Obnovljiva energija - pripada XX vijeku

Na web stranici BP Statistical Review of World Energy možete pronaći informaciju da će do 2030. svjetska potrošnja energije premašiti trenutni nivo za oko trećinu. Stoga je želja razvijenih zemalja da zadovolje rastuće potrebe uz pomoć „zelenih“ tehnologija iz obnovljivih izvora (OIE).

1. Priobalna vjetroelektrana

U Poljskoj bi do 2020. 19% energije trebalo da dolazi iz takvih izvora. U sadašnjim uslovima ovo nije jeftina energija, pa se razvija uglavnom zahvaljujući finansijskoj podršci države.

Prema analizi Instituta za obnovljivu energiju iz 2013. godine, troškovi proizvodnje 1 MWh obnovljiva energija varira, ovisno o izvoru, od 200 do čak 1500 zł.

Poređenja radi, veleprodajna cijena 1 MWh električne energije u 2012. iznosila je približno 200 PLN. Najjeftinije u ovim studijama bilo je dobijanje energije iz višegorivnih postrojenja za sagorevanje, tj. zajedničkog sagorevanja i deponijskog gasa. Najskuplja energija se dobija iz vode i termalnih voda.

Najpoznatiji i najvidljiviji oblici OIE, odnosno vjetroturbine (1) i solarni paneli (2), su skuplji. Međutim, dugoročno će cijene uglja i, na primjer, nuklearne energije neizbježno rasti. Razne studije (na primjer, studija RWE grupe iz 2012. godine) pokazuju da "konzervativna" i "nacionalna" kategorija, tj. izvori energije dugoročno će postati skuplji (3).

A to će obnovljivu energiju učiniti alternativom ne samo ekološkom, već i ekonomskom. Ponekad se zaboravlja da su i fosilna goriva u velikoj mjeri subvencionirana od strane države, a njihova cijena po pravilu ne uzima u obzir negativan uticaj koji ono ima na životnu sredinu.

Koktel solarno-voda-vjetar

Profesori Mark Jacobson (Univerzitet Stanford) i Mark DeLucchi (Univerzitet Kalifornije, Davis) su 2009. godine objavili članak u Scientific American tvrdeći da bi do 2030. cijeli svijet mogao preći na obnovljiva energija. U proljeće 2013. godine ponovili su svoje proračune za američku državu New York.

Prema njihovom mišljenju, uskoro bi mogla potpuno napustiti fosilna goriva. Ovo je obnovljivi izvori možete dobiti energiju potrebnu za transport, industriju i stanovništvo. Energija će dolaziti iz takozvane WWS mješavine (vjetar, voda, sunce - vjetar, voda, sunce).

Čak 40 posto energije dolaziće iz vjetroelektrana na moru, od kojih će skoro trinaest hiljada trebati biti raspoređeno. Na kopnu će biti potrebno više od 4 osobe. turbina koje će osigurati još 10 posto energije. Sljedećih 10 posto dolazi iz gotovo XNUMX posto solarnih farmi s tehnologijom koncentracije zračenja.

Konvencionalne fotonaponske instalacije će jedna drugoj dodati 10 posto. Još 18 posto dolazi od solarnih instalacija - u domovima, javnim zgradama i sjedištima korporacija. Nedostajuću energiju će nadoknaditi geotermalne elektrane, hidroelektrane, generatori plime i oseke i svi drugi obnovljivi izvori energije.

Naučnici su to izračunali korištenjem sistema zasnovanog na obnovljiva energija potražnja za energijom – zahvaljujući većoj efikasnosti takvog sistema – će pasti u cijeloj državi za oko 37 posto, a cijene energije će se stabilizirati.

Više radnih mjesta će biti otvoreno nego što će biti izgubljeno jer će se sva energija proizvoditi u državi. Osim toga, procjenjuje se da će oko 4 ljudi umrijeti svake godine zbog smanjenog zagađenja zraka. manje ljudi, a troškovi zagađenja će pasti za 33 milijarde dolara godišnje.

