Энергетики это: Энергетика — Что такое Энергетика?

Энергетика — Что такое Энергетика?

Энергетика — это область хозяйственно-экономической деятельности, науки и техники, охватывающая энергетические ресурсы, производство, передачу, преобразование, аккумулирование и распределение различных видов энергии.

Целью энергетики является обеспечение производства энергии путем преобразования первичной, природной энергии во вторичную, например в электрическую или тепловую, энергию.
При этом производство энергии чаще всего происходит в несколько стадий:
  • получение и концентрация энергетических ресурсов;
  • передача ресурсов к энергетическим установкам;
  • преобразование с помощью электростанций первичной энергии во вторичную;
  • передача вторичной энергии потребителям.
Суммарное потребление первичной энергии в мире составляет (по состоянию на 1.
1.2017):
  • нефть — 31,5%,
  • уголь — 28%,
  • природный горючий газ — 22%,
  • биотопливо — 10%,
  • АЭС — 5,5%,
  • гидроэнергия — 2%,
  • прочие источники энергии — 1%.
Топливно-энергетические ресурсы – важнейший фактор мировой политики и успешного развития мировой экономики.
Мировое потребление первичных энергоресурсов оценивается примерно в 10 млрд т нефтяного эквивалента в год.

Энергетика каждого государства функционирует в рамках созданной энергетической системы (энергосистемы), которая представляет собой совокупность всех звеньев цепочки получения, преобразования, распределения и использования всех видов энергии, связанных в одно целое общностью режима и непрерывностью процесса производства и распределения электрической и тепловой энергии, т. е. источников энергоресурсов, электростанций, котлов, турбин, генераторов, бойлеров, линий электропередачи, трансформаторов и потребителей электрической энергии.


Ключевыми показателями деятельности энергосистемы являются установленная мощность электростанций (сумма паспортных мощностей всех генераторов электростанции, которая может меняться в процессе реконструкции действующих генераторов или установки нового оборудования), выработка электроэнергии (как правило, их единичная электрическая мощность бывает от 500 до 1000 и более МВт) и потребление электроэнергии.

Типы энергетики

Энергетику принято делить на традиционную и нетрадиционную энергетику.

Традиционная энергетика

Традиционная энергетика в начале 21 в. – основной поставщик электроэнергии в мире.
Ее получают на электростанциях (ТЭС, АЭС, ГЭС).

Нетрадиционная энергетика

А к нетрадиционной энергетике относятся возобновляемые источники энергии, включающие преобразование энергии солнечной радиации, внутренней теплоты Земли, энергии ветра, приливов; мини-ГЭС и микроГЭС; технологии получения биотоплива; магнитогидродинамические генераторы (МГД-генераторы), а также нетрадиционные технологии использования традиционных невозобновляемых источников энергии (топлив) – производство синтетического жидкого топлива, водоугольного топлива, технологии по переработке вторичных твердых бытовых отходов, новые энергетические установки или преобразователи (в т.
ч. с прямым преобразованием) разных видов энергии в электрическую и тепловую, управляемый термоядерный синтез и др.

Российская электроэнергетика | Ассоциация «НП Совет рынка»

Основные нормативные акты

Нормативная правовая база электроэнергетики состоит из множества актов разной юридической силы, принимаемых в соответствии и во исполнение основного закона отрасли – Федерального закона от 26.03.2003 № 35-ФЗ «Об электроэнергетике».

Договор о присоединении к торговой системе оптового рынка (ДОП) не является нормативным актом, однако его условия обязательны для всех субъектов оптового рынка. Заключение этого договора — один из обязательных этапов получения статуса субъекта оптового рынка. Сторонами по договору являются организации коммерческой и технологической инфраструктур оптового рынка с одной стороны, и субъект оптового рынка – с другой. Регламенты оптового рынка и стандартные формы договоров, заключаемых на оптовом рынке, – приложения к договору.

Как и ДОП, они разрабатываются и утверждаются Ассоциацией «НП Совет рынка».

Регулирование

Система государственного регулирования и контроля в электроэнергетике представляет собой набор полномочий Правительства Российской Федерации, федеральных органов исполнительной власти (в первую очередь, Министерства энергетики и Федеральной антимонопольной службы) и органов исполнительной власти субъектов Российской Федерации в области государственного регулирования и контроля в электроэнергетике. Основные полномочия закреплены в главе 5 федерального закона от 26.03.2003 № 35-ФЗ «Об электроэнергетике».

Структура отрасли

Субъекты

Субъекты электроэнергетики — это компании, которые производят, передают, покупают и продают электрическую, тепловую энергию и мощность, а также организации, которые осуществляют оперативно-диспетчерское управление энергосистемой, организацию торговли электрической энергией и мощностью (ст. 3 Федерального закона от 26.03.2003 № 35-ФЗ «Об электроэнергетике»).

В электроэнергетике сочетаются монопольные (передача, системное управление) и конкурентные (выработка и сбыт) виды деятельности.

Генерирующие компании осуществляют выработку и реализацию электрической энергии и мощности на оптовом или розничных рынках сбытовым организациям либо конечным потребителям. Сбытовые организации приобретают электрическую энергию и мощность на оптовом и розничных рынках и продают ее конечным потребителям.

Потребители электрической энергии — это лица, приобретающие электрическую энергию для собственных бытовых и (или) производственных нужд. Крупные потребители (например, промышленные предприятия) могут приобретать электрическую энергию непосредственно на оптовом рынке (ОРЭМ). Остальные потребители покупают электрическую энергию у энергосбытовых компаний, в том числе гарантирующих поставщиков, а также у производителей электрической энергии, работающих на розничном рынке.

К организациям технологической инфраструктуры относятся: организация, осуществляющая диспетчерское управление (АО «СО ЕЭС»), организация, управляющая единой национальной электрической сетью (ПАО «ФСК ЕЭС»), и межрегиональные распределительные сетевые компании (МРСК). К организациям коммерческой инфраструктуры относятся совет рынка — объединение всех субъектов электроэнергетики и крупных потребителей электрической энергии (Ассоциация «НП Совет рынка»), коммерческий оператор оптового рынка (АО «АТС») и организация финансовых расчетов (АО «ЦФР»).

Диспетчерское управление

Оперативно-диспетчерское управление в Единой энергосистеме России осуществляет Системный оператор (АО «СО ЕЭС»). Главная функция Системного оператора – контроль за соблюдением технологических параметров функционирования энергосистемы. Для исполнения этой функции Системный оператор может отдавать обязательные к исполнению команды генерирующим и сетевым компаниям, потребителям с регулируемой нагрузкой. Также Системный оператор контролирует очередность вывода в ремонт генерирующих и сетевых мощностей, осуществляет контроль за исполнением инвестиционных программ генерирующими и сетевыми компаниями. Системный оператор участвует в обеспечении функционирования оптового рынка электроэнергии и мощности: осуществляет актуализацию расчетной модели, на основе которой Коммерческий оператор производит расчет объемов и цен на электроэнергию оптовом рынке электроэнергии и мощности, осуществляет процедуру выбора состава включенного генерирующего оборудования (ВСВГО), проводит конкурентный отбор мощности (КОМ) и обеспечивает функционирование балансирующего рынка – торговли отклонениями фактических объемов производства и потребления электроэнергии от плановых.

Тариф на услуги по оперативно-диспетчерскому управлению в электроэнергетике ежегодно утверждаются приказом ФАС России.

100 процентов голосующих акций АО «СО ЕЭС» принадлежит государству.

Сетевая инфраструктура

Сетевые организации осуществляют передачу электрической энергии по электрическим сетям и технологическое присоединение энергопринимающих устройств потребителей электрической энергии, энергетических установок генерирующих компаний и объектов электросетевого хозяйства иных владельцев к электрическим сетям.

Деятельность сетевых организаций является естественно-монопольной и регулируется государством. Регулирование включает не только установление в той или иной форме соответствующих тарифов (платы) за оказанные с надлежащим качеством услуги, но и обеспечение недискриминационного доступа потребителей услуг сетевых организаций к электрическим сетям, включая утверждение органами исполнительной власти условий типовых договоров и порядка их заключения.

Услуги по передаче электрической энергии предоставляются сетевой организацией на основании договора о возмездном оказании услуг по передаче электрической энергии. Договор на оказание услуг по передаче является публичным и обязательным для заключения со стороны сетевой организации по обращению потребителя услуг.

Основные обязательства сетевой организации и потребителя услуг при исполнении договора на передачу электрической энергии устанавливаются Правилами недискриминационного доступа (постановление Правительства Российской Федерации от 27. 12.2004 № 861).

Система тарифов на услуги по передаче электрической энергии основана на следующих двух главных принципах:

Каскадный принцип: часть необходимой валовой выручки (НВВ) сетевых организаций на высоком уровне напряжения учитывается вместе с НВВ сетевых организаций на среднем напряжении при формировании тарифа на среднем уровне напряжения и так далее по цепочке до низкого уровня напряжения. Соответственно, для потребителя услуг по передаче тариф включает расходы по оплате услуг по передаче всей «вышестоящей» сетевой инфраструктуры, с использованием которой осуществлялась (могла осуществляться) передача электроэнергии для этого потребителя;

Принцип единых («котловых») тарифов. Тарифы на услуги по передаче электрической энергии для потребителей в одном регионе на одном классе напряжения (а также в иных сопоставимых условиях) должны быть равны, вне зависимости от того, к сетям какой сетевой организации они присоединены.

Коммерческая инфраструктура

Совет рынка создан для организации на началах саморегулирования эффективной системы оптовой и розничной торговли электрической энергией и мощностью. Основные функции совета рынка: ведение реестра субъектов оптового рынка; принятие решения о присвоении или лишении статуса субъекта оптового рынка; разработка и внесение изменений в ДОП, регламенты оптового рынка, стандартные формы договоров на оптовом рынке; разрешение споров в соответствии с правилами оптового рынка; формирование общей позиции субъектов рынка по проектам нормативных правовых актов; мониторинг и контроль за соблюдением правил оптового рынка и ДОП; мониторинг ценовой ситуации на рынках; сопровождение программы поддержки генерации, основанной на использовании возобновляемых источников энергии; участие в работе региональных органов регулирования тарифов.

Регулирование рынка через коллегиальные решения представителей всех категорий участников в рамках постоянно действующего органа – Наблюдательного совета

Коммерческий оператор (АО «АТС») отвечает за организацию торговли на оптовом рынке электрической энергии и мощности: определение объемов и стоимости по договорам участников ОРЭМ, допуск к торговой системе, организацию коммерческого учета, расчет цен и объемов по итогам конкурентного отбора на сутки вперед, определение составляющих цен на электрическую энергию и мощность, обязательных для применения гарантирующими поставщиками (ГП) при продаже электроэнергии на розничных рынках.

Тарифы на услуги коммерческого оператора ежегодно утверждаются ФАС России.

Акционерное общество «Центр финансовых расчетов» (АО «ЦФР») также относится к организациям коммерческой инфраструктуры. Акции распределены между Ассоциацией «НП Совет рынка» и АО «АТС». Компания выступает на оптовом рынке унифицированной стороной по сделкам и заключает на оптовом рынке от своего имени договоры, обеспечивающие оптовую торговлю электрической энергией и мощностью в соответствии со стандартными формами и (или) предварительными условиями, предусмотренными Договором о присоединении, участвует в проведении финансовых расчетов участников оптового рынка, формирует и направляет на исполнение в кредитную организацию расчетные документы на оплату электрической энергии (мощности), услуг, штрафных санкций и осуществляет контроль за их исполнением. Плата за услугу АО «ЦФР» утверждается Наблюдательным советом совета рынка.

Рынок

На территории Российской Федерации действует двухуровневый рынок электрической энергии и мощности. Крупные производители электрической энергии и крупные покупатели участвуют в отношениях по купле-продаже электрической энергии и мощности на оптовом рынке электрической энергии и мощности Российской Федерации (ОРЭМ). На оптовом рынке обращаются два отдельных товара – электрическая энергия и мощность. Производители и покупатели электрической энергии, не участвующие в торговле на оптовом рынке, являются субъектами розничных рынков электрической энергии. На розничном рынке обращается один товар – электрическая энергия.

