Tenaga boleh diperbaharui - ia milik abad ke-XNUMX

Di laman web BP Statistical Review of World Energy, anda boleh mendapatkan maklumat bahawa menjelang 2030, penggunaan tenaga dunia akan melebihi tahap semasa kira-kira satu pertiga. Oleh itu, hasrat negara maju adalah untuk memenuhi keperluan yang semakin meningkat dengan bantuan teknologi "hijau" daripada sumber boleh diperbaharui (RES).

1. Ladang angin luar pesisir

Di Poland, menjelang 2020, 19% tenaga harus datang daripada sumber tersebut. Dalam keadaan semasa, ini bukan tenaga murah, jadi ia berkembang terutamanya terima kasih kepada sokongan kewangan negeri.

Menurut analisis 2013 oleh Institut Tenaga Boleh Diperbaharui, kos pengeluaran 1 MWj tenaga yang boleh diperbaharui berbeza-beza, bergantung pada sumber, dari 200 hingga 1500 zł.

Sebagai perbandingan, harga borong 1 MWj elektrik pada tahun 2012 adalah lebih kurang PLN 200. Yang paling murah dalam kajian ini adalah untuk mendapatkan tenaga daripada loji pembakaran pelbagai bahan api, i.e. pembakaran bersama dan gas pelupusan sampah. Tenaga yang paling mahal diperoleh daripada air dan air terma.

Bentuk RES yang paling terkenal dan boleh dilihat, iaitu turbin angin (1) dan panel solar (2), adalah lebih mahal. Walau bagaimanapun, dalam jangka panjang, harga arang batu dan, sebagai contoh, untuk tenaga nuklear pasti akan meningkat. Pelbagai kajian (sebagai contoh, kajian oleh kumpulan RWE pada 2012) menunjukkan bahawa kategori "konservatif" dan "kebangsaan", i.e. sumber tenaga akan menjadi lebih mahal dalam jangka masa panjang (3).

Dan ini akan menjadikan tenaga boleh diperbaharui sebagai alternatif bukan sahaja alam sekitar, tetapi juga ekonomi. Kadang-kadang terlupa bahawa bahan api fosil juga banyak disubsidi oleh kerajaan, dan harganya, sebagai peraturan, tidak mengambil kira kesan negatifnya terhadap alam sekitar.

Koktel solar-air-angin

Pada tahun 2009, profesor Mark Jacobson (Universiti Stanford) dan Mark DeLucchi (University of California, Davis) menerbitkan artikel dalam Scientific American dengan alasan bahawa menjelang 2030 seluruh dunia boleh beralih kepada tenaga yang boleh diperbaharui. Pada musim bunga 2013, mereka mengulangi pengiraan mereka untuk negeri New York AS.

Pada pendapat mereka, ia mungkin akan meninggalkan bahan api fosil tidak lama lagi. Ini adalah sumber yang boleh diperbaharui anda boleh mendapatkan tenaga yang diperlukan untuk pengangkutan, industri dan penduduk. Tenaga akan datang dari apa yang dipanggil campuran WWS (angin, air, matahari - angin, air, matahari).

Sebanyak 40 peratus tenaga akan datang dari ladang angin luar pesisir, yang mana hampir tiga belas ribu daripadanya perlu digunakan. Di darat, lebih daripada 4 orang akan diperlukan. turbin yang akan menyediakan 10 peratus lagi tenaga. 10 peratus seterusnya akan datang daripada hampir XNUMX peratus ladang solar dengan teknologi kepekatan sinaran.

Pemasangan fotovoltaik konvensional akan menambah 10 peratus antara satu sama lain. 18 peratus lagi akan datang daripada pemasangan solar - di rumah, bangunan awam dan ibu pejabat korporat. Tenaga yang hilang akan diisi semula oleh loji geoterma, loji kuasa hidroelektrik, penjana pasang surut dan semua sumber tenaga boleh diperbaharui yang lain.

Para saintis telah mengira bahawa melalui penggunaan sistem berdasarkan tenaga yang boleh diperbaharui permintaan untuk tenaga-berkat kecekapan yang lebih besar daripada sistem sedemikian-akan jatuh di seluruh negeri sebanyak kira-kira 37 peratus, dan harga tenaga akan stabil.

