Выброс солнечной энергии: Недопустимое название | Винксопедия | Fandom

Содержание

Солнечные вспышки оказались в три раза мощнее, чем считалось ранее

https://ria.ru/20110908/432130482.html

Солнечные вспышки оказались в три раза мощнее, чем считалось ранее

Солнечные вспышки оказались в три раза мощнее, чем считалось ранее — РИА Новости, 08.09.2011

Солнечные вспышки оказались в три раза мощнее, чем считалось ранее

Наблюдения с космической обсерватории НАСА SDO (Solar Dynamics Observatory) свидетельствуют, что мощные взрывные процессы на Солнце — солнечные вспышки — приносят к границе земной атмосферы более чем в три раза больше энергии, чем считалось ранее, заявляют американские ученые.

2011-09-08T01:36

2011-09-08T01:36

2011-09-08T01:36

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdnn21.img.ria.ru/images/sharing/article/432130482.jpg?4321656341315431374

РИА Новости

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og. xn--p1ai/awards/

2011

РИА Новости

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

МОСКВА, 8 сен — РИА Новости. Наблюдения с космической обсерватории НАСА SDO (Solar Dynamics Observatory) свидетельствуют, что мощные взрывные процессы на Солнце — солнечные вспышки — приносят к границе земной атмосферы более чем в три раза больше энергии, чем считалось ранее, заявляют американские ученые.

Солнечными вспышками называют мощные процессы выделения энергии в атмосфере Солнца в виде оптического, ультрафиолетового, рентгеновского и гамма-излучения, протонов и электронов высоких энергий, выбросов плазмы. Заряженные частицы, достигая Земли, могут «убить» электронику космических аппаратов, вызывают возмущения в ее магнитном поле — магнитные бури, которые приводят к обрывам радиосвязи, и затруднениям в работе навигационных систем.

До появления SDO энергия солнечных вспышек измерялась главным образом в рентгеновском диапазоне, с помощью спутников GOES. По этому параметру вспышки делятся на пять классов: A, B, C, M и X. Минимальный класс A0.0 соответствует мощности рентгеновского излучения на орбите Земли в 10 нановатт на квадратный метр. При переходе к следующей букве мощность увеличивается в десять раз. Именно рентгеновский пик считается пиком вспышки в целом.

Солнечная обсерватория SDO способна следить за процессами на Солнце сразу в нескольких диапазонах, что позволило ученым впервые проследить за историей вспышки не только в рентгене.

«Мы обнаружили пики, которые не совпадают с рентгеновскими», — заявил Том Вудс (Tom Woods) из университета Колорадо, ведущий автор статьи, которая будет опубликована в Astrophysical Journal.

Вудс и его коллеги исследовали 191 солнечную вспышку, произошедшую с мая 2010 года, за каждой из них они следили в течение нескольких часов после ее главной фазы, каждые 10 секунд делая «снимки» в нескольких диапазонах. Ранее существовавшие инструменты могли делать измерения только каждые 90 минут и только в одном из диапазонов.

Как оказалось, около 15% вспышек имели «длинный хвост» — они продолжались минуты, а иногда и часы после того, как главная фаза вспышек заканчивалась. Существование этой поздней фазы означает, что солнечные вспышки выбрасывают в космос значительно больше энергии, чем считалось.

В ходе этих поздних фаз ученые обнаружили вторичные пики энерговыделения в других диапазонах, помимо рентгеновского. На снимках также были обнаружены дополнительные корональные петли — потоки плазмы вдоль магнитных силовых линий.

Полученные данные могут привести к значительной переоценке энергетики Солнца.

В частности, во время одной из солнечных вспышек, произошедшей 3 ноября 2010 года, количество энергии, достигшей земной атмосферы, по данным SDO оказалось в 3,3 раза выше, чем по данным «традиционных» инструментов.

Аппарат SDO был запущен 11 февраля 2010 года и является самым совершенным инструментом исследования Солнца. В ходе миссии, рассчитанной на пять лет, он изучает магнитное поле Солнца и его влияние на атмосферу Земли и климат, «космическую погоду».

чем может грозить солнечная вспышка

За суетой обычных дней и простых сиюминутных проблем мы забываем о том, как сложен и хрупок наш мир. Что Солнце — это не просто светящийся баскетбольный мяч в небе, дающий свет днём и возможность сделать красивые фоточки по утрам и вечерам, а огромная звезда, чья масса составляет 99,87 процента от массы всей Солнечной системы. 6 сентября случилось очередное напоминание — на Солнце произошла крупнейшая за последние двенадцать лет вспышка.

Самое время разобраться, чем же это может грозить нам, простым землянам, космонавтам на Международной космической станции, не имеющим спасительной защиты атмосферы, и даже спутникам, работающим на орбите Земли.

Вспышка справа!

