отопления в новостройках запрещена с начала 2013 года; начиная с 2016 года это также будет применяться к существующим зданиям. Тогда же была запущена программа помощи по замене отопителя. Цель Дании - сократить использование ископаемого топлива на 33% к 2020 году. Планируется, что страна обретет полную независимость от нефти и природного газа к 2050 году.^[96]

Франция

Производство электроэнергии во Франции.

С 2012 года во Франции развиваются политические дискуссии о переходе к энергетике и о том, как французская экономика может получить от этого прибыль.^[97]

В сентябре 2012 г. министр окружающей среды. Дельфина Бато ввел термин «экологический патриотизм». Правительство приступило к разработке рабочего плана по рассмотрению начала энергетического перехода во Франции. К июню 2013 года в этом плане должны быть рассмотрены следующие вопросы:^[98]

• Как Франция может двигаться к энергоэффективность и энергосбережение? Размышления об изменении образа жизни, изменениях в производстве, потреблении и транспорте.
• Как достичь намеченного на 2025 год энергобаланса? Цели Франции по защите климата предусматривают сокращение выбросов парниковых газов на 40% к 2030 году и на 60% к 2040 году.
• На какие возобновляемые источники энергии следует полагаться Франции? Как следует продвигать использование энергии ветра и солнца?
• Какие затраты и модели финансирования, вероятно, потребуются для консультирования по альтернативным источникам энергии и поддержки инвестиций? А как насчет исследований, обновления и расширения систем централизованного теплоснабжения, биомассы и геотермальной энергии? Одним из решений могло бы стать продолжение CSPE, налога, взимаемого со счетов за электричество.

На экологической конференции по устойчивому развитию 14 и 15 сентября 2012 года проблема экологических и энергетических преобразований рассматривалась как основная тема.^[99]

8 июля 2013 года лидеры общенациональных дебатов вносят в правительство ряд предложений. Среди них экологическое налогообложение и умная сеть электроснабжения разработка.^[100]

В 2015 году Национальное собрание приняло закон о переходе на автомобили с низким уровнем выбросов.^[101]

Франция занимает второе место после Дании по уровню выбросов углерода в мире по отношению к валовому внутреннему продукту.^[102]

Германия

Доля рынка в производстве электроэнергии в Германии в 2014 г.^[103]

Сценарий энергетического перехода в Германии

Германия сыграла огромную роль в переходе от ископаемого топлива и ядерной энергетики к возобновляемым источникам энергии. Энергетический переход в Германии известен как умереть Energiewende (буквально «энергетический поворот», указывающий на отказ от старых видов топлива и технологий к новым. Ключевой программный документ, излагающий Energiewende был опубликован правительством Германии в сентябре 2010 года, примерно за шесть месяцев до Авария на Фукусиме; законодательная поддержка прошла в сентябре 2010 года.

Эта политика была поддержана федеральным правительством Германии и привела к огромному расширению использования возобновляемых источников энергии, особенно энергии ветра. Доля возобновляемых источников энергии в Германии увеличилась с 5% в 1999 году до 17% в 2010 году, приблизившись к среднему показателю по ОЭСР (18% использования возобновляемых источников энергии).^[104] Производителям гарантирован фиксированный зеленый тариф на 20 лет, гарантирующий фиксированный доход. Были созданы энергетические кооперативы, и были предприняты усилия по децентрализации контроля и прибылей. Крупные энергетические компании занимают непропорционально небольшую долю рынка возобновляемых источников энергии. Атомные электростанции были закрыты, а существующие девять станций закроются раньше, чем необходимо, в 2022 году.

Уменьшение зависимости от атомных станций привело к росту зависимости от ископаемого топлива. Одним из факторов, препятствующих эффективному использованию новых возобновляемых источников энергии, было отсутствие сопутствующих инвестиций в энергетическую инфраструктуру для вывода электроэнергии на рынок. Считается, что необходимо построить или модернизировать 8300 км линий электропередачи.^[104]

Разные Länder по-разному относятся к строительству новых линий электропередач. В промышленности были заморожены ставки, поэтому возросшие затраты на Energiewende были переданы потребителям, у которых выросли счета за электроэнергию. У немцев в 2013 году были одни из самых высоких затрат на электроэнергию в Европе.^[105] Тем не менее, впервые за более чем десять лет цены на электроэнергию для бытовых потребителей упали в начале 2015 года.^[106]

Южная Корея

В южнокорейский Министерство торговли, промышленности и энергетики (MOTIE) заявил, что энергетический переход необходим для того, чтобы удовлетворить потребности населения в их жизни, их безопасности и окружающей среде. Кроме того, министерство заявило, что направлением будущей энергетической политики является «переход (от традиционных источников энергии) к безопасным и чистым источникам энергии». В отличие от прошлого, основной лейтмотив политики заключается в том, чтобы сделать упор на безопасность и окружающую среду, а не на стабильность спроса и предложения и экономическую осуществимость, и перевести свою зависимость от ядерной энергии и угля на чистые источники энергии, такие как возобновляемые источники энергии.^[107]

В 1981 году источником первичной энергии в основном являлись нефть и уголь, доля нефти составляла 58,1%, а угля - 33,3%. Поскольку доля ядерной энергетики и сжиженного природного газа с годами увеличивалась, доля нефти постепенно снижалась. В 1990 году первичная энергия распределилась следующим образом: 54% нефти, 26% угля, 14% атомной энергии, 3% сжиженного природного газа и 3% возобновляемых источников энергии. Позже, благодаря усилиям по сокращению выбросов парниковых газов в стране за счет международного сотрудничества и улучшения экологических показателей и показателей безопасности, в 2017 году он распался следующим образом: 40% нефти, 29% угля, 16% сжиженного природного газа, 10% атомной энергетики. и 5% возобновляемых источников энергии.^[109] В соответствии с 8-м Базовым планом долгосрочного спроса и предложения на электроэнергию, представленным в конце 2017 года, доли атомной энергии и угля сокращаются, а доля возобновляемых источников энергии растет.

