Альтернативная энергетика в социально-экономической модели

Введение

Основой экономики страны является производственная система, состоящая из множества производственных процессов. Любой производственный процесс характеризуется наличием требований и соответствующей инфраструктуры, которая его обслуживает. Ни один производственный процесс не может обойтись без использования трудовых ресурсов, а также без потребления материальных ресурсов.
В рамках производственного процесса, который формируется при использовании альтернативных энергетических систем, необходимо прежде всего учитывать, что возникает, когда он широко распространен. Если говорить об альтернативной энергетике, то стоит отметить, что понимание этой отрасли в настоящее время находится в двух полярных плоскостях.
Существует мнение, что альтернативная энергетика - это прежде всего проблемы, связанные с экологией; проблема интеграции альтернативной энергии не так важна, как хотелось бы отдельным исследователям. Однако с увеличением доли выработки энергии с использованием возобновляемых источников уже существует необходимость ее интеграции в социально-экономическую среду, определяемую дифференциацией условий функционирования промышленности.
Другими словами, до тех пор, пока альтернативная энергетика остается научным экспериментом и его доля в общем объеме производства энергии не превышает 2–6%, не может быть и речи о трансформации социально-экономической среды. Однако, как только эта доля превышает 20–25% и начинает расти, в обществе происходит трансформация различных сфер жизни.
Альтернативная энергия охватывает все те вещи, которые не потребляют ископаемое топливо. Они широко доступны и экологически чистые. Они вызывают мало или почти не загрязняют окружающую среду.

1 Типы альтернативных источников энергии

1.1 Солнечная энергияСолнечная энергия является первым источником энергии в мире. Он использовался намного раньше, чем люди научились разжигать огонь. Многие живые существа зависят от солнечной энергии растений, водных организмов и животных. Солнечная энергия в основном используется для генерации света и тепла. Солнечная энергия, падающая на планету, зависит от орбитального пути Солнца и его изменений в галактике. Кроме того, на него влияет активность, происходящая в космосе и на солнце. Считается, что именно эта энергия была причиной разрушения льда во время ледникового периода, что приводит к разделению суши и моря [1].
Солнечная энергия является одним из альтернативных источников энергии, который используется наиболее широко во всем мире. Около 70% солнечного света отражается обратно в пространство, и у нас есть только 30% солнечного света, чтобы удовлетворить наши потребности в энергии. В то время как солнечная энергия используется для производства солнечной энергии, она также используется для сушки одежды, используется растениями в процессе фотосинтеза, а также используется людьми в зимние сезоны для повышения температуры тела. Солнечная энергия может быть извлечена либо с помощью солнечной тепловой или фотоэлектрических элементов.
Существует два вида солнечной энергии: активная солнечная энергия и пассивная солнечная энергия. Пассивная солнечная энергия в основном использует длительность, положение и интенсивность солнечных лучей, что выгодно для обогрева определенной области. Это также использует это, чтобы вызвать поток воздуха от области до следующего. Активная солнечная энергия использует электрические технологии и механические технологии, такие как сборные панели, для сбора, преобразования и хранения энергии для будущего использования.
Солнечная энергия не создает загрязнения и широко используется во многих странах. Это возобновляемый источник энергии, так как солнце будет продолжать производить солнечные лучи все годы. Солнечные панели, которые необходимы для использования этой энергии, могут использоваться в течение длительного времени и практически не требуют обслуживания. Солнечная энергия оказывается неэффективной в более холодных регионах, которые не получают хороший солнечный свет. Он не может быть использован ночью, и не весь солнечный свет может быть задержан солнечными батареями. Преимущества солнечной энергии гораздо больше, чем ее недостатки, которые делают ее жизнеспособным источником производства альтернативной энергии [1].