3. Cijene energije do 2050. godine - RWE studija

To znači da će se cjelokupna investicija isplatiti za oko 17 godina. Moguće je da bi to bilo brže, jer bi država mogla da proda dio energije. Dijele li zvaničnici države New York optimizam ovih proračuna? Mislim malo da i malo ne.

Na kraju krajeva, oni ne "odbacuju" sve da bi prijedlog postali stvarnost, već, naravno, ulažu u proizvodne tehnologije Obnovljiva energija. Bivši gradonačelnik New Yorka Michael Bloomberg prije nekoliko mjeseci najavio je da će najveća svjetska deponija, Freshkills Park na Staten Islandu, biti pretvorena u jednu od najvećih solarnih elektrana na svijetu.

Tamo gdje se njujorški otpad raspada, proizvešće se 10 megavata energije. Ostatak teritorije Freshkillsa, odnosno skoro 600 hektara, biće pretvoren u zelene površine parkovskog karaktera.

Gdje su pravila o obnovljivim izvorima energije

Mnoge zemlje su već na dobrom putu ka zelenijoj budućnosti. Skandinavske zemlje su odavno premašile prag od 50% za dobijanje energije obnovljivi izvori. Prema podacima koje je u jesen 2014. objavila međunarodna ekološka organizacija WWF, Škotska već proizvodi više energije iz vjetrenjača nego što je potrebno svim škotskim domaćinstvima.

Ove brojke pokazuju da su u oktobru 2014. škotske vjetroturbine proizvele električnu energiju jednaku 126 posto potreba lokalnih domova. Sveukupno, 40 posto energije proizvedene u ovoj regiji dolazi iz obnovljivih izvora.

Ze obnovljivi izvori više od polovine španske energije dolazi iz. Polovina te polovine dolazi iz izvora vode. Jedna petina sve španske energije dolazi iz vjetroelektrana. U meksičkom gradu La Pazu, pak, postoji solarna elektrana Aura Solar I kapaciteta 39 MW.

Osim toga, pri kraju je instalacija druge farme Groupotec I od 30 MW, zahvaljujući kojoj će grad uskoro biti u potpunosti opskrbljen energijom iz obnovljivih izvora. Primjer zemlje koja je godinama dosljedno provodila politiku povećanja udjela energije iz obnovljivih izvora je Njemačka.

Prema podacima Agora Energiewende, u 2014. godini obnovljiva energija je činila 25,8% opskrbe u ovoj zemlji. Do 2020. Njemačka bi trebala dobiti više od 40 posto iz ovih izvora. Energetska transformacija Njemačke nije samo napuštanje nuklearne energije i energije uglja u korist obnovljiva energija u energetskom sektoru.

Ne treba zaboraviti da je Njemačka i lider u kreiranju rješenja za "pasivne kuće", koje uglavnom prolaze bez sistema grijanja. “Naš cilj da 2050 posto njemačke električne energije dolazi iz obnovljivih izvora do 80. ostaje na snazi,” nedavno je rekla njemačka kancelarka Angela Merkel.

Novi solarni paneli

U laboratorijama se vodi stalna borba za poboljšanje efikasnosti. obnovljivi izvori energije – na primjer, fotonaponske ćelije. Solarne ćelije, koje pretvaraju svjetlosnu energiju naše zvijezde u električnu energiju, približavaju se rekordu efikasnosti od 50 posto.

4. Grafen na pjeni za konverziju solarne u paru sa MIT-om

Međutim, sistemi na tržištu danas pokazuju efikasnost ne veću od 20 posto. Najsavremeniji fotonaponski paneli koji se tako efikasno pretvaraju energija sunčevog spektra - od infracrvenog, preko vidljivog opsega, do ultraljubičastog - zapravo se sastoje ne od jedne, već od četiri ćelije.

