Възобновяема енергия - тя принадлежи към XNUMX век

На уебсайта BP Statistical Review of World Energy можете да намерите информация, че до 2030 г. световното потребление на енергия ще надхвърли сегашното ниво с около една трета. Затова желанието на развитите страни е да задоволят нарастващите потребности с помощта на „зелени“ технологии от възобновяеми източници (ВЕИ).

1. Офшорна вятърна ферма

В Полша до 2020 г. 19% от енергията трябва да идва от такива източници. В сегашните условия това не е евтина енергия, така че се развива основно благодарение на финансовата подкрепа на държавите.

Според анализ от 2013 г. на Института за възобновяема енергия, разходите за производство на 1 MWh възобновима енергия варира, в зависимост от източника, от 200 до дори 1500 Зл.

За сравнение, цената на едро на 1 MWh електроенергия през 2012 г. беше приблизително 200 PLN. Най-евтиното в тези проучвания беше да се получи енергия от многогоривни горивни инсталации, т.е. съвместно изгаряне и депонен газ. Най-скъпата енергия се получава от вода и термални води.

Най-известните и видими форми на ВЕИ, т.е. вятърни турбини (1) и слънчеви панели (2), са по-скъпи. В дългосрочен план обаче цените на въглищата и, например, на ядрената енергия неизбежно ще се повишат. Различни проучвания (например проучване на групата RWE през 2012 г.) показват, че категориите „консервативни“ и „национални“, т.е. енергиен източник ще поскъпне в дългосрочен план (3).

И това ще направи възобновяемата енергия алтернатива не само екологична, но и икономическа. Понякога се забравя, че изкопаемите горива също са силно субсидирани от държавата, а цената им като правило не отчита негативното въздействие, което оказват върху околната среда.

Коктейл слънчево-вода-вятър

През 2009 г. професорите Марк Джейкъбсън (Станфордския университет) и Марк Делучи (Калифорнийския университет, Дейвис) публикуваха статия в Scientific American, в която твърдят, че до 2030 г. целият свят може да премине към възобновима енергия. През пролетта на 2013 г. те повториха изчисленията си за американския щат Ню Йорк.

Според тях скоро може напълно да се откаже от изкопаемите горива. то възобновяеми източници можете да получите енергията, необходима за транспорта, индустрията и населението. Енергията ще идва от така наречената WWS смес (вятър, вода, слънце – вятър, вода, слънце).

До 40 процента от енергията ще идва от офшорни вятърни паркове, от които близо тринадесет хиляди ще трябва да бъдат разгърнати. На сушата ще са необходими повече от 4 души. турбини, които ще осигурят още 10 процента от енергията. Следващите 10 процента ще дойдат от близо XNUMX процента от слънчевите ферми с технология за концентрация на радиация.

Конвенционалните фотоволтаични инсталации ще добавят 10 процента една към друга. Други 18 процента ще дойдат от слънчеви инсталации - в домове, обществени сгради и корпоративни централи. Липсващата енергия ще бъде попълнена от геотермални централи, водноелектрически централи, приливни генератори и всички други възобновяеми енергийни източници.

Учените са изчислили, че чрез използването на система, базирана на възобновима енергия търсенето на енергия – благодарение на по-голямата ефективност на такава система – ще спадне в цялата страна с около 37 процента, а цените на енергията ще се стабилизират.

Ще бъдат създадени повече работни места, отколкото ще бъдат загубени, тъй като цялата енергия ще се произвежда в държавата. Освен това се смята, че около 4 души ще умират всяка година поради намалено замърсяване на въздуха. по-малко хора, а цената на замърсяването ще спадне с 33 милиарда долара годишно.

3. Цени на енергията до 2050 г. - проучване на RWE

Това означава, че цялата инвестиция ще се изплати за около 17 години. Възможно е да е по-бързо, тъй като държавата може да продаде част от енергията. Споделят ли служителите на щата Ню Йорк оптимизма на тези изчисления? Мисля, че малко да и малко не.

В крайна сметка те не „изпускат“ всичко, за да направят предложението реалност, но, разбира се, инвестират в производствени технологии Възобновяема енергия. Бившият кмет на Ню Йорк Майкъл Блумбърг обяви преди няколко месеца, че най-голямото сметище в света Freshkills Park на Стейтън Айлънд ще бъде превърнато в една от най-големите слънчеви електроцентрали в света.

