Транспорт без нефти. Энергия без нефти


Энергия без нефти? Легко!: vasily_sergeev

Каменный век закончился не потому, что закончился камень. И век нефти уйдет не потому, что закончится нефть :)))

Цитата сообщения angreal

Современный мир жаждет энергии и живет ею. Нефтяные войны продолжаются даже несмотря на то, что прогнозы предрекают скорый конец нефтяной эпохи. Пока одни страны корчатся на нефтяной игле, другие вкладывают деньги в альтернативные источники энергии, в частности, в солнечную энергию, запасы которой теоретически неисчерпаемы.Единственной проблемой, которая встает на пути тех, кто решил вложить деньги в чистую энергию, становится дороговизна и ненадежность современных технологий. Эту проблему разные страны решают по своему и достигают в этом определенных успехов.Общая совокупная солнечная электрическая мощность для всего мира составляет 177,003 мегаватт — достаточно, чтобы освещать и обогревать более 29 миллионов домов в течение года. Эти 10 стран являются несомненными лидерами в производстве и использовании солнечной энергии.

Южная Корея

Годовая выработка: 2398 Мегаватт

Бельгия

Годовая выработка: 3156 Мегаватт

Австралия

Годовая выработка: 4130 Мегаватт

Испания

Годовая выработка: 5376 Мегаватт

Франция

Годовая выработка: 5678 Мегаватт

Соединенные Штаты Америки

Годовая выработка: 18317 Мегаватт

Италия

Годовая выработка: 18622 Мегаватт

Япония

Годовая выработка: 23409 Мегаватт

Китай

Годовая выработка: 28330 Мегаватт

Германия

Годовая выработка: 38250 Мегаватт

vasily-sergeev.livejournal.com

откуда брать энергию в мире без нефти и угля

Развитие некоторых из перечисленных источников может растянуться на годы, а другие уже активно используют в некоторых странах.

1. Энергия солнца, которая не достигает поверхности Земли

Солнечная энергия проходит сквозь космическое пространство и достигает атмосферы нашей планеты, где часть ее питает ветры. При чем верхних слоев атмосферы достигает 175 000 тераватт солнечной энергии — это в 10 000 раз больше, чем использует человечество. Но до поверхности земли доходит лишь половина энергии, которая достигла верхних слоев атмосферы.

 

Было бы здорово научиться собирать ее. Но основная проблема — стоимость вывода на орбиту соответствующего спутника. К тому же, надо придумать, как доставить это электричество на Землю.  

 

Ученые работают над этой задачей. В марте 2015 года японцы сообщили, что им удалось превратить 1,8 киловатт энергии в микроволны и отправить их на расстояние пятидесяти метров.

2. Энергия человеческого тела

По нашей планете шагают семь миллиардов человек. Они проходят огромные расстояния и тратить массу энергии. Разработчики в разных странах ищут способ использовать эту энергию с пользой, например, для зарядки гаджетов. Удобно было бы: хочешь зарядить смартфон — пойди полчаса погуляй.

 

Генератор энергии для зарядки гаджетов уже есть — Ampy, на Кикстартере он собрал 300 000 долларов. Его уже можно купить за 50 долларов. Правда, чтобы реально зарядить телефон, необходимо не ходить, а бегать — при ходьбе выделяется слишком мало энергии.

 

Генератор энергии Ampy move

 

А в Лондоне энергию шагов в электричество преобразовывает тротуарная плитка.

3. Энергия приливов

Пять стран в мире уже используют энергию приливов и вполне довольны результатами, но потенциал у этой технологии гораздо выше. Для примера: у одних только Соединенных Штатов Америки береговая линия имеет потенциал выработки около 252 миллиарда киловатт в год.

