Uusiutuva energia - se kuuluu XNUMX-luvulle

BP Statistical Review of World Energy -sivustolta löytyy tietoa, että vuoteen 2030 mennessä maailman energiankulutus ylittää nykyisen tason noin kolmanneksella. Siksi kehittyneiden maiden toiveena on vastata kasvaviin tarpeisiin uusiutuvista lähteistä peräisin olevan "vihreän" teknologian (RES) avulla.

1. Merituulipuisto

Puolassa vuoteen 2020 mennessä 19 prosentin energiasta pitäisi olla peräisin tällaisista lähteistä. Nykyolosuhteissa tämä ei ole halpaa energiaa, joten se kehittyy pääasiassa valtioiden taloudellisen tuen ansiosta.

Uusiutuvan energian instituutin vuonna 2013 tekemän analyysin mukaan 1 MWh:n tuotantokustannukset uusiutuva energia vaihtelee lähteestä riippuen 200 - jopa 1500 zł.

Vertailun vuoksi: 1 MWh:n sähkön tukkuhinta vuonna 2012 oli noin 200 zlotya. Näissä tutkimuksissa halvinta oli saada energiaa monipolttoainepolttolaitoksista, ts. rinnakkaispoltto ja kaatopaikkakaasu. Kalleinta energiaa saadaan vedestä ja lämpövesistä.

Uusiutuvan energian tunnetuimmat ja näkyvimmät muodot eli tuuliturbiinit (1) ja aurinkopaneelit (2) ovat kalliimpia. Pitkällä aikavälillä hiilen ja esimerkiksi ydinenergian hinnat kuitenkin väistämättä nousevat. Erilaiset tutkimukset (esim. RWE-ryhmän tutkimus vuonna 2012) osoittavat, että "konservatiiviset" ja "kansalliset" kategoriat, ts. energialähteet tulee pitkällä aikavälillä kalliimmaksi (3).

Ja tämä tekee uusiutuvasta energiasta vaihtoehdon paitsi ympäristön kannalta myös taloudelliseksi. Joskus unohdetaan, että myös fossiiliset polttoaineet ovat valtion vahvasti tukemia, eikä niiden hinnassa pääsääntöisesti oteta huomioon niiden kielteisiä ympäristövaikutuksia.

Aurinko-vesi-tuuli cocktail

Vuonna 2009 professorit Mark Jacobson (Stanfordin yliopisto) ja Mark DeLucchi (University of California, Davis) julkaisivat artikkelin Scientific American -lehdessä väittäen, että vuoteen 2030 mennessä koko maailma voisi siirtyä uusiutuva energia. Keväällä 2013 he toistivat laskelmansa Yhdysvaltain New Yorkin osavaltion osalta.

Heidän mielestään se saattaa pian hylätä fossiiliset polttoaineet kokonaan. se uusiutuvista lähteistä saat liikenteen, teollisuuden ja väestön tarvitseman energian. Energia tulee niin kutsutusta WWS-seoksesta (tuuli, vesi, aurinko - tuuli, vesi, aurinko).

Jopa 40 prosenttia energiasta tulee offshore-tuulipuistoista, joista lähes 4 10 on otettava käyttöön. Maalla tarvitaan yli 10 henkilöä. turbiineja, jotka tuottavat vielä XNUMX prosenttia energiasta. Seuraavat XNUMX prosenttia tulee lähes XNUMX prosentilta säteilyn keskittymisteknologiaa käyttävistä aurinkotiloista.

Perinteiset aurinkosähköasennukset lisäävät toisiaan 10 prosenttia. Toinen 18 prosenttia tulee aurinkosähköasennuksista - koteihin, julkisiin rakennuksiin ja yritysten pääkonttoreihin. Puuttuvaa energiaa korvataan geotermisillä laitoksilla, vesivoimaloilla, vuorovesigeneraattoreilla ja kaikilla muilla uusiutuvilla energialähteillä.

Tutkijat ovat laskeneet, että käyttämällä järjestelmää, joka perustuu uusiutuva energia energian kysyntä - tällaisen järjestelmän paremman tehokkuuden vuoksi - laskee koko osavaltiossa noin 37 prosenttia ja energian hinnat vakiintuvat.

Työpaikkoja syntyy enemmän kuin katoaa, kun kaikki energia tuotetaan valtiossa. Lisäksi on arvioitu, että noin 4 33 ihmistä kuolee vuosittain ilmansaasteiden vähenemisen vuoksi. vähemmän ihmisiä, ja saastekustannukset laskevat XNUMX miljardilla dollarilla vuodessa.