Там, където отпадъците в Ню Йорк се разлагат, ще се генерират 10 мегавата енергия. Останалата част от територията на Freshkills, или почти 600 хектара, ще бъде превърната в зелени площи с парков характер.

Къде са правилата за възобновяеми източници

Много държави вече са на път към зелено бъдеще. Скандинавските страни отдавна са надхвърлили прага от 50% за получаване на енергия от възобновяеми източници. Според данни, публикувани през есента на 2014 г. от международната екологична организация WWF, Шотландия вече произвежда повече енергия от вятърни мелници, отколкото всички шотландски домакинства имат нужда.

Тези цифри показват, че през октомври 2014 г. шотландските вятърни турбини произвеждат електроенергия, равна на 126 процента от нуждите на местните домове. Като цяло 40 процента от произведената енергия в този регион идва от възобновяеми източници.

Ze възобновяеми източници повече от половината от испанската енергия идва от. Половината от тази половина идва от водоизточници. Една пета от цялата испанска енергия идва от вятърни паркове. В мексиканския град Ла Пас от своя страна има слънчева електроцентрала Aura Solar I с мощност 39 MW.

Освен това е към завършване и инсталирането на втора ферма Groupotec I с мощност 30 MW, благодарение на която скоро градът може да бъде напълно снабден с енергия от възобновяеми източници. Пример за държава, която през годините последователно прилага политика за увеличаване на дела на енергията от възобновяеми източници, е Германия.

Според Agora Energiewende през 2014 г. възобновяемата енергия представлява 25,8% от доставките в тази страна. До 2020 г. Германия трябва да получава повече от 40 процента от тези източници. Енергийната трансформация на Германия не е само за изоставяне на ядрената и въглищната енергия в полза на възобновима енергия в енергийния сектор.

Не бива да се забравя, че Германия също е лидер в създаването на решения за "пасивни къщи", които до голяма степен се справят без отоплителни системи. „Нашата цел 2050 процента от електроенергията в Германия да идва от възобновяеми източници до 80 г. остава в сила“, каза наскоро германският канцлер Ангела Меркел.

Нови слънчеви панели

В лабораториите се води постоянна борба за подобряване на ефективността. възобновяеми енергийни източници – например фотоволтаични клетки. Слънчевите клетки, които преобразуват светлинната енергия на нашата звезда в електричество, се доближават до рекордна ефективност от 50 процента.

4. Графен върху пяна за преобразуване от слънчева в пара с MIT

Въпреки това системите на пазара днес показват ефективност от не повече от 20 процента. Най-съвременни фотоволтаични панели, които преобразуват толкова ефективно енергия от слънчевия спектър - от инфрачервения, през видимия диапазон, до ултравиолетовия - всъщност се състоят не от една, а от четири клетки.

Полупроводниковите слоеве се наслагват един върху друг. Всеки от тях е отговорен за получаването на различен диапазон от вълни от спектъра. Тази технология е съкратено CPV (концентратор фотоволтаици) и преди това е тествана в космоса.

Миналата година, например, инженери от Масачузетския технологичен институт (MIT) създадоха материал, състоящ се от графитни люспи, поставени върху въглеродна пяна (4). Поставен във вода и насочен към нея от слънчевите лъчи, той образува водна пара, превръщайки в нея до 85 процента от цялата енергия на слънчевата радиация.

Новият материал работи много просто - порестият графит в горната си част е в състояние да абсорбира перфектно и съхранява слънчева енергияа на дъното има въглероден слой, частично запълнен с въздушни мехурчета (така че материалът може да плува върху вода), предотвратяващ изтичането на топлинната енергия във водата.

5. Фотоволтаични антени в поле със слънчоглед

Предишните парни слънчеви решения трябваше да концентрират слънчевите лъчи дори хиляди пъти, за да работят.

Новото решение на MIT изисква само десет пъти по-голяма концентрация, което прави цялата настройка сравнително евтина.

Или може би опитайте да комбинирате сателитна чиния със слънчоглед в една технология? Инженерите от Airlight Energy, швейцарска компания, базирана в Биаска, искат да докажат, че е възможно.

Те са разработили 5-метрови плочи, оборудвани с комплекси от слънчеви масиви, които наподобяват сателитни телевизионни антени или радиотелескопи и проследяват слънчевите лъчи като слънчогледи (XNUMX).

Предполага се, че са специални енергийни колектори, доставящи не само електричество на фотоволтаичните клетки, но и топлина, чиста вода и дори, след използване на термопомпа, захранване на хладилник.

