Obnovljivi viri energije - spada v XNUMX. stoletje

Na spletni strani BP Statistical Review of World Energy najdete podatek, da bo do leta 2030 svetovna poraba energije za približno tretjino presegla trenutno raven. Zato je želja razvitih držav zadovoljiti vse večje potrebe s pomočjo »zelenih« tehnologij iz obnovljivih virov (OVE).

1. Vetrna elektrarna na morju

Na Poljskem naj bi do leta 2020 iz takih virov prihajalo 19 % energije. V trenutnih razmerah to ni poceni energija, zato se razvija predvsem zaradi finančne podpore držav.

Po analizi Inštituta za obnovljivo energijo iz leta 2013 so stroški proizvodnje 1 MWh obnovljiva energija variira, odvisno od vira, od 200 do celo 1500 zł.

Za primerjavo, veleprodajna cena 1 MWh električne energije je bila leta 2012 približno 200 PLN. Najceneje v teh študijah je bilo pridobivanje energije iz večgorivnih kurilnih naprav, t.j. sosežig in deponijski plin. Najdražjo energijo pridobivamo iz vode in termalnih voda.

Najbolj poznane in vidne oblike OVE, to so vetrne elektrarne (1) in sončni kolektorji (2), so dražje. Dolgoročno pa se bodo cene premoga in na primer jedrske energije neizogibno dvignile. Različne študije (na primer študija skupine RWE iz leta 2012) kažejo, da »konservativne« in »nacionalne« kategorije, t.j. viri energije bodo dolgoročno dražji (3).

S tem bo obnovljiva energija postala alternativa ne le okoljska, ampak tudi gospodarska. Včasih se pozablja, da so fosilna goriva tudi močno subvencionirana s strani države, njihova cena pa praviloma ne upošteva negativnih vplivov, ki jih imajo na okolje.

Koktajl Sonce-voda-veter

Leta 2009 sta profesorja Mark Jacobson (Univerza Stanford) in Mark Delucchi (Univerza v Kaliforniji, Davis) v reviji Scientific American objavila članek, v katerem trdita, da bi lahko do leta 2030 ves svet prešel na obnovljiva energija. Spomladi 2013 so izračune ponovili za ameriško zvezno državo New York.

Po njihovem mnenju utegne kmalu popolnoma opustiti fosilna goriva. to obnovljivi viri lahko dobite energijo, potrebno za promet, industrijo in prebivalstvo. Energija bo prihajala iz tako imenovane mešanice WWS (veter, voda, sonce - veter, voda, sonce).

Kar 40 odstotkov energije bo prihajalo iz vetrnih elektrarn na morju, od tega jih bo treba postaviti skoraj trinajst tisoč. Na kopnem bodo potrebne več kot 4 osebe. turbine, ki bodo zagotavljale še 10 odstotkov energije. Naslednjih 10 odstotkov bo prišlo iz skoraj XNUMX odstotkov sončnih elektrarn s tehnologijo koncentracije sevanja.

Običajne fotonapetostne naprave bodo ena drugi dodale 10 odstotkov. Dodatnih 18 odstotkov bo pridobljenih iz solarnih naprav – v domovih, javnih zgradbah in na sedežih podjetij. Manjkajočo energijo bodo nadomestili z geotermalnimi elektrarnami, hidroelektrarnami, generatorji plimovanja in vsemi drugimi obnovljivimi viri energije.

Znanstveniki so izračunali, da z uporabo sistema, ki temelji na obnovljiva energija povpraševanje po energiji – zaradi večje učinkovitosti takšnega sistema – se bo po vsej državi zmanjšalo za približno 37 odstotkov, cene energije pa se bodo stabilizirale.

Več delovnih mest bo ustvarjenih kot izgubljenih, saj bo vsa energija proizvedena v državi. Poleg tega je bilo ocenjeno, da bo vsako leto zaradi zmanjšane onesnaženosti zraka umrlo približno 4 ljudi. manj ljudi, stroški onesnaževanja pa se bodo zmanjšali za 33 milijard dolarjev na leto.

