Energie regenerabilă – aparține secolului al XNUMX-lea

Site-ul web al BP Statistical Review of World Energy arată că până în 2030, consumul global de energie va fi cu aproximativ o treime mai mare decât nivelurile actuale. Prin urmare, dorința țărilor dezvoltate este de a satisface nevoile tot mai mari cu tehnologii verzi din surse regenerabile (SRE).

1. Parc eolian offshore

În Polonia, până în 2020, 19% din energie ar trebui să provină din astfel de surse. În condițiile actuale, aceasta nu este energie ieftină, așa că se dezvoltă în principal datorită sprijinului financiar al statelor.

Potrivit unei analize din 2013 a Institutului de Energie Regenerabilă, costul producerii a 1 MWh energie regenerabila variază, în funcție de sursă, de la 200 până la chiar 1500 de zloți.

Pentru comparație, prețul cu ridicata al energiei electrice de 1 MWh în 2012 a fost de aproximativ 200 de zloți. Cea mai ieftină opțiune din aceste studii a fost obținerea de energie din instalații de ardere multicombustibil, adică. gaz de cocombustie și de depozitare. Cea mai scumpă energie se obține din apă și apele termale.

Cele mai cunoscute și vizibile forme de surse de energie regenerabilă, și anume turbinele eoliene (1) și panourile solare (2), sunt mai scumpe. Cu toate acestea, pe termen lung, prețurile la cărbune și, de exemplu, la energia nucleară vor crește inevitabil. Diverse studii (de exemplu, un studiu realizat de grupul RWE în 2012) arată că categoriile „conservatoare” și „naționale”, de ex. surse de energie va deveni mai scumpă pe termen lung (3).

Și acest lucru va face din energia regenerabilă o alternativă nu numai ecologică, ci și economică. Se uită uneori că și combustibilii fosili sunt puternic subvenționați de guvern, iar prețurile acestora nu țin de obicei cont de impactul negativ pe care îl au asupra mediului.

Cocktail solar-apă-vânt

În 2009, profesorii Mark Jacobson (Universitatea Stanford) și Mark DeLucchi (UC Davis) au publicat un articol în Scientific American susținând că până în 2030 întreaga lume ar putea trece la energie regenerabila. În primăvara lui 2013, ei și-au repetat calculele pentru statul american New York.

În opinia lor, el ar putea abandona complet combustibilii fosili în curând. Acest surse regenerabile se poate obtine energia necesara transporturilor, industriei si populatiei. Energia va veni din așa-numitul amestec WWS (vânt, apă, soare - vânt, apă, soare).

Aproximativ 40% din energie va proveni din parcuri eoliene offshore, dintre care aproape treisprezece mii vor trebui implementate. Pe uscat veți avea nevoie de mai mult de 4 persoane. turbine care vor furniza încă 10 la sută din energie. Următorii 10 la sută vor veni de la aproape XNUMX ferme solare cu tehnologie de concentrare a radiațiilor.

Instalațiile fotovoltaice convenționale se vor adăuga 10 la sută între ele. Alte 18% vor proveni din instalațiile solare din locuințe, clădiri publice și sedii ale companiilor. Energia lipsă va fi completată de centrale geotermale, hidrocentrale, generatoare de maree și toate celelalte surse de energie regenerabilă.

Oamenii de știință au calculat că folosind un sistem bazat pe energie regenerabila cererea de energie – datorită eficienței mai mari a unui astfel de sistem – ar scădea la nivel de stat cu aproximativ 37 la sută, iar prețurile la energie s-ar stabiliza.

Se vor crea mai multe locuri de muncă decât se vor pierde, deoarece toată energia va fi produsă în stat. În plus, s-a estimat că aproximativ 4 mii de oameni vor muri în fiecare an din cauza poluării reduse a aerului. mai puțini oameni și costul poluării ar scădea cu 33 de miliarde de dolari pe an.

