Vedvarende energi - det hører til det XNUMX. århundrede

På BP Statistical Review of World Energys hjemmeside kan du finde oplysninger om, at verdens energiforbrug i 2030 vil overstige det nuværende niveau med omkring en tredjedel. Derfor er de udviklede landes ønske at imødekomme de voksende behov ved hjælp af "grønne" teknologier fra vedvarende kilder (RES).

1. Havvindmøllepark

I Polen skal 2020 % af energien i 19 komme fra sådanne kilder. Under de nuværende forhold er dette ikke billig energi, så det udvikler sig primært takket være staternes økonomiske støtte.

Ifølge en analyse fra 2013 fra Vedvarende Energi Instituttet er omkostningerne ved at producere 1 MWh vedvarende energi varierer, afhængigt af kilden, fra 200 til endda 1500 zł.

Til sammenligning var engrosprisen på 1 MWh elektricitet i 2012 cirka 200 PLN. Det billigste i disse undersøgelser var at få energi fra flerbrændselsfyringsanlæg, dvs. medfyring og lossepladsgas. Den dyreste energi fås fra vand og termisk vand.

De mest kendte og synlige former for RES, dvs. vindmøller (1) og solpaneler (2), er dyrere. Men på længere sigt vil priserne på kul og for eksempel på atomenergi uundgåeligt stige. Forskellige undersøgelser (f.eks. en undersøgelse fra RWE-gruppen i 2012) viser, at de "konservative" og "nationale" kategorier, dvs. energikilder vil blive dyrere på sigt (3).

Og dette vil gøre vedvarende energi til et alternativ, ikke kun miljømæssigt, men også økonomisk. Det glemmes nogle gange, at fossile brændstoffer også er stærkt subsidierede af staten, og deres pris tager som udgangspunkt ikke højde for den negative indvirkning, de har på miljøet.

Sol-vand-vind cocktail

I 2009 publicerede professorerne Mark Jacobson (Stanford University) og Mark DeLucchi (University of California, Davis) en artikel i Scientific American, hvor de argumenterede for, at hele verden inden 2030 kunne skifte til vedvarende energi. I foråret 2013 gentog de deres beregninger for den amerikanske stat New York.

Efter deres mening kan det snart helt opgive fossile brændstoffer. Det her vedvarende kilder du kan få den nødvendige energi til transport, industri og befolkning. Energi vil komme fra den såkaldte WWS-blanding (vind, vand, sol – vind, vand, sol).

Hele 40 procent af energien vil komme fra havvindmølleparker, hvoraf knap 4 skal indsættes. På landjorden vil der være behov for mere end 10 personer. turbiner, der vil levere yderligere 10 procent af energien. De næste XNUMX procent vil komme fra næsten XNUMX procent af solfarme med strålingskoncentrationsteknologi.

Konventionelle solcelleanlæg vil tilføje 10 procent til hinanden. Yderligere 18 procent vil komme fra solcelleanlæg – i boliger, offentlige bygninger og virksomhedernes hovedkvarterer. Den manglende energi vil blive genopfyldt af geotermiske anlæg, vandkraftværker, tidevandsgeneratorer og alle andre vedvarende energikilder.

Forskere har beregnet, at gennem brug af et system baseret på vedvarende energi efterspørgslen efter energi - på grund af den større effektivitet af et sådant system - vil falde over hele landet med omkring 37 procent, og energipriserne vil stabilisere sig.

Der vil blive skabt flere job, end der vil gå tabt, da al energi vil blive produceret i staten. Derudover er det blevet anslået, at omkring 4 mennesker vil dø hvert år på grund af reduceret luftforurening. færre mennesker, og omkostningerne ved forurening vil falde med 33 milliarder dollars om året.

3. Energipriser frem til 2050 - RWE undersøgelse

Det betyder, at hele investeringen vil betale sig i løbet af cirka 17 år. Det er muligt, at det ville gå hurtigere, da staten kunne sælge en del af energien. Deler embedsmænd i staten New York optimismen i disse beregninger? Jeg tænker lidt ja og lidt nej.

De "dropper" jo ikke alt for at gøre forslaget til virkelighed, men investerer selvfølgelig i produktionsteknologier Vedvarende energi. New Yorks tidligere borgmester Michael Bloomberg meddelte for et par måneder siden, at verdens største losseplads, Freshkills Park på Staten Island, ville blive omdannet til et af verdens største solenergianlæg.

Hvor New Yorks affald nedbrydes, vil der blive genereret 10 megawatt energi. Resten af ​​Freshkills-territoriet, eller næsten 600 hektar, bliver omdannet til grønne områder af parkkarakter.

