אנרגיה מתחדשת - היא שייכת למאה XNUMXth

באתר BP Statistical Review of World Energy ניתן למצוא מידע שעד שנת 2030 צריכת האנרגיה העולמית תעלה על הרמה הנוכחית בכשליש. לכן, הרצון של המדינות המפותחות הוא לענות על הצרכים ההולכים וגדלים בעזרת טכנולוגיות "ירקות" ממקורות מתחדשים (RES).

1. חוות רוח ימית

בפולין, עד 2020, 19% מהאנרגיה אמורה להגיע ממקורות כאלה. בתנאים הנוכחיים, מדובר באנרגיה לא זולה, ולכן היא מתפתחת בעיקר הודות לתמיכה כספית של מדינות.

לפי ניתוח 2013 של המכון לאנרגיה מתחדשת, עלות הפקת 1 MWh אנרגיה מתחדשת משתנה, בהתאם למקור, מ-200 עד אפילו 1500 zł.

לשם השוואה, המחיר הסיטונאי של 1 MWh של חשמל ב-2012 היה כ-200 PLN. הזול ביותר במחקרים אלו היה להשיג אנרגיה ממפעלי בעירה מרובי דלק, כלומר. שריפה משותפת וגז הטמנה. האנרגיה היקרה ביותר מתקבלת ממים וממים תרמיים.

הצורות הידועות והגלויות ביותר של RES, כלומר טורבינות רוח (1) ופאנלים סולאריים (2), יקרות יותר. עם זאת, בטווח הארוך, מחירי הפחם, למשל, לאנרגיה גרעינית יעלו בהכרח. מחקרים שונים (למשל מחקר של קבוצת RWE ב-2012) מראים שהקטגוריות ה"שמרניות" וה"לאומיות", כלומר. מקורות אנרגיה יתייקר בטווח הארוך (3).

וזה יהפוך את האנרגיה המתחדשת לאלטרנטיבה לא רק סביבתית, אלא גם כלכלית. לפעמים שוכחים שגם דלקים מאובנים מסובסדים מאוד על ידי המדינה, ומחירם, ככלל, אינו לוקח בחשבון את ההשפעה השלילית שיש להם על הסביבה.

קוקטייל שמש-מים-רוח

בשנת 2009 פרסמו הפרופסורים מארק ג'ייקובסון (אוניברסיטת סטנפורד) ומארק דלוצ'י (אוניברסיטת קליפורניה, דייויס) מאמר ב-Scientific American בטענה שעד 2030 כל העולם יוכל לעבור ל- אנרגיה מתחדשת. באביב 2013 הם חזרו על חישוביהם עבור מדינת ניו יורק בארה"ב.

לדעתם, בקרוב הוא עשוי לנטוש לחלוטין את הדלקים המאובנים. זה משאבים מתחדשים אתה יכול לקבל את האנרגיה הדרושה לתחבורה, לתעשייה ולאוכלוסייה. אנרגיה תגיע מהתערובת המכונה WWS (רוח, מים, שמש - רוח, מים, שמש).

עד 40 אחוז מהאנרגיה יגיעו מחוות רוח ימיות, שמתוכם יצטרכו לפרוס כמעט 4. ביבשה יידרשו יותר מ-10 אנשים. טורבינות שיספקו עוד 10 אחוז מהאנרגיה. XNUMX האחוזים הבאים יגיעו מכמעט XNUMX אחוז מהחוות הסולאריות עם טכנולוגיית ריכוז קרינה.

מתקנים פוטו-וולטאיים קונבנציונליים יוסיפו 10 אחוז אחד לשני. עוד 18 אחוזים יגיעו ממתקנים סולאריים - בבתים, במבני ציבור ובמטה הארגוני. האנרגיה החסרה תתחדש על ידי תחנות גיאותרמיות, תחנות כוח הידרואלקטריות, מחוללי גאות ושפל וכל שאר מקורות האנרגיה המתחדשים.

מדענים חישבו את זה באמצעות שימוש במערכת המבוססת על אנרגיה מתחדשת הביקוש לאנרגיה - עקב היעילות הגבוהה יותר של מערכת כזו - יירד ברחבי המדינה בכ-37 אחוזים, ומחירי האנרגיה יתייצבו.

ייווצרו יותר מקומות עבודה מאשר יאבדו מכיוון שכל האנרגיה תיוצר במדינה. בנוסף, ההערכה היא שכ-4 בני אדם ימותו מדי שנה עקב הפחתת זיהום האוויר. פחות אנשים, ועלות הזיהום תרד ב-33 מיליארד דולר בשנה.