3. Prețurile energiei până în 2050 – studiu RWE

Aceasta înseamnă că întreaga investiție se va amortiza în aproximativ 17 ani. Este posibil ca acest lucru să fie mai rapid, deoarece statul ar putea vinde o parte din energie. Oficialii statului New York împărtășesc optimismul acestor estimări? Cred că puțin da și puțin nu.

La urma urmei, nu „aruncă” totul pentru a face propunerea să devină realitate, dar, fără îndoială, investesc și în tehnologii de producție Energie regenerabila. Fostul primar al orașului New York, Michael Bloomberg, a anunțat în urmă cu câteva luni că cel mai mare depozit de gunoi din lume, Freshkills Park din Staten Island, va fi transformat într-una dintre cele mai mari centrale solare.

Acolo unde deșeurile din New York se descompun, vor fi produși 10 megawați de energie. Restul teritoriului Freshkills, sau aproape 600 de hectare, vor fi transformate în zone verzi de natura parc.

Unde sunt regulile regenerabile?

Multe țări sunt deja bine avansate către un viitor verde. Țările scandinave au depășit de mult pragul de 50 la sută pentru obținerea energiei din surse regenerabile. Potrivit datelor publicate în toamna anului 2014 de organizația internațională de mediu WWF, Scoția produce deja mai multă energie din turbine eoliene decât au nevoie toate gospodăriile scoțiene.

Aceste cifre arată că, în octombrie 2014, turbinele eoliene scoțiane au produs energie electrică egală cu 126 la sută din nevoile locuințelor locale. În general, 40% din energia produsă în această regiune provine din surse regenerabile.

Ze surse regenerabile mai mult de jumătate din energia spaniolă provine din. Jumătate din această jumătate provine din surse de apă. O cincime din toată energia spaniolă provine din parcuri eoliene. Orașul mexican La Paz are, la rândul său, o centrală solară Aura Solar I cu o capacitate de 39 MW.

În plus, instalarea unei a doua ferme Groupotec I cu o capacitate de 30 MW se apropie de finalizare, datorită căreia orașul poate fi în curând alimentat integral cu energie din surse regenerabile. Un exemplu de țară care a implementat în mod constant o politică de creștere a ponderii energiei din surse regenerabile de-a lungul mai multor ani este Germania.

Sursele regenerabile de energie au reprezentat 2014% din aprovizionarea țării în 25,8, potrivit Agora Energiewende. Până în 2020, Germania ar trebui să primească mai mult de 40% din aceste surse. Transformarea energetică a Germaniei nu se referă doar la abandonarea energiei nucleare și a cărbunelui în favoarea energie regenerabila în sectorul energetic.

Nu trebuie uitat că Germania este, de asemenea, lider în crearea de soluții pentru „case pasive”, care renunță în mare măsură la sistemele de încălzire. „Obiectivul nostru ca 2050% din energia electrică a Germaniei să provină din surse regenerabile până în 80 rămâne valabil”, a declarat recent cancelarul german Angela Merkel.

Panouri solare noi

Există o luptă constantă în laboratoare pentru a îmbunătăți eficiența surse regenerabile de energie – de exemplu, celule fotovoltaice. Celulele solare care convertesc energia luminoasă de la steaua noastră în electricitate se apropie de un record de eficiență de 50%.

4. Grafen pe spumă pentru a converti energia solară în abur cu MIT

Cu toate acestea, sistemele disponibile astăzi pe piață arată o eficiență de cel mult 20 la sută. Cele mai avansate panouri fotovoltaice care se transformă atât de eficient energie din spectrul solar - de la infraroșu, prin domeniul vizibil, până la ultraviolete - ele constau de fapt din nu una, ci patru celule.

Straturile de semiconductor sunt stivuite unul peste altul. Fiecare dintre ele este responsabil pentru obținerea unei game diferite de unde din spectru. Această tehnologie este prescurtată ca CPV (concentrator fotovoltaic) și a fost testată anterior în spațiu.

