Obnovljiva energija - pripada XNUMX. stoljeću

Na web stranici BP Statistical Review of World Energy možete pronaći informaciju da će do 2030. svjetska potrošnja energije premašiti sadašnju razinu za oko trećinu. Stoga je želja razvijenih zemalja zadovoljiti rastuće potrebe uz pomoć „zelenih“ tehnologija iz obnovljivih izvora (OIE).

1. Vjetroelektrana na moru

U Poljskoj bi do 2020. 19% energije trebalo dolaziti iz takvih izvora. U sadašnjim uvjetima to nije jeftina energija, pa se razvija uglavnom zahvaljujući financijskoj potpori država.

Prema analizi Instituta za obnovljivu energiju iz 2013., trošak proizvodnje 1 MWh obnovljiva energija varira, ovisno o izvoru, od 200 do čak 1500 zl.

Za usporedbu, veleprodajna cijena 1 MWh električne energije u 2012. iznosila je približno 200 PLN. Najjeftinije u ovim studijama bilo je dobivanje energije iz višegorivnih postrojenja za izgaranje, t.j. zajedničkog paljenja i deponijskog plina. Najskuplja energija dobiva se iz vode i termalnih voda.

Najpoznatiji i vidljiviji oblici OIE, tj. vjetroturbine (1) i solarni paneli (2), skuplji su. Međutim, dugoročno će cijene ugljena i, primjerice, nuklearne energije neizbježno rasti. Razne studije (primjerice, studija RWE grupe iz 2012.) pokazuju da "konzervativna" i "nacionalna" kategorija, t.j. izvori energije dugoročno će poskupjeti (3).

A to će obnovljivu energiju učiniti alternativom ne samo ekološkom, već i ekonomskom. Ponekad se zaboravlja da su fosilna goriva također jako subvencionirana od strane države, a njihova cijena u pravilu ne uzima u obzir negativan utjecaj koji imaju na okoliš.

Koktel solarno-voda-vjetar

Godine 2009. profesori Mark Jacobson (Sveučilište Stanford) i Mark Delucchi (Sveučilište Kalifornije, Davis) objavili su članak u Scientific Americanu tvrdeći da bi se do 2030. cijeli svijet mogao prebaciti na obnovljiva energija. U proljeće 2013. ponovili su svoje izračune za američku državu New York.

Prema njihovom mišljenju, uskoro bi mogla potpuno napustiti fosilna goriva. to obnovljivi izvori možete dobiti energiju potrebnu za transport, industriju i stanovništvo. Energija će dolaziti iz takozvane WWS mješavine (vjetar, voda, sunce - vjetar, voda, sunce).

Čak 40 posto energije dolazit će iz vjetroelektrana na moru, od čega će trebati raspoređeno gotovo trinaest tisuća. Na kopnu će biti potrebno više od 4 osobe. turbine koje će osigurati još 10 posto energije. Sljedećih 10 posto dolazi iz gotovo XNUMX posto solarnih farmi s tehnologijom koncentracije zračenja.

Konvencionalne fotonaponske instalacije dodat će jedna drugoj 10 posto. Još 18 posto dolazi od solarnih instalacija - u domovima, javnim zgradama i sjedištima poduzeća. Nedostajuću energiju nadoknadit će geotermalne elektrane, hidroelektrane, generatori plime i oseke i svi drugi obnovljivi izvori energije.

Znanstvenici su izračunali da kroz korištenje sustava na temelju obnovljiva energija potražnja za energijom – zahvaljujući većoj učinkovitosti takvog sustava – pasti će u cijeloj državi za oko 37 posto, a cijene energije će se stabilizirati.

Više će se radnih mjesta otvoriti nego što će biti izgubljeno jer će se sva energija proizvoditi u državi. Osim toga, procjenjuje se da će oko 4 ljudi umrijeti svake godine zbog smanjenog onečišćenja zraka. manje ljudi, a trošak zagađenja će pasti za 33 milijarde dolara godišnje.

