Endurnýjanleg orka - hún tilheyrir XNUMXth öldinni

Á vefsíðu BP Statistical Review of World Energy má finna upplýsingar um að árið 2030 muni orkunotkun heimsins fara um það bil þriðjung yfir núverandi mörk. Þess vegna er vilji þróaðra ríkja að mæta vaxandi þörfum með hjálp „grænnar“ tækni frá endurnýjanlegum orkugjöfum (RES).

1. Vindorkuver á hafi úti

Í Póllandi, árið 2020, ættu 19% orkunnar að koma frá slíkum aðilum. Við núverandi aðstæður er þetta ekki ódýr orka, svo hún þróast aðallega þökk sé fjárhagslegum stuðningi ríkja.

Samkvæmt 2013 greiningu Endurnýjanlegrar orkustofnunar er kostnaður við framleiðslu 1 MWst endurnýjanleg orka breytilegt, eftir uppruna, frá 200 til jafnvel 1500 zł.

Til samanburðar má nefna að heildsöluverð á 1 MWst af raforku árið 2012 var um 200 PLN. Ódýrast í þessum rannsóknum var að fá orku frá fjöleldsneytisbrennslustöðvum, þ.e. sambrennslu og urðunargas. Dýrasta orkan fæst úr vatni og varmavatni.

Þekktustu og sýnilegustu tegundir RES, þ.e. vindmyllur (1) og sólarrafhlöður (2), eru dýrari. Hins vegar, til lengri tíma litið, mun verð á kolum og til dæmis kjarnorku óhjákvæmilega hækka. Ýmsar rannsóknir (til dæmis rannsókn RWE hópsins árið 2012) sýna að „íhaldssamur“ og „þjóðlegur“ flokkur, þ.e. orkugjafa verða dýrari til lengri tíma litið (3).

Og þetta mun gera endurnýjanlega orku að vali, ekki aðeins umhverfislegum heldur einnig efnahagslegum. Það gleymist stundum að jarðefnaeldsneyti er einnig mikið niðurgreitt af ríkinu og tekur verð þess að jafnaði ekki mið af þeim neikvæðu áhrifum sem það hefur á umhverfið.

Sól-vatn-vind kokteill

Árið 2009 birtu prófessorarnir Mark Jacobson (Stanford University) og Mark DeLucchi (University of California, Davis) grein í Scientific American þar sem þeir héldu því fram að árið 2030 gæti allur heimurinn skipt yfir í endurnýjanleg orka. Vorið 2013 endurtóku þeir útreikninga sína fyrir New York fylki í Bandaríkjunum.

Að þeirra mati gæti það bráðum fallið algjörlega frá jarðefnaeldsneyti. Þetta er endurnýjanlegar uppsprettur þú getur fengið þá orku sem þarf til samgangna, iðnaðar og íbúa. Orka mun koma frá svokallaðri WWS blöndu (vindur, vatn, sól - vindur, vatn, sól).

Allt að 40 prósent af orkunni munu koma frá vindorkuverum á hafi úti, þar af þarf að beita tæplega þrettán þúsund. Á landi þarf fleiri en 4 manns. hverfla sem munu veita önnur 10 prósent af orkunni. Næstu 10 prósent munu koma frá næstum XNUMX prósentum sólarbúa með geislunarstyrktækni.

Hefðbundnar ljósavirkjanir munu bæta 10 prósentum við hvert annað. Önnur 18 prósent munu koma frá sólarorkuuppsetningum - á heimilum, opinberum byggingum og höfuðstöðvum fyrirtækja. Orkan sem vantar verður endurnýjuð með jarðvarmavirkjunum, vatnsaflsvirkjunum, sjávarfallavirkjunum og öllum öðrum endurnýjanlegum orkugjöfum.

Vísindamenn hafa reiknað út að með því að nota kerfi byggt á endurnýjanleg orka eftirspurn eftir orku — vegna aukinnar skilvirkni slíks kerfis — mun lækka á landinu öllu um um 37 prósent og orkuverðið verður stöðugt.

Fleiri störf verða til en tapast þar sem öll orka verður framleidd í ríkinu. Auk þess hefur verið áætlað að um 4 manns muni deyja á hverju ári vegna minni loftmengunar. færri, og kostnaður við mengun mun lækka um 33 milljarða dollara á ári.

