Кайра жаралуучу энергия - бул XNUMX кылымга таандык

BP Statistical Review of World Energy сайтында 2030-жылга карата дүйнөлүк энергия керектөө азыркы деңгээлден болжол менен үчтөн бирине ашат деген маалыматты таба аласыз. Демек, өнүккөн өлкөлөрдүн каалоосу өсүп келе жаткан керектөөлөрдү кайра жаралуучу булактардан (РЭС) “жашыл” технологиялардын жардамы менен канааттандыруу болуп саналат.

1. Деңиздеги шамал станциясы

Польшада 2020-жылга карата энергиянын 19%ы ушундай булактардан алынышы керек. Азыркы шарттарда бул арзан энергия эмес, ошондуктан ал негизинен мамлекеттердин каржылык колдоосунун аркасында өнүгүп жатат.

Кайра жаралуучу энергия институтунун 2013-жылдагы анализине ылайык, 1 МВт/саат электр энергиясын өндүрүүгө кеткен чыгым кайра жаралуучу энергия 200дөн 1500 zł чейин, булагына жараша өзгөрөт.

Салыштыруу үчүн, 1-жылы 2012 МВт саат электр энергиясынын дүң баасы болжол менен 200 PLN болгон. Бул изилдөөлөрдөгү эң арзаны көп отундуу күйүүчү станциялардан энергия алуу болгон, б.а. биргелешип күйгүзүү жана полигон газы. Эң кымбат энергия суудан жана термалдык суудан алынат.

РЭСтин эң белгилүү жана көрүнүктүү түрлөрү, б.а. шамал турбиналары (1) жана күн батареялары (2) кымбатыраак. Бирок, узак мөөнөттүү келечекте көмүрдүн жана, мисалы, атомдук энергиянын баасы сөзсүз көтөрүлөт. Ар кандай изилдөөлөр (мисалы, 2012-жылы RWE тобунун изилдөөсү) "консервативдик" жана "улуттук" категориялар, б.а. энергия булактары узак мөөнөттүү келечекте кымбаттайт (3).

Жана бул кайра жаралуучу энергияны экологиялык гана эмес, экономикалык дагы альтернатива кылат. Кээде казылып алынуучу отундар да мамлекет тарабынан чоң дотацияда экени унутулуп калат жана алардын баасы, эреже катары, айлана-чөйрөгө тийгизген терс таасирин эске албайт.

Күн-суу-шамал коктейли

2009-жылы профессорлор Марк Джейкобсон (Стэнфорд университети) жана Марк ДеЛуччи (Калифорния университети, Дэвис) Scientific American журналына макала жарыялап, 2030-жылга карата бүт дүйнө өзгөрүшү мүмкүн деген макала жарыялашкан. кайра жаралуучу энергия. 2013-жылдын жазында алар АКШнын Нью-Йорк штаты үчүн өз эсептөөлөрүн кайталашты.

Алардын ою боюнча, ал жакында толугу менен казылып алынган отундан баш тартышы мүмкүн. Бул кайра жаралуучу булактар транспорт, енер жай жана калк учун зарыл болгон энергияны ала аласыз. Энергия WWS аралашмасынан (шамал, суу, күн – шамал, суу, күн) келет.

Энергиянын 40 пайызга жакыны деңиздеги шамал станцияларынан алынат, анын он үч миңге жакыны ишке киргизилиши керек. Жерде 4 адамдан ашык талап кылынат. энергиянын дагы 10 пайызын бере турган турбиналар. Кийинки 10 пайыз радиацияны концентрациялоо технологиясы менен күн чарбаларынын дээрлик XNUMX пайызынан келет.

Кадимки фотоэлектрдик установкалар бири-бирине 10 пайыз кошулат. Дагы 18 пайызы күн батареяларынан - үйлөрдө, коомдук имараттарда жана корпоративдик кеңселерден келет. Жетишпеген энергия геотермалдык станциялар, ГЭСтер, толкун генераторлор жана башка бардык кайра жаралуучу энергия булактары менен толукталат.

Окумуштуулар бир системаны колдонуу аркылуу эсептеп чыгышкан кайра жаралуучу энергия энергияга болгон суроо-талап — мындай системанын эффективдуулугунун жогору-лашына байланыштуу — мамлекет боюнча болжол менен 37 процентке кыскарат жана энергиянын баасы турукташат.

