Fornybar energi - det tilhører XNUMXth århundre

På nettstedet BP Statistical Review of World Energy kan du finne informasjon om at verdens energiforbruk innen 2030 vil overstige dagens nivå med omtrent en tredjedel. Derfor er ønsket til utviklede land å møte de økende behovene ved hjelp av «grønne» teknologier fra fornybare kilder (RES).

1. Havvindpark

I Polen, innen 2020, bør 19 % av energien komme fra slike kilder. Under de nåværende forholdene er dette ikke billig energi, så det utvikler seg hovedsakelig takket være økonomisk støtte fra stater.

I følge en analyse fra 2013 fra Renewable Energy Institute er kostnaden for å produsere 1 MWh fornybar energi varierer, avhengig av kilden, fra 200 til til og med 1500 zł.

Til sammenligning var engrosprisen på 1 MWh elektrisitet i 2012 omtrent 200 PLN. Det billigste i disse studiene var å hente energi fra flerbrenselforbrenningsanlegg, dvs. samfyring og deponigass. Den dyreste energien hentes fra vann og termisk vann.

De mest kjente og synlige formene for RES, det vil si vindturbiner (1) og solcellepaneler (2), er dyrere. Men på sikt vil prisene på kull og for eksempel for kjernekraft uunngåelig stige. Ulike studier (for eksempel en studie fra RWE-gruppen i 2012) viser at de «konservative» og «nasjonale» kategoriene, dvs. energikilder vil bli dyrere på sikt (3).

Og dette vil gjøre fornybar energi til et alternativ, ikke bare miljømessig, men også økonomisk. Noen ganger glemmes det at fossilt brensel også er sterkt subsidiert av staten, og prisen tar som regel ikke hensyn til den negative påvirkningen de har på miljøet.

Solenergi-vann-vind-cocktail

I 2009 publiserte professorene Mark Jacobson (Stanford University) og Mark Delucchi (University of California, Davis) en artikkel i Scientific American hvor de argumenterte for at innen 2030 kunne hele verden bytte til fornybar energi. Våren 2013 gjentok de sine beregninger for den amerikanske delstaten New York.

Etter deres mening kan det snart helt forlate fossilt brensel. den fornybare ressurser du kan få den energien som trengs til transport, industri og befolkning. Energi vil komme fra den såkalte WWS-blandingen (vind, vann, sol – vind, vann, sol).

Så mye som 40 prosent av energien vil komme fra vindparker til havs, hvorav nesten tretten tusen må utplasseres. På land vil det kreves mer enn 4 personer. turbiner som vil gi ytterligere 10 prosent av energien. De neste 10 prosentene vil komme fra nesten XNUMX prosent av solfarmer med strålingskonsentrasjonsteknologi.

Konvensjonelle solcelleanlegg vil legge 10 prosent til hverandre. Ytterligere 18 prosent vil komme fra solcelleinstallasjoner – i boliger, offentlige bygninger og bedriftshovedkvarter. Den manglende energien vil bli fylt opp av geotermiske anlegg, vannkraftverk, tidevannsgeneratorer og alle andre fornybare energikilder.

Forskere har beregnet at gjennom bruk av et system basert på fornybar energi etterspørselen etter energi – takket være den større effektiviteten til et slikt system – vil falle over hele landet med rundt 37 prosent, og energiprisene vil stabilisere seg.

Det vil skapes flere arbeidsplasser enn det som går tapt da all energi skal produseres i staten. I tillegg er det anslått at rundt 4 mennesker vil dø hvert år på grunn av redusert luftforurensning. færre mennesker, og kostnadene for forurensning vil falle med 33 milliarder dollar i året.

3. Energipriser frem til 2050 - RWE-studie

Det betyr at hele investeringen vil betale seg i løpet av ca 17 år. Det er mulig det ville gått raskere, siden staten kunne selge deler av energien. Deler tjenestemenn i delstaten New York optimismen til disse beregningene? Jeg tenker litt ja og litt nei.

Tross alt "dropper" de ikke alt for å gjøre forslaget til virkelighet, men de investerer selvfølgelig i produksjonsteknologier Fornybar energi. Tidligere New York City-ordfører Michael Bloomberg kunngjorde for noen måneder siden at verdens største søppelfylling, Freshkills Park på Staten Island, skulle gjøres om til et av verdens største solkraftverk.

Der New Yorks avfall brytes ned, vil det genereres 10 megawatt energi. Resten av Freshkills-territoriet, eller nesten 600 hektar, skal gjøres om til grønne områder med parkkarakter.

