Էներգետիկայի զարգացում

Էներգետիկայի զարգացում, գործունեության ոլորտ է, որը կենտրոնացած է բնական պաշարներից էներգիայի աղբյուրների ստացման վրա։ Այս գործողությունները ներառում են էներգիայի վերականգնվող, միջուկային և հանածո վառելիքից ստացվող աղբյուրների արտադրություն, ինչպես նաև էներգիայի վերականգնման և վերաօգտագործման համար, որը այլապես կարող է վատնվել։ Էներգիայի պահպանման և արդյունավետության միջոցառումները նվազեցնում են էներգիայի զարգացման պահանջարկը և կարող են օգուտներ բերել հասարակությանը՝ բնապահպանական խնդիրների բարելավմամբ։

Հասարակությունները էներգիան օգտագործում են փոխադրման, արտադրության, լուսավորության, ջեռուցման և օդորակման, ինչպես նաև հաղորդակցության համար՝ արդյունաբերական, առևտրային և կենցաղային նպատակներով։ Էներգիայի ռեսուրսները կարող են դասակարգվել որպես առաջնային ռեսուրսներ, որտեղ ռեսուրսը կարող է օգտագործվել էականորեն իր սկզբնական տեսքով, կամ որպես երկրորդական ռեսուրսներ, որտեղ էներգիայի աղբյուրը պետք է վերածվի ավելի հարմար օգտագործման ձևի։ Ոչ վերականգնվող ռեսուրսները զգալիորեն սպառվում են մարդու օգտագործման պատճառով, մինչդեռ վերականգնվող ռեսուրսները արտադրվում են շարունակական գործընթացների արդյունքում, որոնք կարող են պահպանել մարդու անժամկետ շահագործումը։

Հազարավոր մարդիկ աշխատում են էներգետիկ ոլորտում։ Սովորական արդյունաբերությունը ներառում է նավթարդյունաբերությունը, բնական գազի արդյունաբերությունը, էլեկտրաէներգիայի արդյունաբերությունը և միջուկային արդյունաբերությունը։ Նոր էներգիայի արդյունաբերությունը ներառում է վերականգնվող էներգիայի արդյունաբերությունը, որը ներառում է այլընտրանքային և կայուն վառելիքի արտադրությունը, բաշխումը և վաճառքը։

Ռեսուրսների դասակարգում 

Էներգետիկ ռեսուրսները կարող են դասակարգվել որպես առաջնային ռեսուրսներ, որոնք հարմար են վերջնական օգտագործման համար՝ առանց այլ ձևի փոխակերպելու, կամ երկրորդական ռեսուրսներ, երբ էներգիայի օգտագործման ձևը պահանջում է էական փոխակերպում առաջնային աղբյուրից։ Էներգիայի առաջնային ռեսուրսների օրինակներ են քամու էներգիան, արևային էներգիան, փայտի վառելիքը, հանածո վառելիքը, ինչպիսիք են ածուխը, նավթը և բնական գազը, և ուրան։ Երկրորդական ռեսուրսներն են՝ էլեկտրաէներգիան, ջրածինը կամ այլ սինթետիկ վառելիքները։

Մեկ այլ կարևոր դասակարգում հիմնված է էներգիայի ռեսուրսի վերականգնման համար պահանջվող ժամանակի վրա։ «Վերականգնվող» ռեսուրսներն այն ռեսուրսներն են, որոնք վերականգնում են իրենց կարողությունները մարդկային կարիքների համար նշանակալի ժամանակաշրջանում։ Օրինակներ են հիդրոէլեկտրաէներգիան կամ հողմային էներգիան, երբ բնական երևույթները, որոնք էներգիայի հիմնական աղբյուրն են, շարունակական են և չեն սպառվում մարդու պահանջներից։ Չվերականգնվող ռեսուրսներն այն ռեսուրսներն են, որոնք զգալիորեն սպառվում են մարդու օգտագործման արդյունքում և որոնք էապես չեն վերականգնի իրենց ներուժը մարդկային կյանքի ընթացքում։ Չվերականգնվող էներգիայի աղբյուրի օրինակ է ածուխը, որը բնականաբար չի ձևավորվում այնպիսի արագությամբ, որը կաջակցի մարդու օգտագործմանը։

Հանածո վառելիք 

Հանածո վառելիքի (առաջնային չվերականգնվող հանածո) աղբյուրներն այրում են ածուխ կամ ածխաջրածնային վառելիք, որոնք բույսերի և կենդանիների քայքայման մնացորդներ են։ Կան հանածո վառելիքի երեք հիմնական տեսակ՝ ածուխ, նավթ և բնական գազ։ Մեկ այլ հանածո վառելիք՝ հեղուկացված նավթային գազը (LPG), հիմնականում ստացվում է բնական գազի արտադրությունից։ Այրվող հանածո վառելիքի ջերմությունն օգտագործվում է կա՛մ ուղղակիորեն տիեզերքի ջեռուցման և տեխնոլոգիական ջեռուցման համար, կա՛մ փոխարկվում է մեխանիկական էներգիայի՝ տրանսպորտային միջոցների, արդյունաբերական գործընթացների կամ էլեկտրաէներգիայի արտադրության համար։ Այս հանածո վառելիքները ածխածնի ցիկլի մի մասն են և թույլ են տալիս O2-ում կուտակված արևային էներգիայի արտանետումը։

18-րդ և 19-րդ դարերում հանածո վառելիքի օգտագործումը հիմք դրեց Արդյունաբերական հեղափոխությանը։

Հանածո վառելանյութերը կազմում են աշխարհի ներկայիս առաջնային էներգիայի աղբյուրների հիմնական մասը։ 2005 թվականին աշխարհի էներգետիկ կարիքների 81%-ը բավարարվել է հանածո աղբյուրներից։ Հանածո վառելիքի օգտագործման տեխնոլոգիան և ենթակառուցվածքն արդեն գոյություն ունեն։ Նավթից ստացված հեղուկ վառելիքը տալիս է շատ օգտագործելի էներգիա մեկ միավորի քաշի կամ ծավալի համար, ինչը ձեռնտու է, երբ համեմատվում է էներգիայի ավելի ցածր խտության աղբյուրների հետ, ինչպիսիք են մարտկոցները։ Հանածո վառելանյութերը ներկայումս խնայող են էներգիայի ապակենտրոնացված օգտագործման համար:

Ներմուծվող հանածո վառելիքից էներգետիկ կախվածությունը էներգետիկ անվտանգության ռիսկեր է ստեղծում կախյալ երկրների համար։ Հատկապես նավթային կախվածությունը հանգեցրել է պատերազմի, արմատականների ֆինանսավորման, մենաշնորհի և սոցիալ-քաղաքական անկայունության։

Հանածո վառելանյութերը չվերականգնվող ռեսուրսներ են, որոնք ի վերջո կնվազեն արտադրության մեջ և կսպառվեն։ Մինչև հանածո վառելիքի ստեղծման գործընթացները շարունակվում են, վառելիքները սպառվում են շատ ավելի արագ, քան համալրման բնական տեմպերը։ Վառելիքի արդյունահանումը դառնում է ավելի թանկ, քանի որ հասարակությունը սպառում է վառելիքի առավել մատչելի պաշարները։ Հանածո վառելիքի արդյունահանումը հանգեցնում է շրջակա միջավայրի դեգրադացիայի, ինչպիսիք են հանքարդյունաբերությունը և լեռնագագաթի հեռացումը ածխի համար։

Վառելիքի արդյունավետությունը ջերմային արդյունավետության ձև է, որը նշանակում է գործընթացի արդյունավետություն, որը փոխակերպում է կրիչի վառելիքում պարունակվող քիմիական պոտենցիալ էներգիան կինետիկ էներգիայի կամ աշխատանքի։ Վառելիքի խնայողությունը որոշակի մեքենայի էներգաարդյունավետությունն է, որը տրվում է որպես անցած հեռավորության հարաբերակցություն սպառված վառելիքի միավորի դիմաց։ Բեռնափոխադրումների համար կարող են սահմանվել հատուկ քաշի արդյունավետություն (արդյունավետություն մեկ միավորի քաշի համար), իսկ ուղևորներին հատուկ արդյունավետություն (մեքենայի արդյունավետություն) մեկ ուղևորի համար։ Տրանսպորտային միջոցներում, շենքերում և էլեկտրակայաններում հանածո վառելիքի անարդյունավետ մթնոլորտային այրումը (այրումը) նպաստում է քաղաքային ջերմային կղզիներին։

Նավթի սովորական արդյունահանումը հասել է գագաթնակետին, պահպանողականորեն, 2007-ից 2010 թվականներին։ 2010-ին գնահատվում էր, որ 8 տրիլիոն դոլարի ներդրում կպահանջվի ոչ վերականգնվող ռեսուրսներում արդյունահանման ներկայիս մակարդակը 25 տարի պահպանելու համար։ 2010 թվականին կառավարությունները սուբսիդավորել են հանածո վառելիքը տարեկան մոտ 500 միլիարդ դոլարով։ Հանածո վառելանյութերը նաև ջերմոցային գազերի արտանետման աղբյուր են, ինչը հանգեցնում է գլոբալ տաքացման հետ կապված մտահոգություններին, եթե սպառումը չկրճատվի։