Разпръснатите по повърхността им огледала предават падащата слънчева радиация и я фокусират върху панелите, дори до 2 пъти. Всеки от шестте работни панела е оборудван с 25 фотоволтаични чипа, охлаждани от вода, протичаща през микроканали.

Благодарение на концентрацията на енергия фотоволтаичните модули работят четири пъти по-ефективно. Когато е оборудван със инсталация за обезсоляване на морска вода, устройството използва гореща вода за производство на 2500 литра прясна вода на ден.

В отдалечени райони може да се инсталира оборудване за филтриране на вода вместо инсталации за обезсоляване. Цялата 10-метрова цветна антенна конструкция може да се сгъва и лесно да се транспортира от малък камион. Нова идея за използване на слънчева енергия в по-слабо развитите райони е Соларкиоск (6).

Този тип устройство е оборудвано с Wi-Fi рутер и може да зарежда повече от 200 мобилни телефона на ден или да захранва мини хладилник, в който могат да се съхраняват например основни лекарства. Вече са пуснати десетки такива павилиони. Те действаха главно в Етиопия, Ботсвана и Кения.

7. Проект за небостъргач Pertamina

Енергична архитектура

99-етажният небостъргач Pertamina (7), който се планира да бъде построен в Джакарта, столицата на Индонезия, трябва да произвежда толкова енергия, колкото консумира. Това е първата сграда с такъв размер в света. Архитектурата на сградата беше тясно свързана с местоположението – тя позволява да влиза само необходимата слънчева радиация, което ви позволява да спестявате останалата слънчева енергия.

8. Зелена стена в Барселона

Отсечената кула действа като тунел за използване вятърна енергия. От всяка страна на съоръжението са монтирани фотоволтаични панели, което позволява производството на енергия през целия ден, по всяко време на годината.

Сградата ще има интегрирана геотермална електроцентрала, която да допълва слънчевата и вятърната енергия.

Междувременно немски изследователи от университета в Йена са подготвили проект за "умни фасади" на сгради. Пропускането на светлина може да се регулира чрез натискане на бутон. Те са оборудвани не само с фотоволтаични клетки, но и за отглеждане на водорасли за производство на биогорива.

Проектът за големи хидравлични прозорци (LaWin) е подкрепен от европейски фондове по програма Horizon 2020. Чудото на модерните зелени технологии, които поникват на фасадата на Raval Theatre в Барселона, няма много общо с горната концепция (8).

Вертикалната градина, проектирана от Urbanarbolismo, е напълно самостоятелна. Растенията се напояват от поливна система, чиито помпи се захранват от генерирана енергия фотоволтаични панели интегрира се със системата.

Водата от своя страна идва от валежите. Дъждовната вода се стича по улуци в резервоар за съхранение, откъдето след това се изпомпва от слънчеви помпи. Няма външно захранване.

Интелигентната система полива растенията според техните нужди. Все повече и повече структури от този тип се появяват в голям мащаб. Пример е Националният стадион със слънчева енергия в Каосюн, Тайван (9).

Проектиран от японския архитект Тойо Ито и въведен в експлоатация през 2009 г., той е покрит от 8844 1,14 фотоволтаични клетки и може да генерира до 80 гигаватчаса енергия годишно, осигурявайки XNUMX процента от нуждите на района.

9. Соларен стадион в Тайван

Ще получат ли разтопените соли енергия?

Енергиен запас под формата на разтопена сол е неизвестна. Тази технология се използва в големи слънчеви електроцентрали, като наскоро откритата Иванпа в пустинята Мохаве. Според все още неизвестната компания Halotechnics от Калифорния, тази техника е толкова обещаваща, че нейното приложение може да се разшири в целия енергиен сектор, особено възобновяемите, разбира се, където въпросът за съхраняване на излишък в условията на недостиг на енергия е ключов проблем.

Представители на компанията казват, че съхраняването на енергия по този начин е наполовина по-ниска от цената на батериите, различни видове големи батерии. По отношение на разходите може да се конкурира с помпени системи за съхранение, които, както знаете, могат да се използват само при благоприятни полеви условия. Тази технология обаче има своите недостатъци.

Например, само 70 процента от енергията, съхранявана в разтопени соли, може да бъде използвана повторно като електричество (90 процента в батериите). В момента Halotechnics работи върху ефективността на тези системи, включително използването на термопомпи и различни солни смеси.