3. Cene energije do leta 2050 - študija RWE

To pomeni, da se bo celotna investicija povrnila v približno 17 letih. Možno je, da bi šlo hitreje, saj bi država lahko prodala del energije. Ali uradniki zvezne države New York delijo optimizem teh izračunov? Mislim, da malo ja in malo ne.

Navsezadnje ne "spustijo" vsega, da bi predlog uresničili, ampak seveda vlagajo v proizvodne tehnologije Obnovljiva energija. Nekdanji newyorški župan Michael Bloomberg je pred nekaj meseci napovedal, da bodo največje odlagališče na svetu Freshkills Park na Staten Islandu preuredili v eno največjih sončnih elektrarn na svetu.

Kjer se newyorški odpadki razgradijo, bo proizvedenih 10 megavatov energije. Preostali del Freshkillsovega ozemlja oziroma skoraj 600 hektarjev bo spremenjen v zelene površine parkovnega značaja.

Kje so obnovljiva pravila

Številne države so že na dobri poti v zeleno prihodnost. Skandinavske države so že zdavnaj presegle 50-odstotni prag za pridobivanje energije iz obnovljivi viri. Po podatkih, ki jih je jeseni 2014 objavila mednarodna okoljska organizacija WWF, Škotska iz mlinov na veter že proizvede več energije, kot jo potrebujejo vsa škotska gospodinjstva.

Te številke kažejo, da so oktobra 2014 škotske vetrne turbine proizvedle elektriko v višini 126 odstotkov potreb lokalnih domov. Na splošno 40 odstotkov energije, proizvedene v tej regiji, prihaja iz obnovljivih virov.

Ze obnovljivi viri več kot polovica španske energije izvira iz. Polovica te polovice prihaja iz vodnih virov. Ena petina vse španske energije prihaja iz vetrnih elektrarn. V mehiškem mestu La Paz pa je sončna elektrarna Aura Solar I z močjo 39 MW.

Poleg tega se bliža zaključku postavitev druge farme Groupotec I s 30 MW, zaradi katere bo lahko mesto kmalu v celoti oskrbovano z energijo iz obnovljivih virov. Primer države, ki skozi leta dosledno izvaja politiko povečevanja deleža energije iz obnovljivih virov, je Nemčija.

Po podatkih Agora Energiewende je leta 2014 obnovljiva energija predstavljala 25,8 % ponudbe v tej državi. Do leta 2020 naj bi Nemčija iz teh virov dobila več kot 40 odstotkov. Pri energetski preobrazbi Nemčije ne gre le za opustitev jedrske in premogovne energije v korist obnovljiva energija v energetskem sektorju.

Ne smemo pozabiti, da je Nemčija tudi vodilna pri ustvarjanju rešitev za »pasivne hiše«, ki večinoma nimajo ogrevalnih sistemov. »Naš cilj, da do leta 2050 80 odstotkov električne energije v Nemčiji prihaja iz obnovljivih virov, ostaja v veljavi,« je nedavno izjavila nemška kanclerka Angela Merkel.

Novi solarni paneli

V laboratorijih poteka nenehen boj za izboljšanje učinkovitosti. obnovljivi viri energije – na primer fotovoltaične celice. Sončne celice, ki pretvarjajo svetlobno energijo naše zvezde v električno, se približujejo 50-odstotnemu rekordu učinkovitosti.

4. Grafen na peni za pretvorbo sončne energije v paro z MIT

Sistemi na trgu pa danes kažejo učinkovitost največ 20 odstotkov. Najsodobnejši fotovoltaični paneli, ki pretvarjajo tako učinkovito energija sončnega spektra - od infrardečega, preko vidnega območja, do ultravijoličnega - pravzaprav niso sestavljene iz ene, ampak štirih celic.