3. Orkuverð til 2050 - RWE rannsókn

Þetta þýðir að öll fjárfestingin mun skila sér á um 17 árum. Hugsanlegt væri að það væri fljótlegra, þar sem ríkið gæti selt hluta orkunnar. Deila embættismenn New York fylkis bjartsýni þessara útreikninga? Mér finnst svolítið já og smá nei.

Þegar öllu er á botninn hvolft „sleppa“ þeir ekki öllu til að gera tillöguna að veruleika, en auðvitað fjárfesta þeir í framleiðslutækni Endurnýjanleg orka. Michael Bloomberg, fyrrverandi borgarstjóri New York borgar, tilkynnti fyrir nokkrum mánuðum að stærsta urðunarstað heims, Freshkills Park á Staten Island, yrði breytt í eina af stærstu sólarorkuverum heims.

Þar sem úrgangur New York brotnar niður verða til 10 megavött af orku. Afgangurinn af Freshkills-svæðinu, eða tæplega 600 hektarar, verður breytt í græn svæði með garðkarakteri.

Hvar eru endurnýjanlegar reglurnar

Mörg lönd eru nú þegar á góðri leið með græna framtíð. Skandinavísku löndin eru löngu komin yfir 50% viðmiðunarmörkin til að fá orku frá endurnýjanlegar uppsprettur. Samkvæmt gögnum sem alþjóðlegu umhverfissamtökin WWF birtu haustið 2014 framleiðir Skotland nú þegar meiri orku úr vindmyllum en öll skosk heimili þurfa.

Þessar tölur sýna að í október 2014 framleiddu skoskar vindmyllur rafmagn sem jafngildir 126 prósentum af þörfum heimamanna. Á heildina litið koma 40 prósent af orku sem framleidd er á þessu svæði frá endurnýjanlegum orkugjöfum.

Ze endurnýjanlegar uppsprettur meira en helmingur spænskrar orku kemur frá. Helmingur þess helmings kemur frá vatnsbólum. Fimmtungur allrar spænskrar orku kemur frá vindorkuverum. Í mexíkósku borginni La Paz er aftur á móti sólarorkuver Aura Solar I með 39 MW afkastagetu.

Að auki er uppsetning á annarri 30 MW Groupotec I býli að ljúka, þökk sé því að borgin getur brátt verið fullbúin orku frá endurnýjanlegum orkugjöfum. Dæmi um land sem hefur stöðugt innleitt stefnu um að auka hlut orku frá endurnýjanlegum orkugjöfum í gegnum árin er Þýskaland.

Samkvæmt Agora Energiewende var árið 2014 endurnýjanleg orka 25,8% af framboði hér á landi. Árið 2020 ætti Þýskaland að fá meira en 40 prósent frá þessum aðilum. Orkubreyting Þýskalands snýst ekki aðeins um að hætta kjarnorku- og kolaorku í þágu endurnýjanleg orka í orkugeiranum.

Það má ekki gleyma því að Þýskaland er einnig leiðandi í því að búa til lausnir fyrir "aðgerðalaus hús", sem að mestu eru án hitakerfa. „Markmið okkar um að 2050 prósent af raforku Þýskalands komi frá endurnýjanlegum orkugjöfum árið 80 stendur enn,“ sagði Angela Merkel, kanslari Þýskalands.

Nýjar sólarplötur

Á rannsóknarstofum er stöðug barátta við að bæta skilvirkni. endurnýjanlegir orkugjafar – til dæmis ljósafrumur. Sólarsellur, sem breyta ljósorku stjörnunnar okkar í rafmagn, nálgast 50 prósenta nýtnimet.

4. Grafen-á-froðu fyrir sól-í-gufu umbreytingu með MIT

Hins vegar sýna kerfi á markaðnum í dag hagkvæmni sem er ekki meira en 20 prósent. Nýjustu ljósavélarplötur sem breyta á svo skilvirkan hátt sólarrófsorka - frá innrauðu, í gegnum sýnilegt svið, til útfjólubláa - þeir samanstanda í raun ekki af einni, heldur fjórum frumum.

