איך האנרגיה משתנה ברוסיה ומדוע עדיין לא עברנו למקורות ירוקים

מקומי מול ריכוזי: במקום או ביחד?

נתחיל עם ייצור אנרגיה. שניים מתפתחים כאן

כיוונים: השגת חשמל ממקורות מרכזיים ומקומיים. הראשונים כוללים אנרגיה גרעינית, תרמית והידרו-כוח, השני - אלטרנטיבי.

אנרגיה גרעינית.על פי תחזיות משרד האנרגיה, נתח הייצור הגרעיני בהמדינה תגדל עד 2050. תחנות כוח גרעיניות הן קומפקטיות, יעילות וידידותיות לסביבה מבחינת תפוקת האנרגיה. והעובדה שקילוגרם אורניום יכול לייצר פי 90,000 יותר אנרגיה מקילוגרם פחם מדבר בעד עצמו.

אווירן של ערים מרוחקות וקשות לגישה יגיע בקרוביחליף כורים מודולריים קטנים, לפי משרד האנרגיה. מתוך כמאה פרויקטים, כעשרה נמצאים בשלב סופי של פיתוח ונערכים לקבלת רישיונות. במקום פחם, ששריפתו משפיעה על איכות האוויר, יהיה אטום שליו: הסביבה תשתפר.

בעולם, אפילו הם רואים את המצב אחרתמדעני האטום. IAEA צופה כי עד שנת 2050 הקיבולת הכוללת של תחנות הכוח הגרעיניות תגדל בשיעור מקסימלי של 82%, וייצור האנרגיה הכולל מכל המקורות יוכפל. כך שחלקן של תחנות הכוח הגרעיניות, כיום הוא 10.4%, יקטן בהדרגה, אם כי לא באופן ביקורתי.

כוח הידראולי.אבל עם הפיתוח של תחנות כוח הידרואלקטריות, הכל לא כךבהחלט. אין תוכניות להקים תחנות כוח הידרואלקטריות חדשות ברוסיה, אבל אין תוכניות להרוס גם קיימות, כי הן מספקות חשמל זול יחסית ומאפשרות להן להתמודד עם עומסי שיא. מדענים אמריקאים אומרים כי בשל שינויי האקלים, מספר פרויקטים מתמשכים ייצרו פחות חשמל מהמתוכנן, ומציינים כדוגמה שני סכרים על נהר מדיירה בברזיל. ובגרוזיה היו השנה הפגנות המוניות נגד תחנת כוח הידרואלקטרית חדשה. ככל שהשפעתם של שוחרי איכות הסביבה חזקה יותר, הסיכוי לפיתוח של כוח הידרו קטן יותר.

יש עוד מכשול אחד לפיתוח תחנות כוח הידרואלקטריות -פיתוח רוב פוטנציאל ההידרו הכדאי מבחינה כלכלית בצפון אמריקה (כ -70%) ובאירופה (75%). מומחים צופים שתחנות כוח הידרואלקטריות חדשות יוקמו באפריקה, אסיה ודרום אמריקה, שכן ביבשות אחרות, בכל מקום בו ניתן לבנות תחנת כוח הידרואלקטרית גדולה, הן כבר עומדות. ונושא האקולוגיה באזורים מתפתחים אינו כל כך מקרוב.

הפוטנציאל המפותח של כוח המים ברוסיה הוא 20%בלבד, אך אין תוכניות לפיתוח התעשייה במדינה.

אנרגיית דלק.זה מושפע מהפופולריות הגוברת של כלי רכב חשמליים.הם סוחטים את שוק הנפט, שיהפוך את הנפט והגז למקורות חשמל זולים, וייצור ביקוש נוסף לאנרגיה. מומחים צופים כי עד שנת 2050 המחיר לחבית נפט יירד ל-10-18 דולר. לפי המכון לחקר האנרגיה של האקדמיה הרוסית למדעים ומרכז האנרגיה של בית הספר לניהול מוסקבה בסקולקבו, עד שנת 2025 תצרוך התחבורה 17% מכלל האנרגיה (בשנת 2015 זה היה 16%) ותשמור על חלקה עקב חשמול הרכבות והכבישים.

