Atsinaujinanti energija – ji priklauso XNUMX a

„BP Statistical Review of World Energy“ svetainėje galite rasti informacijos, kad iki 2030 metų energijos suvartojimas pasaulyje maždaug trečdaliu viršys dabartinį lygį. Todėl išsivysčiusių šalių noras – augančius poreikius patenkinti „žaliųjų“ technologijų iš atsinaujinančių šaltinių (AEI) pagalba.

1. Jūros vėjo jėgainių parkas

Lenkijoje iki 2020 m. iš tokių šaltinių turėtų būti gaunama 19 proc. Dabartinėmis sąlygomis tai nėra pigi energija, todėl ji vystosi daugiausia dėl valstybių finansinės paramos.

Remiantis Atsinaujinančių išteklių energetikos instituto 2013 metų analize, 1 MWh pagaminimo kaina atsinaujinanti energija svyruoja, priklausomai nuo šaltinio, nuo 200 iki net 1500 Lt.

Palyginimui, didmeninė 1 MWh elektros kaina 2012 m. buvo maždaug 200 PLN. Pigiausia šiuose tyrimuose buvo gauti energiją iš daug kurą deginančių įrenginių, t.y. bendras deginimas ir sąvartyno dujos. Brangiausia energija gaunama iš vandens ir terminių vandenų.

Žinomiausios ir matomiausios AEI formos – vėjo turbinos (1) ir saulės baterijos (2) yra brangesnės. Tačiau ilgainiui anglies ir, pavyzdžiui, branduolinės energijos kainos neišvengiamai kils. Įvairūs tyrimai (pavyzdžiui, 2012 m. RWE grupės atliktas tyrimas) rodo, kad „konservatorių“ ir „nacionalinės“ kategorijos, t.y. energijos šaltiniai ilgainiui brangs (3).

O tai atsinaujinančią energiją pavers ne tik aplinkosaugine, bet ir ekonomine alternatyva. Kartais pamirštama, kad iškastinis kuras taip pat yra labai subsidijuojamas valstybės, o jo kaina, kaip taisyklė, neatsižvelgia į neigiamą jo daromą poveikį aplinkai.

Saulės-vandens-vėjo kokteilis

2009 m. profesoriai Markas Jacobsonas (Stanfordo universitetas) ir Markas Delucchi (Kalifornijos universitetas, Deivisas) paskelbė straipsnį Scientific American, teigdami, kad iki 2030 m. visas pasaulis gali pereiti prie atsinaujinanti energija. 2013 metų pavasarį jie pakartojo savo skaičiavimus dėl JAV Niujorko valstijos.

Jų nuomone, netrukus gali visiškai atsisakyti iškastinio kuro. tai atsinaujinančių šaltinių galite gauti energijos, reikalingos transportui, pramonei ir gyventojams. Energija bus gaunama iš vadinamojo WWS mišinio (vėjas, vanduo, saulė – vėjas, vanduo, saulė).

Net 40 procentų energijos bus gaunama iš jūros vėjo jėgainių, iš kurių beveik trylika tūkstančių reikės dislokuoti. Žemėje reikės daugiau nei 4 žmonių. turbinų, kurios suteiks dar 10 procentų energijos. Kiti 10 procentų bus gaunami iš beveik XNUMX procentų saulės energijos ūkių su radiacijos koncentracijos technologija.

Įprasti fotovoltiniai įrenginiai vienas kitą papildys 10 proc. Dar 18 procentų bus gaunama iš saulės energijos įrenginių – namuose, viešuosiuose pastatuose ir įmonių būstinėse. Trūkstamą energiją papildys geoterminės elektrinės, hidroelektrinės, potvynių generatoriai ir visi kiti atsinaujinantys energijos šaltiniai.

Mokslininkai apskaičiavo, kad naudojant sistemą, pagrįstą atsinaujinanti energija energijos paklausa dėl didesnio tokios sistemos efektyvumo sumažės apie 37 proc., o energijos kainos stabilizuosis.

Bus sukurta daugiau darbo vietų nei bus prarasta, nes visa energija bus pagaminta valstybėje. Be to, apskaičiuota, kad dėl sumažėjusios oro taršos kasmet mirs apie 4 žmonių. mažiau žmonių, o taršos kaina per metus sumažės 33 mlrd.