Территория Российской Федерации с точки зрения особенностей функционирования оптового рынка электроэнергии и мощности разделена на ценовые зоны, неценовые зоны и технологически изолированные территориальные электроэнергетические системы.

В ценовых зонах оптового рынка электрическая энергия и мощность реализуются с использованием существующих рыночных механизмов. В них законодательно установлен запрет на совмещение естественно-монопольных видов деятельности с конкурентными. Организации и их аффилированные лица не имеют права совмещать деятельность по передаче электрической энергии и оперативно-диспетчерскому управлению с деятельностью по производству и купле-продаже электрической энергии в границах одной ценовой зоны оптового рынка (ст. 6 Федерального закона от 26.03.2003 №36-ФЗ). Таким образом, генерирующая компания, например, может владеть сбытовыми организациями, но не имеет права владеть сетями. Однако совмещение функций сетевой и энергосбытовой организации допускается, если на сетевую компанию решением Минэнерго России возлагается исполнение функций гарантирующего поставщика до проведения конкурса и выбора нового гарантирующего поставщика.

В неценовых зонах оптового рынка (Архангельская и Калининградская области, Республика Коми, регионы Дальнего Востока), где по технологическим причинам организация рыночных отношений в электроэнергетике пока невозможна, реализация электроэнергии и мощности осуществляется по особым правилам и по регулируемым ценам (тарифам).

В технологически изолированных территориальных электроэнергетических системах и на территориях, технологически не связанных с Единой энергетической системой России и технологически изолированными территориальными электроэнергетическими системами, ввиду отсутствия или ограничения конкуренции, реализация электроэнергии и мощности осуществляется только по регулируемым ценам (тарифам). Требование об обеспечении разделения по видам деятельности на них не распространяются. Деятельность по оперативно-диспетчерскому управлению в технологически изолированных территориальных электроэнергетических системах осуществляется без участия системного оператора субъектами оперативно-диспетчерского управления, функционирующими в пределах этих систем.

Это вам не СПГ. Европа воскрешает «страшные» источники энергии

МОСКВА, 8 фев — ПРАЙМ, Андрей Карабьянц. Согласно исследованию компании IHS Markit, в случае прекращения поставок газа из России Европе придется использовать все возможные источники энергоносителей — даже те, от которых давно отказались из-за опасности или неэкологичности. Рост поставок СПГ не привел к существенному снижению европейских цен на газ, а, если события пойдут по негативному сценарию, возможен новый скачок вверх.

В МИД Франции рассказали, хватит ли стране газа на зиму

Компания IHS Markit, которая на Западе считается поставщиком «критически важной информации, консалтинговых услуг и аналитических материалов в сфере энергетики», опубликовала доклад «Снабжение Европы газом: испытание на прочность». В докладе утверждается, что рост импорта СПГ в Европу компенсировал резкое снижение поставок природного газа из России через территорию Украины. Более того, в случае полного прекращения украинского транзита существует возможность увеличения импорта СПГ, чтобы не допустить дефицит газа на европейском рынке.

Однако в случае сокращения поставок из России по другим маршрутам — минуя территорию Украины — придется использовать все возможные источники: уголь и атомную энергетику, а также остающиеся запасы в подземных газовых хранилищах, чтобы не допустить усугубления энергетического кризиса в Европе.

ИМПОРТ СПГ КОМПЕНСИРОВАЛ СНИЖЕНИЕ ТРАНЗИТА ЧЕРЕЗ УКРАИНУ

В январе 2021 года транзит российского газа через Украину упал до рекордно низкого уровня — 50 млн куб. м/сут., что в два раза меньше по сравнению с тем же месяцем годом ранее. Однако сокращение транзита имело ограниченный негативный эффект для европейского рынка газа благодаря увеличению импорт СПГ.

Fitch: Европа и Азия продолжат перетягивать друг у друга свободный СПГ

«Европа уже испытала на себе «двойное сокращение» поставок из России. В результате кардинально изменилась структура импорта газа в Европу по сравнению с прошлым годом. Импорт СПГ значительно вырос и компенсировал это сокращение», — заявил Майкл Стоппард, главный стратег по мировому газовому рынку IHS Markit.

В докладе указывается на снижении роли Украины, как транзитной страны, через которую Россия осуществляет поставки газа на европейский рынок.

По оценкам IHS Markit, поставки СПГ существенно выросли в январе 2022 года, достигнув 34% от всего импорта газа в Европу. При этом доля трубопроводного газа из России снизились до 17%. Больше всего СПГ в Европу поставили США. Импорт американского СПГ вырос до рекордного уровня — 245 млн куб. м/сут. В январе совокупные поставки СПГ на европейский рынок составили 490 млн куб. м/сут. Тенденция к увеличению сохраняется в этом месяце — в первые пять дней февраля импорт СПГ в среднем составил 605 млн куб. м/сут., а 3 февраля он достиг максимального объема 710 млн куб. м/сут.

Из-за роста импорта значительно увеличилась загрузка европейских терминалов по приему и регазификации СПГ — с 18% в январе 2021 года до 75% в прошлом месяце. Несмотря на значительное увеличение загрузки, остающиеся свободные мощности терминалов позволяют наращивать импорт СПГ, чтобы предотвратить возникновение дефицита газа на европейском рынке в случае полного прекращения транзита через Украину. Кроме того, в крайнем случае можно увеличить отбор газа из подземных хранилищ, полагают эксперты HIS Markit.

Полное прекращение транзита через Украину не грозит дефицитом газа на европейском рынке, но приведет к повышению мировых цен, поскольку в Европу будут перенаправлены потоки СПГ с других направлений, говорится в докладе.

«До сих пор это был ценовой кризис, а не кризис снабжения… Объемы поставок газа достаточны, чтобы обеспечить основные потребности до конца зимнего отопительного сезона. Но высокие цены уже привели к закрытию ряда промышленных предприятий и увольнению рабочих в Европе», — сообщил Шанкари Сринивасан, вице-президент IHS Markit.

ПРИДЕТСЯ ИСПОЛЬЗОВАТЬ ВСЕ ВОЗМОЖНЫЕ ИСТОЧНИКИ

Увеличение поставок СПГ может компенсировать дальнейшее сокращение или даже полное прекращение транзита российского газа через Украину. Однако если уменьшатся потоки газа, идущие в Европу по другим маршрутам, то дефицит наступит мгновенно — одних поставок СПГ будет недостаточно. При таком сценарии, который в IHS Markit считают маловероятным, для обеспечения Европы необходимыми энергоносителями потребуется использовать все возможные источники.

Ряд стран ЕС выступили против признания атомной энергетики «зеленой»

«В случае экстремального, пусть даже маловероятного сценария, когда все потоки российского газа будут перекрыты, нехватки СПГ на мировом рынке и ограниченных мощностей европейских терминалов придется использовать все возможные источники, чтобы избежать энергетического кризиса… Придется потреблять больше угля, увеличить выработку электроэнергии на АЭС — задействовать мощности, которые были ранее законсервированы, использовать стратегические резервы, отложить закрытие электростанций. Также придется увеличить отбор газа из хранилищ», — уверен Стоппард.

Большая часть этих источников была ограничена или вовсе ушла в утиль по разным причинам — страхи по поводу вреда экологии или опасности утечки радиации, как в случае с АЭС. До прошлого года Европа сохраняла курс на полный отказ от атомной энергетики, однако в условиях перехода к «зеленому» курсу возобновляемые источники энергии не оправдали надежд, а газ оказался слишком дорогим.

Вдобавок, его мало и становится еще меньше. В начале отопительного сезона запасы газа в европейских хранилищах находились ниже среднего уровня за последние годы. Зимой они сократились до самого низкого уровня, но их достаточно для обеспечения потребностей Европы до конца отопительного сезона. Однако Европа завершит отопительный сезон с рекордно низкими запасами в подземных хранилищах.

По мнению Стоппарда, низкие запасы в подземных хранилищах являются основной причиной высоких цен на газ в Европе. Дальнейшее их сокращение заставит европейцев значительно увеличить закупку газа, чтобы накопить в хранилищах газ в объеме, который необходим для прохождения следующего отопительного сезона.

«Северсталь» снижает выбросы парниковых газов за счет «зеленой» энергетики

22 ноября 2021

ПАО «Северсталь», одна из ведущих в мире вертикально-интегрированных сталелитейных и горнодобывающих компаний, работает над планомерным снижением выбросов в атмосферный воздух парниковых газов. С 2017 года «Северсталь» уменьшила удельный выброс парниковых газов с 2,09 до 2,06 т СО2/т стали при среднемировом показателе 2,30.

По словам генерального директора дивизиона «Северсталь Российская сталь» и ресурсных активов Евгения Виноградова, цель компании – уменьшить интенсивность выбросов парниковых газов на 3% к 2023 году по сравнению с уровнем 2020 года. Это позволит снизить интенсивность выбросов СО2 на тонну стали с 2,063 тонн/на тонну стали до 2,001 тонн/на тонну стали.

Использование вторичных ресурсов – коксового, доменного газов, которые образуются в процессе производства продукции, позволяет Череповецкому металлургическому комбинату (ЧерМК), крупнейшему активу компании, сокращать потребление природного газа на технологию для производственных площадок и на генерацию собственной электроэнергии, тем самым обеспечивая снижение эмиссии парниковых газов.

По итогам 2020 г. доля собственной генерации на ЧерМК составила 81%, при этом доля доменного и коксового газов в структуре топлива станций за 2020 г – 77,5 %. На Череповецкой площадке компания не использует уголь в качестве топлива для выработки электроэнергии.

Часть собственной генерации ЧерМК относится к «зеленой» энергетике – это газовые утилизационные бескомпрессорные турбины (ГУБТ), где для генерации электроэнергии на ГУБТ не сжигается топливо, а используется избыточное давление вторичного энергоресурса — доменного газа. Цель в области энергетики ЧерМК – обеспечение 95% выработки собственной электроэнергии от общей потребности к 2023 г.

«Всего потребление доменного и коксового газа на ЧерМК составляет около 15 млрд м3 в год и учитывая, что энергетическая ценность этих газов, в том числе, обусловлена наличием в них чистого водорода до 13% в доменном и до 60% в коксовом газе, его использование позволяет экономить ископаемое углеродсодержащее топливо, существенно приближая нас к целям по снижению климатического следа», – отметил Евгений Виноградов.

Снижение выбросов парниковых газов будет, в том числе, достигнуто за счет технического перевооружения производственных мощностей и внедрения наилучших доступных технологий на всех активах компании. Что касается энергетики ЧерМК, то это строительство котельной с котлоагрегатом №11, что позволит компании увеличить собственную генерацию электроэнергии и внести вклад в охрану окружающей среды.

«Сегодня можно смело инвестировать в любые направления энергетики»

Сегодня можно смело инвестировать в любые направления энергетики, это даст результат, отметил Председатель Комитета Госдумы РФ по энергетике, Президент Российского газового общества Павел Завальный 21 января 2022 года в ходе онлайн пресс-конференции, отвечая на вопрос журналиста ЭПР о проблематике привлечения инвестиций в энергетическую отрасль.

«На фоне тех цен, которые сейчас показывает рынок, прежде всего, мировой, а мы, по сути, экспортируем все виды энергоресурсов, можно констатировать: это хорошее время для инвестиций, для окупаемости проектов, даже, может быть, в какой-то степени рисковых», — подчеркнул депутат.

По его мнению, рост цен на энергорынке продлится как минимум еще 5-10 лет, поскольку те решения в пользу развития зеленой энергетики, которые принимались, носят больше популистский характер, а энергетика и экономика не могут перестроиться так быстро, да и водородная генерация враз не появится.

«Водород – более дорогая история, чем традиционная энергетика, и она никогда не будет дешевле. Это тоже нужно понимать, это нагрузка на экономику, возможное снижение роста ВВП. Популистские решения, которые принимаются сегодня, спровоцировали кризис цен на энергорынке. То, что мы сейчас видим по нефти – практически 90 долларов за баррель, это еще не предел. Я думаю, мы выйдем за 100 долларов. Производителей устраивает этот уровень цен, а более высокие цены будут стимулировать альтернативную энергетику, приближать конец эры углеводородов», — сказал Павел Завальный

Однако, по оценкам экспертов и специалистов, того же Международного энергетического агентства, углеводородный характер энергетики сохранится в перспективе 15-20-30 лет.