3. Energian hinnat vuoteen 2050 asti - RWE-tutkimus

Tämä tarkoittaa, että koko investointi maksaa itsensä takaisin noin 17 vuodessa. On mahdollista, että se olisi nopeampi, koska valtio voisi myydä osan energiasta. Jakavatko New Yorkin osavaltion virkamiehet näiden laskelmien optimismin? Mielestäni hieman kyllä ​​ja vähän ei.

Loppujen lopuksi he eivät "pudota" kaikkea tehdäkseen ehdotuksesta totta, mutta tietysti he investoivat tuotantoteknologioihin Uusiutuva energia. New Yorkin entinen pormestari Michael Bloomberg ilmoitti muutama kuukausi sitten, että maailman suurin kaatopaikka, Freshkills Park Staten Islandilla, muutetaan yhdeksi maailman suurimmista aurinkovoimaloista.

Siellä missä New Yorkin jäte hajoaa, syntyy 10 megawattia energiaa. Loput Freshkillsin alueesta, eli lähes 600 hehtaaria, muutetaan puistoluonteisiksi viheralueiksi.

Missä ovat uusiutuvat säännöt

Monet maat ovat jo hyvällä matkalla kohti vihreämpää tulevaisuutta. Skandinavian maat ovat jo pitkään ylittäneet 50 prosentin kynnyksen energian saannissa uusiutuvista lähteistä. Kansainvälisen ympäristöjärjestön WWF:n syksyllä 2014 julkaisemien tietojen mukaan Skotlanti tuottaa jo nyt enemmän energiaa tuulimyllyistä kuin kaikki skotlantilaiset kotitaloudet tarvitsevat.

Nämä luvut osoittavat, että lokakuussa 2014 skotlantilaiset tuuliturbiinit tuottivat sähköä, joka vastasi 126 prosenttia paikallisten kotitalouksien tarpeesta. Kaiken kaikkiaan 40 prosenttia tällä alueella tuotetusta energiasta tulee uusiutuvista lähteistä.

Ze uusiutuvista lähteistä yli puolet Espanjan energiasta tulee. Puolet tästä puolesta tulee vesilähteistä. Viidesosa kaikesta Espanjan energiasta tulee tuulivoimaloista. Meksikon La Pazin kaupungissa puolestaan ​​on aurinkovoimala Aura Solar I, jonka teho on 39 MW.

Lisäksi toisen 30 MW:n Groupotec I -tilan asennus on loppusuoralla, minkä ansiosta kaupunki voidaan pian saada täyteen uusiutuvista lähteistä saatavalla energialla. Esimerkki maasta, joka on johdonmukaisesti toteuttanut politiikkaa uusiutuvista lähteistä peräisin olevan energian osuuden lisäämiseksi vuosien ajan, on Saksa.

Agora Energiewenden mukaan vuonna 2014 uusiutuvan energian osuus tämän maan tarjonnasta oli 25,8 prosenttia. Vuoteen 2020 mennessä Saksan pitäisi saada yli 40 prosenttia näistä lähteistä. Saksan energiamuutoksessa ei ole kyse vain ydin- ja hiilienergian hylkäämisestä uusiutuva energia energia-alalla.

Ei pidä unohtaa, että Saksa on myös edelläkävijä ratkaisujen luomisessa "passiivitaloille", jotka suurelta osin pärjäävät ilman lämmitysjärjestelmiä. "Tavoitteemme, että 2050 prosenttia Saksan sähköstä tulee uusiutuvista lähteistä vuoteen 80 mennessä, pysyy voimassa", Saksan liittokansleri Angela Merkel sanoi äskettäin.

Uudet aurinkopaneelit

Laboratorioissa käydään jatkuvaa kamppailua tehokkuuden parantamiseksi. uusiutuvat energianlähteet – esimerkiksi aurinkokennoja. Aurinkokennot, jotka muuttavat tähtemme valoenergiaa sähköksi, lähestyvät 50 prosentin hyötysuhdeennätystä.

4. Grafeeni vaahdolla muuntamiseen aurinkoenergiasta höyryksi MIT:n avulla

Nykyään markkinoilla olevien järjestelmien tehokkuus on kuitenkin enintään 20 prosenttia. Huippuluokan aurinkosähköpaneelit, jotka muuntuvat niin tehokkaasti aurinkospektrin energia - infrapunasta näkyvän alueen läpi ultraviolettiin - ne eivät itse asiassa koostuvat yhdestä, vaan neljästä solusta.