Հանածո վառելիքի այրումը հանգեցնում է մթնոլորտի աղտոտման արտանետմանը։ Հանածո վառելիքները հիմնականում ածխածնի միացություններ են։ Այրման ընթացքում արտազատվում է ածխաթթու գազ, ինչպես նաև ազոտի օքսիդներ, մուր և այլ մանր մասնիկներ։ Ածխածնի երկօքսիդը կլիմայի վերջին փոփոխությունների հիմնական ներդրումն է։ Հանածո վառելիքի էլեկտրակայանից այլ արտանետումներ ներառում են ծծմբի երկօքսիդը, ածխածնի երկօքսիդը (CO), ածխաջրածինները, ցնդող օրգանական միացությունները (VOC), սնդիկը, մկնդեղը, կապարը, կադմիումը և այլ ծանր մետաղներ, ներառյալ ուրանի հետքերը։

Սովորական ածխի կայանը տարեկան արտադրում է միլիարդավոր կիլովատ ժամ էլեկտրաէներգիա։

 Ածխածնի երկօքսիդի (CO2) տարեկան արտանետումներն  աշխարհում (մլրդ տոննա), 1940-2020

Միջուկային

Տրոհում 

Միջուկային էներգիան միջուկային տրոհման օգտագործումն է՝ օգտակար ջերմություն և էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար։ Ուրանի տրոհումը արտադրում է գրեթե ողջ տնտեսապես նշանակալի միջուկային էներգիան։ Ռադիոիզոտոպային ջերմաէլեկտրական գեներատորները էներգիայի արտադրության շատ փոքր բաղադրիչ են կազմում, հիմնականում մասնագիտացված ծրագրերում, ինչպիսիք են խորը տիեզերական մեքենաները։

Ատոմային էլեկտրակայանները, բացառությամբ ռազմածովային ռեակտորների, 2012 թվականին ապահովել են համաշխարհային էներգիայի մոտ 5,7%-ը և համաշխարհային էլեկտրաէներգիայի 13%-ը։

2013 թվականին ՄԱԳԱՏԷ-ն զեկուցեց, որ 31 երկրում գործում է 437 ատոմային էներգիայի ռեակտոր, թեև ոչ բոլոր ռեակտորներն են էլեկտրաէներգիա արտադրում։ Բացի այդ, գործում է մոտ 140 ռազմածովային նավ, որոնք օգտագործում են միջուկային շարժիչներ, որոնք աշխատում են մոտ 180 ռեակտորներով։ 2013 թվականի դրությամբ կայուն միջուկային միաձուլման ռեակցիաներից զուտ էներգիայի ձեռքբերումը, բացառելով բնական միաձուլման էներգիայի աղբյուրները, ինչպիսին Արևն է, մնում է միջազգային ֆիզիկայի և ճարտարագիտական ​​հետազոտությունների շարունակական ոլորտ։ Առաջին փորձերից ավելի քան 60 տարի անց, առևտրային միաձուլման էներգիայի արտադրությունը քիչ հավանական է մինչև 2050 թվականը։

Ատոմային էներգիայի վերաբերյալ շարունակական բանավեճ կա։ Կողմնակիցները, ինչպիսիք են Միջուկային համաշխարհային ասոցիացիան, ՄԱԳԱՏԷ-ն և Միջուկային էներգիայի բնապահպանները, պնդում են, որ միջուկային էներգիան անվտանգ, կայուն էներգիայի աղբյուր է, որը նվազեցնում է ածխածնի արտանետումները։ Ընդդիմախոսները պնդում են, որ միջուկային էներգիան բազմաթիվ վտանգներ է ներկայացնում մարդկանց և շրջակա միջավայրի համար։

Ատոմակայանի վթարները ներառում են Չեռնոբիլի աղետը (1986), Ֆուկուսիմա Դայչիի միջուկային աղետը (2011) և Երեք մղոն կղզու վթարը (1979)։ Եղել են նաև միջուկային սուզանավերի որոշ վթարներ։ Արտադրված էներգիայի մեկ միավորի հաշվով կորցրած կյանքերի առումով, վերլուծությունը պարզել է, որ ատոմային էներգիան արտադրված էներգիայի մեկ միավորի հաշվով ավելի քիչ զոհեր է առաջացրել, քան էներգիայի արտադրության մյուս հիմնական աղբյուրները։ Ածուխից, նավթից, բնական գազից և հիդրոէներգիայից էներգիայի արտադրությունը առաջացրել է ավելի մեծ թվով մահացություններ մեկ միավորի դիմաց օդի աղտոտվածության և էներգետիկ վթարների հետևանքով։ Այնուամենայնիվ, միջուկային էներգիայի վթարների տնտեսական ծախսերը բարձր են, և հալոցքները կարող են տասնամյակներ տևել մաքրելու համար։ Զգալի է նաև տուժած բնակչության տարհանման և ապրուստի կորստի մարդկային ծախսերը։

Համեմատելով Nuclear-ի թաքնված քաղցկեղից մահերը, ինչպիսիք են քաղցկեղը էներգիայի այլ աղբյուրների հետ անմիջական մահացությունների մեկ միավորի դիմաց (GWeyr): Այս ուսումնասիրությունը չի ներառում հանածո վառելիքի հետ կապված քաղցկեղը և այլ անուղղակի մահերը, որոնք առաջացել են հանածո վառելիքի սպառման հետևանքով իր «ծանր պատահարների» դասակարգման մեջ, որը կլինի ավելի քան 5 մահացու վթար։

2012 թվականի դրությամբ, ըստ ՄԱԳԱՏԷ-ի, ամբողջ աշխարհում կառուցվում էր 68 քաղաքացիական միջուկային էներգիայի ռեակտոր 15 երկրներում, որոնցից մոտավորապես 28-ը Չինաստանի Ժողովրդական Հանրապետությունում (ՉԺՀ), իսկ ամենավերջին միջուկային էներգիայի ռեակտորը, 2013 թվականի մայիսի դրությամբ, միացվելու է էլեկտրական ցանցին, որը տեղի է ունեցել 2013 թվականի փետրվարի 17-ին ՉԺՀ-ի Հոնգյանհե ատոմակայանում։ Միացյալ Նահանգներում Ֆոգթլեում կառուցվում են III սերնդի երկու նոր ռեակտորներ։ ԱՄՆ միջուկային արդյունաբերության պաշտոնյաներն ակնկալում են, որ մինչև 2020 թվականը շահագործման կհանձնվեն հինգ նոր ռեակտորներ՝ բոլորը գործող կայաններում։ 2013 թվականին չորս հնացած, անմրցունակ, ռեակտորներ ընդմիշտ փակվեցին։

Ուրանի արդյունահանման վերջին փորձերը օգտագործում են պոլիմերային պարաններ, որոնք պատված են մի նյութով, որն ընտրողաբար կլանում է ուրանը ծովի ջրից։ Այս գործընթացը կարող է ծովի ջրում լուծված ուրանի զգալի ծավալը դարձնել էներգիայի արտադրության համար շահագործման։ Քանի որ ընթացող երկրաբանական գործընթացները ուրանը ծով են տեղափոխում այն ​​քանակությամբ, որը համեմատելի է այս գործընթացի արդյունքում արդյունահանվող քանակի հետ, ինչ-որ առումով ծովային ուրանը դառնում է կայուն ռեսուրս։

Միջուկային էներգիան էլեկտրաէներգիա արտադրելու ցածր ածխածնային էներգիայի արտադրության մեթոդ է, որի ողջ կյանքի ցիկլի արտանետումների ինտենսիվության վերաբերյալ գրականության վերլուծությունը ցույց է տալիս, որ այն նման է վերականգնվող աղբյուրներին՝ գեներացված էներգիայի մեկ միավորի հաշվով ջերմոցային գազերի (ՋԳ) արտանետումների համեմատությամբ։ 1970-ականներից ի վեր միջուկային վառելիքը տեղահանել է մոտ 64 գիգատոն ածխածնի երկօքսիդի համարժեք (GtCO2-eq) ջերմոցային գազեր, որոնք հակառակ դեպքում կառաջանային հանածո վառելիքով աշխատող էլեկտրակայաններում նավթի, ածուխի կամ բնական գազի այրման արդյունքում։

Միջուկային էներգիայի հեռացում և հետքաշում 
2011 թվականին Ճապոնիայի Ֆուկուսիմա Դայչի միջուկային վթարը, որը տեղի ունեցավ 1960-ականների ռեակտորի նախագծման մեջ, դրդեց վերանայել միջուկային անվտանգության և միջուկային էներգետիկայի քաղաքականությունը շատ երկրներում։ Գերմանիան որոշել է փակել իր բոլոր ռեակտորները մինչև 2022 թվականը, իսկ Իտալիան արգելել է միջուկային էներգիան։ Ֆուկուսիմայից հետո 2011 թվականին Միջազգային էներգետիկ գործակալությունը կիսով չափ կրճատեց մինչև 2035 թվականը կառուցվելիք միջուկային լրացուցիչ հզորությունների գնահատումը։

Ֆուկուսիմա 
2011 թվականի Ֆուկուսիմա Դայչի միջուկային աղետից հետո, որը երկրորդ ամենավատ միջուկային միջադեպն էր, որը տեղահանեց 50,000 տնային տնտեսություն օդ, հող և ծով ռադիոակտիվ նյութերի արտահոսքից հետո, և հետագա ռադիացիոն ստուգումներով, որոնք հանգեցրին բանջարեղենի և ձկների որոշ բեռների արգելքին, համաշխարհային հանրային աջակցություն։ հրապարակվել է Ipsos-ի (2011) կողմից էներգիայի աղբյուրների հարցումը, և պարզվել է, որ միջուկային տրոհումը ամենաքիչ տարածվածն է։

