Жаңартылатын энергия - ол ХNUMX ғасырға жатады

BP Statistical Review of World Energy веб-сайтында 2030 жылға қарай әлемдік энергия тұтыну қазіргі деңгейден шамамен үштен біріне асатыны туралы ақпаратты таба аласыз. Сондықтан дамыған елдердің ұмтылысы өсіп келе жатқан қажеттіліктерді жаңартылатын көздерден (ЖЭК) «жасыл» технологиялардың көмегімен қанағаттандыру болып табылады.

1. Теңіздегі жел электр станциясы

Польшада 2020 жылға қарай энергияның 19 пайызы осындай көздерден алынуы тиіс. Қазіргі жағдайда бұл арзан энергия емес, сондықтан ол негізінен мемлекеттердің қаржылық қолдауының арқасында дамиды.

Жаңартылатын энергия институтының 2013 жылғы талдауына сәйкес, 1 МВт/сағ өндіру құны жаңартылатын энергия көзіне байланысты 200-ден 1500 zł-ге дейін өзгереді.

Салыстыру үшін, 1 жылы 2012 МВт/сағ электр энергиясының көтерме бағасы шамамен 200 PLN құрады. Бұл зерттеулердегі ең арзаны көп отынды жағу қондырғыларынан энергия алу болды, яғни. бірге жағу және полигон газы. Ең қымбат энергия судан және термалды сулардан алынады.

ЖЭК-тің ең танымал және көрінетін түрлері, яғни жел турбиналары (1) және күн панельдері (2) қымбатырақ. Дегенмен, ұзақ мерзімді перспективада көмірдің және, мысалы, атом энергиясының бағасы сөзсіз көтеріледі. Әртүрлі зерттеулер (мысалы, 2012 жылы RWE тобының зерттеуі) «консервативті» және «ұлттық» категориялар, т. энергия көздері ұзақ мерзімді перспективада қымбаттайды (3).

Және бұл жаңартылатын энергияны экологиялық ғана емес, сонымен қатар экономикалық баламаға айналдырады. Қазба отындары да мемлекет тарапынан қомақты субсидияланатыны және олардың бағасы, әдетте, қоршаған ортаға тигізетін кері әсерін есепке алмайтыны кейде ұмытылады.

Күн-су-жел коктейлі

2009 жылы Марк Джейкобсон (Стэнфорд университеті) және Марк ДеЛуччи (Калифорния университеті, Дэвис) профессорлары Scientific American журналында 2030 жылға қарай бүкіл әлем көшу мүмкін деген мақала жариялады. жаңартылатын энергия. 2013 жылдың көктемінде олар АҚШ-тың Нью-Йорк штаты үшін есептерін қайталады.

Олардың пікірінше, ол жақын арада қазба отынынан толық бас тартуы мүмкін. ол жаңартылатын көздер көлікке, өнеркәсіпке және халыққа қажетті энергияны алуға болады. Энергия WWS қоспасынан (жел, су, күн - жел, су, күн) келеді.

Энергияның 40 пайызы теңіз жел электр станцияларынан алынады, оның 4 мыңға жуығын орналастыру қажет. Құрлықта 10-тен астам адам қажет болады. энергияның тағы 10 пайызын қамтамасыз ететін турбиналар. Келесі XNUMX пайызы радиациялық концентрация технологиясы бар күн фермаларының XNUMX пайызға жуығынан келеді.

Кәдімгі фотоэлектрлік қондырғылар бір-біріне 10 пайыз қосады. Тағы 18 пайызы күн қондырғыларынан келеді - үйлерде, қоғамдық ғимараттарда және корпоративтік бас кеңселерде. Жетіспейтін энергия геотермалдық станциялармен, су электр станцияларымен, толқын генераторларымен және барлық басқа жаңартылатын энергия көздерімен толтырылады.

Ғалымдар негізделген жүйені пайдалану арқылы есептеді жаңартылатын энергия энергияға деген сұраныс — мұндай жүйенің тиімділігінің жоғарылауына байланысты — бүкіл мемлекет бойынша шамамен 37 пайызға төмендейді және энергия бағасы тұрақталады.

Барлық энергия штатта өндірілетіндіктен, жоғалтудан гөрі көбірек жұмыс орындары ашылады. Сонымен қатар, ауаның ластануының төмендеуінен жыл сайын 4 мыңға жуық адам өледі деген болжам бар. адам азайып, ластану құны жылына 33 миллиард долларға төмендейді.