В июне 2019 года правительство Кореи утвердило Третий генеральный план развития энергетики, также называемый конституционным законом энергетического сектора и обновляемый каждые пять лет. Его цель - добиться устойчивого роста и повысить качество жизни за счет перехода на энергоносители. Для достижения этой цели есть пять основных задач. Во-первых, что касается потребления, цель - повысить эффективность потребления энергии на 38% по сравнению с уровнем 2017 года и снизить потребление энергии на 18,6% ниже уровня BAU к 2040 году. Во-вторых, в отношении генерации задача состоит в том, чтобы обеспечить переход к безопасной и чистой энергетической структуре за счет увеличения доли возобновляемых источников энергии в производстве электроэнергии (30 ~ 35% к 2040 году), а также путем постепенного отказа от ядерной энергетики и резкого сокращения угля. В-третьих, что касается систем, задача состоит в том, чтобы повысить долю распределенной генерации поблизости, где спрос создается за счет возобновляемых источников энергии и топливных элементов, а также повысить роль и ответственность местных органов власти и жителей. В-четвертых, что касается отрасли, задача состоит в том, чтобы способствовать развитию бизнеса, связанного с возобновляемыми источниками энергии, водорода и энергоэффективности, как будущей энергетической отрасли, помочь традиционной энергетической отрасли развивать бизнес с более высокой добавленной стоимостью и поддерживать атомную энергетику в целях поддерживать свою основную экосистему. Пятая задача - улучшить систему энергетического рынка электроэнергии, газа и тепла, чтобы способствовать переходу на энергоносители, а также разработать платформу больших данных в области энергетики для создания новых предприятий.^[110][111]

Швейцария

Из-за высокой доли гидроэлектроэнергии (59,6%) и ядерной энергетики (31,7%) в производстве электроэнергии выбросы CO2 на душу населения в Швейцарии на 28% ниже, чем в среднем по Европейскому союзу, и примерно равны выбросам во Франции. 21 мая 2017 г. Швейцарские избиратели приняли новый Закон об энергетике, устанавливающий «Энергетическую стратегию до 2050 года». Цели энергетической стратегии 2050: потребление энергии; увеличить энергоэффективность ; и продвигать возобновляемая энергия (Такие как воды, солнечный, ветер и геотермальная энергия а также топливо из биомассы ).^[112] Закон об энергетике 2006 г. запрещает строительство новых атомная электростанция в Швейцарии.^[112]

объединенное Королевство

Структура первичной энергии в Соединенном Королевстве с течением времени, дифференцированная по источникам энергии (в% от общего потребления энергии)

По закону производство выбросы парниковых газов Соединенным Королевством будет сокращено до нуля к 2050 году. Чтобы помочь в достижении этой уставной цели национальная энергетическая политика в основном фокусируется на ветроэнергетика страны, и, в частности, активно способствует расширению оффшорная ветроэнергетика. Увеличение национальная возобновляемая энергия вместе с 20% электроэнергии, производимой ядерная энергетика в Соединенном Королевстве означает, что к 2019 г. Британская электроэнергия обогнал выработку ископаемого топлива.^[113]

Для достижения чистой нулевой цели энергетические сети должны быть усилены.^[114] Электричество - это только часть энергия в Соединенном Королевстве, поэтому природный газ используется для отопления промышленных и жилых помещений.^[115] и нефть, используемая для транспорт в Великобритании также необходимо заменить^[116] электричеством или другой формой низкоуглеродной энергии, например, устойчивыми биоэнергетическими культурами^[117] или зеленый водород.^[118]

Хотя необходимость перехода к возобновляемым источникам энергии не оспаривается ни одной крупной политической партией, в 2020 году ведутся споры о том, какую часть финансирования можно попытаться избежать. COVID-19 рецессия должны быть потрачены на переход, и сколько рабочих мест может быть создано, например, для улучшения энергоэффективность в британском доме.^[119] Некоторые полагают, что из-за государственного долга после коронавируса финансирование переходного периода будет недостаточным.^[120] Brexit может существенно повлиять на энергетический переход, но это неясно по состоянию на 2020 год.^{[Обновить]}.^[121] Правительство призывает британский бизнес спонсировать конференция по изменению климата в 2021 году, возможно, включая энергетические компании, но только если у них есть надежный краткосрочный план энергетического перехода.^[122]

Соединенные Штаты

Энергопотребление в США по источникам.

Электростанция с параболическим желобом для производства электроэнергии, недалеко от г. Kramer Junction в долине Сан-Хоакин в Калифорнии

В Администрация Обамы сделал большой толчок для зеленые рабочие места, особенно в его первый срок.^[123] Однако администрация Трампа предприняла действия, чтобы изменить проэкологическую политику его предшественника, в том числе вывести Соединенные Штаты из состава государства. Парижские климатические соглашения.