Фото: © flickr/NASA

Разберёмся с терминами. Что же такое вспышка, если Солнце и так огромный шар, состоящий преимущественно из водорода, внутри которого идут термоядерные реакции, высвобождая гигантское количество энергии, света и тепла. Да, это так, но благодаря своей структуре Солнце для своих размеров и массы «горит» достаточно равномерно.

Однако иногда в атмосфере Солнца происходит взрывной выброс энергии, называемый вспышкой. Этот процесс захватывает все слои солнечной атмосферы: фотосферу, хромосферу и корону Солнца. В этот момент (а импульсная фаза солнечных вспышек длится всего несколько минут) происходит мощнейший выброс энергии — иногда до 15 процентов от всей энергии, выделяемой Солнцем за секунду.

Даже просто перевести энергию вспышки в близкие и понятные величины очень сложно — настолько она огромная. Мощная вспышка выделяет энергии около 160 миллиардов мегатонн в тротиловом эквиваленте, что, для сравнения, составляет приблизительный объём мирового потребления электроэнергии за один миллион лет.

Иногда в этот же момент происходит ещё и корональный выброс массы — часть солнечного вещества с силой выбрасывается за пределы атмосферы Солнца. Учёные до сих пор не определили, связаны ли эти явления между собой или нет. Достаточно часто солнечное вещество выбрасывается параллельно вспышкам, но иногда это происходит независимо друг от друга. Шестого сентября на Солнце произошла не только вспышка, но и корональный выброс массы.

В выбросе находится плазма, состоящая из электронов и протонов. Масса выброса может составлять до 10 миллиардов тонн вещества, которое летит в космосе с средней скоростью 400 километров в секунду и достигает Земли в течение одного — трёх дней. И если основной эффект солнечной вспышки достигает Земли за восемь с половиной минут, то в случае коронального выброса массы эффект оказывается растянутым и начинается спустя несколько суток после момента выброса.

Стоит отметить, что Солнце — это шар, поэтому часть вспышек с Земли просто не видна. Они происходят на противоположной стороне Солнца и никак не влияют на нас. В данном случае Земле не повезло: вспышка случилась в геоэффективной области вблизи линии Солнце — Земля, откуда воздействие на нашу планету максимально.

Учёные начали измерять мощность солнечных вспышек и фиксировать корональные выбросы массы относительно недавно, с шестидесятых годов прошлого века. Мощность вспышки определяется латинскими буквами A, B, C, M или X и числовым значением за ней. Произошедшая вспышка оценивается учёными как X9.3, при этом самая мощная вспышка из когда-либо зафиксированных — X28. Что самое странное, нынешняя вспышка произошла ровно через двенадцать лет после последней вспышки такой силы (7 сентября 2005 года). Кроме того, сейчас период спада солнечной активности. Астрономы не ожидали, что подобное явление может произойти.

Чем грозит такая вспышка?

Фото: © flickr/NASA Goddard Space Flight Center

Большинство солнечных вспышек никак не отражается на жизни простых людей. Мы просто о них не знаем и продолжаем спокойно жить. Сказать спасибо за это мы должны атмосфере нашей планеты. Её озоновый слой надёжно предохраняет поверхность Земли от избыточного излучения. Большая часть излучения поглощается и не доходит до нас.

Однако облака плазмы от солнечных вспышек и выбросов корональной массы долетают до нашей планеты и становятся причиной геомагнитных бурь, сильно влияющих на самочувствие людей. Всё дело в том, что магнитное поле Земли удерживает вокруг себя большое количество заряженных частиц, образующих магнитосферу. Все планеты, имеющие собственное магнитное поле, обладают магнитосферой: Земля, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Меркурий и Марс обладают очень слабыми магнитосферами.

Солнечный ветер, потоки плазмы, излучаемые Солнцем, взаимодействуют с магнитосферой. Не будь у нашей планеты магнитосферы, плазма бы спокойно попадала на её поверхность. Однако если магнитосфера Земли нормально противостоит солнечному ветру, то плазма, летящая от солнечных вспышек, способна достаточно сильно её «потрепать». Взаимодействуя с магнитосферой Земли, потоки плазмы вызывают возмущения в ней — бури, ощущающиеся метеозависимыми людьми.

Всё дело в том, что организм человека привык к магнитному полю Земли и использует его в повседневной жизни, например для ориентации в пространстве. Возмущения же магнитного поля вызывают разбалансировку систем организма у некоторых людей, наиболее чувствительных к этому явлению. Считается, что геомагнитные бури вызывают мигрень, бессонницу, скачки давления. Однако всё это сугубо индивидуально. Сказать, как влияют геомагнитные бури, вызываемые вспышками на Солнце, на конкретного человека, сложно. Учёные всё ещё изучают этот вопрос, есть даже целый раздел биофизики, изучающий влияние изменений активности Солнца на земные организмы, — гелиобиология.