3. מחירי אנרגיה עד 2050 - מחקר RWE

המשמעות היא שכל ההשקעה תשתלם תוך כ-17 שנים. ייתכן שזה יהיה מהיר יותר, שכן המדינה תוכל למכור חלק מהאנרגיה. האם פקידי מדינת ניו יורק שותפים לאופטימיות של החישובים הללו? אני חושב שקצת כן וקצת לא.

אחרי הכל, הם לא "מפילים" הכל כדי להפוך את ההצעה למציאות, אלא כמובן משקיעים בטכנולוגיות ייצור אנרגיה מתחדשת. ראש עיריית ניו יורק לשעבר, מייקל בלומברג, הודיע ​​לפני מספר חודשים כי המזבלה הגדולה בעולם, Freshkills Park בסטטן איילנד, תוסב לאחת מתחנות הכוח הסולאריות הגדולות בעולם.

במקום שבו הפסולת של ניו יורק מתפרקת, יופקו 10 מגה וואט של אנרגיה. שאר שטחי Freshkills, או כמעט 600 הקטרים, יהפכו לשטחים ירוקים בעלי אופי פארק.

איפה הכללים המתחדשים

מדינות רבות כבר בדרך לעתיד ירוק יותר. מדינות סקנדינביה עברו מזמן את רף ה-50% לקבלת אנרגיה משאבים מתחדשים. לפי נתונים שפורסמו בסתיו 2014 על ידי ארגון הסביבה הבינלאומי WWF, סקוטלנד כבר מייצרת יותר אנרגיה מטחנות רוח ממה שכל משקי הבית הסקוטיים צריכים.

נתונים אלה מראים שבאוקטובר 2014, טורבינות רוח סקוטיות ייצרו חשמל השווה ל-126 אחוז מהצרכים של בתים מקומיים. בסך הכל, 40 אחוז מהאנרגיה המיוצרת באזור זה מגיעה ממקורות מתחדשים.

Ze משאבים מתחדשים יותר ממחצית מהאנרגיה הספרדית מגיעה. מחצית מהמחצית מגיעה ממקורות מים. חמישית מכל האנרגיה הספרדית מגיעה מחוות רוח. בעיר לה פאס המקסיקנית, בתורה, ישנה תחנת כוח סולארית Aura Solar I בהספק של 39 MW.

בנוסף, התקנת חוות Groupotec I שנייה בנפח 30 מגה-וואט נמצאת לקראת סיום, שבזכותה ניתן לספק לעיר בקרוב אנרגיה מלאה ממקורות מתחדשים. דוגמה למדינה שיישמה בעקביות מדיניות של הגדלת נתח האנרגיה ממקורות מתחדשים לאורך השנים היא גרמניה.

לפי Agora Energiewende, בשנת 2014 אנרגיה מתחדשת היוו 25,8% מהאספקה ​​במדינה זו. עד 2020, גרמניה אמורה לקבל יותר מ-40 אחוז ממקורות אלו. הטרנספורמציה האנרגטית של גרמניה היא לא רק על נטישת האנרגיה הגרעינית והפחם לטובת אנרגיה מתחדשת בתחום האנרגיה.

אסור לשכוח שגרמניה מובילה גם ביצירת פתרונות ל"בתים פסיביים", שבמידה רבה מסתדרים ללא מערכות חימום. "המטרה שלנו ש-2050 אחוז מהחשמל של גרמניה יגיעו ממקורות מתחדשים עד שנת 80 נותרה בעינה", אמרה לאחרונה קנצלרית גרמניה אנגלה מרקל.

פאנלים סולאריים חדשים

במעבדות יש מאבק מתמיד לשיפור היעילות. מקורות אנרגיה מתחדשים – למשל, תאים פוטו-וולטאיים. תאים סולאריים, הממירים את אנרגיית האור של הכוכב שלנו לחשמל, מתקרבים לשיא יעילות של 50 אחוז.

4. גרפן על קצף להמרת שמש לקיטור עם MIT

עם זאת, המערכות הקיימות בשוק כיום מציגות יעילות של לא יותר מ-20 אחוז. פאנלים פוטו-וולטאיים חדישים הממירים בצורה כל כך יעילה אנרגיית ספקטרום השמש - מאינפרא אדום, דרך הטווח הנראה, ועד אולטרה סגול - הם למעשה מורכבים לא אחד, אלא מארבעה תאים.

