Энергия көздерін салыстыру

1979 жылы NASA Mod-1, екі роторлы жел турбинасы, ені 61 метрді қосты, ол Солтүстік Каролинаның тауында орналасқан. Бұл өз заманының ең үлкен турбиналарының бірі және жел энергиясын электр желісінің маңызды бөлігіне айналдыру үшін жасалған алғашқы әрекеттердің бірі. Содан бері төрт онжылдық өтті, жел және күн энергиясы планетадағы ең жылдам өсіп келе жатқан электр көзі болып табылады. Неліктен және олар әлі де не істей алмайтынын түсіну үшін, әрбір көзді бірдей шарттармен салыстыруға көмектеседі.

Барлық өмір, тек дымқыл емес

Электр станциясының шығарындылары оның дымқыл түтікшесімен ғана тоқтамайды. Болат пен бетон өндіріліп, отын өндіріліп, тасымалданып, содан кейін бәрі де ыдырап кетеді. Жұмыс циклінің бағалауында бұл көрсеткіштерді бір киловатт-сағат үшін қосады. IPCC-тің жүздеген зерттеулеріндегі қорытындысы мынадай: көмір 820 grams of CO2-equivalent per kilowatt-hour, газ 490, жел, атом және гидроэнергия 10-25, күн энергиясы 40-50.

Қауіпсіздік те осындай жағдайды көрсетеді. Электр энергиясының бірлігіне шаққандағы апат пен ауа ластануы салдарынан өлім-жітім санына келсек, көмір мен мұнай ең қауіпті көздер болып табылады, себебі оларды жағу ауаны бөлшекпен толтырады. Күн, жел және ядролық энергиялар жүз есе қауіпсіз.

Әрбір көздің не істей алатындығы

• Көмір және газ қажет болғанда қосылуы мүмкін, бірақ ең көп ластаушы заттардың шығарылуын тудырады. Газ көмірмен салыстырғанда CO2 шығарындысының жартысын шығарады, бірақ метанның ысырап болуы бұл айырмашылықты азайтуға көмектеседі.
• Ядролық Бұл жобалар өте аз ластаушы заттар шығарып, жер бетіне аз ғана залал келтіреді; құрылысы қиын және қымбат, ал қалдықтарды басқару ұзақ уақытты алады.
• Су электр станциясы су қоймалары өзендердің ағысын өзгертіп, өзендердегі су деңгейін көтереді.
• Жел Бұл энергияның бағасы ауа райына байланысты өзгереді, сондықтан оны сақтау үшін кеңістік, желілер және, соңғы кездері, қорапшалар қажет.
• Күн қымбат, модульді және ауылдың немесе ғимараттың төбесіне де сыйып кетеді; түнде ештеңе шығармайды, қыста аз шығарады.

Идеалды көз жоқ. Тек жақсы және жаман қоспалар ғана бар, ал бұл қоспаны таңдау біздің қолымызда.

Жоғалған бөлшек: икемділік

Тұрақты энергетикалық жүйенің басты міндеті – орта есеппен жеткілікті энергия өндіру емес, әр секунд сайын сұранысты және ұсынысты теңестіру. Батареялар, насоспен жүретін гидроэлектр станциялары, аймақтар арасында энергияны бөлісетін күшті желілер, күн мен желге байланысты сұраныс және төмен көміртегілі тұрақты көздер – бәрі осы аралықты толтырады. Бұл да біз Fan Wall сияқты энергияны пайдаланатын жерде орналасуға болатын модульдік генерацияны зерттеуге себеп.

Тексерілген шешімдер: өзгертілген торлар

Тұрақты электр энергиясы тек болжам ғана емес. Кейбір елдер бір буынның ішінде өздерінің энергия көздерін қайта құрды, әрқайсысы өз ресурстарын пайдалана отырып: жел, су, Жердің жылуы немесе күн. Төмендегі барлық цифрлар әрбір елдің электр энергиясын өндіру үлесі, Ember және Energy Institute Our World in Data жинаған, егер басқа көз көрсетілмесе.