Anul trecut, de exemplu, inginerii de la Massachusetts Institute of Technology (MIT) au creat un material format din fulgi de grafit plasați pe spumă de carbon (4). Plasat în apă și îndreptat către aceasta de razele soarelui, formează vapori de apă, transformând până la 85% din toată energia radiației solare în ea.

Noul material funcționează foarte simplu - grafitul poros din partea sa superioară este capabil de o absorbție excelentă și stocarea energiei solareiar în partea de jos se află un strat de carbon, parțial umplut cu bule de aer (pentru ca materialul să poată pluti pe apă), prevenind scurgerea energiei termice în apă.

5. Antene fotovoltaice pe un câmp de floarea soarelui

Soluțiile solare cu abur anterioare trebuiau să concentreze razele soarelui chiar și de o mie de ori pentru a funcționa.

Noua soluție a MIT necesită doar de zece ori mai multă concentrare, ceea ce face ca întreaga configurație să fie relativ ieftină.

Sau poate încercați să combinați o antenă satelit cu o floarea soarelui într-o singură tehnologie? Inginerii companiei elvețiane Airlight Energy, cu sediul în Biask, vor să demonstreze că acest lucru este posibil.

Ei au dezvoltat plăci de 5 metri echipate cu rețele de celule solare care seamănă cu antene TV prin satelit sau radiotelescoape și urmăresc razele soarelui ca floarea soarelui.

Acestea ar trebui să fie colectoare speciale de energie, care furnizează nu numai energie electrică celulelor fotovoltaice, ci și căldură, apă curată și chiar, după utilizarea unei pompe de căldură, alimentează un frigider.

Oglinzile imprastiate pe suprafata lor transmit radiatia solara incidenta si o focalizeaza pe panouri, chiar si de 2 ori. Fiecare dintre cele șase panouri de operare este echipat cu 25 de cipuri fotovoltaice, răcite de apă care curge prin microcanale.

Prin concentrarea energiei, modulele fotovoltaice sunt de patru ori mai eficiente. Când este echipat cu o instalație de desalinizare a apei de mare, dispozitivul folosește apă caldă pentru a produce 2500 de litri de apă dulce pe zi.

În zonele îndepărtate, în locul instalațiilor de desalinizare pot fi instalate echipamente de filtrare a apei. Întreaga structură de antenă cu flori de 10 metri poate fi pliată și transportată cu ușurință pe un camion mic. Idee nouă pentru utilizarea energiei solare în zonele mai puțin dezvoltate este Solarkiosk (6).

Instalațiile de acest tip sunt dotate cu un router cu rețea Wi-Fi și pot încărca peste 200 de telefoane mobile pe zi sau pot alimenta un mini-frigider în care, de exemplu, ar putea fi depozitate medicamentele esențiale. Zeci de astfel de chioșcuri au fost deja lansate. Aceștia au operat în principal în Etiopia, Botswana și Kenya.

7. Proiect zgârie-nori Pertamina

Arhitectură energetică

Zgârie-nori Pertamina (99), cu 7 de etaje, care este planificat să fie construit în Jakarta, capitala Indoneziei, trebuie să producă atâta energie cât consumă. Aceasta este prima clădire de această dimensiune din lume. Arhitectura clădirii a fost strâns legată de locație – permite doar radiația solară necesară în interior, permițând stocarea restului de energie solară.

8. Zidul verde din Barcelona

Turnul trunchiat acționează ca un tunel pentru utilizare energie eoliana. Panourile fotovoltaice sunt instalate de fiecare parte a instalației, permițând producerea de energie pe tot parcursul zilei, în orice moment al anului.

Clădirea va avea o centrală geotermală integrată pentru a completa energia solară și eoliană.