«Сегодня углеводороды занимают в мировом энергобалансе 54%, а в дальнейшем на них будет приходиться 50-52% — это все равно значительная доля. Учитывая, что население на планете растет, страны развиваются, спрос на энергию будет увеличиваться. И, дай бог, чтобы ВИЭ компенсировали этот рост спроса на электроэнергию, на энергию в целом. Однако, я считаю, что рано хоронить традиционную энергетику. И сейчас самое время инвестировать в отрасль», — резюмировал спикер.

ЭПР                                    

#энергетика

#новости_энергетики

Энергетики приравняли к наркотикам – Газета Коммерсантъ № 85 (3661) от 21.05.2007

На прошлой неделе Федеральная служба РФ по контролю за оборотом наркотиков (Госнаркоконтроль) заявила, что готова выступить с инициативой о запрете ввоза и реализации энергетиков, если сумеет доказать их вред для здоровья. Производители напитков, включая корпорации Coca-Cola и PepsiCo, надеются, что Госнаркоконтроль не реализует свои угрозы, но готовятся к тотальным проверкам.

Руководство Федеральной службы РФ по контролю за оборотом наркотиков (ФСКН) предлагает запретить энергетические напитки, если будет доказан их вред для здоровья. Такое заявление сделал в пятницу, 18 мая, замглавы ведомства Владимир Зубрин в рамках военно-патриотического сбора «Честь. Доблесть. Достоинство», организованного управлением соцзащиты населения ЦАО Москвы и ФСКН. «Энергетические напитки тоже своего рода наркотики. Там содержатся психотропные вещества, которые, по данным наших экспертов, вызывают состояние эйфории, веселья, активности и ведут к разрушению организма»,— пояснил господин Зубрин.

В пятницу в ведомстве отказались конкретизировать, относятся ли слова представителей службы к каким-то конкретным брэндам и производителям или распространяются на всю категорию в целом. Там также отказались назвать ингредиенты, претензии к которым возникли у специалистов Госнаркоконтроля.

Энергетические напитки — безалкогольные или слабоалкогольные напитки, содержащие компоненты, способствующие физическому и эмоциональному подъему. В состав всех энергетиков входят кофеин, таурин (аминокислота, вырабатывающаяся в мышцах и поступающая в организм с пищей), а также каротин — натуральный компонент клеток человека, снижающий утомляемость. В состав также могут входить экстракт гуараны, женьшеня. Такие напитки имеют противопоказания по состоянию здоровья, а также рекомендованную дозу употребления — обычно не более 300-400 мл в сутки.

Как сообщили Ъ в лаборатории токсикологии ГНЦ наркологии Росздрава, насколько сильно влияют энергетические напитки на организм человека, пока неизвестно. «Исследования в этой области еще идут,— заявил Ъ руководитель лаборатории токсикологии Владимир Нужный.— Одно можно сказать: это небезопасно».

«Нам неизвестно фактов реализации на территории России энергетических напитков, имеющих в своем составе вещества или препараты, относящиеся к психотропным»,— подчеркивается в пресс-релизе Союза производителей безалкогольных напитков (объединяет крупнейших игроков рынка — Coca-Cola, PepsiCo, «Хэппилэнд» и др. ). «Все напитки и ингредиенты для их производства сертифицированы в структурах Роспотребнадзора. На них есть гигиенические сертификаты, если бы они содержали какие-либо запрещенные вещества, ни одна инспекция их бы просто не выдала»,— сообщили в пресс-службе «Хэппилэнда». В компании заверяют, что готовы к проверкам. «Безалкогольные напитки с тонизирующими компонентами Red Bull и ‘Red Bull без сахара’, произведенные австрийской ‘Ред Булл ГмбХ’, продаются в 135 странах мира. Количественный и качественный состав напитков, продающихся в России, аналогичен составу напитков, распространяемых в других странах»,— добавляют в ООО «Ред Булл».

Емкость российского рынка энергетиков составляет порядка 9-10 млн литров в объемном и $30-32 млн в денежном выражениях. Что составляет 3-4% рынка слабоалкогольных коктейлей и менее 1% всего рынка безалкогольных напитков. Основные игроки рынка — PepsiCo (брэнд Adrenalin Rush занимает 38% рынка), Red Bull (32%), Coca-Cola (Burn — 14%), «Хэппилэнд» (Red Devil — 8%). Доля столичного рынка — порядка 60%.

Госнаркоконтроль не первое ведомство, выступающее против свободного оборота энергетических напитков. Главному санитарному врачу РФ Геннадию Онищенко уже удалось ограничить распространение напитков в ночных клубах. «Мы (Госсанэпиднадзор.— Ъ) будем запрещать энергетики. Это точно»,— коротко прокомментировал он Ъ. Готовы бороться с энергетиками и в Совете федерации. Член комитета по науке, культуре, образованию и здравоохранению Борис Шпигель считает, что «молодежь необходимо спасать от энергетиков». «Безусловно, некоторые производители энергетических напитков добавляют в продукт вещества, которые действуют на нервную систему слишком возбуждающе. Для молодых организмов это опасно. К примеру, напиток Red Bull содержит в себе повышенную дозу кофеина. И остальные энергетики тоже нуждаются в тщательной экспертизе»,— заявил господин Шпигель Ъ.

Светлана Ъ-Ментюкова, Анна Ъ-Героева

Росатом Госкорпорация «Росатом» ядерные технологии атомная энергетика АЭС ядерная медицина

 

Мировой уровень выделяемого углекислого газа составляет около 32 млрд тонн в год и продолжает расти. Прогнозируется, что к 2030 году объем выделяемого углекислого газа превысит 34 млрд тонн в год.

Решением проблемы может стать активное развитие ядерной энергетики, одной из самых молодых и динамично развивающихся отраслей глобальной экономики. Все большее количество стран сегодня приходят к необходимости начала освоения мирного атома.

Установленные мощности мировой атомной энергетики составляют 397 гигаватт. Если бы вся эта мощность генерировалась за счет угольных и газовых источников, то в атмосферу ежегодно выбрасывалось бы дополнительно около 2 млрд тонн углекислого газа. По оценкам межправительственной группы экспертов по изменению климата, все бореальные леса (таежные леса, расположенные в северном полушарии) ежегодно поглощают около 1 млрд тонн СО2, а все леса планеты – 2,5 млрд тонн углекислоты. То есть, если за критерий взять влияние на уровень СО2 в атмосфере, атомная энергетика соизмерима с «экологической мощностью» всех лесов планеты.

В чем преимущества ядерной энергетики?

Огромная энергоемкость

1 килограмм урана с обогащением до 4%, используемого в ядерном топливе, при полном выгорании выделяет энергию, эквивалентную сжиганию примерно 100 тонн высококачественного каменного угля или 60 тонн нефти.

Повторное использование

Расщепляющийся материал (уран-235) выгорает в ядерном топливе не полностью и может быть использован снова после регенерации (в отличие от золы и шлаков органического топлива). В перспективе возможен полный переход на замкнутый топливный цикл, что означает практически полное отсутствие отходов.

Снижение «парникового эффекта

Интенсивное развитие ядерной энергетики можно считать одним из средств борьбы с глобальным потеплением. К примеру, атомные станции в Европе ежегодно позволяют избежать эмиссии 700 миллионов тонн СО2. Ежегодно работа всех АЭС российского дизайна в мире экономит выбросы парниковых газов в объеме более 210 млн тонн CO2-экв.

Развитие экономики

Строительство АЭС обеспечивает экономический рост, появление новых рабочих мест: 1 рабочее место при сооружении АЭС создает более 10 рабочих мест в смежных отраслях. Развитие атомной энергетики способствует росту научных исследований и объемов экспорта высокотехнологичной продукции.

Самые низкие показатели травматизма

Согласно исследованиям, на АЭС фиксируется самый низкий процент несчастных случаев со смертельным исходом (см. иллюстрацию, источник – публикация Всемирной ядерной ассоциации (WNA) за 2019 год, цитирующая исследование Института Пауля Шеррера).

Полные затраты на производство электроэнергии. Доклад АЯЭ ОЭСР, 2018, 215 c. pdf, 10.46 Мб

Что такое энергия? | Энергетические основы для химии в средней школе

Бритни
Что такое энергия? Большинство из них, вероятно, понимают концепцию энергии или, по крайней мере, мы можем распознать ее, когда видим.

Крис
Вот несколько основных понятий, которые помогут нам определить энергию. Во-первых, для того, чтобы что-то изменить, требуется энергия. Например, чтобы превратить этот карандаш № 2 из одного полезного пишущего предмета в два менее полезных предмета, нам нужно затратить энергию.

Бритни
Энергия — это способность выполнять работу. Но мы не говорим о том, чтобы ходить на работу или выполнять работу по дому, мы говорим о работе, как она определяется в физических науках. Работа – это приложение силы для перемещения объекта в направлении действия силы. Например, когда вы крутите педали велосипеда или когда электрический двигатель поднимает лифт. Энергия сохраняется. Так что это значит? Это означает, что одна форма энергии может быть преобразована в другую форму, но общее количество энергии остается прежним.Другими словами, энергию нельзя ни создать, ни уничтожить.

Крис
Один из самых простых способов распознать энергию — это узнать, какие формы она может принимать. Вся энергия делится на две категории: потенциальная и кинетическая энергия. Потенциальная энергия зависит от положения объекта или расположения его составных частей. Кинетическая энергия – это энергия движения. Подумайте об энергии кирпича, лежащего на вашей ноге, по сравнению с кирпичом, брошенным вам на ногу. У движущегося кирпича больше кинетической энергии, и вы с болью осознаете это, когда он передает часть этой энергии на вашу ногу. Когда оба кирпича лежат на вашей ноге, они имеют одинаковую потенциальную энергию.

Бритни
Существует четыре основных типа потенциальной энергии. Во-первых, у нас есть химическая энергия. Химические связи удерживают атомы вместе. Чтобы разорвать эти связи и раздвинуть атомы дальше друг от друга, требуется энергия. Энергия высвобождается, когда образуются новые связи и атомы сближаются.Химическая энергия – это источник энергии в нашей пище. Наше тело переваривает пищу, например, этот бутерброд, и использует энергию, чтобы что-то делать.

Другим видом потенциальной энергии является механическая энергия. Механическая энергия накапливается в устройстве за счет приложения силы, как запасенная энергия в натянутой тетиве. После высвобождения накопленная энергия преобразуется в кинетическую энергию.

Два других типа потенциальной энергии включают ядерную энергию и гравитационную энергию. Гравитационная энергия связана с положением объекта в гравитационном поле.Этот теннисный мяч имеет более высокую потенциальную энергию здесь, чем когда он падает на землю.

Крис
Хорошо, достаточно о потенциальной энергии. Поговорим о кинетической энергии. Во-первых, это гидро- или ветроэнергетика. Все движущиеся объекты обладают кинетической энергией, которая может передаваться другим объектам при столкновениях. Например, движение воздуха может заставить ветряные мельницы качать воду или производить электричество.

Говоря об электричестве, есть еще электрическая энергия. Электрическая энергия – это энергия, связанная с движением ионов и электронов.Когда электроны текут по проводам, мы называем это электричеством. Кроме того, существует лучистая энергия, исходящая от световых волн, рентгеновских лучей и микроволн, и она окружает нас повсюду.

А еще есть тепловая энергия. Тепловая энергия – это энергия, возникающая в результате движения атомов и молекул и связанная с их температурой. Чем быстрее движутся частицы, тем больше количество энергии и тем выше температура.

Звуковая энергия возникает в результате периодического движения материи в среде.Звук может распространяться через газы, твердые тела и жидкости. Почти любую материю, но не через космический вакуум, потому что материи там нет. Итак, вы знаете ту фразу из старого научно-фантастического фильма о том, как «в космосе никто не услышит, как вы кричите»? Полностью верно. И немного страшно.

Итак, основные виды потенциальной и кинетической энергии. Все эти разговоры об энергии вызывают у меня желание ее поглотить.

Бритни
Это мой бутерброд?!

