Atjaunojamā enerģija - tā pieder XNUMX gadsimtam

Vietnē BP Statistical Review of World Energy var atrast informāciju, ka līdz 2030. gadam enerģijas patēriņš pasaulē par aptuveni trešdaļu pārsniegs pašreizējo līmeni. Tāpēc attīstīto valstu vēlme ir apmierināt augošās vajadzības ar "zaļo" tehnoloģiju palīdzību no atjaunojamiem avotiem (AER).

1. Jūras vēja parks

Polijā līdz 2020. gadam 19% enerģijas vajadzētu iegūt no šādiem avotiem. Pašreizējos apstākļos tā nav lēta enerģija, tāpēc tā attīstās galvenokārt pateicoties valstu finansiālajam atbalstam.

Saskaņā ar Atjaunojamo energoresursu institūta 2013. gada analīzi 1 MWh ražošanas izmaksas atjaunojamā enerģija svārstās, atkarībā no avota, no 200 līdz pat 1500 zł.

Salīdzinājumam, 1 MWh elektroenerģijas vairumtirdzniecības cena 2012. gadā bija aptuveni PLN 200. Lētākais šajos pētījumos bija iegūt enerģiju no vairāku kurināmo sadedzināšanas iekārtām, t.i. līdzsadedzināšana un poligona gāze. Visdārgāko enerģiju iegūst no ūdens un termālajiem ūdeņiem.

Vispazīstamākie un redzamākie AER veidi, t.i., vēja turbīnas (1) un saules paneļi (2), ir dārgāki. Taču ilgtermiņā ogļu un, piemēram, kodolenerģijas cenas neizbēgami pieaugs. Dažādi pētījumi (piemēram, RWE grupas pētījums 2012. gadā) liecina, ka "konservatīvā" un "nacionālā" kategorijas, t.i. enerģijas avoti ilgtermiņā kļūs dārgāks (3).

Un tas padarīs atjaunojamo enerģiju par alternatīvu ne tikai vides, bet arī ekonomisku. Dažkārt tiek aizmirsts, ka arī fosilais kurināmais tiek stipri subsidēts no valsts puses, un to cenā, kā likums, nav ņemta vērā tā negatīvā ietekme uz vidi.

Saules-ūdens-vēja kokteilis

2009. gadā profesori Marks Džeikobsons (Stenfordas Universitāte) un Marks Deluči (Kalifornijas Universitāte, Deivisa) publicēja rakstu Scientific American, apgalvojot, ka līdz 2030. gadam visa pasaule varētu pāriet uz atjaunojamā enerģija. 2013. gada pavasarī viņi atkārtoja savus aprēķinus par ASV Ņujorkas štatu.

Pēc viņu domām, tā drīzumā var pilnībā atteikties no fosilā kurināmā. Tas ir atjaunojamie avoti jūs varat iegūt enerģiju, kas nepieciešama transportam, rūpniecībai un iedzīvotājiem. Enerģija nāks no tā sauktā WWS maisījuma (vējš, ūdens, saule – vējš, ūdens, saule).

Apmēram 40% enerģijas tiks iegūti no jūras vēja parkiem, no kuriem gandrīz trīspadsmit tūkstošus būs nepieciešams izvietot. Uz sauszemes būs nepieciešami vairāk nekā 4 cilvēki. turbīnas, kas nodrošinās vēl 10 procentus enerģijas. Nākamie 10 procenti nāks no gandrīz XNUMX procentiem saules enerģijas fermu ar radiācijas koncentrācijas tehnoloģiju.

Parastās fotoelektriskās iekārtas viena otru papildinās par 10 procentiem. Vēl 18 procenti tiks iegūti no saules enerģijas iekārtām - mājās, sabiedriskās ēkās un uzņēmumu galvenajās mītnēs. Trūkstošo enerģiju papildinās ģeotermālās stacijas, hidroelektrostacijas, plūdmaiņu ģeneratori un visi citi atjaunojamie enerģijas avoti.

Zinātnieki ir aprēķinājuši, ka, izmantojot sistēmu, kuras pamatā ir atjaunojamā enerģija pieprasījums pēc enerģijas, pateicoties šādas sistēmas lielākai efektivitātei, visā valstī samazināsies par aptuveni 37 procentiem, un enerģijas cenas stabilizēsies.

Tiks radīts vairāk darba vietu nekā tiks zaudēts, jo visa enerģija tiks ražota valstī. Turklāt tiek lēsts, ka samazinātā gaisa piesārņojuma dēļ katru gadu iet bojā aptuveni 4 cilvēku. mazāk cilvēku, un piesārņojuma izmaksas samazināsies par 33 miljardiem dolāru gadā.

