ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ

Распределение использования различных источников энергии, включая возобновляемые, по данным на 2001 г. для всего мира и для США в частности показано на рис. 1.9 и 1.10. Распределение используемых в США источников энергии практически не отличается от среднемирового, что неуди­вительно, поскольку энергетика США представляет собой значительную часть общемировой энергетики.

На рис. 1.11 показано, что в 1997 г. только 12 % электроэнергии, вырабатыва­емой в США, приходилось на возобновляемые источники энергии, причем 83 % из них приходилось на традиционные крупные гидроэлектростанции.

Рис. 1.9. Распределение использования источников энергии в мире

Рис. 1.10. Распределение использования источников энергии в США

Рис. 1.11. Выработка электроэнергии в США (из SCIENCE, 285, Р. 880, 30 JUL, 99)

Из возобновляемых источников энергия ветра и солнца используется меньше, чем геотермальная энергия. Второе место после гидроэнергии среди возобновляе­мых источников энергии занимает биомасса (13 %)У).

1) Прим. ред. К 2008 г. ситуация с использованием возобновляемых источников энергии в мире и в США существенно изменилась. Установленная мощность электрогенерирующих ус­тановок на ВИЭ (без крупных ГЭС) в 2007 г. достигла 240 ГВт. Это составляет 5 % суммарной мощности всех электрогенерирующих установок, действующих в мире. Вклад ВИЭ в мировое производство электроэнергии достиг 3,4 %. Производство электроэнергии от ВИЭ достигло 1/4 электроэнергии, вырабатываемой всеми АЭС. Суммарная мощность сетевых ветростанций в 2007 г. превысила 100 ГВт, ежегодное наращивание мощностей за последние 5 лет составляло около 30 % в год. Суммарная мощность фотоэлектрических преобразователей (ФЭП) солнечной энергии в 2007 г. достигла 7,7 ГВт, ежегодный рост 50 %, 1,5 млн домов в мире оснащено ФЭП. Суммарная тепловая мощность установок солнечного теплоснабжения в мире достигла 120 ГВт (более 160 млн м2 солнечных коллекторов), солнечное горячее водоснабжение имеют более 50 млн домов в мире, ежегодные темпы роста 19 %. Производство биотоплив (этанол и биодизель) в 2007 г. достигло 53 млрд л, что составляет около 4 % от ежегодного мирового потребления бензина. Темпы роста производства биодизеля более 50 % в год. В 30 странах мира действует более 2 млн тепловых насосов, утилизирующих природное и сбросное тепло и обеспечивающих тепло - и холодоснабжение зданий. Доля развивающихся стран в использовании ВИЭ составляет менее 40 %. Более 60 % приходится на развитые страны. В сфере ВИЭ в мире действуют сотни малых, средних и крупных компаний. Капитализация наиболее крупных 140 специализированных компаний в 2007 г. превысила 100 млрд долл. Создано около 2,5 млн рабочих мест. 66 стран имеют специальные программы по развитию ВИЭ, приняли целевые индикаторы их развития на перспективу. Так, парламент ЕС в 2007 г. утвердил показатель вклада ВИЭ в энергобаланс ЕС в 2020 г. — 20 % и к 2040 г. — 40 %! В 60 странах принято специальное законодательство, стимулирующее развитие ВИЭ. Как правило, установлены льготные тарифы выдачи энергии в сеть (feed-in tariffs), в 40 странах приняты пакеты специализированных стандартов в области ВИЭ. Основными стимулирующими развитие ВИЭ мотивами в большинстве стран являются соображения энергетической и экологической безопасности.

Для всех источников энергии стоимость технологического оборудования, как правило, пропорциональна установленной мощности, в то время как выручка от продажи энергии пропорциональна количеству выработанной энергии. Коэффициент использования установленной мощности (КИУМ) энерго­установки представляет собой отношение выработанной за определенный пе­риод времени энергии к той энергии, которая могла бы быть получена, если бы электростанция все это время работала непрерывно на номинальном ре­жиме (табл. 1.7).

Рис. 1.12. Потребители энергии в США

Атомные электростанции имеют самый высокий КИУМ, тогда как ветроэ - лектростанции — самый низкий из всех представленных в таблице. Это связа­но с нестабильностью скорости ветра. КИУМ для солнечных установок также невысок, поскольку они не работают в ночное время, и поступление солнечной радиации изменяется в течение дня, а также с изменением погодных условий.

В США жилищный сектор потребляет только 20 % всей вырабатываемой энергии (рис. 1.12). Большая часть этой энергии идет на обогрев жилых поме­щений. Эти затраты можно значительно уменьшить, если строить хорошо теп­лоизолированные дома с эффективными системами обогрева.

Тепловые выбросы электростанций можно использовать для нужд теплоснаб­жения. Так, в Швеции, Дании и в России широко распространено централизован­ное теплоснабжение от ТЭЦ. Средний КПД тепловых электростанций в Швеции при производстве электроэнергии составляет около 29 %, однако дополнительно 24 % от энергии топлива на этих станциях идет на нагрев воды, поступающей в систему районного отопления. Таким образом, потери местных ТЭЦ составля­ют только 47 %. В США эффективность тепловых электростанций составляет в среднем всего 32 %, т. е. 68 % энергии выбрасывается в окружающую среду. Цен­трализованное теплоснабжение требует размещения электростанций невдалеке от густонаселенных районов. Ясно, что использовать АЭС для централизованного теплоснабжения проблематично по причинам безопасности, а крупные элект­ростанции на угле — по экологическим причинам (выбросы последних сильно загрязняют окружающую среду). В то же время энергоустановки на топливных элементах (см. гл. 7) можно устанавливать даже в центре городов, поскольку они практически бесшумны и не дают вредных выбросов в атмосферу.

Транспортный сектор, использующий 25 % энергоресурсов, является также привлекательным для внедрения новых, эффективных технологий. Сегодня уже создаются автомобили на топливных элементах, которые не загрязняют окружа­ющую среду и имеют высокую эффективность. Однако пока их существенным недостатком остается низкий ресурс и довольно высокая стоимость.