Бардык энергия мамлекетте өндүрүлгөндүктөн, жоготууга караганда көбүрөөк жумуш орундары түзүлөт. Кошумчалай кетсек, абанын булганышы азайгандыктан жыл сайын 4ге жакын адам каза болору айтылган. азыраак адам жана булгануунун чыгымы жылына 33 миллиард долларга төмөндөйт.

3. 2050-жылга чейин энергия баасы - RWE изилдөө

Бул бүткүл инвестиция болжол менен 17 жылдын ичинде өзүн актайт дегенди билдирет. Мамлекет энергиянын бир бөлүгүн сатып жиберсе, тезирээк болмок. Нью-Йорк штатынын аткаминерлери бул эсептөөлөрдөгү оптимизмди бөлүшөбү? Мен бир аз ооба, бир аз жок деп ойлойм.

Анткени, алар сунушту ишке ашыруу үчүн бардыгын “таштап” салышпайт, бирок, албетте, өндүрүш технологияларына инвестиция салышат. Кайра калыбына келүүчү энергия. Нью-Йорктун мурдагы мэри Майкл Блумберг бир нече ай мурун дүйнөдөгү эң чоң таштанды полигону, Стейтен-Айленддеги Freshkills паркы дүйнөдөгү эң чоң күн электр станцияларынын бирине айландырылаарын жарыялаган.

Нью-Йорктун таштандылары чирип кеткен жерде 10 мегаватт энергия өндүрүлөт. Freshkills аймагынын калган бөлүгү же дээрлик 600 гектар аянт парк мүнөзүндөгү жашыл аймактарга айланат.

Жаңылануучу эрежелер кайда

Көптөгөн өлкөлөр азыртан эле жашыл келечекке бара жатышат. Скандинавия өлкөлөрү энергия алууда 50% босогодон эбак эле ашып кетишкен кайра жаралуучу булактар. WWF эл аралык экологиялык уюму тарабынан 2014-жылдын күзүндө жарыяланган маалыматтарга ылайык, Шотландия шамал тегирмендеринен шотландиялык бардык үй чарбаларына керектелгенден көбүрөөк энергия өндүрөт.

Бул сандар 2014-жылдын октябрында шотландиялык шамал турбиналары жергиликтүү үйлөрдүн муктаждыгынын 126 пайызына барабар электр энергиясын өндүргөнүн көрсөтүп турат. Жалпысынан бул аймакта өндүрүлгөн энергиянын 40 пайызы кайра жаралуучу булактардан алынат.

Ze кайра жаралуучу булактар испан энергиясынын жарымынан көбү келет. Анын жарымы суу булактарынан келет. Испаниялык энергиянын бештен бири шамал станцияларынан келет. Мексиканын Ла-Пас шаарында өз кезегинде кубаттуулугу 39 МВт болгон Aura Solar I күн электр станциясы бар.

Кошумчалай кетсек, экинчи 30 МВт Groupotec I фермасын орнотуу аяктоо алдында турат, мунун аркасында жакында шаарды кайра жаралуучу булактардан энергия менен толук камсыз кылууга болот. Жылдар бою кайра жаралуучу булактардан алынган энергиянын үлүшүн көбөйтүү саясатын ырааттуу түрдө ишке ашырган өлкөнүн мисалы катары Германияны айтсак болот.

Agora Energiewende маалыматы боюнча, 2014-жылы кайра жаралуучу энергия бул өлкөдө камсыздоонун 25,8% түзгөн. 2020-жылга чейин Германия бул булактардан 40 пайыздан ашыгын алышы керек. Германиянын энергетикалык кайра куруу пайдасына өзөктүк жана көмүр энергиясын баш тартуу жөнүндө гана эмес кайра жаралуучу энергия энергетика тармагында.

Германия негизинен жылытуу системалары жок "пассивдүү үйлөр" үчүн чечимдерди түзүү боюнча лидер экенин эстен чыгарбоо керек. Германиянын канцлери Ангела Меркель жакында эле: «Биздин максатыбыз 2050-жылга чейин Германиянын электр энергиясынын 80 пайызын кайра жаралуучу булактардан алуу максатын көздөйт.