В США доля возобновляемых источников энергии (за исключением гидроэнергетики) в производстве электроэнергии выросла с 3,3 процента (1990 г.) до 5,5 процента (2013 г.).^[124] Использование нефти в США сократится из-за повышения эффективности автопарка и замены сырой нефти природным газом в качестве сырья для нефтехимического сектора. Согласно одному из прогнозов, быстрое распространение электромобилей резко сократит спрос на нефть до такой степени, что в 2050 году он упадет на 80% по сравнению с сегодняшним днем.^[125]

В декабре 2016 г. Ветряная электростанция на острове Блок стал первым коммерческим американским морская ветряная электростанция. Состоит из пяти 6МВт турбины (вместе 30 МВт) расположены прибрежный (3,8 миль (6,1 км) от Остров Блок, Род-Айленд ) в Атлантический океан В то же время норвежская нефтяная компания Статойл выложила почти 42,5 миллиона долларов на предложение аренды большой оффшорной зоны у побережья Нью-Йорка.^[126]

100% возобновляемая энергия

Возобновляемая энергия, выраженная в% от общего потребления энергии (2015 г.)

С энергетическим переходом связана концепция 100% возобновляемых источников энергии. 100% возобновляемая энергия относится к энергетической системе, в которой все потребление энергии происходит из возобновляемые источники энергии - а также политической цели перевести существующие энергетические системы на полностью возобновляемые источники. Стремление использовать 100% возобновляемые источники энергии для электричества, отопления / охлаждения и транспорта мотивировано: глобальное потепление, загрязнения и других экологических проблем, а также экономических и энергетическая безопасность обеспокоенность. Сдвиг общего глобального первичная энергия поставка возобновляемых источников требует переход энергосистемы, так как большая часть сегодняшней энергии производится из невозобновляемых ископаемое топливо.

Согласно межправительственная комиссия по изменению климата есть несколько фундаментальных технологических ограничений для интеграции портфеля Возобновляемая энергия технологии для удовлетворения большей части глобального спроса на энергию. Использование возобновляемых источников энергии вырос быстрее, чем даже ожидали защитники.^[127] По состоянию на 2019 год^{[Обновить]}однако он должен расти в шесть раз быстрее, чтобы ограничить глобальное потепление до 2 ° C (3,6 ° F).^[128]

100% использование возобновляемых источников энергии в стране обычно является более сложной задачей, чем углеродная нейтральность.^{[нужна цитата ]} Последний является смягчение последствий изменения климата цель, политически определенная многими странами, а также может быть достигнута путем уравновешивания общей углеродный след страны (не только выбросы от энергии и топлива) с удаление углекислого газа и углеродные проекты за границу.

В 2014 году возобновляемые источники, такие как ветер, геотермальный, солнечный, биомасса, а на сжигаемые отходы приходилось 19% от общего количества энергии, потребляемой во всем мире, причем примерно половина этой энергии приходится на традиционное использование биомассы.^[129] Самое важное^{[требуется разъяснение ]} Сектор - электроэнергетика с долей возобновляемых источников энергии 22,8%, большая часть которой приходится на гидроэнергетику с долей 16,6%, за которой следует ветер с долей 3,1%.^[129] По состоянию на 2018 год^{[Обновить]} в соответствии с REN21 Трансформация набирает обороты в энергетическом секторе, но требуются срочные меры в сфере отопления, охлаждения и транспорта.^[130] В мире есть много мест, где электросети работают почти исключительно на возобновляемых источниках энергии. На национальном уровне по крайней мере 30 стран уже имеют возобновляемые источники энергии, на которые приходится более 20% энергоснабжения.^{[нужна цитата ]}

Согласно обзору 181 рецензируемый документы о 100% возобновляемых источниках энергии, которые были опубликованы до 2018 года, «подавляющее большинство всех публикаций подчеркивает техническую осуществимость и экономическую жизнеспособность систем на 100% возобновляемой энергии». Несмотря на то, что по-прежнему существует множество публикаций, посвященных только электричеству, растет число статей, охватывающих различные секторы энергетики и секторный, интегрированные энергетические системы. Этот межотраслевой целостный подход рассматривается как важная особенность систем 100% возобновляемых источников энергии и основан на предположении, что «наилучшие решения могут быть найдены только в том случае, если сосредоточиться на синергизме между секторами» энергетической системы, такими как электричество, тепло, транспорт или промышленность.^[131]

Профессора С. Пакала и Роберт Х. Соколов из Принстонского университета разработали серию "клинья стабилизации климата "которые могут позволить нам поддерживать качество нашей жизни, избегая катастрофических изменение климата, а «возобновляемые источники энергии» в совокупности составляют наибольшее количество их «клиньев».^[132]

Марк З. Якобсон, профессор гражданской и экологической инженерии Стэндфордский Университет и директор программы «Атмосфера и энергия», говорит, что производство всей новой энергии с ветровая энергия, солнечная энергия, и гидроэнергетика к 2030 г. возможно, а существующие механизмы энергоснабжения могут быть заменены к 2050 г.^[133] Барьеры на пути реализации плана использования возобновляемых источников энергии рассматриваются как «в первую очередь социальные и политические, а не технологические или экономические».^[134] Якобсон говорит, что затраты на энергию Сегодняшняя ветровая, солнечная и водная система должна быть аналогична сегодняшним расходам на энергию из других оптимально рентабельных стратегий.^[135] Главное препятствие этому сценарию - отсутствие политической воли.^[136] Его выводы оспариваются другими исследователями.^[137] Якобсон опубликовал ответ, в котором оспаривается по пунктам.^[138] и утверждал, что авторы были мотивированы приверженностью энергетическим технологиям, что исключено в статье 2015 года.^[137]

