Аднаўляльная энергія - ёй належыць XNUMX стагоддзе

На сайце BP Statistical Review of World Energy можна знайсці інфармацыю аб тым, што да 2030 сусветнае спажыванне энергіі перавысіць узровень, зафіксаваны ў цяперашні час, прыкладна на траціну. Таму імкненне развітых краін складаецца ў тым, каб задаволіць якія растуць запатрабаванні з дапамогай «зялёных» тэхналогій з аднаўляльных крыніц (ВІЭ).

1. Афшорная ветраная электрастанцыя

У Польшчы да 2020 года 19% энергіі мусіць паступаць з такіх крыніц. У цяперашніх умовах гэта нятанная энергія, таму яна развіваецца ў асноўным дзякуючы фінансавай падтрымцы дзяржаў.

Згодна з аналізам Інстытута аднаўляльных крыніц энергіі за 2013 г., кошт вытворчасці 1 МВтч аднаўляльная энергія вар'іруецца, у залежнасці ад крыніцы, ад 200 да нават 1500 злотых.

Для параўнання, аптовая цана 1 МВтч электраэнергіі ў 2012 годзе складала прыкладна 200 злотых. Найбольш танным у гэтых даследаваннях было атрыманне энергіі ад шматпаліўных установак спальвання, г.зн. сумеснае спальванне і звалачны газ. Самая дарагая энергія атрымліваецца з вады і тэрмальных вод.

Найбольш вядомыя і прыкметныя формы ВИЭ, т. е. ветраныя турбіны (1) і сонечныя батарэі (2), каштуюць даражэй. Аднак у доўгатэрміновай перспектыве кошты на вугаль і, напрыклад, на атамную энергію непазбежна будуць расці. Розныя даследаванні (напрыклад, даследаванне, праведзенае групай RWE у 2012 г.) паказваюць, што "кансерватыўныя" і "нацыянальныя" катэгорыі, г.зн. крыніцы энергіі у доўгатэрміновай перспектыве стане даражэй (3).

І гэта зробіць аднаўляльную энергетыку альтэрнатывай не толькі экалагічнай, але і эканамічнай. Часам забываюць, што выкапнёвае паліва таксама моцна субсідуецца дзяржавай, а яго кошт, як правіла, не ўлічвае таго негатыўнага ўздзеяння, якое яно аказвае на навакольнае асяроддзе.

Сонечна-вадзяна-ветравы кактэйль

У 2009 годзе прафесары Марк Джэйкабсан (Стэнфардскі ўніверсітэт) і Марк Дэлукі (Каліфарнійскі ўніверсітэт у Дэвісе) апублікавалі ў часопісе Scientific American артыкул, у якім сцвярджалі, што да 2030 года ўвесь свет можа перайсці на аднаўляльная энергія. Увесну 2013 гады яны паўтарылі свае разлікі для амерыканскага штата Нью-Ёрк.

На іх думку, неўзабаве ён можа поўнасцю адмовіцца ад выкапнёвага паліва. Гэта аднаўляльныя крыніцы можна атрымаць энергію, неабходную для транспарта, прамысловасці і насельніцтвы. Энергія будзе паступаць з так званага WWS сумесь (вецер, вада, сонца - вецер, вада, сонца).

Цэлых 40 працэнтаў энергіі будзе паступаць ад марскіх ветраных электрастанцый, з якіх неабходна будзе разгарнуць амаль трынаццаць тысяч. На сушы спатрэбіцца больш за 4 чалавекі. турбіны, якія будуць забяспечваць яшчэ 10 працэнтаў энергіі. Наступныя 10 працэнтаў будуць паступаць ад амаль XNUMX сонечных ферм з тэхналогіяй канцэнтрацыі радыяцыі.

Звычайныя фотаэлектрычныя ўстаноўкі будуць дадаваць 10 працэнтаў адна да адной. Яшчэ 18 адсоткаў прыйдзецца на сонечныя ўстаноўкі - у дамах, грамадскіх будынках і штаб-кватэрах кампаній. Якая адсутнічае энергія будзе папаўняцца за рахунак геатэрмальных усталёвак, гідраэлектрастанцый, прыліўных генератараў і ўсіх іншых аднаўляльных крыніц энергіі.