שכבות מוליכים למחצה מונחות זו על זו. כל אחד מהם אחראי להשגת טווח אחר של גלים מהספקטרום. טכנולוגיה זו נקראת בקיצור CPV (מרכז פוטו-וולטאים) ונבדקה בעבר בחלל.

בשנה שעברה, למשל, מהנדסים במכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס (MIT) יצרו חומר המורכב מפתיתי גרפיט שהונחו על קצף פחמן (4). מונח במים ומכוון אליהם על ידי קרני השמש, הוא יוצר אדי מים, הממיר אליו עד 85 אחוזים מכל אנרגיית קרינת השמש.

החומר החדש עובד פשוט מאוד - גרפיט נקבובי בחלקו העליון מסוגל לספוג בצורה מושלמת ו לאגור אנרגיה סולאריתובתחתית יש שכבת פחמן, מלאה חלקית בבועות אוויר (כדי שהחומר יוכל לצוף על המים), המונעת אנרגיית חום לברוח למים.

5. אנטנות פוטו-וולטאיות בשדה חמניות

פתרונות סולאריים קיטורים קודמים נאלצו לרכז את קרני השמש אפילו אלף פעמים כדי לעבוד.

הפתרון החדש של MIT דורש רק פי עשרה מהריכוז, מה שהופך את כל ההתקנה לזולה יחסית.

או אולי לנסות לשלב צלחת לווין עם חמנייה בטכנולוגיה אחת? מהנדסים ב-Airlight Energy, חברה שוויצרית שבסיסה בביאסקה, רוצים להוכיח שזה אפשרי.

הם פיתחו לוחות באורך 5 מטר המצוידים במתחמי מערך שמש הדומים לאנטנות של טלוויזיה בלוויין או טלסקופים לרדיו ועוקבים אחר קרני השמש כמו חמניות (XNUMX).

הם אמורים להיות קולטי אנרגיה מיוחדים, המספקים לא רק חשמל לתאים פוטו-וולטאיים, אלא גם חום, מים נקיים ואפילו, לאחר שימוש במשאבת חום, מפעילים את המקרר.

מראות הפזורות על פני השטח שלהן משדרות קרינת שמש תקרית וממקדות אותה על הפנלים, אפילו עד פי 2. כל אחד מששת לוחות העבודה מצויד ב-25 שבבים פוטו-וולטאיים המקוררים על ידי מים הזורמים דרך מיקרו-ערוצים.

הודות לריכוז האנרגיה, מודולים פוטו-וולטאיים עובדים ביעילות פי ארבעה. כשהיא מצוידת במתקן להתפלת מי ים, היחידה משתמשת במים חמים להפקת 2500 ליטר מים מתוקים ביום.

באזורים מרוחקים ניתן להתקין ציוד לסינון מים במקום מתקני התפלה. ניתן לקפל את כל מבנה אנטנת הפרחים באורך 10 מטר ולהעביר אותו בקלות באמצעות משאית קטנה. רעיון חדש עבור שימוש באנרגיה סולארית באזורים פחות מפותחים זה סולרקיוסק (6).

יחידה מסוג זה מצוידת בנתב Wi-Fi ויכולה להטעין יותר מ-200 טלפונים ניידים ביום או להפעיל מיני-מקרר בו ניתן לאחסן, למשל, תרופות חיוניות. עשרות קיוסקים כאלה כבר הושקו. הם פעלו בעיקר באתיופיה, בוצואנה וקניה.

7. פרויקט גורד שחקים Pertamina

ארכיטקטורה אנרגטית

גורד השחקים Pertamina (99) בן 7 הקומות, שמתוכנן לקום בג'קרטה, בירת אינדונזיה, אמור להפיק כמות אנרגיה שהוא צורך. זהו הבניין הראשון בגודלו בעולם. הארכיטקטורה של הבניין הייתה קשורה קשר הדוק למיקום - היא מאפשרת להיכנס רק לקרינת השמש הדרושה, ומאפשרת לחסוך בשאר אנרגיית השמש.

8. חומה ירוקה בברצלונה

המגדל הקטום משמש כמנהרה לשימוש אנרגיית רוח. מכל צד של המתקן מותקנים פאנלים פוטו-וולטאיים המאפשרים הפקת אנרגיה לאורך כל היום, בכל עת של השנה.

בבניין תהיה תחנת כוח גיאותרמית משולבת כדי להשלים את כוח השמש והרוח.