3. 2050 жылға дейінгі энергия бағасы – RWE зерттеуі

Бұл инвестицияның барлығы шамамен 17 жылда өтеледі деген сөз. Мемлекет энергияның бір бөлігін сата алатындықтан, бұл тезірек болуы мүмкін. Нью-Йорк штатының шенеуніктері бұл есептеулердің оптимизмімен бөлісе ме? Мен аздап иә, аздап жоқ деп ойлаймын.

Өйткені, олар ұсынысты шындыққа айналдыру үшін бәрін «тастатпайды», бірақ, әрине, өндіріс технологияларына инвестиция салады. Жаңартылатын энергия. Нью-Йорктің бұрынғы мэрі Майкл Блумберг бірнеше ай бұрын әлемдегі ең үлкен полигон Стейтен-Айлендтегі Freshkills саябағы әлемдегі ең үлкен күн электр станцияларының біріне айналатынын мәлімдеді.

Нью-Йорк қалдықтары ыдырайтын жерде 10 мегаватт энергия өндіріледі. Freshkills аумағының қалған бөлігі немесе 600 гектарға жуық аумақ саябақ сипатындағы жасыл аймақтарға айналады.

Қайта жаңартылатын ережелер қайда

Көптеген елдер жасыл болашаққа жақсы қадам басып келеді. Скандинавия елдері энергия алудың 50 пайыздық шегінен әлдеқашан асып кетті жаңартылатын көздер. WWF халықаралық экологиялық ұйымының 2014 жылдың күзінде жарияланған мәліметтеріне сәйкес, Шотландия қазірдің өзінде жел диірмендерінен барлық шотландтық үй шаруашылықтары қажет ететінден көп энергия өндіреді.

Бұл сандар 2014 жылдың қазан айында шотланд жел турбиналары жергілікті үйлердің қажеттіліктерінің 126 пайызына тең электр қуатын өндіргенін көрсетеді. Жалпы, бұл аймақта өндірілетін энергияның 40 пайызы жаңартылатын көздерден алынады.

Ze жаңартылатын көздер Испания энергиясының жартысынан астамы. Оның жартысы су көздерінен келеді. Испаниядағы барлық энергияның бестен бірі жел электр станцияларынан келеді. Мексиканың Ла-Пас қаласында өз кезегінде қуаттылығы 39 МВт болатын Aura Solar I күн электр станциясы жұмыс істейді.

Сонымен қатар, екінші 30 МВт Groupotec I фермасын орнату аяқталуға жақын, соның арқасында қала жақын арада жаңартылатын көздерден энергиямен толық қамтамасыз етілуі мүмкін. Осы жылдар ішінде жаңартылатын көздерден алынатын энергия үлесін арттыру саясатын дәйекті түрде жүзеге асырып келе жатқан елдің мысалы ретінде Германияны келтіруге болады.

Agora Energiewende мәліметтері бойынша, 2014 жылы жаңартылатын энергия бұл елде жеткізілімнің 25,8% құрады. 2020 жылға қарай Германия осы көздерден 40 пайыздан астам алуы керек. Германияның энергетикалық трансформациясы тек ядролық және көмір энергетикасынан бас тартуға қатысты емес жаңартылатын энергия энергетика саласында.

Германияның «пассивті үйлер» шешімдерін жасауда көшбасшы екенін ұмытпау керек, олар негізінен жылыту жүйелерінсіз жұмыс істейді. Жақында Германия канцлері Ангела Меркель: «Біздің 2050 жылға қарай Германиядағы электр энергиясының 80 пайызын жаңартылатын көздерден алу мақсатымыз орындалды», - деді.

Жаңа күн панельдері

Зертханаларда тиімділікті арттыру үшін үнемі күрес жүріп жатыр. жаңартылатын энергия көздері – мысалы, фотоэлектрлік элементтер. Жұлдызымыздың жарық энергиясын электр энергиясына айналдыратын күн батареялары 50 пайыздық тиімділік рекордына жақындады.

4. MIT көмегімен күнді буға түрлендіру үшін көбіктегі графен

Дегенмен, бүгінгі нарықтағы жүйелер 20 пайыздан аспайтын тиімділікті көрсетеді. Өте тиімді түрлендіретін заманауи фотоэлектрлік панельдер күн спектрінің энергиясы - инфрақызылдан, көрінетін диапазон арқылы, ультракүлгінге дейін - олар шын мәнінде бір емес, төрт жасушадан тұрады.