Poluprovodnički slojevi su postavljeni jedan na drugi. Svaki od njih je odgovoran za dobijanje različitog opsega talasa iz spektra. Ova tehnologija je skraćeno CPV (koncentrator fotovoltaika) i prethodno je testirana u svemiru.

Prošle godine, na primjer, inženjeri sa Massachusetts Institute of Technology (MIT) stvorili su materijal koji se sastoji od grafitnih pahuljica postavljenih na karbonsku pjenu (4). Postavljen u vodu i usmjeren na nju sunčevim zracima, formira vodenu paru, pretvarajući u nju do 85 posto sve energije sunčevog zračenja.

Novi materijal radi vrlo jednostavno - porozni grafit u svom gornjem dijelu je u stanju da savršeno upija i skladišti solarnu energijua na dnu se nalazi sloj ugljika, djelimično ispunjen mjehurićima zraka (tako da materijal može plutati na vodi), koji sprječava izlazak toplinske energije u vodu.

5. Fotonaponske antene u polju suncokreta

Prethodna parna solarna rješenja morala su koncentrirati sunčeve zrake čak i hiljadu puta da bi funkcionirala.

Novo rješenje MIT-a zahtijeva samo deset puta veću koncentraciju, što čitavo postavljanje čini relativno jeftinim.

Ili možda pokušati kombinirati satelitsku antenu sa suncokretom u jednoj tehnologiji? Inženjeri Airlight Energy, švicarske kompanije sa sjedištem u Biasci, žele dokazati da je to moguće.

Razvili su ploče od 5 metara opremljene kompleksima solarnih nizova koji podsjećaju na satelitske TV antene ili radio teleskope i prate sunčeve zrake poput suncokreta (XNUMX).

Oni bi trebalo da budu specijalni kolektori energije, koji ne samo da snabdevaju električnom energijom fotonaponske ćelije, već i toplotu, čistu vodu, pa čak i, nakon upotrebe toplotne pumpe, napajaju frižider.

Ogledala razbacana po njihovoj površini prenose upadno sunčevo zračenje i fokusiraju ga na panele, čak i do 2 puta. Svaki od šest radnih panela opremljen je sa 25 fotonaponskih čipova hlađenih vodom koja teče kroz mikrokanale.

Zahvaljujući koncentraciji energije, fotonaponski moduli rade četiri puta efikasnije. Kada je opremljen postrojenjem za desalinizaciju morske vode, jedinica koristi toplu vodu za proizvodnju 2500 litara svježe vode dnevno.

U udaljenim područjima, oprema za filtriranje vode može se instalirati umjesto postrojenja za desalinizaciju. Cijela 10m cvjetna antenska struktura može se sklopiti i lako transportovati malim kamionom. Nova ideja za korišćenje solarne energije u manje razvijenim područjima to je Solarkiosk (6).

Ova vrsta uređaja opremljena je Wi-Fi ruterom i može napuniti više od 200 mobilnih telefona dnevno ili napajati mini frižider u kojem se, na primjer, mogu čuvati esencijalni lijekovi. Desetine takvih kioska su već puštene u rad. Uglavnom su djelovali u Etiopiji, Bocvani i Keniji.

7. Projekat nebodera Pertamina

Energetska arhitektura

Neboder Pertamina (99) od 7 spratova, koji se planira graditi u Džakarti, glavnom gradu Indonezije, trebalo bi da proizvodi onoliko energije koliko i troši. Ovo je prva zgrada te veličine u svijetu. Arhitektura zgrade bila je usko povezana sa lokacijom - dozvoljava samo neophodnom sunčevom zračenju da uđe, što vam omogućava da uštedite ostatak sunčeve energije.

8. Zeleni zid u Barseloni

Krnji toranj djeluje kao tunel za korištenje energija vjetra. Sa svake strane objekta postavljeni su fotonaponski paneli, što omogućava proizvodnju energije tokom cijelog dana, u bilo koje doba godine.

Zgrada će imati integrisanu geotermalnu elektranu koja će dopuniti solarnu i energiju vetra.