כיום יש 200 עמדות טעינה במוסקבהכלי רכב חשמליים, ועד 2023 יהיו יותר מ -600 מהם. כדי להתמודד עם העומס הנוסף על מערכת אספקת החשמל, יש צורך לחדש את הרשתות. ניתן לעשות זאת מבלי להגדיל את ייצור החשמל ואת תחנות השנאי, בשל עבודה מוכשרת עם ציוד קיים. לדוגמה, הכנסת טכנולוגיית RUTAS 4K תגדיל את האמינות של מערכות המופעלות על ידי Rosseti, MOESK, DRSK, RES, EESK וחברות רשתות חשמל אחרות ב -67%, וכן תוסיף עד 20% הספק שימושי נוסף על ידי צמצום ההשפעה של כוח תגובתי על מערכת אספקת החשמל. זה יאפשר לבנות תחנות טעינה חשמליות חדשות בקיבולת הקיימת לפחות בכל אזור מגורים או חצר.

תחנות טעינה בחצר הן לא הדרך היחידההתפתחות. לדוגמה, באיטליה, הסטארט -אפ הישראלי Electreon Wireless שדרג את רוחב הפס שהוקצה בעזרת טכנולוגיית Dynamic Wireless Power Transfer. המערכת ממוקמת מתחת לאספלט ומטעינה כלי רכב באמצעות סלילים מגנטיים בזמן הנהיגה.

סופה הקרוב של עידן הנפט מוכר גם כןמדינות שרווחתן עד לאחרונה הייתה תלויה לחלוטין בייצוא אנרגיה. לדוגמה, איחוד האמירויות משקיע את פטרו -הדולר שהתקבל בפיתוח חקלאות, תעשייה ומשאבי פנאי. הודות לאזורים הכלכליים החופשיים, דובאי הפכה למרכז עסקים גלובלי: בשנת 2020, הנפט היווה שם פחות מ -1% מהתמ"ג, ונמל ג'בל עלי, בזכות מיקומה הנוח, נכנס לעשרת המנהיגים העולמיים הטובים ביותר במונחים. של מסופי מכולות.

חלקם של מכשירי TPP הפחמיים יפחת בהדרגה, אך בשל העלות הנמוכה של השגת דלק והאפשרות להשתמש בהם באזורים שקשה להגיע אליהם, הם יהיו מבוקשים במשך עשרות שנים.

לפחם יגמר הכסף.במהלך 2015-2018 הכריזו 33 בנקים גדולים ברחבי העולם על הגבלות על מימון פרויקטים וחברות בתחום כריית הפחם וייצור הפחם. ביניהם ברקליס, קרדיט סוויס, גולדמן סאקס, HSBC, מורגן סטנלי ואחרים. זה לא הכיוון הטוב ביותר עבור ההפעלה שלך.

אנרגיה חלופית.סוג זה של אנרגיה הופך נגיש יותר.משרד האנרגיה האמריקאי מתכנן להוזיל את עלות החשמל הסולארי ב-60% עד 2030: מ-4.6 סנט לקוט"ש ל-2 סנט לקוט"ש. התקוות העיקריות קשורות לאנרגיה סולארית: פטרו-תרמית (אנרגיית ליבת כדור הארץ) אינה רווחית, ההידרותרמית היא בעלת יעילות גבוהה רק באזורים עם פעילות געשית, והרוח מלווה בזמזום ורעידות קבועים. זה לא יהפוך לכלי "בבית" מקומי פופולרי, במיוחד בערים.

הפתרון בערי העתיד צפוי להיותסולומון ויוכל לשלב שילוב של אספקת חשמל ריכוזית (זה מועיל כלכלית וסביבתית) ומקומית (גגות של מכוניות, בתים, חזיתות - כל מה שאפשר להציב פאנלים סולאריים).