3. Energijos kainos iki 2050 m. – RWE tyrimas

Tai reiškia, kad visa investicija atsipirks maždaug per 17 metų. Gali būti, kad tai būtų greičiau, nes valstybė galėtų parduoti dalį energijos. Ar Niujorko valstijos pareigūnai pritaria šių skaičiavimų optimizmui? Manau, šiek tiek taip ir šiek tiek ne.

Juk ne viską „numeta“, kad pasiūlymas taptų realybe, bet, žinoma, investuoja į gamybos technologijas Atsinaujinanti energija. Buvęs Niujorko meras Michaelas Bloombergas prieš kelis mėnesius paskelbė, kad didžiausias pasaulyje sąvartynas Freshkills Park Stateno saloje bus paverstas viena didžiausių pasaulyje saulės elektrinių.

Ten, kur suyra Niujorko atliekos, bus pagaminta 10 megavatų energijos. Likusi Freshkills teritorijos dalis, arba beveik 600 hektarų, bus paversta parko pobūdžio želdynais.

Kur yra atsinaujinančios taisyklės

Daugelis šalių jau sėkmingai žengia į ekologiškesnę ateitį. Skandinavijos šalys jau seniai viršijo 50% ribą gauti energijos iš atsinaujinančių šaltinių. Remiantis 2014 metų rudenį paskelbtais tarptautinės aplinkosaugos organizacijos WWF duomenimis, Škotija jau dabar iš vėjo malūnų pagamina daugiau energijos nei reikia visiems Škotijos namų ūkiams.

Šie skaičiai rodo, kad 2014 metų spalį Škotijos vėjo turbinos pagamino elektros, prilygstančią 126 procentams vietos namų poreikių. Iš viso 40 procentų šiame regione pagaminamos energijos gaunama iš atsinaujinančių šaltinių.

Ze atsinaujinančių šaltinių daugiau nei pusė Ispanijos energijos gaunama iš. Pusė tos pusės gaunama iš vandens šaltinių. Penktadalis visos Ispanijos energijos gaunama iš vėjo jėgainių. Meksikos mieste La Pas savo ruožtu yra 39 MW galios saulės elektrinė Aura Solar I.

Be to, jau baigiamas įrengti antrasis 30 MW galios Groupotec I ūkis, kurio dėka miestas netrukus galės būti pilnai aprūpintas energija iš atsinaujinančių šaltinių. Šalies, kuri per daugelį metų nuosekliai įgyvendino atsinaujinančių išteklių energijos dalies didinimo politiką, pavyzdys yra Vokietija.

„Agora Energiewende“ duomenimis, 2014 metais atsinaujinanti energija sudarė 25,8% pasiūlos šioje šalyje. Iki 2020 metų Vokietija iš šių šaltinių turėtų gauti daugiau nei 40 proc. Vokietijos energetikos transformacija yra ne tik branduolinės ir anglies energijos atsisakymas atsinaujinanti energija energetikos sektoriuje.

Nereikia pamiršti, kad Vokietija pirmauja ir kuriant sprendimus „pasyviems namams“, kurie daugiausia apsieina be šildymo sistemų. „Mūsų tikslas, kad iki 2050 m. 80 procentų Vokietijos elektros energijos būtų pagaminta iš atsinaujinančių šaltinių, išlieka“, – neseniai sakė Vokietijos kanclerė Angela Merkel.

Naujos saulės baterijos

Laboratorijose nuolat kovojama dėl efektyvumo gerinimo. atsinaujinančių energijos šaltinių – pavyzdžiui, fotovoltiniai elementai. Saulės elementai, paverčiantys mūsų žvaigždės šviesos energiją į elektros energiją, artėja prie 50 procentų efektyvumo rekordo.

4. Grafenas ant putų, skirtas saulės energijai paversti garu naudojant MIT

Tačiau šiandien rinkoje esančios sistemos rodo ne didesnį nei 20 procentų efektyvumą. Šiuolaikinės fotovoltinės plokštės, kurios taip efektyviai konvertuojasi saulės spektro energija - nuo infraraudonųjų spindulių per matomą diapazoną iki ultravioletinių spindulių - jie iš tikrųjų susideda ne iš vienos, o iš keturių ląstelių.