Lebih banyak pekerjaan akan diwujudkan daripada yang akan hilang kerana semua tenaga akan dihasilkan di negeri ini. Di samping itu, dianggarkan kira-kira 4 orang akan mati setiap tahun akibat pengurangan pencemaran udara. lebih sedikit orang, dan kos pencemaran akan turun sebanyak $33 bilion setahun.

3. Harga tenaga sehingga 2050 - kajian RWE

Ini bermakna keseluruhan pelaburan akan dibayar dalam masa kira-kira 17 tahun. Ada kemungkinan ia akan menjadi lebih pantas, kerana negeri boleh menjual sebahagian daripada tenaga. Adakah pegawai Negeri New York berkongsi keyakinan pengiraan ini? Saya fikir sedikit ya dan sedikit tidak.

Lagipun, mereka tidak "menjatuhkan" segala-galanya untuk membuat cadangan itu menjadi kenyataan, tetapi, sudah tentu, mereka melabur dalam teknologi pengeluaran Tenaga yang boleh diperbaharui. Bekas Datuk Bandar New York City Michael Bloomberg mengumumkan beberapa bulan lalu bahawa tapak pelupusan sampah terbesar di dunia, Taman Freshkills di Pulau Staten, akan ditukar menjadi salah satu loji tenaga solar terbesar di dunia.

Di mana sisa New York terurai, 10 megawatt tenaga akan dijana. Selebihnya wilayah Freshkills, atau hampir 600 hektar, akan dijadikan kawasan hijau berciri taman.

Di manakah peraturan boleh diperbaharui

Banyak negara sudah pun menuju ke arah masa depan yang lebih hijau. Negara-negara Scandinavia telah lama melebihi ambang 50% untuk mendapatkan tenaga daripada sumber yang boleh diperbaharui. Menurut data yang diterbitkan pada musim gugur 2014 oleh organisasi alam sekitar antarabangsa WWF, Scotland sudah menghasilkan lebih banyak tenaga daripada kincir angin daripada keperluan semua isi rumah Scotland.

Angka-angka ini menunjukkan bahawa pada Oktober 2014, turbin angin Scotland menghasilkan tenaga elektrik bersamaan 126 peratus daripada keperluan rumah tempatan. Secara keseluruhan, 40 peratus daripada tenaga yang dihasilkan di rantau ini berasal daripada sumber yang boleh diperbaharui.

Ze sumber yang boleh diperbaharui lebih separuh daripada tenaga Sepanyol berasal. Separuh daripada separuh itu datang daripada sumber air. Satu perlima daripada semua tenaga Sepanyol berasal dari ladang angin. Di bandar Mexico, La Paz pula, terdapat loji tenaga solar Aura Solar I dengan kapasiti 39 MW.

Di samping itu, pemasangan ladang Groupotec I 30 MW kedua hampir siap, yang mana bandar itu tidak lama lagi boleh dibekalkan sepenuhnya dengan tenaga daripada sumber boleh diperbaharui. Contoh negara yang konsisten melaksanakan dasar meningkatkan bahagian tenaga daripada sumber boleh diperbaharui selama ini ialah Jerman.

Menurut Agora Energiewende, pada 2014 tenaga boleh diperbaharui menyumbang 25,8% daripada bekalan di negara ini. Menjelang 2020, Jerman sepatutnya menerima lebih daripada 40 peratus daripada sumber ini. Transformasi tenaga Jerman bukan sahaja mengenai pengabaian tenaga nuklear dan arang batu yang memihak kepada tenaga yang boleh diperbaharui dalam sektor tenaga.

Ia tidak boleh dilupakan bahawa Jerman juga merupakan peneraju dalam penciptaan penyelesaian untuk "rumah pasif", yang sebahagian besarnya dilakukan tanpa sistem pemanasan. “Matlamat kami untuk mendapatkan 2050 peratus tenaga elektrik Jerman daripada sumber boleh diperbaharui menjelang 80 kekal,” kata Canselor Jerman Angela Merkel baru-baru ini.

Panel solar baharu

Di makmal, terdapat perjuangan berterusan untuk meningkatkan kecekapan. sumber tenaga boleh diperbaharui – contohnya, sel fotovoltaik. Sel suria, yang menukar tenaga cahaya bintang kita kepada elektrik, menghampiri rekod kecekapan 50 peratus.

4. Graphene pada buih untuk penukaran solar-ke-wap dengan MIT

Walau bagaimanapun, sistem di pasaran hari ini menunjukkan kecekapan tidak lebih daripada 20 peratus. Panel fotovoltaik terkini yang menukar dengan begitu cekap tenaga spektrum suria - daripada inframerah, melalui julat yang boleh dilihat, kepada ultraungu - mereka sebenarnya terdiri daripada bukan satu, tetapi empat sel.

