ملاقات با تقاضای رو به رشد انرژی در جهان در حالی که پرداختن به تغییرات آب و هوایی نیاز به ارزیابی دقیق از روش های تولید برق دارد. پایداری طولانی مدت بستگی به تاثیر زیست محیطی، دسترسی به منابع منابع انرژی، پایداری اقتصادی و پذیرش اجتماعی دارد.این مقاله یک ارزیابی عمیق از منابع انرژی عمده، فن آوری های نوظهور و عوامل حیاتی است که آینده انرژی پایدار را شکل می دهد.

سوخت های فسیلی: کاهش اما مداوم

سوخت های فسیلی - سوخت های فسیلی، نفت و گاز طبیعی - در تولید برق جهانی غالب هستند، که تقریبا 60٪ از عرضه را کاهش می دهد، چگالی انرژی بالا و زیرساخت های تثبیت شده، قابلیت اطمینان و رقابت هزینه را فراهم می کند، با این حال، پایداری طولانی مدت آنها به شدت با کاهش گازهای گلخانه ای، کاهش منابع و تخریب زیست محیطی مواجه می شود.

منابع انرژی تجدید پذیر

انرژی های تجدید پذیر - انرژی های خورشیدی، باد، هیدروالکتریک، زمین گرمایی و انرژی زیستی - به طور طبیعی جایگزین های با حداقل انتشار های عملیاتی را دوباره به بار می آورند. مزایای پایداری آنها روشن است، اما هر تکنولوژی چالش های منحصر به فرد و تجارت را ارائه می دهد.

انرژی خورشیدی و باد

فتوولتائیک خورشیدی (PV) و توربین های بادی کاهش هزینه های چشمگیر را مشاهده کرده اند - بیش از 80٪ برای توربین های خورشیدی از سال 2010 - آنها را ارزان ترین منابع برق جدید در بسیاری از مناطق است.اما نیاز به ذخیره سازی چرخه عمر مکمل یا سیستم های ذخیره سازی انرژی خورشیدی دقیق است، مانند لیتیوم-یون و باتری های جریان در حال ظهور، به طور فزاینده ای شکاف انرژی تجدید پذیر ([0] را کاهش می دهد: {\displaystyle \"

انرژی های هیدروالکتریک و ژئوترمال

هیدروقدرت برق قابل اعتماد بارگذاری برق با طول عمر عملیاتی قرن طولانی فراهم می کند، با این حال، می تواند اکوسیستم های رودخانه، جوامع غیرمحلی را مختل کند و متان را از زیست توده های سیل زده تولید کند. Run-of-river و طرح های هیدرودر مقیاس کوچک، این اثرات را کاهش می دهد، اما عوامل ظرفیت پایین تر را استخراج می کند.

تجدید پذیر های نوظهور: Tidal، Wave و Advanced Bioانرژی

Tidal و موج انرژی در مراحل تجاری اولیه باقی مانده است، اما قدرت قابل پیش بینی از جنبش های اقیانوس را ارائه می دهد. آرایه و پروژه های MeyGen بریتانیا در کانادا نشان می دهد امکان سنجی فنی، اگرچه هزینه های بالا و اکوسیستم دریایی همچنان ادامه دارد. نسل بعدی انرژی زیستی انرژی زیستی از جلبک ها، بقایای کشاورزی، یا محصولات تولید شده با جذب کربن (BECCS) برای دستیابی به نگرانی های پایدار شامل رقابت های غذایی و صدور گواهینامه پایدار است؛ و محصولات ضروری.

قدرت هسته ای: کم کربن اما تحریم

تکمیل هسته ای انرژی عظیمی را از حجم سوخت کوچک تولید می کند، با یک کربن قابل مقایسه با راکتورهای مدرن نسل III+، مانند AP1000 و EPR، ویژگی های ایمنی منفعل طراحی شده برای جلوگیری از حوادث مانند نیروگاه های هسته ای فوکوشیما یا چرنوبیل، با هزینه های پیشرفته ارسالی، هزینه های پیش رو و انعطاف پذیری، اما استقرار تجاری محدود است.

ارزیابی مقایسه معیارهای پایداری

ارزیابی جامع پایداری نیاز به بررسی شاخص های متعدد در طول عمر در زیر است مقایسه معیارهای کلیدی برای روش های تولید برق عمده است.