Hálfleiðaralög eru lögð ofan á hvert annað. Hver þeirra er ábyrgur fyrir því að fá mismunandi öldusvið úr litrófinu. Þessi tækni er skammstafað CPV (concentrator photovoltaics) og hefur áður verið prófuð í geimnum.

Á síðasta ári, til dæmis, bjuggu verkfræðingar við Massachusetts Institute of Technology (MIT) til efni sem samanstendur af grafítflögum settum á kolefnisfroðu (4). Sett í vatn og beint að því af sólargeislum myndar það vatnsgufu sem breytir allt að 85 prósentum af allri sólargeislunarorku í hana.

Nýja efnið virkar mjög einfaldlega - porous grafít í efri hluta þess er fær um að fullkomlega gleypa og geyma sólarorkuog neðst er kolefnislag, að hluta til fyllt af loftbólum (svo að efnið geti flotið á vatni), sem kemur í veg fyrir að varmaorka sleppi út í vatnið.

5. Ljósvökvaloftnet á sólblómalandi

Fyrri gufu sólarlausnir þurftu að einbeita sólargeislum jafnvel þúsund sinnum til að virka.

Nýja lausn MIT krefst aðeins tíu sinnum meiri styrk, sem gerir allt skipulagið tiltölulega ódýrt.

Eða kannski reyna að sameina gervihnattadisk með sólblómaolíu í einni tækni? Verkfræðingar hjá Airlight Energy, svissnesku fyrirtæki með aðsetur í Biasca, vilja sanna að það sé mögulegt.

Þeir hafa þróað 5 metra plötur sem eru búnar sólargeislasamstæðum sem líkjast gervihnattasjónvarpsloftnetum eða útvarpssjónaukum og fylgjast með sólargeislum eins og sólblómum (XNUMX).

Þeir eiga að vera sérstakir orkusafnarar, sem veita ekki aðeins rafmagni til ljósafrumum, heldur einnig hita, hreinu vatni og jafnvel, eftir notkun varmadælu, knýja ísskáp.

Speglar dreifðir yfir yfirborð þeirra senda frá sér innfallandi sólargeislun og beina henni að spjöldum, jafnvel allt að tvisvar sinnum. Hvert af vinnuspjöldum sex er búið 2 ljósaflísum sem eru kældir með vatni sem flæðir í gegnum örrásir.

Þökk sé einbeitingu orkunnar virka ljósvökvaeiningar fjórum sinnum skilvirkari. Þegar hún er búin sjóafsöltunarstöð notar einingin heitt vatn til að framleiða 2500 lítra af fersku vatni á dag.

Á afskekktum svæðum er heimilt að setja upp vatnssíunarbúnað í stað afsöltunarstöðva. Hægt er að brjóta saman allt 10m blómaloftnetið og flytja það auðveldlega með litlum vörubíl. Ný hugmynd fyrir notkun sólarorku á minna þróuðum svæðum er það Solarkiosk (6).

Þessi tegund af einingum er búin Wi-Fi beini og getur hlaðið meira en 200 farsíma á dag eða knúið lítinn ísskáp þar sem til dæmis er hægt að geyma nauðsynleg lyf. Tugir slíkra söluturna hafa þegar verið settir í notkun. Þeir störfuðu aðallega í Eþíópíu, Botsvana og Kenýa.

7. Pertamina skýjakljúfaverkefni

Öflugur arkitektúr

Hinn 99 hæða skýjakljúfur Pertamina (7), sem fyrirhugað er að reisa í Jakarta, höfuðborg Indónesíu, á að framleiða jafn mikla orku og hann eyðir. Þetta er fyrsta byggingin í sinni stærðargráðu í heiminum. Arkitektúr byggingarinnar var nátengd staðsetningunni - hún hleypir aðeins nauðsynlegri sólargeislun inn, sem gerir þér kleift að spara afganginn af orku sólarinnar.

8. Grænn veggur í Barcelona

Stytta turninn virkar sem göng til notkunar vindorku. Ljósvökvaplötur eru settar upp sitt hvoru megin við aðstöðuna, sem gerir kleift að framleiða orku allan daginn, hvenær sem er á árinu.