Крис
Ухх… потенциально …

1. Энергия является физической величиной

Учение о природе энергии подкрепляется 8 ключевыми понятиями:

1.1 Энергия – это количество, которое передается от системы к системе. Энергия – это способность системы совершать работу. Система совершила работу, если она приложила силу к другой системе на некотором расстоянии. Когда это происходит, энергия передается от одной системы к другой. Во время этого процесса по крайней мере часть энергии также преобразуется из одного вида в другой.Можно отслеживать, сколько энергии передается в систему или из нее.

1.2 Энергия системы или объекта, в результате которой возникает его температура, называется тепловой энергией. Когда происходит чистая передача энергии от одной системы к другой из-за разницы температур, передаваемая энергия называется теплотой. Передача тепла происходит тремя способами: конвекцией, теплопроводностью и излучением. Как и любая передача энергии, теплопередача включает в себя силы, действующие на расстоянии на некотором уровне при взаимодействии систем.

1.3 Энергия не создается и не уничтожается. Изменение общего количества энергии в системе всегда равно разнице между количеством переданной энергии и количеством переданной энергии. Общее количество энергии во Вселенной конечно и постоянно.

1.4 Энергия, доступная для выполнения полезной работы, уменьшается по мере ее передачи от системы к системе. Во время всех передач энергии между двумя системами часть энергии теряется в окружающую среду. В практическом смысле эта потерянная энергия была «израсходована», хотя она все еще где-то рядом.Более эффективная система будет терять меньше энергии, вплоть до теоретического предела.

1.5 Энергия бывает разных форм и может быть разделена на категории. Формы энергии включают световую энергию, упругую энергию, химическую энергию и многое другое. Вся энергия делится на две категории: кинетическая и потенциальная. Кинетика описывает типы энергии, связанные с движением. Потенциал описывает энергию, которой обладает объект или система из-за его положения относительно другого объекта или системы и сил между ними.Некоторые формы энергии являются частично кинетической и частично потенциальной энергией.

1.6 Химические и ядерные реакции связаны с переносом и преобразованием энергии. Энергия, связанная с ядерными реакциями, намного больше, чем энергия, связанная с химическими реакциями для данного количества массы. Ядерные реакции происходят в центрах звезд, в ядерных бомбах, а также в ядерных реакторах деления и синтеза. Химические реакции широко распространены в живых и неживых системах Земли.

1.7 Для количественного определения энергии используется множество различных единиц. Как и в случае с другими физическими величинами, с энергией связано множество различных единиц измерения. Например, джоули, калории, эрги, киловатт-часы и БТЕ — все это единицы энергии. Учитывая количество энергии в одном наборе единиц, всегда можно преобразовать его в другой (например, 1 калория = 4,186 джоулей).

1.8 Мощность – это мера скорости передачи энергии. Полезно говорить о скорости, с которой энергия передается от одной системы к другой (энергия за время).Эта скорость называется мощностью. Один джоуль энергии, передаваемой за одну секунду, называется ваттом (т. е. 1 джоуль в секунду = 1 ватт).

Энергия — это слово, имеющее множество значений, но не имеющее универсального определения

Какой тип энергии здесь изображен? Американские горки Thunder Dolphin в Токио, Япония, развивают скорость до 81 мили в час. Фото Бена Гарни.

Происхождение: фото Бена Гарни
Повторное использование: Этот товар предлагается в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/ Вы можете повторно использовать этот элемент в некоммерческих целях, если вы указываете авторство и предлагаете любые производные работы под аналогичной лицензией.

В нашей повседневной жизни мы постоянно взаимодействуем с различными формами энергии. Энергия содержится в бензине, кошачьем корме и звездах, и энергия переходит из одной формы в другую посредством ветра, движения и тепла. Итак, с чего начать обучение тому, что интуитивно очевидно, но в то же время абстрактно и сложно?

Этот принцип помогает учащимся ознакомиться с некоторыми основами энергии, многие из которых основаны на физике.Мы хотим, чтобы учащиеся освоились с концепцией того, что энергия существует во многих формах, может передаваться из одной системы в другую и может быть измерена.

Хотя определить термин «энергия» сложно, нетрудно определить, описать и измерить конкретные виды энергии.

Механическая энергия — это энергия механических систем, таких как мяч, катящийся по рампе, или шарик, выпущенный из рогатки. Механическая энергия может быть в трех формах:

  • Гравитационная потенциальная энергия — это энергия объекта или системы из-за гравитационного притяжения.Например, мы можем рассчитать механическую энергию мяча, который вылетит из высокого окна, или гравитационную потенциальную энергию воды в водохранилище, используемом для гидроэнергетики.
  • Кинетическая энергия — это энергия движения объекта. Мчащийся автомобиль, парящий в воздухе бейсбольный мяч и лыжник, скользящий вниз по склону, — все это примеры объектов с кинетической энергией. Маховики — это метод хранения кинетической энергии.
  • Упругая потенциальная энергия — это энергия, запасенная в растянутой пружине, резиновой ленте или другом эластичном материале.

Тепловая энергия – это энергия, возникающая в результате кинетической энергии молекул вещества. Горячий чайник имеет больше тепловой энергии, чем холодный. Предметы, которые кажутся теплыми, излучают тепловую энергию, а передача тепловой энергии вызывает изменения температуры.

Лучистая энергия — это энергия электромагнитного излучения, такого как видимый свет, микроволны или рентгеновские лучи.

Химическая энергия — это энергия, запасенная в химических связях.Бензин и продукты питания являются примерами соединений с химической потенциальной энергией.

Ядерная энергия — это название, данное энергии, которая возникает в результате преобразования массы в энергию во время ядерных реакций. Это мощный и обильный источник энергии, потому что небольшое количество массы может быть преобразовано в большое количество энергии, как описано знаменитым уравнением Эйнштейна E=mc 2 .

Независимо от того, какую форму принимает энергия, энергия имеет числовое значение, которое мы можем измерить и присвоить объектам или системам.Когда система претерпевает некоторые изменения, энергия может быть преобразована из одного вида энергии в другой.


Учащиеся могут испытать и распознать различные формы энергии

Понимание того, как определяются и измеряются различные виды энергии, дает основу для изучения других аспектов энергии. Понятия потери энергии, передачи энергии от одной системы к другой и способов измерения энергии являются важными понятиями для преподавания энергии. Хотя может возникнуть соблазн пропустить эти основы и начать преподавать ветряные турбины и солнечные панели, важно установить систему отсчета для понимания того, что такое энергия, прежде чем обсуждать различные виды топлива, источники энергии и использование энергии.

Что удивительно в энергии, так это то, как одна форма энергии может быть преобразована в, казалось бы, несвязанные формы энергии. Джеймс Прескотт Джоуль провел новаторские эксперименты, показавшие, что некоторое количество механической энергии может быть преобразовано в такое же количество тепловой энергии. Например, взрыв преобразует химическую потенциальную энергию в кинетическую энергию, лучистую энергию и тепловую энергию. Лучистая энергия может быть преобразована в электрическую с помощью фотогальванического элемента. Тепловая энергия может быть преобразована в электрическую с помощью термоэлектрического генератора.

Во всех случаях преобразования энергии часть энергии преобразуется в тепловую энергию. Поскольку эта энергия часто не может быть восстановлена ​​с пользой, эта тепловая энергия часто считается потраченной впустую или потерянной.

Помощь учащимся в понимании этих идей

Происхождение: Изображение из галерей изображений Microsoft
Повторное использование: Этот товар предлагается в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike http://creativecommons. org/licenses/by-nc-sa/3.0/ Вы можете повторно использовать этот элемент в некоммерческих целях, если вы указываете авторство и предлагаете любые производные работы под аналогичной лицензией.

Неправильные представления распространены, когда дело доходит до понимания форм энергии. С одной стороны, у всех нас есть интуитивное представление о том, что такое энергия. Но наука об энергии может быть сложной. Учителя должны найти золотую середину между точными объяснениями, не упрощая и не создавая дополнительных заблуждений.

Распространенным камнем преткновения является понятие мощности и единиц для описания энергии и мощности. В метрической системе единицами измерения энергии являются джоули. Джоуль — это количество энергии, необходимое для ускорения объекта массой 1 кг до скорости 2 м/с или для подъема объекта массой 1 кг примерно на 10 см по вертикали. Калории, БТЕ и киловатт-часы — это другие единицы, которые можно использовать для измерения энергии.

Мощность, то есть скорость передачи энергии, измеряется в джоулях в секунду, также называемых ваттами. В отличие от других единиц, описывающих ставки (например, мили в час для скорости, доллары в час для заработной платы), единица «Ватт» уже имеет встроенную единицу измерения «в секунду». Без знакомого «в секунду» в единицах измерения студенты часто думают, что ватт — это количество энергии, а не скорость , с которой передается энергия. Например, лампочка мощностью 100 Вт потребляет 100 Дж электроэнергии в секунду, преобразовывая ее в основном в тепловую энергию.

К этой путанице добавляется единица киловатт-час.Киловатт-час равен 1000 Вт, умноженным на 3600 секунд, или 3,6 миллиона джоулей. Это обычная единица энергии, используемая электроэнергетическими предприятиями при выставлении счетов,

.

Похожим и забавным примером путаницы между электроэнергией и энергией является то, что электрические коммунальные предприятия часто называют «энергетическими» компаниями, хотя продаваемым ими продуктом является энергия.

Принесите эти идеи в свой класс

На данный момент в Альберте построен демонстрационный проект «Eavor-Lite», предназначенный для проверки основных концепций и технологий. Он показал, что боковые скважины могут быть точно ориентированы, термосифонный эффект работает, а затраты и производительность завода можно надежно прогнозировать заранее. У компании есть три или четыре коммерческих завода на разных стадиях планирования; Вероятно, следующим будет завод, который планируется запустить в 2021 году в Геретсриде, Германия. (Он воспользуется льготными тарифами Германии.) Во Франции и Нидерландах Eavor обеспечит теплом; в Японии электричество; в Германии смесь.

Когда я разговаривал с президентом Eavor Джоном Редферном и руководителем отдела развития бизнеса Полом Кэрнсом, они рассказали мне о недавнем изменении их конструкции, которое уменьшит занимаемую площадь и обеспечит еще более точное бурение. Вместо того, чтобы две вертикальные скважины располагались на расстоянии, они будут находиться рядом друг с другом. От них ответвляются боковые колодцы, оставаясь параллельными до тех пор, пока они не сойдутся на конце.Вот так:

Поскольку скважины находятся так близко друг к другу, они могут использовать «магнитную локацию» (с передатчиком в одной скважине и приемником в другой), чтобы оставаться на фиксированном расстоянии друг от друга. Встреча в конце легче, чем встреча в середине.

Что касается землепользования, после первоначального бурения единственной частью, которая технически должна быть наземной, является охладитель воздуха, который охлаждает воду перед ее опусканием. Линии электропередач, даже сам электрогенератор, могли быть под землей.И если есть охладитель воды, а не воздухоохладитель, он тоже может быть под землей. «Теоретически, — говорит Кэрнс, — у вас может быть нулевой след на поверхности».

Поскольку все, что нужно Ивору для работы, — это горячие породы, которые достаточно надежно расположены практически под любым местом в мире, это позволяет избежать дорогостоящих исследований и моделирования. «Мы не умнее, — говорит Редферн, — у нас просто гораздо более простые теоретические задачи».

Эвор

Eavor-Loop может выступать в качестве базовой (всегда включенной) мощности, но он также может выступать в качестве гибкого, управляемого источника питания — он может увеличиваться и уменьшаться почти мгновенно, дополняя переменную энергию ветра и солнца. Он делает это, ограничивая или отключая поток жидкости. Поскольку жидкость дольше остается под землей, она поглощает все больше и больше тепла.

Таким образом, в отличие от солнечной энергии, снижение мощности электростанции не тратит впустую (сокращает) энергию. Жидкость просто заряжается, как аккумулятор, так что при повторном включении выдает мощность, указанную на паспортной табличке. Это позволяет заводу «формировать» свою продукцию так, чтобы она соответствовала практически любой кривой спроса.

Джейми Берд, которая руководит Организацией геотермального предпринимательства в Техасском университете в Остине, настроена оптимистично в отношении AGS (она беспокоится о проблемах с общественностью, с которыми сталкивается EGS), но она предупреждает, что Eavor — как и другие многообещающие геотермальные стартапы Fervo Energy, GreenFire Energy и Sage Geosystems — еще не во всем разобрались, несмотря на уверенные заявления.«Я хочу, чтобы у них это было в сумке, — говорит она, — но у них ее пока нет в сумке».

