Enerxía renovable - pertence ao século XNUMX

No sitio web de BP Statistical Review of World Energy, podes atopar información de que para 2030, o consumo mundial de enerxía superará o nivel actual en preto dun terzo. Polo tanto, o desexo dos países desenvolvidos é satisfacer as crecentes necesidades coa axuda de tecnoloxías "verdes" de fontes renovables (FER).

1. Parque eólico marino

En Polonia, para 2020, o 19% da enerxía debería proceder de tales fontes. Nas condicións actuais, esta non é unha enerxía barata, polo que se desenvolve principalmente grazas ao apoio financeiro dos estados.

Segundo unha análise de 2013 do Instituto de Enerxías Renovables, o custo de producir 1 MWh enerxía renovable varía, dependendo da fonte, de 200 a 1500 zł.

A modo de comparación, o prezo por xunto de 1 MWh de electricidade en 2012 foi de aproximadamente 200 PLN. O máis barato nestes estudos foi obter enerxía das plantas de combustión multicombustible, é dicir. co-quema e gas de vertedoiro. A enerxía máis cara obtense da auga e das augas termais.

As formas máis coñecidas e visibles de FER, é dicir, as turbinas eólicas (1) e as placas solares (2), son máis caras. Porén, a longo prazo, os prezos do carbón e, por exemplo, da enerxía nuclear subirán inevitablemente. Diversos estudos (por exemplo, un estudo do grupo RWE en 2012) mostran que as categorías "conservadora" e "nacional", i.e. fontes de enerxía encarecerase a longo prazo (3).

E isto fará das enerxías renovables unha alternativa non só ambiental, senón tamén económica. Ás veces esquécese que os combustibles fósiles tamén están fortemente subvencionados polo Estado, e o seu prezo, por norma xeral, non ten en conta o impacto negativo que teñen sobre o medio ambiente.

Cóctel solar-auga-vento

En 2009, os profesores Mark Jacobson (Universidade de Stanford) e Mark DeLucchi (Universidade de California, Davis) publicaron un artigo en Scientific American argumentando que para 2030 o mundo enteiro podería cambiar a enerxía renovable. Na primavera de 2013, repetiron os seus cálculos para o estado estadounidense de Nova York.

Na súa opinión, pronto pode abandonar completamente os combustibles fósiles. Isto é fontes renovables pode obter a enerxía necesaria para o transporte, a industria e a poboación. A enerxía procederá da chamada mestura WWS (vento, auga, sol - vento, auga, sol).

Ata o 40 por cento da enerxía procederá de parques eólicos mariños, dos cales hai que despregar case trece mil. En terra necesitaranse máis de 4 persoas. turbinas que proporcionarán outro 10 por cento da enerxía. O próximo 10 por cento procederá de case o XNUMX por cento das granxas solares con tecnoloxía de concentración de radiación.

As instalacións fotovoltaicas convencionais sumaranse un 10 por cento entre si. Outro 18 por cento procederá de instalacións solares: en vivendas, edificios públicos e sedes corporativas. A enerxía que falte repoñerase con centrais xeotérmicas, centrais hidroeléctricas, xeradores de mareas e todas as outras fontes de enerxía renovables.

Os científicos calcularon que mediante o uso dun sistema baseado en enerxía renovable a demanda de enerxía -debido á maior eficiencia deste sistema- caerá en todo o estado en preto dun 37 por cento, e os prezos da enerxía estabilizaranse.

Crearanse máis postos de traballo dos que se perderán xa que toda a enerxía se producirá no Estado. Ademais, calcúlase que unhas 4 persoas morrerán cada ano debido á redución da contaminación atmosférica. menos persoas e o custo da contaminación baixará en 33 millóns de dólares ao ano.

3. Prezos da enerxía ata 2050 - estudo RWE

Isto significa que todo o investimento vaise pagar nuns 17 anos. É posible que fose máis rápido, xa que o Estado podería vender parte da enerxía. Os funcionarios do estado de Nova York comparten o optimismo destes cálculos? Penso que un pouco si e un pouco non.

Despois de todo, non o "soltan" todo para facer realidade a proposta, pero, por suposto, invisten en tecnoloxías de produción Enerxía renovable. O ex alcalde de Nova York Michael Bloomberg anunciou hai uns meses que o vertedoiro máis grande do mundo, o Freshkills Park, na illa de Staten Island, converteríase nunha das maiores centrais de enerxía solar do mundo.

Onde se descompoñen os residuos de Nova York, xeraranse 10 megavatios de enerxía. O resto do territorio de Freshkills, ou case 600 hectáreas, converterase en zonas verdes con carácter de parque.