Поэтому самое главное — не паниковать. Как правило, метеозависимые люди хорошо знают, что у них может заболеть от геомагнитных бурь. Метеозависимым, а также лицам с хроническими заболеваниями следует отслеживать приближение магнитных бурь и заранее исключать в этот период какие-либо события, действия, которые могут привести к стрессу. Лучше всего в это время быть в состоянии покоя, отдыхать и сократить любые физические и эмоциональные перегрузки.

Что со связью?

Фото: © flickr/NASA Goddard Space Flight Center

Солнечные вспышки могут становиться причиной перебоев радиосвязи, особенно на высоких частотах. Кроме того, от них страдают спутники геопозиционирования: их сигнал не доходит до Земли, что приводит к временному нарушению работы GPS. Сильные и мощные геомагнитные бури могут даже стать причиной возникновения вихревых индукционных токов в трансформаторах и трубопроводах.

В 1859 году произошла одна из самых сильных магнитных бурь за всё время проведения наблюдений. Она даже получила собственное название — Событие Кэррингтона, или Солнечный супершторм. Северные сияния наблюдались по всему миру, даже над Карибами; также интересно, что над Скалистыми горами они были настолько яркими, что свечение разбудило золотоискателей, которые начали готовить завтрак, думая, что наступило утро. Свидетели наблюдали, как искрились провода.

Человечеству во многом повезло, что солнечный супершторм случился в позапрошлом веке. Если бы это произошло в наше время — и в трубопроводах, и на линиях электропередачи образовались бы большие токи (их сила растёт пропорционально длине проводника, а у трубопроводов это до тысяч километров). Всё это могло бы привести к большому числу технологических аварий и катастроф на нашей планете.

Впрочем, на наш век такая геомагнитная буря, скорее всего, не выпадет. Учёные считают, что подобные явления происходят с достаточно большой периодичностью — раз в пятьсот лет. Хотя что это за срок для Солнца, возраст которого составляет около 4,5 миллиарда лет. Стоит отметить, что большинство нарушений, приносимых солнечной активностью, временные и длятся не очень долго. Хотя случаются и отказы техники, работающей на орбите.

Хуже всего приходится находящимся на орбите космонавтам. Все солнечные вспышки тщательно отслеживаются и информация о них отправляется в центр управления. В такие периоды космонавты прекращают работу и укрываются в наиболее защищённых отсеках станции. Такими защищёнными сегментами являются отсеки МКС рядом с ёмкостями с водой. Вода задерживает вторичные частицы — нейтроны, и доза радиации поглощается эффективнее.

В крайнем случае можно укрыться в спускаемой капсуле космического корабля «Союз», который выполняет на МКС роль корабля-спасателя. Однако конструкция всех модулей станции обеспечивает нормальную защиту экипажа от всплесков солнечной активности, во время которых сильно повышается радиационный фон. Космонавты ежедневно проводят индивидуальный учёт дозы полученной на борту радиации.

В общем и целом бояться вспышек на Солнце не надо. Это достаточно частое явление, за свою жизнь множество из них вы пережили, даже не узнав о том, что произошло. Иначе можно уподобиться Незнайке из Цветочного города и устроить переполох на пустом месте.

А Незнайка побежал во всю прыть домой и давай кричать:

— Братцы, спасайся! Кусок летит!

— Какой кусок? — спрашивают его.

— Кусок, братцы! От Солнца оторвался кусок. Скоро шлёпнется — и всем будет крышка. Знаете, какое Солнце? Оно больше всей нашей Земли!

— Что ты выдумываешь!

— Ничего я не выдумываю. Это Стекляшкин сказал. Он в свою трубу видел.

Все выбежали во двор и стали смотреть на Солнце. Смотрели, смотрели, пока из глаз не потекли слёзы. Всем сослепу стало казаться, будто Солнце на самом деле щербатое. А Незнайка кричал: «Спасайся кто может! Беда!»

Исследование солнечного будущего | Департамент энергетики

Офис технологий солнечной энергии

В исследовании Solar Futures Study изучается роль солнечной энергии в переходе на безуглеродную электрическую сеть. Исследование, подготовленное Управлением технологий солнечной энергии Министерства энергетики США (SETO) и Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии (NREL) и опубликованное 8 сентября 2021 года, показывает, что с агрессивным снижением затрат, политикой поддержки и крупномасштабной электрификацией солнечная энергия может составлять до 40% электроснабжения страны к 2035 г. и 45% к 2050 г.  

Исследование будущего солнечной энергии смоделировало развертывание солнечной энергии, необходимой для обезуглероженной сети. Предварительное моделирование показывает, что декарбонизация всей энергетической системы может привести к получению до 3000 ГВт солнечной энергии из-за увеличения электрификации.

