Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии

В 2009 году президент Барак Обама в своей инаугурационной речи призвал к более широкому использованию возобновляемых источников энергии для решения двойной проблемы энергетической безопасности и изменения климата. Это были первые упоминания об использовании энергии в стране, возобновляемых ресурсах и изменении климата в инаугурационной речи президента США. Президент Обама заглянул в ближайшее будущее, заявив, что как нация Соединенные Штаты будут «использовать солнце, ветер и почву, чтобы заправлять наши автомобили и управлять нашими заводами». Президентский план «Новая энергия для Америки» предусматривает федеральные инвестиции в размере 150 миллиардов долларов в течение следующего десятилетия, чтобы стимулировать частные усилия по созданию будущего чистой энергии. В частности, план предусматривает использование возобновляемых источников энергии для обеспечения 10% электроэнергии страны к 2012 г., а к 2025 г. эта доля возрастет до 25% В академическом, федеральном и коммерческом секторах существует множество организаций, проводящих масштабные передовые исследования в области возобновляемых источников энергии. Это исследование охватывает несколько направлений деятельности в области возобновляемых источников энергии. Большая часть исследований направлена на повышение эффективности и увеличение общего выхода энергии. Несколько научно-исследовательских организаций, получающих поддержку из федерального бюджета, в последние годы сосредоточили свое внимание на возобновляемых источниках энергии. Двумя наиболее известными из этих лабораторий являются SandiaNationalLaboratories (SNL) и NationalRenewableEnergyLaboratory (NREL), обе из которых финансируются Министерством энергетики США и поддерживаются различными корпоративными партнерами. Общий бюджет Sandia составляет 2,4 миллиарда долларов, в то время как бюджет NREL составляет 375 миллионов долларов.И SNL, и NREL активно финансируют программы солнечных исследований. BP также вкладывала значительные средства в программы исследований в области солнечной энергетики до 2008 года, когда компания начала сокращать свои операции с солнечными батареями. Компания окончательно закрыла свой сорокалетний солнечный бизнес после того, как руководители решили, что производство солнечной энергии экономически неконкурентоспособно. Солнечная программа NREL имеет бюджет около 75 миллионов долларов и разрабатывает исследовательские проекты в области фотоэлектрических (PV) технологий, солнечной тепловой энергии и солнечного излучения. Бюджет солнечного подразделения Sandia неизвестен, однако на его долю приходится значительная часть бюджета лаборатории в 2,4 миллиарда долларов. В последние годы несколько академических программ были сосредоточены на исследованиях Солнца. Исследовательский центр солнечной энергии (SERC) в Университете Северной Каролины (UNC) имеет единственную цель – разработать рентабельную солнечную технологию. В 2008 году исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) разработали метод хранения солнечной энергии, используя ее для производства водородного топлива из воды. Такие исследования направлены на устранение препятствия, с которым сталкивается развитие солнечной энергетики, связанное с хранением энергии для использования в ночное время, когда солнце не светит. В феврале 2012 года SempriusInc. из Северной Каролины, компания по разработке солнечной энергии, поддерживаемая немецкой корпорацией Siemens.объявили, что разработали самую эффективную в мире солнечную панель. Компания утверждает, что прототип преобразует 33,9% падающего на него солнечного света в электричество, что более чем в два раза превышает коэффициент конверсии предыдущего высококлассного оборудования. Исследования в области ветроэнергетики начались несколько десятилетий назад, в 1970-х годах, когда НАСА разработало аналитическую модель для прогнозирования выработки электроэнергии ветряными турбинами во время сильного ветра. Сегодня и SNL, и NREL имеют программы, посвященные исследованиям ветра. Лаборатория Sandia занимается совершенствованием материалов, аэродинамики и датчиков. Ветровые проекты NREL сосредоточены на улучшении производства электроэнергии ветряными электростанциями, снижении их капитальных затрат и повышении экономической эффективности ветровой энергии в целом. Полевая лаборатория оптимизированной энергии ветра (FLOWE) Калифорнийского технологического института, была создана для исследования подходов к возобновляемым источникам энергии ветровой энергии, которые потенциально могут снизить стоимость, размер и воздействие производства энергии ветра на окружающую среду.В качестве основного источника биотоплива в Северной Америке многие организации проводят исследования в области производства этанола. На федеральном уровне Министерство сельского хозяйства США проводит большое количество исследований, касающихся производства этанола в Соединенных Штатах. Большая часть этих исследований направлена на изучение влияния производства этанола на внутренние рынки продуктов питания. Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии провела различные исследовательские проекты по этанолу, в основном в области целлюлозного этанола. Целлюлозный этанолимеет много преимуществ по сравнению с традиционным этанолом на основе кукурузы. Он не отнимает и не конфликтует напрямую с запасами пищи, потому что производится из дерева, трав или несъедобных частей растений. Кроме того, некоторые исследования показали, что целлюлозный этанол более рентабельн и экономически устойчив, чем этанол на основе кукурузы. SandiaNationalLaboratories проводит собственные исследования целлюлозного этанола, а также является членом Объединенного института биоэнергетики (JBEI), научно-исследовательского института, основанного Министерством энергетики США с целью разработки целлюлозного биотоплива.