Puolijohdekerrokset asetetaan päällekkäin. Jokainen niistä on vastuussa eri aaltoalueen saamisesta spektristä. Tämä tekniikka on lyhennetty CPV (concentrator photovoltaics) ja sitä on aiemmin testattu avaruudessa.

Esimerkiksi viime vuonna Massachusetts Institute of Technologyn (MIT) insinöörit loivat materiaalin, joka koostuu hiilivaahdolle asetetuista grafiittihiutaleista (4). Veteen asetettuna ja auringonsäteiden ohjaamana se muodostaa vesihöyryä ja muuttaa siihen jopa 85 prosenttia kaikesta auringon säteilyenergiasta.

Uusi materiaali toimii hyvin yksinkertaisesti - sen yläosan huokoinen grafiitti pystyy imemään täydellisesti ja varastoida aurinkoenergiaaja pohjassa on hiilikerros, joka on osittain täytetty ilmakupilla (jotta materiaali voi kellua veden päällä), joka estää lämpöenergian karkaamisen veteen.

5. Aurinkosähköantennit auringonkukkien kentällä

Aiempien höyryaurinkoratkaisujen piti keskittää auringonsäteet jopa tuhat kertaa toimiakseen.

MIT:n uusi ratkaisu vaatii vain kymmenen kertaa enemmän keskittymistä, mikä tekee koko asennuksesta suhteellisen halvan.

Tai ehkä yritä yhdistää satelliittiantenni auringonkukan kanssa yhdessä tekniikassa? Biascassa sijaitsevan sveitsiläisen Airlight Energyn insinöörit haluavat todistaa sen olevan mahdollista.

He ovat kehittäneet 5 metrin levyjä, jotka on varustettu aurinkopaneelikomplekseilla, jotka muistuttavat satelliittitelevisioantenneja tai radioteleskooppeja ja seuraavat auringonsäteitä kuten auringonkukkia (XNUMX).

Niiden oletetaan olevan erityisiä energiankeräilijöitä, jotka eivät toimita vain sähköä aurinkokennoille, vaan myös lämpöä, puhdasta vettä ja lämpöpumpun käytön jälkeen jopa jääkaappia.

Pinnalleen hajallaan olevat peilit välittävät tulevaa auringonsäteilyä ja kohdistavat sen paneeleihin jopa 2 kertaa. Jokainen kuudesta työpaneelista on varustettu 25 aurinkosähköpiirillä, joita jäähdyttää mikrokanavien läpi virtaava vesi.

Energian keskittymisen ansiosta aurinkosähkömoduulit toimivat neljä kertaa tehokkaammin. Meriveden suolanpoistolaitoksella varustettuna yksikkö tuottaa kuumalla vedellä 2500 litraa makeaa vettä päivässä.

Syrjäisillä alueilla voidaan asentaa vedensuodatuslaitteita suolanpoistolaitosten sijasta. Koko 10 metrin kukka-antennirakenne voidaan taittaa ja kuljettaa helposti pienellä kuorma-autolla. Uusi idea asialle aurinkoenergian käyttöä vähemmän kehittyneillä alueilla Solarkiosk (6).

Tämän tyyppinen yksikkö on varustettu Wi-Fi-reitittimellä ja voi ladata yli 200 matkapuhelinta päivässä tai antaa virtaa minijääkaapin, jossa voidaan säilyttää esimerkiksi välttämättömät lääkkeet. Tällaisia ​​kioskeja on jo avattu kymmeniä. Ne toimivat pääasiassa Etiopiassa, Botswanassa ja Keniassa.

7. Pertamina pilvenpiirtäjäprojekti

Energinen arkkitehtuuri

Indonesian pääkaupunkiin Jakartaan rakennettavan 99-kerroksisen pilvenpiirtäjän Pertamina (7) oletetaan tuottavan yhtä paljon energiaa kuin kuluttaa. Tämä on kokonsa ensimmäinen rakennus maailmassa. Rakennuksen arkkitehtuuri liittyi läheisesti sijaintiin - se päästää sisään vain tarvittavan auringonsäteilyn, jolloin voit säästää muun auringon energian.

8. Green Wall Barcelonassa

Katkaistu torni toimii tunnelina käytettäväksi tuulivoima. Aurinkosähköpaneelit on asennettu laitoksen molemmille puolille, mikä mahdollistaa energian tuotannon koko päivän, vuoden aikana.

