Възобновяема енергия

от Уикипедия, свободната енциклопедия
Направо към: навигация, търсене
Използване на вятъра като източник на енергия.

Възобновяема енергия е енергията, получена от източници, които се приемат за естествено възстановяващи се или за практически неизтощими, т.нар.възобновяеми ресурсислънчевата светлина, вятъра, дъжда, приливите, геотермалната енергия.

През 2008 г. около 19% от глобалното потребление на енергия идва от възобновяеми източници, включително около 13% от традиционна биомаса (дърва за огрев и други), главно изгаряна за отопление, и 3,2% – от водноелектрически централи (ВЕЦ).[1] Новите възобновяеми източници – малки водноелектрически централи (малка руслова ВЕЦ), съвременна биомаса, вятърни електроцентрали, слънчеви и геотермални електроцентрали, биогорива – дават други 2,7% от потреблението на енергия, като делът им бързо нараства.[1] При производството на електроенергия делът на възобновяемите източници е около 18%, като 15% от електричеството се произвежда от ВЕЦ.[1][2]

Развитие и перспективи за използване[редактиране | редактиране на кода]

Производството на електроенергия от вятърни електроцентрали нараства с 30% годишно, като през 2009 година общата им инсталирана мощност е 157 900 MW,[3] около 1/3 от нея в Германия, Испания, Съединените щати, Индия и Дания.[4] Към края на 2009 година фотоволтаичните електроцентрали по света имат мощност около 21 000 MW,[5][3] като най-големите фотоволтаични инсталации са в Испания и Германия.[6] Най-голямата слънчева топлоелектрическа централа е с мощност 354 MW и се намира в пустинята Мохаве в Съединените щати, а най-голямата геотермална електроцентрала също е в Съединените щати и има мощност 750 MW. Бразилия има една от най-големите програми за възобновяеми енергийни източници, включващи производството на биоетанол от захарна тръстика, като етанолът дава 18% от консумацията на автомобилно гориво на страната.[7]

Въпреки че много от проектите за възобновяема енергия са големомащабни, тя намира приложение и в отдалечени райони, където е трудно да се доставя енергия по обичайния начин. В световен мащаб около 3 милиона домакинства се снабдяват с електричество от малки фотоволтаични системи. На много места функционират малки водноелектрически централи, свързани в мрежи на селищно или общинско ниво.[1] Над 30 милиона селски домакинства ползват за осветление и домакински нужди биогаз, извличан от локални инсталации. Готварски печки на дърва и друга биомаса се използват от 160 милиона домакинства.[1]

Опасенията от изменение на климата, нарастването на цените на нефта и увеличаващите се държавни субсидии водят до увеличаване на инвестициите във възобновяеми енергоизточници.[8] Политическата подкрепа и нарастващите субсидии помагат на сектора да понесе относително леко започналата през 2008 година икономическа криза.[9]

Хидросферата абсорбира голяма част от идващата радиация. Повечето радиация се абсорбира близо до екватора, но тази енергия е разпръсната по земното кълбо под формата на вятърни и океански течения. Движението на вълните може да играе важна роля в трансферирането на механическа енергия между атмосферата и океана чрез вятърна сила.

Възобновяемата енергия се добива от природни процеси, които постоянно се възобновяват. В повечето нейни форми тя се доставя директно от слънцето или от топлината, акумулирана в земята. Източниците на тази енергия са топлината от слънцето, вятърът, океанът, хидроенергията, биомасата, геотермалните ресурси и биогоривата.

Всеки един от тези източници има уникални характеристики и това влияе върху това как и къде се използва.

Вятърна енергия[редактиране | редактиране на кода]

Въздушните течения може да се използват за задвижване на вятърни турбини. Модерните вятърни турбини са с висок кпд на ветрогенераторите и с двигателна мощност от 600 киловата до 5 мегавата, въпреки че за комерсиални цели най-използвани са турбините с мощност от 1.5-3 MW. Мощността на турбината зависи от това с каква скорост се върти роторът ѝ. За изграждане на вятърни паркове от ветрогенератори се предпочитат места, където ветровете са по-силни и по-продължителни, като морските брегове и високи места с постоянни и устойчиви въздушни течения.