Чтобы достичь этих уровней, развертывание солнечной энергии должно увеличиваться в среднем на 30 гигаватт переменного тока (ГВт ac ) каждый год в период с настоящего момента до 2025 года и увеличиваться до 60 ГВт в год в период с 2025 по 2030 год, что в четыре раза больше, чем сейчас. коэффициент развертывания — к 2035 г. будет развернуто 1000 ГВт солнечной энергии. К 2050 г. мощность солнечной энергии должна будет достичь 1600 ГВт ac для создания сети с нулевым выбросом углерода с улучшенной электрификацией конечных пользователей (например, автомобилей, строительных площадей и нагрева воды). Предварительное моделирование показывает, что декарбонизация всей энергетической системы США может привести к получению солнечной энергии на 3200 ГВт переменного тока из-за увеличения электрификации зданий, транспорта и промышленной энергии и производства экологически чистого топлива.

Исследование солнечного будущего  является третьим в серии исследований видения от SETO и NREL, которым предшествует Исследование SunShot Vision (2012 г.) и На пути к SunShot (2016 г.). В то время как предыдущие исследования были сосредоточены на влиянии недорогих солнечных технологий на экономику, это исследование погружается в роль солнечной энергии в обезуглероженной сети и предоставляет анализ будущих солнечных технологий, солнечной рабочей силы и того, как солнечная энергия может взаимодействовать с другими технологиями. как хранилище.

Основные выводы исследования Solar Futures

Изучите интерактивные диаграммы с результатами исследования и ответами на часто задаваемые вопросы ниже.

  • Благодаря постоянному технологическому прогрессу цены на электроэнергию не вырастут до 2035 года. Декарбонизация электросети на 95% будет достигнута в 2035 году без повышения цен на электроэнергию, поскольку затраты на декарбонизацию и электрификацию полностью компенсируются экономией от технологических усовершенствований и повышения требовать гибкости.
  • Достижение декарбонизации требует значительного ускорения внедрения экологически чистой энергии, в результате чего к 2035 году на солнечной энергии будет занято от 500 000 до 1,5 миллионов человек9.00:30 По сравнению с приблизительно 15 ГВт солнечной мощности, развернутой в 2020 году, ежегодное развертывание солнечной энергии составляет в среднем 30 ГВт в начале 2020-х годов и вырастет в среднем до 60 ГВт с 2025 по 2030 год. Аналогичные значительные темпы развертывания солнечной энергии сохранятся в 2030-х годах и далее. Темпы развертывания также ускоряются для ветроэнергетики и аккумулирования энергии.
  • Хранение, расширение передачи и гибкость нагрузки и генерации являются ключом к поддержанию надежности и отказоустойчивости сети. Емкость накопителей быстро растет и к 2050 году превысит 1600 ГВт. Небольшие солнечные батареи, особенно в сочетании с накопителями, могут повысить отказоустойчивость, позволяя зданиям или микросетям питать критические нагрузки во время перебоев в энергоснабжении. Кроме того, для эффективной интеграции этих ресурсов в сеть необходимы достижения в управлении распределенными энергетическими ресурсами, такими как солнечные батареи и электромобили на крыше.
  • Расширение поставок чистой электроэнергии приводит к более глубокому обезуглероживанию. Спрос на электроэнергию вырастет примерно на 30% с 2020 по 2035 год в связи с электрификацией зданий, работающих на топливе (например, отопление), транспортных средств и промышленных процессов. Спрос на электроэнергию увеличивается еще на 34% с 2035 по 2050 год. К 2050 году все эти электрифицированные секторы будут питаться электричеством с нулевым выбросом углерода, а рост электрификации приведет к сокращению выбросов, эквивалентному 155% выбросов в энергосистему 2005 года.
  • Доступность земли не ограничивает использование солнечной энергии. В 2050 году для наземных солнечных технологий потребуется максимальная площадь суши, эквивалентная 0,5% прилегающей территории США. Это требование может быть выполнено множеством способов, включая использование нарушенных или загрязненных земель, непригодных для других целей.
  • Выгоды от обезуглероживания намного перевешивают дополнительные расходы. Совокупные затраты энергосистемы с 2020 по 2050 год выросли на 562 миллиарда долларов (25%), включая затраты на обслуживание электрифицированных нагрузок, которые ранее питались за счет прямого сжигания топлива. Однако предотвращение климатического ущерба и улучшение качества воздуха более чем компенсируют эти дополнительные расходы, что привело к чистой экономии в размере 1,7 трлн долларов.
  • Проблемы должны решаться таким образом, чтобы затраты на солнечную энергию и выгоды распределялись справедливо. Развертывание Solar может обеспечить рабочие места, сэкономить на счетах за электроэнергию и повысить устойчивость к энергопотреблению. Различные вмешательства — финансовые, участие сообщества, размещение, политика, нормативные меры и меры по обеспечению устойчивости — могут повысить справедливость при внедрении солнечных батарей на крышах. Дополнительные меры справедливости могут касаться распределения общественных и частных выгод, распределения затрат, процедурной справедливости при принятии решений, связанных с энергетикой, необходимости справедливого перехода рабочей силы и потенциальных негативных внешних эффектов, связанных с размещением солнечных проектов и утилизацией солнечных материалов.