Навукоўцы падлічылі, што дзякуючы выкарыстанню сістэмы, заснаванай на аднаўляльная энергія попыт на энергію - дзякуючы большай эфектыўнасці такой сістэмы - упадзе ва ўсім штаце прыкладна на 37 працэнтаў, а цэны на энерганосьбіты стабілізуюцца.

Будзе створана больш працоўных месцаў, чым будзе страчана, бо ўся энергія будзе вырабляцца ў штаце. Акрамя таго, было падлічана, што праз памяншэнне забруджвання паветра кожны год будзе паміраць каля 4 тысяч чалавек. людзей менш, а кошт забруджвання знізіцца на 33 мільярды долараў за год.

3. Цэны на энерганосьбіты да 2050 г. – даследаванне RWE

Гэта азначае, што ўсе інвестыцыі акупяцца прыкладна за 17 год. Не выключана, што гэта было б хутчэй, бо дзяржава магла б прадаць частку энэргіі. Ці падзяляюць чыноўнікі штата Нью-Ёрк аптымізм гэтых разлікаў? Думаю, крыху ды і крыху няма.

Бо яны не "кідаюць" усё, каб увасобіць прапанову ў рэальнасць, але і, несумненна, укладваюць сродкі ў тэхналогіі вытворчасці аднаўляльная энергія. Былы мэр Нью-Ёрка Майкл Блумбэрг некалькі месяцаў таму абвясціў, што найбуйнейшая ў свеце звалка - Freshkills Park на Статэн-Айлендзе - будзе пераўтворана ў адну з найбуйнейшых сонечных электрастанцый.

Там, дзе раскладаюцца адходы Нью-Ёрка, будзе выраблена 10 мегават энергіі. Астатняя тэрыторыя Freshkills, ці амаль 600 га, будзе пераўтворана ў зялёныя зоны паркавага характару.

Дзе аднаўляльныя правілы

Многія краіны ўжо далёка прасунуліся на шляху да зялёнай будучыні. Скандынаўскія краіны даўно перавысілі 50-працэнтны парог атрымання энергіі з аднаўляльныя крыніцы. Паводле дадзеных, апублікаваных восенню 2014 года міжнароднай экалагічнай арганізацыяй WWF, Шатландыя ўжо вырабляе больш энергіі ад ветракоў, чым неабходна ўсім шатландскім хатнія гаспадаркі.

Гэтыя лічбы паказваюць, што ў кастрычніку 2014 года шатландскія ветраныя турбіны вырабілі электраэнергію, роўную 126 працэнтам патрэб мясцовых дамоў. У цэлым 40 працэнтаў энергіі, што вырабляецца ў гэтым рэгіёне, паступае з аднаўляльных крыніц.

Ze аднаўляльныя крыніцы больш за палову іспанскай энергіі паступае з. Палова гэтай паловы паступае з водных крыніц. Пятая частка ўсёй іспанскай энергіі паступае ад ветраных электрастанцый. У мексіканскім горадзе Ла-Пас, у сваю чаргу, ёсць сонечная электрастанцыя Aura Solar I магутнасцю 39 МВт.

Акрамя таго, набліжаюцца да завяршэння работы па мантажы другой фермы Groupotec I магутнасцю 30 МВт, дзякуючы якой у хуткім часе горад можа быць поўнасцю забяспечаны энергіяй з аднаўляльных крыніц. Прыкладам краіны, якая паслядоўна рэалізуе палітыку павелічэння долі энергіі з аднаўляльных крыніц на працягу многіх гадоў, з'яўляецца Германія.

