Nababagong enerhiya - kabilang ito sa ika-XNUMX siglo

Sa website ng BP Statistical Review of World Energy, makakahanap ka ng impormasyon na sa 2030, ang pagkonsumo ng enerhiya sa mundo ay lalampas sa kasalukuyang antas ng humigit-kumulang isang ikatlo. Samakatuwid, ang pagnanais ng mga maunlad na bansa ay matugunan ang lumalaking pangangailangan sa tulong ng mga "berdeng" teknolohiya mula sa renewable sources (RES).

1. Offshore wind farm

Sa Poland, sa pamamagitan ng 2020, 19% ng enerhiya ay dapat magmula sa mga naturang mapagkukunan. Sa kasalukuyang mga kondisyon, ito ay hindi murang enerhiya, kaya ito ay bubuo higit sa lahat salamat sa pinansiyal na suporta ng mga estado.

Ayon sa pagsusuri noong 2013 ng Renewable Energy Institute, ang halaga ng paggawa ng 1 MWh nababagong enerhiya nag-iiba, depende sa pinagmulan, mula 200 hanggang 1500 zł.

Para sa paghahambing, ang pakyawan na presyo ng 1 MWh ng kuryente noong 2012 ay tinatayang PLN 200. Ang pinakamurang sa mga pag-aaral na ito ay ang pagkuha ng enerhiya mula sa multi-fuel combustion plants, i.e. co-firing at landfill gas. Ang pinakamahal na enerhiya ay nakukuha mula sa tubig at thermal water.

Ang pinakakilala at nakikitang mga anyo ng RES, i.e. wind turbines (1) at solar panels (2), ay mas mahal. Gayunpaman, sa katagalan, ang mga presyo para sa karbon at, halimbawa, para sa enerhiyang nuklear ay hindi maiiwasang tumaas. Ang iba't ibang pag-aaral (halimbawa, isang pag-aaral ng pangkat ng RWE noong 2012) ay nagpapakita na ang "konserbatibo" at "pambansa" na mga kategorya, i.e. mapagkukunan ng enerhiya ay magiging mas mahal sa katagalan (3).

At gagawin nitong alternatibo ang renewable energy hindi lamang sa kapaligiran, kundi pati na rin sa ekonomiya. Minsan ay nakakalimutan na ang fossil fuels ay malaki rin ang subsidized ng estado, at ang kanilang presyo, bilang panuntunan, ay hindi isinasaalang-alang ang negatibong epekto na mayroon sila sa kapaligiran.

Solar-water-wind cocktail

Noong 2009, ang mga propesor na sina Mark Jacobson (Stanford University) at Mark DeLucchi (University of California, Davis) ay naglathala ng isang artikulo sa Scientific American na nangangatwiran na sa 2030 ang buong mundo ay maaaring lumipat sa nababagong enerhiya. Noong tagsibol ng 2013, inulit nila ang kanilang mga kalkulasyon para sa estado ng US ng New York.

Sa kanilang opinyon, maaaring tuluyan na nitong iwanan ang mga fossil fuel. Ito ay nababagong pinagkukunan maaari mong makuha ang enerhiya na kailangan para sa transportasyon, industriya at populasyon. Ang enerhiya ay magmumula sa tinatawag na WWS mixture (hangin, tubig, araw - hangin, tubig, araw).

Hanggang sa 40 porsiyento ng enerhiya ay magmumula sa mga offshore wind farm, kung saan halos labintatlong libo ang kailangang i-deploy. Sa lupa, higit sa 4 na tao ang kakailanganin. mga turbine na magbibigay ng isa pang 10 porsiyento ng enerhiya. Ang susunod na 10 porsiyento ay magmumula sa halos XNUMX porsiyento ng mga solar farm na may teknolohiyang konsentrasyon ng radiation.

Magdaragdag ng 10 porsiyento sa bawat isa ang maginoo na photovoltaic installation. Ang isa pang 18 porsiyento ay magmumula sa mga solar installation - sa mga tahanan, pampublikong gusali at corporate headquarters. Ang nawawalang enerhiya ay pupunan ng mga geothermal plant, hydroelectric power plants, tidal generators at lahat ng iba pang renewable energy sources.