Изучите данные исследования будущего солнечной энергетики

Комбинации энергосистем и потоки энергии в 2020 и 2050 годах, как это предусмотрено в исследовании будущего солнечной энергии. Новые электрифицированные нагрузки от зданий, транспорта и промышленности означают, что в 2050 году электросеть будет поставлять больше энергии. Эта энергия будет почти полностью поступать из солнечных и других источников с нулевым выбросом углерода.

Сценарий «Декарбонизация с электрификацией» сократит выбросы в энергосистему (относительно уровня 2005 г.) на 95 % в 2035 г. и 100 % в 2050 г. и заменит некоторое прямое использование ископаемого топлива в зданиях, на транспорте и в промышленности, что позволит сократить выбросы в энергосистему более чем на 100 % в 2005 г.

Часто задаваемые вопросы

Какие сценарии были смоделированы и на каких предположениях они основывались?

  • Три сценария были смоделированы с различными допущениями – «Эталонный» сценарий, сценарий «Декарбонизация (Decarb)» и сценарий «Декарбонизация с электрификацией (Decarb+E)».
  • Базовый сценарий описывает обычное будущее, которое включает в себя существующую государственную и федеральную политику в области чистой энергии, но не предпринимает комплексных усилий по обезуглероживанию энергосистемы.
  • Сценарий Decarb предполагает, что политика приведет к сокращению выбросов углекислого газа в энергосистеме на 95 % (по сравнению с уровнем 2005 г.) к 2035 г. и на 100 % к 2050 г. Этот сценарий также предполагает более агрессивные прогнозы снижения затрат, чем Базовый сценарий для солнечной энергетики. как и другие технологии возобновляемых источников энергии и накопления энергии, но в нем используются стандартные будущие прогнозы спроса на электроэнергию.
  • Сценарий Decarb+E идет дальше, включая крупномасштабную электрификацию конечных пользователей и анализирует потенциал использования солнечной энергии в будущем с более полной декарбонизацией энергетической системы США к 2050 году.

Сколько солнечной энергии требуется для обезуглероживания энергосистемы США?

  • К 2035 году (декарбонизация 95%) сценарии декарбонизации показывают, что совокупное развертывание солнечной энергии составит от 760 ГВт до 1000 ГВт, что обеспечит 37–42% спроса на электроэнергию. Остальная часть удовлетворяется в основном за счет других ресурсов с нулевым содержанием углерода, в первую очередь ветра, а также включая ядерную, гидроэлектроэнергию, биоэнергетику и геотермальную энергию.
  • К 2050 году (100-процентная декарбонизация) сценарии предусматривают совокупное развертывание солнечной энергетики в объеме 1050–1570 ГВт, что обеспечит 44–45% спроса на электроэнергию. Остальная часть удовлетворяется в основном за счет ветра, а также атомной энергии, гидроэнергетики, турбин внутреннего сгорания, работающих на синтетическом топливе с нулевым содержанием углерода, таком как водород, биоэнергетика и геотермальная энергия.
  • В 2020 году около 76 ГВт солнечной энергии удовлетворяли около 3% спроса на электроэнергию в США.

Почему исследование модели 95% обезуглероживания сети к 2035 году вместо 100%?

  • Исследование Solar Futures Study исследует роль солнечной энергии в обезуглероживании энергосистемы, и эта роль, по сути, одинакова, независимо от того, является ли цель 95% или 100% к 2035 году.
    • Однако достижение к 2035 г. 95-процентного обезуглероживания сети вместо 100-процентного означает существенную разницу в затратах и ​​потребность в других экологически чистых энергетических технологиях.
    • В сценарии Decarb+E расширенная сеть электрифицирует дополнительные конечные объекты (такие как автомобили, отопление помещений и воды в зданиях), которые получали энергию непосредственно из ископаемого топлива. В 2035 году сетка будет 95% обезуглерожены, но дополнительное замещение ископаемого топлива дает общее сокращение выбросов, эквивалентное сети, которая на 105% обезуглерожена, — более рентабельно, чем можно было бы достичь, полностью исключив выбросы из сети в этот период времени. Эти результаты показывают важность рассмотрения гибких межотраслевых подходов к оптимизации скорости и экономической эффективности общего сокращения выбросов.

Какую роль может сыграть солнечная энергия в обезуглероживании энергетической системы США за пределами электрической сети?