Í byggingunni verður samþætt jarðvarmaorkuver til viðbótar sólar- og vindorku.

Á sama tíma hafa þýskir vísindamenn frá háskólanum í Jena undirbúið verkefni fyrir "snjöllar framhliðar" bygginga. Hægt er að stilla ljóssendinguna með því að ýta á hnapp. Þeir eru ekki aðeins búnir ljósafrumum heldur einnig til að rækta þörunga til framleiðslu á lífeldsneyti.

Verkefnið Large Area Hydraulic Windows (LaWin) er stutt af evrópskum sjóðum undir Horizon 2020 áætluninni. Kraftaverk nútíma grænnar tækni sem spírar upp á framhlið Raval leikhússins í Barcelona hefur lítið með ofangreinda hugmynd að gera (8).

Lóðrétti garðurinn hannaður af Urbanarbolismo er algjörlega sjálfstæður. Plöntur eru vökvaðar með áveitukerfi þar sem dælur eru knúnar af orku sem myndast ljósavélarplötur samlagast kerfinu.

Vatn kemur aftur á móti frá úrkomu. Regnvatn rennur niður rennur í birgðatank og þaðan er því síðan dælt með sólarorkudælum. Það er engin ytri aflgjafi.

Greindarkerfið vökvar plönturnar í samræmi við þarfir þeirra. Sífellt fleiri mannvirki af þessu tagi birtast í stórum stíl. Dæmi er Solar Powered National Stadium í Kaohsiung, Taívan (9).

Hann var hannaður af japanska arkitektinum Toyo Ito og tekinn í notkun árið 2009, það er þakið 8844 ljósafrumum og getur framleitt allt að 1,14 gígavattstundir af orku á ári, sem svarar 80 prósentum af þörfum svæðisins.

9. Sólarleikvangur í Taívan

Mun bráðið sölt fá orku?

Orkugeymsla í formi bráðins salts er óþekkt. Þessi tækni er notuð í stórum sólarorkuverum eins og nýlega opnuðu Ivanpah í Mojave eyðimörkinni. Að sögn hins enn óþekkta fyrirtækis Halotechnics frá Kaliforníu er þessi tækni svo vænleg að hægt er að útvíkka notkun hennar á allan orkugeirann, sérstaklega endurnýjanlegan, auðvitað, þar sem spurningin um að geyma afgang í ljósi orkuskorts er lykilvandamál.

Fyrirtækið heldur því fram að orkugeymsla á þennan hátt sé helmingi lægri en rafhlöður, ýmsar gerðir stórra rafgeyma. Hvað kostnað varðar getur það keppt við dælt geymslukerfi sem, eins og þú veist, er aðeins hægt að nota við hagstæðar aðstæður á vettvangi. Hins vegar hefur þessi tækni sína galla.

Til dæmis er aðeins hægt að endurnýta 70 prósent af orku sem geymd er í bráðnu salti sem rafmagn (90 prósent í rafhlöðum). Halotechnics vinnur nú að hagkvæmni þessara kerfa, meðal annars með því að nota varmadælur og ýmsar saltblöndur.

10. Bráðnir salttankar til orkugeymslu

Sýningarverksmiðjan var tekin í notkun á Sandia National Laboratories í Arbuquerque, Nýju Mexíkó, Bandaríkjunum. orkugeymsla með bráðnu salti. Hann er sérstaklega hannaður til að vinna með CLFR tækni, sem notar spegla sem geymir sólarorku til að hita úðavökvann.

Það er bráðið salt í tanki. Kerfið tekur saltið úr kalda tankinum (290°C), nýtir varma speglanna og hitar vökvann í 550°C hitastig, eftir það flytur hann í næsta tank (10). Þegar þörf krefur er bráðið salt við háan hita flutt í gegnum varmaskipti til að mynda gufu til orkuframleiðslu.

Að lokum er bráðnu saltinu skilað aftur í kalda lónið og ferlið endurtekið í lokaðri lykkju. Samanburðarrannsóknir hafa sýnt að með því að nota bráðið salt sem vinnsluvökva er hægt að vinna við háan hita, dregur úr magni salts sem þarf til geymslu og útilokar þörfina fyrir tvö sett af varmaskiptum í kerfinu, sem dregur úr kerfiskostnaði og flókið.