Па дадзеных Agora Energiewende, у 2014 годзе на аднаўляльныя крыніцы энергіі прыходзілася 25,8, 2020% паставак у гэтай краіне. Да 40 года Германія павінна атрымаць больш за XNUMX працэнтаў з гэтых крыніц. Энергетычная трансфармацыя Германіі заключаецца не толькі ў адмове ад атамнай і вугальнай энергетыкі на карысць аднаўляльная энергія у энергетычным сектары.

Не варта забываць, што Нямеччына таксама з'яўляецца лідэрам у стварэнні рашэнняў для "пасіўных дамоў", якія ў значнай ступені абыходзяцца без сістэм ацяплення. "Наша мэта, якая заключаецца ў тым, каб да 2050 года 80 працэнтаў электраэнергіі ў Германіі прыходзілася на аднаўляльныя крыніцы, застаецца ў сіле", – заявіла нядаўна канцлер Германіі Ангела Меркель.

Новыя сонечныя батарэі

У лабараторыях ідзе пастаянная барацьба за павышэнне эфектыўнасці аднаўляльныя крыніцы энергіі – напрыклад, фотаэлектрычныя элементы. Сонечныя элементы, якія пераўтвораць светлавую энергію нашай зоркі ў электрычнасць, набліжаюцца да 50-працэнтнага рэкорду эфектыўнасці.

4. Графен на пене для пераўтварэння сонечнай энергіі ў пар з MIT

Тым не менш, наяўныя сёння на рынку сістэмы паказваюць ККД не больш за 20 працэнтаў. Самыя сучасныя фотаэлектрычныя панэлі, якія так эфектыўна пераўтвораць энергія сонечнага спектра - ад інфрачырвонага, праз бачны дыяпазон, да ўльтрафіялетавага - яны на самой справе складаюцца не з адной, а з чатырох клетак.

Пласты паўправадніка накладваюцца адна на адну. Кожны з іх адказвае за атрыманне рознага дыяпазону хваляў са спектру. Гэтая тэхналогія скарочана CPV (concentrator photovoltaics) і раней была выпрабаваная ў космасе.

У мінулым годзе, напрыклад, інжынеры з Масачусецкага тэхналагічнага інстытута (MIT) стварылі матэрыял, які складаецца з лускавінак графіту, змешчаных на вугляродную пену (4). Змешчаны ў ваду і накіраваны на яго сонечнымі прамянямі, ён утварае вадзяную пару, ператвараючы ў яе да 85 працэнтаў усёй энергіі сонечнага выпраменьвання.

Новы матэрыял працуе вельмі проста - кіпры графіт у яго верхняй частцы здольны выдатна ўбіраць і захоўваць сонечную энергіюа на дне знаходзіцца вугляродны пласт, часткова запоўнены бурбалкамі паветра (каб матэрыял мог плаваць на вадзе), які перашкаджае ўцечцы цеплавой энергіі ў ваду.

5. Фотаэлектрычныя антэны на полі сланечнікаў

Папярэднія паравыя сонечныя рашэнні павінны былі канцэнтраваць сонечныя прамяні нават у тысячу разоў, каб працаваць.

Новае рашэнне ад MIT патрабуе толькі дзесяціразовай канцэнтрацыі, што робіць усю ўстаноўку адносна таннай.

А можа паспрабаваць сумясціць спадарожнікавую талерку са сланечнікам у адной тэхналогіі? Інжынеры швейцарскай кампаніі Airlight Energy, размешчанай у Биаске, жадаюць давесці, што гэта магчыма.

Яны распрацавалі 5-метровыя пласціны, абсталяваныя комплексамі сонечных батарэй, якія нагадваюць антэны спадарожнікавага тэлебачання ці радыётэлескопы і адсочваюць сонечныя прамяні, як сланечнікі (XNUMX).

Мяркуецца, што яны павінны быць адмысловымі зборшчыкамі энергіі, якія забяспечваюць не толькі электраэнергіяй фотагальванічныя элементы, але і цеплынёй, чыстай вадой і нават, пасля выкарыстання цеплавой помпы, сілкаваннем халадзільніка.