Տրոհման տնտեսագիտություն 

Նոր ատոմակայանների տնտեսագիտությունը վիճելի թեմա է, քանի որ այս թեմայի շուրջ կան տարբեր տեսակետներ, և բազմամիլիարդանոց ներդրումները բխում են էներգիայի աղբյուրի ընտրության վրա։ Ատոմային էլեկտրակայանները սովորաբար ունեն բարձր կապիտալ ծախսեր կայանի կառուցման համար, բայց ցածր ուղղակի վառելիքի ծախսեր։ Վերջին տարիներին նկատվել է էլեկտրաէներգիայի պահանջարկի աճի դանդաղում, և ֆինանսավորումն ավելի դժվարացել է, ինչն ազդում է այնպիսի խոշոր նախագծերի վրա, ինչպիսիք են միջուկային ռեակտորները, շատ մեծ նախնական ծախսերով և երկար նախագծերի ցիկլերով, որոնք պարունակում են բազմաթիվ ռիսկեր։ Արևելյան Եվրոպայում մի շարք վաղուց հաստատված նախագծեր դժվարությամբ են ֆինանսներ գտնելու համար, մասնավորապես, Բելենեն Բուլղարիայում և լրացուցիչ ռեակտորներ Ռումինիայի Ցերնավոդայում, և որոշ պոտենցիալ աջակցողներ դուրս են եկել։ Այնտեղ, որտեղ մատչելի է էժան գազ, և դրա ապագա մատակարարումը համեմատաբար ապահով է, սա նաև մեծ խնդիր է ստեղծում միջուկային նախագծերի համար։

Ատոմային էներգիայի տնտեսության վերլուծությունը պետք է հաշվի առնի, թե ով է կրում ապագա անորոշությունների ռիսկերը։ Մինչ օրս բոլոր գործող ատոմակայանները մշակվել են պետական ​​կամ կարգավորվող կոմունալ մենաշնորհների կողմից, որտեղ շինարարության ծախսերի, շահագործման արդյունավետության, վառելիքի գնի և այլ գործոնների հետ կապված ռիսկերից շատերը կրում են սպառողները, այլ ոչ թե մատակարարները։ Այժմ շատ երկրներ ազատականացրել են էլեկտրաէներգիայի շուկան, որտեղ այդ ռիսկերը և ավելի էժան մրցակիցների առաջացման վտանգը մինչև կապիտալ ծախսերի փոխհատուցումը կրում են կայանի մատակարարներն ու շահագործողները, այլ ոչ թե սպառողները, ինչը հանգեցնում է նոր միջուկային էներգիայի տնտեսության էականորեն տարբեր գնահատականի։

Ծախսեր 
Ներկայումս գործող և նոր ատոմակայանների համար ծախսերը, ամենայն հավանականությամբ, կաճեն՝ պայմանավորված տեղում ծախսված վառելիքի կառավարման պահանջների և նախագծային հիմքերի բարձր սպառնալիքներով։ Թեև իրենց տեսակի մեջ առաջին նմուշները, ինչպիսիք են կառուցվող EPR-ները, հետ են մնում ժամանակացույցից և գերբյուջեից, Հարավային Կորեայի յոթ APR-1400-ներից, որոնք ներկայումս կառուցվում են ամբողջ աշխարհում, երկուսը գտնվում են Հարավային Կորեայում՝ Հանուլ ատոմակայանում, իսկ չորսը՝ 2016 թվականի դրությամբ աշխարհում ամենամեծ ատոմակայանի կառուցման նախագիծը Արաբական Միացյալ Էմիրություններում՝ ծրագրվող Բարաքա ատոմակայանում։ Առաջին ռեակտորը՝ Barakah-1-ը 85%-ով ավարտված է և նախատեսված է 2017 թվականի ընթացքում ցանցին միանալու համար։ Կառուցվող չորս EPR-ներից երկուսը (Ֆինլանդիայում և Ֆրանսիայում) զգալիորեն զիջում են ժամանակացույցին և զգալիորեն գերազանցում են ծախսերը։

Վերականգնվող աղբյուրներ 
Վերականգնվող էներգիան, ընդհանուր առմամբ, սահմանվում է որպես էներգիա, որը ստացվում է ռեսուրսներից, որոնք բնականաբար համալրվում են մարդու ժամանակացույցով, ինչպիսիք են արևի լույսը, քամին, անձրևը, մակընթացությունները, ալիքները և երկրաջերմային ջերմությունը։ Վերականգնվող էներգիան փոխարինում է սովորական վառելիքին չորս տարբեր ոլորտներում՝ էլեկտրաէներգիայի արտադրություն, տաք ջրի/տարածքի ջեռուցում, շարժիչային վառելիք և գյուղական (ցանցից դուրս) էներգետիկ ծառայություններ։

Համաշխարհային վերջնական էներգիայի սպառման մոտ 16%-ը ներկայումս ստացվում է վերականգնվող աղբյուրներից, ընդ որում ամբողջ էներգիայի 10%-ը ստացվում է ավանդական կենսազանգվածից, որը հիմնականում օգտագործվում է ջեռուցման համար, իսկ 3,4%-ը՝ հիդրոէլեկտրակայանից։ Նոր վերականգնվող աղբյուրները (փոքր հիդրո, ժամանակակից կենսազանգված, քամու, արևային, երկրաջերմային և կենսավառելիքներ) կազմում են ևս 3% և արագ աճում են։ Ազգային մակարդակով աշխարհի առնվազն 30 երկրներ արդեն ունեն վերականգնվող էներգիա, ինչը նպաստում է էներգիայի մատակարարման ավելի քան 20%-ին։ Կանխատեսվում է, որ վերականգնվող էներգիայի ազգային շուկաները կշարունակեն ուժեղ աճել առաջիկա տասնամյակում և դրանից հետո։ Քամու էներգիան, օրինակ, աճում է տարեկան 30%-ով, իսկ 2012 թվականի վերջի դրությամբ համաշխարհային դրվածքային հզորությունը կազմում է 282,482 մեգավատ (ՄՎտ)։

Վերականգնվող էներգիայի ռեսուրսները գոյություն ունեն աշխարհագրական լայն տարածքներում՝ ի տարբերություն այլ էներգիայի աղբյուրների, որոնք կենտրոնացած են սահմանափակ թվով երկրներում։ Վերականգնվող էներգիայի և էներգաարդյունավետության արագ օգտագործումը հանգեցնում է զգալի էներգետիկ անվտանգության, կլիմայի փոփոխության մեղմացման և տնտեսական օգուտների։ Հասարակական կարծիքի միջազգային հարցումներում մեծ աջակցություն կա վերականգնվող աղբյուրների խթանմանը, ինչպիսիք են արևային էներգիան և հողմային էներգիան։

Թեև վերականգնվող էներգիայի շատ նախագծեր լայնածավալ են, վերականգնվող տեխնոլոգիաները նույնպես հարմար են գյուղական և հեռավոր շրջանների և զարգացող երկրների համար, որտեղ էներգիան հաճախ կարևոր է մարդկային զարգացման համար։ Միավորված ազգերի կազմակերպության գլխավոր քարտուղար Պան Գի Մունը հայտարարել է, որ վերականգնվող էներգիան կարող է ամենաաղքատ երկրներին բարձրացնել բարգավաճման նոր մակարդակների վրա։

Հիդրոէլեկտրականություն 

Հիդրոէլեկտրաէներգիան էլեկտրաէներգիա է, որն արտադրվում է հիդրոէներգիայի միջոցով. ընկնելու կամ հոսող ջրի ուժը. 2015 թվականին հիդրոէներգիան արտադրել է աշխարհի ընդհանուր էլեկտրաէներգիայի 16,6%-ը և ամբողջ վերականգնվող էներգիայի 70%-ը և ակնկալվում է, որ հաջորդ 25 տարիների ընթացքում յուրաքանչյուր տարի կավելանա մոտ 3,1%-ով։

Հիդրոէլեկտրաէներգիան արտադրվում է 150 երկրներում, ընդ որում Ասիա-խաղաղօվկիանոսյան տարածաշրջանը արտադրում է համաշխարհային հիդրոէներգիայի 32 տոկոսը 2010 թվականին։ Չինաստանը հիդրոէլեկտրաէներգիայի ամենամեծ արտադրողն է՝ 2010 թվականին 721 տերավատ/ժ արտադրությամբ, որը ներկայացնում է ներքին էլեկտրաէներգիայի օգտագործման շուրջ 17 տոկոսը։ Այժմ կան 10 ԳՎտ-ից ավելի հզորությամբ երեք հիդրոէլեկտրակայաններ՝ երեք կիրճերի ամբարտակը Չինաստանում, Իտաիպու ամբարտակը Բրազիլիա/Պարագվայ սահմանով և Գուրի ամբարտակ Վենեսուելայում։

