Возобновляемые источники энергии, вопросы устойчивости и смягчения последствий изменения климата

АННОТАЦИЯ

Мир быстро превращается в глобальную деревню из-за возрастающей ежедневной потребности в энергии всего населения земного шара, в то время как земля в своей форме не может измениться. Растет потребность в энергии и связанных с ней услугах для обеспечения социально-экономического развития, благосостояния и здоровья людей. Возвращение к возобновляемым источникам энергии для смягчения последствий изменения климата - это отличный подход, который должен быть устойчивым, чтобы удовлетворить спрос на энергию будущих поколений.

ABSTRACT

The world is rapidly transforming into a global village due to the increasing daily energy demand of the entire population of the globe, while the earth in its form cannot change.  There is a growing need for energy and related services to ensure socio-economic development, human well-being and health.  Returning to renewable energies to mitigate climate change is an excellent approach that must be sustainable to meet the energy demand of future generations

Ключевые слова: возобновляемые источники энергии; смягчение последствий изменения климата; вопросы устойчивого развития; чистая энергетика; углеродный след; инженерия экологической устойчивости.

Keywords: renewable energy sources; mitigating the effects of climate change; sustainable development issues; clean energy; carbon footprint; sustainability engineering.

Мир быстро превращается в глобальную деревню из-за возрастающей ежедневной потребности в энергии всего населения планеты, в то время как земля в своей форме не может измениться. Растет потребность в энергии и связанных с ней услугах для обеспечения социально-экономического развития, благосостояния и здоровья людей. Все общества призывают к энергетическим услугам для удовлетворения основных потребностей человека, таких как здоровье, освещение, приготовление пищи, космический комфорт, мобильность и коммуникация, а также служат генеративными процессами, обеспечивающими энергоснабжение и сдерживающими энергетический вклад в изменение климата,- это две главные проблемы энергетического сектора на пути к устойчивому будущему. В современном мире чрезвычайно важно знать, что 1,4 миллиарда человек не имеют доступа к электричеству, в то время как 85% из них живут в сельской местности. В результате этого число сельских общин, полагающихся на традиционное использование биомассы, по прогнозам, вырастет с 2,7 миллиарда сегодня до 2,8 миллиарда в 2030 году

Исторически первая зарегистрированная коммерческая добыча угля произошла в 1750 году близ Ричмонда, штат Виргиния. В настоящее время уголь стал наиболее предпочтительным топливом для паровых двигателей из-за его большей энергоемкости, чем соответствующие количества топлива на основе биомассы (дрова и древесный уголь). Примечательно, что уголь был сравнительно дешевым и гораздо более чистым топливом и в прошлые века. Доминирование производства электроэнергии на основе ископаемого топлива (уголь, нефть и газ) и экспоненциальный рост численности населения в течение последних десятилетий привели к росту спроса на энергию, что привело к глобальным проблемам, связанным с быстрым ростом выбросов углекислого газа (CO2). Значительное изменение климата стало одной из самых серьезных проблем XXI века. Его серьезных последствий все еще можно избежать, если предпринять усилия по преобразованию существующих энергетических систем. Возобновляемые источники энергии обладают ключевым потенциалом для вытеснения выбросов парниковых газов от производства электроэнергии на основе ископаемого топлива и тем самым смягчения последствий изменения климата.

Устойчивое развитие в последнее время стало центром национальной политики, стратегий и планов развития многих стран. Генеральная Ассамблея ООН предложила рабочей группе открытого состава набор глобальных Целей устойчивого развития (ЦУР), который включал 17 целей и 169 задач в ООН в Нью-Йорке. Кроме того,в марте 2015 года был представлен предварительный набор из 330 indicato rs. ЦУР придают научному сообществу большую ценность и предъявляют к нему более высокие требования, чем цели в области развития, сформулированные в Декларации тысячелетия. При решении проблемы изменения климата возобновляемые источники энергии, продовольствие, здравоохранение и водоснабжение требуют скоординированного глобального мониторинга и моделирования многих социально-экономических и экологических факторов.