4. Энергия водорода

Водород составляет 74% от всей массы Вселенной. Но мы пока что не используем энергию водорода повсеместно, потому что атомы водорода обычно соединяются с атомами кислорода, углерода и азота. И для их разделения необходимо потратить энергию, что в целом превращает весь процесс добычи энергии водорода в пустую трату времени. Но ученые во всем мире работают над этим вопросом, а процесс спонсируют такие крупные компании, как "Хюндай", "Хонда" и "Тойота".

5. Энергия магмы

В 2010 году в Исландии, Сальвадоре и на Филиппинах, странах-лидерах по производству энергии благодаря теплу земных глубин, было произведено 10 700 мегаватт электричества.   

6. Ядерные отходы

Только 5% атомов урана используются в реакции деления. Остальные попадают в кучу ядерных отходов, которые человечество вынуждено будет хранить тысячелетиями. Частные исследователи и компании активно ищут способ использовать эти остатки в качестве дополнительного источника энергии, а компания "Хитачи" уже разработала дизайн соответствующего реактора.

7. Солнечная энергия из встраиваемых источников

Солнечные фермы — это, конечно, классно, но очень удобно было бы вырабатывать энергию в каждой отдельной квартире. Например, покрывая оконные стекла специальным составом, превращающим любой кусок стекла в фотогальванический элемент, собирающий солнечную энергию.

8. Энергия морских водорослей

Водоросли содержат в себе энергосберегающие масла. На одном гектаре можно получать до 68 000 литров биотоплива. Такая ферма уже есть в Алабаме.  

10. Термоядерная энергия

Раньше ученые могли только мечтать о том, чтобы создать машину, которая сможет воспроизвести процессы, происходящие на Солнце. Но во Франции уже начали строительство Международного термоядерного экспериментального реактора, хотя все равно процесс движется не очень быстро.

 

В любом случае, к моменту, когда нефть наконец-то закончится, а весь уголь выкопают и сожгут, у человечества уже будет как минимум несколько вариантов замены, а в ближайшее время наверняка появятся и другие предложения.

 

via

 

Вышел инфографический справочник "Энергетика Украины". В нем, кроме темы альтернативной энергетики, с помощью яркой инфографики рассказано и об ископаемой, об энергетическом потенциале Украины, о реформах в энергетической индустрии. Чтобы скачать справочник, кликни на баннер ниже.

 

Справочник подготовило контент-маркетинговое агентство Top Lead при поддержке экспертов из Американской торговой палаты в Украине и партнеров:  юридической формы AEQUO Law Firm, компаній ДТЭК, Bosch Украина, Henry-Bleyzer. Аналитический партнёр — Business Views. Информационные партнеры: компания "Нафтогаз Украины", информационное агентство "Интерфакс-Украина", информационно-аналитическое издание "Энергореформа".

businessviews.com.ua

Транспорт без нефти. Мировая энергетическая революция [Как возобновляемые источники энергии изменят наш мир]

Транспорт без нефти

Транспорт является основным потребителем нефти. В 1973 г. в данном секторе было сожжено 45,4 % добытого мирового черного золота, а в 2012 г. его доля составила уже 63,7 %

Оптимистичные прогнозы будущего потребления нефти, выдаваемые объединениями экспортеров нефти, Международным энергетическим агентством, аналитиками нефтяных компаний, основываются фактически на единственной ключевой гипотезе: благосостояние граждан Китая и Индии будет расти, соответственно, они будут покупать автомобили, а мировая нефтяная индустрия получит сотни миллионов новых клиентов.

Прогноз ОПЕК обещает умеренный мировой рост потребления нефти как в среднесрочной (до 2019 г.), так и в долгосрочной (до 2040 г.) перспективе главным образом за счет развивающихся рынков[148], поскольку спрос на нефть в странах «золотого миллиарда» стагнирует уже десятилетие. С 2010 по 2040 г. потребление нефтепродуктов в транспортном секторе в странах ОЭСР (32 страны) сократится на 10 %, считают аналитики нефтяного гиганта Exxon. В то же время в остальном мире потребление должно удвоиться. Более половины роста мирового рынка в этот период будет обеспечено совместно Китаем и Индией[149].