Hvor er reglene for fornybar

Mange land er allerede godt på vei mot en grønnere fremtid. De skandinaviske landene har for lengst overskredet 50 %-terskelen for å hente energi fra fornybare ressurser. Ifølge data publisert høsten 2014 av den internasjonale miljøorganisasjonen WWF, produserer Skottland allerede mer energi fra vindmøller enn alle skotske husholdninger trenger.

Disse tallene viser at i oktober 2014 produserte skotske vindturbiner strøm tilsvarende 126 prosent av behovene til lokale hjem. Totalt sett kommer 40 prosent av energien som produseres i denne regionen fra fornybare kilder.

Ze fornybare ressurser mer enn halvparten av spansk energi kommer fra. Halvparten av den halvparten kommer fra vannkilder. En femtedel av all spansk energi kommer fra vindparker. I den meksikanske byen La Paz er det på sin side et solkraftverk Aura Solar I med en kapasitet på 39 MW.

I tillegg er installasjonen av en andre 30 MW Groupotec I-gård nærmer seg ferdigstillelse, takket være at byen snart kan bli fullt forsynt med energi fra fornybare kilder. Et eksempel på et land som konsekvent har implementert en politikk for å øke andelen energi fra fornybare kilder gjennom årene er Tyskland.

I følge Agora Energiewende utgjorde fornybar energi i 2014 25,8 % av tilbudet her i landet. Innen 2020 bør Tyskland motta mer enn 40 prosent fra disse kildene. Energitransformasjonen av Tyskland handler ikke bare om å forlate kjernekraft og kullenergi til fordel for fornybar energi i energisektoren.

Det skal ikke glemmes at Tyskland også er ledende når det gjelder å skape løsninger for "passivhus", som stort sett klarer seg uten varmesystemer. "Målet vårt om at 2050 prosent av Tysklands elektrisitet skal komme fra fornybare kilder innen 80 er fortsatt på plass," sa Tysklands kansler Angela Merkel nylig.

Nye solcellepaneler

I laboratorier er det en konstant kamp for å forbedre effektiviteten. fornybare energikilder – for eksempel solcelleceller. Solceller, som omdanner stjernens lysenergi til elektrisitet, nærmer seg en effektivitetsrekord på 50 prosent.

4. Grafen på skum for sol-til-damp konvertering med MIT

Systemer på markedet i dag viser imidlertid en effektivitet på ikke mer enn 20 prosent. Toppmoderne solcellepaneler som konverterer så effektivt solspektrumsenergi - fra infrarødt, gjennom det synlige området, til ultrafiolett - de består faktisk av ikke én, men fire celler.

Halvlederlag er lagt over hverandre. Hver av dem er ansvarlig for å skaffe et annet spekter av bølger fra spekteret. Denne teknologien er forkortet CPV (concentrator photovoltaics) og har tidligere blitt testet i verdensrommet.

I fjor laget for eksempel ingeniører ved Massachusetts Institute of Technology (MIT) et materiale bestående av grafittflak plassert på karbonskum (4). Plassert i vann og rettet mot det av solens stråler, danner det vanndamp, og konverterer opptil 85 prosent av all solstrålingsenergi til den.

Det nye materialet fungerer veldig enkelt - porøs grafitt i den øvre delen er i stand til å absorbere perfekt og lagre solenergiog i bunnen er det et karbonlag, delvis fylt med luftbobler (slik at materialet kan flyte på vann), og hindrer varmeenergi i å slippe ut i vannet.

5. Fotovoltaiske antenner i et felt med solsikker

Tidligere dampsolløsninger måtte konsentrere solstrålene til og med tusen ganger for å fungere.

MITs nye løsning krever bare ti ganger konsentrasjonen, noe som gjør hele oppsettet relativt billig.

Eller kanskje prøve å kombinere en parabol med en solsikke i én teknologi? Ingeniører hos Airlight Energy, et sveitsisk selskap basert i Biasca, ønsker å bevise at det er mulig.

De har utviklet 5-meters plater utstyrt med solcellekomplekser som ligner satellitt-TV-antenner eller radioteleskoper og sporer solens stråler som solsikker (XNUMX).

De skal være spesielle energisamlere, som ikke bare leverer elektrisitet til solcelleceller, men også varme, rent vann og til og med, etter bruk av varmepumpe, strøm til et kjøleskap.

Speil spredt over overflaten overfører innfallende solstråling og fokuserer den på panelene, til og med opptil 2 ganger. Hvert av de seks arbeidspanelene er utstyrt med 25 fotovoltaiske brikker avkjølt av vann som strømmer gjennom mikrokanaler.