Հիդրոէլեկտրաէներգիայի արժեքը համեմատաբար ցածր է, ինչը այն դարձնում է վերականգնվող էլեկտրաէներգիայի մրցունակ աղբյուր։ 10 մեգավատտ հզորությամբ ՀԷԿ-ի էլեկտրաէներգիայի միջին արժեքը կազմում է 3-ից 5 ԱՄՆ ցենտ մեկ կիլովատ/ժամի համար։ Hydro-ն նաև էլեկտրաէներգիայի ճկուն աղբյուր է, քանի որ կայանները կարող են շատ արագ վեր ու վար իջնել՝ հարմարվելու փոփոխվող էներգիայի պահանջներին։ Այնուամենայնիվ, պատնեշների տեղադրումն ընդհատում է գետերի հոսքը և կարող է վնասել տեղական էկոհամակարգերին, իսկ մեծ ամբարտակների և ջրամբարների կառուցումը հաճախ ներառում է մարդկանց և վայրի բնության տեղահանումը։ Հիդրոէլեկտրական համալիրի կառուցումից հետո նախագիծը ուղղակի թափոններ չի արտադրում, և ունի ջերմոցային գազերի ածխաթթու գազի զգալիորեն ավելի ցածր մակարդակ, քան հանածո վառելիքով աշխատող էներգետիկ կայանները։

Քամի 
Քամու ուժն օգտագործում է քամու ուժը՝ քամու տուրբինների շեղբերն առաջ մղելու համար։ Այս տուրբինները առաջացնում են մագնիսների պտույտ, որը ստեղծում է էլեկտրականություն։ Հողմային աշտարակները սովորաբար կառուցվում են միասին հողմակայաններում։ Կան ծովային և ցամաքային հողմակայաններ։ Քամու էներգիայի գլոբալ հզորությունը 2014 թվականի հունիսին արագորեն ընդլայնվել է մինչև 336 ԳՎտ, իսկ հողմային էներգիայի արտադրությունը կազմում է ամբողջ աշխարհում էլեկտրաէներգիայի օգտագործման 4%-ը և արագ աճում է։

Քամու էներգիան լայնորեն կիրառվում է Եվրոպայում, Ասիայում և ԱՄՆ-ում։ Մի քանի երկրներ հասել են հողմային էներգիայի ներթափանցման համեմատաբար բարձր մակարդակի, օրինակ՝ Դանիայում ստացիոնար էլեկտրաէներգիայի արտադրության 21%-ը, Պորտուգալիայում՝ 18%-ը, Իսպանիայում՝ 16%-ը, Իռլանդիայում՝ 14%-ը և 2010 թվականին Գերմանիայում՝ 9%-ը։ Մինչև 2011թ., երբեմն Գերմանիայում և Իսպանիայում էլեկտրաէներգիայի ավելի քան 50%-ը ստացվում էր քամու և արևային էներգիայից։ 2011 թվականի դրությամբ աշխարհի 83 երկրներ օգտագործում են քամու էներգիան առևտրային հիմունքներով։

Աշխարհի խոշորագույն ցամաքային հողմակայաններից շատերը գտնվում են ԱՄՆ-ում, Չինաստանում և Հնդկաստանում։ Աշխարհի խոշորագույն ծովային հողմակայանների մեծ մասը գտնվում է Դանիայում, Գերմանիայում և Միացյալ Թագավորությունում։ Երկու խոշորագույն օֆշորային հողմակայանը ներկայումս 630 ՄՎտ հզորությամբ London Array-ն և Gwynt y Môr-ն են։

Կենսավառելիքներ 
Կենսավառելիքը վառելիք է, որը պարունակում է էներգիա երկրաբանորեն վերջերս ածխածնի ամրացումից։ Այս վառելիքները արտադրվում են կենդանի օրգանիզմներից։ Ածխածնի այս ամրագրման օրինակները տեղի են ունենում բույսերում և միկրոջրիմուռներում։ Այս վառելիքները պատրաստվում են կենսազանգվածի փոխակերպմամբ (կենսազանգվածը վերաբերում է վերջերս ապրող օրգանիզմներին, որոնք առավել հաճախ վերաբերում են բույսերին կամ բույսերից ստացված նյութերին)։ Այս կենսազանգվածը կարող է վերածվել հարմար էներգիա պարունակող նյութերի երեք տարբեր եղանակներով՝ ջերմային փոխակերպում, քիմիական փոխակերպում և կենսաքիմիական փոխակերպում։ Կենսազանգվածի այս փոխակերպումը կարող է հանգեցնել վառելիքի պինդ, հեղուկ կամ գազային տեսքով։ Այս նոր կենսազանգվածը կարող է օգտագործվել կենսավառելիքի համար։ Նավթի գների աճի և էներգետիկ անվտանգության անհրաժեշտության պատճառով կենսավառելիքները մեծ ժողովրդականություն են վայելում։

Կենսաէթանոլը սպիրտ է, որը ստացվում է խմորման արդյունքում, հիմնականում ածխաջրերից, որոնք արտադրվում են շաքարավազի կամ օսլայի մշակաբույսերում, ինչպիսիք են եգիպտացորենը կամ շաքարեղեգը։ Ցելյուլոզային կենսազանգվածը, որը ստացվում է ոչ պարենային աղբյուրներից, ինչպիսիք են ծառերը և խոտերը, նույնպես մշակվում է որպես էթանոլի արտադրության հումք։ Էթանոլը կարող է օգտագործվել որպես վառելիք տրանսպորտային միջոցների համար իր մաքուր տեսքով, բայց այն սովորաբար օգտագործվում է որպես բենզինի հավելում օկտանի ավելացման և ավտոմեքենաների արտանետումների բարելավման համար։ Բիոէթանոլը լայնորեն կիրառվում է ԱՄՆ-ում և Բրազիլիայում։ Գործարանի ներկայիս նախագծումը չի նախատեսում բուսական հումքի լիգնինային մասը խմորման միջոցով վառելիքի բաղադրիչների փոխակերպում։

Բիոդիզելը պատրաստվում է բուսական յուղերից և կենդանական ճարպերից։ Բիոդիզելը կարող է օգտագործվել որպես վառելիք մեքենաների համար իր մաքուր ձևով, բայց այն սովորաբար օգտագործվում է որպես դիզելային հավելում` դիզելային շարժիչով մեքենաների մասնիկների, ածխածնի օքսիդի և ածխաջրածինների մակարդակը նվազեցնելու համար։ Բիոդիզելն արտադրվում է յուղերից կամ ճարպերից՝ օգտագործելով տրանսեսթերֆիկացումը և հանդիսանում է Եվրոպայում ամենատարածված կենսավառելիքը։ Այնուամենայնիվ, ուսումնասիրություններ են կատարվում դեկարբոքսիլացումից վերականգնվող վառելիքի արտադրության վերաբերյալ։

2010 թվականին կենսավառելիքի համաշխարհային արտադրությունը հասել է 105 միլիարդ լիտրի (28 միլիարդ գալոն ԱՄՆ), ինչը 17 տոկոսով ավելի է 2009 թվականի համեմատ, և կենսավառելիքը ապահովում է ավտոմոբիլային տրանսպորտի համաշխարհային վառելիքի 2,7 տոկոսը, ինչը մեծապես բաղկացած է էթանոլից և կենսադիզելից։ 2010 թվականին էթանոլի վառելիքի համաշխարհային արտադրությունը հասել է 86 միլիարդ լիտրի (23 միլիարդ գալոն ԱՄՆ), ընդ որում Միացյալ Նահանգները և Բրազիլիան համարվում են աշխարհի առաջատար արտադրողները, որոնք միասին կազմում են համաշխարհային արտադրության 90%-ը։ Աշխարհի ամենամեծ կենսադիզել արտադրողը Եվրամիությունն է, որին բաժին է ընկնում 2010 թվականին բիոդիզելային արտադրանքի 53%-ը։ 2011 թվականի դրությամբ կենսավառելիքի խառնուրդի մանդատները գոյություն ունեն ազգային մակարդակով 31 երկրներում և 29 նահանգներում կամ մարզերում:13–14 Միջազգային Էներգետիկայի գործակալությունը նպատակ ունի, որ կենսավառելիքները մինչև 2050 թվականը բավարարեն տրանսպորտային վառելիքի համաշխարհային պահանջարկի ավելի քան մեկ քառորդը՝ նվազեցնելու կախվածությունը նավթից և ածուխից։

Երկրաջերմային 

Երկրաջերմային էներգիան ջերմային էներգիան է, որն առաջանում և պահվում է Երկրում։ Ջերմային էներգիան այն էներգիան է, որը որոշում է նյութի ջերմաստիճանը։ Երկրակեղևի երկրաջերմային էներգիան առաջանում է մոլորակի սկզբնական ձևավորումից (20%) և միներալների ռադիոակտիվ քայքայումից (80%)։ Երկրաջերմային գրադիենտը, որը մոլորակի միջուկի և նրա մակերևույթի միջև ջերմաստիճանի տարբերությունն է, մղում է ջերմային էներգիայի շարունակական փոխանցում միջուկից դեպի մակերես ջերմության տեսքով։ Երկրաջերմային ածականը ծագել է հունարեն γη (ge) արմատներից, որը նշանակում է երկիր և θερμος (թերմոս)՝ տաք։

Երկրի ներքին ջերմությունը ջերմային էներգիա է, որն առաջանում է ռադիոակտիվ քայքայման և Երկրի ձևավորման հետևանքով շարունակական ջերմության կորստի արդյունքում։ Ջերմաստիճանը միջուկ-մանթիա սահմանին կարող է հասնել ավելի քան 4000 °C (7200 °F): Բարձր ջերմաստիճանը և ճնշումը Երկրի ինտերիերում առաջացնում են որոշ ապարների հալչում և պինդ թիկնոցների պլաստիկ վարքագիծը, ինչի հետևանքով թիկնոցների մասերը կոնվեկցվում են դեպի վեր, քանի որ այն ավելի թեթև է, քան շրջապատող ժայռերը։ Ժայռերը և ջուրը տաքացվում են ընդերքում, երբեմն մինչև 370 °C (700 °F):