В то же время существуют другие точки зрения и иные тенденции. «Мы [т. е. человечество], без сомнения, заменим нефть в сфере наземного транспорта на электричество и топливные элементы. Вопрос только в том, займет это 20 или 40 лет», – говорит Джереми Грэнтам, один из крупнейших управляющих инвестициями в мире[150]. Уже сегодня, на наших глазах электромобили и автомобили на топливных элементах (fuel cells) начинают серьезно теснить двигатель внутреннего сгорания.

Прошлое и настоящее электромобиля

Что представляет собой электромобиль? Это автомобиль, приводимый в движение электрическим мотором, аккумуляторы которого заряжаются «от розетки». Различают «чистые» электромобили, источником движения которых являются только электромоторы (plug-in), и «гибридные», сочетающие в себе двигатели внутреннего сгорания и электрические (plug-in hybrids).

Электромобиль известен давно, с 80-х гг. XIX века, на рубеже XIX и XX веков он был популярен, но уступил преимущество более эффективному средству передвижения, оснащенному двигателем внутреннего сгорания. Чем объясняется происходящий на наших глазах ренессанс транспортных средств на электрической тяге? Он обусловлен сочетанием растущего понимания необходимости борьбы с глобальным потеплением климата и сокращения выбросов парниковых газов, обеспокоенности мирового сообщества непредсказуемостью цен на нефть и развития автомобилестроения, электродвигателя и аккумуляторных технологий.

Является ли электромобиль чистым транспортным средством? С точки зрения использования первичной энергии электричество считается самым «грязным» видом, поскольку для производства электроэнергии могут сжигаться невозобновляемые ресурсы, а ее доставка сопровождается сетевыми потерями. Разумеется, источник и место производства электроэнергии имеют значение. Заряжать автомобиль энергией, произведенной чадящей в черте города угольной ТЭЦ, не очень-то экологично. Поэтому в последнее время производители и регуляторы стремятся реализовывать в данной сфере комплексные или «замкнутые» экологические решения, предполагающие поставку чистой (произведенной из ВИЭ) электрической энергии для зарядки электромобилей. В Европе, Северной Америке и технологически развитых странах Азии активно строятся жилые (и нежилые) дома с интегрированными автомобильными зарядными станциями, источником энергии для которых являются также интегрированные в здание солнечные модули и системы аккумулирования энергии.

Насколько нынешнее увлечение человечества электромобилем серьезно? Ведь в истории уже отмечались случаи повышения интереса к электромобилю, потом сходившие на нет, например в 70-х гг. прошлого столетия. Сегодняшние обстоятельства, тренды и статистика показывают, что в этот раз все гораздо серьезнее.

Во-первых, современная политика крайне положительно относится к вопросам стимулирования электрического транспорта, а широкие слои граждан в разных странах мира являются горячими сторонниками экологичного образа жизни.

Во-вторых, в 2013–2014 гг. электромобиль стал товаром массового спроса, его серийное производство наладили все ведущие, в том числе китайские, игроки автомобильного рынка. Техника стала доступнее, количество проданных электромобилей доказывает еще сомневающимся потенциальным покупателям, что это обыкновенное, практичное и надежное транспортное средство. Владение автомобилями с двигателем внутреннего сгорания, особенно большого литража, постепенно становится моветоном.

По состоянию на сентябрь 2014 г. в мире было продано более 600 000 электромобилей, включая plug-in гибриды, а к концу года их парк насчитывал уже 740 000[151]. В ряде стран легковые электромобили уже начинают занимать весомую долю в продажах автотранспортных средств. Например, в Норвегии в 2013 г. она составила 6,1 %[152].