• Дания: жел – бұлақтың басы. 2000 жылы Дания электр энергиясының 84 пайызы, ал 2024 жылы 11 пайызы қазба отыннан алынады. Бір ғана жел турбиналары 58 пайызды құрады, биоэнергия шамамен бестен бір бөлігін құрады, ал күн энергиясы 2012 жылдан бері ешқандай да емес, 11 пайызға өсті.
• Уругвай: онжылдықтан аз уақыт ішіндегі трансформация. Уругвай суықта өзінің дамбаларына және мұнай мен газды жағуға тәуелді болды; 2008 жылы оның электр энергиясының 39 пайызы игерілмеген отыннан алынды. 2013 жылы 1%-ға, ал 2018 жылы 32%-ға өсті. Тіпті, су электр станцияларының қуаты өте төмен болатын 2023 жылы да, қазба отынның үлесі 8 пайыздан кем болмақ, ал 2024 жылы ол шамамен 1 пайыз болады.
• Кенттің орталығы — Рифт-Валли қаласы. Рифт өзенінің бу құбырларынан алынған геотермалдық энергия 2000 жылы Кенияның электр қуатының 10 пайызын, ал 2024 жылы 45 пайызын өндірді, бұл басқа көздерден гөрі көп. Гидро, жел және күн энергиясымен бірге Кения электр қуатының оннан тоғыз бөлігі қайталанатын көздерден алынады, бұл 2000 жылғы 40 пайыздан көп.
• Scotland: more than it needs. Шотландия 2024 жылы қайта жаңғыратын энергия көзінен рекордтық 38.4 TWh электр қуатын өндірді, оның 30.1 TWh желден және ол импорттағаннан гөрі 19.7 TWh көп электр қуатын Ұлыбританияның қалған бөлігіне экспорттады (Scottish Government, 2025).
• Ұлыбритания: көмірдің соңы. 2000 жылы Британия электр энергиясының үштен екі бөлігі игерілмеген отыннан келді; 2024 жылы шамамен үштен бір бөлігі, ал жел энергиясы 29 пайызды құрады. 2024 жылдың күзінде соңғы көмір электр станциясы Ratcliffe-on-Soar 50 жылдан кейін жабылып, Британия энергия алу үшін көмірді пайдалануды тоқтатып, әлемдегі алғашқы ірі экономикаға айналады (UK Government, 2024).
• Бразилия: су, содан кейін жел және күн. Гидроэнергия Бразилияның электр энергиясының көп бөлігін оншақты жыл бойы қамтамасыз етті. 2010 жылдан бастап ел жылдам түрде жел және күн энергиясын қосты: олар бірге 2024 жылы электр қуатының 24 пайызын өндіреді, бұл 2010 жылы жарты пайыздан аз болды.
• Коста-Рика: барлығы қайта жаңғыратын энергия. 2015 жылдан бастап гидро, геотермальды және жел энергиясы Коста-Риканың жыл сайынғы электр қуатының 98 пайызын қамтамасыз етіп келеді.
• Бангладеш: электр желісі жоқ жарық. Бангладештегі көптеген ауылдардың ешбір электр желісіне қосылуы мүмкін емес еді. 2003 жылдың қаңтарынан бастап, Дүниежүзілік банктің қолдауымен Бангладештің IDCOL қаржы компаниясы ауылдық жерлердегі электр желілеріне қосылмаған үй шаруашылықтары үшін шағын күн энергиясын пайдалану жүйесін қаржыландырды. 2019 жылдың қаңтарына дейін шамамен 4,1 миллион күн батареясы орнатылып, үйлерін керосин шамдарымен жарықтандырған 18 миллион адамға (халық санының 12 пайызына) күн энергиясы берілді.IDCOL).