Տաք աղբյուրներից երկրաջերմային էներգիան օգտագործվել է լողանալու համար դեռևս պալեոլիթի ժամանակներից և տարածքների ջեռուցման համար՝ սկսած հին հռոմեական ժամանակներից, սակայն այժմ այն ​​ավելի հայտնի է էլեկտրաէներգիայի արտադրությամբ։ Ամբողջ աշխարհում 2012 թվականին 24 երկրներում 11,400 մեգավատտ (ՄՎտ) երկրաջերմային էներգիա առցանց է։ 2010 թվականին տեղադրվել է լրացուցիչ 28 գիգավատ ուղղակի երկրաջերմային ջեռուցման հզորություն՝ թաղամասային ջեռուցման, տարածքների ջեռուցման, առողջարանների, արդյունաբերական գործընթացների, աղազերծման և գյուղատնտեսական կիրառությունների համար։

Երկրաջերմային էներգիան ծախսարդյունավետ է, հուսալի, կայուն և էկոլոգիապես մաքուր, բայց պատմականորեն սահմանափակվել է տեկտոնական թիթեղների սահմաններին մոտ գտնվող տարածքներով։ Վերջին տեխնոլոգիական առաջընթացները կտրուկ ընդլայնել են կենսունակ ռեսուրսների շրջանակը և չափը, հատկապես այնպիսի ծրագրերի համար, ինչպիսիք են տների ջեռուցումը, ինչը լայնածավալ շահագործման ներուժ է բացում։ Երկրաջերմային հորերը արտանետում են ջերմոցային գազեր, որոնք արգելափակված են երկրի խորքում, սակայն այդ արտանետումները շատ ավելի ցածր են էներգիայի միավորի հաշվով, քան հանածո վառելիքի արտանետումները։ Արդյունքում, երկրաջերմային էներգիան կարող է օգնել մեղմելու գլոբալ տաքացումը, եթե այն լայնորեն տեղակայվի հանածո վառելիքի փոխարեն։

Երկրի երկրաջերմային ռեսուրսները տեսականորեն ավելի քան բավարար են մարդկության էներգիայի կարիքները հոգալու համար, բայց միայն շատ փոքր մասն է կարող շահավետ շահագործվել։ Խորքային պաշարների հորատումն ու հետախուզումը շատ թանկ արժե։ Երկրաջերմային էներգիայի ապագայի կանխատեսումները կախված են տեխնոլոգիայի, էներգիայի գների, սուբսիդիաների և տոկոսադրույքների վերաբերյալ ենթադրություններից։ Փորձնական ծրագրերը, ինչպիսիք են EWEB-ի հաճախորդը, ընտրում են Green Power Program-ը, ցույց են տալիս, որ հաճախորդները պատրաստ կլինեն մի փոքր ավելի շատ վճարել այնպիսի վերականգնվող էներգիայի աղբյուրի համար, ինչպիսին երկրաջերմայինն է։ Սակայն կառավարության կողմից աջակցվող հետազոտությունների և արդյունաբերության փորձի արդյունքում երկրաջերմային էներգիայի արտադրության արժեքը վերջին երկու տասնամյակի ընթացքում նվազել է 25%-ով։ 2001 թվականին երկրաջերմային էներգիան արժեր երկուից տասը ԱՄՆ ցենտ մեկ կՎտժ-ի համար։

Օվկիանոսային 
Ծովային էներգիան կամ ծովային էներգիան (նաև երբեմն կոչվում է օվկիանոսի էներգիա, օվկիանոսի ուժ կամ ծովային և հիդրոկինետիկ էներգիա) վերաբերում է օվկիանոսի ալիքների, մակընթացությունների, աղիության և օվկիանոսի ջերմաստիճանի տարբերություններին փոխանցվող էներգիային։ Ջրի շարժումը Համաշխարհային օվկիանոսներում ստեղծում է կինետիկ էներգիայի հսկայական պաշար կամ շարժման մեջ գտնվող էներգիա։ Այս էներգիան կարող է օգտագործվել տների, տրանսպորտի և արդյունաբերության ոլորտներում էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար։

Ծովային էներգիա տերմինը ներառում է և՛ ալիքային հզորությունը, այսինքն՝ մակերևութային ալիքներից ստացվող էներգիան, և՛ մակընթացային ուժը, այսինքն՝ ստացված շարժվող ջրի մեծ մարմինների կինետիկ էներգիայից։ Օֆշորային քամու էներգիան ծովային էներգիայի ձև չէ, քանի որ քամու էներգիան ստացվում է քամուց, նույնիսկ եթե հողմային տուրբինները տեղադրված են ջրի վրա։ Օվկիանոսներն ունեն հսկայական էներգիա և մոտ են շատ, եթե ոչ կենտրոնացված բնակչությանը։ Օվկիանոսի էներգիան ամբողջ աշխարհում նոր վերականգնվող էներգիայի զգալի քանակություն ապահովելու ներուժ ունի։

100% վերականգնվող էներգիա 
Էլեկտրաէներգիայի, տրանսպորտի կամ նույնիսկ ընդհանուր առաջնային էներգիայի մատակարարման համար 100% վերականգնվող էներգիան օգտագործելու խթանը պայմանավորված է գլոբալ տաքացումով և այլ էկոլոգիական, ինչպես նաև տնտեսական մտահոգություններով։ Վերականգնվող էներգիայի օգտագործումը շատ ավելի արագ է աճել, քան որևէ մեկը ակնկալում էր։ Կլիմայի փոփոխության հարցերով միջկառավարական խումբն ասել է, որ վերականգնվող էներգիայի տեխնոլոգիաների պորտֆելը ինտեգրելու համար կան մի քանի հիմնարար տեխնոլոգիական սահմանափակումներ՝ բավարարելու էներգիայի ընդհանուր համաշխարհային պահանջարկի մեծ մասը։ Ազգային մակարդակով աշխարհի առնվազն 30 երկրներ արդեն ունեն վերականգնվող էներգիա, ինչը նպաստում է էներգիայի մատակարարման ավելի քան 20%-ին։ Նաև Սթիվեն Վ. Պակալան և Ռոբերտ Հ. Սոկոլոուն մշակել են մի շարք «կայունացման սեպ», որը կարող է մեզ թույլ տալ պահպանել մեր կյանքի որակը՝ միաժամանակ խուսափելով կլիմայի աղետալի փոփոխություններից, և «վերականգնվող էներգիայի աղբյուրները» ընդհանուր առմամբ կազմում են ամենամեծ թիվը։ իրենց «սեպերից»։

Մարկ Զ. Յակոբսոնն ասում է, որ մինչև 2030 թվականը քամու, արևի և հիդրոէներգիայի միջոցով ամբողջ նոր էներգիա արտադրելը հնարավոր է, և էներգիայի մատակարարման գոյություն ունեցող պայմանավորվածությունները կարող են փոխարինվել մինչև 2050 թվականը։ Վերականգնվող էներգիայի ծրագրի իրականացման խոչընդոտները համարվում են «հիմնականում սոցիալական և քաղաքական. ոչ տեխնոլոգիական կամ տնտեսական»։ Ջեյքոբսոնն ասում է, որ քամու, արևի, ջրային համակարգի էներգիայի ծախսերը պետք է նման լինեն այսօրվա էներգիայի ծախսերին։

Նմանապես, Միացյալ Նահանգներում անկախ Ազգային հետազոտական ​​խորհուրդը նշել է, որ «բավարար ներքին վերականգնվող ռեսուրսներ կան, որոնք թույլ կտան վերականգնվող էլեկտրաէներգիան նշանակալի դեր խաղալ ապագա էլեկտրաէներգիայի արտադրության մեջ և այդպիսով օգնել դիմակայել կլիմայի փոփոխությանը, էներգետիկ անվտանգությանը և էսկալացիային։ էներգիայի ծախսերի… Վերականգնվող էներգիան գրավիչ տարբերակ է, քանի որ Միացյալ Նահանգներում առկա վերականգնվող աղբյուրները, ընդհանուր առմամբ, կարող են զգալիորեն ավելի մեծ քանակությամբ էլեկտրաէներգիա մատակարարել, քան ընդհանուր ընթացիկ կամ կանխատեսվող ներքին պահանջարկը»։

«100% վերականգնվող էներգիա» մոտեցման քննադատների թվում են Վացլավ Սմիլը և Ջեյմս Է. Հանսենը։ Սմիլը և Հանսենը մտահոգված են արևի և քամու էներգիայի փոփոխական թողունակությամբ, սակայն Ամորի Լովինսը պնդում է, որ էլեկտրացանցը կարող է հաղթահարել, ճիշտ այնպես, ինչպես սովորաբար ապահովում է չաշխատող ածխով և ատոմակայանները աշխատողներով։

