Солнечное излучение мощностью 174000 ТВт.

Тепловой поток изнутри Земли мощностью 32 ТВт.

Энергия морских приливов мощностью 3 ТВт.

30% солнечного излучения отражается в космическое пространство, т.е. не влияет на энергетический баланс Земли. Но остальные 70% этой энергии (около 122000 ТВт) являются решающей долей потока энергии во всей системе.

Лучшее представление о мощности 122000 ТВт, поглощаемой земной поверхностью, дадут приведённые ниже цифры. В 2000 г. вся потребленная человечеством энергия составила 880·10⁶·10¹⁸ Дж. Следовательно, энергия солнечного излучения, поглощаемого земной поверхностью и атмосферой в 4000 раз превышает эту величину.

Из оставшихся 122000 ТВт одна его часть поглощается атмосферой, океаном и сушей и при низких температурах превращается в тепловую энергию. Другая часть вызывает испарение, циркуляцию и выпадение воды в земном круговороте. Третья часть преобразуется в морские и атмосферные течения. Четвертую часть (около 40 ТВт, или 0,03% всего солнечного излучения) поглощают растения, и тем самым она становится источником одной из важнейших животворных реакций на Земле – фотосинтеза.

Тепловой поток изнутри Земли к ее поверхности при нормальных температурах непосредственно превращается в тепло.

Энергия приливов – это ничтожно малая часть суммарной потенциальной и кинетической энергии системы Земля-Луна-Солнце. За счет превращения этой энергии возникают морские приливы и течения. Их механическая энергия в свою очередь в результате трения также превращается в тепло.

Из баланса видно, что солнечная энергия является весьма перспективным мировым энергоресурсом. Однако в отличие от ископаемых топлив, урана и геотермальной энергии, солнечное излучение не может храниться, а представляет собой энергию в потоке. Поток солнечной энергии, достигающий земной поверхности, в 13 тыс. раз больше суммарной энергии, производимой в мире в настоящее время с помощью органических топлив и урана.

Преимущества солнечного излучения - полное отсутствие неблагоприятных воздействий на окружающую среду; cолнечная энергия имеется повсюду, неисчерпаема, доступна в одной и той же форме на бесконечно долгий период времени.

Трудности применения - суточные, сезонные, климатические изменения интенсивности солнечного излучения требуют создания крупных систем накопления энергии или комбинированного использования солнечной энергии с другими энергетическими ресурсами для обеспечения круглосуточного энергоснабжения.

Солнечная энергия обладает низкой плотностью потока (в среднем 250 Вт/м²), и ее интенсивность различна для разных районов Земли, следовательно, для крупномасштабного ее использования требуется создание систем сбора и концентрации лучистой энергии Солнца.

В Германии альтернативная энергетика в 2006 году произвела 73,2 миллиарда кВт·ч электроэнергии, на 15 процентов больше, чем в 2005 году. Доля возобновляемых источников энергии в немецкой электроэнергетике выросла с 10 до 11,9 процента. Благодаря государственной поддержке альтернативной энергетики Германия уже сейчас практически выполнила поставленную ЕС цель, согласно которой к 2012 году таким образом должно производиться 12,5 процента электричества, заявил глава объединения немецких производителей электроэнергии Эберхард Меллер (Eberhard Meller).

В 2006 году с использованием энергии ветра было произведено 30,5 (27,2 в 2005 году) миллиардов кВт·ч электричества, на ГЭС – 21,6 (20,8) миллиардов, из биомассы – 15,5 (11,2) миллиардов кВт·ч. Мусоросжигательные предприятия произвели 3,6 (3) миллиарда, а из солнечной энергии получено 2 (1,3) миллиарда кВт·ч электричества.

Общая площадь солнечных водонагревателей (солнечных коллекторов) в мире превысила по неполным данным 21 млн.м², при этом годовое производство солнечных коллекторов превышает 1,7 млн.м². Страны лидеры: Япония – 7 млн.м², США – 4 млн.м², Израиль – 2,8 млн.м², Греция – 2,0 млн.м², (Россия – 0,1 млн.м²).

Германия является мировым лидером по потреблению энергии ветра (40 процентов). В Германии построены 16 тысяч ветрогенераторов, в том числе крупнейший в мире. Гигантский трехлопастный генератор вознесся над землей на башне высотой более 180 метров. Его мощность – 5 мегаватт.

Если в 1985 г. все установленные мощности мира составляли 21 МВт, то за один только 2006 г. было установлено 1744 МВт (по данным компании Navigant consulting), что на 19% больше, чем в 2005 г. В Германии установленные мощности выросли на 960 МВт, что на на 16% больше, чем в 2005 г. В Японии установленные мощности выросли на 296,5 МВт. В США установленные мощности выросли на 139,5 МВт. (+33%)

К 2005 году суммарные установленные мощности достигли 5 ГВт. Инвестиции в 2005 г. в строительство новых заводов по производству фотоэлементов составили 1 млрд. $.

Ввод в строй новых мощностей в 2005 г.: Германия – 57%; Япония – 20%; США – 7%; остальной мир – 16%. Доля стран в суммарных установленных мощностях (на 2004 г.): Германия – 39%; Япония – 30%; США – 9%; остальной мир – 22%.

Производство фотоэлементов в мире выросло с 1656 МВт в 2005 г. до 1982,4 МВт. в 2006 г. Япония продолжает удерживать мировое лидерство в производстве – 44% мирового рынка; в Европе производится 31%. США производят 7% от мирового производства, хотя в 2000 г. эта цифра доходила до 26%.

В Японии уже предпринимаются шаги по развитию альтернативных источников получения энергии хотя эта работа находится еще в начальной стадии. Активно конструируются и устанавливаются, например солнечные батареи. В 2002 году они уже выработали 630кВт/ч электроэнергии. Начаты работы по получению энергии из биомасс. Центром этих работ является городок Кудзумаки, где работает завод с крупными мясомолочными цехами. Ежедневно здесь скапливается до 500 тонн естественных отходов производства. Сейчас там строится завод по получению из биомассы газа метана, сжигание которого будет использовано для производства электроэнергии. Правительство Японии поставило цель к 2010 году довести долю э/энергии получаемой из возобновляемых энергоресурсов до 1.5% от общего объема производимой э/энергии.

Установленная мощность агрегатов по выработке энергии из альтернативных источников в ЕС (мегаватт) приведена в табл. 1.2., прогноз структуры энергобаланса ЕС на 2030г (в %) – в табл. 1.3.

 

Таблица 1.2

Установленная мощность (МВт) агрегатов

 по выработке энергии из альтернативных источников в ЕС

Гидроэнергия	131440	Тепловые насосы	4531
Ветер	33566	Геотермальная	2754
Солнце	11764	Всего:	196802
Биомасса	11549

 

Таблица 1.3

Прогноз структуры энергобаланса ЕС на 2030г (в %)

Нефть	35	Нетрадиционные в т.ч.	9
Газ	32	биомасса	5
Уголь	12	ветер	2
Энергия	11	солнце	2

 

Согласно прогнозу МИРЭС, на долю НВИЭ в 2020 г. будет приходиться 1150 – 1450 млн. т условного топлива (5,6 – 5,8% общего энергопотребления).При этом прогнозируемая доля отдельных видов НВИЭ составит: биомасса – 35%, солнечная энергия – 13%, гидроэнергия – 16%, ветроэнергия– 18%, геотермальная энергия – 12%, энергия океана – 6%.