Точно так же в Соединенных Штатах независимые Национальный исследовательский совет отметил, что «существует достаточно внутренних возобновляемых ресурсов, чтобы возобновляемая электроэнергия могла играть значительную роль в производстве электроэнергии в будущем и, таким образом, помогать решать проблемы, связанные с изменением климата, энергетическая безопасность и рост затрат на энергию ... Возобновляемые источники энергии являются привлекательным вариантом, потому что возобновляемые ресурсы, доступные в Соединенных Штатах, взятые вместе, могут обеспечить значительно большее количество электроэнергии, чем общий текущий или прогнозируемый внутренний спрос ».^[139]

Основные препятствия на пути широкого внедрения крупномасштабных стратегий использования возобновляемых источников энергии и низкоуглеродной энергетики являются скорее политическими, чем технологическими. По данным 2013 г. Постуглеродные пути В отчете, в котором рассмотрены многие международные исследования, основными препятствиями являются: отрицание изменения климата, то лобби ископаемого топлива, политическое бездействие, неустойчивое потребление энергии, устаревший энергетическая инфраструктура, и финансовые ограничения.^[140]

История

Эта секция может содержать чрезмерное количество сложных деталей, которые могут заинтересовать только определенную аудиторию. Пожалуйста, помогите спиннинг или же переезд любая соответствующая информация и удаление лишних деталей, которые могут противоречить Политика включения Википедии. (Апрель 2019) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения)

Использование 100% возобновляемых источников энергии было впервые предложено в статье в Наука  ^[141]опубликовано в 1975 году датским физиком Бент Соренсен, за которым последовало несколько других предложений.^[142] В 1976 г. энергетическая политика аналитик Амори Ловинс ввел термин "путь мягкой энергии "описать альтернативное будущее, в котором энергоэффективность и соответствующий Возобновляемая энергия источники постоянно заменяют централизованную энергетическую систему, основанную на ископаемом и ядерном топливе.^[143]

В 1998 году был опубликован первый подробный анализ сценариев с очень высокой долей возобновляемых источников энергии. За ними последовали первые подробные 100% сценарии. В 2006 году Чиш опубликовал кандидатскую диссертацию, в которой было показано, что в сценарии с использованием 100% возобновляемых источников энергии предложение энергии может соответствовать спросу в любое время года в Европе и Северной Африке. В том же году датский профессор энергетики Хенрик Лунд опубликовал первую статью^[144] в которой он обращается к оптимальному сочетанию возобновляемых источников энергии, за которым последовали несколько других статей по переход на 100% возобновляемые источники энергии в Дании. С тех пор Лунд опубликовал несколько статей о 100% возобновляемых источниках энергии. После 2009 г. количество публикаций начало резко расти, охватив 100% сценариев для стран Европы, Америки, Австралии и других частей мира.^[142]

Даже в начале 21 века для ученых и лиц, принимающих решения, было необычным рассматривать концепцию 100% возобновляемой электроэнергии. Однако прогресс в области возобновляемых источников энергии был драматичным:^[145]

Солнечная фотоэлектрическая модули упали в цене примерно на 75 процентов. Современные научные и технологические достижения лаборатории предполагают, что они скоро станут настолько дешевыми, что основная стоимость использования солнечной энергии в жилых и коммерческих зданиях будет заключаться в установке. На берегу ветровая энергия распространяется на все континенты и экономически конкурирует с ископаемой и ядерной энергетикой в ​​нескольких регионах. Концентрированная солнечная тепловая энергия мощность (CST) с хранение тепла перешла от демонстрационной стадии зрелости к ограниченной коммерческой стадии и все еще имеет потенциал для дальнейшего снижения затрат примерно на 50 процентов.^[145]

Использование возобновляемых источников энергии росло намного быстрее, чем даже ожидали защитники.^[127] Ветряные турбины генерировать 39^[146] процентов электроэнергии в Дании, а также в Дании есть много биогазовых реакторов и заводов по переработке отходов в энергию. Вместе ветер и биомасса обеспечивают 44% электроэнергии, потребляемой шестью миллионами жителей страны. В 2010 году 10 миллионов жителей Португалии производили более половины своей электроэнергии за счет местных возобновляемых источников энергии. 40 миллионов жителей Испании удовлетворяют одну треть своих потребностей в электроэнергии за счет возобновляемых источников энергии.^[127]

Возобновляемая энергия имеет сильную общественную поддержку. В Америке, например, 2013 г. Опрос Gallup показали, что двое из трех американцев хотят, чтобы США увеличили внутреннее производство энергии с использованием солнечной энергии (76%), энергии ветра (71%) и природного газа (65%). Гораздо меньше людей хотят больше добычи нефти (46%) и больше ядерной энергии (37%). Наименее предпочтительным является уголь: его предпочитает каждый третий американец.^[147]

REN21, а мозговой центр сфокусирован на политике в области возобновляемых источников энергии, говорит, что возобновляемые источники энергии уже играют значительную роль, и есть много целей политики, направленных на ее повышение:

На национальном уровне по меньшей мере 30 стран мира уже имеют возобновляемые источники энергии, на которые приходится более 20% энергоснабжения. Согласно прогнозам, национальные рынки возобновляемых источников энергии будут продолжать активно расти в ближайшее десятилетие и в последующий период, и около 120 стран имеют различные политические цели в отношении более долгосрочных долей возобновляемых источников энергии, включая обязательный целевой показатель в 20% к 2020 году для Европейского союза. Некоторые страны имеют гораздо более высокие долгосрочные цели политики - до 100% возобновляемых источников энергии. За пределами Европы группа из 20 или более других стран нацелена на долю возобновляемых источников энергии в период 2020–2030 годов, которая варьируется от 10% до 50%.^[148]

Атомная энергия сопряжены с рисками аварии со значительными последствиями (например, Ядерная катастрофа на Фукусиме, Чернобыльская катастрофа ) и дорогостоящая проблема безопасного долгосрочного обращение с высокоактивными радиоактивными отходами, и улавливание и хранение углерода имеет довольно ограниченные возможности безопасного хранения.^[142] Эти ограничения также привели к интересу к 100% возобновляемой энергии. За последнее десятилетие был написан прочный корпус академической литературы.^{[когда? ]}, оценивая сценарии использования 100% возобновляемых источников энергии для различных географических регионов. В былые времена^{[когда? ]}, более подробный анализ был получен из правительственных и отраслевых источников.^[149] Стимул к использованию 100% возобновляемой энергии создается глобальное потепление и экологические, а также экономические проблемы, почта пик добычи нефти.