Hvor er de fornybare regler

Mange lande er allerede godt på vej mod en grønnere fremtid. De skandinaviske lande har længe overskredet tærsklen på 50 % for at få energi fra vedvarende kilder. Ifølge data offentliggjort i efteråret 2014 af den internationale miljøorganisation WWF, producerer Skotland allerede mere energi fra vindmøller, end alle skotske husstande har brug for.

Disse tal viser, at skotske vindmøller i oktober 2014 producerede elektricitet svarende til 126 procent af de lokale hjems behov. Samlet set kommer 40 procent af den energi, der produceres i denne region, fra vedvarende kilder.

Ze vedvarende kilder mere end halvdelen af ​​spansk energi kommer fra. Halvdelen af ​​den halvdel kommer fra vandkilder. En femtedel af al spansk energi kommer fra vindmølleparker. I den mexicanske by La Paz er der til gengæld et solcelleanlæg Aura Solar I med en kapacitet på 39 MW.

Derudover er installationen af ​​en anden 30 MW Groupotec I-farm ved at være færdig, takket være hvilken byen snart kan blive fuldstændig forsynet med energi fra vedvarende kilder. Et eksempel på et land, der konsekvent har gennemført en politik for at øge andelen af ​​energi fra vedvarende energikilder gennem årene, er Tyskland.

Ifølge Agora Energiewende udgjorde vedvarende energi i 2014 25,8 % af forsyningen her i landet. I 2020 skulle Tyskland modtage mere end 40 procent fra disse kilder. Energitransformationen i Tyskland handler ikke kun om at opgive atom- og kulenergi til fordel for vedvarende energi i energisektoren.

Det skal ikke glemmes, at Tyskland også er førende i skabelsen af ​​løsninger til "passivhuse", som stort set undværer varmesystemer. "Vores mål om, at 2050 procent af Tysklands elektricitet skal komme fra vedvarende kilder i 80, forbliver på plads," sagde den tyske kansler Angela Merkel for nylig.

Nye solpaneler

I laboratorier er der en konstant kamp for at forbedre effektiviteten. vedvarende energikilder – for eksempel solcelleceller. Solceller, som omdanner vores stjernes lysenergi til elektricitet, nærmer sig en effektivitetsrekord på 50 procent.

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

Systemer på markedet i dag viser dog en effektivitet på højst 20 procent. Avancerede solcellepaneler, der konverterer så effektivt solspektrum energi - fra infrarød, gennem det synlige område, til ultraviolet - de består faktisk ikke af én, men fire celler.

Halvlederlag er overlejret på hinanden. Hver af dem er ansvarlige for at opnå en anden række bølger fra spektret. Denne teknologi er forkortet CPV (concentrator photovoltaics) og er tidligere blevet testet i rummet.

Sidste år skabte ingeniører ved Massachusetts Institute of Technology (MIT) for eksempel et materiale bestående af grafitflager placeret på kulstofskum (4). Placeret i vand og rettet mod det af solens stråler, danner det vanddamp, der omdanner op til 85 procent af al solstrålingsenergi til det.

Det nye materiale fungerer meget enkelt - porøs grafit i sin overdel er i stand til perfekt at absorbere og lagre solenergiog i bunden er der et kulstoflag, delvist fyldt med luftbobler (så materialet kan flyde på vand), der forhindrer varmeenergi i at slippe ud i vandet.

5. Fotovoltaiske antenner i en mark med solsikker

Tidligere dampsolløsninger skulle koncentrere solens stråler endda tusind gange for at virke.

MITs nye løsning kræver kun ti gange koncentrationen, hvilket gør hele opsætningen relativt billig.

Eller måske prøve at kombinere en parabol med en solsikke i én teknologi? Ingeniører hos Airlight Energy, en schweizisk virksomhed baseret i Biasca, ønsker at bevise, at det er muligt.

De udviklede 5-meter plader udstyret med solpaneler, der ligner satellit-tv-antenner eller radioteleskoper og sporer solens stråler som solsikker (XNUMX).

De formodes at være specielle energisamlere, der ikke kun leverer elektricitet til solceller, men også varme, rent vand og endda, efter brug af en varmepumpe, forsyner et køleskab med strøm.

Spejle spredt over deres overflade transmitterer indfaldende solstråling og fokuserer den på panelerne, endda op til 2 gange. Hvert af de seks arbejdspaneler er udstyret med 25 fotovoltaiske chips afkølet af vand, der strømmer gennem mikrokanaler.