Polprevodniške plasti so naložene ena na drugo. Vsak od njih je odgovoren za pridobivanje drugačnega obsega valov iz spektra. To tehnologijo imenujemo skrajšano CPV (koncentratorska fotovoltaika) in je bila predhodno preizkušena v vesolju.

Lani so na primer inženirji na Massachusetts Institute of Technology (MIT) ustvarili material, sestavljen iz grafitnih kosmičev, položenih na ogljikovo peno (4). Položena v vodo in vanjo usmerjena s sončnimi žarki, tvori vodno paro in vanjo pretvori do 85 odstotkov vse energije sončnega sevanja.

Nov material deluje zelo preprosto - porozni grafit v svojem zgornjem delu je sposoben odlično vpijati in hranijo sončno energijona dnu pa je karbonska plast, delno napolnjena z zračnimi mehurčki (da lahko material lebdi na vodi), ki preprečuje uhajanje toplotne energije v vodo.

5. Fotovoltaične antene na polju sončnic

Prejšnje parne solarne rešitve so morale sončne žarke koncentrirati celo tisočkrat, da so delovale.

Nova rešitev MIT zahteva le desetkratno koncentracijo, zaradi česar je celotna postavitev relativno poceni.

Ali morda poskusite združiti satelitsko anteno s sončnico v eni tehnologiji? Inženirji švicarskega podjetja Airlight Energy s sedežem v Biasci želijo dokazati, da je to mogoče.

Razvili so 5-metrske plošče, opremljene s kompleksi sončnih nizov, ki spominjajo na satelitske televizijske antene ali radijske teleskope in sledijo sončnim žarkom kot sončnice (XNUMX).

Šlo naj bi za posebne zbiralnike energije, ki fotovoltaičnim celicam ne dovajajo le elektrike, temveč tudi toploto, čisto vodo in po uporabi toplotne črpalke celo napajajo hladilnik.

Ogledala, razpršena po njihovi površini, prenašajo vpadno sončno sevanje in ga fokusirajo na plošče, tudi do 2-krat. Vsak od šestih delovnih panelov je opremljen s 25 fotonapetostnimi čipi, ki jih hlaji voda, ki teče skozi mikrokanale.

Zaradi koncentracije energije fotovoltaični moduli delujejo štirikrat bolj učinkovito. Ko je opremljena z napravo za razsoljevanje morske vode, enota uporablja vročo vodo za proizvodnjo 2500 litrov sveže vode na dan.

Na oddaljenih območjih se lahko namesto naprav za razsoljevanje namesti oprema za filtriranje vode. Celotno 10-metrsko strukturo antene za rože je mogoče zložiti in enostavno prevažati z majhnim tovornjakom. Nova ideja za uporaba sončne energije v manj razvitih območjih je to Solarkiosk (6).

Tovrstna enota je opremljena z Wi-Fi usmerjevalnikom in lahko napolni več kot 200 mobilnih telefonov na dan ali napaja mini hladilnik, v katerem lahko na primer shranite osnovna zdravila. Na desetine takih kioskov je bilo že zagnanih. Delovali so predvsem v Etiopiji, Bocvani in Keniji.

7. Projekt nebotičnika Pertamina

Energična arhitektura

99-nadstropni nebotičnik Pertamina (7), ki ga nameravajo zgraditi v Džakarti, glavnem mestu Indonezije, naj bi proizvedel toliko energije, kot jo porabi. To je prva zgradba te velikosti na svetu. Arhitektura stavbe je bila tesno povezana z lokacijo - omogoča vstop le potrebnega sončnega sevanja, kar vam omogoča, da prihranite preostalo sončno energijo.

8. Zeleni zid v Barceloni

Prisekani stolp deluje kot predor za uporabo vetrna energija. Na vsaki strani objekta so nameščeni fotovoltaični paneli, ki omogočajo proizvodnjo energije skozi cel dan, kadar koli v letu.

Stavba bo imela integrirano geotermalno elektrarno, ki bo dopolnjevala sončno in vetrno energijo.