Nakalkula iyon ng mga siyentipiko sa pamamagitan ng paggamit ng isang sistemang nakabatay sa nababagong enerhiya ang demand para sa enerhiya—dahil sa higit na kahusayan ng naturang sistema—ay bababa ng humigit-kumulang 37 porsiyento sa buong estado, at ang mga presyo ng enerhiya ay tatatag.

Mas maraming trabaho ang malilikha kaysa mawawala dahil ang lahat ng enerhiya ay gagawin sa estado. Dagdag pa rito, tinatayang nasa 4 katao ang mamamatay bawat taon dahil sa pagbawas ng polusyon sa hangin. mas kaunting tao, at ang halaga ng polusyon ay bababa ng $33 bilyon sa isang taon.

3. Mga presyo ng enerhiya hanggang 2050 - pag-aaral ng RWE

Nangangahulugan ito na ang buong pamumuhunan ay magbabayad sa mga 17 taon. Posibleng mas mabilis ito, dahil maaaring ibenta ng estado ang bahagi ng enerhiya. Ibinabahagi ba ng mga opisyal ng Estado ng New York ang optimismo ng mga kalkulasyong ito? Sa tingin ko medyo oo at medyo hindi.

Pagkatapos ng lahat, hindi nila "ibinabagsak" ang lahat upang gawing katotohanan ang panukala, ngunit, siyempre, mamuhunan sa mga teknolohiya ng produksyon Napapanibagong lakas. Inihayag ni dating New York Mayor Michael Bloomberg ilang buwan na ang nakalipas na ang pinakamalaking landfill sa mundo, ang Freshkills Park sa Staten Island, ay gagawing isa sa pinakamalaking solar power plant sa mundo.

Kung saan nabubulok ang basura ng New York, 10 megawatts ng enerhiya ang bubuo. Ang natitirang bahagi ng teritoryo ng Freshkills, o halos 600 ektarya, ay gagawing berdeng mga lugar na may karakter sa parke.

Nasaan ang mga renewable rules

Maraming mga bansa ang maayos na patungo sa mas luntiang kinabukasan. Ang mga bansang Scandinavian ay matagal nang lumampas sa 50% threshold para sa pagkuha ng enerhiya mula sa nababagong pinagkukunan. Ayon sa data na inilathala noong taglagas ng 2014 ng internasyonal na organisasyong pangkapaligiran na WWF, ang Scotland ay gumagawa na ng mas maraming enerhiya mula sa mga windmill kaysa sa kailangan ng lahat ng Scottish household.

Ang mga bilang na ito ay nagpapakita na noong Oktubre 2014, ang mga Scottish wind turbine ay gumawa ng kuryente na katumbas ng 126 porsiyento ng mga pangangailangan ng mga lokal na tahanan. Sa pangkalahatan, 40 porsiyento ng enerhiya na ginawa sa rehiyong ito ay nagmumula sa mga nababagong mapagkukunan.

Ze nababagong pinagkukunan higit sa kalahati ng enerhiya ng Espanyol ay nanggagaling. Kalahati ng kalahating iyon ay nagmumula sa mga pinagmumulan ng tubig. Isang ikalimang bahagi ng lahat ng enerhiya ng Espanyol ay nagmumula sa mga wind farm. Sa Mexican city naman ng La Paz, mayroong solar power plant na Aura Solar I na may kapasidad na 39 MW.

Bilang karagdagan, ang pag-install ng pangalawang 30 MW Groupotec I farm ay malapit nang matapos, salamat sa kung saan ang lungsod ay malapit nang ganap na mabigyan ng enerhiya mula sa mga nababagong mapagkukunan. Ang isang halimbawa ng isang bansa na patuloy na nagpatupad ng isang patakaran ng pagtaas ng bahagi ng enerhiya mula sa mga nababagong pinagkukunan sa mga nakaraang taon ay ang Germany.

Ayon sa Agora Energiewende, noong 2014 ang renewable energy ay umabot sa 25,8% ng supply sa bansang ito. Sa pamamagitan ng 2020, ang Germany ay dapat makatanggap ng higit sa 40 porsyento mula sa mga pinagmumulan na ito. Ang pagbabagong-anyo ng enerhiya ng Alemanya ay hindi lamang tungkol sa pag-abandona ng enerhiyang nuklear at karbon pabor sa nababagong enerhiya sa sektor ng enerhiya.