3. Enerģijas cenas līdz 2050. gadam - RWE pētījums

Tas nozīmē, ka viss ieguldījums atmaksāsies aptuveni 17 gadu laikā. Iespējams, ka tas būtu ātrāk, jo valsts varētu daļu enerģijas pārdot. Vai Ņujorkas štata amatpersonas piekrīt šiem aprēķiniem? Es domāju, ka nedaudz jā un nedaudz nē.

Galu galā viņi “nenomet” visu, lai priekšlikums kļūtu par realitāti, bet, protams, viņi iegulda ražošanas tehnoloģijās Atjaunojamā enerģija. Bijušais Ņujorkas mērs Maikls Blūmbergs pirms dažiem mēnešiem paziņoja, ka pasaulē lielākais atkritumu poligons Freshkills Park Staten Island tiks pārveidots par vienu no pasaulē lielākajām saules elektrostacijām.

Vietās, kur Ņujorkas atkritumi sadalās, tiks saražoti 10 megavati enerģijas. Pārējā Freshkills teritorijas daļa jeb gandrīz 600 hektāri tiks pārvērsti parka rakstura zaļajām zonām.

Kur ir atjaunojamie noteikumi

Daudzas valstis jau ir ceļā uz zaļāku nākotni. Skandināvijas valstis jau sen ir pārsniegušas 50% slieksni enerģijas iegūšanai no atjaunojamie avoti. Saskaņā ar starptautiskās vides organizācijas WWF 2014. gada rudenī publicētajiem datiem Skotija jau šobrīd vējdzirnavās saražo vairāk enerģijas, nekā nepieciešams visām Skotijas mājsaimniecībām.

Šie skaitļi liecina, ka 2014. gada oktobrī Skotijas vēja turbīnas saražoja elektrību, kas atbilst 126 procentiem no vietējo māju vajadzībām. Kopumā 40 procenti no šajā reģionā saražotās enerģijas nāk no atjaunojamiem avotiem.

Ze atjaunojamie avoti vairāk nekā puse Spānijas enerģijas nāk no. Puse no šīs puses nāk no ūdens avotiem. Piekto daļu no visas Spānijas enerģijas iegūst no vēja parkiem. Savukārt Meksikas pilsētā Lapasā atrodas saules elektrostacija Aura Solar I ar jaudu 39 MW.

Turklāt noslēgumam tuvojas otras 30 MW Groupotec I fermas uzstādīšana, pateicoties kurai drīzumā pilsētu varēs pilnībā apgādāt ar enerģiju no atjaunojamiem avotiem. Piemērs valstij, kas gadu gaitā konsekventi īstenojusi atjaunojamo energoresursu īpatsvara palielināšanas politiku, ir Vācija.

Pēc Agora Energiewende datiem, 2014. gadā atjaunojamā enerģija veidoja 25,8% no piegādes šajā valstī. Līdz 2020. gadam Vācijai no šiem avotiem vajadzētu saņemt vairāk nekā 40 procentus. Enerģētikas pārveide Vācijā nav saistīta tikai ar atteikšanos no kodolenerģijas un ogļu enerģijas par labu atjaunojamā enerģija enerģētikas sektorā.

Nedrīkst aizmirst, ka Vācija ir līdere arī "pasīvo māju" risinājumu radīšanā, kas lielā mērā iztiek bez apkures sistēmām. "Mūsu mērķis, lai līdz 2050. gadam 80% Vācijas elektroenerģijas tiktu iegūti no atjaunojamiem avotiem, joprojām ir spēkā," nesen sacīja Vācijas kanclere Angela Merkele.

Jauni saules paneļi

Laboratorijās notiek nemitīga cīņa par efektivitātes uzlabošanu. atjaunojamie enerģijas avoti – piemēram, fotoelementi. Saules baterijas, kas pārvērš mūsu zvaigznes gaismas enerģiju elektroenerģijā, tuvojas 50 procentu efektivitātes rekordam.

4. Grafēns uz putām saules enerģijas pārveidošanai ar tvaiku ar MIT

Tomēr šodien tirgū pieejamo sistēmu efektivitāte nav lielāka par 20 procentiem. Vismodernākie fotoelektriskie paneļi, kas pārvēršas tik efektīvi saules spektra enerģija - no infrasarkanā, caur redzamo diapazonu, līdz ultravioletajam - tie faktiski sastāv nevis no vienas, bet četrām šūnām.