Неліктен бағасы арзан болды: үйрену қисығы

Бұл өзгерістерді жылдамдатқан себеп – баға. Күн модулі 1975 жылы шамамен 132 долларға, ал 2024 жылы 27 центке бағаланады, бұл бүгінгі валютада 99,8 пайызға арзан (Our World in Data). Экономистер бұл үлгіні « қысқа мерзімді экономикалық өсу » деп атайды. үйрену қисығы: әлемдегі жалпы орнатылған қуат екі есеге артқан сайын, бір модульдің бағасы шамамен бестен төртке дейін төмендеді, өйткені зауыттар өсіп, дизайн жақсарып, жеткізу желілері жетілді. Батареялар да осылай жүрді. Литий-иондық батареялардың бағасы 1991 жылы бір киловатт-сағат үшін 9200 доллар болса, 2024 жылы 78 долларға дейін төмендеп, 99 пайыздан астам азайды (Ritchie, Our World in Data), ал батареяның орташа бағасы тек 2024 жылы ғана 20 пайызға төмендеп, бір киловатт-сағат үшін 115 долларға дейін түседі (BloombergNEF, 2024).

Болашақтағы ең арзан энергия – бұл біз қолданып жүрген энергия. Әрбір орнатылған панель келесісіне қарағанда арзан болады.

Бағалау критерийін жеңу: идеяларды ұсыну

Жоғарыда келтірілген салыстырудан мынадай сабақ шығады: энергияны өндіру немесе үнемдеудің кез келген жаңа тәсілі арзан және таза көздермен бәсекеге түсуі керек. Үйдің төбесі күн панелімен жабылған. Бұл – жоғары талап, сондықтан да біз бұл туралы көбірек ойлануды қалаймыз. Біздің Fan Wall идеямыз ашық сынақтан өтіп жатыр, оның ішінде сәтсіздікке ұшыраған жерлері де бар. Бұл тек бір идея. Шынайы міндет – қалған мәселелерге шешім табу: түнде және қыста энергия, үйлер мен өнеркәсіп үшін жылыту, көпшілік жиналатын төбелер және икемділік қажет ететін желілер.

Біз сіздің идеяларыңызды естігіміз келеді, және идеялар осы жерден екі жолмен жүруі мүмкін.

• Жұмыс идеясы жұмыс істеп тұрған модельге мұқтаж. Қордың кейбір мүшелері күшті идеяны қолдайтын адамдармен байланыста болуы мүмкін. Идеяны ұсыну үшін, ол жұмыс істейтін, шынайы өмірдегі модельге ие болуы керек, ол шын мәнінде қуат шығарады және оның өнімділігі аспаппен өлшенеді, бірақ оны талап етпейді. Қайта есептеуіштің көмегімен есептелген прототипі кез келген суреттен көп нәрсені айтады.
• Қағаздағы идеялар да құпия. Егер жақсы дәлелденген, жабдықсыз идея шынайы болса, физикалық тұрғыдан дұрыс болса, сандары шынайы және ең арзан тесті анық болса, онда ол сайтта жариялануы мүмкін. Осылайша жақсы идеялар оларды жүзеге асыра алатын адамдарға жол табады.

Алдымен, айырмашылықты түсіну керек: жұмыс істейтін модельсіз капитал жинау өте қиын, және бұл жерде қаржыландыру, қайтарым немесе ұсыныс туралы уәде жоқ. Біз тек қана сандарды егжей-тегжейлі, халыққа түсінікті түрде оқып бере аламыз.

Әрбір альтернатива, түсіндірілді

Әрбір мақала физика, қатал шектеулер, өлшенген нәтижелері бар нақты жобалар, үйдің төбесіндегі күн энергиясымен салыстырғанда шығын және жұмыс істейтін прототипке не қажет екенін қамтиды.

• Күн сәулесі, екі рет қолданылған: күн жылу шығаратын (PV-термиялық) үйлер, агравольтаикасы: күн өсімдіктерге, су қоймаларында жүзетін күн энергиясы.
• Жылжымалы су: су тасқыны турбиналары, толқын энергиясы, кішкентай және құбырлы гидроэнергетика.
• Жұмыс орны: құм мен жылу батареялары, жер асты жылу насостары, жылу қалдықтарын қайта өңдеу.
• Күн мен уақыт: желдеткіш қабырғаның коронасы, энергия құсбегілер: ауадағы жел, ыңғайлылығы.