Первой страной, предложившей 100% возобновляемые источники энергии, была Исландия, в 1998 году.^[150] Предложения были сделаны для Японии в 2003 году,^[151] и для Австралии в 2011 году.^[152] Албания, Исландия и Парагвай получают практически всю электроэнергию из возобновляемых источников (Албания и Парагвай - 100% гидроэлектроэнергии, Исландия - 72% гидроэнергии и 28% геотермальной энергии).^[153] Норвегия получает почти всю электроэнергию из возобновляемых источников (97 процентов - гидроэнергетика).^[154] Исландия предложила использовать водород для транспорта и своего рыболовного флота. Австралия предложила биотопливо для тех элементов транспорта, которые нелегко преобразовать в электричество. Дорожная карта США,^[155][156] обязательство Дании,^[157] и Видение 2050 для Европы установили график 2050 года для перехода на 100% возобновляемые источники энергии,^[158] позже снизился до 2040 года в 2011 году.^[159] Zero Carbon Britain 2030 предлагает к 2030 году устранить выбросы углерода в Великобритании за счет перехода на возобновляемые источники энергии.^[160] В 2015 году на Гавайях был принят закон, согласно которому к 2045 году стандарт портфеля возобновляемых источников энергии должен быть равен 100%.Его часто путают с возобновляемой энергией. Если электроэнергия, произведенная в сети, составляет 65 ГВт-ч из ископаемого топлива и 35 ГВт-ч из возобновляемых источников энергии, а солнечная энергия на крыше вне сети производит 80 ГВт-ч возобновляемой энергии, то общая возобновляемая энергия составляет 115 ГВт-ч, а общая электроэнергия в сети составляет 100 ГВт-ч. Тогда RPS составляет 115 процентов.^[161]

Такие города как Париж и Страсбург во Франции к 2050 году планируется использовать 100% возобновляемые источники энергии.^[162][163]

По оценкам, мир потратит дополнительно 8 триллионов долларов в течение следующих 25 лет, чтобы продлить использование невозобновляемых ресурсов, - затраты, которые будут устранены путем перехода на 100% возобновляемые источники энергии.^[164] Исследования, опубликованные в Энергетическая политика предполагает, что преобразование всего мира на 100% возобновляемые источники энергии к 2050 году возможно и доступно, но требует политической поддержки.^[165][166] Потребовалось бы построить еще много Ветряные турбины и солнечные энергетические системы, но не будут использовать биоэнергетика. Другие изменения связаны с использованием электромобили и развитие усовершенствованных сетей передачи и хранения.^[167][168] В рамках Парижское соглашение страны периодически обновляют свои целевые показатели по изменению климата на будущее, к 2018 г. Страна G20 стремится к 100% возобновляемым источникам энергии.^[169]

До 2018 года была опубликована 181 рецензируемая статья о 100% возобновляемых источниках энергии. В том же году 100% возобновляемые источники энергии были также упомянуты в Специальный отчет о глобальном потеплении на 1,5 ° C в качестве потенциального средства для «расширения диапазона возможных путей на 1,5 ° C», если результаты могут быть подтверждены.^[131]

Технико-экономические исследования

В 2011 г. рецензируемый журнал Энергетическая политика опубликовал две статьи Марк З. Якобсон, профессор инженерных наук Стэндфордский Университет, а также ученый-исследователь Марк А. Делукки об изменении структуры энергоснабжения и «Обеспечение всей глобальной энергии с помощью ветра, воды и солнечной энергии». В статьях анализируется возможность предоставления во всем мире энергии для электроэнергии, транспорта и отопления / охлаждения за счет ветра, воды и солнечного света (WWS), которые являются безопасными экологически чистыми вариантами. В Части I Якобсон и Делукки обсуждают характеристики энергосистемы WWS, аспекты спроса на энергию, доступность ресурсов WWS, необходимые устройства WWS и требования к материалам.^[170] По их оценкам, 3 800 000 5 МВт Ветряные турбины, 5350100 МВт геотермальная энергия заводов, и 270 новых 1300 МВт гидроэлектростанция растения потребуются. С точки зрения солнечная энергия, дополнительно 49000 300 МВт концентрирующий солнечный станции, 40 000 300 МВт солнечная фотоэлектрическая также потребуются электростанции и 1,7 миллиарда крышных фотоэлектрических систем мощностью 3 кВт. Такая обширная инфраструктура WWS может снизить мировой спрос на электроэнергию на 30%.^[170] В Части II Якобсон и Делукки рассматривают изменчивость поставок, экономику системы и инициативы энергетической политики, связанные с системой WWS. Авторы выступают за производство всей новой энергии с помощью ОСВ к 2030 году и замену существующих механизмов энергоснабжения к 2050 году. Барьеры на пути реализации плана использования возобновляемых источников энергии рассматриваются как «в первую очередь социальные и политические, а не технологические или экономические». Затраты на энергию с системой WWS должны быть аналогичны сегодняшним затратам на электроэнергию.^[171]