10. Резервоари за разтопена сол за съхранение на енергия

Демонстрационният завод е пуснат в експлоатация в Националните лаборатории на Сандия в Арбакърки, Ню Мексико, САЩ. енергиен запас с разтопена сол. Той е специално проектиран да работи с CLFR технология, която използва огледала, които съхраняват слънчева енергия за загряване на течността за пръскане.

Това е разтопена сол в резервоар. Системата взема солта от студения резервоар (290°C), използва топлината на огледалата и загрява течността до температура от 550°C, след което я прехвърля в следващия резервоар (10). Когато е необходимо, високотемпературната разтопена сол преминава през топлообменник за генериране на пара за производство на електроенергия.

Накрая разтопената сол се връща в студения резервоар и процесът се повтаря в затворен цикъл. Сравнителните проучвания показват, че използването на разтопена сол като работен флуид позволява работа при високи температури, намалява количеството сол, необходимо за съхранение, и елиминира необходимостта от два комплекта топлообменници в системата, намалявайки разходите и сложността на системата.

Решение, което осигурява енергиен запас в по-малък мащаб е възможно да се монтира парафинова батерия със слънчеви колектори на покрива. Това е технология, разработена в Испанския университет на Страната на баските (Universidad del Pais Vasco/Euskal Herriko Uniberstitatea).

Предназначена е за използване от средното домакинство. Основното тяло на уреда е изработено от алуминиеви пластини, потопени в парафин. Водата се използва като среда за пренос на енергия, а не като среда за съхранение. Тази задача принадлежи на парафина, който взема топлина от алуминиеви панели и се топи при температура от 60°C.

В това изобретение електрическата енергия се освобождава чрез охлаждане на восъка, който отдава топлина на тънките панели. Учените работят за допълнително подобряване на ефективността на процеса, като заменят парафина с друг материал, като мастна киселина.

Енергията се произвежда в процеса на фазов преход. Инсталацията може да има различна форма в съответствие със строителните изисквания на сградите. Можете дори да изградите така наречените окачени тавани.

Нови идеи, нови начини

Уличните лампи, разработени от холандската компания Kaal Masten, могат да се монтират навсякъде, дори в неелектрифицирани зони. Те не се нуждаят от електрическа мрежа, за да работят. Те светят само благодарение на слънчевите панели.

Стълбовете на тези фарове са покрити със слънчеви панели. Дизайнерът твърди, че през деня могат да натрупат толкова много енергия, че след това да светят цяла нощ. Дори облачно време няма да ги изключи. Включва впечатляващ комплект батерии енергоспестяващи лампи СВЕТОДИОД.

Духът (11), както беше наречено това фенерче, трябва да се сменя на всеки няколко години. Интересното е, че от екологична гледна точка, тези батерии са лесни за работа.

Междувременно в Израел се засаждат слънчеви дървета. В това нямаше да има нищо изключително, ако не беше фактът, че вместо листа в тези насаждения са монтирани слънчеви панели, които получават енергия, която след това се използва за зареждане на мобилни устройства, охлаждане на вода и излъчване на Wi-Fi сигнал.

Дизайнът, наречен eTree (12), се състои от метален "ствол", който се разклонява и върху клоните слънчеви панели. Получената с тяхна помощ енергия се съхранява локално и може да се „прехвърля“ към батериите на смартфони или таблети чрез USB порт.

12. Електронно дърво дърво

Ще се използва и за производство на водоизточник за животни и дори хора. Дърветата трябва да се използват и като фенери през нощта.

Могат да бъдат оборудвани с информационни течнокристални дисплеи. Първите сгради от този тип се появяват в парка Ханадив, близо до град Зихрон Яков.

Версията със седем панела генерира 1,4 киловата мощност, която може да захрани 35 средни лаптопа. Междувременно потенциалът за възобновяема енергия все още се открива на нови места, като например там, където реките се вливат в морето и се сливат със солена вода.

Група учени от Масачузетския технологичен институт (MIT) решиха да изследват явленията на обратната осмоза в среди, в които се смесват води с различни нива на соленост. Има разлика в налягането на границата на тези центрове. Когато водата преминава през тази граница, тя се ускорява, което е източник на значителна енергия.

Учени от Бостънския университет не стигнаха далеч, за да тестват това явление на практика. Те изчислили, че водите на този град, вливащи се в морето, могат да генерират достатъчно енергия, за да задоволят нуждите на местното население. пречиствателни съоръжения.