Nemški raziskovalci z Univerze v Jeni so medtem pripravili projekt za "pametne fasade" stavb. Prepustnost svetlobe lahko nastavite s pritiskom na gumb. Opremljeni niso le s fotonapetostnimi celicami, temveč tudi za gojenje alg za proizvodnjo biogoriv.

Projekt Large Area Hydraulic Windows (LaWin) je podprt z evropskimi sredstvi v okviru programa Obzorje 2020. Čudež sodobne zelene tehnologije, ki vzklije na fasadi gledališča Raval v Barceloni, nima veliko opraviti z zgornjim konceptom (8).

Vertikalni vrt, ki ga je zasnoval Urbanarbolismo, je popolnoma samostojen. Rastline namakamo z namakalnim sistemom, katerega črpalke poganja proizvedena energija fotovoltaični paneli integrira s sistemom.

Voda pa prihaja iz padavin. Deževnica teče po žlebovih v zalogovnik, od koder jo nato črpajo črpalke na sončno energijo. Ni zunanjega napajanja.

Inteligentni sistem zaliva rastline glede na njihove potrebe. Vse več tovrstnih struktur se pojavlja v velikem obsegu. Primer je Nacionalni stadion na sončno energijo v Kaohsiungu na Tajvanu (9).

Zasnoval ga je japonski arhitekt Toyo Ito in je bil naročen leta 2009, pokriva ga 8844 fotonapetostnih celic in lahko proizvede do 1,14 gigavatnih ur energije na leto, kar zagotavlja 80 odstotkov potreb območja.

9. Sončni stadion v Tajvanu

Bodo staljene soli dobile energijo?

Shranjevanje energije v obliki staljene soli ni znan. Ta tehnologija se uporablja v velikih sončnih elektrarnah, kot je nedavno odprta Ivanpah v puščavi Mojave. Po besedah ​​za zdaj še neznanega podjetja Halotechnics iz Kalifornije je ta tehnika tako obetavna, da je njeno uporabo mogoče razširiti na celotno energetiko, seveda predvsem na obnovljivo, kjer je vprašanje shranjevanja presežkov ob pomanjkanju energije ključni problem.

Podjetje trdi, da je shranjevanje energije na ta način pol ceneje od baterij, različnih vrst velikih baterij. Po ceni se lahko kosa s črpalnimi sistemi, ki jih je, kot veste, mogoče uporabiti le v ugodnih terenskih razmerah. Vendar ima ta tehnologija svoje pomanjkljivosti.

Na primer, samo 70 odstotkov energije, shranjene v staljenih solih, je mogoče ponovno uporabiti kot elektriko (90 odstotkov v baterijah). Halotehnika se trenutno ukvarja z učinkovitostjo teh sistemov, vključno z uporabo toplotnih črpalk in različnih solnih mešanic.

10. Rezervoarji za staljeno sol za shranjevanje energije

Predstavitveni obrat je bil naročen v Sandia National Laboratories v Arbuquerqueju, Nova Mehika, ZDA. shranjevanje energije s staljeno soljo. Zasnovan je posebej za delovanje s tehnologijo CLFR, ki uporablja zrcala, ki shranjujejo sončno energijo za ogrevanje pršilne tekočine.

To je staljena sol v rezervoarju. Sistem jemlje sol iz hladnega rezervoarja (290°C), izkorišča toploto ogledal in segreje tekočino na temperaturo 550°C, nakar jo prenese v naslednji rezervoar (10). Po potrebi gre visokotemperaturna staljena sol skozi toplotni izmenjevalnik za ustvarjanje pare za proizvodnjo električne energije.

Nazadnje se staljena sol vrne v hladni rezervoar in postopek se ponovi v zaprti zanki. Primerjalne študije so pokazale, da uporaba staljene soli kot delovne tekočine omogoča delovanje pri visokih temperaturah, zmanjša količino soli, potrebno za shranjevanje, in odpravi potrebo po dveh nizih izmenjevalnikov toplote v sistemu, kar zmanjša stroške in kompleksnost sistema.