Rakennukseen tulee integroitu geoterminen voimalaitos täydentämään aurinko- ja tuulivoimaa.

Samaan aikaan saksalaiset Jenan yliopiston tutkijat ovat laatineet projektin rakennusten "älykkäille julkisivuille". Valonläpäisyä voidaan säätää nappia painamalla. Niissä ei ole vain aurinkokennoja, vaan ne on tarkoitettu myös levien kasvattamiseen biopolttoaineiden tuotantoa varten.

Large Area Hydraulic Windows (LaWin) -hanketta tuetaan eurooppalaisilla varoilla Horizon 2020 -ohjelmassa. Barcelonan Raval Theatre -teatterin julkisivulle versovalla modernin vihreän teknologian ihmeellä ei ole juurikaan tekemistä yllä olevan konseptin kanssa (8).

Urbanarbolismon suunnittelema pystysuora puutarha on täysin itsenäinen. Kasveja kastellaan kastelujärjestelmällä, jonka pumput saavat käyttövoimansa tuotetulla energialla aurinkosähköpaneelit integroituu järjestelmään.

Vesi puolestaan ​​tulee sateesta. Sadevesi virtaa vesikourujen kautta varastosäiliöön, josta se sitten pumpataan aurinkovoimalla toimivilla pumpuilla. Ulkoista virtalähdettä ei ole.

Älykäs järjestelmä kastelee kasveja niiden tarpeiden mukaan. Tämän tyyppisiä rakenteita ilmaantuu yhä enemmän suuressa mittakaavassa. Esimerkki on aurinkovoimalla toimiva kansallinen stadion Kaohsiungissa Taiwanissa (9).

Japanilaisen arkkitehti Toyo Iton suunnittelema ja vuonna 2009 käyttöön otettu se on peitetty 8844 1,14 aurinkokennolla ja se voi tuottaa jopa 80 gigawattituntia energiaa vuodessa, mikä vastaa XNUMX prosenttia alueen tarpeista.

9. Aurinkostadion Taiwanissa

Saako sulat suolat energiaa?

Energia varasto sulan suolan muodossa on tuntematon. Tätä tekniikkaa käytetään suurissa aurinkovoimaloissa, kuten äskettäin avatussa Ivanpahissa Mojaven autiomaassa. Vielä tuntemattoman kalifornialaisen Halotechnicsin mukaan tämä tekniikka on niin lupaava, että sen soveltaminen voidaan ulottaa koko energia-alalle, erityisesti uusiutuvaan energiasektoriin, jossa ylijäämän varastointi energiapulan vuoksi on keskeinen ongelma.

Yrityksen edustajat sanovat, että energian varastointi tällä tavalla on puolet akkujen, erilaisten suurten akkujen hinnasta. Kustannusten suhteen se voi kilpailla pumppuvarastointijärjestelmien kanssa, joita, kuten tiedät, voidaan käyttää vain suotuisissa kenttäolosuhteissa. Tällä tekniikalla on kuitenkin haittapuolensa.

Esimerkiksi vain 70 prosenttia sulaisiin suoloihin varastoidusta energiasta voidaan käyttää uudelleen sähkönä (90 prosenttia akuissa). Halotechnics työskentelee parhaillaan näiden järjestelmien tehostamiseksi, mukaan lukien lämpöpumppujen ja erilaisten suolaseosten käyttö.

10. Sulatetut suolasäiliöt energian varastointiin

Esittelylaitos otettiin käyttöön Sandia National Laboratoriesissa Arbuquerquessa, New Mexicossa, Yhdysvalloissa. energia varasto sulan suolan kanssa. Se on erityisesti suunniteltu toimimaan CLFR-tekniikan kanssa, joka käyttää aurinkoenergiaa varastoivia peilejä ruiskutusnesteen lämmittämiseen.

Se on sulaa suolaa tankissa. Järjestelmä ottaa suolan kylmäsäiliöstä (290°C), käyttää peilien lämpöä ja lämmittää nesteen 550°C lämpötilaan, minkä jälkeen se siirtää sen seuraavaan säiliöön (10). Tarvittaessa korkeassa lämpötilassa sulatettu suola johdetaan lämmönvaihtimen läpi höyryn tuottamiseksi sähköntuotantoa varten.

Lopuksi sula suola palautetaan kylmäsäiliöön ja prosessi toistetaan suljetussa kierrossa. Vertailevat tutkimukset ovat osoittaneet, että sulan suolan käyttö työnesteenä mahdollistaa käytön korkeissa lämpötiloissa, vähentää varastointiin tarvittavan suolan määrää ja eliminoi kahden lämmönvaihdinsarjan tarpeen järjestelmässä, mikä vähentää järjestelmän kustannuksia ja monimutkaisuutta.