  • ردپای کربن (g CO2eq /kWh): زغال سنگ -820 - CAM - گاز طبیعی -400-550؛ PV خورشیدی -40-50؛ باد - 10 -15؛ هسته ای -12-15؛ - 20 -30؛ ژئوفیزیک - 30 - 50 (به طور متوسط چرخه های تجدید پذیر).
  • ] زمان بازپرداخت انرژی (ماه): ] PV 1 -3؛ باد 3 - 8؛ هسته 2 -6؛ زغال سنگ و گاز شامل انرژی استخراج سوخت است - بازپرداخت به طور مستقیم قابل مقایسه است اما می تواند مدت طولانی در هنگام بررسی معدن و حمل و نقل باشد.
  • استفاده از زمین (m2/GWh / سال): PV 5-15؛ باد 1 -3 (ردهای چمنزار تنها، اما فاصله مورد نیاز)؛ 10-50 (سرورها)؛ هسته 1 -2؛ زغال سنگ / گاز با معدن ممکن است بیش از 50 باشد و باد نیاز به برنامه ریزی دقیق زمین دارد.
  • مصرف آب (m3 / مگاوات) زغال سنگ -1.5 -3 (cooling)؛ کمبود آب بر مزیت کم انرژی و تجدید پذیر تاکید می کند.
  • دسترسی به منبع (سنت ها یا بیشتر): Solar و باد اساسا نامحدود هستند؛ ذخایر اورانیوم آخرین -100-200 + سال با پرورش دهندگان؛ سوخت های فسیلی ممکن است 50 تا 150 سال در نرخ مصرف فعلی باقی بمانند.
  • Intermittency and Deliveryability: Solar و باد متغیر هستند؛ هیدروقدرت و زمین گرمایی قابل ارسال هستند؛ هسته ای ذخیره سازی می کند؛ سوخت های فسیلی قابل ارسال هستند، اما ذخیره سازی کربن و انعطاف پذیری شبکه کلید ادغام سهام بالا از خورشید و باد است.

ذخیره سازی انرژی و مدرن سازی شبکه: ایجاد آینده های با بازده بالا

محدودیت های خورشیدی و باد نیاز به ذخیره سازی انرژی برای مطابقت با تقاضا دارد.هزینه باتری لیتیوم یون از سال 2010 85٪ کاهش یافته است و تاسیسات به سرعت مقیاس پذیر هستند - انتظار می رود ظرفیت ذخیره سازی باتری جهانی بیش از 1000 گیگاوات در سال 2030 باشد - ذخیره سازی برق آبی پمپ شده همچنان با بیش از 90٪ از انرژی ذخیره شده غالب است، اما فن آوری های جدید مانند هیدروژن سبز (از طریق مبدل الکتریکی) پتانسیل ذخیره سازی برق را فراهم می کند.

نقش سیاست، نوآوری و سرمایه گذاری

انتقال به تولید برق پایدار نیازمند چارچوب های سیاست هماهنگ است: قیمت گذاری کربن، استانداردهای سبدهای تجدید پذیر، تعرفه های تغذیه و مجوز ساده برای زیرساخت های کم کربن، تحقیقات و توسعه در هسته پیشرفته، ذخیره سازی بعدی، جذب کربن و فن آوری های شبکه می تواند به اهداف پایدار پایداری بین المللی مانند توافق نامه پاریس منجر به تعهدات ملی به انتشار خالص صفر توسط تاخیر در میانه، همچنین تسریع منابع انرژی انتقال و توسعه منابع انرژی های پشتیبانی از آب و هوایی، به عنوان تقویت منابع مالی و فن آوری های انتقال منابع مالی می تواند به اهداف تقویت منابع مالی و توسعه پایدار و توسعه ارتباطات انتقال منابع مالی.

نتیجه گیری: یک مسیر متنوع و سازگار به جلو

هیچ روش واحد تولید برق ارائه می دهد یک راه حل کامل است. پایدارترین ترکیب انرژی بر یک نمونه کارها متنوع تکیه می کند: حداکثر کردن باد و خورشیدی که امکان پذیر است، تکمیل منابع قابل ارسال مانند هیدروقدرت، زمین گرمایی و هسته، در حالی که با استفاده از سوخت های فسیلی غیر قابل انعطاف، ذخیره سازی انرژی و شبکه های هوشمند، عوامل حیاتی هستند. تجزیه و تحلیل چرخه زندگی نشان می دهد که انرژی های تجدید پذیر و نوآوری های هسته ای به شدت انعطاف پذیر هستند، اما ما نیاز به چالش های پایدار و پایدار توسعه پایدار، با استفاده از طریق سوخت های سیستم های سیستم های فسیلی، و پایدار، و پایدار، می کنند، و پایدار، و سیستم های سیستم های سیستم های سیستم های سیستم های مدیریت پایدار، می کنند.