Pusvadītāju slāņi ir uzlikti viens uz otra. Katrs no tiem ir atbildīgs par dažādu viļņu diapazona iegūšanu no spektra. Šī tehnoloģija ir saīsināta CPV (koncentratora fotoelements) un iepriekš ir pārbaudīta kosmosā.

Piemēram, pagājušajā gadā Masačūsetsas Tehnoloģiju institūta (MIT) inženieri izveidoja materiālu, kas sastāv no grafīta pārslām, kas novietotas uz oglekļa putām (4). Ievietots ūdenī un virzīts uz to ar saules stariem, tas veido ūdens tvaikus, pārvēršot tajā līdz 85 procentiem visas saules starojuma enerģijas.

Jaunais materiāls darbojas ļoti vienkārši – porains grafīts tā augšējā daļā spēj lieliski uzsūkt un uzglabāt saules enerģijuun apakšā ir oglekļa slānis, kas daļēji piepildīts ar gaisa burbuļiem (lai materiāls varētu peldēt pa ūdeni), neļaujot siltumenerģijai izkļūt ūdenī.

5. Fotoelementu antenas saulespuķu laukā

Iepriekšējiem tvaika saules risinājumiem bija jākoncentrē saules stari pat tūkstoš reižu, lai tie darbotos.

MIT jaunais risinājums prasa tikai desmit reizes lielāku koncentrāciju, padarot visu iestatījumu salīdzinoši lētu.

Vai varbūt mēģināt apvienot satelītantenu ar saulespuķi vienā tehnoloģijā? Šveices uzņēmuma Airlight Energy inženieri, kas atrodas Biaskā, vēlas pierādīt, ka tas ir iespējams.

Viņi ir izstrādājuši 5 metru plāksnes, kas aprīkotas ar saules bloku kompleksiem, kas atgādina satelīttelevīzijas antenas vai radioteleskopus un izseko saules starus, piemēram, saulespuķes (XNUMX).

Tie it kā ir īpaši enerģijas kolektori, kas piegādā ne tikai elektroenerģiju fotoelementiem, bet arī siltumu, tīru ūdeni un pat pēc siltumsūkņa izmantošanas, darbinot ledusskapi.

Spoguļi, kas izkaisīti pa virsmu, pārraida krītošo saules starojumu un fokusē to uz paneļiem pat līdz 2 reizēm. Katrs no sešiem darba paneļiem ir aprīkots ar 25 fotoelementu mikroshēmām, kas atdzesētas ar ūdeni, kas plūst pa mikrokanāliem.

Pateicoties enerģijas koncentrācijai, fotoelementu moduļi strādā četras reizes efektīvāk. Ja iekārta ir aprīkota ar jūras ūdens atsāļošanas iekārtu, tā izmanto karsto ūdeni, lai saražotu 2500 litrus saldūdens dienā.

Attālos apgabalos atsāļošanas iekārtu vietā var uzstādīt ūdens filtrēšanas iekārtas. Visu 10m ziedu antenas konstrukciju var salocīt un viegli transportēt ar nelielu kravas automašīnu. Jauna ideja priekš saules enerģijas izmantošana mazāk attīstītajos apgabalos tas ir Solarkiosk (6).

Šāda veida ierīces ir aprīkotas ar Wi-Fi maršrutētāju un var uzlādēt vairāk nekā 200 mobilos tālruņus dienā vai darbināt mini ledusskapi, kurā var uzglabāt, piemēram, pirmās nepieciešamības zāles. Jau ir uzsākti desmitiem šādu kiosku. Tie galvenokārt darbojās Etiopijā, Botsvānā un Kenijā.

7. Pertamina debesskrāpja projekts

Enerģiska arhitektūra

99 stāvus augstajam debesskrāpim Pertamina (7), ko plānots būvēt Indonēzijas galvaspilsētā Džakartā, paredzēts saražot tik daudz enerģijas, cik patērē. Šī ir pirmā šāda izmēra ēka pasaulē. Ēkas arhitektūra bija cieši saistīta ar atrašanās vietu – tā ļauj iekļūt tikai nepieciešamajam saules starojumam, ļaujot ietaupīt pārējo saules enerģiju.

8. Zaļā siena Barselonā

Nocirstais tornis darbojas kā tunelis lietošanai Vēja enerģija. Katrā objekta pusē ir uzstādīti fotoelektriskie paneļi, kas ļauj ražot enerģiju visas dienas garumā, jebkurā gadalaikā.

Ēkā būs integrēta ģeotermālā elektrostacija, kas papildinās saules un vēja enerģiju.