Жаңы күн панелдери

Лабораторияларда на-тыйжалуулукту жогорулатуу учун тынымсыз куреш журуп жатат. кайра жаралуучу энергия булактары – мисалы, фотоэлектр клеткалары. Жылдызыбыздын жарык энергиясын электр энергиясына айландырган күн батареялары 50 пайыздык эффективдүү рекордго жакындап калды.

4. MIT менен күндөн бууга айландыруу үчүн көбүктөгү графен

Бирок, бүгүнкү күндө рынокто системалар 20 пайыздан ашпаган натыйжалуулугун көрсөтүп турат. Эффективдүү түрдө өзгөргөн заманбап фотоэлектрдик панелдер күн спектринин энергиясы - инфракызылдан, көрүнүүчү диапазон аркылуу, ультрафиолетке чейин - алар чындыгында бир эмес, төрт клеткадан турат.

Жарым өткөргүч катмарлар бири-биринин үстүнө коюлган. Алардын ар бири спектрден толкундардын ар кандай диапазонун алуу үчүн жооптуу. Бул технология кыскартылган CPV (концентратор фотоэлектри) жана буга чейин космосто сыналган.

Өткөн жылы, мисалы, Массачусетс технологиялык институтунун (MIT) инженерлери көмүртек көбүгүнө (4) жайгаштырылган графит үлүштөрүнөн турган материалды түзүшкөн. Суунун ичине жайгаштырылган жана ага күндүн нурлары тарабынан багытталган ал суу буусун пайда кылып, күн радиациясынын бардык энергиясынын 85 пайызына чейин ага айланат.

Жаңы материал абдан жөнөкөй иштейт - анын үстүнкү бөлүгүндөгү көзөнөктүү графит эң сонун сиңирүүгө жөндөмдүү жана күн энергиясын сактооал эми түбүндө жылуулук энергиясынын сууга чыгып кетишине жол бербөөчү, жарым-жартылай аба көбүкчөлөрү менен толтурулган (материал сууда калкып кетиши үчүн) көмүртек катмары бар.

5. Күн карама талаасындагы фотоэлектрдик антенналар

Буга чейинки буу күн эритмелери иштөө үчүн күндүн нурларын миң жолу да топтошу керек болчу.

MITдин жаңы чечими он эсе концентрацияны гана талап кылат, бул бүт орнотууну салыштырмалуу арзан кылат.

Же балким, бир технологияда спутник антеннасын күн карама менен айкалыштырууга аракет кылыңызбы? Биаскада жайгашкан швейцариялык Airlight Energy компаниясынын инженерлери мунун мүмкүн экенин далилдегиси келет.

Алар спутниктик телекөрсөтүү антенналарына же радио телескопторго окшош жана күн карама (5) сыяктуу күндүн нурларына көз салган күн массивдери менен жабдылган XNUMX метрлик плиталарды иштеп чыгышты.

Алар фотоэлектрдик элементтерди гана эмес, жылуулукту, таза сууну, ал тургай, жылуулук насосун колдонгондон кийин муздаткычты кубаттаган атайын энергия жыйноочулары болушу керек.

Алардын бетине чачыраган күзгүлөр түшкөн күн радиациясын өткөрүп, аны панелдерге 2 эсеге чейин топтойт. Алты жумушчу панелдин ар бири микроканалдар аркылуу агып жаткан суу менен муздатылган 25 фотоэлектр микросхемалары менен жабдылган.

Энергияны топтоонун аркасында фотоэлектрдик модулдар төрт эсе эффективдүү иштейт. Деңиз суусун тузсуздандыруучу цех менен жабдылган агрегат ысык сууну пайдаланып, күнүнө 2500 литр таза суу чыгарат.

Алыскы аймактарда тузсуздандыруучу жайлардын ордуна сууну чыпкалоочу жабдуулар орнотулушу мүмкүн. Бүт 10м гүл антенна түзүмүн бүктөлгөн жана жонокой кичинекей жүк ташуучу менен ташылат болот. үчүн жаңы идея күн энергиясын пайдалануу азыраак өнүккөн аймактарда бул Solarkiosk (6).