Жартылай өткізгіш қабаттар бір-бірінің үстіне қойылады. Олардың әрқайсысы спектрден толқындардың әртүрлі диапазонын алуға жауапты. Бұл технология қысқартылған CPV (концентратор фотоэлектрлері) болып табылады және бұрын ғарышта сынақтан өткен.

Өткен жылы, мысалы, Массачусетс технологиялық институтының (MIT) инженерлері көміртекті көбікке (4) орналастырылған графит үлпектерінен тұратын материал жасады. Судың ішіне орналастырылған және оған күн сәулелерімен бағытталған ол су буын түзіп, барлық күн радиациясы энергиясының 85 пайызын оған айналдырады.

Жаңа материал өте қарапайым жұмыс істейді - оның жоғарғы бөлігіндегі кеуекті графит тамаша сіңіреді және күн энергиясын сақтайдыал төменгі жағында ауа көпіршіктерімен жартылай толтырылған көміртекті қабат бар (материал суда қалқып кетуі үшін), жылу энергиясының суға кетуіне жол бермейді.

5. Күнбағыс алқабындағы фотоэлектрлік антенналар

Бұрынғы бу күн ерітінділері жұмыс істеу үшін күн сәулелерін мың рет шоғырландыруға мәжбүр болды.

MIT жаңа шешімі бар болғаны он есе концентрацияны қажет етеді, бұл бүкіл орнатуды салыстырмалы түрде арзан етеді.

Немесе бір технологияда спутниктік антеннаны күнбағыспен біріктіріп көріңіз бе? Биаскада орналасқан швейцариялық Airlight Energy компаниясының инженерлері мұның мүмкін екенін дәлелдегісі келеді.

Олар спутниктік теледидар антенналарына немесе радиотелескоптарға ұқсайтын және күнбағыс (5) сияқты күн сәулелерін қадағалайтын күн массивтерімен жабдықталған XNUMX метрлік тақталарды әзірледі.

Олар фотоэлектрлік элементтерді электр қуатымен ғана емес, сонымен қатар жылумен, таза сумен және тіпті жылу сорғысын пайдаланғаннан кейін тоңазытқышты қуаттандыратын арнайы энергия жинағыштар болуы керек.

Бетіне шашыраған айналар түскен күн радиациясын таратады және оны панельдерге, тіпті 2 есеге дейін шоғырландырады. Алты жұмыс панелінің әрқайсысы микроканалдар арқылы ағып жатқан сумен салқындатылған 25 фотоэлектрлік чиптермен жабдықталған.

Энергияның шоғырлануының арқасында фотоэлектрлік модульдер төрт есе тиімді жұмыс істейді. Теңіз суын тұщыту қондырғысымен жабдықталған кезде қондырғы тәулігіне 2500 литр тұщы су өндіру үшін ыстық суды пайдаланады.

Шалғай елді мекендерде суды тұщыту қондырғыларының орнына суды сүзу жабдығы орнатылуы мүмкін. Бүкіл 10 м гүл антеннасының құрылымын шағын жүк көлігімен бүктеп, оңай тасымалдауға болады. үшін жаңа идея күн энергиясын пайдалану аз дамыған аудандарда бұл Соларкиоск (6).

Бұл типтегі қондырғылар Wi-Fi маршрутизаторымен жабдықталған және күніне 200-ден астам ұялы телефонды зарядтай алады немесе, мысалы, қажетті дәрі-дәрмектерді сақтауға болатын шағын тоңазытқышты қуаттай алады. Қазірдің өзінде мұндай ондаған дүңгіршектер іске қосылды. Олар негізінен Эфиопия, Ботсвана және Кенияда жұмыс істеді.

7. Pertamina зәулім ғимарат жобасы

Энергетикалық сәулет

Индонезияның астанасы Джакартада салынуы жоспарланған 99 қабатты зәулім ғимарат Pertamina (7) қанша тұтынса, сонша энергия өндіруі керек. Бұл әлемдегі ең үлкен ғимарат. Ғимараттың архитектурасы орналасқан жерімен тығыз байланысты болды - ол күн энергиясының қалған бөлігін үнемдеуге мүмкіндік беретін қажетті күн радиациясын ғана енгізуге мүмкіндік береді.

8. Барселонадағы жасыл қабырға

Кесілген мұнара пайдалану үшін туннель ретінде әрекет етеді жел энергиясы. Нысанның әр жағында фотоэлектрлік панельдер орнатылған, бұл тәулік бойы, жылдың кез келген уақытында энергия өндіруге мүмкіндік береді.

Ғимаратта күн мен жел энергиясын толықтыратын интеграцияланған геотермалдық электр станциясы болады.