Puslaidininkių sluoksniai dedami vienas ant kito. Kiekvienas iš jų yra atsakingas už skirtingo spektro bangų diapazoną. Ši technologija sutrumpintai vadinama CPV (koncentratoriaus fotovoltaika) ir anksčiau buvo išbandyta kosmose.

Pavyzdžiui, praėjusiais metais Masačusetso technologijos instituto (MIT) inžinieriai sukūrė medžiagą, sudarytą iš grafito dribsnių, uždėtų ant anglies putplasčio (4). Padėtas į vandenį ir nukreiptas į jį saulės spindulių, susidaro vandens garai, paverčiantys jais iki 85 procentų visos saulės spinduliuotės energijos.

Nauja medžiaga veikia labai paprastai – akytas grafitas jos viršutinėje dalyje geba puikiai sugerti ir kaupti saulės energijąo apačioje yra anglies sluoksnis, iš dalies pripildytas oro burbuliukų (kad medžiaga galėtų plūduriuoti ant vandens), neleidžianti šilumos energijai išbėgti į vandenį.

5. Fotovoltinės antenos saulėgrąžų lauke

Ankstesni garo saulės sprendimai turėjo net tūkstantį kartų sutelkti saulės spindulius, kad veiktų.

Naujam MIT sprendimui reikia tik dešimt kartų didesnės koncentracijos, todėl visa sąranka yra palyginti pigi.

O gal pabandyti sujungti palydovinę anteną su saulėgrąža vienoje technologijoje? Šveicarijos Biaskoje įsikūrusios bendrovės „Airlight Energy“ inžinieriai nori įrodyti, kad tai įmanoma.

Jie sukūrė 5 metrų plokštes su saulės masyvo kompleksais, kurie primena palydovinės televizijos antenas arba radijo teleskopus ir seka saulės spindulius kaip saulėgrąžas (XNUMX).

Jie turėtų būti specialūs energijos kolektoriai, tiekiantys ne tik elektrą fotovoltiniams elementams, bet ir šilumą, švarų vandenį ir net, panaudojus šilumos siurblį, maitinantys šaldytuvą.

Veidrodžiai, išsibarstę po jų paviršių, perduoda krintančią saulės spinduliuotę ir sufokusuoja ją į plokštes net iki 2 kartų. Kiekvienoje iš šešių darbinių plokščių yra 25 fotovoltinės lustai, aušinami mikrokanalais tekančiu vandeniu.

Energijos koncentracijos dėka fotovoltiniai moduliai dirba keturis kartus efektyviau. Įrengus jūros vandens gėlinimo įrenginį, įrenginys naudoja karštą vandenį, kad pagamintų 2500 litrų gėlo vandens per dieną.

Atokiose vietovėse vietoj gėlinimo įrenginių gali būti įrengta vandens filtravimo įranga. Visą 10 m gėlių antenos konstrukciją galima sulankstyti ir lengvai transportuoti nedideliu sunkvežimiu. Nauja idėja saulės energijos naudojimas mažiau išsivysčiusiose vietovėse tai Solarkioskas (6).

Šio tipo įrenginiai aprūpinti „Wi-Fi“ maršruto parinktuvu ir gali įkrauti daugiau nei 200 mobiliųjų telefonų per dieną arba maitinti mini šaldytuvą, kuriame galima laikyti, pavyzdžiui, būtiniausius vaistus. Tokių kioskų jau atidaryta dešimtys. Jie daugiausia veikė Etiopijoje, Botsvanoje ir Kenijoje.

7. Pertamina dangoraižio projektas

Energinga architektūra

99 aukštų dangoraižis Pertamina (7), kurį planuojama statyti Indonezijos sostinėje Džakartoje, turėtų pagaminti tiek energijos, kiek sunaudoja. Tai pirmasis tokio dydžio pastatas pasaulyje. Pastato architektūra buvo glaudžiai susijusi su vieta – į ją patenka tik reikiama saulės spinduliuotė, leidžianti sutaupyti likusią saulės energiją.

8. Žalioji siena Barselonoje

Nupjautas bokštas veikia kaip tunelis vėjo energija. Kiekvienoje objekto pusėje sumontuotos fotovoltinės plokštės, kurios leidžia gaminti energiją visą dieną, bet kuriuo metų laiku.

Pastate bus integruota geoterminė elektrinė, papildanti saulės ir vėjo energiją.