Hindi dapat kalimutan na ang Alemanya ay isa ring pinuno sa paglikha ng mga solusyon para sa "mga passive na bahay", na higit sa lahat ay ginagawa nang walang mga sistema ng pag-init. "Ang aming layunin na magkaroon ng 2050 porsiyento ng koryente ng Germany ay nagmumula sa mga renewable na pinagmumulan ng 80 ay nananatiling nasa lugar," sinabi kamakailan ng German Chancellor na si Angela Merkel.

Mga bagong solar panel

Sa mga laboratoryo, mayroong patuloy na pakikibaka upang mapabuti ang kahusayan. nababagong mapagkukunan ng enerhiya – halimbawa, mga photovoltaic cells. Ang mga solar cell, na nagpapalit ng liwanag na enerhiya ng ating bituin sa kuryente, ay lumalapit sa 50 porsiyentong rekord ng kahusayan.

4. Graphene sa foam para sa solar-to-steam conversion sa MIT

Gayunpaman, ang mga sistema sa merkado ngayon ay nagpapakita ng kahusayan na hindi hihigit sa 20 porsiyento. Mga makabagong photovoltaic panel na napakahusay na nagko-convert enerhiya ng solar spectrum - mula sa infrared, sa pamamagitan ng nakikitang hanay, hanggang sa ultraviolet - sila ay talagang binubuo ng hindi isa, ngunit apat na mga cell.

Ang mga layer ng semiconductor ay nakapatong sa bawat isa. Ang bawat isa sa kanila ay may pananagutan sa pagkuha ng iba't ibang hanay ng mga alon mula sa spectrum. Ang teknolohiyang ito ay pinaikling CPV (concentrator photovoltaics) at dati nang nasubok sa kalawakan.

Noong nakaraang taon, halimbawa, ang mga inhinyero sa Massachusetts Institute of Technology (MIT) ay lumikha ng isang materyal na binubuo ng mga graphite flakes na inilagay sa carbon foam (4). Inilagay sa tubig at nakadirekta dito sa pamamagitan ng sinag ng araw, ito ay bumubuo ng singaw ng tubig, na nagko-convert ng hanggang 85 porsiyento ng lahat ng enerhiya ng solar radiation dito.

Ang bagong materyal ay gumagana nang napakasimple - ang buhaghag na grapayt sa itaas na bahagi nito ay ganap na nakakasipsip at mag-imbak ng solar energyat sa ibaba ay may carbon layer, bahagyang napuno ng mga bula ng hangin (upang ang materyal ay maaaring lumutang sa tubig), na pumipigil sa enerhiya ng init mula sa pagtakas sa tubig.

5. Mga photovoltaic antenna sa isang larangan ng mga sunflower

Ang mga nakaraang solusyon sa singaw ng solar ay kailangang i-concentrate ang mga sinag ng araw kahit isang libong beses upang gumana.

Ang bagong solusyon ng MIT ay nangangailangan lamang ng sampung beses ang konsentrasyon, na ginagawang medyo mura ang buong setup.

O baka subukang pagsamahin ang isang satellite dish na may sunflower sa isang teknolohiya? Gustong patunayan ng mga inhinyero sa Airlight Energy, isang Swiss company na nakabase sa Biasca, na posible ito.

Nakagawa sila ng 5-meter plate na nilagyan ng mga solar array complex na kahawig ng mga satellite TV antenna o radio telescope at sinusubaybayan ang mga sinag ng araw tulad ng mga sunflower (XNUMX).

Dapat silang maging mga espesyal na kolektor ng enerhiya, na nagbibigay hindi lamang ng kuryente sa mga photovoltaic cell, kundi pati na rin ang init, malinis na tubig at kahit na, pagkatapos gumamit ng heat pump, pinapagana ang refrigerator.

Ang mga salamin na nakakalat sa ibabaw ng kanilang ibabaw ay nagpapadala ng insidente ng solar radiation at nakatutok ito sa mga panel, kahit hanggang 2 beses. Ang bawat isa sa anim na gumaganang panel ay nilagyan ng 25 photovoltaic chips na pinalamig ng tubig na dumadaloy sa mga microchannel.