Ал, Йена университетінің неміс зерттеушілері ғимараттардың «ақылды қасбеттері» жобасын дайындады. Жарық беруді түймені басу арқылы реттеуге болады. Олар фотоэлектрлік элементтермен ғана емес, сонымен қатар биоотын өндіру үшін балдырларды өсіру үшін де жабдықталған.

Large Area Hydraulic Windows (LaWin) жобасы Horizon 2020 бағдарламасы бойынша еуропалық қорлардың қолдауымен Барселонадағы Равал театрының қасбетінде өсіп келе жатқан заманауи жасыл технология ғажайыбының жоғарыда аталған тұжырымдамаға қатысы шамалы (8).

Urbanarbolismo жобалаған тік бақ толығымен дербес. Өсімдіктер суару жүйесі арқылы суарылады, оның сорғылары өндірілетін энергиядан қуат алады фотоэлектрлік панельдер жүйесімен интеграцияланады.

Су, өз кезегінде, жауын-шашыннан келеді. Жаңбыр суы су қоймасына құйылады, содан кейін ол күннен қуат алатын сорғылармен сорылады. Сыртқы қуат көзі жоқ.

Зияткерлік жүйе өсімдіктерді қажеттіліктеріне қарай суарады. Осы типтегі құрылымдар кең көлемде пайда болуда. Мысал ретінде Тайваньдағы Каосюнг қаласындағы Күн энергиясымен жұмыс істейтін ұлттық стадионды келтіруге болады (9).

Жапон сәулетшісі Тойо Ито жобалаған және 2009 жылы пайдалануға берілген ол 8844 фотоэлектрлік элементтермен жабылған және жылына 1,14 гигаватт-сағатқа дейін энергия өндіре алады, бұл аймақтың қажеттіліктерінің 80 пайызын қамтамасыз етеді.

9. Тайваньдағы күн стадионы

Балқыған тұздар энергия алады ма?

Энергияны сақтау балқытылған тұз түрінде екені белгісіз. Бұл технология Мохаве шөлінде жақында ашылған Иванпа сияқты ірі күн электр станцияларында қолданылады. Калифорниядан әлі белгісіз Halotechnics компаниясының айтуынша, бұл әдістің болашағы соншалықты, оны қолдану бүкіл энергетикалық салаға, әсіресе жаңартылатын, әрине, энергия тапшылығы жағдайында артық өнімді сақтау мәселесі негізгі проблема болып табылады.

Компания энергияны осылайша сақтау батареялардың, үлкен аккумуляторлардың әртүрлі түрлерінің жарты бағасына тең деп мәлімдейді. Құны бойынша ол сорғылық сақтау жүйелерімен бәсекеге түсе алады, олар өздеріңіз білетіндей, тек қолайлы дала жағдайында ғана пайдалануға болады. Дегенмен, бұл технологияның кемшіліктері бар.

Мысалы, балқытылған тұздарда жинақталған энергияның тек 70 пайызы ғана электр энергиясы ретінде қайта пайдалануға болады (батареяларда 90 пайыз). Қазіргі уақытта Halotechnics осы жүйелердің тиімділігімен жұмыс істеуде, соның ішінде жылу сорғылары мен әртүрлі тұз қоспаларын пайдалану.

10. Энергияны сақтауға арналған балқытылған тұз цистерналары

Демонстрациялық зауыт Арбукерке, Нью-Мексико, АҚШ-тағы Sandia ұлттық зертханаларында пайдалануға берілді. энергия сақтау балқытылған тұзбен. Ол бүріккіш сұйықтықты қыздыру үшін күн энергиясын сақтайтын айналар пайдаланатын CLFR технологиясымен жұмыс істеу үшін арнайы жасалған.

Бұл резервуардағы балқытылған тұз. Жүйе тұзды суық резервуардан (290°С) алады, айналардың жылуын пайдаланады және сұйықтықты 550°C температураға дейін қыздырады, содан кейін оны келесі резервуарға (10) береді. Қажет болған жағдайда жоғары температурадағы балқытылған тұз электр энергиясын өндіруге арналған бу шығару үшін жылу алмастырғыш арқылы өтеді.

Соңында, балқытылған тұзды суық резервуарға қайтарады және процесс жабық контурда қайталанады. Салыстырмалы зерттеулер көрсеткендей, жұмыс сұйықтығы ретінде балқытылған тұзды пайдалану жоғары температурада жұмыс істеуге мүмкіндік береді, сақтауға қажетті тұз мөлшерін азайтады және жүйеде жылу алмастырғыштардың екі жиынтығын қажет етпейді, жүйенің құны мен күрделілігін төмендетеді.