Люстэркі, якія былі раскіданыя па іх паверхні, прапускаюць падальнае сонечнае выпраменьванне і факусуюць яго на панэлях, нават да 2. раз. Кожная з шасці працоўных панэляў абсталявана 25 фотаэлектрычнымі чыпамі, охлаждаемыми вадой, якая працякае па мікраканалах.

Дзякуючы канцэнтрацыі энергіі фотаэлектрычныя модулі працуюць у чатыры разы больш эфектыўна. Пры абсталяванні апрасняльнай усталёўкай марской вады прылада выкарыстоўвае гарачую ваду для вытворчасці 2500 літраў прэснай вады ў дзень.

У аддаленых раёнах замест апрасняльных установак можа быць устаноўлена абсталяванне для фільтрацыі вады. Усю 10-метровую канструкцыю кветкавай антэны можна скласці і лёгка перавезці на невялікім грузавіку. Новая ідэя для выкарыстанне сонечнай энергіі у менш развітых раёнах гэта Саляркіёск (6).

Устаноўкі гэтага тыпу аснашчаны роўтэрам з сеткай Wi-Fi і могуць зараджаць больш за 200 мабільных тэлефонаў у дзень або сілкаваць міні-халадзільнік, у якім можна было б захоўваць, напрыклад, неабходныя лекі. Дзесяткі такіх кіёскаў ужо запушчаны. У асноўным яны дзейнічалі ў Эфіопіі, Батсване і Кеніі.

7. Праект хмарачоса Пертаміну

Энергічная архітэктура

99-павярховы хмарачос Pertamina (7), які плануецца пабудаваць у Джакарце, сталіцы Інданезіі, павінен вырабляць столькі энергіі, колькі спажывае сам. Гэты першы будынак такога памеру ў свеце. Архітэктура будынка была цесна звязана з месцазнаходжаннем - яно прапускае ўнутр толькі неабходнае сонечнае выпраменьванне, дазваляючы захоўваць астатнюю энергію сонца.

8. Зялёная сцяна ў Барселоне

Усечаная вежа дзейнічае як тунэль для выкарыстання энергія ветру. З кожнага боку аб'екта ўстаноўлены фотаэлектрычныя панэлі, што дазваляе вырабляць энергію на працягу ўсяго дня, у любую пару года.

У будынку будзе ўбудаваная геатэрмальная электрастанцыя, якая дапаўняе сонечную і ветравую энергію.

Тым часам нямецкія даследнікі з Йенскага ўніверсітэта падрыхтавалі праект «разумных фасадаў» будынкаў. Святлопрапусканне можна рэгуляваць націскам кнопкі. Мала таго, што яны абсталяваны фотагальванічнымі элементамі, але і для вырошчвання багавіння для вытворчасці біяпаліва.

Праект «Гідраўлічныя вокны вялікай плошчы» (LaWin) падтрымліваецца еўрапейскімі фондамі ў рамках праграмы Horizon 2020. Цуд сучасных зялёных тэхналогій, прарос на фасадзе тэатра Раваль у Барселоне, крыху звязана з вышэйпаказанай канцэпцыяй (8).

Вертыкальны сад, распрацаваны Urbanarbolismo, цалкам аўтаномны. Расліны абрашаюцца арашальнай сістэмай, помпы якой сілкуюцца ад энергіі, якая выпрацоўваецца фотаэлектрычныя панэлі інтэгруецца з сістэмай.

Вада, у сваю чаргу, паступае з ападкаў. Дажджавая вада сцякае па жолабах у рэзервуар для захоўвання, адкуль яна затым перапампоўваецца помпамі, адзінай крыніцай энергіі якіх з'яўляюцца сонечныя батарэі. Няма знешняй крыніцы харчавання.

Інтэлектуальная сістэма палівае расліны ў адпаведнасці з іх патрэбамі. Усё больш і больш структур гэтага тыпу ўзнікаюць у вялікіх маштабах. Прыкладам можа служыць Нацыянальны стадыён на сонечнай энергіі ў Гаасюне, Тайвань (9).