Lapisan semikonduktor ditumpangkan antara satu sama lain. Setiap daripada mereka bertanggungjawab untuk mendapatkan julat gelombang yang berbeza daripada spektrum. Teknologi ini disingkatkan CPV (concentrator photovoltaics) dan sebelum ini telah diuji di angkasa lepas.

Tahun lepas, sebagai contoh, jurutera di Massachusetts Institute of Technology (MIT) mencipta bahan yang terdiri daripada kepingan grafit yang diletakkan pada buih karbon (4). Diletakkan di dalam air dan diarahkan kepadanya oleh sinaran matahari, ia membentuk wap air, menukarkan sehingga 85 peratus daripada semua tenaga sinaran suria ke dalamnya.

Bahan baru berfungsi dengan sangat mudah - grafit berliang di bahagian atasnya dapat menyerap dan dengan sempurna menyimpan tenaga suriadan di bahagian bawah terdapat lapisan karbon, sebahagiannya dipenuhi dengan gelembung udara (supaya bahan itu boleh terapung di atas air), menghalang tenaga haba daripada melarikan diri ke dalam air.

5. Antena fotovoltaik dalam ladang bunga matahari

Penyelesaian suria wap sebelum ini terpaksa menumpukan sinaran matahari walaupun seribu kali untuk berfungsi.

Penyelesaian baharu MIT hanya memerlukan sepuluh kali kepekatan, menjadikan keseluruhan persediaan agak murah.

Atau mungkin cuba menggabungkan hidangan satelit dengan bunga matahari dalam satu teknologi? Jurutera di Airlight Energy, sebuah syarikat Switzerland yang berpangkalan di Biasca, ingin membuktikan ia mungkin.

Mereka telah membangunkan plat 5 meter yang dilengkapi dengan kompleks tatasusunan suria yang menyerupai antena TV satelit atau teleskop radio dan menjejaki sinaran matahari seperti bunga matahari (XNUMX).

Mereka sepatutnya menjadi pengumpul tenaga khas, membekalkan bukan sahaja elektrik kepada sel fotovoltaik, tetapi juga haba, air bersih dan juga, selepas menggunakan pam haba, menghidupkan peti sejuk.

Cermin yang bertaburan di permukaannya menghantar sinaran suria kejadian dan memfokuskannya pada panel, malah sehingga 2 kali. Setiap satu daripada enam panel kerja dilengkapi dengan 25 cip fotovoltaik yang disejukkan oleh air yang mengalir melalui saluran mikro.

Terima kasih kepada kepekatan tenaga, modul fotovoltaik berfungsi empat kali lebih cekap. Apabila dilengkapi dengan loji penyahgaraman air laut, unit itu menggunakan air panas untuk menghasilkan 2500 liter air tawar setiap hari.

Di kawasan terpencil, peralatan penapisan air boleh dipasang dan bukannya loji penyahgaraman. Keseluruhan struktur antena bunga 10m boleh dilipat dan mudah diangkut dengan trak kecil. Idea baru untuk penggunaan tenaga suria di kawasan kurang maju ialah Solarkiosk (6).

Unit jenis ini dilengkapi dengan penghala Wi-Fi dan boleh mengecas lebih daripada 200 telefon bimbit sehari atau menghidupkan peti sejuk mini di mana, sebagai contoh, ubat-ubatan penting boleh disimpan. Puluhan kiosk sebegitu telah pun dilancarkan. Mereka beroperasi terutamanya di Ethiopia, Botswana dan Kenya.

7. Projek pencakar langit Pertamina

Seni bina bertenaga

Bangunan pencakar langit 99 tingkat Pertamina (7), yang dirancang untuk dibina di Jakarta, ibu negara Indonesia, sepatutnya menghasilkan tenaga sebanyak yang digunakan. Ini adalah bangunan pertama seukurannya di dunia. Seni bina bangunan itu berkait rapat dengan lokasi - ia hanya membenarkan sinaran suria yang diperlukan untuk masuk, membolehkan anda menjimatkan sisa tenaga matahari.