В целом, по словам Якобсона, ветряные, водные и солнечные технологии могут обеспечивать 100 процентов мировой энергии, устраняя все ископаемое топливо.^[172] Он выступает за «разумное сочетание» возобновляемых источников энергии для надежного удовлетворения спроса на электроэнергию:

Поскольку ветер дует во время шторма, когда солнце не светит, а солнце часто светит в безветренные дни с небольшим ветром, сочетание ветра и солнца может иметь большое значение для удовлетворения спроса, особенно когда геотермальная энергия обеспечивает устойчивую основу, а гидроэнергетика может быть названа чтобы заполнить пробелы.^[173]

Исследование 2012 г. Университет Делавэра для системы мощностью 72 ГВт было рассмотрено 28 миллиардов комбинаций возобновляемых источников энергии и накопителей, которые были признаны наиболее рентабельными для Соединение PJM, будет использовать 17 ГВт солнечной энергии, 68 ГВт морской ветер и 115 ГВт наземного ветра, хотя иногда в три раза больше потребности. В 0,1% случаев потребуется генерация из других источников.^[174]

В марте 2012 года парламент Дании согласовал новый комплекс программ продвижения энергоэффективности и возобновляемых источников энергии, которые позволят стране получать 100% электроэнергии, тепла и топлива из возобновляемых источников к 2050 году.^[175] IRENEC - это ежегодная конференция по 100% возобновляемой энергии, начатая в 2011 г. Евросолар Индюк. Конференция 2013 года проходила в Стамбуле.^[176][177]

Совсем недавно Джейкобсон и его коллеги разработали подробные предложения по переходу на 100% возобновляемые источники энергии, производимые ветром, водой и солнечным светом, для Нью-Йорка,^[178] Калифорния^[179] и Вашингтон^[180] государств, к 2050 году. По состоянию на 2014 год^{[Обновить]}был составлен более обширный новый план для 50 штатов, который включает интерактивную онлайн-карту, показывающую потенциал возобновляемых ресурсов каждого из 50 штатов. План с 50 штатами является частью Проект решений, независимая информационно-пропагандистская кампания под руководством Джейкобсона, актера Марк Руффало, и режиссер Джош Фокс.^[181]

По состоянию на 2014 г.^{[Обновить]}Многие подробные оценки показывают, что мировые потребности в энергии могут быть удовлетворены экономически за счет разнообразных имеющихся в настоящее время технологических и организационных инноваций в области ветровой, солнечной энергии, биомассы, биотоплива, гидроэнергетики, океана и геотермальной энергии. Споры по поводу подробных планов остаются, но преобразования в глобальных энергетических услугах, полностью основанные на возобновляемых источниках энергии, в принципе технически осуществимы, экономически осуществимы, социально жизнеспособны и поэтому осуществимы. Эта перспектива подкрепляет амбициозное обязательство Германии, одной из самых успешных индустриальных стран мира, провести крупную энергетический переход, Energiewende.^[182]

В 2015 году исследование было опубликовано в Энергетика и экология который описывает путь к 100% возобновляемой энергии в Соединенных Штатах к 2050 году без использования биомассы. Реализация этой дорожной карты считается экологически и экономически целесообразной и разумной, поскольку к 2050 году она позволит сэкономить около 600 миллиардов долларов США. расходы на здоровье в год за счет сокращения загрязнение воздуха и 3,3 триллиона долларов в результате глобального потепления. Это приведет к ежегодной экономии затрат на душу населения в размере около 8300 долларов по сравнению с обычным подходом. Согласно этому исследованию, препятствия, которые могут помешать внедрению, не являются ни техническими, ни экономическими, а социальными и политическими, поскольку большинство людей не знали, что выгоды от такой трансформации превысят затраты.^[183]

В июне 2017 года двадцать один исследователь опубликовал статью в Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки отвергая более раннюю статью Якобсона в PNAS, обвиняя его в ошибках моделирования и использовании недействительных инструментов моделирования.^[184][185] Далее они утверждали, что он делал неправдоподобные предположения, полагаясь на рост национального хранилище энергии с 43 минут до 7 недель, увеличивая производство водорода на 100000% и увеличивая гидроэнергетика эквивалентно 600 Плотины Гувера.^[184] Авторы статей Дэвид Г. Виктор назвал работу Якобсона «опасной» и Кен Калдейра подчеркнули, что увеличение выработки гидроэлектроэнергии на 1300 гигаватт, увеличение на 25%, эквивалентно потоку 100 Реки Миссисипи.^[184] Якобсон опубликовал ответ в том же выпуске PNAS, а также написал сообщение в блоге, в котором утверждал, что исследователи являются сторонниками индустрии ископаемого топлива.^{[184][186][187]} Другое исследование, опубликованное в 2017 году, подтвердило более ранние результаты для системы 100% возобновляемых источников энергии для Северной Америки без изменений в предположениях по гидроэнергетике, но с более реалистичным акцентом на сбалансированный портфель хранилищ, в частности сезонное хранилище, и для конкурентоспособной экономики.^[188]

В 2015 году Джейкобсон и Делукки вместе с Мэри Кэмерон и Бетани Фрю более подробно изучили с помощью компьютерного моделирования (LOADMATCH), как система ветро-вода-солнечная энергия (WWS) может отслеживать потребность в энергии от минуты к минуте. Это оказалось возможным в Соединенных Штатах в течение 6 лет, включая изменчивость ОСВ из-за экстремальных погодных явлений.^[189] В 2017 году план был доработан для 139 стран командой из 27 исследователей.^[190] а в 2018 году Якобсон и Делукки с Мэри Кэмерон и Брайан Матизен опубликовали результаты LOADMATCH для 20 регионов, на которые разделены 139 стран мира. Согласно этому исследованию, система WWS может соответствовать спросу во всех регионах.^[191][192]