қамтамасыз ететін шешім энергия сақтау кішірек масштабта шатырға күн коллекторлары бар парафиндік батареяны орнатуға болады. Бұл Баск елінің испан университетінде жасалған технология (Universidad del Pais Vasco/Euskal Herriko Uniberstitatea).

Ол қарапайым үй шаруашылығына пайдалануға арналған. Құрылғының негізгі корпусы парафинге батырылған алюминий тақталардан жасалған. Суды сақтау ортасы ретінде емес, энергия тасымалдаушы ретінде пайдаланылады. Бұл тапсырма алюминий панельдерінен жылуды алып, 60 ° C температурада балқитын парафинге жатады.

Бұл өнертабыста электр энергиясы жұқа панельдерге жылу беретін балауызды салқындату арқылы шығарылады. Ғалымдар парафинді басқа материалмен, мысалы, май қышқылымен алмастыру арқылы процестің тиімділігін одан әрі арттыру үшін жұмыс істеуде.

Энергия фазалық ауысу процесінде өндіріледі. Ғимараттардың құрылыс талаптарына сәйкес қондырғы басқа пішінде болуы мүмкін. Сіз тіпті жалған төбелер деп аталатындарды салуға болады.

Жаңа идеялар, жаңа жолдар

Голландиялық Kaal Masten компаниясы әзірлеген көше шамдарын кез келген жерде, тіпті электрленбеген жерлерде де орнатуға болады. Олардың жұмыс істеуі үшін электр желісі қажет емес. Олар күн батареяларының арқасында ғана жарқырайды.

Бұл маяктардың тіректері күн батареяларымен жабылған. Дизайнер күндіз олар сонша энергия жинай алатынын, содан кейін түні бойы жарқырап тұратынын айтады. Тіпті бұлтты ауа райы да оларды өшіре алмайды. Батареялардың әсерлі жиынтығын қамтиды энергия үнемдейтін шамдар ЖАРЫҚ ШАҚЫРАТЫН ДИОД.

Рухты (11), бұл шам деп аталды, бірнеше жыл сайын ауыстырылуы керек. Бір қызығы, экологиялық тұрғыдан алғанда, бұл батареяларды өңдеу оңай.

Осы уақытта Израильде күн ағаштары отырғызылуда. Бұл екпелерде жапырақтардың орнына күн батареялары орнатылып, олар энергия алатын, содан кейін мобильді құрылғыларды зарядтауға, суды салқындатуға және Wi-Fi сигналын таратуға арналған болмаса, бұл жерде таңқаларлық ештеңе болмас еді.

eTree (12) деп аталатын дизайн тармақталған металл «магистральдан» және бұтақтарда тұрады. күн панельдері. Олардың көмегімен алынған энергия жергілікті жерде сақталады және USB порты арқылы смартфондардың немесе планшеттердің батареяларына «берілуі» мүмкін.

12. Электрондық ағаш ағашы

Ол сондай-ақ жануарларға, тіпті адамдарға арналған су көзін өндіру үшін де қолданылады. Ағаштарды түнде шам ретінде де пайдалану керек.

Олар ақпараттық сұйық кристалды дисплейлермен жабдықталуы мүмкін. Бұл түрдегі алғашқы ғимараттар Зихрон Яков қаласының маңындағы Ханадив саябағында пайда болды.

Жеті панельді нұсқа 1,4 киловатт қуат өндіреді, ол 35 орташа ноутбукты қуаттай алады. Сонымен қатар, жаңартылатын энергияның әлеуеті әлі де жаңа жерлерде, мысалы, өзендердің теңізге құйып, тұзды сумен қосылатын жерлерінде ашылуда.

Массачусетс технологиялық институтының (MIT) бір топ ғалымдары әртүрлі тұздылық деңгейіндегі сулар араласатын орталардағы кері осмос құбылыстарын зерттеуге шешім қабылдады. Бұл орталықтардың шекарасында қысым айырмашылығы бар. Су бұл шекарадан өткенде, ол айтарлықтай энергия көзі болып табылатын жеделдетіледі.

Бостон университетінің ғалымдары бұл құбылысты тәжірибе жүзінде сынап көру үшін алысқа барған жоқ. Олар теңізге құятын бұл қаланың суы жергілікті халықтың қажеттіліктерін қанағаттандыруға жеткілікті қуат өндіре алатынын есептеді. емдеу орындары.