Între timp, cercetătorii germani de la Universitatea din Jena au pregătit un proiect pentru „fațade inteligente” ale clădirilor. Transmisia luminii poate fi reglata prin simpla apasare a unui buton. Nu numai că sunt echipate cu celule fotovoltaice, dar pot de asemenea să crească alge pentru a produce biocombustibili.

Proiectul „Ferestre hidraulice cu suprafață mare” (LaWin) este susținut din fonduri europene în cadrul programului Orizont 2020. Miracolul tehnologiei moderne verzi care a încolțit pe fațada Teatrului Raval din Barcelona este oarecum legat de conceptul de mai sus (8) .

Grădina verticală proiectată de Urbanarbolismo este complet autonomă. Plantele sunt irigate printr-un sistem de irigare ale cărui pompe sunt alimentate de energia generată panouri fotovoltaice se integrează cu sistemul.

Apa, la rândul ei, provine din precipitații. Apa de ploaie curge prin jgheaburi într-un rezervor de stocare, de unde este apoi pompată de pompe a căror singură sursă de energie sunt panourile solare. Fără sursă de alimentare externă.

Sistemul inteligent uda plantele in functie de nevoile acestora. Din ce în ce mai multe structuri de acest tip apar la scară mai mare. Un exemplu este Stadionul Național alimentat cu energie solară din Kaohsiung, Taiwan (9).

Proiectat de arhitectul japonez Toyo Ito și dat în funcțiune în 2009, este acoperit cu 8844 de celule fotovoltaice și poate genera până la 1,14 gigawați-oră de energie pe an, asigurând 80% din nevoile zonei.

9. Stadionul Sun din Taiwan

Sărurile topite vor produce energie?

Stocare a energiei sub formă de sare topită este necunoscută. Această tehnologie este utilizată la centralele solare mari, cum ar fi Ivanpah recent deschis în deșertul Mojave. Potrivit companiei încă necunoscute Halotechnics din California, această tehnică este atât de promițătoare încât utilizarea sa poate fi extinsă la toată energia, în special la energia regenerabilă, bineînțeles, unde problema stocării surplusurilor atunci când există deficit de energie este o problemă cheie.

Reprezentanții companiei susțin că stocarea energiei în acest mod reprezintă jumătate din costul bateriilor sau al diferitelor tipuri de baterii mari. Din punct de vedere al costului, poate concura cu sistemele de stocare prin pompare, care, după cum se știe, pot fi utilizate numai în condiții favorabile de teren. Cu toate acestea, această tehnologie are dezavantajele ei.

De exemplu, doar 70% din energia stocată în sărurile topite poate fi reutilizată ca energie electrică (90% în baterii). Halotechnics lucrează în prezent la eficiența acestor sisteme, folosind, printre altele, pompe de căldură și diverse amestecuri de sare.

10. Rezervoare de sare topită pentru stocarea energiei

Uzina demonstrativă a fost pusă în funcțiune la laboratoarele naționale Sandia din Arbuquerque, New Mexico, SUA. stocare a energiei folosind sare topită. Este conceput special pentru a funcționa cu tehnologia CLFR, care utilizează oglinzi care stochează energia solară pentru a încălzi lichidul de pulverizare.

Aceasta este sare topită într-un rezervor. Sistemul preia sare dintr-un rezervor rece (290°C), folosește căldura oglinzilor și încălzește lichidul la o temperatură de 550°C, după care îl transferă în rezervorul următor (10). Când este necesar, sarea topită la temperatură înaltă este trecută printr-un schimbător de căldură pentru a genera abur pentru producerea de energie electrică.

În cele din urmă, sarea topită este returnată în rezervorul rece și procesul se repetă într-o buclă închisă. Studiile comparative au arătat că utilizarea sării topite ca fluid de lucru permite funcționarea la temperaturi ridicate, reduce cantitatea de sare necesară pentru depozitare și elimină necesitatea a două seturi de schimbătoare de căldură în sistem, reducând costul și complexitatea sistemului.