Ratkaisu, joka tarjoaa energia varasto pienemmässä mittakaavassa katolle on mahdollista asentaa aurinkokeräimillä varustettu parafiiniakku. Tämä tekniikka on kehitetty Espanjan Baskimaan yliopistossa (Universidad del Pais Vasco/Euskal Herriko Uniberstitatea).

Se on tarkoitettu keskivertotalouden käyttöön. Laitteen päärunko on valmistettu parafiiniin upotetuista alumiinilevyistä. Vettä käytetään energiansiirtovälineenä, ei varastointivälineenä. Tämä tehtävä kuuluu parafiinille, joka ottaa lämpöä alumiinipaneeleista ja sulaa 60°C:n lämpötilassa.

Tässä keksinnössä sähköenergiaa vapautuu jäähdyttämällä vahaa, joka luovuttaa lämpöä ohuille paneeleille. Tutkijat pyrkivät edelleen parantamaan prosessin tehokkuutta korvaamalla parafiini toisella materiaalilla, kuten rasvahapolla.

Energiaa tuotetaan vaihemuutosprosessissa. Asennus voi olla erimuotoinen rakennusten rakennusvaatimusten mukaan. Voit jopa rakentaa niin sanottuja alakattoja.

Uusia ideoita, uusia tapoja

Hollantilaisen Kaal Mastenin kehittämät katuvalot voidaan asentaa minne tahansa, myös sähköistymättömille alueille. Ne eivät tarvitse sähköverkkoa toimiakseen. Ne hehkuvat vain aurinkopaneelien ansiosta.

Näiden majakoiden pilarit on peitetty aurinkopaneeleilla. Suunnittelija väittää, että päivän aikana ne voivat kerätä niin paljon energiaa, että ne sitten hehkuvat koko yön. Edes pilvinen sää ei sammuta niitä. Sisältää vaikuttavan paristosarjan energiansäästölamppujen VALODIODI.

Henki (11), kuten tämä taskulamppu nimettiin, on vaihdettava muutaman vuoden välein. Mielenkiintoista on, että ympäristön kannalta näitä akkuja on helppo käsitellä.

Sillä välin Israelissa istutetaan aurinkopuita. Tässä ei olisi mitään erikoista, ellei näille istutuksille olisi lehtien sijaan asennettu aurinkopaneeleja, jotka vastaanottavat energiaa, jota käytetään sitten mobiililaitteiden lataamiseen, veden jäähdyttämiseen ja Wi-Fi-signaalin lähettämiseen.

Suunnittelu, nimeltään eTree (12), koostuu metallista "rungosta", joka haarautuu, ja oksissa aurinkopaneelit. Niiden avulla saatu energia varastoituu paikallisesti ja voidaan "siirtää" älypuhelimien tai tablettien akkuihin USB-portin kautta.

12. Elektroninen puu

Sitä käytetään myös vesilähteen tuottamiseen eläimille ja jopa ihmisille. Puita tulisi käyttää myös lyhtyinä yöllä.

Ne voidaan varustaa informaationestekidenäyttöillä. Ensimmäiset tämän tyyppiset rakennukset ilmestyivät Khanadiv-puistoon, lähellä Zikhron Yaakovin kaupunkia.

Seitsemän paneelin versio tuottaa 1,4 kilowattia tehoa, mikä riittää 35 keskimääräiseen kannettavaan tietokoneeseen. Samaan aikaan uusiutuvan energian potentiaalia löydetään yhä uusissa paikoissa, kuten paikoissa, joissa joet laskeutuvat mereen ja sulautuvat suolaveteen.

Ryhmä Massachusetts Institute of Technologyn (MIT) tutkijoita päätti tutkia käänteisosmoosi-ilmiöitä ympäristöissä, joissa eri suolapitoisuuksia omaavat vedet sekoittuvat. Näiden keskusten rajalla on paine-ero. Kun vesi kulkee tämän rajan läpi, se kiihtyy, mikä on merkittävän energian lähde.

Bostonin yliopiston tutkijat eivät menneet kauas testatakseen tätä ilmiötä käytännössä. He laskivat, että tämän kaupungin mereen virtaavat vedet voisivat tuottaa tarpeeksi energiaa paikallisen väestön tarpeisiin. hoitolaitoksia.