Бул типтеги блок Wi-Fi роутери менен жабдылган жана күнүнө 200дөн ашык уюлдук телефонду кубаттай алат же мини-муздаткычты иштете алат, анда, мисалы, керектүү дары-дармектер сакталат. Мындай ондогон күркөлөр буга чейин ишке киргизилген. Алар негизинен Эфиопия, Ботсвана жана Кенияда иштешкен.

7. Pertamina асман тиреген имаратынын долбоору

Энергетикалык архитектура

Индонезиянын борбор шаары Жакартада курулушу пландалып жаткан 99 кабаттуу Пертамина (7) асман тиреген имараты канча керектесе, ошончо энергия өндүрүшү керек. Бул дүйнөдөгү биринчи имарат болуп саналат. Имараттын архитектурасы жайгашкан жери менен тыгыз байланышта болгон – ал күн энергиясынын калган бөлүгүн үнөмдөөгө мүмкүндүк берген керектүү күн радиациясын гана киргизет.

8. Барселонадагы жашыл дубал

Кесилген мунара колдонуу үчүн туннелдин милдетин аткарат шамал энергиясы. Объекттин ар бир тарабына фотоэлектрдик панелдер орнотулган, бул энергияны сутка бою, жылдын каалаган убагында өндүрүүгө мүмкүндүк берет.

Имаратта күн жана шамал энергиясын толуктоо үчүн интеграцияланган геотермалдык электр станциясы болот.

Ал арада Йена университетинин немис изилдөөчүлөрү имараттардын “акылдуу фасаддары” боюнча долбоорду даярдашты. Жарыкты өткөрүү баскычын басуу менен жөнгө салынышы мүмкүн. Алар фотоэлектрдик элементтер менен гана жабдылган эмес, ошондой эле биоотун өндүрүү үчүн балырларды өстүрүү үчүн.

Large Area Hydraulic Windows (LaWin) долбоору Horizon 2020 программасынын алкагында европалык фонддор тарабынан колдоого алынган.Барселонадагы Равал театрынын фасадында өсүп турган заманбап жашыл технологиянын керемети жогоруда айтылган концепцияга анча деле тиешеси жок (8).

Urbanarbolismo тарабынан иштелип чыккан тик бакча толугу менен өзүн-өзү камтылган. Өсүмдүктөр сугаруу системасы аркылуу сугарылат, анын насостору өндүрүлгөн энергия менен иштейт фотоэлектрдик панелдер системасы менен интеграцияланат.

Суу өз кезегинде жаан-чачындан келет. Жамгыр суулары суу сактагычка куюлуп, андан кийин күн энергиясы менен иштеген насостор аркылуу сордурулат. Тышкы электр энергиясы жок.

Акылдуу система өсүмдүктөрдү муктаждыктарына жараша сугарып турат. Бул типтеги структуралар барган сайын кеңири масштабда пайда болууда. Мисал катары Тайвандын Каосюнг шаарындагы Күн энергиясы менен иштеген улуттук стадионду алсак болот (9).

Жапон архитектору Тойо Ито тарабынан долбоорлонгон жана 2009-жылы ишке берилген, ал 8844 фотоэлектрдик элементтер менен камтылган жана жылына 1,14 гигаватт-саатка чейин энергия өндүрүп, аймактын муктаждыгынын 80 пайызын камсыздай алат.

9. Тайвандагы күн стадиону

Эриген туздар энергия ала алабы?

Энергияны сактоо эриген туз түрүндө экени белгисиз. Бул технология Мохаве чөлүндө жакында ачылган Ivanpah сыяктуу ири күн электр станцияларында колдонулат. Калифорниядан дагы эле белгисиз Halotechnics компаниясынын айтымында, бул техника ушунчалык келечектүү болгондуктан, аны колдонуу бүтүндөй энергетика тармагына, өзгөчө кайра жаралуучу булактарга жайылтылат, албетте, энергиянын жетишсиздигинен ашыкча калдыктарды сактоо маселеси негизги көйгөй болуп саналат.

Компаниянын ырастоосунда, энергияны мындай жол менен сактоо аккумуляторлордун, ар кандай типтеги чоң батарейкалардын баасынын жарымына барабар. Баасы жагынан ал насостук сактоо системалары менен атаандаша алат, аны сиз билгендей талаанын жагымдуу шарттарында гана колдонууга болот. Бирок, бул технология өзүнүн кемчиликтери бар.