Водна енергия[редактиране | редактиране на кода]

Енергията на водата (под формата на кинетична енергия, температурни разлики или осмотична енергия) също може да бъде използвана. Понеже водата има към 800 пъти по-голяма плътност от въздуха, дори малък поток от вода може да породи значителни количества енергия.

Водноелектрическите централи преобразуват кинетичната енергия на водата в електричество. В България се наблюдава особен интерес към изграждането на малка руслова ВЕЦ. Пример на база публично-частно партньорство е Проект „Среден Искър“.[10]

Чистата вода и съответно реките са едно от богатствата на всяка една страна. Използването на водата на реките за електрическа енергия е само една част от използването на това богатство. Чистата сладка вода се използва за питейни нужди, за напояване, за риболов и рибно стопанство, за почивка на хората, има голямо екологично значение и се използва за спорт и за много други. Поради тази причина използването на язовирите и микроязовирите е въпрос от голямо обществено значение.[11]

Морски ВЕЦ[редактиране | редактиране на кода]

Специален клас електрически централи са тези, които използват енергията на моретата и океаните. Това са:

  • Приливни централи, които като се използат преградни стени използват повишаването и понижаването на нивото на водата при приливи и отливи.
  • Използване на морски течения.
  • Вълнови централи , които използват енергията на вълните.

Слънчева енергия[редактиране | редактиране на кода]

Слънчева енергия е енергията, получена от слънчевата светлина. Тя може да се използва по много начини, например:

  • Генериране на електрически ток с фотоволтаични слънчеви панели.
  • Генериране на електрически ток, използвайки концентрирана слънчева енергия.
  • Генериране на електрически ток чрез затопляне на затворен въздух, който завърта турбини в слънчеви кули.
  • Генериране на водород, използвайки фото-електрохимични клетки.
  • Затопляне на сгради директно, използвайки пасивни соларни конструкции.
  • Затопляне на храна, използвайки слънчеви фурни.

Геотермална енергия[редактиране | редактиране на кода]

Геотермалната енергия е енергия, получавана от земната топлина. Топлината се прихваща на няколко метра дълбочина в земната кора чрез геотермална топлинна помпа, а в някои райони на Земята може да бъде прихващана и на дълбочина няколко километра. Строежът на геотермална електроцентрала е скъп, но разходите по нейната експлоатацията са ниски, което води до ниска цена на електроенергията.

Топлинна помпа[редактиране | редактиране на кода]

Външна част от топлинна помпа с въздушен източник.

Топлинната помпа предвижва топлината от по-студената към по-топлата среда, обратно на законите за движение на топлината, чрез извършване на механична работа за това.

Това е начинът, по който работи обикновеният хладилник с тази разлика, че при отоплението се използва обратната посока на работа. При това, топлинната помпа придвижва топлината от по-студената към по-топлата среда.

Поради по-нестабилните топлинни условия на въздушната среда, при използването на топлината на земята на няколко метра дълбочина, условията на работа се подобряват съществено с използването на външно тяло под земята.[12] При режим на загряване, топлинните помпи са от три до четири пъти по-ефективни от използването на енергията директно в нагревателни уреди.

Счита се, че топлинната помпа е най-ефективната технология за намаляване на емисиите на парниковите газове от всички други налични технологии.[13] Използването на топлинните помпи може да намали с 60% първичната електрическа енергия и 90% от CO2 емисията в Европа през 2050.[14] Използването на топлинни помпи е считано за най-ефективния начин за домакинствата за намаляване на глобалното затопляне и премахването на използването на изкопаеми горива.[15]

Биогориво[редактиране | редактиране на кода]

При фотосинтеза растенията растат и създават биомаса. Също известна като биоматерия, биомасата може да бъде използвана директно като гориво или за добиване на биогорива. Биогоривата биодизел и биоетанол, които се произвеждат от биомаса на земеделски култури, могат да бъдат изгаряни в двигатели с вътрешно горене и бойлери. При изгаряне на биогоривата се отделя складираната в тях химическа енергия.