Google-ը 30 միլիոն դոլար է ծախսել «Վերականգնվող էներգիան ավելի էժան, քան ածուխը» նախագծի վրա՝ վերականգնվող էներգիայի զարգացման և կլիմայի աղետալի փոփոխություններից խուսափելու համար։ Նախագիծը չեղարկվեց այն բանից հետո, երբ եզրակացրեց, որ վերականգնվող էներգիայի արագ առաջընթացի լավագույն սցենարը կարող է հանգեցնել միայն 2050 թվականի համար հանածո վառելիքի կանխատեսումների 55 տոկոսով ցածր արտանետումների։

Էներգաարդյունավետության բարձրացում 

Թեև էներգիայի օգտագործման արդյունավետության բարձրացումը ինքնին էներգիայի զարգացում չէ, այն կարող է դիտարկվել էներգետիկայի զարգացման թեմայի ներքո, քանի որ այն հասանելի է դարձնում էներգիայի առկա աղբյուրները աշխատելու համար։

Էներգիայի արդյունավետ օգտագործումը նվազեցնում է արտադրանքի և ծառայությունների մատուցման համար պահանջվող էներգիայի քանակը։ Օրինակ՝ տան մեկուսացումը թույլ է տալիս շենքին օգտագործել ավելի քիչ ջեռուցման և հովացման էներգիա՝ հարմարավետ ջերմաստիճանը պահպանելու համար։ Լյումինեսցենտային լամպերի կամ բնական լուսարձակների տեղադրումը նվազեցնում է լուսավորության համար պահանջվող էներգիայի քանակը՝ համեմատած շիկացած լամպերի հետ։ Կոմպակտ լյումինեսցենտային լույսերը ծախսում են երկու երրորդով ավելի քիչ էներգիա և կարող են 6-10 անգամ ավելի երկար տևել, քան շիկացած լույսերը։ Էներգաարդյունավետության բարելավումը առավել հաճախ ձեռք է բերվում արդյունավետ տեխնոլոգիայի կամ արտադրական գործընթացի կիրառմամբ։

Էներգիայի օգտագործման կրճատումը կարող է խնայել սպառողների գումարները, եթե էներգիայի խնայողությունները փոխհատուցեն էներգաարդյունավետ տեխնոլոգիայի արժեքը։ Էներգիայի օգտագործման կրճատումը նվազեցնում է արտանետումները։ Ըստ Միջազգային էներգետիկ գործակալության, շենքերի, արդյունաբերական գործընթացների և տրանսպորտի էներգաարդյունավետության բարելավումը կարող է 2050 թվականին մեկ երրորդով նվազեցնել էներգիայի համաշխարհային կարիքները և օգնել վերահսկել ջերմոցային գազերի գլոբալ արտանետումները։

Էներգաարդյունավետությունը և վերականգնվող էներգիան համարվում են կայուն էներգետիկ քաղաքականության զույգ հիմնասյուները։ Շատ երկրներում համարվում է, որ էներգաարդյունավետությունը նաև օգուտ է բերում ազգային անվտանգությանը, քանի որ այն կարող է օգտագործվել օտար երկրներից էներգիայի ներմուծման մակարդակը նվազեցնելու համար և կարող է դանդաղեցնել ներքին էներգետիկ ռեսուրսների սպառման տեմպերը։

Պարզվել է, որ «ՏՀԶԿ երկրների համար քամին, երկրաջերմային, հիդրո և միջուկային էներգիան արտադրության մեջ էներգիայի աղբյուրներից ամենացածր վտանգի մակարդակն ունեն»։

Փոխանցում 

Թեև էներգիայի նոր աղբյուրները հազվադեպ են հայտնաբերվում կամ հնարավոր են դառնում նոր տեխնոլոգիաների շնորհիվ, բաշխման տեխնոլոգիան անընդհատ զարգանում է։ Մեքենաներում վառելիքի բջիջների օգտագործումը, օրինակ, ակնկալվող առաքման տեխնոլոգիա է։ Այս բաժինը ներկայացնում է մատակարարման տարբեր տեխնոլոգիաներ, որոնք կարևոր են եղել պատմական էներգիայի զարգացման համար։ Նրանք բոլորն էլ հիմնվում են նախորդ բաժնում թվարկված էներգիայի աղբյուրների վրա։

Առաքում և խողովակաշարեր 

Ածուխը, նավթը և դրանց ածանցյալները առաքվում են նավով, երկաթուղով կամ ճանապարհով։ Նավթն ու բնական գազը կարող են մատակարարվել նաև խողովակաշարով, իսկ ածուխը՝ Slurry խողովակաշարով։ Վառելիքները, ինչպիսիք են բենզինը և LPG-ն, կարող են մատակարարվել նաև ինքնաթիռներով։ Բնական գազի խողովակաշարերը պետք է պահպանեն որոշակի նվազագույն ճնշում՝ ճիշտ գործելու համար։ Էթանոլի տեղափոխման և պահեստավորման ավելի բարձր ծախսերը հաճախ արգելիչ են։

Լարային էներգիայի փոխանցում 

Էլեկտրական ցանցերը այն ցանցերն են, որոնք օգտագործվում են էլեկտրաէներգիան արտադրական աղբյուրից վերջնական սպառողին փոխանցելու և բաշխելու համար, երբ այդ երկուսը կարող են հարյուրավոր կիլոմետրեր հեռու լինել։ Աղբյուրները ներառում են էլեկտրաէներգիայի արտադրության կայաններ, ինչպիսիք են միջուկային ռեակտորը, ածուխ այրող էլեկտրակայանը և այլն։ Էլեկտրաէներգիայի մշտական ​​հոսքը պահպանելու համար օգտագործվում են ենթակայանների և հաղորդման գծերի համակցությունը։ Ցանցերը կարող են տուժել ժամանակավոր անջատումներից և խավարումներից, հաճախ եղանակային վնասների պատճառով։ Որոշ ծայրահեղ տիեզերական եղանակային իրադարձությունների ժամանակ արևային քամին կարող է խանգարել փոխանցումներին։ Ցանցերն ունեն նաև կանխորոշված ​​կրող հզորություն կամ բեռ, որը հնարավոր չէ ապահով կերպով գերազանցել։ Երբ էներգիայի պահանջները գերազանցում են հասանելիը, խափանումներն անխուսափելի են։ Խնդիրները կանխելու համար էլեկտրաէներգիան այնուհետև ռացիոնալացվում է։

Արդյունաբերական երկրները, ինչպիսիք են Կանադան, ԱՄՆ-ը և Ավստրալիան, աշխարհում մեկ շնչին բաժին ընկնող էլեկտրաէներգիայի ամենաբարձր սպառողներից են, ինչը հնարավոր է լայն տարածված էլեկտրական բաշխիչ ցանցի շնորհիվ։ ԱՄՆ-ի ցանցը ամենաառաջադեմներից մեկն է, թեև ենթակառուցվածքների պահպանումը խնդիր է դառնում։ CurrentEnergy-ն իրական ժամանակի ակնարկ է տրամադրում Կալիֆոռնիայում, Տեխասում և ԱՄՆ-ի հյուսիս-արևելքում էլեկտրաէներգիայի մատակարարման և պահանջարկի մասին։ Փոքր մասշտաբի էլեկտրական ցանցեր ունեցող աֆրիկյան երկրներն ունեն համապատասխանաբար ցածր տարեկան էլեկտրաէներգիա մեկ շնչի հաշվով։ Աշխարհի ամենահզոր էլեկտրացանցերից մեկը էլեկտրաէներգիա է մատակարարում Ավստրալիայի Քվինսլենդ նահանգին։

Անլար էներգիայի փոխանցում 

Էլեկտրաէներգիայի անլար փոխանցումը գործընթաց է, երբ էլեկտրական էներգիան փոխանցվում է էներգիայի աղբյուրից էլեկտրական բեռ, որը չունի ներկառուցված էներգիայի աղբյուր, առանց փոխկապակցող լարերի օգտագործման։ Ներկայումս հասանելի տեխնոլոգիան սահմանափակված է կարճ հեռավորություններով և համեմատաբար ցածր էներգիայի մակարդակով։

Արևային էներգիայի շուրջ պտտվող կոլեկտորները կպահանջեն էներգիայի անլար փոխանցում Երկիր։ Առաջարկվող մեթոդը ներառում է միկրոալիքային հաճախականությամբ ռադիոալիքների մեծ ճառագայթի ստեղծում, որն ուղղված կլինի Երկրի վրա կոլեկտորային ալեհավաքի տեղամասին։ Նման սխեմայի անվտանգությունն ու շահութաբերությունն ապահովելու համար գոյություն ունեն ահռելի տեխնիկական մարտահրավերներ։

Պահպանում 

Էներգիայի պահեստավորումն իրականացվում է սարքերի կամ ֆիզիկական կրիչների միջոցով, որոնք էներգիա են պահում ավելի ուշ օգտակար աշխատանք կատարելու համար։ Այն սարքը, որը կուտակում է էներգիա, երբեմն կոչվում է կուտակիչ։