3. Cijene energije do 2050. - RWE studija

To znači da će se cjelokupna investicija isplatiti za oko 17 godina. Moguće je da bi to bilo brže, jer bi država mogla prodati dio energije. Dijele li dužnosnici države New York optimizam ovih izračuna? Mislim malo da, a malo ne.

Uostalom, ne odbacuju sve kako bi prijedlog postao stvarnost, nego, naravno, ulažu u proizvodne tehnologije Obnovljiva energija. Bivši gradonačelnik New Yorka Michael Bloomberg prije nekoliko mjeseci najavio je da će najveće odlagalište na svijetu, Freshkills Park na Staten Islandu, biti preuređeno u jednu od najvećih solarnih elektrana na svijetu.

Gdje se njujorški otpad razgradi, proizvest će se 10 megavata energije. Ostatak teritorija Freshkillsa, odnosno gotovo 600 hektara, pretvorit će se u zelene površine parkovnog karaktera.

Gdje su pravila obnovljivih izvora

Mnoge su zemlje već na dobrom putu ka zelenijoj budućnosti. Skandinavske zemlje odavno su premašile prag od 50% za dobivanje energije iz obnovljivi izvori. Prema podacima koje je u jesen 2014. objavila međunarodna ekološka organizacija WWF, Škotska već proizvodi više energije iz vjetrenjača nego što je potrebno svim škotskim kućanstvima.

Ove brojke pokazuju da su u listopadu 2014. škotske vjetroturbine proizvodile električnu energiju jednaku 126 posto potreba lokalnih domova. Sveukupno, 40 posto energije proizvedene u ovoj regiji dolazi iz obnovljivih izvora.

Ze obnovljivi izvori više od polovice španjolske energije dolazi iz. Polovica te polovice dolazi iz izvora vode. Jedna petina sve španjolske energije dolazi iz vjetroelektrana. U meksičkom gradu La Pazu, pak, postoji solarna elektrana Aura Solar I snage 39 MW.

Osim toga, pri kraju je montaža druge farme Groupotec I od 30 MW, zahvaljujući kojoj se grad uskoro može u potpunosti opskrbiti energijom iz obnovljivih izvora. Primjer zemlje koja je godinama dosljedno provodila politiku povećanja udjela energije iz obnovljivih izvora je Njemačka.

Prema Agora Energiewende, u 2014. godini obnovljiva energija činila je 25,8% opskrbe u ovoj zemlji. Do 2020. Njemačka bi iz tih izvora trebala dobiti više od 40 posto. Energetska transformacija Njemačke nije samo napuštanje nuklearne energije i energije ugljena u korist obnovljiva energija u energetskom sektoru.

Ne treba zaboraviti da je Njemačka i lider u stvaranju rješenja za "pasivne kuće", koje uglavnom prolaze bez sustava grijanja. “Naš cilj da 2050 posto njemačke električne energije dolazi iz obnovljivih izvora do 80. ostaje na snazi”, nedavno je rekla njemačka kancelarka Angela Merkel.

Novi solarni paneli

U laboratorijima se vodi stalna borba za poboljšanje učinkovitosti. obnovljivi izvori energije – na primjer, fotonaponske ćelije. Solarne ćelije, koje svjetlosnu energiju naše zvijezde pretvaraju u električnu, približavaju se rekordu učinkovitosti od 50 posto.

4. Grafen na pjeni za pretvorbu solarne energije u paru s MIT-om

Međutim, sustavi na tržištu danas pokazuju učinkovitost ne veću od 20 posto. Najsuvremeniji fotonaponski paneli koji se tako učinkovito pretvaraju energija sunčevog spektra - od infracrvenog, preko vidljivog područja, do ultraljubičastog - zapravo se sastoje ne od jedne, nego od četiri stanice.

Poluvodički slojevi su postavljeni jedan na drugi. Svaki od njih je odgovoran za dobivanje različitog raspona valova iz spektra. Ova tehnologija je skraćeno CPV (concentrator photovoltaics) i prethodno je testirana u svemiru.