U međuvremenu, njemački istraživači sa Univerziteta u Jeni pripremili su projekat za "pametne fasade" zgrada. Prenos svjetlosti se može podesiti pritiskom na dugme. Ne samo da su opremljeni fotonaponskim ćelijama, već i za uzgoj algi za proizvodnju biogoriva.

Projekat Large Area Hydraulic Windows (LaWin) podržan je evropskim fondovima u okviru programa Horizont 2020. Čudo moderne zelene tehnologije koje niče na fasadi Raval teatra u Barseloni nema mnogo veze sa navedenim konceptom (8).

Vertikalni vrt koji je dizajnirao Urbanarbolismo potpuno je samostalan. Biljke se navodnjavaju sistemom za navodnjavanje čije se pumpe napajaju energijom koja se stvara fotonaponskih panela integriše se sa sistemom.

Voda, zauzvrat, dolazi iz padavina. Kišnica teče niz oluke u rezervoar za skladištenje, odakle se zatim pumpa pumpama na solarni pogon. Ne postoji eksterno napajanje.

Inteligentni sistem zalijeva biljke prema njihovim potrebama. Sve više i više struktura ovog tipa se pojavljuje u velikim razmjerima. Primjer je Nacionalni stadion na solarni pogon u Kaohsiungu, Tajvan (9).

Dizajniran od strane japanskog arhitekte Toyo Itoa i pušten u rad 2009. godine, pokriven je sa 8844 fotonaponskih ćelija i može proizvesti do 1,14 gigavat-sati energije godišnje, zadovoljavajući 80 posto potreba ovog područja.

9. Solarni stadion na Tajvanu

Hoće li rastopljene soli dobiti energiju?

Skladištenje energije u obliku rastopljene soli je nepoznat. Ova tehnologija se koristi u velikim solarnim elektranama kao što je nedavno otvorena Ivanpah u pustinji Mojave. Prema još nepoznatoj kompaniji Halotechnics iz Kalifornije, ova tehnika je toliko obećavajuća da se njena primjena može proširiti na cijeli energetski sektor, posebno na obnovljive, naravno, gdje je pitanje skladištenja viškova u uslovima nestašice energije ključni problem.

Predstavnici kompanije kažu da je skladištenje energije na ovaj način upola manje od baterija, raznih vrsta velikih baterija. Što se tiče troškova, može se takmičiti sa sistemima za skladištenje sa pumpom, koji se, kao što znate, mogu koristiti samo pod povoljnim terenskim uslovima. Međutim, ova tehnologija ima svoje nedostatke.

Na primjer, samo 70 posto energije pohranjene u rastopljenim solima može se ponovo iskoristiti kao električna energija (90 posto u baterijama). Halotechnics trenutno radi na efikasnosti ovih sistema, uključujući korišćenje toplotnih pumpi i raznih mešavina soli.

10. Spremnici rastopljene soli za skladištenje energije

Demonstracijsko postrojenje je pušteno u rad u Sandia National Laboratories u Arbuquerqueu, Novi Meksiko, SAD. skladištenje energije sa rastopljenom solju. Posebno je dizajniran za rad sa CLFR tehnologijom, koja koristi ogledala koja pohranjuju sunčevu energiju za zagrijavanje tekućine za prskanje.

To je rastopljena so u rezervoaru. Sistem uzima so iz hladnog rezervoara (290°C), koristi toplotu ogledala i zagreva tečnost na temperaturu od 550°C, nakon čega je prenosi u sledeći rezervoar (10). Kada je potrebno, rastopljena so visoke temperature prolazi kroz izmjenjivač topline kako bi se stvorila para za proizvodnju električne energije.

Konačno, rastopljena so se vraća u hladni rezervoar i proces se ponavlja u zatvorenoj petlji. Uporedne studije su pokazale da korištenje rastopljene soli kao radnog fluida omogućava rad na visokim temperaturama, smanjuje količinu soli koja je potrebna za skladištenje i eliminiše potrebu za dva seta izmjenjivača topline u sistemu, smanjujući troškove i složenost sistema.