Направленное бурение при высоких температурах, выше 150°C или около того, остается затруднительным, поскольку оборудование подвержено плавлению (опять же, инженеры-нефтяники и газовики не разрабатывали свои технологии с учетом высоких температур). По мере того, как горная порода становится более твердой, оборудование также должно быть закалено до дополнительных вибраций. И электронику надо лучше изолировать.

Проект Eavor-lite позволяет добывать только тепло около 70°C.(Это не было коммерчески жизнеспособным.) Чтобы сделать геотермальную работу, Eavor и другим компаниям нужно будет освоить углубление и повышение температуры. «Вы не можете экономически выгодно производить геотермальную энергию при температуре 90 ° C», — говорит Бирд. «150, да, вы добираетесь туда. 250, о, да. 300, ты солидный».

Она подчеркивает, что непреодолимых барьеров не существует, если в дело вложено достаточное количество технических ноу-хау и капитала. По ее словам, проблема извлечения геотермальной энергии из глубоких, сухих и горячих пород «в значительной степени представляет собой постепенную инженерную проблему, которая, будучи решена, решает проблему энергии.

«Решает энергию» может показаться громкой болтовней, но в данном случае это не пустой звук.

СМУ

Необычайные перспективы геотермальной энергетики

Основная проблема, связанная с возобновляемыми источниками энергии, заключается в том, что самые большие источники, ветер и солнце, непостоянны. В то время как электростанции, работающие на ископаемом топливе, которые работают на угле и газе, являются «диспетчерскими» — их можно включать и выключать по требованию — ветер и солнечная энергия приходят и уходят вместе с ветром и солнцем.

Создание системы электроснабжения на основе ветра и солнца означает, таким образом, заполнение пробелов, поиск источников, технологий и методов, которые можно использовать, когда ветер и солнечная энергия не работают (скажем, ночью). И электроэнергетическая система должна быть чрезвычайно безопасной и надежной, потому что обезуглероживание означает электрификацию всего, перевод транспорта и тепла на электричество, что существенно повысит общий спрос на электроэнергию.

Таким образом, большие споры в мире чистой энергии, как правило, связаны с тем, как далеко могут продвинуться ветер, солнечная энергия и батареи сами по себе — 50 процентов от общего спроса на электроэнергию? 80 процентов? 100?) и какие источники следует использовать для их дополнения.(См. эту часто цитируемую статью 2018 года в журнале Joule о необходимости «твердых низкоуглеродных ресурсов».)

В настоящее время сторонники возобновляемых источников энергии предпочитают больше аккумулировать энергию, но, по крайней мере, на данный момент аккумулирование остается слишком дорогим и ограниченным для выполнения полной работы. Другие основные возможности «укрепления» электроснабжения — ядерная энергетика или энергетика на ископаемом топливе с улавливанием и секвестрацией углерода — имеют свои собственные проблемы и страстные сторонники за и против.

Геотермальная энергия, если ее можно заставить надежно и экономично работать в более горячих, сухих и глубоких породах, является идеальным дополнением к энергии ветра и солнца. Она возобновляема и неисчерпаема. Он может работать в качестве базовой мощности круглосуточно, в том числе ночью, или «отслеживать нагрузку», чтобы компенсировать колебания возобновляемых источников энергии. Он доступен почти во всем мире, надежный источник энергии и рабочих мест, который, поскольку он находится в основном под землей, устойчив к большинству погодных (и человеческих) бедствий.Он может работать без загрязнения или парниковых газов. Тот же источник, из которого вырабатывается электроэнергия, может также использоваться для подпитки систем централизованного теплоснабжения, которые обезуглероживают строительный сектор.

Проверяет все флажки.

«Наша проблема не в том, что у нас есть враги, — говорит Латимер. «Если вы хотите поговорить с демократами, мы производим безуглеродную электроэнергию 24/7 — последняя часть головоломки для полностью обезуглероженного электроэнергетического сектора. Если вы поговорите с республиканцами, то это американская изобретательность, заставляющая наш буровой флот работать на ресурсе, который обеспечен топливом, не зависит от импорта и возвращает к работе нефтяников и газовиков. Это красивая двухсторонняя история. Проблема в том, что о нас просто не говорят».

Нефть и газ спешат на помощь?

Одна вещь, которая может заставить больше людей говорить о геотермальной энергии, — это несколько счастливая возможность, которую она предлагает нефтегазовой отрасли, которая страдает от избыточного предложения, постоянно низких цен и падения спроса, вызванного пандемией. Следовательно, это кровоизлияние рабочих мест.

Вокруг много людей, которые кое-что знают о бурении. Мелани Стетсон Фриман/The Christian Science Monitor через Getty Images

Geothermal кишит стартапами, которым особенно нужны инновации и опыт в технологии бурения, те самые навыки, которые уже есть у многих нефтяников и газовиков. Они могли бы использовать эти навыки, чтобы сделать планету более безопасной для будущих поколений. Это совпадение навыков — вот что вдохновляет предпринимательскую организацию Берда в области геотермальной энергии и конкурс стоимостью 4,65 миллиона долларов, который Министерство энергетики запустило в этом году, чтобы объединить геотермальные инновации с партнерами в обрабатывающей промышленности.

Никогда не было лучшего времени, чтобы начать геотермальный стартап или присоединиться к нему — большинство из них потерпят неудачу, но где-то там есть будущий миллиардер.

Ветераны индустрии обратили на это внимание. Это произвело фурор, когда несколько месяцев назад «Король гидроразрыва» — Мукул Шарма, инженер по нефтегазовой отрасли в UT Austin, который сыграл ключевую роль в разработке гидроразрыва пласта, — запустил новое предприятие EGS под названием Geothermix.

«Когда мы начинали в нетрадиционных [нефтегазовых] месторождениях, было много проблем, которые нужно было решить, но со временем мы увеличили продуктивность скважин в 4–10 раз во многих сланцевых бассейнах», — сказал он. Тепловой бит.«Мы находимся очень рано на кривой обучения в контексте EGS, но я не сомневаюсь, что мы сможем применить опыт нефтегазовой отрасли за последнее десятилетие и успешно применить эти методы в EGS».

Латимер был инженером нефтегазовой отрасли до того, как переключился на геотермальную энергетику. Sage Geosystems была основана Львом Рингом и Лэнсом Куком, двумя давними ветеранами нефтегазовой отрасли. В Eavor работает несколько ветеранов O&G.

Промышленность тоже обращает на это внимание. «У нас есть хорошее небольшое преимущество, и мы бежим как черти, чтобы оставаться впереди него, — говорит Редферн, — но да, [крупные нефтегазовые компании] определенно обращают на это внимание.

Вполне вероятно, что крупные нефтегазовые компании в конечном итоге начнут скупать геотермальные стартапы. Инвестиции в геотермальную энергетику дали бы им возможность защитить часть своего портфеля от жестокого рынка нефти.

Для многих из этих компаний геотермальная энергия более естественна, чем ветровая и солнечная. «Тот факт, что компания использует основные отраслевые компетенции для производства экологически чистой энергии, — сказал Рао, — обеспечит ей устойчивость в отрасли, независимо от условий энергетического рынка.

Геотермальная промышленность остается относительно небольшой отраслью с рыночной капитализацией, исчисляемой однозначными миллиардами, в то время как нефть и газ представляют собой отрасль с оборотом в триллионы долларов. Нет никакого реального способа, которым геотермальная энергия может обещать поглотить все рабочие места, которые в настоящее время теряются в нефтегазовой отрасли.

Тем не менее, геотермальная энергия предлагает O&G то, в чем она остро нуждается: порт во время шторма. Это растущая отрасль экологически чистой энергетики, которая нуждается в умной рабочей силе, обученной разведке и бурению. Нефть и газ имеют один из тех.

Недавние технологические инновации в области нефти и газа приведут к ускорению геотермальной энергетики, особенно если политики смогут действовать сообща и предложить некоторую поддержку.Впереди крутая кривая обучения, и они только сейчас ускоряются, но следующее десятилетие, вероятно, будет более активным для геотермальной энергии, чем последние четыре.

С неисчерпаемым, управляемым, гибким возобновляемым источником энергии, который так близок к прорыву, видение мира, полностью возобновляемого источника энергии, кажется все менее и менее утопичным, все более и более соблазнительно доступным.

Энергетика — Введение в энергию и ее использование

Попробуйте подумать о чем-то, что не требует энергии, и вы далеко не уедешь. Даже мысли — даже мысли об энергии! немного энергии, чтобы это произошло. На самом деле все, что происходит в мир использует энергию того или иного вида. Но что такое энергия?

Энергия — это немного загадка. Большую часть времени мы не можем видеть это, но это повсюду вокруг нас. Оборотные автомобильные двигатели сжигают энергию, горячие чашки кофе удерживает энергию, уличные фонари, которые светят ночью, используют энергии, спящие собаки тоже потребляют энергию — абсолютно все, что вы может думать о том, использует энергию тем или иным образом.Энергия — это волшебство. вещь, которая заставляет другие вещи происходить. Все в мире либо энергия или материя («вещь» вокруг нас) и даже материя, когда вы действительно приступайте к делу, это своего рода энергия!

Картина: Сверхновая — это остатки взорвавшейся звезды, и это едва ли не самое впечатляющее высвобождение энергии, которое вы можете получить. Конкретно этот — гигантский взрыв пыльного газа диаметром 14 световых лет. (примерно 132 миллиарда километров) и устремляется наружу со скоростью 2000 км в секунду (или 4 миллиона миль в час).Композитное фото сверхновой звезды Кеплера предоставлено НАСА.

Потенциальная энергия и кинетическая энергия

Хотя в мире много видов энергии, все они падают на две широкие категории: потенциальная энергия и кинетический энергия. Когда энергия накапливается и ждет, чтобы что-то сделать, мы назовите это потенциальной энергией; «потенциал» просто означает, что энергия имеет способность сделать что-то полезное позже. Когда накопленная энергия используется для выполнения что-то, мы называем это кинетической энергией; «кинетический» означает движение и, как правило, когда запасенная энергия расходуется, она заставляет вещи двигаться или происходить.

Легко найти примеры как потенциальной, так и кинетической энергии. энергии в окружающем нас мире. Если вы толкнете валун в гору, вы найти это реальное усилие, чтобы добраться до вершины. Это потому что сила тяжести постоянно пытается притянуть вас (и валун) отступить. В науке мы говорим, что вы должны выполнять работу против силы тяжести толкнуть валун в гору. Выполнение работы означает вам нужно использовать энергию: мышцы вашего тела должны преобразовывать сахар и жир, чтобы получить энергию, необходимую для толкания валуна.Где же эта энергия идет? Хотя вы расходуете энергию во время лазания, ваше тело и валун также получает энергию — потенциальную энергию. Когда валун находится на вершине холма, вы можете отпустить его, чтобы он снова скатился вниз. Оно может катиться вниз, потому что он накопил потенциальную энергию. Другими словами, это имеет потенциал скатиться с холма сам по себе.

Работа: Вы должны «делать работу» против силы тяжести когда вы толкаете валун в гору и при этом теряете энергию; валун получает эту «потенциальную» энергию по мере подъема.

Когда валун начинает катиться вниз по склону, его потенциальная энергия имевшаяся наверху постепенно преобразуется в кинетическую энергию. Когда мы говорим под кинетической энергией мы обычно подразумеваем что-то имеет энергию, потому что оно движется. Все, что имеет массу (содержит некоторую материю, занимающую объем) и движется со скоростью определенная скорость (или скорость) имеет кинетическую энергию. Чем больше масса чего-то имеет, и чем быстрее он движется (чем выше скорость), тем кинетичнее энергия у него есть. Если грузовик и легковой автомобиль едут параллельно друг другу по трассе с той же скоростью у грузовика больше кинетическая энергия чем автомобиль, потому что он имеет гораздо большую массу.(Подробнее о наука о движении.)

Многие вещи, которые мы делаем каждый день, связаны с преобразованием энергии между потенциальной и кинетической. Поднимитесь на скалу по веревке, и чем выше вы подниметесь, тем больше у вас будет потенциальной энергии. Если вы спускаетесь вниз, ваша потенциальная энергия преобразуется в кинетическую по мере движения. Посредством когда вы достигаете дна, кинетическая энергия превращается в тепло (ваше восхождение оборудование и веревка неожиданно нагреются) и звук (веревка будет издавать шум, когда вы спускаетесь).