גידול האוכלוסייה יוביל לפיתוח צפוף יותרועיור בעתיד - אספקת חשמל מרכזית מתאימה יותר לבניינים רבי קומות. קיימת סבירות להופעת מגבלות על צריכת אנרגיה ריכוזית על מנת לעורר אנשים לייצר חלק מהאנרגיה בעצמם. למרות טכנולוגיות חיסכון באנרגיה, הצרכים האנושיים הולכים וגדלים. לפי האו"ם, למדינות בעלות הכנסה גבוהה יש טביעת רגל אקולוגית לנפש גבוהה פי 10 ממדינות בעלות הכנסה נמוכה.

אתה יכול לחשב את העקבות האקולוגיות שלך באמצעות מחשבון אקולוגי מיוחד מהאו"ם.

מתחדש לעומת מאובן

הרמה השנייה של תחרות היא בין מסורתיים(מאובן) ואנרגיה חלופית. מינהל המידע האמריקאי לאנרגיה מצפה שמקורות חלופיים במדינה יעקפו את המאובנים בקרוב. בסקוטלנד, אנרגיה מתחדשת מכסה 97% מצרכי משק הבית. אבל ברוסיה, האנרגיה המסורתית תישאר העיקרית לפחות עוד 15 שנים בשל אופי החומר הגלם של הכלכלה.

באיחוד האירופי ליישום הסכם פריז ושמירה על עליית הטמפרטורה הממוצעת העולמית מתחת ל-2 מעלות צלזיוס מתוכננת גם להפחית את הפליטות מתחום האנרגיה לאפס, מה שאומר מעבר למקורות אנרגיה מתחדשים. במאמר Applied Energy: Is a 100% Renewable European Power System Feasible by 2050, המחברים דגלו עבור כל מדינה באיחוד האירופי את היחס האופטימלי בין סוגים שונים של מקורות אנרגיה מתחדשים, בהתבסס על המאפיינים האקלימיים שלהם והתחזית לעלייה בסך האנרגיה. צריכה עד 2050.

סביר מאוד שעבור מילוי התחייבויותכדי להפחית את פליטת ה-CO2 על ידי מדינות שונות, כולל בערים העתידיות, תפקח "משטרת האקלים". פרויקט Climate TRACE הוא מערכת המבוססת על תמונות לוויין בספקטרום האינפרא אדום, באמצעות הדמיות ממוחשבות, יכולה למצוא מקורות זיהום סביב כדור הארץ ולהעריך את ההשפעות המזיקות שלהם. כבר בשנת 2021, ארגונים סביבתיים צפויים להיות מסוגלים לאמת כיצד ממשלות ברחבי העולם עומדות בהתחייבויות להפחתת פליטת גזי חממה.

האתגרים העיקריים של העשור:למד למחזר ביעילות רכיבים משומשים של מתקני אנרגיית שמש ורוח ולבסס את השימוש החוזר במתכות אדמה נדירות. לדוגמה, עד שנת 2050, המשקל הכולל של להבי טורבינות רוח משומשים יהיה 40 מיליון טון. הטכנולוגיה האירופית & פלטפורמת חדשנות בנושא אנרגיית רוח מציעה לחתוך את הלהבים ולאחר מכן לרסק אותם לפירורים לייצור חומרי בניין. אבל לא פשוט לעבד אותם - אין כמעט התקנות בסדר גודל כזה, והלוגיסטיקה להגיע אליהם מורכבת ויקרה.

ניתן לבנות טורבינת רוח תעשייתית תוך 7-10 ימים. אורך החיים הממוצע שלו הוא 20-30 שנים, והלהבים מתפרקים במשך מאות שנים.