Prošle godine, na primjer, inženjeri s Massachusetts Institute of Technology (MIT) stvorili su materijal koji se sastoji od grafitnih pahuljica postavljenih na ugljičnu pjenu (4). Postavljen u vodu i usmjeren na nju sunčevim zrakama, tvori vodenu paru, pretvarajući u nju do 85 posto sve energije sunčevog zračenja.

Novi materijal djeluje vrlo jednostavno - porozni grafit u svom gornjem dijelu može savršeno upijati i pohranjuju sunčevu energijua na dnu je sloj ugljika, djelomično ispunjen mjehurićima zraka (tako da materijal može plutati na vodi), sprječavajući izlazak toplinske energije u vodu.

5. Fotonaponske antene u polju suncokreta

Prethodne parne solarne otopine morale su koncentrirati sunčeve zrake čak i tisuću puta da bi funkcionirale.

Novo rješenje MIT-a zahtijeva samo deset puta veću koncentraciju, što cijelu postavku čini relativno jeftinom.

Ili možda pokušati kombinirati satelitsku antenu sa suncokretom u jednoj tehnologiji? Inženjeri Airlight Energy, švicarske tvrtke sa sjedištem u Biasci, žele dokazati da je to moguće.

Razvili su ploče od 5 metara opremljene kompleksima solarnih nizova koji nalikuju satelitskim TV antenama ili radioteleskopima i prate sunčeve zrake poput suncokreta (XNUMX).

Oni bi trebali biti posebni kolektori energije, koji opskrbljuju fotonaponske ćelije ne samo električnom energijom, već i toplinom, čistom vodom, pa čak i, nakon korištenja toplinske pumpe, napajaju hladnjak.

Zrcala raspršena po njihovoj površini prenose upadno sunčevo zračenje i usmjeravaju ga na ploče, čak i do 2 puta. Svaki od šest radnih panela opremljen je s 25 fotonaponskih čipova hlađenih vodom koja teče kroz mikrokanale.

Zahvaljujući koncentraciji energije, fotonaponski moduli rade četiri puta učinkovitije. Kada je opremljen postrojenjem za desalinizaciju morske vode, jedinica koristi toplu vodu za proizvodnju 2500 litara slatke vode dnevno.

U udaljenim područjima umjesto postrojenja za desalinizaciju može se instalirati oprema za filtriranje vode. Cijela 10m cvjetna antenska struktura može se sklopiti i lako transportirati malim kamionom. Nova ideja za korištenje sunčeve energije u manje razvijenim područjima to je Solarkiosk (6).

Ova vrsta uređaja opremljena je Wi-Fi usmjerivačem i može napuniti više od 200 mobitela dnevno ili napajati mini hladnjak u kojem se, primjerice, mogu pohraniti esencijalni lijekovi. Deseci takvih kioska već su pokrenuti. Uglavnom su djelovali u Etiopiji, Bocvani i Keniji.

7. Projekt nebodera Pertamina

Energetska arhitektura

Neboder Pertamina (99) od 7 katova koji se planira graditi u Jakarti, glavnom gradu Indonezije, trebao bi proizvoditi onoliko energije koliko i troši. Ovo je prva zgrada takve veličine na svijetu. Arhitektura zgrade bila je usko povezana s lokacijom - dopušta samo potrebno sunčevo zračenje da uđe, što vam omogućuje da uštedite ostatak sunčeve energije.

8. Zeleni zid u Barceloni

Krnji toranj djeluje kao tunel za korištenje energija vjetra. Sa svake strane objekta postavljeni su fotonaponski paneli, što omogućuje proizvodnju energije tijekom cijelog dana, u bilo koje doba godine.

Zgrada će imati integriranu geotermalnu elektranu za dopunu solarne i vjetroelektrane.