בינתיים, חוקרים גרמנים מאוניברסיטת ג'נה הכינו פרויקט ל"חזיתות חכמות" של מבנים. ניתן לכוונן את העברת האור על ידי לחיצה על כפתור. לא רק שהם מצוידים בתאים פוטו-וולטאיים, אלא גם לגידול אצות לייצור דלק ביולוגי.

הפרויקט של חלונות הידראוליים בשטח גדול (LaWin) נתמך על ידי קרנות אירופיות במסגרת תוכנית הורייזון 2020. לנס של טכנולוגיה ירוקה מודרנית הנובטת על חזית תיאטרון רוואל בברצלונה אין כמעט קשר לרעיון הנ"ל (8).

הגן האנכי שעוצב על ידי Urbanarbolismo הוא עצמאי לחלוטין. הצמחים מושקים על ידי מערכת השקיה שהמשאבות שלה מופעלות על ידי אנרגיה שנוצרת לוחות פוטו - וולטאים משתלב עם המערכת.

מים, בתורם, מגיעים ממשקעים. מי הגשמים זורמים במרזבים לתוך מיכל אגירה, משם הם נשאבים על ידי משאבות סולריות. אין ספק כוח חיצוני.

המערכת החכמה משקה את הצמחים בהתאם לצרכיהם. יותר ויותר מבנים מסוג זה מופיעים בקנה מידה גדול. דוגמה לכך היא האצטדיון הלאומי מופעל על ידי שמש בקאושיונג, טייוואן (9).

עוצב על ידי האדריכל היפני Toyo Ito והוזמן עוד בשנת 2009, הוא מכוסה על ידי 8844 תאים פוטו-וולטאיים ויכול לייצר עד 1,14 ג'יגה וואט-שעה של אנרגיה בשנה, המספקים 80 אחוז מהצרכים של האזור.

9. אצטדיון סולארי בטייוואן

האם מלחים מותכים יקבלו אנרגיה?

אחסון אנרגיה בצורת מלח מותך אינו ידוע. טכנולוגיה זו משמשת בתחנות כוח סולאריות גדולות כמו איוונפה שנפתחה לאחרונה במדבר מוהאבי. לפי חברת Halotechnics שעדיין לא מוכרת מקליפורניה, הטכניקה הזו כה מבטיחה שניתן להרחיב את היישום שלה לכל תחום האנרגיה, במיוחד המתחדש כמובן, שבו נושא אגירת העודפים מול מחסור באנרגיה הוא בעיה מרכזית.

בחברה טוענים כי אגירת אנרגיה בדרך זו היא חצי ממחיר הסוללות, סוגים שונים של סוללות גדולות. מבחינת עלות, הוא יכול להתחרות במערכות אחסון שאובות, שכידוע ניתן להשתמש בהן רק בתנאי שטח נוחים. עם זאת, לטכנולוגיה זו יש חסרונות.

לדוגמה, רק 70 אחוז מהאנרגיה האצורה במלחים מותכים ניתנת לשימוש חוזר כחשמל (90 אחוז בסוללות). בהלוטכניקס עובדים כיום על יעילותן של מערכות אלו, לרבות שימוש במשאבות חום ותערובות מלחים שונות.

10. מיכלי מלח מותך לאחסון אנרגיה

מפעל ההדגמה הוזמן במעבדות הלאומיות של Sandia בארבוקרק, ניו מקסיקו, ארה"ב. אחסון אנרגיה עם מלח מותך. הוא תוכנן במיוחד לעבודה עם טכנולוגיית CLFR, המשתמשת במראות האוגרות אנרגיה סולארית כדי לחמם את נוזל הריסוס.

זה מלח מותך במיכל. המערכת לוקחת את המלח מהמיכל הקר (290 מעלות צלזיוס), משתמשת בחום המראות ומחממת את הנוזל לטמפרטורה של 550 מעלות צלזיוס ולאחר מכן היא מעבירה אותו למיכל הבא (10). בעת הצורך, המלח המותך בטמפרטורה גבוהה מועבר דרך מחליף חום ליצירת קיטור להפקת חשמל.

לבסוף, המלח המותך מוחזר למאגר הקר וחוזר על התהליך בלולאה סגורה. מחקרים השוואתיים הראו ששימוש במלח מותך כנוזל העבודה מאפשר פעולה בטמפרטורות גבוהות, מפחית את כמות המלח הדרושה לאחסון ומבטל את הצורך בשתי סטים של מחליפי חום במערכת, מה שמפחית את עלות המערכת ומורכבותה.