Salamat sa konsentrasyon ng enerhiya, ang mga photovoltaic module ay gumagana nang apat na beses na mas mahusay. Kapag nilagyan ng seawater desalination plant, ang yunit ay gumagamit ng mainit na tubig upang makagawa ng 2500 litro ng sariwang tubig bawat araw.

Sa mga malalayong lugar, maaaring maglagay ng kagamitan sa pagsasala ng tubig sa halip na mga planta ng desalination. Ang buong 10m flower antenna structure ay maaaring tiklop at madaling dalhin ng isang maliit na trak. Bagong ideya para sa paggamit ng solar energy sa hindi gaanong maunlad na mga lugar ito ay Solarkiosk (6).

Ang ganitong uri ng unit ay nilagyan ng Wi-Fi router at maaaring mag-charge ng higit sa 200 mga mobile phone sa isang araw o magpagana ng isang mini-refrigerator kung saan, halimbawa, ang mga mahahalagang gamot ay maaaring maimbak. Dose-dosenang mga naturang kiosk ang nailunsad na. Pangunahin silang nagpapatakbo sa Ethiopia, Botswana at Kenya.

7. Pertamina skyscraper project

Masiglang arkitektura

Ang 99-palapag na skyscraper na Pertamina (7), na pinaplanong itayo sa Jakarta, ang kabisera ng Indonesia, ay dapat na mag-produce ng mas maraming enerhiya na ginagamit nito. Ito ang unang gusali na kasing laki nito sa mundo. Ang arkitektura ng gusali ay malapit na nauugnay sa lokasyon - pinapayagan lamang nito ang kinakailangang solar radiation na makapasok, na nagpapahintulot sa iyo na i-save ang natitirang enerhiya ng araw.

8. Green Wall sa Barcelona

Ang pinutol na tore ay nagsisilbing tunel na gagamitin enerhiya ng hangin. Ang mga photovoltaic panel ay naka-install sa bawat panig ng pasilidad, na nagpapahintulot sa produksyon ng enerhiya sa buong araw, sa anumang oras ng taon.

Ang gusali ay magkakaroon ng pinagsamang geothermal power plant upang umakma sa solar at wind power.

Samantala, ang mga mananaliksik ng Aleman mula sa Unibersidad ng Jena ay naghanda ng isang proyekto para sa "matalinong harapan" ng mga gusali. Maaaring i-adjust ang light transmission sa pamamagitan ng pagpindot sa isang button. Hindi lamang sila nilagyan ng mga photovoltaic cell, kundi pati na rin para sa lumalaking algae para sa produksyon ng biofuel.

Ang Large Area Hydraulic Windows (LaWin) na proyekto ay sinusuportahan ng European funds sa ilalim ng Horizon 2020 program. Ang himala ng modernong berdeng teknolohiya na umusbong sa harapan ng Raval Theater sa Barcelona ay walang kinalaman sa konsepto sa itaas (8).

Ang vertical garden na dinisenyo ni Urbanarbolismo ay ganap na self-contained. Ang mga halaman ay nadidiligan ng isang sistema ng patubig na ang mga bomba ay pinapagana ng enerhiya na nabuo mga photovoltaic panel sumasama sa system.

Ang tubig naman ay nagmumula sa ulan. Ang tubig-ulan ay dumadaloy sa mga kanal patungo sa isang tangke ng imbakan, kung saan ito ibobomba ng mga bombang pinapagana ng solar. Walang panlabas na supply ng kuryente.

Ang matalinong sistema ay nagdidilig sa mga halaman ayon sa kanilang mga pangangailangan. Parami nang parami ang mga istraktura ng ganitong uri ay lumilitaw sa isang malaking sukat. Ang isang halimbawa ay ang Solar Powered National Stadium sa Kaohsiung, Taiwan (9).

Dinisenyo ng Japanese architect na si Toyo Ito at kinomisyon noong 2009, sakop ito ng 8844 photovoltaic cells at maaaring makabuo ng hanggang 1,14 gigawatt-hours ng enerhiya bawat taon, na nagbibigay ng 80 porsiyento ng mga pangangailangan ng lugar.