Исследования альтернативных источников энергии начались еще в конце 90-х годов, когда мир начал получать шок от добычи нефти с точки зрения роста цен. В литературе доказано, что замена источников энергии на основе ископаемого топлива возобновляемыми источниками энергии, которые включают в себя: биоэнергию, прямую солнечную энергию, геотермальную энергию, гидроэнергию, энергию ветра и океана (прилив и волна), постепенно поможет миру достичь идеи устойчивости. Правительства, межправительственные учреждения, заинтересованные стороны и отдельные лица в современном мире надеются на достижение устойчивого будущего благодаря созданным в последние десятилетия возможностям заменить нефтяные материалы из источников энергии, основанных на ископаемом топливе, альтернативными возобновляемыми источниками энергии. Недавний запуск комплекса глобальных ЦУР помогает обеспечить борьбу с изменением климата в XXI веке и его последствиями, а также обеспечить устойчивое будущее и сделать его завещанием для будущих поколений.

2. Возобновляемые источники энергии и устойчивое развитие

Возобновляемые источники энергии пополняются естественным путем, не истощаясь в земле; они включают биоэнергию, гидроэнергию, геотермальную энергию, солнечную энергию, энергию ветра и энергию океана (приливов и волн). Основные виды возобновляемых источников энергии и их использование представлены в.

Растущая потребность мира в энергии наряду с ростом численности населения привела к постоянному использованию источников энергии, основанных на ископаемом топливе (уголь, нефть и газ), что стало проблематичным, создав ряд проблем, таких как истощение запасов ископаемого топлива, выбросы парниковых газов и другие экологические проблемы, геополитические и военные конфликты, а также постоянные колебания цен на топливо. Эти проблемы создадут неустойчивые ситуации, которые в конечном итоге приведут к потенциально необратимой угрозе человеческим обществам (UNFCC, 2015). Несмотря на это, возобновляемые источники энергии являются наиболее выдающейся альтернативой и единственным решением растущих проблем. В 2012 году возобновляемые источники энергии обеспечивали 22% всего мирового производства энергии, что было невозможно десять лет назад.

Надежное энергоснабжение необходимо во всех экономиках для отопления, освещения, промышленного оборудования, транспорта и т. д. (Международное Энергетическое Агентство, 2014). Возобновляемые источники энергии значительно сокращают выбросы парниковых газов, если их заменить ископаемым топливом. Поскольку возобновляемые источники энергии получают естественным образом из текущих потоков энергии в нашем окружении, они должны быть устойчивыми. Для того чтобы возобновляемая энергия была устойчивой, она должна быть безграничной и обеспечивать безвредную доставку экологических товаров и услуг. Например, устойчивое биотопливо не должно увеличивать чистые выбросы₂ CO2, не должно неблагоприятно влиять на продовольственную безопасность и не должно ухудшать биоразнообразие. Это действительно то, что происходит сегодня? Наверное, нет.

3. Возобновляемые источники энергии и технологии

Возобновляемые источники энергии - это источники энергии из естественного и постоянного потока энергии, происходящего в нашем непосредственном окружении. К ним относятся: биоэнергетика, прямая солнечная энергия, геотермальная энергия, гидроэнергетика, энергия ветра и океана (прилив и волна).

Гидроэнергетика - это важнейший источник энергии, получаемый из воды, перемещающейся с более высоких уровней на более низкие, главным образом для вращения турбин и выработки электроэнергии. Гидроэнергетические проекты включают в себя проект плотины с водохранилищами, проекты пролива реки и в потоке и охватывают широкий диапазон масштабов проекта. Гидроэнергетические технологии являются технически зрелыми, и их проекты эксплуатируют ресурсы, которые временно изменяются. Эксплуатация гидроэнергетических водохранилищ часто отражает их многократное использование, например борьбу с наводнениями и засухами, ирригацию, питьевую воду и навигацию. Первичная энергия обеспечивается силой тяжести и высотой падения воды на турбину. Потенциальная энергия накопленной воды - это масса воды, коэффициент гравитации (g = 9,81 МС^-2) и напор, определяемый как разница между уровнем плотины и уровнем хвостовой воды. Уровень водохранилища в некоторой степени изменяется вниз при сбросе воды и соответственно влияет на выработку электроэнергии. Турбины сконструированы для дополнительного потокаводы. Гидроэлектростанция практически не загрязняет окружающую среду твердыми частицами, может быстро обновляться и способна накапливать энергию в течение многих часов.