Места с высоким процентом возобновляемой электроэнергии

Немного страны удовлетворяют 90% и более своих среднегодовых потребностей в электроэнергии за счет возобновляемых источников энергии. В некоторых других местах высокий процент, например электроэнергетика Дании, по состоянию на 2014 год^{[Обновить]}, составляет 45% энергии ветра, и планируется довести ее до 85%. В электроэнергетика в Канаде и электроэнергетика Новой Зеландии имеют еще более высокий процент возобновляемых источников энергии (в основном гидроэнергетики), 65% и 75% соответственно, а в Австрии приближается к 70%.^[193] По состоянию на 2015 год^{[Обновить]}, то электроэнергетика в Германии иногда почти 100% потребности в электроэнергии удовлетворяются за счет фотоэлектрической и ветровой энергии, а возобновляемая электроэнергия составляет более 25%.^[194][195] Албания 94,8% установленной мощности приходится на гидроэлектростанции, 5,2% - на дизель-генератор; но Албания импортирует 39% своей электроэнергии.^[196][197] В 2016 году Португалия достигла 100% возобновляемой электроэнергии в течение четырех дней с 7 по 11 мая, отчасти потому, что эффективное использование энергии снизился спрос на электроэнергию.^[198] Франция и Швеция имеют низкую углеродоемкость, поскольку они преимущественно используют смесь ядерной энергии и гидроэлектроэнергии. В 2018 году Шотландия удовлетворила 76% своего спроса за счет возобновляемых источников.^[199][200]

Хотя электричество в настоящее время составляет значительную долю первичной энергии; следует ожидать, что с внедрением возобновляемых источников энергии потребление первичной энергии резко сократится по мере увеличения потребления электроэнергии, поскольку это, вероятно, будет сочетаться с некоторой степенью дальнейшей электрификации.^[201][202] Например, электромобили добиться намного большего эффективность топлива чем автомобили, работающие на ископаемом топливе, и другим примером является возобновляемое тепло например, в случае Дании, которая предлагает перейти к более широкому использованию тепловых насосов для обогрева зданий, которые обеспечивают несколько киловатт тепла на киловатт электроэнергии.

100% чистое электричество

Доля выработки электроэнергии из низкоуглеродных источников в 2019 году.

Другие источники выработки электроэнергии считаются чистыми, хотя и не обязательно возобновляемыми, поскольку они также не выделяют углекислый газ или другие парниковые газы и загрязнители воздуха. Самым крупным из них является атомная энергия, которая не производит выбросов. Улавливание и хранение углерода проекты могут по-прежнему использовать уголь или природный газ, но улавливать углекислый газ для хранения или альтернативного использования. Пути устранения парниковых газов могут включать их в дополнение к возобновляемой энергии, чтобы избежать остановки существующих заводов и обеспечить гибкость при проектировании безуглеродной электрической сети.

В 2018 г. Калифорния принял SB 100, который к 2045 году будет обеспечивать 100% чистоту и отсутствие выбросов углерода, в том числе цель 60% возобновляемой электроэнергии к 2030 году.^[203][204] Законодательство 2019 г. Вашингтон также к 2045 году потребуется 100% экологически чистая электроэнергия, а к 2025 году не будет угля.^[205] Другие штаты и территории, которые потребуют 100% безуглеродной электроэнергии, включают: Гавайи, Мэн, Невада, Нью-Мексико, Нью-Йорк, Вирджиния, Пуэрто-Рико, и Вашингтон, округ Колумбия.^[206]

Препятствия

Наиболее значительные препятствия на пути широкого внедрения крупномасштабных стратегий использования возобновляемых источников энергии и низкоуглеродной энергетики темпами, необходимыми для предотвращения безудержное изменение климата, носят преимущественно политический, а не технологический характер.^{[134][сомнительный – обсуждать]} По данным 2013 г. Постуглеродные пути В отчете, в котором рассмотрены многие международные исследования, основными препятствиями являются:^[140]

• Отрицание изменения климата
• Попытки воспрепятствовать использованию возобновляемых источников энергии в индустрии ископаемого топлива
• Политический паралич
• Неустойчивое потребление энергии и ресурсов
• Зависимости путей и устаревшая инфраструктура
• Финансовые и управленческие ограничения

НАСА Климатолог Джеймс Хансен обсуждает проблему с быстрым отказ от ископаемого топлива и сказал, что, хотя это возможно в таких местах, как Новая Зеландия и Норвегия, «предположить, что возобновляемые источники энергии позволят нам быстро отказаться от ископаемого топлива в Соединенных Штатах, Китае, Индии или в мире в целом, - это почти то же самое, что верить в в Пасхальный заяц и Зубная фея."^[207][208] В 2013 году Смил проанализировал предложения по использованию ветровой и солнечной электроэнергии, включая предложения Якобсона и его коллег, и написал в номере журнала Спектр подготовлен Институт инженеров по электротехнике и электронике, он выявил множество проблемных моментов, таких как стоимость, прерывистое электроснабжение, рост НИМБИизм, и отсутствие инфраструктуры в качестве негативных факторов, и сказал, что «история и рассмотрение технических требований показывают, что проблема намного серьезнее, чем предполагали эти защитники».^[207][209] Смил и Хансен обеспокоены переменный выход энергии солнца и ветра, но американский физик Эмори Ловинс сказал, что электросеть справляется, точно так же, как постоянно поддерживает неработающие угольные и атомные электростанции работающими.^[210]

В 1999 году американский академик доктор Грегори Унру опубликовал диссертацию, в которой выявляет системные препятствия на пути внедрения и распространения технологий возобновляемых источников энергии. Эта теоретическая основа получила название Углеродный замок и указали на создание самоусиливающейся обратной связи, которая возникает в результате совместной эволюции крупных технологических систем, таких как электрические и транспортные сети, с социальными и политическими институтами, которые поддерживают рост системы и получают от этого выгоду. После создания эти техно-институциональные комплексы^[211] становятся «замкнутыми» и сопротивляются попыткам преобразовать их в более экологически устойчивые системы, основанные на возобновляемых источниках.