1.2 Энергия ветраЭто один из источников энергии, которые использовались очень давно и веками. Он использовался для питания парусных кораблей, что позволило исследователям плыть по своим торговым маршрутам в отдаленных землях. Одна ветряная мельница может питать полив сельскохозяйственных культур, а также потребности семьи в энергии, прокачке воды и электрическом освещении.
Однако в настоящее время существует несколько ветряных мельниц, которые используются для выработки необходимой энергии в основном для промышленного использования. Многие из ветряных турбин могут сразу захватить много энергии, прежде чем подавать ее в электросеть. Это широко известно как ветряные электростанции и используется в течение многих лет по всему миру. Только Соединенные Штаты замедляют процесс принятия этого альтернативного источника энергии [2].
Ветроэнергетика является возобновляемым источником энергии и сокращает наш союз с зарубежными странами для поставок нефти и газа. Он не вызывает загрязнения воздуха и создал несколько рабочих мест за последние несколько десятилетий. Развитие технологий привело к снижению затрат на создание ветряной электростанции.
Энергия ветра может использоваться только в районах с сильным ветром, что означает, что ее нельзя использовать в качестве источника для извлечения энергии где-либо на земле. Иногда они создают шумовые помехи и не могут использоваться вблизи жилых районов. Эти недостатки сделали использование энергии ветра только в определенных регионах.

1.3 Геотермальная энергия«Гео» означает Землю, а «тепловой» означает энергию. Геотермальная энергия означает энергию, извлекаемую или извлекаемую из-под земли. Это полностью чистый и возобновляемый. Геотермальная энергия используется с последних нескольких лет.
Земля содержит расплавленную скалу, называемую магмой. Тепло непрерывно производится оттуда. Температура увеличивается примерно на 3 градуса Цельсия, на каждые 100 метров вы опускаетесь ниже уровня земли. Ниже 10000 метров температура настолько высока, что ее можно использовать для кипячения воды.
Вода проникает глубоко в землю, и горячий камень кипит эту воду. Кипящая вода производит пар, который улавливается геотермальными тепловыми насосами. Пар вращает турбины, что, в свою очередь, приводит в действие генераторы.
Геотермальная энергия может быть найдена в любом месте на земле. В большинстве стран эта энергия используется для выработки электроэнергии с использованием тепловых массовых расходомеров и питания миллионов домов. Области, которые имеют высокие подземные температуры, являются теми, которые являются склонными к землетрясениям и вулканам [3].
Соединенные Штаты производят больше геотермальной электроэнергии, чем любая другая страна в мире. Большинство геотермальных резервуаров с горячей водой расположены в западных штатах, на Аляске и на Гавайях.
Геотермальная энергия полностью возобновляема, так как Земля будет продолжать производить тепло, пока мы все здесь. Если эти ресурсы используются и используются эффективно, они могут обеспечить решение мировых энергетических проблем.
Геотермальная энергия не производит загрязнения, уменьшает наш союз с ископаемым топливом. Это также приводит к значительной экономии средств, так как не требуется топлива для сбора энергии из-под земли. Эти преимущества делают геотермальную энергию одним из лучших альтернативных источников энергии.
Но у геотермальной энергии есть и свои недостатки. Он подходит для конкретного региона и не может использоваться повсеместно. Земля может выделять некоторые вредные газы при выделении тепла, которое может оказаться вредным для человечества.
Кроме того, области, где эта энергия используется, подвержены землетрясениям и вулканам. Кроме того, установка геотермальных электростанций требует огромных затрат на установку. Вот некоторые плюсы и минусы геотермальной энергии.

2 Применение альтернативных источников энергии2.1 ЭлектричествоПрименения электричества в городском транспорте включают подключаемые гибридные электромобили (PHEV), аккумуляторные электромобили (BEV) и электромобили на топливных элементах (FCEV).
PHEV зависят как от дизельного топлива / бензина, так и от электричества и используются уже около полувека; в последнее время BEV и FCEV получают повышенное внимание.
В 2012 году глобальный запас электромобилей достиг 180 000, что составляет всего 0,02% от общего количества легковых автомобилей, но прогнозируется, что к 2020 году этот показатель составит 2%.
США и Япония в настоящее время являются ведущими пользователями электромобилей, с определенными целями и стимулами продаж электромобилей, стимулируемыми их соответствующими правительствами. Однако некоторые проблемы остаются [4].
Например, одновременная зарядка десятков тысяч электромобилей может поставить под угрозу стабильность энергосистемы. Таким образом, были внедрены аккумуляторные технологии, такие как никель-металлогидридные (Ni-MH) и литий-ионные (Li-Ion), интеллектуальные системы управления энергопотреблением и технология «автомобиль-сеть» (V2G).
Технология V2G позволяет электромобилям доставлять электроэнергию обратно в сеть, и исследование, проведенное в Норвегии, показало, что интеллектуальный подход к зарядке может еще больше снизить нагрузку крупномасштабной зарядки электромобилей в сети.
По сравнению с подключаемыми электромобилями, FCEV могут вырабатывать электричество путем заправки топливом, таким как водород, спирты или эфиры, вместо перезарядки.
Однако производительность FCEV ограничена технологией системы накопления энергии, такой как хранение водорода в транспортном средстве, а высокая стоимость накопления энергии и топливных элементов ограничивает коммерческое применение.