Rešitev, ki zagotavlja shranjevanje energije v manjšem obsegu je na streho možna vgradnja parafinske baterije s sončnimi kolektorji. To je tehnologija, razvita na španski univerzi v Baskiji (Universidad del Pais Vasco/Euskal Herriko Uniberstitatea).

Namenjen je uporabi v povprečnem gospodinjstvu. Glavno telo naprave je izdelano iz aluminijastih plošč, potopljenih v parafin. Voda se uporablja kot medij za prenos energije, ne kot medij za shranjevanje. Ta naloga pripada parafinu, ki odvzame toploto aluminijastim ploščam in se tali pri temperaturi 60°C.

Pri tem izumu se električna energija sprosti s hlajenjem voska, ki oddaja toploto tankim ploščam. Znanstveniki si prizadevajo še izboljšati učinkovitost postopka z zamenjavo parafina z drugim materialom, kot je maščobna kislina.

Energija se proizvaja v procesu faznega prehoda. Inštalacija je lahko drugačne oblike v skladu s konstrukcijskimi zahtevami objektov. Lahko celo zgradite tako imenovane stropne strope.

Nove ideje, novi načini

Ulične luči, ki jih je razvilo nizozemsko podjetje Kaal Masten, lahko namestite kjerkoli, tudi na neelektrificiranih območjih. Za delovanje ne potrebujejo električnega omrežja. Svetijo le zahvaljujoč sončnim kolektorjem.

Stebri teh svetilnikov so prekriti s sončnimi kolektorji. Oblikovalec trdi, da lahko čez dan naberejo toliko energije, da potem žarijo vso noč. Tudi oblačno vreme jih ne ugasne. Vključuje impresiven komplet baterij varčne sijalke SVETLEČA DIODA.

Spirit (11), kot so poimenovali to svetilko, je treba zamenjati vsakih nekaj let. Zanimivo je, da je z okoljskega vidika te baterije enostavno rokovati.

Medtem v Izraelu sadijo sončna drevesa. V tem ne bi bilo nič izjemnega, če ne bi bilo v teh nasadih namesto listja nameščeni sončni kolektorji, ki prejemajo energijo, ki se nato uporablja za polnjenje mobilnih naprav, hlajenje vode in oddajanje Wi-Fi signala.

Zasnova, imenovana eTree (12), je sestavljena iz kovinskega "debla", ki se razveja, in na vejah sončni kolektorji. Energija, prejeta z njihovo pomočjo, se shranjuje lokalno in jo je mogoče "prenesti" v baterije pametnih telefonov ali tablic preko USB priključka.

12. Elektronsko drevesno drevo

Uporabljali ga bodo tudi za proizvodnjo vodnega vira za živali in celo ljudi. Drevesa je treba ponoči uporabljati tudi kot luči.

Lahko so opremljeni z informacijskimi zasloni s tekočimi kristali. Prve zgradbe te vrste so se pojavile v parku Khanadiv v bližini mesta Zikhron Yaakov.

Različica s sedmimi ploščami ustvari 1,4 kilovata moči, kar lahko napaja 35 povprečnih prenosnikov. Medtem se potencial za obnovljivo energijo še vedno odkriva na novih mestih, na primer tam, kjer se reke izlivajo v morje in se zlivajo s slano vodo.

Skupina znanstvenikov s Tehnološkega inštituta v Massachusettsu (MIT) se je odločila preučiti pojav reverzne osmoze v okoljih, v katerih se mešajo vode različnih stopenj slanosti. Na meji teh središč je razlika v tlaku. Ko gre voda skozi to mejo, se pospeši, kar je vir pomembne energije.

Znanstveniki z univerze v Bostonu niso šli daleč, da bi ta pojav preizkusili v praksi. Izračunali so, da lahko vode tega mesta, ki se stekajo v morje, proizvedejo dovolj energije za potrebe lokalnega prebivalstva. čistilne naprave.