Рисунок: вы получаете потенциальную энергию каждый раз, когда поднимаетесь по лестнице. Ваши мышцы тянут ваше тело против силы тяжести, выполняя работу. Теоретически потенциальная энергия, которую ваше тело получает во время лазания, точно такая же, как и энергия пищи, которую оно теряет: одна форма энергии просто преобразуется в другую. (На практике вам нужно использовать больше энергии, чем вы думаете, потому что ваше тело тратит впустую довольно много энергии в процессе.) Наверху лестничного пролета вы можете превратить свою накопленную потенциальную энергию обратно в кинетическую энергию (движение). ) различными способами, например, соскальзывая с перил или прыгая с пожарного столба! Вы можете проследить каждый бит энергии, которую использует ваше тело, до пищи, которую вы едите, которая поступает от животных и растений и, в конечном счете, от Солнца.

Прочие виды потенциальной и кинетической энергии

Фото: Вот это я называю кинетической энергией! Космический корабль движется со скоростью около 40 000 км/ч (25 000 миль в час или 11 000 м/с). когда он снова выходит на орбиту Земли. Если предположить, что он весит около 30 000 кг, то, по моим расчетам, его энергии достаточно для питания электрический тостер постоянно уже около 30 лет! Фотография Аполлона-8, сделанная в 1968 году ВВС США с любезного разрешения НАСА на Викискладе.

Вещи могут иметь потенциальную и кинетическую энергию по другим причинам.Здесь еще несколько примеров. Грозовая туча, проходящая над головой, имеет « потенциал» для высвобождения электрической энергии в виде огромных разрядов молнии. другими словами, мы говорим, что он имеет электрический потенциал энергия. Предполагать вы хотите пустить стрелу из лука. Когда вы оттягиваете резинку тетиву, вы должны натянуть ее далеко за ее естественную форму. Как ты сделать это, вы даете ему то, что известно как эластичный потенциальная энергия (иногда его также называют механическим потенциалом энергия). Когда вы отпускаете тетиву, она использует накопленную потенциальную энергию для выстрела стрела по воздуху.

Как существует несколько видов потенциальной энергии, так и различные виды кинетической энергии. Когда грозовая туча выпускает электрическая потенциальная энергия в виде молнии, гигантские искры летят с неба наземь. Вспышка молнии — это огромный электрический разряд. текущий (поток электричества), движущегося по воздуху, — другими словами, это то, что мы может называться «электрической кинетической энергией». Мы также можем думать о звук, тепло и свет как примеры кинетической энергии, потому что они связаны с перемещением энергии из одного места в другое.

Фото: Молния — это огромный выброс электрической потенциальной энергии.

Тепловая энергия

Тепло — один из самых известных видов энергии в нашем мире, но это потенциальная энергия или кинетическая энергия? На самом деле может быть и то, и другое. Предположим, вы нагреваете железный брусок в огне, так что он раскаляется докрасна. если ты опустите его в ведро с холодной водой, вы сделаете огромное количество Стим. Энергия горячего стержня переходит в воду и нагревает ее. тоже, теряя при этом часть собственной энергии.Это означает, что Горячий брусок — брусок с тепловой энергией — обладает потенциальной энергией: он имеет возможность нагреть что-то еще.

Но у горячего стержня есть и кинетическая энергия. Внутри железного прута есть миллиарды атомов железа удерживаются вместе в жесткой структуре, называемой кристаллическая решетка. Это немного похоже на лазалку с атомами в конце. суставы. Хотя атомы в значительной степени закреплены в одном и том же месте, они постоянно шевелится. Каждый атом имеет немного кинетического энергия. Чем сильнее вы нагреваете железный прут и чем горячее он становится, тем более атомы колеблются — и тем больше у них кинетической энергии.В других Другими словами, тепло удерживается внутри стержня колеблющимися атомами и их кинетическая энергия. Идея о том, что тепло вызывается атомами и молекулами движение называется кинетическим теория материи.

Горячие объекты любят передавать свою тепловую энергию другим предметам поблизости. Если вы прикоснетесь к чему-то горячему, часть его тепловой энергии перетечет в вас — и ты обожжешься. Это называется теплопроводностью. Но ты не нужно трогать что-то, чтобы чувствовать его тепло. Если вы сидите на некотором расстоянии от ревущего огонь, вы сможете почувствовать его тепловую энергию на своих щеках, даже если в пламя на самом деле не касается вас.Это происходит потому, что огонь проходит свою энергию через пустое пространство в результате процесса, называемого теплом излучение. Излучение — это то, как Солнце передает свою энергию на расстояние около 150 миллионов километров (93 миллиона миль). пустого пространства на Землю в путешествии, которое занимает немногим более 8 минут.

Тепловая энергия также движется третьим путем, известным как тепловая энергия. конвекция. Если поставить кастрюлю с супом на плиту и нагреть ее, нагреется перемещается от плиты к кастрюле за счет проводимости. Суп на дне сковорода быстро нагревается.Это делает его менее плотным («тоньше»), чем суп над ним, поэтому он поднимается вверх. Когда теплый суп поднимается, он толкает холодный суп наверху в сторону, а холодный суп падает назад вниз занять свое место. Довольно скоро появляется своего рода невидимая петля образуется внутри супа, при этом тепловая энергия постоянно поднимается вверх от плиты и циркулируя через жидкость наверху. Этот процесс также заключается в том, как тепло проходит через воздушный шар, от горелка внизу, поэтому она планомерно нагревает весь газ внутри.

Подробнее об этой теме можно прочитать в нашей основной статье о тепле.

Производство и использование энергии

Фото: Солнце представляет собой впечатляющее скопление тепловой энергии. Большая часть нашей энергии поступает прямо или косвенно от Солнца. Это изображение было получено с помощью телескопа Extreme Ultraviolet Imaging Telescope, часть Солнечной и гелиосферной обсерватории (SOHO), которая является совместным проектом Европейского космического агентства и НАСА. Изображение предоставлено Центром космических полетов имени Годдарда НАСА.

Откуда берется энергия? Хорошо, если у вас есть чашка горячего кофе сидя на вашем столе, тепловая энергия, которую он содержит, исходила от горячая вода, которую вы использовали для его приготовления. Горячая вода получала энергию от чайник, который вы поставили на плиту или включили в розетку. И откуда взялось электричество? Скорее всего, из электростанция, которая сжигала топливо, такое как газ, уголь или нефть, для высвобождения заключенная в нем энергия. Но откуда взялась энергия в этом топливе? изначально?

Вы можете играть в эту энергетическую игру вечно, отслеживая энергию от одного вещь к другой — вплоть до ее первоначального источника.Где бы вы ни начните с и куда бы вы ни пошли, вы почти всегда оказываетесь в то же самое: Солнце. Этот гигантский огненный шар в космосе обеспечивает более 99 процентов энергии, которую мы используем на Земле. Ты можешь подумать солнечная энергия футуристично и непрактично, но на самом деле мир был солнечным работает с момента его создания. Игра в энергетическую игру показывает кое-что еще: мы никогда не сможем создать энергию или уничтожить Это. Вместо этого все, что мы можем сделать, это преобразовать его из одной формы в другую. Этот идея, которая является одним из самых основных законов физики, известна как сохранение энергии.

Энергия, которую мы используем в повседневной жизни, делится на три основных категории: пища, которую мы едим, чтобы наше тело работало, энергия, которую мы используем в наших домах и топливо, которое мы заливаем в свои автомобили. Пища, которую мы едим, поступает из растений и животных, которые наш желудок переваривает, чтобы сделать сладкое вещество, называемое глюкозой, которое кровь переносит по нашему телу для питания наших мышц. Все животные в конечном счете получают энергию от растения, которые сами питаются солнечным светом. Растения похожи живые солнечные панели, которые поглощают солнечную энергию и преобразуют ее в еда.Энергия, которую мы используем в наших домах, как правило, обеспечивается за счет угля, газа, и масло. Эти три «ископаемых топлива» подземные поставки энергии, созданной миллионы лет назад, которую мы бурим, добываем или поверхность, чтобы удовлетворить наши энергетические потребности сегодня. Большую часть энергии мы Использование в наших транспортных средствах также происходит от масла. Проблема с ископаемым топливом заключается в том, что мы используем их гораздо быстрее, чем создаем. Другая проблема заключается в том, что при сжигании ископаемого топлива образуется газ, называемый углекислый газ, который накапливается в атмосфере Земли и вызывает проблема, известная как глобальное потепление (климат изменять).

Фото: Растения подобны живым солнечным батареям. Удивительно думать, что природа произвела что-то, что может автоматически улавливать и хранить солнечную энергию очень эффективным способом — что-то, что лучшие в мире ученые и инженеры все еще пытаются сделать!

Электричество — лучший вид энергии?

Ископаемые виды топлива, такие как нефть, газ и уголь, чрезвычайно полезны к экономическому развитию человечества. Уголь питает промышленность революции 18-19 вв., а нефть сделала возможным огромный рост личного транспорта после изобретение двигателя внутреннего сгорания.Природный газ, более чистое и эффективное топливо, становится все более важным источником энергии. власти с середины 20 века. Тем не менее, все эти виды топлива их недостатки. Уголь грязный и неэффективный. Нефть существует в ограниченном поставки в такие места, как Ближний Восток, и растущий спрос на них главный источник мировой напряженности и войн. Газ, хотя легко перейти от место к месту, может быть опасным, когда он протекает или убегает. Превращение уголь, газ, нефть и другие виды топлива в электроэнергию — это способ превратить их намного универсальнее и полезнее.

Электричество – это вид энергии обычно производится на электростанциях сжигание топлива. По данным EIA США, чуть более 60 процентов электроэнергии, производимой в Соединенных Штатах, поступает из сжигание газа (40 процентов), угля (19,3 процента) и нефти (0,4 процента). Внутри электростанции топливо сжигается в огромной печи, чтобы высвободить содержащуюся в нем энергию в виде тепла. Тепло используется для кипячения воды и производства пара, который превращает вращающийся пропеллерный механизм, называемый турбиной. Турбина подключена к производителю электроэнергии или генератору, который производит электричество, когда турбина вращает его.

Самое замечательное в электричестве то, что оно универсально. Почти любое топливо можно превратить в электричество. Как только электричество был сделан на электростанции, его легко передать из одного места в другой надземный или подземный вдоль кабелей. Внутри домов, фабриках и офисах электричество снова превращается в другие виды энергии с помощью широкого спектра приборов. Если у вас электрическая плита или тостер, он потребляет электроэнергию, поставляемую электростанцией, и преобразует обратно в тепловую энергию для приготовления пищи.Огни в вашем доме преобразовывать электрическую энергию в энергию света (и, если вы не используете энергосберегающие лампочки, очень много тепла). Ваш стерео или MP3-плеер превращает электричество обратно в свет, в то время как ваш мобильный телефон (мобильный телефон) использует его для создания радиоволн.

Энергия будущего

Фото: Подобные нефтеперерабатывающие заводы могут закрыться в будущем, поскольку запасы нефти начнут иссякать. Изображение Дэвида Парсонса предоставлено Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии (NREL).

По данным EIA США, потребление энергии в мире, по прогнозам, вырастет на 50 процентов. (снова вдвое меньше) в период с 2020 по 2050 год. Около 83 процентов энергии, которую мы используем сегодня на Земле, поступает из ископаемое топливо, [1] но это не может продолжаться намного дольше. Ископаемое топливо будет рано или поздно заканчиваются и, даже если они длятся дольше, чем ожидалось, они могут вывести глобальное потепление из-под контроля.