U međuvremenu, njemački istraživači sa Sveučilišta u Jeni pripremili su projekt za "pametne fasade" zgrada. Prijenos svjetla se može podesiti pritiskom na tipku. Ne samo da su opremljeni fotonaponskim ćelijama, već i za uzgoj algi za proizvodnju biogoriva.

Projekt Large Area Hydraulic Windows (LaWin) podržan je europskim fondovima u okviru programa Horizon 2020. Čudo moderne zelene tehnologije koje niče na pročelju kazališta Raval u Barceloni nema puno veze s navedenim konceptom (8).

Vertikalni vrt koji je dizajnirao Urbanarbolismo potpuno je samostalan. Biljke se navodnjavaju sustavom za navodnjavanje čije se pumpe pokreću energijom koja se stvara fotonaponski paneli integrira se sa sustavom.

Voda, pak, dolazi iz oborina. Kišnica teče niz oluke u spremnik za skladištenje, odakle se zatim crpi pomoću solarnih pumpi. Nema vanjskog napajanja.

Inteligentni sustav zalijeva biljke prema njihovim potrebama. Sve više i više struktura ovog tipa pojavljuje se u velikim razmjerima. Primjer je Nacionalni stadion na solarni pogon u Kaohsiungu, Tajvan (9).

Dizajniran od strane japanskog arhitekta Toyo Itoa i pušten u rad 2009. godine, pokriven je s 8844 fotonaponskih ćelija i može proizvesti do 1,14 gigavat-sati energije godišnje, opskrbljujući 80 posto potreba područja.

9. Solarni stadion na Tajvanu

Hoće li rastaljene soli dobiti energiju?

Pohrana energije u obliku rastaljene soli je nepoznat. Ova tehnologija se koristi u velikim solarnim elektranama, poput nedavno otvorenog Ivanpaha u pustinji Mojave. Prema još nepoznatoj tvrtki Halotechnics iz Kalifornije, ova tehnika toliko je obećavajuća da se njezina primjena može proširiti na cijeli energetski sektor, a posebno na obnovljive, naravno, gdje je pitanje skladištenja viškova u uvjetima nestašice energije ključni problem.

Predstavnici tvrtke kažu da je skladištenje energije na ovaj način upola manje od baterija, raznih vrsta velikih baterija. Što se tiče cijene, može se natjecati s pumpnim sustavima za skladištenje, koji se, kao što znate, mogu koristiti samo pod povoljnim terenskim uvjetima. Međutim, ova tehnologija ima svoje nedostatke.

Na primjer, samo 70 posto energije pohranjene u rastaljenim solima može se ponovno iskoristiti kao električna energija (90 posto u baterijama). Halotechnics trenutno radi na učinkovitosti ovih sustava, uključujući korištenje toplinskih pumpi i raznih mješavina soli.

10. Spremnici otopljene soli za skladištenje energije

Demonstracijska tvornica puštena je u rad u Sandia National Laboratories u Arbuquerqueu, New Mexico, SAD. Pohrana energije s rastopljenom soli. Posebno je dizajniran za rad s CLFR tehnologijom, koja koristi zrcala koja pohranjuju sunčevu energiju za zagrijavanje tekućine za raspršivanje.

To je rastopljena sol u spremniku. Sustav uzima sol iz hladnog spremnika (290°C), koristi toplinu zrcala i zagrijava tekućinu na temperaturu od 550°C, nakon čega je prenosi u sljedeći spremnik (10). Kada je potrebno, rastopljena sol visoke temperature prolazi kroz izmjenjivač topline kako bi se stvorila para za proizvodnju električne energije.

Na kraju se rastaljena sol vraća u hladni rezervoar i postupak se ponavlja u zatvorenoj petlji. Komparativna istraživanja su pokazala da korištenje rastaljene soli kao radnog fluida omogućuje rad na visokim temperaturama, smanjuje količinu soli potrebne za skladištenje i eliminira potrebu za dva seta izmjenjivača topline u sustavu, smanjujući troškove i složenost sustava.