Технический годовой потенциал гидроэнергетики составляет 14 576 ТВтч, а предполагаемый общий потенциал мощности-3721 ГВт; но в настоящее время глобальная установленная мощность гидроэнергетики значительно меньше ее потенциала. Согласно отчету Всемирного энергетического совета, около 50% установленной мощности гидроэнергетики приходится на четыре страны, а именно Китай, Бразилию, Канаду и США (World Energy Council, 2013). Ресурсный потенциал гидроэнергетики может быть изменен в связи с изменением климата. В глобальном масштабе изменения, вызванные изменением климата в существующей системе производства гидроэнергии, оцениваются менее чем в 0,1%, хотя необходимы дополнительные исследования для снижения неопределенности прогнозаe projection.

Гидроэнергетика не производит парниковых газов и поэтому в основном называется зеленым источником энергии. Тем не менее, она имеет свои преимущества и недостатки. Она улучшает социально-экономическое развитие страны;но, также учитывая социальное воздействие, она вытесняет много людей из их домов, чтобы создать его, Хотя они получают компенсацию, но недостаточно. Эксплуатация участков для гидроэнергетики, таких как водохранилища, которые часто искусственно создаются, приводит к затоплению прежней природной среды. Кроме того, вода сливается из озер и водотоков и транспортируется по каналам на большие расстояния к трубопроводам и, наконец, к турбинам, которые часто видны, но они также могут проходить через горы по созданным внутри них туннелям. Гидроэлектростанции влияют на экологию речного тела, главным образом вызывая изменение его гидрологических характеристик и нарушая экологическую непрерывность переноса наносов и миграции рыбы через строительство плотин. В странах, где значительные растения или древесные покровы затоплены во время строительства плотины, может образоваться газ метан, когда растения начинают гнить в воде, либо высвобождаемый непосредственно, либо когда вода обрабатывается в турбинах.

Биоэнергетика-это возобновляемый источник энергии, получаемый из биологических источников. Биоэнергия является важным источником энергии, которую можно использовать для транспорта с использованием биодизеля, выработки электроэнергии, приготовления пищи и отопления. Электричество из биоэнергетики привлекает большое количество различных источников, включая побочные продукты леса, такие как древесные отходы; сельскохозяйственные отходы, такие как отходы сахарного тростника; и остатки животноводства, такие как коровий навоз. Одно из преимуществ электроэнергии на основе биомассы заключается в том, что топливо часто является побочным продуктом, остатком или отходом от вышеуказанных источников. Важно отметить, что это не создает конкуренции между Землей за продовольствие и ли за топливо. В настоящее время мировое производство биотоплива сравнительно невелико, но постоянно растет. В 2006 году ежегодное потребление биодизеля в Соединенных Штатах составляло 15 миллиардов литров. Он растет со скоростью 30-50% в год, чтобы достичь годового целевого показателя в 30 миллиардов литров в конце 2012 года.

Использование биологических компонентов (растительных и животных источников) для производства энергии всегда вызывало беспокойство, особенно у широкой общественности, а также относительно того, следует ли использовать ее пищевые продукты areдля обеспечения топливом, поскольку во всем мире имеются случаи необходимости продовольственной помощи в обездоленных странах. Около 99,7% пищи человека получают из земной среды, а около 0,3% - из водной. Большая часть пригодных земель для производства биомассы уже используется. Современные исследования подчеркивают как положительные, так и отрицательные экологические и социально-экономические эффекты биоэнергетики

Слово "прямая" солнечная энергия относится к энергетической базе для тех технологий возобновляемых источников энергии, которые используют энергию Солнца непосредственно. Некоторые возобновляемые технологии, такие как ветер и океанская тепловая энергия, используют солнечную энергию после того, как она была поглощена на земле и преобразована в другие формы. Технология солнечной энергии получена из солнечного излучения для производства электроэнергии [2] с использованием фотоэлектрической и концентрирующей солнечной энергии (CSP), для производства тепловой энергии, для удовлетворения потребностей в прямом освещении и, потенциально, для производства топлива, которое может быть использовано для транспорта и других целей.

Геотермальная энергия добывается естественным путем из недр земли в качестве источника тепловой энергии. Происхождение тепла связано с внутренним строением планеты и физическими процессами, происходящими на ней. Хотя тепло присутствует в земной коре в огромных количествах, не говоря уже о самых глубоких частях, оно неравномерно распределено, редко концентрируется и часто на глубинах, слишком больших, чтобы эксплуатироваться механически.