2.2 БиотопливоКонверсия биомассы может быть использована для производства биотоплива с использованием древесных отходов, багассы, рисовой шелухи, сельскохозяйственных отходов, навоза животных, а также бытовых и промышленных отходов.
Биотопливо обладает почти углеродной нейтральностью, и различные ресурсы, используемые для его производства, в изобилии; поэтому они считаются одним из наиболее перспективных альтернативных источников энергии. По оценкам, к 2050 году 38% прямого использования топлива в мире будет производиться из биомассы. В настоящее время биотопливо обычно используется только в качестве дизельной добавки.
Биодизельные смеси имеют небольшую задержку зажигания, высокую температуру зажигания, давление и пиковое тепловыделение, а также низкие выбросы. Основываясь на используемой технологии производства, биотопливо можно разделить на четыре поколения: первое поколение производится из сахара, крахмала, растительных масел или животных жиров с использованием традиционной технологии; второе поколение производится из непродовольственных культур, пшеничной соломы, кукурузы, древесины, твердых отходов и энергетических культур с использованием передовых технологий; третье поколение производится из водорослей; и четвертое поколение включает производство биогазолина из растительного масла и биодизеля с использованием передовых технологий [4].
Многие исследования посвящены изучению биоэтанола в качестве заменителя бензина и биодизеля в качестве заменителя дизельного топлива. Газификация биомассы в водород, синтетический бензин или дизельное топливо является новой тенденцией, которая стала технологически осуществимой.
Использование биотоплива может быть широко распространено во всем мире, а ресурсы, используемые для производства этого топлива, различаются в зависимости от региона. США, Франция, Бразилия, Индия, Индонезия, Малайзия и Австралия являются основными производителями биодизеля. Растительное масло используется в США и Европейском союзе (ЕС); Пальмовое масло и кокосовое масло используются в Малайзии, Индонезии и Таиланде.
Другое недавнее исследование рекомендовало, чтобы Китай, Индия, Индонезия и другие страны-производители риса могли извлечь выгоду из использования биотоплива, производя его с использованием остатков рисовой шелухи и рисовой соломы из рисовой промышленности.