Rješenje koje pruža Pohrana energije u manjem obimu moguće je na krov postaviti parafinsku bateriju sa solarnim kolektorima. Ovo je tehnologija razvijena na Španjolskom sveučilištu Baskije (Universidad del Pais Vasco/Euskal Herriko Uniberstitatea).

Namijenjen je za korištenje u prosječnom kućanstvu. Glavno tijelo uređaja izrađeno je od aluminijskih ploča uronjenih u parafin. Voda se koristi kao medij za prijenos energije, a ne kao medij za pohranu. Taj zadatak pripada parafinu, koji uzima toplinu od aluminijskih ploča i topi se na temperaturi od 60°C.

U ovom izumu električna energija se oslobađa hlađenjem voska, koji daje toplinu na tanke ploče. Znanstvenici rade na daljnjem poboljšanju učinkovitosti procesa zamjenom parafina drugim materijalom, kao što je masna kiselina.

Energija se proizvodi tijekom procesa faznog prijelaza. Instalacija može imati različit oblik u skladu sa zahtjevima građenja zgrada. Možete čak izgraditi i takozvane spuštene stropove.

Nove ideje, novi načini

Ulična rasvjeta, koju je razvila nizozemska tvrtka Kaal Masten, može se postaviti bilo gdje, čak i u neelektrificiranim područjima. Za rad im nije potrebna električna mreža. Sjaju samo zahvaljujući solarnim panelima.

Stupovi ovih svjetionika prekriveni su solarnim panelima. Dizajnerica tvrdi da tijekom dana mogu akumulirati toliko energije da onda svijetle cijelu noć. Čak ih ni oblačno vrijeme neće isključiti. Uključuje impresivan set baterija štedne svjetiljke DIODA KOJA EMITIRA SVJETLO.

Spirit (11), kako je ova svjetiljka dobila ime, treba mijenjati svakih nekoliko godina. Zanimljivo, s ekološkog stajališta, ovim baterijama je lako rukovati.

U međuvremenu se u Izraelu sade solarna stabla. U tome ne bi bilo ništa izvanredno da nije u tim nasadima umjesto lišća postavljeni solarni paneli koji primaju energiju koja se potom koristi za punjenje mobilnih uređaja, hlađenje vode i emitiranje Wi-Fi signala.

Dizajn, nazvan eTree (12), sastoji se od metalnog "debla" koji se grana, a na granama solarni paneli. Energija primljena uz njihovu pomoć pohranjuje se lokalno te se preko USB priključka može "prenijeti" na baterije pametnih telefona ili tableta.

12. Elektronsko stablo stabla

Također će se koristiti za proizvodnju izvora vode za životinje, pa čak i za ljude. Drveće treba koristiti i kao svjetiljke noću.

Mogu biti opremljeni informacijskim zaslonima s tekućim kristalima. Prve zgrade ovog tipa pojavile su se u parku Khanadiv, u blizini grada Zikhron Yaakov.

Verzija sa sedam panela generira 1,4 kilovata snage, što može napajati 35 prosječnih prijenosnih računala. U međuvremenu, potencijal za obnovljivu energiju još uvijek se otkriva na novim mjestima, poput onih gdje se rijeke ulijevaju u more i spajaju sa slanom vodom.

Skupina znanstvenika s Massachusetts Institute of Technology (MIT) odlučila je proučavati fenomene reverzne osmoze u okruženjima u kojima se miješaju vode različite razine slanosti. Na granici ovih centara postoji razlika u tlaku. Kada voda prolazi kroz ovu granicu, ona se ubrzava, što je izvor značajne energije.

Znanstvenici sa Sveučilišta u Bostonu nisu otišli daleko kako bi testirali ovaj fenomen u praksi. Izračunali su da bi vode ovog grada, koje se ulijevaju u more, mogle proizvesti dovoljno energije za zadovoljavanje potreba lokalnog stanovništva. postrojenja za tretman.