גם פאנלים סולאריים בעייתיים.לוחות פוטו-וולטאיים מכילים זיהומים של עופרת, קדמיום ואנטימון. כאשר מפורקים, הם נופלים לתוך האדמה ומרעילים אותה, נשטפים בגשמים אל האקוויפרים. בשנים האחרונות, פסולת כזו יוצאת באופן בלתי חוקי למדינות עניות. לפי האו"ם, זה נעשה עם 60-90% מכלל הפאנלים ששירתו. חלק מהמדינות נוקטות במסלול החכם יותר על ידי מכירת לוחות משומשים בעלי משאבים נמוכים למדינות עולם שלישי.

תומכי אנרגיה חלופית יכוליםלהתנגד ולהזכיר על תחנות כוח פחמיות, שתופסות 47% באזור אסיה-פסיפיק, אבל יש גם כוח גרעיני מדלק מאובנים. על רקע בעיות בעיבוד מתקני שמש ורוח, זה נראה כמו שיא הידידות הסביבתית. ואין מנצח בעימות הזה.

בדרך לצרכן

ייצור חשמל הוא לא המרכיב היחיד במערכת החשמל, שמחכה לשינויים גדולים. העבודה נראית מבטיחה גם ברמת ההעברה והשימוש באנרגיה. נתוני RUTAS מראים שכיום יש צורך לייצר 20–40% יותר אנרגיה ממה שהצרכן צריך בפועל. הסיבה לכך היא הפסדים טכניים (עד 20%) וצריכת חשמל תגובתית של ציוד ביתי ומשרדי מודרני (עד 30%).

לחברה טכנולוגיה המכסהכל שלבי מעבר החשמל: מייצור (מתח גבוה) דרך קווי הולכה (מתח בינוני) ועד לצרכנים (מתח נמוך). שהוזכר לעיל בהקשר של תשתית לרכבים חשמליים RUTAS 4K יכול להפחית הפסדים טכניים עד 7% מהחשמל המסופק ולבטל כמעט לחלוטין את צריכת הכוח התגובתי על ידי ציוד.

הפתרון מפחית את כמות האנרגיה הנדרשתכדי לייצר, זה אומר שדרוש פחות דלק. כלומר, תחנות כוח תרמיות בסיביר, במזרח הרחוק ובאוראל יוכלו להשתמש בפחות פחם לייצור, לפלוט פחות CO2 ולחסוך במשאבים. אותו דבר עבור ייצור גז וכל אחר.

ראוי לצייר אנלוגיה לבניית בית.הבסיס של תעשיית החשמל הוא ייצור, קווי כבלים וקווי עילי, שנאים ומנועים חשמליים. הבסיס הוא טיוטה גסה, שעליה נדרש מגהץ רצפה. בלעדיו, אי אפשר למקם רהיטים, מכשירי חשמל ואת התכונות הנחוצות לחיים מתורבתים. טכנולוגיית RUTAS 4K היא המגהץ עצמו שעוזר לרתום אנרגיה, להפחית ב-67% את מספר השיבושים המובילים להפסקות חשמל.

הזמן ללא אספקת חשמל מצטמצם ב-55% עבור משקי בית בערים בהן יושמה טכנולוגיית RUTAS 4K.

הטכנולוגיה עוזרת גם בפתרונות פרטיים.בשנת 2020, מגזין Time בחר במערכת ניהול מתקנים בינה מלאכותית של BrainBox כאחת מ-100 ההמצאות הטובות ביותר של 2020. המערכת המבוססת על בינה מלאכותית משתמשת בדוחות מזג אוויר, משקעים ותופעות סביבתיות אחרות כדי לחזות תנאים תרמיים בבניין, ולאחר מכן מתאימה את עוצמת המיזוג או החימום. הטכנולוגיה, שהושקה בשנה שעברה, מנטרת את הטמפרטורה של יותר מ-3.6 מיליון מ"ר של בניין, ומסייעת להפחית את פליטת ה-CO2 ב-20-40%. וסוללת הליתיום-יון Powerwall, שפותחה על ידי טסלה, מסייעת בחלוקת העומס על הרשת ומשמשת כמקור כוח גיבוי בבתים פרטיים: היא צוברת אנרגיה שנוצרת מתחנות כוח או מקורות אנרגיה מתחדשים בתקופות של צריכה נמוכה ומשחררת אותה. בזמני שיא או בזמן הפסקות חשמל.

