Megújuló energia - a XNUMX. századhoz tartozik

A BP Statistical Review of World Energy honlapján olyan információk találhatók, amelyek szerint 2030-ra a világ energiafogyasztása mintegy harmadával haladja meg a jelenlegi szintet. Ezért a fejlett országok vágya a növekvő igények kielégítése a megújuló forrásokból (RES) származó „zöld” technológiák segítségével.

1. Tengeri szélerőmű

Lengyelországban 2020-ra az energia 19%-ának ilyen forrásokból kell származnia. A jelenlegi viszonyok között ez nem olcsó energia, így elsősorban az államok anyagi támogatásának köszönhetően fejlődik.

A Megújuló Energia Intézet 2013-as elemzése szerint 1 MWh előállítási költség megújuló energia forrástól függően változik, 200 és akár 1500 zł között is.

Összehasonlításképpen: 1 MWh villamos energia nagykereskedelmi ára 2012-ben körülbelül 200 PLN volt. A legolcsóbb ezekben a vizsgálatokban a többtüzelőanyagú tüzelőberendezésekből nyert energiát, azaz. vegyes tüzelés és depóniagáz. A legdrágább energiát vízből és termálvízből nyerik.

A megújuló energia legismertebb és leglátványosabb formái, azaz a szélturbinák (1) és a napelemek (2) drágábbak. Hosszú távon azonban a szén és például az atomenergia ára elkerülhetetlenül emelkedni fog. Különféle tanulmányok (például az RWE csoport 2012-es tanulmánya) azt mutatják, hogy a "konzervatív" és a "nemzeti" kategória, i.e. energiaforrások hosszú távon drágulni fog (3).

Ez pedig nemcsak környezeti, hanem gazdasági alternatívává is teszi a megújuló energiát. Néha elfelejtik, hogy a fosszilis tüzelőanyagokat is jelentős mértékben támogatja az állam, és ára általában nem veszi figyelembe a környezetre gyakorolt ​​negatív hatást.

Nap-víz-szél koktél

2009-ben Mark Jacobson (Stanford Egyetem) és Mark Delucchi (Kaliforniai Egyetem, Davis) professzorok cikket publikáltak a Scientific American-ban, amelyben azzal érveltek, hogy 2030-ra az egész világ átállhat megújuló energia. 2013 tavaszán megismételték az amerikai New York államra vonatkozó számításaikat.

Véleményük szerint hamarosan teljesen felhagyhat a fosszilis tüzelőanyagokkal. azt megújuló források hozzájuthat a közlekedéshez, az iparhoz és a lakossághoz szükséges energiához. Az energia az úgynevezett WWS keverékből származik (szél, víz, nap - szél, víz, nap).

Az energia 40 százaléka tengeri szélerőművekből származik majd, ebből közel tizenháromezret kell telepíteni. A szárazföldön több mint 4 emberre lesz szükség. turbinák, amelyek az energia további 10 százalékát biztosítják. A következő 10 százalék a sugárzáskoncentrációs technológiával működő napelemfarmok közel XNUMX százalékától származik majd.

A hagyományos fotovoltaikus berendezések 10 százalékkal növelik egymást. További 18 százalék a napelemes berendezésekből származik – otthonokban, középületekben és vállalati központokban. A hiányzó energiát geotermikus erőművek, vízerőművek, árapály-generátorok és minden más megújuló energiaforrás pótolják.

A tudósok kiszámították, hogy egy olyan rendszer használatával, amely alapján megújuló energia az energia iránti kereslet – egy ilyen rendszer nagyobb hatékonysága miatt – mintegy 37 százalékkal csökken országszerte, az energiaárak pedig stabilizálódnak.

Több munkahely jön létre, mint amennyi elveszik, mivel az összes energiát az állam termeli meg. Ezenkívül a becslések szerint évente körülbelül 4 ember fog meghalni a levegőszennyezés csökkenése miatt. kevesebb embert, és a környezetszennyezés költsége évi 33 milliárd dollárral csökken.