Tuo tarpu vokiečių mokslininkai iš Jenos universiteto parengė pastatų „išmaniųjų fasadų“ projektą. Šviesos pralaidumą galima reguliuoti paspaudus mygtuką. Juose ne tik įrengti fotovoltiniai elementai, bet ir dumblių auginimas biokuro gamybai.

Didelio ploto hidraulinių langų (LaWin) projektas remiamas europinėmis lėšomis pagal programą „Horizontas 2020. Modernių žaliųjų technologijų stebuklas, išdygęs ant Barselonos teatro „Raval“ fasado, menkai susijęs su minėta koncepcija (8).

Vertikalus sodas, sukurtas Urbanarbolismo, yra visiškai savarankiškas. Augalai laistomi laistymo sistema, kurios siurbliai yra maitinami pagaminta energija fotovoltinės plokštės integruojasi su sistema.

Vanduo, savo ruožtu, gaunamas iš kritulių. Lietaus vanduo latakais nuteka į akumuliacinį rezervuarą, iš kurio vėliau jį pumpuoja saulės energija varomi siurbliai. Nėra išorinio maitinimo šaltinio.

Išmani sistema laisto augalus pagal jų poreikius. Vis daugiau ir daugiau tokio tipo struktūrų atsiranda dideliu mastu. Pavyzdys yra saulės energija varomas nacionalinis stadionas Gaosionge, Taivane (9).

Suprojektuotas japonų architekto Toyo Ito ir pradėtas eksploatuoti 2009 m., jis yra padengtas 8844 fotovoltiniais elementais ir gali pagaminti iki 1,14 gigavatvalandžių energijos per metus, patenkindamas 80 procentų teritorijos poreikių.

9. Saulės stadionas Taivane

Ar išlydytos druskos gaus energijos?

Energijos kaupimas išlydytos druskos pavidalu nežinoma. Ši technologija naudojama didelėse saulės elektrinėse, tokiose kaip neseniai atidaryta Ivanpah Mohavės dykumoje. Pasak vis dar nežinomos bendrovės Halotechnics iš Kalifornijos, ši technika yra tokia perspektyvi, kad ją galima pritaikyti visam energetikos sektoriui, žinoma, ypač atsinaujinančiam, kur pertekliaus kaupimas energijos stygiaus akivaizdoje yra pagrindinė problema.

Įmonės atstovai teigia, kad energijos kaupimas tokiu būdu kainuoja perpus pigiau nei baterijos, įvairių tipų dideli akumuliatoriai. Išlaidomis jis gali konkuruoti su siurblinėmis, kurios, kaip žinia, gali būti naudojamos tik esant palankioms lauko sąlygoms. Tačiau ši technologija turi savo trūkumų.

Pavyzdžiui, tik 70 procentų išlydytose druskose sukauptos energijos gali būti pakartotinai panaudota kaip elektros energija (90 procentų akumuliatoriuose). Šiuo metu „Halotechnics“ dirba ties šių sistemų efektyvumu, įskaitant šilumos siurblių ir įvairių druskų mišinių naudojimą.

10. Išlydytos druskos rezervuarai energijos kaupimui

Demonstracinė gamykla buvo pradėta eksploatuoti Sandia National Laboratories Arbuquerque mieste, Naujojoje Meksikoje, JAV. energijos kaupimas su išlydyta druska. Jis specialiai sukurtas dirbti su CLFR technologija, kuri naudoja veidrodžius, kaupiančius saulės energiją purškiamam skysčiui šildyti.

Tai išlydyta druska bakelyje. Sistema paima druską iš šalto bako (290°C), panaudoja veidrodėlių šilumą ir įkaitina skystį iki 550°C temperatūros, po to perkelia į kitą baką (10). Kai reikia, aukštos temperatūros išlydyta druska praleidžiama per šilumokaitį, kad susidarytų garas energijai gaminti.

Galiausiai išlydyta druska grąžinama į šaltą rezervuarą ir procesas kartojamas uždaru ciklu. Lyginamieji tyrimai parodė, kad naudojant išlydytą druską kaip darbinį skystį, galima dirbti aukštoje temperatūroje, sumažinamas saugojimui reikalingos druskos kiekis ir sistemoje nebereikia dviejų šilumokaičių komplektų, todėl sumažėja sistemos sąnaudos ir sudėtingumas.