Геотермальный градиент в среднем составляет около 30 °C / км. Есть участки недр земли, которые доступны для бурения, и где градиент значительно выше среднего градиента. Тепло добывается из геотермальных резервуаров с помощью скважин и других средств. Резервуары, которые естественно достаточно горячие и проницаемые, называются гидротермальными резервуарами, в то время как резервуары, которые удовлетворительно горячие, но улучшаются с помощью гидравлической стимуляции, называются расширенными геотермальными системами (ЭСГ). После вытягивания на поверхность жидкости различной температуры могут быть использованы для выработки электроэнергии и других целей, требующих использования тепловой энергии.

Появление ветра в качестве важного источника мировой энергии заняло лидирующие позиции среди возобновляемых источников энергии. Ветер существует повсюду в мире, в некоторых местах со значительной плотностью энергии. Энергия ветра использует кинетическую энергию движущегося воздуха. Основное применение важности смягчения последствий изменения климата заключается в производстве электроэнергии из крупных турбин, расположенных на суше (суше) или на море (в море или пресной воде). Береговые ветроэнергетические технологии уже производятся и внедряются в больших масштабах. Ветряные турбины преобразуют энергию ветра в электричество.

Возобновляемые источники энергии и устойчивое развитие

Возобновляемые источники энергии напрямую связаны с устойчивым развитием, оказывая влияние на развитие человеческого потенциала и экономическую производительность. Возобновляемые источники энергии открывают возможности для энергетической безопасности, социально-экономического развития, доступа к энергии, смягчения последствий изменения климата и снижения воздействия на окружающую среду и здоровье человека .

Понятие энергетической безопасности широко используется, однако единого мнения о его точном толковании нет. Тем не менее, озабоченность в области энергетической безопасности основана на идее о том, что существует непрерывная поставка энергии, которая имеет решающее значение для функционирования экономики. Учитывая взаимозависимость экономического роста и потребления энергии, доступ к стабильному энергоснабжению имеет важное значение для политического мира и представляет собой техническую и денежно-кредитную проблему как для развитых, так и для развивающихся стран, поскольку продолжительное вмешательство породило бы серьезные экономические и основные функциональные трудности для большинства обществ. Возобновляемые источники энергии равномерно распределены по всему земному шару по сравнению с ископаемыми и в целом меньше торгуются на рынке. Возобновляемые источники энергии сокращают импорт энергоносителей, способствуют диверсификации портфеля вариантов поставок, снижают уязвимость экономики к волатильности цен и открывают возможности для повышения энергетической безопасности во всем мире. Внедрение возобновляемых источников энергии также может внести свой вклад в повышение надежности энергетических услуг, особенно в тех областях, которые часто страдают от недостаточного доступа к сетям. Разнообразное портфолио источников энергии в сочетании с хорошим управлением и системным проектированием может помочь повысить безопасность.

В целом энергетический сектор воспринимается в качестве ключевого фактора экономического развития с сильной корреляцией между экономическим ростом и расширением потребления энергии. В глобальном масштабе доходы на душу населения положительно коррелируют с потреблением энергии на душу населения, и экономический рост можно определить как наиболее существенный фактор, определяющий рост потребления энергии в последние десятилетия. Это, в свою очередь, создает занятость; исследование по возобновляемым источникам энергии в 2008 году показало, что занятость от технологий возобновляемой энергии составила около 2,3 миллиона рабочих мест во всем мире, что также улучшило здравоохранение, образование, гендерное равенство и экологическую безопасность.

Цель 7 устойчивого развития (доступная и чистая энергия) направлена на обеспечение того, чтобы энергия была чистой, доступной, доступной и доступной для всех, и это может быть достигнуто с помощью возобновляемых источников энергии, поскольку они в целом распределены по всему миру.