Onde están as regras renovables

Moitos países xa están no camiño cara a un futuro máis verde. Os países escandinavos superaron dende hai tempo o limiar do 50% para obter enerxía fontes renovables. Segundo os datos publicados no outono de 2014 pola organización ambiental internacional WWF, Escocia xa produce máis enerxía dos muíños de vento da que necesitan todos os fogares escoceses.

Estas cifras mostran que en outubro de 2014, os aeroxeradores escoceses producían electricidade equivalente ao 126 por cento das necesidades dos fogares locais. En xeral, o 40 por cento da enerxía producida nesta rexión procede de fontes renovables.

Ze fontes renovables máis da metade da enerxía española procede. A metade desa metade procede de fontes de auga. Unha quinta parte de toda a enerxía española procede dos parques eólicos. Na cidade mexicana da Paz, á súa vez, existe unha central solar Aura Solar I cunha potencia de 39 MW.

Ademais, está a piques de finalizar a instalación dunha segunda granxa Groupotec I de 30 MW, grazas á cal a cidade en breve poderá abastecerse totalmente de enerxía procedente de fontes renovables. Un exemplo de país que puxo en marcha de forma coherente unha política de aumento da porcentaxe de enerxía procedente de fontes renovables ao longo dos anos é Alemaña.

Segundo Agora Energiewende, en 2014 as enerxías renovables representaron o 25,8% da oferta deste país. Para 2020, Alemaña debería recibir máis do 40 por cento destas fontes. A transformación enerxética de Alemaña non é só sobre o abandono da enerxía nuclear e do carbón en favor de enerxía renovable no sector enerxético.

Non hai que esquecer que Alemaña tamén é líder na creación de solucións para "casas pasivas", que en gran parte prescinden dos sistemas de calefacción. "O noso obxectivo de que o 2050 por cento da electricidade de Alemaña proveña de fontes renovables para 80 segue vixente", dixo recentemente a chanceler alemá Angela Merkel.

Novos paneis solares

Nos laboratorios hai unha loita constante por mellorar a eficiencia. fontes de enerxía renovables – por exemplo, as células fotovoltaicas. As células solares, que converten a enerxía luminosa da nosa estrela en electricidade, achéganse a un récord de eficiencia do 50 por cento.

4. Grafeno sobre escuma para conversión de solar a vapor co MIT

Non obstante, os sistemas no mercado hoxe en día mostran unha eficiencia non superior ao 20 por cento. Paneis fotovoltaicos de última xeración que converten de forma tan eficiente enerxía do espectro solar - dende o infravermello, a través do rango visible, ata o ultravioleta - en realidade consisten en non unha, senón catro células.

As capas de semicondutores están superpostas entre si. Cada un deles encárgase de obter un rango diferente de ondas do espectro. Esta tecnoloxía abreviase CPV (concentrador fotovoltaico) e xa foi probada previamente no espazo.

O ano pasado, por exemplo, enxeñeiros do Instituto Tecnolóxico de Massachusetts (MIT) crearon un material formado por escamas de grafito colocadas sobre escuma de carbono (4). Colocado na auga e dirixido cara a ela polos raios solares, forma vapor de auga, convertendo nela ata o 85 por cento de toda a enerxía da radiación solar.

O novo material funciona de forma moi sinxela: o grafito poroso na súa parte superior é capaz de absorber perfectamente e almacenar enerxía solare na parte inferior hai unha capa de carbono, parcialmente chea de burbullas de aire (para que o material poida flotar sobre a auga), evitando que a enerxía térmica escape á auga.

5. Antenas fotovoltaicas nun campo de xirasoles

As solucións solares de vapor anteriores tiñan que concentrar os raios solares ata mil veces para poder funcionar.

A nova solución do MIT só require dez veces a concentración, o que fai que toda a configuración sexa relativamente barata.

Ou quizais tentar combinar unha antena parabólica cun xirasol nunha soa tecnoloxía? Os enxeñeiros de Airlight Energy, unha empresa suíza con sede en Biasca, queren demostrar que é posible.

Desenvolveron placas de 5 metros equipadas con complexos de matrices solares que se asemellan a antenas de televisión por satélite ou radiotelescopios e rastrexan os raios solares como os xirasoles (XNUMX).

Suponse que son colectores especiais de enerxía, que fornecen non só electricidade ás células fotovoltaicas, senón tamén calor, auga limpa e incluso, despois de usar unha bomba de calor, alimentan un frigorífico.

Os espellos espallados pola súa superficie transmiten a radiación solar incidente e céntranse nos paneis, ata 2 veces. Cada un dos seis paneis de traballo está equipado con 25 chips fotovoltaicos arrefriados por auga que flúe a través de microcanles.