Sprendimas, kuris suteikia energijos kaupimas mažesniu mastu ant stogo galima sumontuoti parafino bateriją su saulės kolektoriais. Tai technologija, sukurta Ispanijos Baskų krašto universitete (Universidad del Pais Vasco/Euskal Herriko Uniberstitatea).

Jis skirtas vidutiniam namų ūkiui. Pagrindinis prietaiso korpusas pagamintas iš aliuminio plokščių, panardintų į parafiną. Vanduo naudojamas kaip energijos perdavimo terpė, o ne kaip kaupimo terpė. Ši užduotis priklauso parafinui, kuris paima šilumą iš aliuminio plokščių ir lydosi 60°C temperatūroje.

Šiame išradime elektros energija išleidžiama aušinant vašką, kuris išskiria šilumą plonoms plokštėms. Mokslininkai stengiasi dar labiau pagerinti proceso efektyvumą, pakeičiant parafiną kita medžiaga, pavyzdžiui, riebalų rūgštimi.

Energija gaminama fazinio virsmo procese. Įrenginys gali būti kitokios formos, atsižvelgiant į pastatų statybos reikalavimus. Jūs netgi galite pastatyti vadinamąsias pakabinamas lubas.

Naujos idėjos, nauji būdai

Olandų kompanijos Kaal Masten sukurti gatvių šviestuvai gali būti montuojami bet kur, net ir neelektrifikuotose vietose. Jiems veikti nereikia elektros tinklo. Jie šviečia tik saulės baterijų dėka.

Šių švyturių stulpai yra padengti saulės baterijomis. Dizainerė tvirtina, kad per dieną jie gali sukaupti tiek energijos, kad paskui švyti visą naktį. Net debesuotas oras jų neišjungs. Apima įspūdingą baterijų rinkinį energiją taupančios lempos ŠVIESOS DIODAS.

Dvasią (11), kaip buvo pavadintas šis žibintuvėlis, reikia keisti kas kelerius metus. Įdomu tai, kad aplinkosaugos požiūriu šias baterijas lengva valdyti.

Tuo tarpu Izraelyje sodinami saulės medžiai. Čia nebūtų nieko nepaprasto, jei ne tai, kad šiuose želdiniuose vietoj lapų sumontuotos saulės baterijos, kurios gauna energiją, kuri vėliau naudojama mobiliųjų įrenginių įkrovimui, vandens vėsinimui ir Wi-Fi signalo transliavimui.

Dizainas, vadinamas eTree (12), susideda iš metalinio "kamieno", kuris išsišakoja, ir ant šakų saulės elementai. Jų pagalba gauta energija kaupiama lokaliai ir per USB prievadą gali būti „perkelta“ į išmaniųjų telefonų ar planšetinių kompiuterių baterijas.

12. Elektroninis medžio medis

Jis taip pat bus naudojamas vandens šaltiniui gaminti gyvūnams ir net žmonėms. Medžiai taip pat turėtų būti naudojami kaip žibintai naktį.

Juose gali būti įrengti informaciniai skystųjų kristalų ekranai. Pirmieji tokio tipo pastatai pasirodė Khanadiv parke, netoli Zikhron Yaakovo miesto.

Septynių skydų versija generuoja 1,4 kilovato galią, kuri gali maitinti 35 vidutinius nešiojamuosius kompiuterius. Tuo tarpu atsinaujinančios energijos potencialas vis dar atrandamas naujose vietose, pavyzdžiui, ten, kur upės įteka į jūrą ir susilieja su sūriu vandeniu.

Grupė mokslininkų iš Masačusetso technologijos instituto (MIT) nusprendė ištirti atvirkštinio osmoso reiškinius aplinkoje, kurioje susimaišo skirtingo druskingumo lygio vandenys. Šių centrų ribose yra slėgio skirtumas. Kai vanduo praeina per šią ribą, jis pagreitėja, o tai yra reikšmingos energijos šaltinis.

Bostono universiteto mokslininkai toli nenuėjo, kad išbandytų šį reiškinį praktiškai. Jie paskaičiavo, kad šio miesto vandenys, įtekantys į jūrą, gali pagaminti pakankamai energijos vietos gyventojų poreikiams patenkinti. gydymo įstaigos.