К счастью, поскольку большая часть энергии, которую мы используем, поступает от электричества, у нас есть альтернативы. Например, мы можем производить электричество из энергии ветра или солнечные панели. Мы можем сжигать мусор, чтобы вырабатывать тепло, которое будет приводить в действие энергию. станции (хотя и с риском загрязнения воздуха). Мы можем выращивать так называемые «энергетические культуры» (биомасса), чтобы сжигать их в наших силах. станции вместо ископаемого топлива. И мы можем использовать огромные резервы тепла, заключенного внутри Земли, известного как геотермальная энергия. Вместе, эти источники энергии известны как возобновляемые источники энергии, потому что они будут длиться вечно (или, по крайней мере, до тех пор, пока светит Солнце) без исчерпания.Запасы возобновляемой энергии на Земле огромны. Океанская волна высотой 3 м (10 футов) имеет достаточную мощность на метр (3,3 фута) его ширины для питания 1000 лампочек. [2] Если бы мы могли охватить хотя бы один процент Пустыня Сахара с солнечными батареями (площадь немного меньше, чем Юнайтед США), мы могли бы производить более чем достаточно электроэнергии для всего нашего планета. [3]

Фото: В будущем нам нужно будет лучше использовать возобновляемые источники энергии источники, такие как внутреннее тепло Земли (геотермальная энергия).Рисунок Роберта Блэкетта, Геологическая служба штата Юта, любезно предоставлено Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (NREL).

Нам также нужно быть умнее в том, как мы используем энергию. Разрабатывая машины и приборы, выполняющие ту же работу, но потребляющие меньше энергии, мы может заставить энергию, которую мы имеем, пойти намного дальше. Это называется энергия эффективность (сбережение энергии) и это как бы совершенно бесплатный способ делать сила. Энергетические компании часто считают, что дешевле раздать тысячи энергосберегающие лампочки, чем строить новые электростанции.

А машины? В будущем большинство наших автомобилей будут электричеством от бортовых аккумуляторов или аккумулятороподобных устройств, называемых топливные элементы, которые используют газообразный водород для выработки электроэнергии и питания электродвигателей. Электромобили впервые стали популярными в таких местах, как Калифорнии и теперь, наконец, взлетают по всему миру. Гибридные автомобили также помогают масло иди дальше. В отличие от обычного автомобиля, гибридный автомобиль имеет два «двигателя»: один из них, стандартный бензиновый двигатель, используется для скоростного вождения — вниз по шоссе, например; другой, компактный электродвигатель, приводит в действие машина чисто, тихо и экономично в городах.

Сегодня большая часть нашей электроэнергии поступает от удаленных электростанций передается по кабелю огромной длины. Для перемещения энергии требуется энергия из одного места в другое. Производство электроэнергии на удаленных электростанциях и передача его по проводам тратит впустую около двух третей его энергии. Другими словами, если вы сожжете на электростанции три тонны угля, вы тратить две тонны на получение энергии из угля, делая электричество и передача электроэнергии потребителям. Именно поэтому здания из будущее скорее всего, сделают больше из своей местной власти, например, с солнечными панелями, коммунальными ветряными турбинами, или тепловые насосы, которые «высасывают» накопленную энергию из земли под нашими ногами.

Каждую секунду Солнце излучает больше энергии, чем все люди энергии на Земле будет использоваться примерно через три четверти миллиона лет. [4] Не вся эта энергия достигает наша планета, и не все в той форме, которую мы можем захватить. Но если мы думаем об энергии, которую мы используем, и используем ее более разумно, нет причин, по которым мы должны когда-нибудь иссякнуть, или почему мы должны портить нашу планету для завтрашнего дня детей, когда мы производим энергию, которую мы используем сегодня.

Мир энергии

Какие регионы мира потребляют больше всего энергии?

Эта диаграмма показывает, что развитые страны потребляют гораздо больше энергии, чем развивающиеся страны.С 2009 года Китай в целом использовал больше энергии, чем любая другая страна в мире. (включая США).

Источник: нарисовано веб-сайтом Explainthatstuff.com с использованием данных из Статистический обзор мировой энергетики BP за 2021 год: первичная энергия (потребление), стр. 11, с данными за 2020 год. «Европа/Евразия» включает данные BP по Европе и СНГ.

Откуда берется мировая нефть?

Всего одиннадцать стран производят три четверти мировой нефти (в порядке производства: США, Саудовская Аравия, Российская Федерация, Ирак, Канада, Объединенные Арабские Эмираты, Кувейт, Китай, Иран, Бразилия и Нигерия).Хотя Соединенные Штаты являются одним из крупнейших производителей нефти в мире, на сегодняшний день это также крупнейший в мире потребитель нефти. Он импортирует больше нефти, чем любой другой стране — и почти на 50 процентов больше, чем в Китае. Хотя люди предполагают, что большая часть мировой нефти поступает с Ближнего Востока две трети поставляются другими частями мира.

Источник: нарисовано веб-сайтом Explainthatstuff.com с использованием данных из Статистический обзор мировой энергетики BP за 2021 год: добыча нефти, стр. 18 (данные за 2020 год) Статистический обзор мировой энергетики BP за 2018 год: добыча нефти, стр. 14 (данные за 2017 год).

Несмотря на это, Ближний Восток по-прежнему обладает почти половиной мировых доказанных запасов нефти:

Источник: нарисовано веб-сайтом Explainthatstuff.com с использованием данных из Статистический обзор мировой энергетики BP за 2021 год: нефть (общие доказанные запасы), стр. 16 (данные за 2020 год).

Какие виды топлива обеспечивают мир энергией?

Несмотря на все разговоры о «зеленой энергетике», ископаемое топливо по-прежнему поставляет около 83 процентов всей мировой энергии. Использование угля в настоящее время падает (по сравнению с 30 процентами в 2015 году). до 27 процентов в 2020 году), в то время как возобновляемые источники энергии растут (по сравнению с 2 процентами в 2015 году и 3 процентами в 2016 году). до 6 процентов в 2020 году).

Источник: нарисовано веб-сайтом Explainthatstuff.com с использованием данных Статистического обзора мировой энергетики BP 2021: потребление по видам топлива, стр. 11, с цифрами за 2020 год.

Сколько энергии мир будет использовать в будущем?

По данным Управления энергетической информации правительства США, мировое потребление энергии увеличится примерно на три четверти в период с 2000 по 2030 год, и удвоится в период с 2000 по 2040 год. Самый большой рост будет в развивающихся странах, таких как Китай и Индия (и других странах за пределами США). ОЭСР).

Источник: нарисовано веб-сайтом Explainthatstuff.com с использованием данных. по мировому энергопотреблению 1990–2040 гг., из Управления энергетической информации США (EIA): International Energy Outlook 2016. Цифры указаны в квадриллионах БТЕ (британских тепловых единицах).

Подробнее об энергетике смотрите здесь…

Единицы энергии и мощности: основы

[pagebreak:Energy and Power Units: The Basics]

Если вы изучаете экологические технологии, особенно возобновляемые источники энергии, вы не можете не наткнуться на подобные утверждения: Лампа накаливания на 100 ватт.

  • Энергетическая ценность галлона этанола варьируется от 75 700 БТЕ до 84 000 БТЕ.
  • Toyota Prius Hybrid Synergy Drive включает в себя электродвигатель мощностью 67 лошадиных сил.
  • Но что такое ватты, БТЕ и лошадиные силы? Что они измеряют и как они связаны с возобновляемыми источниками энергии? Сколько ватт, например, производит ветряная турбина и сколько домов она будет обеспечивать? Сколько БТЕ требуется для обогрева среднего дома и сколько для этого требуется природного газа?

    Прежде чем вы сможете ответить на такие вопросы, вы должны освоить некоторые основные понятия и словарный запас:

    • Что такое энергия и сила и как они связаны друг с другом?
    • Какие стандартные единицы энергии и мощности используют ученые?
    • Какие традиционные единицы используются в промышленности и как они соотносятся со стандартными единицами?
    • Как различные единицы применимы к таким приложениям, как освещение, отопление и транспорт?

    Этот отчет представляет собой краткий обзор энергии, мощности и единиц, используемых для их измерения. Но не волнуйтесь; это опять не школьная физика. Это больше похоже на курс Berlitz по разговору об энергии — достаточно, чтобы вы прочитали меню и, возможно, подслушали туземцев.

    Вот список содержания:

    Боб Беллман (Bob Bellman) — независимый писатель и консультант по маркетингу.

    [pagebreak:SI: Международная система единиц]

    На протяжении веков ученые шли разными путями, исследуя энергию и силу. Так каждый вид энергии — электрическая, механическая, химическая, тепловая и ядерная — обрел свою систему измерения, а каждая отрасль, связанная с энергетикой, выработала свою терминологию.Автодилеры говорят о лошадиных силах. Подрядчики HVAC устанавливают тонны и БТЕ. Электроэнергетика поставляет киловатт-часы. Ученые ссылаются на ньютоны и джоули.

    В 1960 году Международная система единиц (СИ) была получена из метрической системы, чтобы обеспечить стандартный словарь для всех физических вещей. СИ построена на семи основных единицах (см. Таблицу 1), из которых могут быть получены все остальные физические величины. В таблице 2 перечислены некоторые стандартные производные единицы. Например, ньютон (производная единица силы) определяется как один килограмм (базовая единица массы), ускоренный со скоростью один метр (базовая единица длины) в секунду (базовая единица времени) в квадрате.В таблице 3 перечислены некоторые стандартные префиксы, используемые для обозначения кратных и дробных единиц. Например, мегаватт (МВт) равен миллиону (10 6 ) ватт; милливатт (мВт) — это одна тысячная (10 -3 ) ватта.

    Отрасли, связанные с энергетикой, начинают использовать терминологию СИ, но традиционные термины по-прежнему преобладают. Многие автомобильные компании теперь указывают мощность двигателя в киловаттах, но в скобках после номинальной мощности: 187 л.с. (140 кВт). Начиная с краткого руководства по энергии, мощности и силе, в следующих нескольких разделах рассматриваются единицы, наиболее часто используемые в приложениях возобновляемой энергии.

    Таблица 1: Базовые единицы СИ

    Таблица 2: Некоторые производные единицы СИ

    Таблица 3: Некоторые множители СИ

    [pagebreak:Энергия 101: Джоули, Ватты и Ньютоны] делать работу ( W ) — все, от приведения в движение автомобиля до обогрева дома и освещения комнаты. Многие формы работы связаны с преобразованием энергии. Лампочка преобразует электрическую энергию в тепловую и световую энергию. Двигатель внутреннего сгорания преобразует химическую энергию в тепловую и механическую энергию.Динамо преобразует механическую энергию в тепловую и электрическую энергию.

    Решения в области возобновляемых источников энергии используют источники энергии, которые не будут исчерпаны в результате этих преобразований, и снижают потребление энергии, делая преобразования более эффективными. Фотоэлектрические (PV) панели вырабатывают электричество из солнечного света вместо сжигания невозобновляемого ископаемого топлива. Компактные люминесцентные лампы (КЛЛ) потребляют меньше энергии, чем лампы накаливания, потому что они преобразуют больше электроэнергии в свет и меньше в тепло.

    Поскольку энергия и работа — две стороны одной медали, они измеряются в одних и тех же единицах измерения. Единицей энергии/работы в системе СИ является джоулей (Дж), названная в честь английского физика Джеймса Прескотта Джоуля (1818–1889). Джоуль открыл связь между теплом и механической работой, что привело к развитию законов термодинамики.

    Один джоуль равен работе, совершаемой силой в один ньютон по перемещению объекта на один метр (J = N · m). Примерно столько энергии требуется, чтобы поднять маленькое яблоко на один метр против силы земного притяжения.Один джоуль также равен энергии, необходимой для перемещения электрического заряда в один кулон через разность электрических потенциалов в один вольт (J = C · V).

    Мощность (P) — скорость передачи или преобразования энергии. Таким образом, мощность равна работе, деленной на время (P = W/t). Единицей мощности в СИ является ватт (Вт) в честь шотландского изобретателя Джеймса Уатта (1736 — 1819). Улучшения Уатта в паровой машине помогли начать промышленную революцию. По иронии судьбы сам Уатт ввел термин «лошадиная сила», чтобы охарактеризовать преимущества своего парового двигателя.

    Один ватт равен одному джоулю в секунду (Вт = Дж/с). Человек, поднимающийся по лестнице, действительно работает с мощностью около 200 Вт. В электрических приложениях один ватт равен одному вольту, умноженному на один ампер (Вт = В · А). Лампы накаливания потребляют от 40 до 150 Вт электроэнергии.