Takket være koncentrationen af ​​energi arbejder fotovoltaiske moduler fire gange mere effektivt. Når den er udstyret med et havvandsafsaltningsanlæg, bruger enheden varmt vand til at producere 2500 liter ferskvand om dagen.

I fjerntliggende områder kan der installeres vandfiltreringsudstyr i stedet for afsaltningsanlæg. Hele 10m blomsterantennestrukturen kan foldes sammen og nemt transporteres med en lille lastbil. Ny idé til brug af solenergi i mindre udviklede områder er det Solarkiosk (6).

Enheder af denne type er udstyret med en Wi-Fi-router og kan oplade mere end 200 mobiltelefoner om dagen eller forsyne et minikøleskab, hvori f.eks. nødvendig medicin kan opbevares. Dusinvis af sådanne kiosker er allerede blevet lanceret. De opererede hovedsageligt i Etiopien, Botswana og Kenya.

7. Pertamina skyskraberprojekt

Energisk arkitektur

Den 99 etager høje skyskraber Pertamina (7), som efter planen skal bygges i Jakarta, Indonesiens hovedstad, skal producere lige så meget energi, som den forbruger. Dette er den første bygning af sin størrelse i verden. Bygningens arkitektur var tæt forbundet med placeringen - den tillader kun den nødvendige solstråling at trænge ind, så du kan spare resten af ​​solens energi.

8. Grøn Mur i Barcelona

Det afkortede tårn fungerer som en tunnel at bruge Vindenergi. Der er installeret solcellepaneler på hver side af anlægget, hvilket gør det muligt at producere energi hele dagen, på ethvert tidspunkt af året.

Bygningen får et integreret geotermisk kraftværk, som komplementerer sol- og vindkraft.

I mellemtiden har tyske forskere fra universitetet i Jena udarbejdet et projekt for "smarte facader" af bygninger. Lystransmission kan justeres ved at trykke på en knap. Ikke kun er de udstyret med solceller, men også til dyrkning af alger til produktion af biobrændstof.

Projektet Large Area Hydraulic Windows (LaWin) er støttet af europæiske midler under Horizon 2020-programmet. Miraklet med moderne grøn teknologi, der spirer på facaden af ​​Raval-teatret i Barcelona, ​​har ikke meget at gøre med ovenstående koncept (8).

Den lodrette have designet af Urbanarbolismo er fuldstændig selvstændig. Planter vandes af et kunstvandingssystem, hvis pumper drives af genereret energi solcellepaneler integreres med systemet.

Vand kommer til gengæld fra nedbør. Regnvand løber ned i tagrender og ind i en lagertank, hvorfra det så pumpes af solcelledrevne pumper. Der er ingen ekstern strømforsyning.

Det intelligente system vander planterne efter deres behov. Flere og flere strukturer af denne type dukker op i stor skala. Et eksempel er Solar Powered National Stadium i Kaohsiung, Taiwan (9).

Designet af den japanske arkitekt Toyo Ito og idriftsat tilbage i 2009, er den dækket af 8844 solcelleceller og kan generere op til 1,14 gigawatt-timers energi om året, hvilket dækker 80 procent af områdets behov.

9. Solar stadion i Taiwan

Får smeltede salte energi?

Energilagring i form af smeltet salt er ukendt. Denne teknologi bruges i store solenergianlæg, såsom det nyligt åbnede Ivanpah i Mojave-ørkenen. Ifølge det stadig ukendte firma Halotechnics fra Californien er denne teknik så lovende, at dens anvendelse kan udvides til hele energiindustrien, naturligvis især vedvarende, hvor spørgsmålet om at opbevare overskud i lyset af energimangel er et centralt problem.

Virksomheden hævder, at lagring af energi på denne måde er halv pris af batterier, forskellige typer af store batterier. Prismæssigt kan den konkurrere med pumpede lagersystemer, der som bekendt kun kan anvendes under gunstige markforhold. Denne teknologi har dog sine ulemper.

For eksempel kan kun 70 procent af den energi, der er lagret i smeltede salte, genbruges som elektricitet (90 procent i batterier). Halotechnics arbejder i øjeblikket på effektiviteten af ​​disse systemer, herunder anvendelse af varmepumper og forskellige saltblandinger.

10. Smeltede salttanke til energilagring

Demonstrationsanlægget blev taget i brug på Sandia National Laboratories i Arbuquerque, New Mexico, USA. energilagring med smeltet salt. Den er specielt designet til at fungere med CLFR-teknologi, som bruger spejle, der lagrer solenergi til at opvarme sprøjtevæsken.