Tikmēr vācu pētnieki no Jēnas universitātes ir sagatavojuši projektu "viedajām fasādēm" ēkām. Gaismas caurlaidību var regulēt, nospiežot pogu. Tie ir aprīkoti ne tikai ar fotoelementiem, bet arī aļģu audzēšanai biodegvielas ražošanai.

Lielo platību hidraulisko logu (LaWin) projekts tiek atbalstīts ar Eiropas fondu līdzekļiem programmā Horizon 2020. Moderno zaļo tehnoloģiju brīnumam, kas uzdīgst uz Raval teātra fasādes Barselonā, ir maz sakara ar iepriekš minēto koncepciju (8).

Urbanarbolismo projektētais vertikālais dārzs ir pilnībā autonoms. Augus apūdeņo ar apūdeņošanas sistēmu, kuras sūkņi tiek darbināti ar saražoto enerģiju fotoelektriskie paneļi integrējas ar sistēmu.

Savukārt ūdens nāk no nokrišņiem. Lietus ūdens pa notekcaurulēm ieplūst uzglabāšanas tvertnē, no kurienes to sūknē ar saules enerģiju darbināmi sūkņi. Nav ārēja barošanas avota.

Inteliģentā sistēma dzirdina augus atbilstoši to vajadzībām. Arvien vairāk šāda veida struktūru parādās plašā mērogā. Piemērs ir Nacionālais stadions ar saules enerģiju Gaosjunā, Taivānā (9).

Projektējis japāņu arhitekts Toyo Ito un nodots ekspluatācijā 2009. gadā, tas ir pārklāts ar 8844 fotoelementu elementiem un var radīt līdz 1,14 gigavatstundām enerģijas gadā, nodrošinot 80 procentus no teritorijas vajadzībām.

9. Saules stadions Taivānā

Vai kausētie sāļi iegūs enerģiju?

Enerģijas uzglabāšana kausēta sāls veidā nav zināms. Šo tehnoloģiju izmanto lielās saules elektrostacijās, piemēram, nesen Mohaves tuksnesī atvērtajā Ivanpah. Kā norāda vēl nezināmais uzņēmums Halotechnics no Kalifornijas, šis paņēmiens ir tik daudzsološs, ka tā pielietojumu var attiecināt uz visu enerģētikas nozari, jo īpaši, protams, atjaunojamo energoresursu sektorā, kur galvenā problēma ir pārpalikuma uzkrāšana enerģijas trūkuma apstākļos.

Uzņēmuma pārstāvji stāsta, ka enerģijas uzkrāšana šādā veidā ir uz pusi lētāka par akumulatoriem, dažāda veida liela izmēra akumulatoriem. Izmaksu ziņā tas var konkurēt ar sūkņu uzglabāšanas sistēmām, kuras, kā zināms, var izmantot tikai labvēlīgos lauka apstākļos. Tomēr šai tehnoloģijai ir savi trūkumi.

Piemēram, tikai 70 procentus no izkausētajos sāļos uzkrātās enerģijas var atkārtoti izmantot kā elektrību (90 procentus akumulatoros). Halotechnics šobrīd strādā pie šo sistēmu efektivitātes, tostarp izmanto siltumsūkņus un dažādus sāls maisījumus.

10. Izkausētas sāls tvertnes enerģijas uzkrāšanai

Demonstrācijas rūpnīca tika nodota ekspluatācijā Sandia National Laboratories Arbuquerque, Ņūmeksikas štatā, ASV. enerģijas uzkrāšana ar izkausētu sāli. Tas ir īpaši izstrādāts darbam ar CLFR tehnoloģiju, kas izmanto spoguļus, kas uzglabā saules enerģiju, lai uzsildītu izsmidzināmo šķidrumu.

Tā ir izkausēta sāls tvertnē. Sistēma paņem sāli no aukstuma tvertnes (290°C), izmanto spoguļu siltumu un uzsilda šķidrumu līdz 550°C temperatūrai, pēc tam pārnes to uz nākamo tvertni (10). Ja nepieciešams, augstas temperatūras kausētais sāls tiek izvadīts caur siltummaini, lai radītu tvaiku enerģijas ražošanai.

Visbeidzot, izkausētais sāls tiek atgriezts aukstajā rezervuārā un process tiek atkārtots slēgtā kontūrā. Salīdzinošie pētījumi ir parādījuši, ka kausēta sāls izmantošana kā darba šķidrums ļauj darboties augstā temperatūrā, samazina uzglabāšanai nepieciešamā sāls daudzumu un novērš nepieciešamību pēc diviem siltummaiņu komplektiem sistēmā, samazinot sistēmas izmaksas un sarežģītību.