Takket være konsentrasjonen av energi fungerer solcellemoduler fire ganger mer effektivt. Når enheten er utstyrt med et avsaltingsanlegg for sjøvann, bruker den varmt vann til å produsere 2500 liter ferskvann per dag.

I avsidesliggende områder kan vannfiltreringsutstyr installeres i stedet for avsaltingsanlegg. Hele 10m blomsterantennestrukturen kan foldes sammen og enkelt transporteres med en liten lastebil. Ny idé for bruk av solenergi i mindre utviklede områder er det Solarkiosk (6).

Denne typen enhet er utstyrt med en Wi-Fi-ruter og kan lade mer enn 200 mobiltelefoner om dagen eller drive et minikjøleskap der for eksempel viktige medisiner kan oppbevares. Dusinvis av slike kiosker er allerede lansert. De opererte hovedsakelig i Etiopia, Botswana og Kenya.

7. Pertamina skyskraperprosjekt

Energisk arkitektur

Den 99 etasjer høye skyskraperen Pertamina (7), som etter planen skal bygges i Jakarta, Indonesias hovedstad, skal produsere like mye energi som den forbruker. Dette er den første bygningen i sin størrelse i verden. Bygningens arkitektur var nært knyttet til plasseringen - den lar bare den nødvendige solstrålingen komme inn, slik at du kan spare resten av solens energi.

8. Grønn mur i Barcelona

Det avkortede tårnet fungerer som en tunnel å bruke vindkraft. Solcellepaneler er installert på hver side av anlegget, noe som tillater produksjon av energi gjennom hele dagen, når som helst på året.

Bygget vil ha et integrert geotermisk kraftverk som komplement til sol- og vindkraft.

I mellomtiden har tyske forskere fra Universitetet i Jena utarbeidet et prosjekt for «smarte fasader» av bygninger. Lystransmisjonen kan justeres ved å trykke på en knapp. Ikke bare er de utstyrt med solcelleceller, men også for dyrking av alger for produksjon av biodrivstoff.

Prosjektet Large Area Hydraulic Windows (LaWin) er støttet av europeiske midler under programmet Horizon 2020. Miraklet med moderne grønn teknologi som spirer på fasaden til Raval Theatre i Barcelona har lite med konseptet ovenfor å gjøre (8).

Den vertikale hagen designet av Urbanarbolismo er helt selvforsynt. Planter vannes av et vanningssystem hvis pumper drives av generert energi solcellepaneler integreres med systemet.

Vann kommer på sin side fra nedbør. Regnvann renner ned renner inn i en lagertank, hvorfra det deretter pumpes av solcelledrevne pumper. Det er ingen ekstern strømforsyning.

Det intelligente systemet vanner plantene i henhold til deres behov. Flere og flere strukturer av denne typen dukker opp i stor skala. Et eksempel er Solar Powered National Stadium i Kaohsiung, Taiwan (9).

Designet av den japanske arkitekten Toyo Ito og tatt i bruk tilbake i 2009, er den dekket av 8844 1,14 solcelleceller og kan generere opptil 80 gigawattimer med energi per år, og dekke XNUMX prosent av områdets behov.

9. Solar stadion i Taiwan

Vil smeltede salter få energi?

Energilagring i form av smeltet salt er ukjent. Denne teknologien brukes i store solkraftverk som nylig åpnede Ivanpah i Mojave-ørkenen. I følge det fortsatt ukjente selskapet Halotechnics fra California er denne teknikken så lovende at dens anvendelse kan utvides til hele energisektoren, spesielt fornybar, selvfølgelig, der spørsmålet om å lagre overskudd i møte med energimangel er et sentralt problem.

Bedriftsrepresentanter sier at lagring av energi på denne måten er halve prisen på batterier, ulike typer store batterier. Kostnadsmessig kan den konkurrere med pumpede lagersystemer, som som kjent kun kan brukes under gunstige feltforhold. Imidlertid har denne teknologien sine ulemper.

For eksempel kan bare 70 prosent av energien som er lagret i smeltede salter gjenbrukes som elektrisitet (90 prosent i batterier). Halotechnics jobber for tiden med effektiviteten til disse systemene, blant annet ved bruk av varmepumper og ulike saltblandinger.

10. Smeltede salttanker for energilagring

Demonstrasjonsanlegget ble satt i drift ved Sandia National Laboratories i Arbuquerque, New Mexico, USA. energilagring med smeltet salt. Den er spesielt utviklet for å fungere med CLFR-teknologi, som bruker speil som lagrer solenergi for å varme opp sprayvæsken.