Больше, быстрее, дальше, дешевле

По прогнозам Международного энергетического агентства к 2020 г. электромобили займут 2 %-ную долю мирового легкового автомобильного парка, что в числовом выражении составит 20 млн единиц[153]. Центр исследований автотранспорта в Институте Гельзенкирхена (Германия) считает, что к 2025 г. в Европе в легковом сегменте будут продаваться исключительно электромобили и автомобили с гибридными двигателями[154]. Швеция намерена к 2030 г. обеспечить 100 %-ный переход автомобильного транспорта на неуглеродные виды топлива – речь идет об электромобилях и автомобилях на биодизеле[155]. К 2040 г. 75 % километров, пройденных легковым транспортом, будет приходиться на электромобили[156]. Стремительность распространения электротранспорта подтверждает тот факт, что количество станций зарядки электромобилей в Японии уже превысило число обычных бензиновых заправочных станций[157].

В ответ на недовольство потребителей долгими сроками зарядки электромобилей были созданы и развиваются станции быстрой зарядки, позволяющие заряжать аккумуляторы в десять раз быстрее, чем от бытовой розетки. В декабре 2014 г. в Европе начал осуществляться проект ELECTRIC (European Long-Distance Electric Clean Transport Road Infrastructure Corridor), предусматривающий строительство 155 современнейших станций быстрой зарядки на основных трассах, связывающих Швецию, Данию, Голландию и Германию[158]. Автоконцерны BMW и Volkswagen объединяются для строительства сети станций быстрой зарядки, связывающей Западное и Восточное побережье США[159].

Дальнейший рост рынка электромобилей во многом зависит от развития аккумуляторных технологий. Сегодня основным видом батарей, применяемых в электромобилях, являются литий-ионные (Li-Ion) аккумуляторы и их подвиды. Они давно известны, совершенствуются, становятся легче, мощнее, дешевле, повышая доступность электромобиля для покупателей. Цена «топливного устройства», т. е. аккумулятора, с помощью которого приводится в движение электромотор, является важным фактором стоимости и, соответственно, конкурентоспособности электромобиля. И здесь наблюдается многообещающая тенденция.

В частности, прогнозируется, что колоссальные инвестиции в производство литийионных аккумуляторов, осуществляемые Илоном Маском (бренд Tesla) и другими производителями, приведут к снижению цены батарей в два раза к 2020 г.[160] Консалтинговая компания McKinsey в 2012 г. прогнозировала падение цены с $500–600 до $200 за киловатт-час к 2020 г.[161] (на американском рынке электромобиль становится абсолютным конкурентом традиционного бензинового транспортного средства при цене примерно $250 за киловатт-час). Между тем к этому уровню цен производители приближаются уже сейчас, а Илон Маск считает, что возможно достичь ценового уровня $100 раньше 2020 г.[162]

Не исключено, что прорывом в развитии аккумуляторной техники станет использование графена в производстве батарей. Испанская компания Graphenano разработала аккумуляторы, которые на 77 % (!) дешевле и легче используемых сегодня, обеспечивают запас хода 1000 км и при этом заряжаются всего за десять минут[163].

Бурное развитие аккумуляторных технологий для автомобильной индустрии также подстегивает рост рынка систем бытового и промышленного хранения энергии и, кроме того, превращает автомобиль в составную часть будущей энергетической системы. «К 2030 г. пункты зарядки электромобилей и автомобилей на топливных элементах появятся практически везде и образуют распределенную инфраструктуру для получения энергии из электросети и возврата ее в сеть»[164].