9. Solar stadium sa Taiwan

Makakakuha ba ng enerhiya ang mga natunaw na asin?

Imbakan ng enerhiya sa anyo ng tinunaw na asin ay hindi kilala. Ang teknolohiyang ito ay ginagamit sa malalaking solar power plant tulad ng kamakailang binuksan na Ivanpah sa Mojave Desert. Ayon sa hindi pa kilalang kumpanyang Halotechnics mula sa California, ang pamamaraan na ito ay napaka-promising na ang aplikasyon nito ay maaaring mapalawak sa buong sektor ng enerhiya, lalo na ang renewable, siyempre, kung saan ang isyu ng pag-iimbak ng labis sa harap ng kakulangan sa enerhiya ay isang pangunahing problema.

Sinasabi ng kumpanya na ang pag-iimbak ng enerhiya sa ganitong paraan ay kalahati ng presyo ng mga baterya, iba't ibang uri ng malalaking baterya. Sa mga tuntunin ng gastos, maaari itong makipagkumpitensya sa mga pumped storage system, na, tulad ng alam mo, ay magagamit lamang sa ilalim ng kanais-nais na mga kondisyon sa larangan. Gayunpaman, ang teknolohiyang ito ay may mga kakulangan nito.

Halimbawa, 70 porsiyento lamang ng enerhiya na nakaimbak sa mga tinunaw na asin ang maaaring magamit muli bilang kuryente (90 porsiyento sa mga baterya). Kasalukuyang ginagawa ng Halotechnics ang kahusayan ng mga sistemang ito, kabilang ang paggamit ng mga heat pump at iba't ibang pinaghalong asin.

10. Mga tunaw na tangke ng asin para sa pag-iimbak ng enerhiya

Ang planta ng demonstrasyon ay kinomisyon sa Sandia National Laboratories sa Arbuquerque, New Mexico, USA. imbakan ng enerhiya na may tinunaw na asin. Ito ay partikular na idinisenyo upang gumana sa teknolohiya ng CLFR, na gumagamit ng mga salamin na nag-iimbak ng solar energy upang painitin ang spray na likido.

Ito ay tinunaw na asin sa isang tangke. Kinukuha ng system ang asin mula sa malamig na tangke (290°C), ginagamit ang init ng mga salamin at pinapainit ang likido sa temperaturang 550°C, pagkatapos nito ay inililipat ito sa susunod na tangke (10). Kung kinakailangan, ang mataas na temperatura na natunaw na asin ay ipinapasa sa isang heat exchanger upang makabuo ng singaw para sa pagbuo ng kuryente.

Sa wakas, ang tinunaw na asin ay ibinalik sa malamig na reservoir at ang proseso ay paulit-ulit sa isang closed loop. Ipinakita ng mga paghahambing na pag-aaral na ang paggamit ng molten salt bilang gumaganang fluid ay nagbibigay-daan sa operasyon sa mataas na temperatura, binabawasan ang dami ng asin na kailangan para sa pag-iimbak, at inaalis ang pangangailangan para sa dalawang set ng mga heat exchanger sa system, na binabawasan ang gastos at pagiging kumplikado ng system.

Isang solusyon na nagbibigay imbakan ng enerhiya sa mas maliit na sukat, posibleng mag-install ng paraffin battery na may mga solar collectors sa bubong. Ito ay isang teknolohiyang binuo sa Spanish University of the Basque Country (Universidad del Pais Vasco/Euskal Herriko Uniberstitatea).

Ito ay inilaan para sa paggamit ng karaniwang sambahayan. Ang pangunahing katawan ng aparato ay gawa sa mga aluminum plate na nahuhulog sa paraffin. Ginagamit ang tubig bilang daluyan ng paglilipat ng enerhiya, hindi bilang daluyan ng imbakan. Ang gawaing ito ay kabilang sa paraffin, na kumukuha ng init mula sa mga aluminum panel at natutunaw sa temperatura na 60°C.