בנייה משנה אנרגיה

היום יעילות אנרגטית באה לידסביבה, ועבודה לקראת פיתוח בר קיימא עוזרת למשוך כוח אדם ולמצוא השקעות. ההיגיון הוא פשוט: מבנים ומבנים עם הרבה אור טבעי מוציאים פחות משאבים על מכשירי תאורה, עם בידוד תרמי טוב בחימום, וכן הלאה. מאז 1990 קיימת בעולם שיטה של ​​הערכה סביבתית של ביצועי מבנים (BREEAM), לפיה יותר מ-200 אלף מבנים ומבנים הוסמכו.

ברוסיה, למשל, כמעט כל המסחרמרכזי MEGA עברו את ההסמכה הבינלאומית של BREEAM ב-USE עם דירוג טוב מאוד. השנה רכשה אינגקה השקעות (כמו MEGA, חלק מקבוצת אינגקה) 49% ממניות שמונה תחנות כוח סולאריות בדרום מערב רוסיה. קיבולת האנרגיה של הפרויקטים תהיה 160 מגוואט: זה מספיק כדי לספק חשמל לחלק ממרכזי קניות ולכל חנויות איקאה ברוסיה.

שינויים חלים גם על דיור ומשרדיםבְּנִיָה. כך למשל, גורד השחקים Tower C בשנג'ן, סין של משרד Zaha Khadid Architects ייבנה תוך שימוש בחומרים ממוחזרים בלבד, וחזית הצללה מיוחדת במבנה המגדלים תקדם אוורור ותמנע התחממות יתר - נדרשת פחות אנרגיה למיזוג אוויר.

בניינים חדשים ברוסיה חסכוניים באנרגיה פי 7-9,מאשר החרושצ'ובים. צריכת האנרגיה של חרושצ'וב היא 350-450 קוט"ש למ"ר בשנה, והמבנים החדשים הנפוצים ביותר - לא יותר מ-90 קוט"ש למ"ר. החישוב נעשה בדוגמה של מוסקבה. מסתבר שבית ישן בן חמש קומות משתמש באותה כמות חשמל כמו בית חדש בן 35 קומות עם אותו שטח בסיס.

גם הייצור של חומרי בניין משתנה, אפילועתירי אנרגיה כגון פלדה ובטון. לדוגמה, זוכה נוסף של מגזין טיים בשנת 2020, Heliogen HelioHeat, מציג 100,000 מראות בשטח. הם נשלטים ע"י מחשב, ומרכז את קרן השמש המוחזרת על מגדל באורך 40 מטר. שם הטמפרטורות מגיעות ל-1,100 מעלות צלזיוס: מספיק להמיס פלדה וליצור מלט. אתה יכול לעשות בלי לשרוף דלקים מאובנים. מייסד הליוג'ן, ביל גרוס, אמר שגרסאות עתידיות ישתמשו גם בטכנולוגיה כדי ליצור מימן עבור כלי רכב אפס פליטות.

אולי מאחורי רב תכליתי כזה,עיצובים ירוקים וחכמים הם העתיד של התעשייה והערים. אנחנו לא יכולים לדעת בוודאות איזה סוג של ערים מטרופוליניות נהיה בעוד 10 או 20 שנה, אבל באמצעות חידושים בתחום האנרגיה נוכל בקלות ליצור "יציקות של העתיד". כל הטכנולוגיות המדהימות הללו שוב מאשרות את המשפט של סופר המדע הבדיוני וויליאם גיבסון: "העתיד כבר הגיע. רק שזה עדיין לא מחולק באופן שווה".

ראה גם:

הסביר כיצד היקום משתקף ליד חורים שחורים

הרעלה המונית וגרסאות חדשות למות הציוויליזציה: כיצד השתנה הידע שלנו על המאיה

הופיעו תמונות מפורטות של גלקסיות הקרובות אלינו