Тақырыптар

Бұлар шынайы физиканың арқасында пайда болған бастау нүктелері, әрқайсысының өз шекаралары бар, идеяларды құрметтеу керек. Радарда тұрған әрбір идеяның өзінің терең мақаласының бар, төмендегі сілтеме арқылы біздің Fan Wall research сияқты шыншылдықпен жазылған.

• Екі жұмыс істейтін күн панелдері. Фасадтар, шуды азайту үшін тосқауылдар, автотұрақтардың төбесі мен каналдардың қабырғалары электр энергиясын өндіріп, бір уақытта басқа нәрселерді қорғайды немесе көлеңкелендіреді. Гибридті PV-термиялық панелдер жылуды қосады: жылына шамамен 100-700 кВт/сағ жылу квадрат метрге электр энергиясының үстіне (IEA SHC Task 60, 2020). The limit is sunlight itself: about 1 kW per square metre at best. Бұлар: супер-агрегат.
• Күн сәулесін жинайтын фермалар мен су қоймалары. Агровольталық жүйелер бір жер учаскесінде бөлек өсімдіктерді және панелдерді пайдалануға қарағанда 35-73 пайызға көп өнім алуға мүмкіндік береді (Dupraz et al., 2011). 30 пайызы қолайлы резервуарларда жүзетін күн энергиясы жылына шамамен 9400 ТВт/сағ, қазіргі әлемдік электр қуатының үштен бірін өндіре алады және иілу процесін азайтады (Jin et al., 2023). Мысалы: Ақтөбе, Атырау.
• Жарық, тек электр энергиясы ғана емес. Жарық әлемдегі соңғы энергияның жартысын құрайды (IEA, Renewables 2019). Құм мен тас жылу батареялары апталарға дейін арзан жел және күн энергиясын сақтайды; 100 МВт/сағ бірлігі 2025 жылы Финляндиядағы Порнайнен қаласын жылытуды бастады (Polar Night Energy). Жер асты жылу насостары әрбір электр энергиясының бірлігіне шамамен төрт бірлік жылу береді (IEA, 2022). Зауыттардан, канализациялардан және деректер орталықтарынан шығатын жылу әлі де көбіне шығарылады (Forman et al., 2016). Мысалы: су және жылу батареялары, жер-көміртегі насостары және оттек.
• Су қазірдің өзінде қозғалып жатыр. Жайық-көлдер ағыны онжылдықтар бойы болжанады; Шотландиядағы MeyGen мачтасы 2023 жылы 50 ГВт/сағ-ты бағындырады. Тобылғылар, өзендер, суару каналдары және су құбырларының қысымын төмендететін клапандарының барлығы энергия тасымалдайды, бірақ әрбір нысанға тек бір киловатт ғана беріледі. Сондықтан да арзан, стандартты жобалар рекордтық жобалардан гөрі маңызды. Мысалы: су тасқыны, толқын энергиясы және шағын және құбырлы гидроэнергия.
• Жоғары желдер. Жел қуаты жел жылдамдығының кубына тең, ал бірнеше жүз метр биіктікте жел күшті және тұрақты болады. Энергетикалық құстар оларға жетуге тырысады; Google-дің Makani он үш жыл өткен соң 2020 жылы жабылды, ал кіші компаниялардың сынау жалғасуда. Мұнда жақсы идея тек қуатты емес, сенімділікті де түсіндіруі керек. Қызыл: энергия.
• Енергетиканы дұрыс уақытта пайдалану. Суды қыздыру, көліктерді зарядтау және ғимараттарды салқындатуға арналған уақытты ауыстырып қою – ең арзан «электр станциясы»: тек АҚШ-та 2030 жылға қарай 200 ГВт-қа жуық тиімді елеусіз сұраныс болады (Brattle, 2019). бағдарламалық қамтамасыз ету, тарифтер және қарапайым үй құрылғылары туралы идеялар да энергия идеяларына жатады. Қызыл: ыңғайлылығы.