3 Препятствия на пути применения3.1 ТехнологииТехнологическая незрелость и высокая стоимость новых технологий являются основными препятствиями для широкого применения альтернативных и переходных источников энергии в транспорте. Технологически сложные проблемы включают в себя не только проектирование транспортных средств и двигателей, но и проектирование систем хранения топлива и инфраструктуры для заправки и перезарядки.
В частности, различные типы альтернативных и переходных источников энергии связаны с различными технологическими препятствиями. Что касается электричества, работа аккумулятора и система подзарядки являются основными препятствиями [5].
Со структурной точки зрения энергетическая система подобна любой общей системе и состоит из набора взаимодействующих компонентов, расположенных в окружающей среде. Эти компоненты основаны на идеях инженерии и экономики. С точки зрения процесса, энергетическая система «состоит из интегрированного набора технических и экономических действий, действующих в сложных социальных рамках». Идентификация компонентов и поведения энергетической системы зависит от обстоятельств, цели анализа и исследуемых вопросов. Таким образом, концепция энергетической системы является абстракцией, которая обычно предшествует некоторой форме компьютерного исследования, такой как построение и использование подходящей энергетической модели.
С инженерной точки зрения, энергетическая система поддается представлению в виде потоковой сети: вершины соответствуют инженерным компонентам, таким как электростанции и трубопроводы, а края - интерфейсам между этими компонентами. Этот подход позволяет объединять коллекции похожих или смежных компонентов и обрабатывать их как единое целое для упрощения модели. После такого описания могут применяться алгоритмы потоковой сети, такие как поток с минимальной стоимостью. Сами компоненты можно рассматривать как самостоятельные простые динамические системы.
И наоборот, относительно чистое экономическое моделирование может использовать секторальный подход с ограниченными инженерными деталями. Категории секторов и подсекторов, публикуемые Международным энергетическим агентством, часто используются в качестве основы для этого анализа. В исследовании жилищного энергетического сектора Великобритании, проведенном в 2009 году, сравнивается использование высокотехнологичной модели Маркала с несколькими отраслевыми моделями жилищного фонда Великобритании.
Международная энергетическая статистика обычно разбита по операторам связи, секторам, подсекторам и странам. Энергоносители (также известные как энергопродукты) далее классифицируются как первичная энергия и вторичная (или промежуточная) энергия, а иногда и конечная энергия (или конечное использование). Публикуемые наборы данных по энергетике обычно корректируются таким образом, чтобы они были внутренне согласованными, что означает, что все запасы и потоки энергии должны быть сбалансированы. МЭА регулярно публикует энергетическую статистику и энергетические балансы с разным уровнем детализации и стоимости, а также предлагает среднесрочные прогнозы на основе этих данных. Понятие энергоносителя, используемое в экономике энергетики, отличается и отличается от определения энергии, используемого в физике.
Энергетические системы могут варьироваться от местных, муниципальных, национальных и региональных до глобальных, в зависимости от исследуемых вопросов. Исследователи могут или не могут включать меры со стороны спроса в свое определение энергетической системы. Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК) делает это, например, но рассматривает эти меры в отдельных главах, посвященных транспорту, зданиям, промышленности и сельскому хозяйству.
Решения о потреблении домашних хозяйств и инвестициях также могут быть включены в сферу энергетической системы. Такие соображения встречаются нечасто, поскольку поведение потребителей трудно охарактеризовать, но существует тенденция включать в модели человеческий фактор. Принятие решений домохозяйством может быть представлено с использованием методов ограниченной рациональности и агентного поведения. Американская ассоциация содействия развитию науки (AAAS) особо выступает за то, чтобы «больше внимания уделялось включению поведенческих соображений, помимо поведения, определяемого ценами и доходами, в экономические модели.
Широкое внедрение электромобилей требует создания интеллектуальных сетей и инфраструктуры зарядки электромобилей; однако эмпирическое исследование, проведенное в датском жилом районе, показало, что пределы напряжения ограничивают интеграцию электромобилей в локальную сеть.
Транспортным средствам на топливных элементах требуется дополнительное пространство и вес для установки аккумулятора и резервуара, что увеличивает стоимость производства. Другие препятствия, связанные с применением электричества, включают ограничение дальности, безопасность и надежность.
Для биотоплива высокие затраты на производство, транспортировку и хранение являются существенными препятствиями. Например, коммерциализация биодизеля микроводорослей требует оптимизации сбора микроводорослей и выбора подходящих видов микроводорослей; поэтому необходимо разработать новый и эффективный метод экстракции масла, позволяющий получить наибольшее количество масла из существующих штаммов водорослей, или выбрать новые штаммы водорослей с высоким содержанием масла, и все это стоит компаниям денег.
Для стран, испытывающих недостаток в богатых ресурсах биомассы, следует учитывать транспортные расходы на импорт. Например, Германия должна импортировать этанол из других стран, таких как Бразилия (сахарный тростник), США (кукуруза) и Франция (пшеница и сахарная свекла).