3. Energiaárak 2050-ig - RWE tanulmány

Ez azt jelenti, hogy a teljes beruházás körülbelül 17 éven belül megtérül. Lehetséges, hogy gyorsabb lenne, hiszen az állam az energia egy részét el tudná adni. Osztoznak-e New York állam tisztviselői e számítások optimizmusában? Szerintem egy kicsit igen és egy kicsit nem.

Hiszen nem „ledobnak” mindent, hogy a javaslat megvalósuljon, hanem természetesen a gyártási technológiákba fektetnek be Megújuló energia. Michael Bloomberg volt New York-i polgármester néhány hónapja jelentette be, hogy a világ legnagyobb szemétlerakóját, a Staten Island-i Freshkills Parkot a világ egyik legnagyobb naperőművévé alakítják át.

Ahol a New York-i hulladék lebomlik, ott 10 megawatt energia keletkezik. A Freshkills terület többi részét, közel 600 hektárt park jellegű zöldterületté alakítják.

Hol vannak a megújuló szabályok

Sok ország már jó úton halad a zöldebb jövő felé. A skandináv országok már régóta túllépték az 50%-os küszöböt az energia beszerzésére vonatkozóan megújuló források. A WWF nemzetközi környezetvédelmi szervezet 2014 őszén közzétett adatai szerint Skóciában már most is több energiát termelnek szélmalmok, mint amennyire az összes skót háztartásnak szüksége van.

Ezek a számok azt mutatják, hogy 2014 októberében a skót szélturbinák a helyi otthonok szükségletének 126 százalékának megfelelő áramot termeltek. Összességében a régióban megtermelt energia 40 százaléka megújuló forrásokból származik.

Ze megújuló források a spanyol energia több mint fele innen származik. Ennek a fele vízforrásból származik. A spanyol energia egyötöde szélerőművekből származik. A mexikói La Paz városában pedig egy 39 MW teljesítményű Aura Solar I naperőmű működik.

Mindemellett egy második, 30 MW-os Groupotec I farm telepítése is a végéhez közeledik, aminek köszönhetően hamarosan teljes mértékben ellátható a város megújuló forrásokból származó energiával. Németország példa arra, hogy az évek során következetesen a megújuló energiaforrásokból előállított energia arányának növelését célzó politikát alkalmazta.

Az Agora Energiewende szerint 2014-ben a megújuló energiaforrások 25,8%-át tették ki az országban. 2020-ra Németországnak több mint 40 százalékot kellene kapnia ezekből a forrásokból. Németország energiaátalakítása nem csak az atom- és szénenergia elhagyásáról szól megújuló energia az energiaszektorban.

Nem szabad megfeledkezni arról sem, hogy Németország vezető szerepet tölt be a „passzívházak” megoldásainak kidolgozásában is, amelyek nagyrészt fűtési rendszer nélkül működnek. „Az a célunk, hogy 2050-re Németország elektromos áramának 80 százaléka megújuló forrásokból származzon, továbbra is fennáll” – mondta nemrég Angela Merkel német kancellár.

Új napelemek

A laboratóriumokban állandó küzdelem folyik a hatékonyság javításáért. megújuló energiaforrások – például fotovoltaikus cellák. A csillagunk fényenergiáját elektromos árammá alakító napelemek az 50 százalékos hatékonysági rekordhoz közelednek.

4. Grafén habon a napenergiából gőzzé alakításhoz MIT-vel

A ma piacon lévő rendszerek azonban legfeljebb 20 százalékos hatékonyságot mutatnak. A legmodernebb fotovoltaikus panelek, amelyek olyan hatékonyan alakítanak át napspektrum energia - az infravöröstől a látható tartományon át az ultraibolya sugárzásig - valójában nem egy, hanem négy cellából állnak.

A félvezető rétegek egymásra helyezkednek. Mindegyikük felelős azért, hogy a spektrumból eltérő hullámtartományt kapjon. Ennek a technológiának a rövidítése CPV (koncentrátor fotovoltaikus), és korábban már tesztelték az űrben.