Lausn sem veitir orkugeymsla í minni mælikvarða er hægt að setja paraffín rafhlöðu með sólarsöfnum á þakið. Þetta er tækni þróuð við spænska háskólann í Baskalandi (Universidad del Pais Vasco/Euskal Herriko Uniberstitatea).

Það er ætlað til notkunar fyrir meðalheimili. Meginhluti tækisins er úr álplötum sökkt í paraffín. Vatn er notað sem orkuflutningsmiðill, ekki sem geymslumiðill. Þetta verkefni tilheyrir paraffíni sem tekur varma frá álplötum og bráðnar við 60°C hita.

Í þessari uppfinningu losnar raforka með því að kæla vaxið sem gefur frá sér hita í þunnu plöturnar. Vísindamenn vinna að því að bæta skilvirkni ferlisins enn frekar með því að skipta út paraffíninu fyrir annað efni, eins og fitusýru.

Orka er framleidd í fasaskiptingu. Uppsetningin getur haft mismunandi lögun í samræmi við byggingarkröfur bygginga. Þú getur jafnvel byggt svokölluð fölsk loft.

Nýjar hugmyndir, nýjar leiðir

Götuljós, þróuð af hollenska fyrirtækinu Kaal Masten, er hægt að setja upp hvar sem er, jafnvel á órafmagnuðum svæðum. Þeir þurfa ekki rafmagnsnet til að starfa. Þeir glóa aðeins þökk sé sólarrafhlöðum.

Stoðir þessara vita eru þaktir sólarrafhlöðum. Hönnuðurinn heldur því fram að á daginn geti þeir safnað svo mikilli orku að þeir ljómi síðan alla nóttina. Jafnvel skýjað veður mun ekki slökkva á þeim. Inniheldur glæsilegt sett af rafhlöðum orkusparandi lampar LJÓSENDÍÐA.

Skipta þarf um Spirit (11), eins og þetta vasaljós var nefnt, á nokkurra ára fresti. Athyglisvert er að frá umhverfissjónarmiði er auðvelt að meðhöndla þessar rafhlöður.

Á meðan er verið að gróðursetja sólartré í Ísrael. Það væri ekkert sérstakt í þessu ef ekki væri fyrir þá staðreynd að í stað laufblaða eru settar sólarrafhlöður í þessar gróðursetningar sem taka við orku sem síðan er notuð til að hlaða fartæki, kæla vatn og senda út Wi-Fi merki.

Hönnunin, sem kallast eTree (12), samanstendur af "skotti" úr málmi sem greinist út og á greinunum sólarplötur. Orkan sem berast með hjálp þeirra er geymd á staðnum og hægt er að „færa“ hana yfir á rafhlöður snjallsíma eða spjaldtölva í gegnum USB tengi.

12. Rafrænt trjátré

Það verður einnig notað til að framleiða vatnsból fyrir dýr og jafnvel menn. Einnig ætti að nota tré sem ljósker á nóttunni.

Hægt er að útbúa þær með fljótandi kristalskjám. Fyrstu byggingarnar af þessari gerð birtust í Khanadiv Park, nálægt borginni Zikhron Yaakov.

Sjö spjalda útgáfan framleiðir 1,4 kílóvött af afli, sem getur knúið 35 fartölvur að meðaltali. Á meðan er enn verið að uppgötva möguleika á endurnýjanlegri orku á nýjum stöðum, svo sem þar sem ár renna í sjó og renna saman við saltvatn.

Hópur vísindamanna frá Massachusetts Institute of Technology (MIT) ákvað að rannsaka fyrirbæri öfugs himnuflæðis í umhverfi þar sem vatn af mismunandi seltustigi er blandað saman. Það er þrýstingsmunur á mörkum þessara stöðva. Þegar vatn fer í gegnum þessi mörk hraðar það, sem er uppspretta verulegrar orku.

Vísindamenn frá háskólanum í Boston fóru ekki langt til að prófa þetta fyrirbæri í reynd. Þeir reiknuðu út að vötn þessarar borgar, sem rennur í sjóinn, gæti framleitt næga orku til að mæta þörfum íbúanna. meðferðaraðstaða.