Sa imbensyon na ito, ang elektrikal na enerhiya ay inilabas sa pamamagitan ng paglamig ng wax, na nagbibigay ng init sa manipis na mga panel. Nagsusumikap ang mga siyentipiko upang higit pang pagbutihin ang kahusayan ng proseso sa pamamagitan ng pagpapalit ng paraffin ng ibang materyal, tulad ng fatty acid.

Ang enerhiya ay ginawa sa proseso ng phase transition. Ang pag-install ay maaaring magkaroon ng ibang hugis alinsunod sa mga kinakailangan sa pagtatayo ng mga gusali. Maaari ka ring magtayo ng tinatawag na mga maling kisame.

Bagong ideya, bagong paraan

Ang mga ilaw sa kalye, na binuo ng kumpanyang Dutch na Kaal Masten, ay maaaring i-install kahit saan, kahit na sa mga lugar na hindi nakuryente. Hindi nila kailangan ng isang de-koryenteng network para gumana. Ang mga ito ay kumikinang lamang salamat sa mga solar panel.

Ang mga haligi ng mga parola na ito ay natatakpan ng mga solar panel. Sinasabi ng taga-disenyo na sa araw ay nakakaipon sila ng napakaraming enerhiya na pagkatapos ay kumikinang sila sa buong gabi. Kahit na ang maulap na panahon ay hindi magpapasara sa kanila. May kasamang kahanga-hangang hanay ng mga baterya mga lampara sa pagtitipid ng enerhiya LIGHT-EMITTING DIODE.

Ang Espiritu (11), bilang pangalan ng flashlight na ito, ay kailangang palitan bawat ilang taon. Kapansin-pansin, mula sa isang kapaligirang pananaw, ang mga bateryang ito ay madaling hawakan.

Samantala, ang mga solar tree ay itinatanim sa Israel. Walang magiging kakaiba dito kung hindi dahil sa katotohanan na sa halip na mga dahon, ang mga solar panel ay naka-install sa mga planting na ito, na tumatanggap ng enerhiya, na pagkatapos ay ginagamit upang singilin ang mga mobile device, malamig na tubig at mag-broadcast ng signal ng Wi-Fi.

Ang disenyo, na tinatawag na eTree (12), ay binubuo ng isang metal na "trunk" na nagsasanga, at sa mga sanga. solar panel. Ang enerhiya na natanggap sa kanilang tulong ay lokal na naka-imbak at maaaring "ilipat" sa mga baterya ng mga smartphone o tablet sa pamamagitan ng USB port.

12. Electronic tree tree

Gagamitin din ito upang makagawa ng mapagkukunan ng tubig para sa mga hayop at maging sa mga tao. Ang mga puno ay dapat ding gamitin bilang mga parol sa gabi.

Maaari silang nilagyan ng impormasyon na mga likidong kristal na nagpapakita. Ang mga unang gusali ng ganitong uri ay lumitaw sa Khanadiv Park, malapit sa lungsod ng Zikhron Yaakov.

Ang pitong-panel na bersyon ay bumubuo ng 1,4 kilowatts ng kapangyarihan, na maaaring magpagana ng 35 average na mga laptop. Samantala, ang potensyal para sa renewable energy ay natuklasan pa rin sa mga bagong lugar, tulad ng kung saan ang mga ilog ay umaagos sa dagat at sumanib sa tubig-alat.

Nagpasya ang isang pangkat ng mga siyentipiko mula sa Massachusetts Institute of Technology (MIT) na pag-aralan ang mga phenomena ng reverse osmosis sa mga kapaligiran kung saan ang mga tubig na may iba't ibang antas ng kaasinan ay pinaghalo. Mayroong pagkakaiba sa presyon sa hangganan ng mga sentrong ito. Kapag dumaan ang tubig sa hangganang ito, bumibilis ito, na pinagmumulan ng makabuluhang enerhiya.

Ang mga siyentipiko mula sa Unibersidad ng Boston ay hindi lumayo upang subukan ang hindi pangkaraniwang bagay na ito sa pagsasanay. Kinakalkula nila na ang tubig ng lungsod na ito, na dumadaloy sa dagat, ay maaaring makabuo ng sapat na enerhiya upang matugunan ang mga pangangailangan ng lokal na populasyon. mga pasilidad sa paggamot.