Risinājums, kas nodrošina enerģijas uzkrāšana mazākā mērogā uz jumta iespējams uzstādīt parafīna akumulatoru ar saules kolektoriem. Šī ir tehnoloģija, kas izstrādāta Spānijas Basku zemes universitātē (Universidad del Pais Vasco/Euskal Herriko Uniberstitatea).

Tas ir paredzēts lietošanai vidusmēra mājsaimniecībā. Ierīces galvenais korpuss ir izgatavots no alumīnija plāksnēm, kas iegremdētas parafīnā. Ūdens tiek izmantots kā enerģijas pārneses līdzeklis, nevis kā uzglabāšanas līdzeklis. Šis uzdevums pieder parafīnam, kas ņem siltumu no alumīnija paneļiem un kūst 60°C temperatūrā.

Šajā izgudrojumā elektriskā enerģija tiek atbrīvota, atdzesējot vasku, kas izdala siltumu plāniem paneļiem. Zinātnieki strādā, lai vēl vairāk uzlabotu procesa efektivitāti, aizstājot parafīnu ar citu materiālu, piemēram, taukskābi.

Enerģija tiek ražota fāzes pārejas procesā. Instalācijai var būt cita forma atbilstoši ēku būvniecības prasībām. Jūs pat varat uzbūvēt tā sauktos viltus griestus.

Jaunas idejas, jauni veidi

Ielu apgaismojumu, ko izstrādājis Nīderlandes uzņēmums Kaal Masten, var uzstādīt jebkur, pat neelektrificētās vietās. To darbībai nav nepieciešams elektriskais tīkls. Tie spīd, tikai pateicoties saules paneļiem.

Šo bāku stabi ir pārklāti ar saules paneļiem. Dizainere apgalvo, ka dienas laikā tie var uzkrāt tik daudz enerģijas, ka pēc tam spīd visu nakti. Pat mākoņains laiks tos neizslēgs. Ietver iespaidīgu bateriju komplektu enerģijas taupīšanas spuldzes GAISMAS DIODE.

Gars (11), kā šis lukturītis tika nosaukts, ir jānomaina ik pēc dažiem gadiem. Interesanti, ka no vides viedokļa šīs baterijas ir viegli apstrādājamas.

Tikmēr Izraēlā tiek stādīti saules koki. Te nebūtu nekā ārkārtēja, ja nebūtu lapu vietā šajos stādījumos uzstādīti saules paneļi, kas saņem enerģiju, kas pēc tam tiek izmantota mobilo ierīču uzlādēšanai, ūdens dzesēšanai un Wi-Fi signāla pārraidīšanai.

Dizains, ko sauc par eTree (12), sastāv no metāla "stumbra", kas sazarojas, un uz zariem saules paneļi. Ar viņu palīdzību saņemtā enerģija tiek uzkrāta lokāli un caur USB pieslēgvietu var tikt "pārsūtīta" uz viedtālruņu vai planšetdatoru baterijām.

12. Elektroniskais koku koks

To izmantos arī ūdens avota ražošanai dzīvniekiem un pat cilvēkiem. Kokus vajadzētu izmantot arī kā laternas naktī.

Tos var aprīkot ar informatīviem šķidro kristālu displejiem. Pirmās šāda veida ēkas parādījās Khanadiv parkā, netālu no Zikhron Yaakov pilsētas.

Septiņu paneļu versija ģenerē 1,4 kilovatus jaudu, kas spēj darbināt 35 vidējus klēpjdatorus. Tikmēr atjaunojamās enerģijas potenciāls joprojām tiek atklāts jaunās vietās, piemēram, vietās, kur upes ieplūst jūrā un saplūst ar sālsūdeni.

Masačūsetsas Tehnoloģiju institūta (MIT) zinātnieku grupa nolēma pētīt reversās osmozes parādības vidēs, kurās sajaucas dažāda sāļuma līmeņa ūdeņi. Šo centru robežās ir spiediena starpība. Kad ūdens šķērso šo robežu, tas paātrinās, kas ir ievērojamas enerģijas avots.

Zinātnieki no universitātes, kas atrodas Bostonā, nebija tālu, lai praktiski pārbaudītu šo parādību. Viņi aprēķināja, ka šīs pilsētas ūdeņi, ieplūstot jūrā, varētu radīt pietiekami daudz enerģijas, lai apmierinātu vietējo iedzīvotāju vajadzības. ārstniecības iestādes.