Переход к системам возобновляемой энергетики может не повлечь за собой снижения чистой энергии

Важные новости

Переход на возобновляемые источники энергии системы не могут повлечь за собой снижение полезной энергии

Энергетические этапы и границы анализа. Схема стадий первичной, конечной и полезной энергии и границ, использованных для расчетов EROI финальной и полезной стадий в этом исследовании. Первичную стадию иногда называют точкой добычи или устьем шахты (относится к ископаемому топливу), а последнюю стадию — точкой использования. Полезную стадию можно рассматривать как стадию потребления в той степени, в которой эта стадия отражает эффективность потребления конечной энергии и способствует предоставлению энергетических услуг. Кредит: Энергия природы(2024). DOI: 10.1038/s41560-024-01518-6

Исследователи энергетики пытались понять последствия перехода на полностью возобновляемую энергию на протяжении десятилетий. Некоторые прошлые исследования показали, что технологии производства энергии из возобновляемых источников энергии, таких как солнечные панели и ветряные турбины, могут не генерировать столько чистой энергии (т. е. энергии, остающейся после учета энергии, потребляемой для выработки электроэнергии), сколько их давние исследования аналоги, работающие на ископаемом топливе.

Исследователи из Университета Лидса недавно провели исследование, направленное на дальнейшее изучение того, насколько верна эта идея, путем сравнения расчетной чистой энергии, производимой при сжигании ископаемого топлива, с энергией, производимой с помощью технологий устойчивой энергетики. Результаты их анализа, опубликованные в журнале Nature Energy, показывают, что переход к системам возобновляемой энергетики может на самом деле не повлечь за собой снижения чистой энергии.

«Для данной энергетической системы рентабельность инвестиций в энергию (EROI) представляет собой соотношение энергии, поставляемой обществу, разделенной на вложенную энергию», — рассказал Tech Xplore Эммануэль Арамендиа, соавтор статьи. «Распространенное и устойчивое мнение состоит в том, что ископаемое топливо имеет более высокий EROI, чем возобновляемая энергия, и, следовательно, возвращает обществу значительно больше чистой энергии, чем системы возобновляемой энергетики. Эта точка зрения ставит под сомнение возможность перехода к низкоуглеродной экономике без резкого снижения уровня жизни».< /п> <р>Предыдущие исследования обычно количественно определяли энергетическую отдачу от ископаемого топлива на первичной стадии добычи (т. е. энергии, добываемой из нефтяных скважин или на других объектах). Напротив, отдача систем возобновляемой энергетики обычно измеряется количественно на конечном этапе выработки энергии (т. е. энергии, доставляемой пользователям в виде электроэнергии).

Эти исследования показывают, что ископаемое топливо производит значительно больше полезной энергии. чем возобновляемые источники энергии. Недавние работы, в том числе статья, опубликованная в журнале Nature Energy.в 2019 году обнаружили, что при сравнении энергетической отдачи на конечном энергетическом этапе энергетическая отдача от ископаемого топлива и возобновляемых источников энергии не так уж сильно различается. Однако даже в этих работах не были учтены факторы, оценить которые можно только путем проведения анализа на стадии полезной энергии.

Переход на системы возобновляемой энергетики может не повлечь за собой снижения чистой энергии

Значения EROI ископаемого топлива. a, Средний EROI на конечной и полезной стадиях по группам ископаемого топлива на глобальном уровне. b, EROI на стадии полезного использования по категориям конечного использования по группам ископаемого топлива на глобальном уровне. Расчеты состоят из средневзвешенного значения ископаемого топлива, используемого в качестве топлива, электроэнергии и тепла. Это объясняет ненулевое значение для угольных продуктов, используемых в дорожных двигателях, которое представляет собой угольные продукты, используемые в виде электроэнергии для дорожных двигателей (то есть в электромобилях). Фото: Энергия природы (2024 г.). DOI: 10.1038/s41560-024-01518-6

«Предыдущие работы до сих пор не смогли объяснить тот факт, что системы возобновляемой энергии, такие как солнечная фотоэлектрическая и ветровая энергия, производят электроэнергию, которая в среднем используется с гораздо более высокой полезной эффективностью (т. е. эффективностью, с которой конечный энергоноситель преобразуется в поток энергии, ценный для общества, например, в тепло, мобильность и т. д.), чем в транспортные средства на основе ископаемого топлива», — сказал Арамендиа.

«Например, КПД двигателя внутреннего сгорания (например, бензинового или дизельного автомобиля) находится в пределах 25-35%, а КПД электромобиля — в районе 80%. В своей работе мы расширяем границы анализа. на стадию полезной энергии, чтобы учесть эффекты эффективности от конечного до полезного.»

В рамках своего недавнего исследования Арамендиа и его коллеги проанализировали данные, собранные Международным энергетическим агентством, с целью определения прямого использования энергии (т. е. использования энергии на месте) в отрасли ископаемого топлива. Они также использовали модель ввода-вывода Exiobase, базу данных, содержащую денежные и энергетические данные, полученные из 43 стран мира, для определения косвенного использования энергии, произведенной из ископаемого топлива (т. е. использования энергии в цепочке поставок).