O soluție care oferă stocare a energiei la scară mai mică este posibilă instalarea unei baterii cu parafină cu colectoare solare pe acoperiș. Aceasta este o tehnologie dezvoltată la Universitatea Spaniolă din Țara Bascilor (Universidad del Pais Vasco/Euskal Herriko Uniberstitatea).

Este conceput pentru a fi utilizat de către o gospodărie medie. Partea principală a dispozitivului este realizată din plăci de aluminiu scufundate în parafină. Apa este folosită mai degrabă ca mediu de transfer de energie decât ca mediu de stocare. Această sarcină aparține parafinei, care elimină căldura de încălzire a panourilor de aluminiu și se topește la o temperatură de 60°C.

În această invenție, energia electrică este eliberată prin răcirea cerii, care transferă căldura către panourile subțiri. Oamenii de știință lucrează pentru a îmbunătăți în continuare eficiența procesului prin înlocuirea parafinei cu un alt material, cum ar fi un acid gras.

Energia este produsă prin procesul de schimbare de fază. Instalația poate lua diferite forme în funcție de cerințele de construcție ale clădirilor. Puteți chiar să construiți așa-numitele tavane suspendate.

Noi idei, noi moduri

Luminile stradale dezvoltate de compania olandeză Kaal Masten pot fi instalate oriunde, chiar și în zonele neelectrificate. Nu au nevoie de o rețea electrică pentru a funcționa. Ele strălucesc doar datorită panourilor solare.

Stâlpii acestor faruri sunt acoperiți cu panouri solare. Designerul susține că pot acumula atât de multă energie în timpul zilei încât apoi strălucesc toată noaptea. Nici măcar vremea înnorată nu le va opri. Acesta include un set impresionant de baterii lămpi de economisire a energiei DIODA ELECTRO LUMINISCENTA.

Spiritul (11), așa cum a fost numit acest model de lumină, trebuie înlocuit la fiecare câțiva ani. Interesant, din punct de vedere al mediului, aceste baterii sunt ușor de manevrat.

Între timp, în Israel sunt plantați copaci solari. Nu ar fi nimic extraordinar în asta dacă nu ar fi faptul că, în loc de frunze, aceste plantații au panouri solare care primesc energie, care este apoi folosită pentru a încărca dispozitivele mobile, a răci apa și a difuza un semnal Wi-Fi.

Designul, numit eTree (12), constă dintr-un „trunchi” metalic care se ramifică, iar pe ramuri panouri solare. Energia obținută cu ajutorul lor este stocată local și poate fi „transferată” către bateriile smartphone-urilor sau tabletelor printr-un port USB.

12. E-arborele arborelui

De asemenea, va fi folosit pentru a produce o sursă de apă pentru animale și chiar pentru oameni. Copacii ar trebui folosiți și ca felinare noaptea.

Ele pot fi echipate cu afișaje cu cristale lichide de informații. Primele clădiri de acest tip au apărut în parcul Hanadiv, lângă orașul Zichron Yaakov.

Versiunea cu șapte panouri produce 1,4 kilowați de putere, care poate fi suficientă pentru a alimenta 35 de laptopuri medii. Între timp, potențialul energiei regenerabile este încă descoperit în locuri noi, cum ar fi acolo unde râurile se varsă în mare și se întâlnesc cu apa sărată.

Un grup de oameni de știință de la Institutul de Tehnologie din Massachusetts (MIT) a decis să studieze fenomenele de osmoză inversă în medii în care sunt amestecate ape cu diferite niveluri de salinitate. Există o diferență de presiune la limita acestor centre. Când apa trece prin această limită, se accelerează, ceea ce este o sursă de energie semnificativă.

Oamenii de știință de la o universitate situată în Boston nu au mers departe pentru a testa acest fenomen în practică. Ei au calculat că apele acestui oraș, care se varsă în mare, ar putea genera suficientă energie pentru a satisface nevoile populației locale. facilitati de tratament.