Мықты идеяның мазмұны

1. Ол шешетін мәселе, және кім үшін: қаланың шатыры, ферма, фабрика, желісіз ауыл.
2. Физикалық тексеру. Бір шаршы метрге, немесе бір тоннаға, немесе бір литр суға қанша ватт керек? Жыл сайын қанша кВт/ сағ? Жоғарыда келтірілген көрсеткішпен жылдам салыстырып көру әркімнің уақытын үнемдейді; Дэвид Маккейдің Сustainable Energy Without the Hot Air кітабы бұл мәселені шынайы түрде шешуге арналған тегін нұсқаулық.
3. КВт/сағ-ға шаққандағы шығын, тіпті шамамен де, және жеңіске жету үшін ненің қымбаттауы керек.
4. Не шын болуы керек, және оны көрсете алатын ең арзан эксперимент ол емес.
5. Кімге зиян келтіруі мүмкін, жануарлардан көршілерге дейін және сіз қалай білесіз.

Жақсы идея дұрыс болуы керек деген талап жоқ. Ол тексерілетін және оның дұрыс еместігін дәлелдейтін нәрсе туралы шыншыл болуы керек.

Бұл жұмысты орындайтын ұйымдар

Бұл коммерциялық емес ұйымдар адамдарға таза, қолжетімді энергияны жеткізуге көмектеседі және өздерінің жетістіктерін жариялайды. Олардың жұмысына қарап, егер сенімді болсаңдар, оларға тікелей көмек көрсетуді ойластырыңыз. Local Solar System Foundation олардың ешқайсысына да қатысы жоқ және олардан ештеңе де ала алмайды. Бермес бұрын әрбір ұйымның өз есептерін оқып, нәтижелерін қалай өлшейтінін тексеріңіз. Оның ішіндегі ең ірісі – Орал қаласы.

• SolarAid (Ұлыбританияда тіркелген қайырымдылық ұйымы 1115960) өзінің әлеуметтік кәсіпорны арқылы керосинді, шам немесе отқа оранған шамдарды пайдаланатын Сахарадан оңтүстіктегі Африкадағы ауылдық отбасыларға күн сәулесін жеткізеді. 2,5 млн. адамға жарық беріліп, 13,3 млн. адам қамтылды.
• [Күннің інісі] (https://solarsister.org/) (АҚШ коммерциялық емес ұйымы) Сахарадан оңтүстіктегі Африканың алыс аудандарында күн энергиясымен жұмыс істейтін жарықтандыру және таза пештер сататын кәсіп ашу үшін әйел кәсіпкерлерді қабылдап, оқытып, қолдайды.
• Practical Action (Ұлыбританияда тіркелген қайырымдылық ұйымы 247257) Африка, Азия және Латын Америкасындағы қоғамдармен кедейлікке қарсы практикалық технологиялар бойынша жұмыс істейді, оның ішінде таза энергияға қол жеткізу, мысалы босқын лагерлері үшін жаңартылатын энергия.
• RMI (1982 жылы Rocky Mountain Institute ретінде құрылған, АҚШ-тағы коммерциялық емес) – 50-ден астам елдің үкіметтері, энергетикалық компаниялары мен бизнесімен бірге жұмыс істейтін тәуелсіз зерттеу ұйымы, ол энергия жүйелерін таза, арзан энергияға көшіру үшін жұмыс істейді.
• Ember (2020 жылы құрылған тәуелсіз коммерциялық емес сарапшылар тобының) әрбір елдің электр энергиясы туралы тегін, ашық деректерді жариялайды, оның ішінде жоғарыдағы диаграммадағы деректердің көпшілігі, сондықтан кез келген адам желілердің қаншалықты тез өзгеріп жатқанын тексере алады.