Более 1 миллиарда долларов федеральных денег было потрачено на исследования и разработку водородного топлива в Соединенных Штатах. И в NREL, и в SNL есть отделы, посвященные исследованиям водорода.Система чистого измерения – это политика многих штатов США, направленная на содействие внедрению возобновляемых источников энергии. Система чистого измерения были впервые применены в Соединенных Штатах как способ, позволяющий солнечной и ветровой энергии обеспечивать электроэнергию, когда она доступна, и позволять использовать эту электроэнергию, когда она необходима.В феврале 2011 года Министерство энергетики США (DOE) запустило инициативу SunShot - совместные национальные усилия по снижению общей стоимости солнечных фотоэлектрических систем на 75% к 2020 году. Инициатива SunShot включала 60-дневную инновационную программу с привлечением краудсорсинга для разработки ряда решений в области солнечной энергетики в сотрудничестве с компанией Topcoder: С 4 долларов за ватт в 2011 году цель SunShot - 1 доллар за ватт к 2020 году - была достигнута в 2017 году.WindPoweringAmerica (WPA) - еще одна инициатива Министерства энергетики США, направленная на расширение использования энергии ветра; WPA работает с заинтересованными сторонами на уровне штатов и на местах, включая фермеров, владельцев ранчо, коренных американцев, сельские электрические кооперативы, коммунальные службы и школы.WPA фокусируется на штатах с большим потенциалом ветроэнергетики, но с небольшим количеством активных проектов, предоставляя информацию о проблемах, преимуществах и влиянии внедрения ветроэнергетических технологий.Инициатива SolarAmericaInitiative (SAI) является частью федеральной инициативы AdvancedEnergyInitiative, направленной на ускорение развития передовой солнечной энергетики, чтобы сделать ее конкурентоспособной по стоимости с другими возобновляемыми источниками электроэнергии к 2015 году.Программа Министерства энергетики США по технологиям солнечной энергии (SETP) сосредоточена на четырех основных областях и предназначена для достижения своих целей через партнерства и стратегические альянсы:Преобразование рынка – действия по устранению рыночных барьеров.Доказательство концепции устройств и процессов - исследования и разработки, направленные на создание новых устройств и процессов со значительными преимуществами в производительности и стоимости.Создание прототипов компонентов и опытно-промышленное производство-научно-исследовательская деятельность, направленная на разработку опытно-промышленных прототипов фотоэлектрических компонентов или систем с доказанными преимуществами по стоимости, надежности и производительности.Разработка и производство систем - совместные исследования и разработки с партнерами из промышленности и университетов.В рамках программы бывшего губернатора Арнольда Шварценеггера «Миллион солнечных крыш» Калифорния выделила 2,8 миллиарда долларов США с целью создания 3000 мегаватт новой солнечной энергии к 2017 году].Калифорнийская солнечная инициатива предлагает денежные стимулы в размере до 2,50 долларов США за ватт для солнечных фотоэлектрических систем. Вместе эти стимулы и федеральные налоговые льготы могут покрыть до 50 процентов общей стоимости солнечной фотоэлектрической системы. Финансовые стимулы для поддержки возобновляемых источников энергии существуют и в некоторых других штатах США.Важной частью миссии Национальной лаборатории возобновляемой энергии (NREL) является передача технологий, разработанных NREL, на рынок возобновляемой энергии. Отдел передачи технологий NREL помогает ученым и инженерам лаборатории успешно коммерциализировать свой опыт и технологии, которые они разрабатывают. Научно-исследовательский персонал и оборудование признаны и ценятся в отрасли, о чем свидетельствуют многочисленные совместные исследовательские проекты и технологии, лицензированные с партнерами из государственного и частного секторов. Кроме того, инновационные технологии NREL были отмечены 39 наградами R&D 100 Awards.ЗАКЛЮЧЕНИЕАмериканцы составляют менее 5% населения мира, но потребляют 26% мировой энергии для производства 26% мировой промышленной продукции.Промышленность уже давно является крупнейшим энергетическим сектором страны. В 2021 году он использовал 26% всей энергии, большая часть которой была поровну разделена между природным газом, электричеством и нефтью. Исследование 2018 года показал, что крупнейшими потребителями энергии являются химическая промышленность (30%), переработка нефти и угля (18%), горнодобывающая промышленность (9%) и бумага (9%). Самой энергоемкой отраслью была, безусловно, нефть и уголь, более 30 миллиардов БТЕ на одного работника.Большинство домов в США представляют собой отдельно стоящие дома на одну семью, которые в среднем потребляют почти втрое больше энергии, чем квартиры в более крупных зданиях. Тем не менее, в домохозяйствах, состоящих из одной семьи, на 50% больше людей и втрое больше площади. Использование на квадратный фут жилой площади примерно одинаково для большинства типов жилья, за исключением небольших многоквартирных домов и передвижных домов. Небольшие квартиры, скорее всего, будут старше, чем другие типы жилья, в то время как мобильные дома, как правило, имеют плохую изоляцию.СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ1.Брославский Л. И. Энергетическое право США: возобновляемые источники энергии // Вестник Университета имени О. Е. Кутафина. 2020. №3 (67). 2.Соломин Е.В. ЭКОНОМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ГИБРИДНЫХ ВЕТРО-СОЛНЕЧНЫХ УСТАНОВОК МАЛОЙ МОЩНОСТИ // АЭЭ. 2012. №2. 3.American Council On Renewable Energy, (2007). The Outlook on Renewable Energy in America volume II: Joint Summary Report4.Strengthening America's Energy Security with Offshore Wind». U.S. Department of Energy. April 2012.5.GA Mansoori, N Enayati, LB Agyarko (2016), Energy: Sources, Utilization, Legislation, Sustainability, Illinois as Model State, World Sci. Pub. Co., ISBN 978-981-4704-00-7