Det er smeltet salt i en tank. Systemet tar saltet fra den kalde tanken (290°C), bruker varmen fra speilene og varmer opp væsken til en temperatur på 550°C, hvoretter den overføres til neste tank (10). Ved behov føres det smeltede saltet ved høy temperatur gjennom en varmeveksler for å generere damp for kraftproduksjon.

Til slutt føres det smeltede saltet tilbake til det kalde reservoaret og prosessen gjentas i en lukket sløyfe. Sammenlignende studier har vist at bruk av smeltet salt som arbeidsvæske tillater drift ved høye temperaturer, reduserer mengden salt som trengs for lagring, og eliminerer behovet for to sett med varmevekslere i systemet, noe som reduserer systemkostnadene og kompleksiteten.

En løsning som gir energilagring i mindre skala er det mulig å installere et parafinbatteri med solfangere på taket. Dette er en teknologi utviklet ved det spanske universitetet i Baskerland (Universidad del Pais Vasco/Euskal Herriko Uniberstitatea).

Den er beregnet for bruk av den gjennomsnittlige husholdningen. Hoveddelen av enheten er laget av aluminiumsplater nedsenket i parafin. Vann brukes som energioverføringsmedium, ikke som lagringsmedium. Denne oppgaven tilhører parafin, som tar varme fra aluminiumspaneler og smelter ved en temperatur på 60°C.

I denne oppfinnelsen frigjøres elektrisk energi ved å avkjøle voksen, som avgir varme til de tynne panelene. Forskere jobber med å forbedre effektiviteten av prosessen ytterligere ved å erstatte parafinen med et annet materiale, for eksempel en fettsyre.

Energi produseres i prosessen med faseovergang. Installasjonen kan ha en annen form i samsvar med byggekravene til bygninger. Du kan til og med bygge såkalte undertak.

Nye ideer, nye måter

Gatelys, utviklet av det nederlandske selskapet Kaal Masten, kan installeres hvor som helst, selv i ikke-elektrifiserte områder. De trenger ikke et elektrisk nettverk for å fungere. De lyser kun takket være solcellepaneler.

Søylene til disse fyrene er dekket med solcellepaneler. Designeren hevder at de i løpet av dagen kan samle så mye energi at de så gløder hele natten. Selv overskyet vær slår dem ikke av. Inkluderer et imponerende sett med batterier energisparende lamper LYSEMITTENDE DIODE.

Spirit (11), som denne lommelykten ble kalt, må skiftes ut med noen års mellomrom. Interessant nok fra et miljøsynspunkt er disse batteriene enkle å håndtere.

I mellomtiden plantes soltrær i Israel. Det ville ikke vært noe ekstraordinært i dette hvis det ikke var for det faktum at i stedet for løv, er det installert solcellepaneler i disse beplantningene, som mottar energi, som deretter brukes til å lade mobile enheter, kjøle vann og kringkaste et Wi-Fi-signal.

Designet, kalt eTree (12), består av en metall «stamme» som forgrener seg, og på greinene solcellepaneler. Energien som mottas med deres hjelp lagres lokalt og kan "overføres" til batteriene på smarttelefoner eller nettbrett via en USB-port.

12. Elektronisk tretre

Den skal også brukes til å produsere en vannkilde for dyr og til og med mennesker. Trær bør også brukes som lanterner om natten.

De kan utstyres med flytende krystallinformasjonsskjermer. De første bygningene av denne typen dukket opp i Khanadiv Park, nær byen Zikhron Yaakov.

Versjonen med syv paneler genererer 1,4 kilowatt strøm, som kan drive 35 gjennomsnittlige bærbare datamaskiner. Samtidig oppdages fortsatt potensialet for fornybar energi på nye steder, for eksempel der elver munner ut i havet og smelter sammen med saltvann.

En gruppe forskere fra Massachusetts Institute of Technology (MIT) bestemte seg for å studere fenomenene omvendt osmose i miljøer der vann med forskjellige saltholdighetsnivåer er blandet. Det er en trykkforskjell ved grensen til disse sentrene. Når vann passerer gjennom denne grensen, akselererer det, som er en kilde til betydelig energi.

Forskere fra University of Boston gikk ikke langt for å teste dette fenomenet i praksis. De beregnet at vannet i denne byen, som renner ut i havet, kunne generere nok energi til å dekke behovene til lokalbefolkningen. behandlingsfasiliteter.