Էներգիայի բոլոր ձևերը կա՛մ պոտենցիալ էներգիա են (օրինակ՝ քիմիական, գրավիտացիոն, էլեկտրական էներգիա, ջերմաստիճանի դիֆերենցիալ, թաքնված ջերմություն և այլն) կամ կինետիկ էներգիա (օրինակ՝ իմպուլս)։ Որոշ տեխնոլոգիաներ ապահովում են էներգիայի միայն կարճաժամկետ պահեստավորում, իսկ մյուսները կարող են լինել շատ երկարաժամկետ, ինչպիսիք են ջրածնի կամ մեթանի օգտագործմամբ գազը և ջերմության կամ ցրտի պահպանումը հակառակ սեզոնների միջև խորը ջրատար հորիզոններում կամ հիմնաքարերում։ Քամու ժամացույցը պահում է պոտենցիալ էներգիա (այս դեպքում՝ մեխանիկական՝ գարնանային լարվածության դեպքում), մարտկոցը պահում է հեշտությամբ փոխակերպվող քիմիական էներգիա՝ բջջային հեռախոսը գործարկելու համար, իսկ հիդրոէլեկտրական ամբարտակը էներգիա է կուտակում ջրամբարում՝ որպես գրավիտացիոն պոտենցիալ էներգիա։ Սառույցի պահեստավորման տանկերը գիշերը պահում են սառույցը (ջերմային էներգիա թաքնված ջերմության տեսքով)՝ բավարարելու սառեցման առավելագույն պահանջարկը։ Հանածո վառելիքները, ինչպիսիք են ածուխը և բենզինը, պահպանում են արևի լույսից ստացված հնագույն էներգիան օրգանիզմների կողմից, որոնք հետագայում մահացան, թաղվեցին և ժամանակի ընթացքում վերածվեցին այդ վառելիքի։ Նույնիսկ սնունդը (որը ստացվում է նույն պրոցեսով, ինչ հանածո վառելիքը) քիմիական ձևով պահվող էներգիայի ձև է։

Պատմություն 

Դեռ նախապատմությունից, երբ մարդկությունը հայտնաբերեց կրակը տաքացնելու և տապակելու համար, միջնադարում, երբ բնակչությունը հողմաղացներ էր կառուցում ցորենը աղալու համար, մինչև ժամանակակից դարաշրջանը, երբ ազգերը կարող էին էլեկտրաէներգիա ստանալ՝ բաժանելով ատոմը։ Մարդն անվերջ փնտրել է էներգիայի աղբյուրներ։

Բացառությամբ միջուկային, երկրաջերմային և մակընթացային, էներգիայի մնացած բոլոր աղբյուրները ստացվում են ներկայիս արևային մեկուսացումից կամ բույսերի և կենդանական աշխարհի բրածո մնացորդներից, որոնք հիմնված են արևի լույսի վրա։ Ի վերջո, արեգակնային էներգիան ինքնին Արեգակի միջուկային միաձուլման արդյունք է։ Երկրաջերմային էներգիան, որը ստացվում է Երկրի միջուկի մագմայի վերևում գտնվող տաք, կարծրացած ժայռերից, Երկրի ընդերքի տակ առկա ռադիոակտիվ նյութերի քայքայման արդյունք է, և միջուկային տրոհումը հիմնված է Երկրի ընդերքում ծանր ռադիոակտիվ տարրերի տեխնածին տրոհման վրա։ Երկու դեպքում էլ այս տարրերն առաջացել են գերնոր աստղերի պայթյունների ժամանակ՝ նախքան Արեգակնային համակարգի ձևավորումը։

Արդյունաբերական հեղափոխության սկզբից ի վեր հետաքրքրություն է առաջացրել էներգակիրների ապագայի հարցը։ 1865 թվականին Ուիլյամ Սթենլի Ջևոնսը հրատարակեց «Ածխի հարցը», որտեղ նա տեսավ, որ ածխի պաշարները սպառվում են, և որ նավթն անարդյունավետ փոխարինում է։ 1914 թվականին ԱՄՆ հանքերի բյուրոն հայտարարեց, որ ընդհանուր արդյունահանումը կազմում էր 5,7 միլիարդ բարել (910,000,000 մ3)։ 1956-ին երկրաֆիզիկոս Մ. Քինգ Հաբբերտը եզրակացնում է, որ ԱՄՆ-ում նավթի արդյունահանումը կհասնի առավելագույնի 1965-1970 թվականներին, և որ նավթի արդյունահանումը կհասնի գագաթնակետին «կես դարի ընթացքում»՝ 1956 թվականի տվյալների հիման վրա։ 1989-ին, Քոլին Քեմփբելի կողմից կանխատեսված գագաթնակետին։ 2004-ին ՕՊԵԿ-ի գնահատմամբ, զգալի ներդրումներով, մինչև 2025 թվականը նավթի արդյունահանումը գրեթե կկրկնապատկվի։

Կայունություն 

Բնապահպանական շարժումն ընդգծել է էներգիայի օգտագործման և զարգացման կայունությունը։ Վերականգնվող էներգիան կայուն է իր արտադրության մեջ. հասանելի մատակարարումը տեսանելի ապագայում չի կրճատվի՝ միլիոնավոր կամ միլիարդավոր տարիներ։ «Կայունությունը» վերաբերում է նաև շրջակա միջավայրի ունակությանը` հաղթահարելու թափոնների, հատկապես օդի աղտոտվածությունը։ Աղբյուրները, որոնք չունեն ուղղակի թափոններ (օրինակ՝ քամին, արևը և հիդրոէներգիան) վերաբերվում են այս կետին։ Էներգիայի համաշխարհային պահանջարկի աճով, էներգիայի տարբեր աղբյուրներ ընդունելու անհրաժեշտությունը մեծանում է։ Էներգիայի պահպանումը էներգիայի զարգացման այլընտրանքային կամ լրացնող գործընթաց է։ Այն նվազեցնում է էներգիայի պահանջարկը՝ այն արդյունավետ օգտագործելով։

Ճկունություն 

Որոշ դիտորդներ պնդում են, որ «էներգետիկ անկախության» գաղափարն անիրատեսական և անթափանց հասկացություն է։ «Էներգետիկ կայունության» այլընտրանքային առաջարկը տնտեսական, անվտանգության և էներգետիկ իրողություններին համահունչ նպատակ է։ Էներգիայի մեջ ճկունության հասկացությունը մանրամասն նկարագրված է 1982թ.-ի Brittle Power. Energy Strategy for National Security գրքում։ Հեղինակները պնդում էին, որ պարզապես ներքին էներգիային անցնելն էապես անվտանգ չի լինի, քանի որ իրական թուլությունը երկրի հաճախ փոխկապակցված և խոցելի էներգետիկ ենթակառուցվածքն է։ Հիմնական ասպեկտները, ինչպիսիք են գազագծերը և էլեկտրական ցանցը, հաճախ կենտրոնացված են և հեշտությամբ ենթակա են խափանումների։ Նրանք եզրակացնում են, որ «ճկուն էներգիայի մատակարարումն» անհրաժեշտ է ինչպես ազգային անվտանգության, այնպես էլ շրջակա միջավայրի համար։ Նրանք խորհուրդ են տալիս կենտրոնանալ էներգաարդյունավետության և վերականգնվող էներգիայի վրա, որը ապակենտրոնացված է։

2008թ.-ին Intel կորպորացիայի նախկին նախագահ և գործադիր տնօրեն Էնդրյու Գրովը նայեց էներգետիկ ճկունությանը, պնդելով, որ ամբողջական անկախությունն անիրագործելի է՝ հաշվի առնելով էներգիայի համաշխարհային շուկան։ Նա նկարագրում է էներգետիկ ճկունությունը որպես էներգիայի մատակարարման ընդհատումներին հարմարվելու կարողություն։ Այդ նպատակով նա առաջարկում է ԱՄՆ-ին ավելի շատ օգտագործել էլեկտրաէներգիան։ Էլեկտրաէներգիան կարող է արտադրվել տարբեր աղբյուրներից։ Բազմազան էներգիայի մատակարարման վրա ավելի քիչ ազդեցություն կունենա որևէ մեկ աղբյուրի մատակարարման խափանումը։ Նա պատճառաբանում է, որ էլեկտրաֆիկացման մեկ այլ առանձնահատկությունն այն է, որ էլեկտրաէներգիան «կպչուն» է, ինչը նշանակում է, որ ԱՄՆ-ում արտադրվող էլեկտրաէներգիան պետք է մնա այնտեղ, քանի որ այն չի կարող տեղափոխվել արտասահման։ Ըստ Grove-ի, էլեկտրաֆիկացման և էներգիայի դիմացկունության առաջընթացի հիմնական ասպեկտը կլինի ԱՄՆ ավտոմոբիլային նավատորմի փոխարկումը բենզինով աշխատող էլեկտրականի։ Սա իր հերթին կպահանջի էլեկտրաէներգիայի ցանցի արդիականացում և ընդլայնում։ Ինչպես նշել են այնպիսի կազմակերպություններ, ինչպիսին է Բարեփոխումների ինստիտուտը, զարգացող խելացի ցանցի հետ կապված առաջընթացները կհեշտացնեն ցանցի կարողությունը՝ զանգվածաբար կլանելու մեքենաները, որոնք միանում են դրան՝ մարտկոցները լիցքավորելու համար։

Ներկան և ապագան 

Ներկայիս գիտելիքներից դեպի ապագա էքստրապոլացիաներն առաջարկում են էներգետիկ ապագայի ընտրություն։ Կանխատեսումները զուգահեռ են Մալթուսյան աղետի վարկածին։ Բազմաթիվ են բարդ մոդելների վրա հիմնված սցենարներ, որոնք ստեղծվել են «Աճի սահմանափակումների» կողմից։ Մոդելավորման մոտեցումներն առաջարկում են տարբեր ռազմավարություններ վերլուծելու ուղիներ և հուսով ենք գտնել մարդկության արագ և կայուն զարգացման ճանապարհ։ Կարճաժամկետ էներգետիկ ճգնաժամերը նույնպես մտահոգիչ են էներգետիկայի զարգացման համար։ Էքստրապոլացիաները չունեն արժանահավատություն, հատկապես, երբ դրանք կանխատեսում են նավթի սպառման շարունակական աճ։