Спраектаваны японскім архітэктарам Тойо Іта і ўведзены ў эксплуатацыю яшчэ ў 2009 годзе, ён пакрыты 8844 фотагальванічнымі элементамі і можа генераваць да 1,14 гігаваты-гадзіны энергіі ў год, забяспечваючы 80 працэнтаў патрэб раёна.

9. Сонечны стадыён на Тайвані

Ці атрымаюць расплаўленыя солі энергію?

Сховішча энергіі у выглядзе расплаўленай солі невядомы. Гэтая тэхналогія выкарыстоўваецца на буйных сонечных электрастанцыях, такіх як нядаўна адкрытая Ivanpah ў пустыні Махавэ. Па меркаванні яшчэ нікому не вядомай кампаніі Halotechnics з Каліфорніі, гэтая методыка настолькі перспектыўная, што яе ўжыванне можна распаўсюдзіць на ўсю энергетыку, асабліва аднаўляльную, вядома, дзе пытанне захоўвання лішкаў пры дэфіцыце энергіі з'яўляецца ключавым праблема.

Прадстаўнікі кампаніі сцвярджаюць, што захоўваць энергію такім чынам ўдвая танней, чым батарэйкі, розныя віды вялікіх акумулятараў. Па кошце ён можа канкураваць з гідраакумулюючымі сістэмамі, якія, як вядома, можна выкарыстоўваць толькі пры спрыяльных палявых умовах. Аднак у гэтай тэхналогіі ёсць свае недахопы.

Напрыклад, толькі 70 працэнтаў энергіі, назапашанай у расплаўленых солях, можна паўторна выкарыстоўваць у якасці электрычнасці (90 працэнтаў у батарэях). Кампанія Halotechnics зараз працуе над эфектыўнасцю гэтых сістэм, выкарыстоўваючы, у тым ліку, цеплавыя помпы і розныя солевыя сумесі.

10. Рэзервуары для расплаўленай солі для захоўвання энергіі

Дэманстрацыйная ўстаноўка была ўведзена ў эксплуатацыю ў лабараторыях Sandia National у Арбукерцы, штат Нью-Мексіка, ЗША. сховішча энергіі з дапамогай расплаўленай солі. Ён спецыяльна распрацаваны для працы з тэхналогіяй CLFR, у якой выкарыстоўваюцца люстэркі, якія акумулююць сонечную энергію для нагрэву распыляемай вадкасці.

Гэта расплаўленая соль у рэзервуары. Сістэма забірае соль з халоднага бака (290 ° С), выкарыстоўвае цяпло люстэркаў і награвае вадкасць да тэмпературы 550 ° С, пасля чаго перадае яе ў наступны бак (10). Пры неабходнасці высокатэмпературны расплаў солі праходзіць праз цеплаабменнік для выпрацоўкі пары для вытворчасці электраэнергіі.

Нарэшце, расплаўленая соль вяртаецца ў лядоўню рэзервуар, і працэс паўтараецца ў замкнёным цыкле. Як паказалі параўнальныя даследаванні, выкарыстанне расплаўленай солі ў якасці працоўнай вадкасці дазваляе працаваць пры высокіх тэмпературах, змяншае колькасць солі, неабходнай для захоўвання, і ўхіляе неабходнасць у двух камплектах цеплаабменнікаў у сістэме, што змяншае кошт сістэмы і яе складанасці.

Рашэнне, якое забяспечвае сховішча энергіі у меншых маштабах магчыма ўстаноўка парафінавай батарэі з сонечнымі калектарамі на даху. Гэта тэхналогія, распрацаваная ў Іспанскім універсітэце Краіны Баскаў (Universidad del Pais Vasco/Euskal Herriko Uniberstitatea).

Ён прызначаны для выкарыстання сярэдняй дворагаспадаркай. Асноўная частка прылады выраблена з алюмініевых пласцін, пагружаных у парафін. Вада выкарыстоўваецца як асяроддзе перадачы энергіі, а не як асяроддзе захоўвання. Гэтая задача прыналежыць парафіну, які забірае цеплыню нагрэву алюмініевых панэляў і плавіцца пры тэмпературы 60°С.