  • Расширенная электрификация энергетической системы США в сценарии Decarb+E способствует сокращению выбросов двуокиси углерода (CO 2 ) энергетической системой на 62 % в 2050 г. по сравнению с 24 % в Базовом сценарии и 40 % в Сценарий Декарб (относительно уровня 2005 г.).
  • Упрощенный анализ 100% декарбонизации энергетической системы США к 2050 году показывает удвоение солнечной мощности по сравнению со сценарием Decarb+E — примерно до 3200 ГВт солнечной энергии, развернутой к 2050 году — для производства электроэнергии для еще большей прямой электрификации и производства экологически чистого топлива. , такие как водород, полученный электролизом.

Будет ли реализация сценариев Solar Futures дорогостоящей?

  • Солнечная энергия может способствовать глубокой декарбонизации энергосистемы США к 2035 году без повышения прогнозируемых цен на электроэнергию в 2035 году, если будут достигнуты целевые технологические достижения.
    • Затраты на декарбонизацию и электрификацию полностью компенсируются экономией от технологических усовершенствований и повышенной гибкости спроса до 2035 года (95% декарбонизации).
    • Прогнозируемые цены на электроэнергию в сценариях декарбонизации выше, чем в Базовом сценарии в 2050 году, из-за более высоких затрат на устранение выбросов на 100%, что подчеркивает необходимость технологических достижений и вариантов декарбонизации, помимо тех, которые смоделированы в сценариях.
  • В период с 2020 по 2050 год преимущества сценариев декарбонизации намного перевешивают дополнительные затраты. Совокупные системные затраты в сценариях Decarb (10%) и Decarb+E (25%) выше, чем в базовом сценарии, но предотвращение климатического ущерба и улучшение качества воздуха более чем компенсируют эти дополнительные затраты, что приводит к чистой экономии в размере 1,1 трлн долл. сценарий Decarb и $1,7 трлн в сценарии Decarb+E.
  • Существует большая неопределенность в отношении затрат и выгод в период до 2050 г. по сравнению с периодом до 2035 г.

Сколько земли потребуется для реализации сценариев Solar Futures?

  • Хотя приобретение земли создает проблемы, доступность земли не ограничивает использование солнечной энергии в сценариях.
    • В 2050 году для наземных солнечных технологий потребуется максимальная площадь земли, эквивалентная 0,5% прилегающей территории США, что может быть обеспечено различными способами, включая использование нарушенных или загрязненных земель, непригодных для других целей. Максимальная требуемая площадь солнечных земель эквивалентна менее чем 10% потенциально пригодных нарушенных земель, что позволяет избежать конфликтов с ценными землями, используемыми в настоящее время.
      • В этом анализе не учитываются земли, используемые для других технологий, которые генерируют электроэнергию в сценариях или передающей инфраструктуре.
    • Доступны различные подходы для смягчения локальных воздействий или даже повышения ценности земли, на которой размещены солнечные системы. Установка фотогальванических (PV) систем на водоемах, в сельскохозяйственных или пастбищных угодьях, а также способами, улучшающими среду обитания опылителей, являются потенциальными способами увеличения производства солнечной энергии, обеспечивая при этом такие преимущества, как более низкая скорость испарения воды и более высокие сельскохозяйственные урожаи.
    • Расширение фотоэлектрических систем на крыше может сократить использование солнечной энергии. К 2050 году в сценариях декарбонизации будет задействовано почти 200 ГВт фотоэлектрических установок на крышах (10–20 % от общего количества солнечных батарей). Тем не менее, технический потенциал крышных фотоэлектрических систем в США превышает 1000 ГВт, и усилия по продвижению крышных фотоэлектрических систем могут увеличить развертывание сверх смоделированного уровня.

Будет ли доступно достаточно сырья для поддержки предполагаемого расширения солнечной энергетики?

  • Запасы материалов, связанные с производством технологий, скорее всего, не ограничат рост солнечной энергии в сценариях декарбонизации, особенно если материалы с истекшим сроком службы заменят использование первичных материалов посредством стратегий экономики замкнутого цикла.

Приведет ли реализация сценариев солнечного будущего к большим потерям?

  • В сценариях для производства солнечных технологий будет использоваться много материалов, но ряд стратегий, таких как снижение материалоемкости, переработка, ремонт и повторное использование, могут смягчить их воздействие на материалы , когда технологии достигнут конца их запланированного срока службы (обычно 30 лет для фотоэлектрических модулей).
  • Правительства, промышленность и заинтересованные стороны могут уже сейчас начать подготовку к тому, что больше солнечных материалов достигнет конца своего срока службы, путем определения технических решений для управления в конце срока службы, снижения затрат на переработку, максимизации ценности восстановленных материалов, сопоставления восстановленных материалов с рынками. , частично компенсируя потребности в материалах для производства солнечной энергии за счет вторичного сырья и так далее.

Возможно ли увеличить развертывание солнечной энергии так быстро, как предполагают сценарии Solar Futures?