Էներգիայի արտադրությունը սովորաբար պահանջում է էներգետիկ ներդրումներ։ Նավթի հորատումը կամ հողմային էլեկտրակայան կառուցելը էներգիա է պահանջում։ Հանածո վառելիքի պաշարները, որոնք մնացել են, հաճախ գնալով ավելի դժվար է դառնում արդյունահանման և փոխակերպման համար։ Այսպիսով, դրանք կարող են պահանջել ավելի ու ավելի մեծ էներգետիկ ներդրումներ։ Եթե ​​ներդրումները ավելի մեծ են, քան ռեսուրսի կողմից արտադրված էներգիայի արժեքը, այն այլևս արդյունավետ էներգիայի աղբյուր չէ։ Այս ռեսուրսներն այլևս էներգիայի աղբյուր չեն, բայց կարող են օգտագործվել արժեքի համար որպես հումք։ Նոր տեխնոլոգիան կարող է նվազեցնել էներգիայի ներդրումները, որոնք անհրաժեշտ են ռեսուրսների արդյունահանման և փոխակերպման համար, չնայած, ի վերջո, հիմնական ֆիզիկան սահմանում է սահմաններ, որոնք չեն կարող գերազանցվել։

1950-ից 1984 թվականներին, երբ Կանաչ հեղափոխությունը վերափոխեց գյուղատնտեսությունը ամբողջ աշխարհում, հացահատիկի համաշխարհային արտադրությունն աճեց 250%-ով։ Կանաչ հեղափոխության էներգիան ապահովվել է հանածո վառելիքի միջոցով՝ պարարտանյութերի (բնական գազ), թունաքիմիկատների (նավթ) և ածխաջրածնային վառելիքով ոռոգման տեսքով։ Ածխաջրածինների համաշխարհային արտադրության գագաթնակետը (պիկ նավթ) կարող է հանգեցնել զգալի փոփոխությունների և պահանջել արտադրության կայուն մեթոդներ։ Կայուն էներգետիկ ապագայի տեսլականներից մեկը ներառում է երկրագնդի մակերևույթի բոլոր մարդկային կառույցները (այսինքն՝ շենքերը, տրանսպորտային միջոցները և ճանապարհները) արհեստական ​​ֆոտոսինթեզ (օգտագործելով արևի լույսը՝ ջուրը բաժանելու համար որպես ջրածնի աղբյուր և ածխածնի երկօքսիդը կլանելով պարարտանյութ պատրաստելու համար) արդյունավետ, քան բույսերը։

Ժամանակակից տիեզերական արդյունաբերության տնտեսական ակտիվության և հարակից մասնավոր տիեզերական թռիչքների հետ կապված, ինչպես նաև արտադրական արդյունաբերություններով, որոնք դուրս են գալիս Երկրի ուղեծիր կամ դրանից դուրս, դրանք այդ շրջաններ հասցնելը կպահանջի հետագա էներգետիկ զարգացում։ Հետազոտողները մտածել են տիեզերքի վրա հիմնված արևային էներգիայի մասին՝ Երկրի վրա օգտագործելու համար արևային էներգիա հավաքելու համար։ Տիեզերական արևային էներգիան հետազոտվում է 1970-ականների սկզբից։ Տիեզերական արևային էներգիան կպահանջի տիեզերքում կոլեկտորային կառույցների կառուցում։ Ցամաքային արևային էներգիայի նկատմամբ առավելությունը լույսի ավելի բարձր ինտենսիվությունն է և էլեկտրաէներգիայի հավաքագրումը ընդհատող եղանակի բացակայությունը։

Էներգետիկ տեխնոլոգիա

Էներգետիկ տեխնոլոգիան միջդիսցիպլինար ինժեներական գիտություն է, որն առնչվում է էներգիայի արդյունավետ, անվտանգ, էկոլոգիապես մաքուր և խնայողաբար արդյունահանմանը, փոխակերպմանը, տեղափոխմանը, պահպանմանն ու օգտագործմանը, որը նպատակաուղղված է բարձր արդյունավետություն ապահովելուն՝ միաժամանակ բաց թողնելով կողմնակի ազդեցությունները մարդկանց, բնության և բնության վրա։ միջավայրը։

Մարդկանց համար էներգիան ճնշող կարիք է, և որպես սակավ ռեսուրս՝ այն եղել է քաղաքական հակամարտությունների և պատերազմների հիմքում ընկած պատճառը։ Էներգակիրների հավաքումն ու օգտագործումը կարող է վնասակար լինել տեղական էկոհամակարգերի համար և կարող է ունենալ գլոբալ արդյունքներ։

Էներգիան նաև աշխատանք կատարելու կարողություն է։ Մենք կարող ենք էներգիա ստանալ սննդից։ Էներգիան կարող է լինել տարբեր ձևերի, ինչպիսիք են կինետիկ, պոտենցիալ, մեխանիկական, ջերմային, լույս և այլն։ Էներգիան պահանջվում է անհատների և ամբողջ հասարակության համար լուսավորության, ջեռուցման, ճաշ պատրաստելու, վազելու, արդյունաբերության, տրանսպորտի շահագործման և այլնի համար։ Հիմնականում գոյություն ունեն էներգիայի երկու տեսակ՝ կախված դրանց աղբյուրից.

1.Վերականգնվող էներգիայի աղբյուրներ,

2.Չվերականգնվող էներգիայի աղբյուրներ։

Էլեկտրատեխնիկա

Էլեկտրաէներգետիկան զբաղվում է էլեկտրական էներգիայի արտադրությամբ և կիրառմամբ, որը կարող է ենթադրել այնպիսի մեքենաների ուսումնասիրություն, ինչպիսիք են գեներատորները, էլեկտրական շարժիչները և տրանսֆորմատորները։ Ենթակառուցվածքը ներառում է ենթակայաններ և տրանսֆորմատորային կայաններ, էլեկտրահաղորդման գծեր և էլեկտրական մալուխ։ Բեռի կառավարումը և ցանցերի միջոցով էներգիայի կառավարումը նշանակալի ազդեցություն ունեն ընդհանուր էներգաարդյունավետության վրա։ Էլեկտրական ջեռուցումը նույնպես լայնորեն կիրառվում և հետազոտվում է։

Թերմոդինամիկա
Թերմոդինամիկան զբաղվում է էներգիայի փոխակերպման հիմնարար օրենքներով և վերցված է տեսական ֆիզիկայից։

Ջերմային և քիմիական էներգիա

Ջերմային և քիմիական էներգիան միահյուսված են քիմիայի և շրջակա միջավայրի ուսումնասիրությունների հետ։ Այրումը կապված է բոլոր տեսակի այրիչների և քիմիական շարժիչների, վանդակաճաղերի և այրիչների հետ՝ դրանց էներգաարդյունավետության, աղտոտվածության և շահագործման անվտանգության հետ միասին։

Արտանետվող գազերի մաքրման տեխնոլոգիան նպատակ ունի նվազեցնել օդի աղտոտվածությունը տարբեր մեխանիկական, ջերմային և քիմիական մաքրման մեթոդների միջոցով։ Արտանետումների վերահսկման տեխնոլոգիան գործընթացների և քիմիական ճարտարագիտության ոլորտ է։ Կաթսայի տեխնոլոգիան վերաբերում է գոլորշու կաթսաների և տուրբինների նախագծմանը, կառուցմանը և շահագործմանը (նաև օգտագործվում են միջուկային էներգիայի արտադրության մեջ, տես ստորև), որոնք ստացվել են կիրառական մեխանիկայի և նյութերի ճարտարագիտության հիման վրա։

Հղումներ

Աղբյուրներ 
 Armstrong, Robert C., Catherine Wolfram, Robert Gross, Nathan S. Lewis, and M.V. Ramana et al. The Frontiers of Energy, Nature Energy, Vol 1, 11 January 2016. 
 Serra, J. "Alternative Fuel Resource Development", Clean and Green Fuels Fund, (2006).
 Bilgen, S. and K. Kaygusuz, Renewable Energy for a Clean and Sustainable Future, Energy Sources 26, 1119 (2004).
 Energy analysis of Power Systems, UIC Nuclear Issues Briefing Paper 57 (2004).

Ամսագրեր 
 Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization and Environmental Effects
 Energy Sources, Part B: Economics, Planning and Policy
 International Journal of Green Energy

Արտաքին հղումներ

Bureau of Land Management 2012 Renewable Energy Priority Projects
Energypedia - a wiki about renewable energies in the context of development cooperation
Hidden Health and Environmental Costs Of Energy Production and Consumption In U.S. 
RECaBS REcalculator Interactive Renewable Energy Calculator — compare renewable energy to conventional energy sources
IEA-ECES - International Energy Agency - Energy Conservation through Energy Conservation programme.
IEA HPT TCP - International Energy Agency - Technology Collaboration Programme on Heatpumping Technologies.
IEA-SHC - International Energy Agency - Solar Heating and Cooling programme.
SDH - Solar District Heating Platform. (European Union)

 
Energy technology
Sustainable technologies
Power station technology
Energy conversion
[[Կատեգորիա:Հայաստանի էներգետիկա]]