У гэтым вынаходстве электрычная энергія вызваляецца за рахунак астуджэння парафіна, які аддае цяпло тонкім панэлям. Навукоўцы працуюць над далейшым павышэннем эфектыўнасці працэсу, замяняючы парафін іншым матэрыялам, напрыклад, тоўстай кіслатой.

Энергія вырабляецца падчас фазавага пераходу. Устаноўка можа мець розную форму ў адпаведнасці з будаўнічымі патрабаваннямі будынкаў. Можна нават пабудаваць так званыя падвесныя столі.

Новыя ідэі, новыя шляхі

Вулічныя ліхтары, распрацаваныя галандскай кампаніяй Kaal Masten, можна ўсталёўваць дзе заўгодна, нават у неэлектрыфікаваных раёнах. Ім не патрэбна электрычная сетка для працы. Яны свецяцца толькі дзякуючы сонечным батарэям.

Слупы гэтых маякоў пакрыты панэлямі сонечных батарэй. Канструктар сцвярджае, што за дзень яны могуць назапасіць столькі энергіі, што потым свецяцца ўсю ноч. Нават пахмурнае надвор'е не выключыць іх. Сюды ўваходзіць вялікі набор батарэек энергазберагальныя лямпы СВЯТАДЫЁД.

Spirit (11), як была названая гэтая мадэль ліхтара, мае патрэбу ў замене кожныя некалькі гадоў. Цікава, што з экалагічнага пункта гледжання гэтыя акумулятары простыя ў звароце.

Тым часам у Ізраілі саджаюць сонечныя дрэвы. У гэтым не было б нічога экстраардынарнага, калі б не той факт, што замест лісця ў гэтых пасадках устаноўлены сонечныя батарэі, якія атрымліваюць энергію, якая затым выкарыстоўваецца для зарадкі мабільных прылад, астуджэнні вады і трансляцыі сігналу Wi-Fi.

Канструкцыя, названая eTree (12), складаецца з металічнага "ствала", які разгалінуецца, а на галінах сонечныя панэлі. Атрыманая з іх дапамогай энергія захоўваецца на месцы і можа быць "перакладзена" на акумулятары смартфонаў або планшэтаў праз USB-порт.

12. Дрэва электроннага дрэва

Ён таксама будзе выкарыстоўвацца для вытворчасці крыніцы вады для жывёл і нават для людзей. Дрэвы таксама павінны выкарыстоўвацца ў якасці ліхтароў у начны час.

Яны могуць быць абсталяваныя інфармацыйнымі вадкакрысталічным дысплеямі. Першыя пабудовы такога тыпу з'явіліся ў парку Ханадзіў, недалёка ад горада Зіхрон-Яакаў.

Сяміпанэльная версія выпрацоўвае 1,4 кілавата магутнасці, чаго можа хапіць для харчавання 35 сярэдніх наўтбукаў. Тым часам патэнцыял аднаўляльных крыніц энергіі ўсё яшчэ выяўляецца ў новых месцах, напрыклад, тамака, дзе рэкі ўпадаюць у моры і зліваюцца з салёнай вадой.

Група навукоўцаў з Масачусецкага тэхналагічнага інстытута (MIT) вырашыла вывучыць з'явы зваротнага осмасу ў асяроддзях, у якіх змешваюцца воды рознага ўзроўню салёнасці. На мяжы гэтых цэнтраў існуе рознасць ціскаў. Калі вада праходзіць праз гэтую мяжу, яна паскараецца, што зяўляецца крыніцай значнай энергіі.

Навукоўцы з універсітэта, размешчанага ў Бостане, не сталі далёка хадзіць за практычнай праверкай гэтай з'явы. Яны падлічылі, што воды гэтага горада, якія ўпадаюць у мора, могуць генераваць дастаткова энергіі для задавальнення запатрабаванняў мясцовага насельніцтва. ачышчальныя збудаванні.