    Сила редко упоминается в разговорах о возобновляемых источниках энергии, разве что в ненаучном смысле: «Высокие цены на бензин вынуждают меня ходить на работу пешком». Тем не менее, сила является важным понятием. Физики определили четыре фундаментальные силы или взаимодействия: электромагнитная сила действует между электрическими зарядами, гравитационная сила действует между массами, а сильные и слабые силы удерживают вместе атомные ядра.Толчок и притяжение этих сил проявляются как энергия. Например, электромагнитная сила тянет электроны через проводник, создавая электрический ток. Гравитация тянет воду через турбины гидроэлектростанции.

    Единицей силы в системе СИ является ньютонов (Н) в честь английского физика сэра Исаака Ньютона (1643–1727). Многие считают, что Ньютон оказал величайшее влияние на историю науки, опередив даже Альберта Эйнштейна. Ньютон, единица измерения, представляет собой силу, которая ускоряет массу в один килограмм со скоростью один метр в секунду в квадрате (Н = кг · м/с 2 ).Сила земного притяжения на человека весом 70 кг (154 фунта) составляет около 686 ньютонов.

    [pagebreak:Механическая энергия: футо-фунты и лошадиные силы]

    Из всех форм энергии механическую энергию, вероятно, легче всего понять — просто попробуйте поднять тяжелый чемодан. Таким образом, традиционной единицей механической энергии является фут-фунт (фут-фунт), количество работы, необходимой для перемещения объекта весом в один фунт на расстояние в один фут. Один футо-фунт равен примерно 1,36 Дж. Метрическая аналогия футо-фунта — ньютон-метров (Н·м).Один ньютон-метр равен одному джоулю.

    Вероятно, наиболее известной единицей механической мощности является лошадиных сил (л. с.), придуманная Джеймсом Уаттом в 1782 году, чтобы позиционировать свою паровую машину против конкурентов. Ватт определил, что «идеальный» шахтерский пони может поднять ведро с углем весом 33 000 фунтов на один фут за одну минуту, и соответственно определил механическую мощность в лошадиных силах.

    Хотя 33 000 ft-lb/min звучит как много, мощность в лошадиных силах — относительно небольшая единица, равная примерно 746 Вт. Тостер потребляет около 1000 Вт (1.3 л.с.), а на вращение лезвия газонокосилки с электроприводом требуется не менее 5 л.с. Четырехцилиндровый двигатель седана Honda Accord 2007 года выпуска развивает мощность 166 л.с.; 12-цилиндровый двигатель нового Rolls-Royce Phantom выдает 453 л.с.

    Компании Greentech решают проблемы механической энергии по нескольким направлениям. Биотопливо, гибридные бензиновые/электрические двигатели, подключаемые гибриды и другие технологии сокращают количество парниковых газов, образующихся при производстве механической энергии. Они также помогают отучить автомобили и другую технику от ископаемого топлива.Гибридный двигатель Toyota Prius потребляет меньше бензина, чем обычный двигатель, потому что его сторона внутреннего сгорания выдает всего 76 л.с.

    Исследование материалов способствует дальнейшему снижению затрат на механическую энергию. Помните, что работа равна весу, умноженному на расстояние. Целых 50 процентов Boeing 787 Dreamliner изготовлен из легких композитных материалов. Это, наряду с повышенной эффективностью двигателя, позволяет Боингу 787 использовать на 20 процентов меньше топлива, чем другим самолетам аналогичного размера.

    [pagebreak:Электроэнергия: вольты, амперы и киловатты]

    Электрическая энергия менее интуитивна, чем механическая, потому что действует невидимо.Ближайшим аналогом подъема тяжелого чемодана является сила, которую вы чувствуете, когда играете с магнитами.

    Электрическая энергия основана на притяжении и отталкивании заряженных частиц, т. е. на электромагнитной силе. Сила зарядов и расстояние между частицами в совокупности создают разность электрических потенциалов или напряжение. В электрических приложениях напряжение тянет электроны через проводник, создавая ток, мало чем отличающийся от гравитации, вытягивающей молекулы воды через трубу.

    Стандартной единицей электрического заряда является кулон (Кл). Шарль-Огюстен де Кулон (1736–1806) — французский физик, открывший связь между электрическими зарядами, расстоянием и силой. Кулон — это количество заряда, переносимого током в один ампер за одну секунду (C = A·s), и это удивительно большая единица измерения. Сила отталкивания между двумя зарядами +1 кулон, находящимися на расстоянии одного метра друг от друга, составляет 9 х 10 9 Н, или более миллиона тонн! Таким образом, заряд чаще всего измеряется в микро- или нанокулонах.

    Стандартной единицей электрического потенциала является вольт (В), в честь графа Алессандро Вольта (1745 — 1827), известного своим изобретением электрической батареи. Вольт эквивалентен одному джоулю энергии на кулон заряда (V = J/C). Бытовое электроснабжение в США обычно составляет 110 В, хотя для тяжелых приборов можно использовать 220 В. Обычная батарея для фонарика дает 1,5 В, а молния может быть около 100 МВ. Линии электропередачи дальнего следования работают от 110 до 1200 кВ.

    Стандартной единицей электрического тока является ампер (А) или ампер. Французский физик Андре-Мари Ампер (1775–1836) был одним из главных первооткрывателей электромагнетизма. Один ампер равен смещению заряда в один кулон в секунду (А = Кл/с). Большинство бытовых цепей потребляют менее 15 А.

    Большая часть электроэнергии производится путем сжигания ископаемого топлива. Солнечные электростанции, ветряные турбины и другие технологии предлагают чистые, возобновляемые альтернативы, но им еще предстоит пройти долгий путь, чтобы заменить существующие электростанции.В 2006 году электростанции, работающие на ископаемом топливе, в США произвели 2 874 миллиарда кВтч, а атомные электростанции произвели 787 миллиардов кВтч. Все возобновляемые источники энергии вместе взятые произвели 385 миллиардов кВтч, что составляет менее 10 процентов от общего объема производства в США.

    Частично проблема связана с масштабом. Крупная электростанция, работающая на нефти, газе или угле, выдает от 2 до 3 ГВт на полную мощность. Большинство концентрирующих солнечных установок вырабатывают десятки мегаватт, а современные ветряные турбины вырабатывают около 3 МВт. Предлагаемый проект Cape Wind требует 130 турбин, чтобы обеспечить только три четверти электроэнергии Кейп-Кода.Типичная домашняя фотоэлектрическая система, подключенная к сети, производит менее 6 кВт.

    С другой стороны, возобновляемых источников энергии достаточно, если только мы сможем понять, как их использовать. Количество энергии солнечного света, падающего на один квадратный метр поверхности Земли, составляет примерно один кВт в секунду или 3600 кВт в час. Холодильники и тостеры потребляют от 1,0 до 1,5 кВт каждая. Лампы накаливания потребляют от 40 до 150 Вт, в то время как компактные люминесцентные лампы дают такое же количество света при мощности от 10 до 40 Вт. S. home использует около 1000 кВтч в месяц, что составляет ничтожную долю солнечной энергии, падающей на его крышу.

    [pagebreak:Тепловая энергия: БТЕ, калории и тонны]

    Тепловая энергия – это содержание энергии в системе, связанное с повышением или понижением температуры объекта. Тепло – это поток тепловой энергии между двумя объектами, вызванный разницей температур. Возьмите чашку горячего кофе в холодный день, и вы испытаете тепловую энергию в действии.

    Британская тепловая единица (БТЕ или БТЕ) обычно используется для описания энергоемкости топлива и мощности систем отопления и охлаждения.Одна БТЕ — это количество энергии, необходимое для повышения температуры одного фунта воды на один градус по Фаренгейту. Существует несколько различных определений БТЕ, основанных на начальной температуре воды, но в целом одна БТЕ равна примерно 1055 Дж, примерно 780 футо-фунтам и примерно 0,3 ватт-часа.

    При сгорании химическая энергия топлива преобразуется в тепловую энергию или тепло. Сжигание топочного мазута № 2 дает около 138 000 БТЕ на галлон. Сжигание фунта угля дает около 15 000 БТЕ; сжигание кубического фута природного газа, около 1000 БТЕ.Чтобы обогреть дом площадью 2000 квадратных футов в Новой Англии, требуется примерно 95 000 БТЕ/ч.

    Одной из проблем, с которыми сталкиваются сторонники биотоплива, является более низкое содержание энергии в этаноле по сравнению с бензином. Галлон бензина содержит около 115 000 БТЕ, а галлон этанола содержит около 80 000 БТЕ. Таким образом, сжигание этанола производит меньше механической энергии, чем сжигание бензина, и автомобили проезжают меньше миль на галлон. При использовании топлива E10 (10 процентов этанола, 90 процентов бензина) сокращение пробега незначительно.С E85 (85 процентов этанола, 15 процентов бензина) водители видят сокращение пробега как минимум на 15 процентов. Некоторые производители автомобилей устанавливают топливные баки большего размера, так что запас хода их автомобилей с гибким топливом аналогичен бензиновым автомобилям.

    Другие единицы тепловой энергии включают калорию, терм и квад. малых или грамм калорий (кал) — это количество энергии, необходимое для повышения температуры одного грамма воды на один градус Цельсия. большая или килограммовая калория (ккал) — это энергия, необходимая для повышения температуры одного килограмма воды на 1 °C.Как и БТЕ, калория имеет разные значения в зависимости от начальной температуры воды. В среднем один кал равен примерно 4,18 Дж, а один ккал равен примерно 4,18 кДж или почти 4 БТЕ. Пищевые калории основаны на килограммовых калориях.

    Терм (thm) равен 100 000 BTU и примерно равен количеству энергии, выделяемой при сжигании 100 кубических футов природного газа.

    quad равен квадриллиону (1015) BTU и используется при обсуждении энергетического бюджета целых стран.В 1950 году США потребляли 34,6 квад энергии. К 1970 году общее потребление выросло до 67,8 квадроциклов; к 1990 г. — 84,7 квадроцикла; а к 2006 г. — 99,9 квадр. Сумма, приходящаяся на возобновляемые источники энергии — гидроэнергию и биомассу — в 1950 г. составила 8,6%. К 2006 году потребление возобновляемой энергии – гидроэнергии, биомассы, геотермальной энергии, солнца и ветра – упало до 6,9 процента от общего объема.

    Тепловая мощность измеряется в БТЕ в час (БТЕ/ч), часто сокращенно просто БТЕ. Большинство показателей нагрева и охлаждения в БТЕ на самом деле представляют собой БТЕ/ч.Один ватт равен примерно 3,41 БТЕ/ч. Одна лошадиная сила равна более 2500 БТЕ/ч.

    Холодопроизводительность часто измеряется в тонн . Одна тонна охлаждения — это количество энергии, необходимое для растапливания одной тонны льда за 24 часа и равное 12 000 БТЕ/ч. Типичная домашняя центральная система кондиционирования воздуха рассчитана на от 4 до 5 тонн (от 48 000 до 60 000 БТЕ / ч). Комнатные кондиционеры работают от 5000 до 15000 БТЕ/ч.

    Министерство энергетики США в настоящее время применяет стандарт сезонного рейтинга энергоэффективности (SEER) 13 для новых бытовых центральных кондиционеров. SEER определяется как общая мощность охлаждения в BTU, деленная на общую потребляемую энергию в ватт-часах (SEER = BTU / Вт·ч). Повысив стандарт SEER с 10 до 13, Министерство энергетики ожидает, что США сэкономят 4,2 квадрацикла энергии в период с 2006 по 2030 год с параллельным сокращением выбросов парниковых газов.

    [pagebreak:Сравнение единиц и переводных коэффициентов]

    Из-за своего разнообразного происхождения единицы энергии и мощности сильно различаются по размеру. На рис. 1 показаны графики единиц энергии, а на рис. 2 — графики единиц мощности.Обратите внимание, что вертикальная шкала на обоих графиках логарифмическая; каждая горизонтальная линия представляет собой десятикратное увеличение по сравнению с линией ниже.

    Рисунок 1: Сравнение единиц энергии

    Рисунок 2: Сравнение единиц мощности

    В таблицах 4 и 5 приведены коэффициенты преобразования между выбранными единицами энергии и мощности.

    Таблица 4: Выбранные единицы энергии и коэффициенты пересчета

    Таблица 5: Выбранные единицы мощности и коэффициенты пересчета

    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.