  • Для реализации сценариев обезуглероживания требуется значительное, но достижимое ускорение внедрения чистой энергии.
    • По сравнению с 15 ГВт солнечной энергии, развернутой в 2020 году, ежегодное развертывание солнечной энергии удваивается в начале 2020-х годов и увеличивается в четыре раза к концу десятилетия в сценарии Decarb+E. Точно так же значительные темпы развертывания солнечной энергии сохранятся в 2030-х годах и далее. Темпы развертывания также ускоряются для ветроэнергетики и аккумулирования энергии.
    • Рост чистой энергии за последнее десятилетие указывает на масштабируемость отраслей чистых технологий. Глобальные темпы развертывания солнечной энергии превысили темпы США в Solar Futures сценариев, а также очень высокие ежегодные развертывания других технологий имели место в истории. Тем не менее, более широкое и устойчивое внедрение солнечных и других экологически чистых технологий потребует значительного расширения производства солнечной энергии, цепочек поставок и рабочей силы.

Требует ли концепция Solar Futures новых солнечных технологий?

  • Непрерывный технический прогресс имеет решающее значение для достижения 9Видение 0005 Solar Futures , и есть несколько путей к нему.
    • Исследования и разработки могут помочь сохранить технологии на текущих или ускоренных траекториях снижения затрат. Например, снижение затрат на фотоэлектрическую энергию на 60% к 2030 году может быть достигнуто за счет повышения эффективности фотоэлектрических систем, выработки энергии в течение всего срока службы и стоимости. Технологии концентрации солнечной тепловой энергии с более высокой температурой и более высокой эффективностью также обещают улучшение стоимости и производительности.
    • Также необходимы дальнейшие достижения в таких областях, как хранение энергии, гибкость нагрузки, гибкость генерации и возможности ресурсов на основе инвертора для сетевых услуг.

Сколько дополнительной электроэнергии требуется для реализации сценариев Solar Futures?

  • С 2020 по 2050 год расширение межрегиональной передачи увеличится на 60% (86 тераватт-миль) в сценарии Decarb и на 90% (129 тераватт-миль) в сценарии Decarb+E.

Какие преимущества занятости будут реализованы в сценариях Solar Futures?

  • В солнечной промышленности уже занято около 230 000 человек в Соединенных Штатах, и с уровнем роста, предусмотренным в 9Согласно сценариям исследования 0005 Solar Futures Study, к 2035 году в нем может быть занято от 500 000 до 1,5 миллиона человек.

Призывает ли исследование Solar Futures Study к большему количеству коммунальных или распределенных солнечных батарей?

  • В исследовании моделируется солнечная энергия для коммунальных предприятий, а также распределенная солнечная энергия на крыше. В сценариях Decarb и Decarb+E мы прогнозируем, что к 2050 году будет развернуто до 200 ГВт фотоэлектрических систем на крышах (10–20 % от общего количества солнечных батарей).
  • Основной вывод исследования заключается в том, что для обезуглероживания электросети потребуется приблизительно 1000 ГВт солнечной энергии. Точное сочетание полезности и распределенной солнечной энергии будет зависеть от многих факторов, включая возможность расширения передачи, а также политику, направленную на поощрение внедрения солнечной энергии на крышах.
  • Исследование не включает какие-либо политики, специально направленные на расширение использования распределенных PV. Учитывая, что технический потенциал фотоэлектрических систем на крышах в США превышает 1000 ГВт, политика по продвижению фотоэлектрических систем на крышах может увеличить развертывание сверх уровня, смоделированного в исследовании.

Рассматривается ли в исследовании Solar Futures Study справедливое распределение затрат и выгод на экологически чистую энергию?

  • Сообщества с низким и средним доходом и цветные сообщества пострадали от энергетической системы, основанной на ископаемом топливе, и переход к чистой энергии предоставляет возможности для смягчения этих проблем энергетической справедливости путем реализации мер, направленных на обеспечение справедливости.
  • Развертывание солнечной энергии может обеспечить рабочие места, сэкономить на счетах за электроэнергию и повысить устойчивость к энергопотреблению. Различные вмешательства — финансовые, вовлечение сообщества, размещение, политические, нормативные меры и меры по обеспечению устойчивости — могут повысить справедливость в использовании солнечной энергии.
  • Распределение выгод и затрат не обязательно будет происходить справедливо, и решение этой проблемы может потребовать целенаправленной политики и структурных изменений.
  • В этом исследовании рассматриваются меры, связанные с распределением общественных и частных благ, распределением затрат, процедурной справедливостью при принятии решений, связанных с энергетикой, необходимостью справедливого перехода рабочей силы и потенциальными негативными внешними эффектами, связанными с размещением проектов солнечной энергетики и утилизацией солнечных батарей. материалы.

