18.1: Історія та споживання відновлюваної енергії

Last updated
Save as PDF

Page ID: 3838

Melissa Ha and Rachel Schleiger
Yuba College & Butte College via ASCCC Open Educational Resources Initiative

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Поновлювані джерела енергії можна поповнювати протягом життя людини. Хоча відновлювані джерела енергії часто класифікуються як вітрова, сонячна, геотермальна, гідроенергетика (гідроелектроенергія/гідроелектроенергія) та біопаливо (енергія біомаси), всі форми відновлюваної енергії виникають лише з трьох джерел: світла сонце (вітер, сонячна енергія, гідроенергетика та біопаливо), тепло земної кори (геотермальна), гравітаційне тяжіння Місяця і сонця (приливна енергія; малюнок\(\PageIndex{a}\)). Сонячне світло забезпечує на сьогоднішній день найбільший внесок у відновлювану енергію. Сонце забезпечує тепло, яке рухає погодою, включаючи утворення областей високого та низького тиску в атмосфері, які роблять вітер. Сонце також генерує тепло, необхідне для випаровування океанської води, яка в кінцевому підсумку падає над сушею, створюючи річки, що керують гідроенергією, а сонце є джерелом енергії для фотосинтезу, який створює біомасу. Сонце також відповідає за енергію викопного палива, створеного з органічних залишків рослин і морських організмів, стиснутих і нагрітих при відсутності кисню в земній корі протягом десятків - сотень мільйонів років. Однак часова шкала регенерації викопного палива занадто довга, щоб вважати їх поновлюваними в людському плані.

Двоє чоловіків у життєвих жилетах стоять перед гігантською турбіною. За ним видно океан. — Малюнок\(\PageIndex{a}\): Генератор енергії припливного струму на Race Rocks в Британській Колумбії, Канада. Зображення Гаррі Флетчера (CC-BY-SA).

Більшість відновлюваних джерел енергії мають відносно невеликий вуглецевий слід, а це означає, що вони не суттєво сприяють зміні клімату. Однак будівельні греблі для гідроенергетики (гідроенергетики) дійсно виділяють метан, потужний парниковий газ. Відновлювані джерела енергії не містять забруднення (крім біопалива), і вони, як правило, мають мінімальний вплив на навколишнє середовище (крім втрат середовища проживання від гребель). До цього моменту, однак, єдиного джерела відновлюваної енергії не є достатнім. Вони, як правило, поєднуються з іншими джерелами енергії.

Сильний інтерес до відновлюваної енергетики в сучасну епоху виник у відповідь на нафтові шоки 1970-х років, коли Організація країн-експортерів нафти (ОПЕК) ввела нафтові ембарго і підняла ціни в переслідуванні геополітичних цілей. Дефіцит нафти, особливо бензину для транспортування, і можливе подорожчання нафти приблизно в 10 разів з 1973 по 1981 рік порушили соціально-економічну роботу багатьох розвинених країн і підкреслили їх нестабільну залежність від іноземних енергопостачання. Реакцією в Сполучених Штатах став перехід від нафти і газу до великої кількості вітчизняного вугілля для виробництва електроенергії та введення стандартів економії палива для транспортних засобів для зменшення споживання нафти для транспортування. Інші розвинені країни без великих запасів викопних копалин, такі як Франція та Японія, вирішили підкреслити ядерну (Франція до рівня 80% та Японія до 30%) або розробити внутрішні відновлювані ресурси, такі як гідроенергетика та вітер (Скандинавія), геотермальна енергія (Ісландія), сонячна енергія, біомаса та електроенергія та тепло. Оскільки ціни на нафту впали наприкінці 1980-х років, інтерес до відновлюваних джерел енергії, таких як вітер та сонячна енергія, які зіткнулися зі значними технічними та вартісними бар'єрами, у багатьох країнах знизився. Інші відновлювані джерела енергії, такі як гідроенергетика та біомаса, продовжували зростати. У міру погіршення зміни клімату сонячна та вітрова енергія за останні роки розширювалася у всьому світі.

Відновлювана енергетика становила 11,4% від загального світового споживання енергії та 26,3% світового виробництва електроенергії у 2019 році (рисунок\(\PageIndex{b}\)). У Сполучених Штатах на поновлювані джерела енергії також припадає близько 11% загального споживання енергії, але лише 17,6% вироблення електроенергії. Майже половина (43%) загального використання відновлюваної енергії в США припадає на біопаливо. Для виробництва електроенергії в США найбільшим внеском був вітер (7,1%), а потім гідроенергетика (7,0%), сонячна енергетика (1,7%), біомаса (1,4%) та геотермальна енергетика (0,4%).

Глобальний Electricity.png — Малюнок\(\PageIndex{b}\): Глобальний прорив електроенергії в 2019 році. На частку відновлюваних джерел енергії припадає 26,3% світового виробництва електроенергії, при цьому гідроенергетика - 15,8%, а потім вітрова (5,3%), сонячна (2,7%) та інші відновлювані джерела енергії (2,5%; геотермальна енергетика, біомаса, хвиля та приливи). На викопне паливо припадало 63,3% світового виробництва електроенергії, включаючи нафту (3,1%), вугілля (36,7%) та газ (23,5%). Для порівняння, викопне паливо становило 64,8% світового виробництва електроенергії у 2000 році. Ядерна енергія становила 10,4% світової генерації електроенергії. Ядерні та відновлювані джерела енергії разом вважаються низьковуглецевими джерелами електроенергії, в сукупності яких припадає 36,7% вироблення електроенергії. Для порівняння, низьковуглецеві джерела становили 35,2% вироблення електроенергії у 2000 році. Зображення змінено з Ханни Річі/Наш світ у даних (CC-BY).

Атрибуція

Модифікований Мелісою Ха з відновлюваної енергії та викликів та наслідків використання енергії з екологічної біології Метью Р. Фішер (ліцензований відповідно до CC-BY)