Вернувшись к прогнозам развития нефтяного рынка и гипотезе бурного развития его азиатского сегмента, отметим, что руководство Китая и китайский народ весьма обеспокоены экологическими проблемами страны. Китайское правительство прикладывает значительные усилия для стимулирования чистого транспорта. Это и налоговые льготы, и дополнительный налог на бензин, и весомые субсидии гражданам на приобретение электромобиля (вплоть до $10 000 на автомобиль)[165]. Китай планирует довести количество электромобилей до 500 000 в 2015 г. и до 5 млн к 2020 г. К слову, по дорогам Поднебесной сегодня ездят примерно 150 млн двухколесных транспортных средств с электродвигателями. Начиная с 2016 г. 30 % государственных закупок автотранспорта должно приходиться на электромобили. В сеть, которая к концу 2015 г. должна состоять из 400 000 станций зарядки электромобилей, вкладываются десятки миллиардов долларов государственных инвестиций[166]. Собственную сеть электрозаправок строит в Китае и Tesla. Если мы добавим сюда административные возможности китайского руководства по реализации своей «политической воли», мировые перспективы двигателя внутреннего сгорания тускнеют еще больше. Последние статистические данные и прогнозы показывают, что радужные планы сырьевых гигантов в части китайского рынка могут и не сбыться и спрос на нефтяное топливо в Китае активно и долгосрочно расти не будет[167].

Другой азиатский гигант, Индия, также строит амбициозные планы по развитию возобновляемой энергетики и альтернативного транспорта. В настоящее время действует государственный план, предусматривающий реализацию 6–7 млн электромобилей до 2020 г.[168]

Кроме того, развиваются, переходя в серийную стадию, и альтернативные технологии аккумулирования энергии, приводящей в движение электромоторы. По дорогам Европы уже ездит «Квант», спортивный седан, разгоняющийся до сотни за 2,8 секунды благодаря электродвигателю мощностью 920 л. с. Откуда такие показатели, не снившиеся и Ferrari? Такую силу и динамику обеспечивает не нефть, а соленая вода – электродвигатель работает на проточных аккумуляторах (flow batteries).

Водородные технологии?

В 2014 г. в массовую продажу стали поступать автомобили на топливных элементах (fuel cells). Топливный элемент – устройство, в котором в результате химической реакции веществ вырабатывается электрический ток. Обычно этими веществами являются водород и кислород.

Технология топливных элементов известна давно, их принцип действия был открыт еще в первой половине XIX века. Серийно топливные элементы довольно длительное время используются в космической отрасли, в том числе они применялись на российском корабле многоразового использования «Буран». Автомобильная промышленность начиная с 1990-х гг. создавала экспериментальные образцы соответствующих машин, а в ряде городов мира уже курсируют автобусы на топливных элементах. Наконец, Toyota первой начала коммерческую реализацию легковых автомобилей FCV (fuel cell vehicle), выпустив свой Mirai.

В принципе, автомобиль на топливных элементах также является электромобилем, поскольку приводится в движение электромотором. Принципиальное отличие здесь в источнике энергии. Если обычный электромобиль приводится в действие электроэнергией, которая была произведена ранее и накоплена в аккумуляторах («заливаемое в бак» топливо здесь – электричество), то в автомобиле на топливных элементах электроэнергия производится «на месте» – в топливном элементе (топливо – водород).

Использование водородных технологий давно занимает умы исследователей, промышленников и политиков. Однако на пути их широкого применения существуют преграды технологического плана.

Водород не содержится в природе в чистом виде, его нужно производить, выделять, т. е. затрачивать труд, ресурсы, энергию. Подавляющая часть используемого сейчас человечеством водорода производится из природного газа. То есть сама идея экологически чистого топлива, так сказать, извращается. Водород может производиться из воды, но данный процесс связан с существенными затратами электрической энергии. Даже если мы используем для его получения чистую «зеленую» электроэнергию, это все равно воспринимается как растрата драгоценного энергоресурса. Поэтому довольно широко распространено мнение, что «автомобили на водородных топливных элементах являются тупиком с технологической, практической и климатической точки зрения»[169].