Tavaly például a Massachusetts Institute of Technology (MIT) mérnökei szénhabra helyezett grafitpelyhekből álló anyagot készítettek (4). Vízbe helyezve és a napsugarak felé irányítva vízgőzt képez, amely a napsugárzás teljes energiájának akár 85 százalékát is azzá alakítja.

Az új anyag nagyon egyszerűen működik - a felső részén található porózus grafit képes tökéletesen felszívni és tárolja a napenergiátalul pedig egy részben légbuborékokkal feltöltött szénréteg van (hogy az anyag a vízen lebeghessen), ami megakadályozza a hőenergia vízbe kerülését.

5. Fotovoltaikus antennák napraforgómezőn

A korábbi gőz-szoláris megoldásoknak akár ezerszer is koncentrálniuk kellett a napsugarakat, hogy működjenek.

Az MIT új megoldása mindössze tízszer nagyobb koncentrációt igényel, így az egész beállítás viszonylag olcsó.

Vagy esetleg próbáljon meg egy technológiában kombinálni egy parabolaantennát a napraforgóval? A biascai székhelyű svájci Airlight Energy mérnökei be akarják bizonyítani, hogy ez lehetséges.

5 méteres lemezeket fejlesztettek ki, amelyek olyan napelem-komplexumokkal vannak felszerelve, amelyek műholdas TV antennákra vagy rádióteleszkópokra hasonlítanak, és nyomon követik a napsugarakat, mint a napraforgó (XNUMX).

Speciális energiagyűjtőknek kell lenniük, amelyek nemcsak árammal látják el a fotovoltaikus cellákat, hanem hőt, tiszta vizet, sőt hőszivattyú használata után a hűtőszekrényt is táplálják.

A felületükön szétszórt tükrök továbbítják a beeső napsugárzást, és a panelekre fókuszálják, akár kétszeresére is. A hat munkapanel mindegyike 2 fotovoltaikus chippel van felszerelve, amelyeket mikrocsatornákon átfolyó víz hűt.

Az energiakoncentrációnak köszönhetően a fotovoltaikus modulok négyszer hatékonyabban működnek. A tengervíz-sótalanító berendezéssel felszerelt egység napi 2500 liter édesvíz előállításához meleg vizet használ.

A távoli területeken a sótalanító üzemek helyett vízszűrő berendezéseket lehet telepíteni. A teljes 10 m-es virágantenna szerkezet összecsukható és kis teherautóval könnyen szállítható. Új ötlet ehhez napenergia felhasználása kevésbé fejlett területeken Solarkiosk (6).

Ez a fajta egység Wi-Fi routerrel van felszerelve, és naponta több mint 200 mobiltelefont tud tölteni, vagy egy minihűtőt is elláthat árammal, amelyben például a nélkülözhetetlen gyógyszereket lehet tárolni. Több tucat ilyen kioszkot indítottak már. Főleg Etiópiában, Botswanában és Kenyában működtek.

7. Pertamina felhőkarcoló projekt

Energikus építészet

A 99 emeletes Pertamina (7) felhőkarcoló, amelyet Indonézia fővárosában, Jakartában terveznek építeni, állítólag annyi energiát termel, amennyit fogyaszt. Ez az első ekkora épület a világon. Az épület építészete szorosan összefüggött az elhelyezkedéssel – csak a szükséges napsugárzást engedi be, így a nap többi energiáját megtakaríthatja.

8. Zöld fal Barcelonában

A csonka torony alagútként működik Szélenergia. A létesítmény mindkét oldalán fotovoltaikus panelek vannak felszerelve, amelyek lehetővé teszik az energiatermelést a nap folyamán, az év bármely szakában.

Az épületben integrált geotermikus erőmű lesz a nap- és szélenergia kiegészítéseként.