3.2 Политика  Помимо технологических проблем, еще одним препятствием, мешающим широкому применению альтернативных источников энергии в городском транспорте, является промышленная коммерциализация этих источников энергии, которая часто требует поддержки государственной политики. Во-первых, многочисленные новые технологии, такие как FCEV, биоэтанол и биодизель нового поколения, еще не готовы к продаже и имеют высокие производственные затраты.
Таким образом, без помощи государственной политики (такой как освобождение от налогов, контроль цен и прямые субсидии) для привлечения новых инвесторов трудно продвигать эти технологии.
Во-вторых, разные регионы могут утверждать разные политики для разных альтернативных и переходных источников энергии, поскольку производственные затраты также зависят от региональных характеристик, таких как доступность ресурсов. Например, в Парагвае использование автобусов с гидротопливом является экономически целесообразной альтернативой для автобусов с дизельным топливом; однако высокая цена электромобилей по-прежнему ограничивает возможности их применения.
Сократить выбросы CO2 труднее, чем уменьшить зависимость от потребления дизельного топлива и бензина, поскольку электричество, используемое в гибридных электромобилях, PHEV и чистых электромобилях (PEV) в некоторых регионах, производится с использованием высокой доли угольной энергии.
Ключевым моментом является рассмотрение как прямого сокращения выбросов, так и различных косвенных воздействий, которые мы подробно рассмотрим в следующем разделе [5].
В-третьих, признание потребителей также имеет решающее значение, поскольку потребители склонны сопротивляться новым незрелым технологиям; даже технологические энтузиасты очень не уверены относительно электромобилей и больше заботятся о стоимости и производительности, чем об устойчивости.
Исследование на водороде показало, что приемлемость водородных технологий зависит от знаний и осведомленности людей о пользе водорода для окружающей среды и жизни человека; однако люди все еще не имеют достаточной информации о водороде.

Заключение

Таким образом, конкретный сектор, «производящий» труд, носителем которого являются трудовые ресурсы, может быть включен в отдельный процесс местной трудовой миграции. Он, как и другие технологические процессы, участвует в межотраслевом обмене.
Этот конкретный сектор потребляет некоторые продукты и обеспечивает труд при использовании всех других процессов в виде определенного числа работников, то есть трудовых ресурсов. Таким образом, в модели появляется не только потребительский рынок, но и рынок труда.
С одной стороны, существует определенное количество трудовых ресурсов, которые могут принимать участие в производстве, а с другой стороны, существует определенная потребность в трудовых ресурсах, которые могут быть представлены в технологических коэффициентах модельных матриц и желаемых интенсивность процессов.
При использовании альтернативной энергии, как показано в модели, реализованной нами, происходит не только изменение парадигмы управления, но также формируется интегральное направление в изменении социально-экономической модели, которая характеризуется постепенным увеличением сложности.
Прежде всего, изменение социально-экономической модели начинается с изменения рынка труда и появления новых участников, а именно работников, которые готовы не только производить продукт, но и внедрять его в рамках инновационной системы.
Это, в свою очередь, формирует новые требования для понимания целостного восприятия новых продуктов. В будущем будут указаны требования к сопутствующим услугам. В течение 10–15 лет после расширения использования технологий альтернативной энергии качество социально-экономической среды улучшится.

Список использованной литературы

Дектерев С.А., Канаткин А.С. Международный опыт использования в архитектуре альтернативных источников энергии // Режим доступа: http://kanatkin.ru/ mezhdunarodnyiy-opyit-ispolzovaniya-varhitekture-alternativnyih-istochnikov-energii/ (Дата обращения 01.03.2020).
Табунщиков Ю.А., Бродач М.М., Шилкин Н.В. Энергоэффективные здания. М.: АВОК-ПРЕСС, 2003. 200 с.
Голованова Л.А., Блюм Е.Д. Энергоэффективные строительные конструкции и технологии // Ученые заметки ТОГУ. 2014. № 4. С. 71-77.
Черныш Н.Д., Тарасенко В.Н. Современные условия создания комфортного средового пространства // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2017. № 1. С. 101-104.
Ветроэнергетика в России, развитие технологии в ветроэнергетике // Режим доступа: http://vetrodvig.ru/istoriya-razvitiya/ vetryanye-melnicy-v-rossii/vetroenergetika-vrossii/ (Дата обращения 01.03.2020).