Grazas á concentración de enerxía, os módulos fotovoltaicos funcionan catro veces máis eficientemente. Cando está equipada cunha planta desaladora de auga de mar, a unidade utiliza auga quente para producir 2500 litros de auga doce ao día.

En zonas remotas, pódense instalar equipos de filtración de auga en lugar de plantas desalinizadoras. Toda a estrutura da antena de flores de 10 m pódese plegar e transportar facilmente cun pequeno camión. Nova idea para uso da enerxía solar nas zonas menos desenvolvidas é Solarkiosk (6).

Este tipo de unidades están equipadas cun enrutador Wi-Fi e poden cargar máis de 200 teléfonos móbiles ao día ou alimentar unha mini neveira na que, por exemplo, se poden gardar medicamentos de primeira necesidade. Xa se puxeron en marcha ducias deste tipo de quioscos. Operaron principalmente en Etiopía, Botswana e Kenia.

7. Proxecto de rañaceos Pertamina

Arquitectura enerxética

O rañaceos Pertamina (99), de 7 pisos, que está previsto construír en Iacarta, a capital de Indonesia, debería producir tanta enerxía como consome. Este é o primeiro edificio deste tamaño no mundo. A arquitectura do edificio estivo moi relacionada coa localización: só permite a entrada da radiación solar necesaria, o que permite aforrar o resto da enerxía solar.

8. Muralla Verde en Barcelona

A torre truncada actúa como túnel para usar enerxía eólica. A cada lado da instalación instálanse placas fotovoltaicas que permiten producir enerxía durante todo o día, en calquera época do ano.

O edificio contará cunha central xeotérmica integrada para complementar a enerxía solar e eólica.

Mentres tanto, investigadores alemáns da Universidade de Jena prepararon un proxecto de "fachadas intelixentes" dos edificios. A transmisión da luz pódese axustar premendo un botón. Non só están equipados con células fotovoltaicas, senón tamén para o cultivo de algas para a produción de biocombustibles.

O proxecto de Ventás Hidráulicas de Gran Área (LaWin) está financiado con fondos europeos no marco do programa Horizonte 2020. O milagre da moderna tecnoloxía verde que xermola na fachada do Teatro Raval de Barcelona pouco ten que ver co concepto anterior (8).

O xardín vertical deseñado por Urbanarbolismo é totalmente autónomo. As plantas son regadas por un sistema de rega cuxas bombas funcionan coa enerxía xerada paneis fotovoltaicos integra co sistema.

A auga, pola súa banda, provén das precipitacións. A auga da choiva flúe polas cunetas cara a un tanque de almacenamento, desde onde é bombeada por bombas de enerxía solar. Non hai fonte de alimentación externa.

O sistema intelixente rega as plantas segundo as súas necesidades. Cada vez aparecen máis estruturas deste tipo a gran escala. Un exemplo é o Estadio Nacional de Energía Solar en Kaohsiung, Taiwán (9).

Deseñada polo arquitecto xaponés Toyo Ito e posta en servizo alá polo ano 2009, está cuberta por 8844 células fotovoltaicas e pode xerar ata 1,14 gigavatios-hora de enerxía ao ano, o que abastece o 80 por cento das necesidades da zona.

9. Estadio solar en Taiwán

Os sales fundidos obterán enerxía?

Almacenamento de enerxía en forma de sal fundido descoñécese. Esta tecnoloxía utilízase en grandes centrais solares como a recentemente inaugurada Ivanpah no deserto de Mojave. Segundo a aínda descoñecida empresa californiana Halotechnics, esta técnica é tan prometedora que a súa aplicación pode estenderse a todo o sector enerxético, especialmente renovable, por suposto, onde o tema do almacenamento do excedente ante a escaseza enerxética é un problema fundamental.

A empresa afirma que almacenar enerxía deste xeito é a metade do prezo das baterías, varios tipos de baterías grandes. En termos de custo, pode competir cos sistemas de almacenamento por bombeo, que, como sabes, só se poden utilizar en condicións favorables de campo. Non obstante, esta tecnoloxía ten os seus inconvenientes.

Por exemplo, só o 70 por cento da enerxía almacenada en sales fundidas pode ser reutilizada como electricidade (o 90 por cento en baterías). Halotechnics traballa actualmente na eficiencia destes sistemas, incluíndo o uso de bombas de calor e varias mesturas de sal.