Rješenje koje pruža skladištenje energije u manjem obimu, moguće je ugraditi parafinsku bateriju sa solarnim kolektorima na krov. Ovo je tehnologija razvijena na španskom univerzitetu Baskije (Universidad del Pais Vasco/Euskal Herriko Uniberstitatea).

Namijenjen je za korištenje u prosječnom domaćinstvu. Glavno tijelo uređaja je napravljeno od aluminijskih ploča uronjenih u parafin. Voda se koristi kao medij za prijenos energije, a ne kao medij za skladištenje. Ovaj zadatak pripada parafinu, koji uzima toplotu od aluminijumskih ploča i topi se na temperaturi od 60°C.

U ovom izumu, električna energija se oslobađa hlađenjem voska, koji daje toplinu na tanke ploče. Naučnici rade na daljem poboljšanju efikasnosti procesa zamjenom parafina drugim materijalom, kao što je masna kiselina.

Energija se proizvodi u procesu faznog prijelaza. Instalacija može imati drugačiji oblik u skladu sa zahtjevima izgradnje objekata. Možete čak izgraditi i takozvane spuštene plafone.

Nove ideje, novi načini

Ulična rasvjeta, koju je razvila holandska kompanija Kaal Masten, može se postaviti bilo gdje, čak i u neelektrificiranim područjima. Za rad im nije potrebna električna mreža. Sjaju samo zahvaljujući solarnim panelima.

Stubovi ovih svjetionika prekriveni su solarnim panelima. Dizajnerka tvrdi da tokom dana mogu akumulirati toliko energije da onda svijetle cijelu noć. Čak ih ni oblačno vrijeme neće isključiti. Uključuje impresivan set baterija štedne lampe SVJETLOSNA DIODA.

Spirit (11), kako je ova svjetiljka dobila naziv, treba mijenjati svakih nekoliko godina. Zanimljivo, sa ekološke tačke gledišta, ovim baterijama je lako rukovati.

U međuvremenu, solarno drveće se sadi u Izraelu. U tome ne bi bilo ničeg neobičnog da nije u tim zasadima umjesto listova postavljeni solarni paneli koji primaju energiju koja se potom koristi za punjenje mobilnih uređaja, hlađenje vode i emitiranje Wi-Fi signala.

Dizajn, nazvan eTree (12), sastoji se od metalnog "debla" koji se grana, a na granama solarni paneli. Energija primljena uz njihovu pomoć pohranjuje se lokalno i može se "prebaciti" na baterije pametnih telefona ili tableta putem USB porta.

12. Elektronsko stablo

Također će se koristiti za proizvodnju izvora vode za životinje, pa čak i ljude. Drveće treba koristiti i kao lampion noću.

Mogu biti opremljeni informacionim displejima sa tečnim kristalima. Prve zgrade ovog tipa pojavile su se u parku Khanadiv, u blizini grada Zikhron Yaakov.

Verzija sa sedam panela generiše 1,4 kilovata snage, što može napajati 35 prosječnih laptopa. U međuvremenu, potencijal za obnovljivu energiju još uvijek se otkriva na novim mjestima, kao što su mjesta gdje se rijeke ulijevaju u more i spajaju sa slanom vodom.

Grupa naučnika sa Massachusetts Institute of Technology (MIT) odlučila je da proučava fenomene reverzne osmoze u sredinama u kojima se miješaju vode različitog nivoa slanosti. Na granici ovih centara postoji razlika u pritisku. Kada voda prođe kroz ovu granicu, ona se ubrzava, što je izvor značajne energije.

Naučnici sa Univerziteta u Bostonu nisu otišli daleko da testiraju ovaj fenomen u praksi. Izračunali su da bi vode ovog grada, koje se ulivaju u more, mogle proizvesti dovoljno energije da podmire potrebe lokalnog stanovništva. postrojenja za tretman.