Возобновляемые источники энергии – развитие и проблемы

«No hay miel sin hiel”, – говорит идальго Дон Кихот Ламанчский. В вольном переводе с испанского это означает: «ложка дегтя в бочке меда». Это верно и про проблемы возобновляемых источников энергии.

Нет такого понятия, как идеальный источник энергии. Каждый из них имеет свое уникальное сочетание сильных и слабых сторон, проблем и перспектив.

Что ожидать в части энергии

Отрицательные компромиссы в пользу внедрения фрекинга сланцевого газа, ядерной энергетической установки и добычи нефти—несмотря на их сильные стороны—все это приводит потребителей, технократов и экологов к поиску лучших альтернатив.

Но что есть и чего можно ожидать в долгосрочной перспективе?

Сейчас уже ясно, что угольные электростанции могут обеспечить конкурентоспособную по стоимости и надежную электроэнергию в любой момент, но аварии на шахтах в сочетании с неизбежным воздействием на окружающую среду от высоких выбросов парниковых газов и загрязнения воздуха приводят к возникновению новых политических проблем.
Гидроэлектрические плотины не содержат углерода и стабильны в снабжении, особенно в случае речной гидроэлектростанции, но плотины необходимы для приведения в движение генераторов, наводняющих долины и водные пути, воздействующие на экосистемы, часто переселяя местные общины из их домов, а иногда даже приводя к сотням, если не тысячам смертей в случае разрыва плотины.
Всё это приводит нас к последним источникам неизбежных противоречий: возобновляемые источники энергии, такие как солнечная тепловая энергия, солнечная фотоэлектрическая энергия, приливные, ветер, возобновляемые муниципальные отходы, твердое биотопливо, жидкое биотопливо, биогазы и геотермальные имеют свои проблемы.Возобновляемые источники энергии

Хотя “зеленая” энергия обладает многими замечательными свойствами и долгосрочными возможностями (например, низким содержанием углерода, отсутствием затрат на топливо и устойчивым источником энергии), сегодня она является политическим эквивалентом того, чем была атомная промышленность в 1970-х годах: иррационально буйной, нереалистичной и непоколебимо оптимистичной.

Объективно возникающие проблемы

Проблемы возобновляемых источников энергии в том, что они продолжают свой предсказуемый рост с очень низкой базы. Как далеко и какими темпами будут расти мощности возобновляемых источников энергии к 2050 году, неизвестно.

В 1990 году доля мирового производства электроэнергии из возобновляемых источников без учета гидроэлектростанций составляла 1,3%. К 2019 году эта доля выросла до 16,5%. Европа является самым быстрорастущим регионом для возобновляемых источников энергии во главе со странами с основными долями, такими как Дания (47,6%), Португалия (30%), Исландия (29,7%) и Германия (18,9%). Если бы мировой рост возобновляемых источников энергии продолжался в среднем темпе, который преобладал с 1990 года, то к 2038 году возобновляемые источники энергии превзошли бы производство электроэнергии всеми электростанциями (ископаемыми видами топлива, ядерными и гидроэнергетическими) во всем мире.

Очевидно, с введением маломощных, умеренных нагрузок и прерывистых возобновляемых источников энергии, таких как солнечная фотоэлектрическая энергия и ветер, вся инфраструктура электроэнергетики будет все больше нуждаться в инвестициях в новое поколение и сетевые объекты, чтобы учесть различные особенности возобновляемых источников энергии.

Основные проблемы возобновляемых источников энергии, которые необходимо будет учитывать для большинства этих ресурсов – относительно низкая плотность мощности.

Ветровая и солнечная энергия требует гораздо больше места для производства ватта электроэнергии, чем ископаемое топливо или ядерная энергия. Например, в случае ветра типичная ветроэлектростанция только генерирует от 1,3 до 10 ватт на квадратный метр.  Это очень маленькая плотность энергии проблемы возобновляемых источников энергии

Если Япония решит инвестировать исключительно в прибрежные ветряные электростанции для достижения своих целей в области возобновляемых источников энергии, ей теоретически потребуется 42 453 км2 или эквивалентный размер всего острова Кюсю. Исходя из тех же предположений для расчета площади земли, необходимой для полной замены существующей установленной мощности страны, Японии теоретически потребуется в общей сложности 212 267 км2 или практически всю восточную половину страны.

Поскольку эти возобновляемые источники с низкой плотностью должны направляться туда, где находятся ресурсы (например, к побережью, чтобы использовать более высокие скорости ветра), они, как правило, будут находиться дальше от городских районов с высокой плотностью, нуждающихся в генерируемой энергии. Чем дальше они находятся, тем сложнее передавать мощность с помощью существующей сетевой системы.

Следующие проблемы возобновляемых источников энергии на рынке электроэнергии состоят в риске нимбизма в густонаселенных регионах. Нимбизм – активность, являющаяся общей чертой многих современных экономик, в которых потребители хотят наслаждаться чистой отдачей ресурсов не неся бремя расходов и рисков. Страны, которые в прошлом демонстрировали широкий спектр нимбизма при размещении, лицензировании и строительстве основных объектов, начиная от аэропортов, до гидроэлектростанций, атомных электростанций и объектов передачи столкнутся снова с долгосрочным развитием возобновляемых источников энергии.

Выводы

Научный консенсус заключается в том, что существует 90% вероятность, что невозобновляемые источники энергии изменят климат. Поскольку ископаемые виды топлива являются крупнейшим источником выбросов парниковых газов, не говоря уже о загрязнении воздуха, кислотных дождях, смоге и разрушении озонового слоя, многие считают сокращение запасов ископаемого топлива в пользу какой-либо безуглеродной альтернативы привлекательной целью. Даже учитывая проблемы возобновляемых источников энергии цель, скорее всего, рано или поздно будет достигнута.

Основываясь на своих сценариях, ученые моделируют мировую энергетическую перспективу для возобновляемых источников энергии и ядерной энергии в течение следующих нескольких десятилетий.
Как можно сократить выбросы парниковых газов, одновременно избавляя 1,3 миллиарда человек в развивающихся странах от нищеты и проблемы численности населения – вопрос глобальный?