Лестер Р. Браун основатель и президент Институт политики Земли, некоммерческая исследовательская организация, базирующаяся в Вашингтоне, округ Колумбия, считает, что быстрый переход на 100% возобновляемые источники энергии возможен и необходим. Браун сравнивает с вступлением США во Вторую мировую войну и последующей быстрой мобилизацией и преобразованием промышленности и экономики США. Браун предлагает быстрый переход на 100% возобновляемые источники энергии и экономию нашей цивилизации, чтобы следовать подходу с такой же срочностью.^[212]

В Международное энергетическое агентство говорит, что вопросу изменчивости производства электроэнергии из возобновляемых источников уделялось слишком много внимания.^[213] Проблема прерывистая поставка относится к популярным возобновляемым технологиям, в основном ветровая энергия и солнечная фотогальваника, и его значение зависит от ряда факторов, которые включают проникновение на рынок соответствующих возобновляемых источников энергии, сбалансированность производственных мощностей и более широкие возможности подключения системы, а также гибкость со стороны спроса. Изменчивость редко будет препятствием для расширения использования возобновляемых источников энергии, когда управляемая генерация например, гидроэлектроэнергия или солнечные аккумуляторы. Но при высоком уровне проникновения на рынок это требует тщательного анализа и управления, а также могут потребоваться дополнительные расходы на резервное копирование или модификацию системы.^[213] Подача электроэнергии из возобновляемых источников в диапазоне проникновения 20-50 +% уже реализована в нескольких европейских системах, хотя и в контексте интегрированной европейской сетевой системы:^[214]

В 2011 г. межправительственная комиссия по изменению климата, ведущие мировые исследователи климата, отобранные Организацией Объединенных Наций, заявили, что «по мере развития инфраструктуры и энергетических систем, несмотря на сложности, существует несколько фундаментальных технологических ограничений для интеграции портфеля технологий возобновляемых источников энергии для удовлетворения большинства от общего спроса на энергию в местах, где есть или могут поставляться подходящие возобновляемые ресурсы ».^[215] Сценарии МГЭИК «обычно указывают на то, что рост возобновляемых источников энергии будет широко распространен во всем мире».^[216] IPCC заявила, что если правительства окажут поддержку и будет развернут полный набор технологий возобновляемой энергии, то в течение сорока лет на поставку возобновляемой энергии может приходиться почти 80% мирового потребления энергии.^[217] Раджендра Пачаури, председатель IPCC, сказал, что необходимые инвестиции в возобновляемые источники энергии будут стоить всего около 1% мирового ВВП ежегодно. Такой подход может ограничить уровни парниковых газов до менее 450 частей на миллион, безопасного уровня, при превышении которого изменение климата становится катастрофическим и необратимым.^[217]

В ноябре 2014 года Межправительственная группа экспертов по изменению климата опубликовала свои пятый отчет, говоря, что в отсутствие какой-либо одной технологии (например, биоэнергетики, улавливание и хранение диоксида углерода, ядерная, ветровая и солнечная), затраты на смягчение последствий изменения климата могут существенно возрасти в зависимости от того, какая технология отсутствует. Например, сокращение выбросов углерода без улавливания углекислого газа может стоить на 40% дороже. (Таблица 3.2)^[218]

Google потратил 30 миллионов долларов на свой проект RE [219]

Сезонное хранение энергии

В настоящее время гидроэнергетика является единственным крупным сезонным хранилищем энергии с низким содержанием углерода. В странах с большим разбросом спроса на энергию по сезонам (например, в Великобритании зимой для отопления используется гораздо больше газа, чем электроэнергии), но не хватает гидроэнергии. электрические соединители в страны с большим количеством гидроэнергетики (например, Великобритания - Норвегия), вероятно, будет недостаточным и развитие водородная экономика скорее всего, потребуется: это опробуется в Великобритании, и было предложено 8 ТВт-ч межсезонного хранения водородной энергии.^[220]

В Австралии, помимо возобновляемых источников энергии, таких как водород, его также предлагается экспортировать в виде аммиак.^[221]

Смотрите также

• Углеродный пузырь
• Энергетический переход
• Индивидуальные и политические действия по борьбе с изменением климата
• Международное агентство по возобновляемой энергии
• Список проектов накопителей энергии
• Атомная энергетика предлагается в качестве возобновляемой энергии
• Водородная экономика

Рекомендации

дальнейшее чтение

Этот раздел должен быть обновлено. Обновите эту статью, чтобы отразить недавние события или новую доступную информацию. (Июнь 2020 г.)

внешняя ссылка

• Перейти на 100% возобновляемые источники энергии к Институт политики возобновляемых источников энергии 100.
• Фонд Net Zero —Образование и руководство переходом к ископаемому топливу с нулевым нулевым показателем.
• Институт политики возобновляемых источников энергии 100
• Выбросы углерода в реальном времени при производстве электроэнергии
• Глобальная кампания за 100% возобновляемую энергию