Дополнительные ресурсы

  • Прочтите объявление.
  • Загрузите полный отчет Solar Futures Study .
  • Загрузите краткий информационный бюллетень Solar Futures Study .
  • Загрузите справочник «Исследование солнечного будущего» .
  • Найдите дополнительные технические отчеты на веб-сайте NREL.
  • Загрузите изображения и мультимедиа для отчета.
  • Посмотреть цели SETO.
  • Ознакомьтесь с исследованиями SETO в области мягких затрат и системной интеграции.

DOE публикует исследование будущего солнечной энергетики, в котором содержится план создания энергосистемы с нулевым выбросом углерода

Министерство энергетики

8 сентября 2021 г.

Новый отчет показывает, что солнечная энергия быстро расширяется, производя больше электроэнергии в 2035 году, чем все дома потребляют сегодня, и создавая экономические возможности по всей Америке

ВАШИНГТОН, округ Колумбия — Министерство энергетики США (DOE) сегодня опубликовало Исследование будущего солнечной энергетики, в котором подробно излагается важная роль солнечной энергии в обезуглероживании энергосистемы страны. Исследование показывает, что к 2035 году солнечная энергия может обеспечить 40% электроэнергии в стране, обеспечить глубокую декарбонизацию сети и обеспечить работой до 1,5 млн человек — без повышения цен на электроэнергию. Выводы исследования призывают к массовому и справедливому использованию экологически чистых источников энергии, подчеркивая усилия администрации Байдена по преодолению климатического кризиса и быстрому расширению доступа к возобновляемым источникам энергии по всей стране.

«Исследование освещает тот факт, что солнечная энергия, наш самый дешевый и быстрорастущий источник чистой энергии, может производить достаточно электроэнергии для питания всех домов в США к 2035 году и обеспечить работой до 1,5 миллиона человек». сказала министр энергетики Дженнифер М. Грэнхольм . «Достижение этого светлого будущего требует массового и справедливого использования возобновляемых источников энергии и строгой политики обезуглероживания — именно то, что изложено в двухпартийном Законе об инвестициях в инфраструктуру и рабочих местах и ​​программе президента Байдена «Восстановить лучше, чем было».
 
В 2020 году в США было установлено рекордное количество солнечных батарей — 15 гигаватт (ГВт переменного тока) — до общей мощности 76 ГВт, что составляет 3% текущего электроснабжения. Исследование солнечного будущего, подготовленное Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии Министерства энергетики США, показывает, что к 2035 году Соединенным Штатам необходимо будет в четыре раза увеличить ежегодный прирост солнечной энергии и обеспечить 1000 ГВт электроэнергии в сети с преобладанием возобновляемых источников энергии. К 2050 году солнечная энергия может обеспечить 1600 ГВт в сети с нулевым выбросом углерода, производя больше электроэнергии, чем потребляется во всех жилых и коммерческих зданиях в стране сегодня. Декарбонизация всей энергетической системы может привести к 3000 ГВт солнечной энергии к 2050 году из-за увеличения электрификации транспорта, зданий и промышленности.

В исследовании изложен план достижения этой вехи, которая требует строгой политики декарбонизации в сочетании с массовым внедрением возобновляемых источников энергии, крупномасштабной электрификацией и модернизацией сети. Основные результаты исследования включают: 

  • Чистая сеть требует масштабного и справедливого развертывания разнообразных устойчивых источников энергии  — США должны устанавливать в среднем 30 ГВт солнечной энергии в год в период до 2025 г. и 60 ГВт в год начиная с 2025-2030 гг. Моделирование исследования также показывает, что остальная часть безуглеродной сети в основном обеспечивается за счет ветра (36%), атомной энергии (11–13%), гидроэлектроэнергии (5–6%) и биоэнергетики/геотермальной энергии (1%).
  • Декарбонизированный энергетический сектор создаст миллионы рабочих мест в разных секторах . Моделирование исследования показывает, что к 2035 году в солнечной энергетике будет занято от 500 000 до 1,5 миллиона человек по всей стране. В целом переход к чистой энергии создаст около 3 миллионов рабочих мест в разных технологиях .
  • Новые инструменты, повышающие гибкость сети, такие как хранение и усовершенствованные инверторы, а также расширение передачи, помогут доставить солнечную энергию во все районы Америки.0 % к 2050 году, преобразуя систему электроснабжения. Развертывание систем хранения обеспечивает большую гибкость и отказоустойчивость, увеличившись с 30 ГВт почти до 400 ГВт в 2035 году и до 1700 ГВт в 2050 году. Передовые инструменты, такие как сеткообразующие инверторы, прогнозирование и микросети, будут играть роль в поддержании надежности и производительности возобновляемых источников энергии. — доминирующая сетка.
  • Сеть, основанная на возобновляемых источниках энергии, обеспечит значительную экономию для здоровья и средств.