פתרון שנותן אחסון אנרגיה בקנה מידה קטן יותר, אפשר להתקין סוללת פרפין עם קולטי שמש על הגג. זוהי טכנולוגיה שפותחה באוניברסיטה הספרדית של חבל הבאסקים (Universidad del Pais Vasco/Euskal Herriko Uniberstitatea).

הוא מיועד לשימוש על ידי משק בית ממוצע. הגוף הראשי של המכשיר עשוי מלוחות אלומיניום טבולים בפרפין. מים משמשים כמדיום להעברת אנרגיה, לא כאמצעי אגירה. משימה זו שייכת לפרפין, אשר לוקח חום מלוחות אלומיניום ונמס בטמפרטורה של 60 מעלות צלזיוס.

בהמצאה זו, אנרגיה חשמלית משתחררת על ידי קירור השעווה, אשר מפיקה חום ללוחות הדקים. מדענים פועלים לשיפור נוסף ביעילות התהליך על ידי החלפת הפרפין בחומר אחר, כמו חומצת שומן.

אנרגיה מופקת בתהליך של מעבר פאזה. להתקנה יכולה להיות צורה שונה בהתאם לדרישות הבנייה של מבנים. אתה יכול אפילו לבנות מה שנקרא תקרות שווא.

רעיונות חדשים, דרכים חדשות

תאורת רחוב, שפותחה על ידי חברת Kaal Masten ההולנדית, ניתנת להתקנה בכל מקום, גם באזורים שאינם מחושמלים. הם לא צריכים רשת חשמל כדי לפעול. הם זוהרים רק הודות לפאנלים סולאריים.

עמודי המגדלורים הללו מכוסים בפאנלים סולאריים. המעצבת טוענת שבמהלך היום הם יכולים לצבור כל כך הרבה אנרגיה עד שהם זוהרים כל הלילה. אפילו מזג אוויר מעונן לא יכבה אותם. כולל סט מרשים של סוללות מנורות חיסכון באנרגיה דיודה פולטת אור.

יש להחליף את הספיריט (11), כפי שנקרא פנס זה, כל כמה שנים. מעניין שמבחינה סביבתית קל לטפל בסוללות הללו.

בינתיים, נטועים בישראל עצי שמש. לא היה בכך שום דבר יוצא דופן אלמלא העובדה שבמקום עלים מותקנים בנטיעות הללו פאנלים סולאריים, שמקבלים אנרגיה, המשמשת לאחר מכן לטעינת מכשירים ניידים, לקירור מים ולשידור אות Wi-Fi.

העיצוב, שנקרא eTree (12), מורכב מ"גזע" מתכת המסתעף החוצה, ועל הענפים פנלים סולאריים. האנרגיה המתקבלת בעזרתם נשמרת באופן מקומי וניתנת ל"העברה" לסוללות של סמארטפונים או טאבלטים באמצעות יציאת USB.

12. עץ עץ אלקטרוני

הוא ישמש גם לייצור מקור מים לבעלי חיים ואפילו לבני אדם. יש להשתמש בעצים גם כפנסים בלילה.

ניתן לצייד אותם בתצוגות גביש נוזלי מידע. המבנים הראשונים מסוג זה הופיעו בפארק חנדיב, ליד העיר זכרון יעקב.

גרסת שבעת הפאנלים מייצרת כוח של 1,4 קילוואט, שיכול להפעיל 35 מחשבים ניידים ממוצעים. בינתיים, הפוטנציאל לאנרגיה מתחדשת עדיין מתגלה במקומות חדשים, כמו בהם נהרות נשפכים לים ומתמזגים עם מים מלוחים.

קבוצת מדענים מהמכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס (MIT) החליטה לחקור את תופעות אוסמוזה הפוכה בסביבות שבהן מעורבבים מים ברמות מליחות שונות. קיים הפרש לחצים בגבול המרכזים הללו. כאשר המים עוברים בגבול זה, הם מואצים, המהווים מקור לאנרגיה משמעותית.

מדענים מהאוניברסיטה הממוקמת בבוסטון לא הלכו רחוק בשביל אימות מעשי של תופעה זו. הם חישבו שמי העיר הזו, הזורמים לים, יכולים להפיק מספיק אנרגיה כדי לענות על הצרכים של האוכלוסייה המקומית. מתקני טיפול.