Биогаз[редактиране | редактиране на кода]

В най-типичния случай се получава биогаз със съдържание 50—87 % метан, 13—50 % CO2, незначителни примеси H2 и H2S. След пречистването на биогаза от СО2 се получава биометан. Биометанът е пълен аналог на природния газ, като разликата е само в произхода.

Тъй като само метанът е източник на енергия в биогаза, е целесъобразно параметрите му да се отнасят към параметрите на природния газ. Обемът на газта зависят от температурата и налягането. По този начин увеличаването на температурата води до намаляването на калорийността. Освен това с увеличаването на влажността се намалява калорийността му. При създаването и използването на станции за биогаз трябва да се имат предвид че:

  • Метанът е много вреден в свободно състояние, защото е парников газ с дълъг период на действие и е много по-вреден от CO2.
  • Могат да се създават локални станции в непосредствена близост до малките ферми и има голямо значение за всички страни.
  • Метанът има най-добро отношение спрямо другите горива на количество генерирана енергия и отделен CO2 при горене.

Течно биогориво[редактиране | редактиране на кода]

Твърдо биогориво[редактиране | редактиране на кода]

Твърдите биогорива са на първо място дървесина за горене, включително под формата на дърва за горене, дървени брикети, дървесни палети и други видове като например органични отпадъци от бита.

Този вид биогорива имат най-голямо разпространение в развиващите се страни, заради минималните инвестиции, необходими за използването му. В България също така са много разпространени. Изгарянето на твърдите биогорива носи големи вреди за човешкото здраве, когато се извършва в открити огнища и в старите печки за твърдо гориво без филтърни системи. Вредните вещества , които се отделят са въглероден двуокис, серен двуокис и фини прахови частици. Използването на твърди биогорива с висок процент на влага също така намаляват КПД на използване и увеличават вредните емисии.

Други източници[редактиране | редактиране на кода]

Разработват се най-различни нови източници на възобновяема енергия. Такива са например:

  • Осмотична централа, при която се използва осмоза между морска и прясна вода при устията на реките.[16]
  • Използване на шума като източник на енергия

Политика на ЕС[редактиране | редактиране на кода]

През 2007 г. ЕС си поставя за цел до 2020 г. възобновяемите източници да осигуряват поне 20% от енергийния микс на общността, като същевременно парниковите емисии се намалят с 20% спрямо нивата им през 1990 г., а енергийната ефективност се подобри с 20%[17].

Преференции в България[редактиране | редактиране на кода]

България постига поставената цел на ниво ЕС с 8 години по-рано благодарение на законови мерки[18], които стимулират инвестициите в електроцентрали с възобновяеми енергийни източници. Докато през 2005 г. делът им от крайното потребление на енергия в България е 9.4%, то през 2012 г. той достига 16.3%. Съгласно европейското законодателство междинната цел за страната за 2011-2012 г. е 10.72%, а до края на 2020 г. - 16% [17].

Електроенергията, произведена от фотоволтаични и вятърни електрически централи, се изкупува на преференциални цени, определени от ДКЕВР [19][20]

Всички стойности са в лв./MWh Решение / Дата Ц-28 / 29.08.2012 Ц–18/ 28.06.2012 Ц–18/ 20.06.2011 Ц–010/ 30.03.2011 Ц-018/ 31.03.2010 Ц-04 / 30.03.2009 Ц-015/ 31.03.2008
Вятърни ЕЦ                
1. Работещи до 2 250 часа   148,71 191 188,29 190,59 189,00 185,95
2. Работещи над 2 250 часа   132,71 173,06 172,95 174,44 172,00 167,90
3. Работещи с асинхронен генератор с кафезен ротор   104,43 137,06 148,58 148,79 145,00 139,96
Фотоволтаични ЕЦ                
До 5 kW p 193,42 268,68 576,5 760,48 792,89 823 782
Над 5 kW p 699,11 728,29 755 718
до 30 kW р
над 30 kW р до 200 kW р 188,10 260,77 567,41
над 200 kW р до 10 000 kW р 171,37 237,05 485,60
над 10 000 kW р 169,85 236,26
ФЕЦ , монтирани на покриви и фасади до 5 kW р 381.18 400,70 605,23
ФЕЦ , монтирани на покриви и фасади над 5 kWт р до 30 kW р 289,96
ФЕЦ, монтирани на покриви и фасади над 30 kW р до 200 kW р 226,87 369,08 596,5
ФЕЦ, монтирани на покриви и фасади над 200 kW р до 1000 kW р 206,34 316,11 583,77