Қалай көмектесе аласыз

• Switch your supply қайта жаңғыратын тарифке немесе мүмкін болса, қоғамдастық энергия схемасына.
• Энергетика таза болған кезде қолданыңыз. Жүгірткілерді жел мен күн энергиясы мол болғанда жұмысқа қосып, көліктерді зарядтай аласыз; көптеген электр желілері көміртегінің шынайы мөлшерін жариялайды.
• Панельдерді төбелерге қойыңыз. Үйлер, мектептер, супермаркеттер мен автотұрақтар күн энергиясын өндіруге дайын. Сіз өзіңіздің кеңесіңіз бен жұмыс берушіңізден сұраңыз.
• Өндіріп жатқанда сақтаңыз. Ылғалдандырғыштар мен тиімді құрылғылар бір мезгілде есепшоттарды қысқартып, шығарындыларды азайтуға көмектеседі.
• Сандарды сұраңыз. Электр энергиясын жеткізушіден және үкіметтен сатып алған электр энергиясының өмірлік циклы бойынша шығарындыларын сұраңыз.
• Бұл жұмысты атқаратын адамдарды қолдаңыз. Жоғарыда аталған организациялар күн сәулесін және таза энергияны жоқ отбасыларға жеткізіп, ашық деректер мен зерттеулерді жариялайды; олардың есептерін қарап, егер олардың жұмыстары сізге ұнаса, тікелей көмек көрсетіңіз.
• Бізге энергия туралы идея жіберіңіз. Қосымша ақпарат беру формасын пайдаланып, Жасыл бастаманы таңдаңыз да, жоғарыдағы бес ұғыммен өзіңіздің идеяңызды сипаттаңыз. Егер жұмыс істеп тұрған модельіңіз болса, оның өлшеу нәтижесін және оны қалай өлшегеніңізді келтіріңіз. Инженерлерге, студенттерге және жасаушыларға contribution board-да басқа адамдардың идеяларын қарауға да рұқсат етіледі.

Кіріспе және қосымша оқу

• IPCC (2014), AR5 Working Group III, Annex III: Technology-specific cost and performance parameters Ұлттық статистика бюросы
• Деректердегі біздің әлеміміз (2020), What are the safest and cleanest sources of energy?
• NASA Glenn Research Center, Жердің геологиялық тарихы
• & Жаңа хат… Жаңартылатын энергия көздері
• IEA SHC Тапсырмасы 60 (2020), PVT systems: position paper
• Дулатұлы және т.б. (2011), Күн фотоэлектрлік панелдерін және жерді тиімді пайдалану үшін азық-түлік дақылдарын біріктіру, Жаңартылатын энергия 36
• Баррон-Гаффорд және т.б. (2019), Агроэлектростанциялар құрғақ жерлерде тамақ-энергия-су қатынасында өзара пайда әкеледі, Nature Sustainability 2
• Жан мен жануар. (2023), Әлемдік су қоймаларында жүзетін күн фотоэлектрлік станциялары арқылы энергия өндіру және суды үнемдеу, Табиғат тұрақтылығы 6
• IEA (2022), The Future of Heat Pumps
• Polar Night Energy, Pornainen sand battery and Kankaanpää sand battery
• Форман және т.б. (2016), Жаһандық жылу потенциалын бағалау, Жаңартылатын және тұрақты энергия көздерін талдау 57
• Құрметті, алғашқы 50 ГВт/сағ су тасқыны арқылы (2023)
• X, Makani energy kites және оның соңғы техникалық есеп (2020)
• Қазақ тілі (2019). Жүкті реттеудің ұлттық әлеуеті
• 2009 жыл) Қатты ауасыз тұрақты энергия
• Ember (2026) және Energy Institute (2025), электр энергиясын өндіру көзі бойынша, Our World in Data: Electricity mix және energy dataset
• Біздің әлем мәліметтерінде, Күн фотоэлектрлік модуль бағалары мен жинақталған қуаты (IRENA 2025; Немет 2009; Фармер және Лафонд 2016)
• Ритчи. Соңғы үш онжылдықта батареялардың құны 99% -ға төмендеді, Біздің әлем мәліметтеріндеQuery
• BloombergNEF (2024), Lithium-ion battery pack prices see the biggest drop since 2017, falling to $115 per kilowatt-hour  (ағыл.)
• Шотландия үкіметі (2025), Energy Statistics for Scotland, Q4 2024: key points
• Ұлыбритания Энергетикалық қауіпсіздік және таза нуль департаменті (2024), Көмір өндіру лицензияларын беру тоқтатылады
• IDCOL, Күн жүйесіндегі үй бағдарламасы