10. Depósitos de sal fundido para almacenamento de enerxía

A planta de demostración foi posta en servizo nos Sandia National Laboratories en Arbuquerque, Novo México, EUA. almacenamento de enerxía con sal fundida. Está deseñado especificamente para funcionar coa tecnoloxía CLFR, que utiliza espellos que almacenan enerxía solar para quentar o líquido pulverizado.

É sal fundido nun tanque. O sistema toma o sal do tanque frío (290 °C), utiliza a calor dos espellos e quenta o líquido ata unha temperatura de 550 °C, despois de que o transfire ao seguinte depósito (10). Cando é necesario, o sal fundido a alta temperatura pasa por un intercambiador de calor para xerar vapor para a xeración de enerxía.

Finalmente, o sal fundido devólvese ao depósito frío e o proceso repítese nun bucle pechado. Estudos comparativos demostraron que o uso de sal fundida como fluído de traballo permite o funcionamento a altas temperaturas, reduce a cantidade de sal necesaria para o almacenamento e elimina a necesidade de dous conxuntos de intercambiadores de calor no sistema, reducindo o custo e a complexidade do sistema.

Unha solución que proporciona almacenamento de enerxía a menor escala, é posible instalar unha batería de parafina con colectores solares no tellado. Trátase dunha tecnoloxía desenvolvida na Universidade Española do País Vasco (Universidad del Pais Vasco/Euskal Herriko Uniberstitatea).

Está pensado para o uso do fogar medio. O corpo principal do dispositivo está feito de placas de aluminio mergulladas en parafina. A auga úsase como medio de transferencia de enerxía, non como medio de almacenamento. Esta tarefa pertence á parafina, que toma calor dos paneis de aluminio e se funde a unha temperatura de 60 °C.

Neste invento, a enerxía eléctrica é liberada ao arrefriar a cera, que desprende calor aos paneis finos. Os científicos traballan para mellorar aínda máis a eficiencia do proceso substituíndo a parafina por outro material, como un ácido graxo.

A enerxía prodúcese no proceso de transición de fase. A instalación pode ter unha forma diferente segundo os requisitos de construción dos edificios. Incluso podes construír os chamados falsos teitos.

Novas ideas, novas formas

As farolas, desenvolvidas pola empresa holandesa Kaal Masten, pódense instalar en calquera lugar, incluso en zonas non electrificadas. Non precisan dunha rede eléctrica para funcionar. Só brillan grazas aos paneis solares.

Os piares destes faros están cubertos con paneis solares. O deseñador afirma que durante o día poden acumular tanta enerxía que logo brillan durante toda a noite. Incluso o tempo nubrado non os apagará. Inclúe un impresionante conxunto de baterías lámpadas de aforro de enerxía DIODO EMISOR DE LUZ.

O Spirit (11), como se chamaba esta lanterna, ten que ser substituído cada poucos anos. Curiosamente, desde o punto de vista ambiental, estas baterías son fáciles de manexar.

Mentres tanto, en Israel estanse plantando árbores solares. Non habería nada extraordinario nisto se non fose porque en lugar de follas, nestas plantacións se instalan paneis solares, que reciben enerxía, que despois serve para cargar dispositivos móbiles, arrefriar auga e emitir un sinal wifi.

O deseño, chamado eTree (12), consiste nun "tronco" metálico que se ramifica, e nas ramas paneis solares. A enerxía recibida coa súa axuda almacénase localmente e pódese "transferir" ás baterías de teléfonos intelixentes ou tabletas a través dun porto USB.

12. Árbore da árbore electrónica

Tamén se utilizará para producir unha fonte de auga para animais e mesmo para humanos. As árbores tamén deben usarse como lanternas pola noite.

Poden estar equipados con pantallas de cristal líquido de información. Os primeiros edificios deste tipo apareceron no parque Khanadiv, preto da cidade de Zikhron Yaakov.

A versión de sete paneis xera 1,4 quilovatios de potencia, que poden alimentar 35 portátiles medios. Mentres tanto, aínda se está a descubrir o potencial das enerxías renovables en novos lugares, como onde os ríos desembocan no mar e se funden coa auga salgada.

Un grupo de científicos do Instituto Tecnolóxico de Massachusetts (MIT) decidiu estudar os fenómenos de ósmose inversa en ambientes nos que se mesturan augas de distintos niveis de salinidade. Hai unha diferenza de presión no límite destes centros. Cando a auga pasa por este límite, acelera, o que é unha fonte de enerxía importante.

Científicos da universidade situada en Boston non foron lonxe para unha verificación práctica deste fenómeno. Calcularon que as augas desta cidade, que desembocan no mar, poderían xerar enerxía suficiente para satisfacer as necesidades da poboación local. instalacións de tratamento.