8. Tembok Hijau di Barcelona

Menara yang dipotong bertindak sebagai terowong untuk digunakan tenaga angin. Panel fotovoltaik dipasang pada setiap sisi kemudahan, yang membolehkan pengeluaran tenaga sepanjang hari, pada bila-bila masa sepanjang tahun.

Bangunan itu akan mempunyai loji kuasa geoterma bersepadu untuk melengkapkan tenaga solar dan angin.

Sementara itu, penyelidik Jerman dari Universiti Jena telah menyediakan projek untuk "fasad pintar" bangunan. Transmisi cahaya boleh dilaraskan dengan menekan butang. Bukan sahaja ia dilengkapi dengan sel fotovoltaik, tetapi juga untuk menanam alga untuk pengeluaran biofuel.

Projek Large Area Hydraulic Windows (LaWin) disokong oleh dana Eropah di bawah program Horizon 2020. Keajaiban teknologi hijau moden yang bercambah di muka depan Teater Raval di Barcelona mempunyai sedikit kaitan dengan konsep di atas (8).

Taman menegak yang direka oleh Urbanarbolismo adalah serba lengkap. Tumbuhan diairi oleh sistem pengairan yang pamnya dikuasakan oleh tenaga yang dijana panel fotovoltaik berintegrasi dengan sistem.

Air pula datang daripada hujan. Air hujan mengalir ke longkang ke dalam tangki simpanan, dari mana ia kemudiannya dipam oleh pam berkuasa solar. Tiada bekalan kuasa luaran.

Sistem pintar menyiram tumbuhan mengikut keperluan mereka. Semakin banyak struktur jenis ini muncul secara besar-besaran. Contohnya ialah Stadium Nasional Berkuasa Suria di Kaohsiung, Taiwan (9).

Direka oleh arkitek Jepun Toyo Ito dan ditugaskan pada tahun 2009, ia dilindungi oleh 8844 sel fotovoltaik dan boleh menjana sehingga 1,14 gigawatt-jam tenaga setahun, membekalkan 80 peratus daripada keperluan kawasan itu.

9. Stadium solar di Taiwan

Adakah garam cair mendapat tenaga?

Penyimpanan tenaga dalam bentuk garam cair tidak diketahui. Teknologi ini digunakan dalam loji tenaga solar yang besar, seperti Ivanpah yang baru dibuka di Gurun Mojave. Menurut syarikat Halotechnics dari California yang masih tidak diketahui, teknik ini sangat menjanjikan sehingga aplikasinya boleh diperluaskan ke seluruh sektor tenaga, terutamanya boleh diperbaharui, sudah tentu, di mana isu menyimpan lebihan dalam menghadapi kekurangan tenaga adalah masalah utama.

Wakil syarikat mengatakan bahawa menyimpan tenaga dengan cara ini adalah separuh daripada harga bateri, pelbagai jenis bateri besar. Dari segi kos, ia boleh bersaing dengan sistem storan yang dipam, yang, seperti yang anda ketahui, hanya boleh digunakan di bawah keadaan medan yang menggalakkan. Walau bagaimanapun, teknologi ini mempunyai kelemahannya.

Sebagai contoh, hanya 70 peratus daripada tenaga yang disimpan dalam garam cair boleh digunakan semula sebagai elektrik (90 peratus dalam bateri). Halotechnics kini sedang mengusahakan kecekapan sistem ini, termasuk menggunakan pam haba dan pelbagai campuran garam.

10. Tangki garam cair untuk simpanan tenaga

Kilang demonstrasi telah ditugaskan di Sandia National Laboratories di Arbuquerque, New Mexico, Amerika Syarikat. simpanan tenaga dengan garam cair. Ia direka khusus untuk berfungsi dengan teknologi CLFR, yang menggunakan cermin yang menyimpan tenaga suria untuk memanaskan cecair semburan.

Ia adalah garam cair dalam tangki. Sistem ini mengambil garam dari tangki sejuk (290°C), menggunakan haba cermin dan memanaskan cecair pada suhu 550°C, selepas itu ia memindahkannya ke tangki seterusnya (10). Apabila diperlukan, garam cair suhu tinggi disalurkan melalui penukar haba untuk menjana stim bagi penjanaan kuasa.

Akhirnya, garam cair dikembalikan ke takungan sejuk dan proses diulang dalam gelung tertutup. Kajian perbandingan telah menunjukkan bahawa menggunakan garam cair sebagai cecair kerja membolehkan operasi pada suhu tinggi, mengurangkan jumlah garam yang diperlukan untuk penyimpanan, dan menghapuskan keperluan untuk dua set penukar haba dalam sistem, mengurangkan kos dan kerumitan sistem.