Развиващи се страни[редактиране | редактиране на кода]

Слънчева печка използваща слънчева светлина за готвене навън.

Повечето развиващи се страни имат достатъчно ресурси за възобновяема енергия като слънце, вятър, геотермална енергия и твърди горива. С развитието на този вид енергия развиващите се страни ще намаляват своята зависимост от газ, петрол и централно снабдяване с електрическа енергия.

Бележки[редактиране | редактиране на кода]

  1. а б в г д Renewables 2010. Global Status Report (PDF). // REN21, 2010. с. 15-16. Посетен на 2 август 2010.
  2. Renewables 2007. Global Status Report (PDF). // REN21, 2008. Посетен на 2 август 2010.
  3. а б Renewables. Global Status Report. 2009 update (PDF). // REN21, 2009. Посетен на 2 август 2010.
  4. Global wind energy markets continue to boom – 2006 another record year (PDF). // GWEC. Посетен на 2 август 2010.
  5. Russell, James. Record Growth in Photovoltaic Capacity and Momentum Builds for Concentrating Solar Power. // Worldwatch Institute, 2010. Посетен на 2 август 2010.
  6. Lenardic, Denis. Large-scale photovoltaic power plants ranking 1 - 50. // 2010. Посетен на 2 август 2010.
  7. Lugar, Richard и др. America and Brazil Intersect on Ethanol. // RenewableEnergyWorld.com, 2006. Посетен на 2 август 2010.
  8. Greenwood, Chris и др. Global trends in sustainable energy investment 2007 (PDF). // SEFI, 2007. с. 3. Посетен на 2 август 2010.
  9. Makower, Joel и др. Clean energy trends 2009 (PDF). // Clean Edge, 2009. Посетен на 2 август 2010.
  10. ((bg)) Rangelova, Lilia. Италианската ПВБ Пауър откри третия си мини ВЕЦ в България. // bulgariaoggi.com. bulgariaoggi.com, 2012. Посетен на 2013-10-16.
  11. http://dams.reki.bg/Dams/About
  12. Air-source heat pumps National Renewable Energy Laboratory June 2011
  13. Iain Staffell et al., A review of domestic heat pumps. In: Energy and Environmental Science 5, (2012), 9291-9306, doi:10.1039/c2ee22653g.
  14. Carvalho et al, Ground source heat pump carbon emissions and primary energy reduction potential for heating in buildings in Europe—results of a case study in Portugal. In: Renewable and Sustainable Energy Reviews 45, (2015), 755–768, doi:10.1016/j.rser.2015.02.034.
  15. André Sternberg, André Bardow, Power-to-What? – Environmental assessment of energy storage systems. In: Energy and Environmental Science 8, (2015), 389–400, doi:10.1039/c4ee03051f.
  16. Первая осмотическая электростанция заработала в Норвегии
  17. а б Жечев, Георги. България постигна целта за зелена енергия 8 години по-рано. // Капитал, 10 март 2014. Посетен на 17 август 2015.
  18. Закон за възобновяемите и алтернативните енергийни източници и биогоривата. // lex.bg, 19 Юни 2007.
  19. https://docs.google.com/spreadsheet/pub?key=0Ahl2afL-jL0BdG55N21Vb0VOVkxnWXBzeWpFRnRMbHc&output=html
  20. http://www.dker.bg/pagebg.php?P=401&SP=402

Външни препратки[редактиране | редактиране на кода]