В то же время водород может производиться не путем расходования специально произведенной для этой цели электроэнергии, а посредством использования «излишков» солнечного или ветряного электричества, одновременно выступая в качестве накопителя энергии. Такой избыток, как мы знаем, возникает в энергосистемах как на микроуровне, в домохозяйствах, которые в летний сезон сталкиваются с перепроизводством электричества, так и на уровне экономики в целом, если доля ВИЭ в энергетике становится сколько-нибудь значительной. Ярким примером такого переизбытка является ситуация на германском оптовом рынке электроэнергии, на котором в солнечные летние воскресные дни зачастую устанавливаются отрицательные цены. Концепция сохранения излишков электроэнергии путем их преобразования в газ носит название power-to-gas («энергия-газ») и уже достаточно широко опробована на практике.

Таким образом, дальнейшее развитие автомобиля на топливных элементах во многом зависит от развития систем экономически и экологически оправданного получения водорода. Сегодня пока еще трудно однозначно утверждать, что его ждет счастливая судьба.

Альтернатива для большого транспорта

Возможность перехода на альтернативные виды топлива активно прорабатывается также и в сфере грузового автомобильного транспорта. Здесь помимо использования электрических аккумуляторов, топливных элементов, биотоплива и их комбинаций планируются проекты по устройству линий электропередач на автомагистралях для передвижения грузовиков-троллейбусов. Стопроцентный перевод грузоперевозок на неуглеродные виды топлива к 2050 г. предусматривается, например, в немецкой «Бизнес-модели энергетического поворота»[170].

Кроме того, давление на нефть в транспортном секторе будет происходить и со стороны конкурирующего ископаемого топлива – природного газа. Citibank в исследовании под названием «Энергетический дарвинизм» прогнозирует, что в среднесрочной перспективе газ может отобрать десятки процентов рынка грузового, морского и железнодорожного транспорта у нефти. Например, до конца десятилетия 30 % грузового транспорта в США может быть переведено на природный газ[171].

Возможности использования альтернативных видов топлива, водородных технологий и топливных элементов активно изучаются также и в авиастроении. Перевод авиатранспорта на альтернативные виды топлива пока вроде бы представляется фантастикой. Но многие ли знают, что еще в 1980-х гг. на топливных элементах летал (первым в мире!) опытный образец переоборудованного отечественного Ту-154 под маркой Ту-155?

Сегодня авиационная отрасль взяла на себя обязательства вдвое сократить выбросы CO2 к 2050 г., и авиапроизводители активно тестируют возможности использования альтернативного топлива и топливных элементов для выполнения этой задачи. Также ведутся эксперименты и с применением в авиации возобновляемого топлива (биодизеля и биоэтанола).

В 2011 г. был совершен первый трансатлантический полет с применением биотоплива. Самолет марки Gulfstream, заправленный в соотношении 50/50 обычным авиационным и «зеленым» дизелем (Honeywell Green Jet Fuel), одной из разновидностей биодизеля, вылетел из Нью-Джерси, США, и благополучно приземлился в Париже[172]. В конце 2014 г. состоялся экспериментальный полет самолета Boeing 787 (Dreamliner) на смеси традиционного авиационного топлива (85 %) и «зеленого» дизеля[173]. В 2015 г. китайская авиакомпания Hainan Airlines осуществила первый коммерческий перелет, в котором двигатели самолета Boeing 737 работали на 50 %-ной смеси биотоплива и традиционного топлива. Примечательно, что использованное биологическое сырье было разработано китайским нефтехимическим гигантом Sinopec[174].

Итак, в сфере транспорта отмечаются следующие тенденции. Альтернативные виды транспортного топлива бурно развиваются, используемые технологии становятся эффективными и доступными для потребителей. Пожалуй, мы являемся свидетелями переломного момента, в который привычные, обкатанные и казавшиеся непоколебимыми технологии в короткий промежуток времени заменяются другими. Вспомните вакуумные кинескопы телевизоров или аналоговую фотографию с проявкой снимков в ванной. Автомобиль, работающий на нефтепродуктах, скоро отправится туда же – в нашу память.

librolife.ru