<р>«Это дало нам финальный этап EROI ископаемого топлива за период 1971-2019 годов», — пояснил Арамендиа. «Затем мы использовали энергетическую базу данных, недавно разработанную в Университете Лидса, описывающую потоки энергии до стадии полезной энергии и, следовательно, явно представляющую эффективность (от конечного до полезного) энергоносителей. Используя средние значения эффективности из базы данных, мы могли бы определить полезную стадию EROI ископаемого топлива.»

Наконец, исследователи сравнили энергетические характеристики ископаемого топлива с энергетическими характеристиками систем возобновляемой энергии (т.е. фотогальваники и ветряных турбин). Их сравнение основывалось на значениях EROI, которые они определили для ископаемого топлива, с поправкой на влияние конечной полезной эффективности, а также на значениях EROI, которые они получили из существующей литературы, посвященной солнечным панелям и энергии ветра.

< img class="aligncenter" src="https://scx1.b-cdn.net/csz/news/800a/2024/transitioning-to-renew-5.jpg" alt="Переход на системы возобновляемых источников энергии может не повлечь за собой снижение чистой энергии" />

Эквивалент EROI возобновляемой энергии. a,b, Эквивалент EROI на конечном этапе, рассчитанный для 2020 года (то есть значение, выше которого системы возобновляемых источников энергии будут обеспечивать больше чистой полезной энергии, чем ископаемое топливо) на глобальном уровне наряду с EROI, полученным из литературы (из ссылки 31) солнечной энергии. фотоэлектрическая (PV) и ветровая энергетика в целом по экономике (a) и по категориям конечного использования (b). Темные оттенки соответствуют эквиваленту EROI, когда косвенные потребности в энергии включены в расчеты EROI ископаемого топлива. Светлые оттенки соответствуют эквиваленту EROI, если исключены косвенные потребности в энергии. Расчеты состоят из средневзвешенного значения ископаемого топлива, используемого в качестве топлива, электроэнергии и тепла. Фото: Энергия природы (2024 г.). DOI: 10.1038/s41560-024-01518-6

«Наша работа опровергает устойчивое мнение, согласно которому ископаемое топливо дает гораздо более высокую чистую энергетическую отдачу, чем возобновляемые источники энергии, и согласно которому переход к возобновляемым источникам энергии может сопровождаться только падением уровня жизни», — сказал Арамендиа. «Действительно, наши результаты показывают, что EROI ископаемого топлива в среднем очень низок на стадии полезного использования (3,5:1 по сравнению с 8,5:1 на финальной стадии), что связано с очень низким средним коэффициентом полезного действия. ископаемого топлива.»

Результаты анализов, проведенных этой группой исследователей, серьезно ставят под сомнение предыдущие аргументы о высокой чистой энергетической эффективности ископаемого топлива. Вместо этого они предполагают, что системы возобновляемой энергии могли бы в конечном итоге обеспечить общество аналогичными уровнями чистой энергии, особенно при количественной оценке на этапе полезной энергии.

«Инвестирование энергии в строительство инфраструктуры возобновляемых источников энергии очень полезно для общества не только с точки зрения смягчения последствий изменения климата, но и с точки зрения доступности энергии в будущем», — сказал Арамендиа. «Энергетические показатели возобновляемых источников энергии превосходят показатели ископаемого топлива. Это особенно актуально в контексте быстро растущего глобального спроса на энергию, особенно в развивающихся странах, где возобновляемые источники энергии имеют самый высокий потенциал для достижения желаемого увеличения спроса на энергию».

<р>Результаты, полученные Арамендиа и его сотрудниками, могут вдохновить правительства и политиков продолжать принимать меры, поддерживающие развертывание систем возобновляемой энергии. Кроме того, они могли бы продвигать новые инициативы, способствующие развертыванию этих систем в развивающихся географических регионах и регионах с низкими доходами.

«Будущие исследования должны быть направлены на определение путей смягчения последствий, которые обеспечат быстрый поэтапный отказ от ископаемого топлива. и достаточное чистое энергоснабжение для обеспечения хорошего уровня жизни для всех», — добавил Арамендиа. «Аспекты, которые требуют пристального внимания, — это внутри- и международное неравенство с точки зрения доступа к энергетическим услугам, а также первоначальные, авансовые инвестиции в энергетику, необходимые для энергетического перехода, которые могут временно сократить чистую энергию, доступную обществу на ранних этапах перехода. .»

Дополнительная информация: Эммануэль Арамендиа и др., Оценка энергетической отдачи от инвестиций в ископаемое топливо на стадии полезного использования и последствия для систем возобновляемой энергетики, < i>Энергия природы (2024). DOI: 10.1038/s41560-024-01518-6

Информация журнала: Nature Energy

Новости сегодня

Последние новости