Det er smeltet salt i en tank. Systemet tager saltet fra den kolde tank (290°C), bruger varmen fra spejlene og opvarmer væsken til en temperatur på 550°C, hvorefter den overføres til næste tank (10). Når det er nødvendigt, ledes det smeltede salt ved høj temperatur gennem en varmeveksler for at generere damp til elproduktion.

Til sidst føres det smeltede salt tilbage til det kolde reservoir, og processen gentages i en lukket sløjfe. Sammenlignende undersøgelser har vist, at brug af smeltet salt som arbejdsvæske tillader drift ved høje temperaturer, reducerer mængden af ​​salt, der er nødvendig til opbevaring, og eliminerer behovet for to sæt varmevekslere i systemet, hvilket reducerer systemets omkostninger og kompleksitet.

En løsning der giver energilagring i mindre målestok er det muligt at installere et paraffinbatteri med solfangere på taget. Dette er en teknologi udviklet ved det spanske universitet i Baskerlandet (Universidad del Pais Vasco/Euskal Herriko Uniberstitatea).

Det er beregnet til brug af den gennemsnitlige husstand. Hoveddelen af ​​enheden er lavet af aluminiumsplader nedsænket i paraffin. Vand bruges som et energioverførselsmedium, ikke som et lagringsmedium. Denne opgave hører til paraffin, som tager varme fra aluminiumsplader og smelter ved en temperatur på 60°C.

I denne opfindelse frigives elektrisk energi ved at afkøle voksen, som afgiver varme til de tynde paneler. Forskere arbejder på yderligere at forbedre effektiviteten af ​​processen ved at erstatte paraffinen med et andet materiale, såsom en fedtsyre.

Energi produceres i processen med faseovergang. Installationen kan have en anden form i overensstemmelse med bygningers konstruktionskrav. Du kan endda bygge såkaldte falske lofter.

Nye ideer, nye måder

Gadelys, udviklet af det hollandske firma Kaal Masten, kan installeres hvor som helst, selv i ikke-elektrificerede områder. De behøver ikke et elektrisk netværk for at fungere. De lyser kun takket være solpaneler.

Søjlerne i disse fyrtårne ​​er dækket af solpaneler. Designeren hævder, at de i løbet af dagen kan akkumulere så meget energi, at de så gløder hele natten. Selv overskyet vejr slår dem ikke fra. Inkluderer et imponerende sæt batterier energibesparende lamper LYSDIODE.

Spirit (11), som denne lommelygte blev navngivet, skal udskiftes hvert par år. Interessant nok er disse batterier fra et miljømæssigt synspunkt nemme at håndtere.

I mellemtiden bliver der plantet solcelletræer i Israel. Der ville ikke være noget ekstraordinært i dette, hvis det ikke var for det faktum, at der i stedet for blade er installeret solpaneler i disse beplantninger, som modtager energi, som så bruges til at oplade mobile enheder, køle vand og udsende et Wi-Fi-signal.

Designet, kaldet eTree (12), består af en metal "stamme", der forgrener sig, og på grenene solpaneler. Den energi, der modtages med deres hjælp, lagres lokalt og kan "overføres" til batterierne på smartphones eller tablets via en USB-port.

12. Elektronisk trætræ

Det vil også blive brugt til at producere en vandkilde til dyr og endda mennesker. Træer bør også bruges som lanterner om natten.

De kan udstyres med informationsdisplay med flydende krystaller. De første bygninger af denne type dukkede op i Khanadiv Park, nær byen Zikhron Yaakov.

Udgaven med syv paneler genererer 1,4 kilowatt strøm, som kan drive 35 gennemsnitlige bærbare computere. I mellemtiden bliver potentialet for vedvarende energi stadig opdaget nye steder, såsom hvor floder løber ud i havet og smelter sammen med saltvand.

En gruppe videnskabsmænd fra Massachusetts Institute of Technology (MIT) besluttede at studere fænomenerne omvendt osmose i miljøer, hvor vand med forskellige saltholdighedsniveauer er blandet. Der er en trykforskel ved grænsen af ​​disse centre. Når vand passerer gennem denne grænse, accelererer det, hvilket er en kilde til betydelig energi.

Forskere fra University of Boston gik ikke langt for at teste dette fænomen i praksis. De beregnede, at vandet i denne by, der strømmer ud i havet, kunne generere nok energi til at opfylde den lokale befolknings behov. behandlingsfaciliteter.