Eközben a Jénai Egyetem német kutatói projektet készítettek épületek "okos homlokzataira". A fényáteresztés egy gombnyomással állítható. Nemcsak fotovoltaikus cellákkal vannak felszerelve, hanem algák termesztésére is bioüzemanyag-előállítás céljából.

A nagyterületű hidraulikus ablakok (LaWin) projektet a Horizont 2020 program keretében európai források támogatják, a barcelonai Raval Színház homlokzatán kisarjadt modern zöldtechnológia csodájának nem sok köze van a fenti koncepcióhoz (8).

Az Urbanarbolismo által tervezett függőleges kert teljesen önálló. A növények öntözése öntözőrendszerrel történik, amelynek szivattyúit a termelt energia hajtja meg fotovoltaikus panelek integrálódik a rendszerbe.

A víz viszont a csapadékból származik. Az esővíz ereszcsatornákon egy tárolótartályba folyik, ahonnan napenergiával működő szivattyúk szivattyúzzák. Nincs külső tápegység.

Az intelligens rendszer a növényeket szükségleteik szerint öntözi. Egyre több ilyen típusú szerkezet jelenik meg nagy léptékben. Példa erre a tajvani Kaohsiungban található Napenergiával működő Nemzeti Stadion (9).

A Toyo Ito japán építész által tervezett és 2009-ben üzembe helyezett 8844 fotovoltaikus cella fedi le, és évente akár 1,14 gigawattóra energiát is képes előállítani, ami a terület szükségleteinek 80 százalékát biztosítja.

9. Napelemes stadion Tajvanon

Az olvadt sók kapnak energiát?

Energia tároló olvadt só formájában nem ismert. Ezt a technológiát olyan nagy naperőművekben használják, mint például a nemrég megnyílt Ivanpah a Mojave-sivatagban. A még ismeretlen kaliforniai Halotechnics cég szerint ez a technika annyira ígéretes, hogy alkalmazása a teljes energiaszektorra kiterjeszthető, természetesen elsősorban a megújuló energiaszektorra, ahol az energiahiánnyal szembeni többlettárolás a fő probléma.

A cég azt állítja, hogy az energia ilyen módon történő tárolása fele az akkumulátorok, a különféle típusú nagy akkumulátorok árának. Költség tekintetében felveheti a versenyt a szivattyús tárolórendszerekkel, amelyek, mint ismeretes, csak kedvező terepi körülmények között használhatók. Ennek a technológiának azonban megvannak a maga hátrányai.

Például az olvadt sókban tárolt energia mindössze 70 százaléka használható fel újra elektromosságként (90 százaléka akkumulátorokban). A Halotechnics jelenleg is dolgozik ezen rendszerek hatékonyságán, többek között hőszivattyúk és különféle sókeverékek használatával.

10. Olvadt sótartályok energiatároláshoz

A demonstrációs üzemet a Sandia National Laboratories-ban helyezték üzembe az Egyesült Államokban, az új-mexikói Arbuquerque-ben. energia tároló olvadt sóval. Kifejezetten a CLFR technológiával való együttműködésre tervezték, amely tükröket használ, amelyek napenergiát tárolnak a permetlé felmelegítésére.

Ez olvadt só egy tartályban. A rendszer kiveszi a sót a hideg tartályból (290°C), felhasználja a tükrök hőjét és 550°C-ra melegíti a folyadékot, majd továbbítja a következő tartályba (10). Ha szükséges, a magas hőmérsékletű olvadt sót hőcserélőn vezetik át, hogy gőzt állítsanak elő az energiatermeléshez.

Végül az olvadt sót visszavezetik a hideg tartályba, és a folyamatot zárt körben megismétlik. Összehasonlító vizsgálatok kimutatták, hogy az olvadt só munkaközegként történő használata lehetővé teszi a magas hőmérsékleten történő működést, csökkenti a tároláshoz szükséges só mennyiségét, és kiküszöböli a rendszerben két hőcserélőkészlet szükségességét, csökkentve a rendszer költségeit és bonyolultságát.