Вывод

Энергетика является необходимым условием в нашей повседневной жизни как способ улучшения человеческого развития, ведущего к экономическому росту и производительности. Возвращение к возобновляемым источникам энергии поможет смягчить последствия изменения климата-это отличный способ, но он должен быть устойчивым, чтобы обеспечить устойчивое будущее для поколений для удовлетворения их энергетических потребностей. Знания о взаимосвязи между устойчивым развитием и возобновляемыми источниками энергии, в частности, все еще ограничены. Цель этого документа состояла в том, чтобы установить, являются ли возобновляемые источники энергии устойчивыми и каким образом переход от источников энергии, основанных на ископаемом топливе, к возобновляемым источникам энергии будет способствовать сокращению масштабов изменения климата и его последствий. При рецензировании статей в рамках данного исследования использовалось качественное исследование. Тем не менее издержки, цены, политическая обстановка и рыночные условия стали барьерами, мешающими развивающимся, наименее развитым и развитым странам в полной мере использовать свой потенциал. Таким образом, создание глобальных возможностей на основе международного сотрудничества, обеспечивающего поддержку наименее развитым и развивающимся странам в обеспечении доступности возобновляемых источников энергии, энергоэффективности, экологически чистых энергетических технологий и инвестиций в научно-исследовательскую и энергетическую инфраструктуру, позволит снизить стоимость возобновляемых источников энергии, устранить барьеры на пути повышения энергоэффективности (высокая ставка дисконтирования) и содействовать созданию новых возможностей для смягчения последствий изменения климата.

Это исследование позволило выявить возможности, связанные с возобновляемыми источниками энергии; энергетической безопасностью, доступом к энергии, социальным и экономическим развитием и смягчением последствий изменения климата и сокращением воздействия на окружающую среду и здоровье. Существуют проблемы, которые, как правило, препятствуют устойчивости возобновляемых источников энергии и ее способности смягчать последствия изменения климата. К этим проблемам относятся: сбои на рынке, нехватка информации, доступ к сырьевым материалам для будущего использования возобновляемых ресурсов и, что самое важное, наш (человеческий) способ неэффективного использования энергии.

На основе полученных результатов были сделаны следующие предложения, которые могут помочь улучшить проблемы устойчивого использования возобновляемых источников энергии, а также снизить темпы разрушения озонового слоя из-за выбросов парниковых газов, особенно углекислого_{газа (CO2}):Разработка политики и проведение обсуждений по всем секторам в целях совершенствования технологий в секторе возобновляемых источников энергии для их поддержания. Изменения в нашем использовании энергии более эффективным образом как отдельными лицами, странами, так и миром в целом. Во всем мире должны быть внедрены программы повышения энергоэффективности, которые дают налоговые льготы фирмам, которые доказывают, что предоставляют инициативы в области энергоэффективности (энергоэффективные дома), проектирование продукции (энергоэффективное оборудование) и услуги (промышленная комбинированная теплоэнергетика). Внедрение концепции удобства использования, адаптивности и доступности в энергозависимый дизайн продукта- это способ продвижения энергоэффективного поведения. Я увеличиваю исследования в этих областях, так что страх перед некоторыми возобновляемыми источниками энергии, представляющими риски в будущем, ограничен. Я совершенствую образование, повышение осведомленности и человеческий институциональный потенциал в области смягчения последствий изменения климата, адаптации, сокращения воздействия и раннего предупреждения. Усилия в развивающихся странах, направленные на совершенствование институциональной подготовки кадров, укрепление институтов и укрепление потенциала исследований в области изменения климата, будут способствовать повышению осведомленности, адаптации и устойчивому развитию. Наименее развитые страны должны разработать и апробировать инструменты и методы при глобальной поддержке, которые направляют политику и принятие решений в области смягчения последствий изменения климата, адаптации к нему и раннего предупреждения. Поддержка глобального диалога на основе международного сотрудничества и партнерства с развитыми, развивающимися и наименее развитыми странами будет способствовать разработке, распространению и передаче экологически чистых технологий, инноваций и технологий, доступу к науке и, в частности, укреплению взаимного согласия в борьбе с изменением климата и его последствиями.

Если эти предложения будут реализованы, то будет рассмотрена устойчивость возобновляемых источников энергии, а также седьмая и тринадцатая цель устойчивого развития, которая направлена на обеспечение доступа к доступной, надежной, устойчивой, современной энергии для всех и борьбу с изменением климата

Список литературы:

1. Изменения климата и устойчивая энергетика (ИКУЭ) [электронный ресурс].-Режим доступа: https://carececo.org/main/activity/programs/ccse/ (дата обращения 10.10.2020);
2. Харченко Н.В. «Индивидуальные солнечные установки» Изд. Энергоатомиздат, Москва, 1991 г. — 208 с.
3. Volker Quaschning. «Understanding Renewable Energy Systems» Carl Hanser Verlag GmbH & Co KG, 2005 г.