Penyelesaian yang menyediakan simpanan tenaga pada skala yang lebih kecil, adalah mungkin untuk memasang bateri parafin dengan pengumpul suria di atas bumbung. Ini adalah teknologi yang dibangunkan di Universiti Sepanyol Negara Basque (Universidad del Pais Vasco/Euskal Herriko Uniberstitatea).

Ia bertujuan untuk digunakan oleh isi rumah biasa. Badan utama peranti diperbuat daripada plat aluminium yang direndam dalam parafin. Air digunakan sebagai medium pemindahan tenaga, bukan sebagai medium penyimpanan. Tugas ini tergolong dalam parafin, yang mengambil haba daripada panel aluminium dan cair pada suhu 60°C.

Dalam ciptaan ini, tenaga elektrik dibebaskan dengan menyejukkan lilin, yang mengeluarkan haba kepada panel nipis. Para saintis sedang berusaha untuk meningkatkan lagi kecekapan proses dengan menggantikan parafin dengan bahan lain, seperti asid lemak.

Tenaga dihasilkan dalam proses peralihan fasa. Pemasangan boleh mempunyai bentuk yang berbeza mengikut keperluan pembinaan bangunan. Anda juga boleh membina siling palsu yang dipanggil.

Idea baru, cara baru

Lampu jalan, yang dibangunkan oleh syarikat Belanda Kaal Masten, boleh dipasang di mana-mana, walaupun di kawasan yang tidak mempunyai bekalan elektrik. Mereka tidak memerlukan rangkaian elektrik untuk beroperasi. Mereka bersinar hanya terima kasih kepada panel solar.

Tiang rumah api ini ditutup dengan panel solar. Pereka bentuk mendakwa bahawa pada siang hari mereka boleh mengumpul begitu banyak tenaga yang kemudiannya bersinar sepanjang malam. Walaupun cuaca mendung tidak akan mematikannya. Termasuk set bateri yang mengagumkan lampu penjimatan tenaga DIOD PEMANCAR CAHAYA.

Roh (11), sebagai lampu suluh ini dinamakan, perlu diganti setiap beberapa tahun. Menariknya, dari sudut persekitaran, bateri ini mudah dikendalikan.

Sementara itu, pokok solar sedang ditanam di Israel. Tidak akan ada yang luar biasa dalam hal ini jika bukan kerana fakta bahawa bukannya daun, panel solar dipasang di penanaman ini, yang menerima tenaga, yang kemudiannya digunakan untuk mengecas peranti mudah alih, menyejukkan air dan menyiarkan isyarat Wi-Fi.

Reka bentuk, dipanggil eTree (12), terdiri daripada "batang" logam yang bercabang keluar, dan pada dahan panel solar. Tenaga yang diterima dengan bantuan mereka disimpan secara tempatan dan boleh "dipindahkan" ke bateri telefon pintar atau tablet melalui port USB.

12. Pokok pokok elektronik

Ia juga akan digunakan untuk menghasilkan sumber air untuk haiwan dan juga manusia. Pokok juga perlu dijadikan tanglung pada waktu malam.

Mereka boleh dilengkapi dengan paparan kristal cecair maklumat. Bangunan pertama jenis ini muncul di Taman Khanadiv, berhampiran bandar Zikhron Yaakov.

Versi tujuh panel menjana kuasa 1,4 kilowatt, yang boleh kuasa 35 komputer riba purata. Sementara itu, potensi tenaga boleh diperbaharui masih ditemui di tempat baru, seperti di mana sungai mengalir ke laut dan bercantum dengan air masin.

Sekumpulan saintis dari Institut Teknologi Massachusetts (MIT) memutuskan untuk mengkaji fenomena osmosis songsang dalam persekitaran di mana perairan dengan tahap kemasinan yang berbeza bercampur. Terdapat perbezaan tekanan pada sempadan pusat-pusat ini. Apabila air melalui sempadan ini, ia memecut, yang merupakan sumber tenaga yang ketara.

Para saintis dari Universiti Boston tidak pergi jauh untuk menguji fenomena ini dalam amalan. Mereka mengira bahawa perairan bandar ini, yang mengalir ke laut, boleh menjana tenaga yang cukup untuk memenuhi keperluan penduduk setempat. kemudahan rawatan.