Megoldás, amely biztosítja energia tároló kisebb méretben lehetőség van napkollektoros paraffin akkumulátor telepítésére a tetőre. Ezt a technológiát a Baszkföldi Spanyol Egyetemen (Universidad del Pais Vasco/Euskal Herriko Uniberstitatea) fejlesztették ki.

Átlagos háztartásban való használatra készült. A készülék törzse paraffinba mártott alumínium lemezekből készül. A vizet energiahordozóként használják, nem tárolóeszközként. Ez a feladat a paraffinhoz tartozik, amely hőt vesz fel az alumínium panelekről és 60°C-on megolvad.

Ebben a találmányban elektromos energia szabadul fel a viasz hűtésével, amely hőt ad le a vékony paneleknek. A tudósok azon dolgoznak, hogy tovább javítsák a folyamat hatékonyságát azáltal, hogy a paraffint más anyaggal, például zsírsavval helyettesítik.

Az energia a fázisátalakulás folyamatában keletkezik. A beépítés az épületek építési követelményeinek megfelelően eltérő alakú lehet. Akár úgynevezett álmennyezetet is építhet.

Új ötletek, új utak

A holland Kaal Masten cég által kifejlesztett utcai lámpák bárhol felszerelhetők, még a nem villamosított területeken is. Működésükhöz nincs szükségük elektromos hálózatra. Csak a napelemeknek köszönhetően világítanak.

Ezeknek a világítótornyoknak az oszlopait napelemek borítják. A tervező azt állítja, hogy napközben annyi energiát tudnak felhalmozni, hogy aztán egész éjjel világítanak. Még a felhős idő sem kapcsolja ki őket. Lenyűgöző akkumulátorkészletet tartalmaz energiatakarékos lámpák FÉNYKIBOCSÁTÓ DIÓDA.

A Spirit (11), ahogy ezt a zseblámpát nevezték, néhány évente cserélni kell. Érdekes módon környezetvédelmi szempontból ezek az akkumulátorok könnyen kezelhetők.

Mindeközben napelemfákat ültetnek Izraelben. Nem lenne ebben semmi rendkívüli, ha nem lenne az, hogy ezekbe az ültetvényekbe levelek helyett napelemeket helyeznek el, amelyek energiát kapnak, amit aztán mobileszközök töltésére, víz hűtésére és Wi-Fi jel sugárzására fordítanak.

Az eTree (12) nevű kialakítás egy fém "törzsből" áll, amely kiágazik, és az ágakon napelemek. A segítségükkel kapott energiát helyben tárolják, és USB porton keresztül okostelefonok vagy táblagépek akkumulátoraira "átviszik".

12. Elektronikus fafa

Vízforrás előállítására is felhasználják majd állatoknak, sőt embereknek is. A fákat éjszaka lámpásnak is kell használni.

Felszerelhetők információs folyadékkristályos kijelzőkkel. Az első ilyen típusú épületek a Khanadiv parkban jelentek meg, Zikhron Yaakov városa közelében.

A hétpaneles változat 1,4 kilowatt teljesítményt produkál, amivel 35 átlagos laptopot képes ellátni. Eközben a megújuló energia lehetőségét még mindig új helyeken fedezik fel, például ott, ahol a folyók a tengerbe torkollnak, és egyesülnek a sós vízzel.

A Massachusetts Institute of Technology (MIT) tudósainak egy csoportja úgy döntött, hogy tanulmányozza a fordított ozmózis jelenségét olyan környezetben, ahol különböző sótartalmú vizek keverednek. Ezeknek a központoknak a határán nyomáskülönbség van. Amikor a víz áthalad ezen a határon, felgyorsul, ami jelentős energiaforrás.

A Bostoni Egyetem tudósai nem mentek messzire, hogy a gyakorlatban teszteljék ezt a jelenséget. Kiszámították, hogy ennek a városnak a tengerbe ömlő vizei elegendő energiát termelhetnek a helyi lakosság szükségleteinek kielégítésére. kezelő létesítmények.