Мисалы, эриген туздарда сакталган энергиянын 70 пайызын гана электр энергиясы катары кайра колдонууга болот (батареяларда 90 пайыз). Учурда Halotechnics бул системалардын эффективдүүлүгүнүн үстүндө иштеп жатат, анын ичинде жылуулук насосторун жана түрдүү туз аралашмаларын колдонуу.

10. Энергияны сактоо үчүн эриген туз идиштери

Демонстрациялоочу завод Арбукеркедеги (Нью-Мексико штаты, АКШ) Сандия улуттук лабораториясында ишке киргизилген. энергияны сактоо эриген туз менен. Ал атайын чачыраткыч суюктукту жылытуу үчүн күн энергиясын сактаган күзгүлөрдү колдонгон CLFR технологиясы менен иштөө үчүн иштелип чыккан.

Бул резервуардагы эриген туз. Система тузду муздак резервуардан (290°С) алып, күзгүлөрдүн жылуулугун пайдаланат жана суюктукту 550°С температурага чейин ысытат, андан кийин аны кийинки резервуарга (10) өткөрүп берет. Зарыл болгон учурда, жогорку температурада эриген туз жылуулук алмаштыргыч аркылуу электр энергиясын өндүрүү үчүн буу пайда болот.

Акыр-аягы, эриген туз муздак резервуарга кайтарылат жана процесс жабык циклде кайталанат. Салыштырмалуу изилдөөлөр көрсөткөндөй, жумушчу суюктук катары эриген тузду колдонуу жогорку температурада иштөөгө мүмкүндүк берет, сактоо үчүн зарыл болгон туздун көлөмүн азайтат жана системада жылуулук алмаштыргычтардын эки комплектинин зарылдыгын жокко чыгарат, системанын баасын жана татаалдыгын азайтат.

камсыз кылган чечим энергияны сактоо кичирээк масштабда чатырына күн коллекторлору бар парафиндик батареяны орнотуу мүмкүн. Бул Баск өлкөсүнүн испан университетинде (Universidad del Pais Vasco/Euskal Herriko Uniberstitatea) иштелип чыккан технология.

Ал орточо үй чарбасы тарабынан колдонууга арналган. Аппараттын негизги корпусу парафинге батырылган алюминий пластинкаларынан жасалган. Суу сактоочу каражат катары эмес, энергия өткөрүүчү каражат катары колдонулат. Бул милдет алюминий панелдеринен жылуулук алып, 60°С температурада эрүүчү парафинге таандык.

Бул ойлоп табууда электр энергиясы жука панелдерге жылуулук берүүчү момду муздатуу аркылуу бөлүнүп чыгат. Окумуштуулар парафинди май кислотасы сыяктуу башка материал менен алмаштыруу аркылуу процесстин эффективдуулугун мындан ары жогорулатуунун үстүндө иштеп жатышат.

Энергия фазалык өтүү процессинде өндүрүлөт. Орнотуу имараттардын курулуш талаптарына ылайык башка формага ээ болушу мүмкүн. Сиз атүгүл жасалма шыптарды кура аласыз.

Жаңы идеялар, жаңы жолдор

Голландиялык Kaal Masten компаниясы тарабынан иштелип чыккан көчө чырактары каалаган жерге орнотулат, жада калса электрлендирилбеген аймактарга да орнотулат. Алардын иштеши үчүн электр тармагынын кереги жок. Алар күн батареяларынын аркасында гана жаркырап турушат.

Бул маяктардын мамылары күн батареялары менен капталган. Дизайнердин айтымында, алар күндүзү ушунчалык көп энергия топтой алышат, анан түнү бою жаркырайт. Аларды булуттуу аба ырайы да өчүрө албайт. Батареялардын таасирдүү топтомун камтыйт энергияны үнөмдөөчү лампалар ЖАРЫК ЧЫГАРУУЧУ ДИОД.

Рух (11), бул кол чырак деп аталган, бир нече жылда бир алмаштырылышы керек. Эң кызыгы, экологиялык көз караштан алганда, бул батареяларды иштетүү оңой.

Ал арада Израилде күн бактары отургузулуп жатат. Эгерде бул көчөттөрдүн ордуна жалбырактардын ордуна күн батареялары орнотулуп, алар энергия алып, андан кийин мобилдик аппараттарды кубаттоого, сууну муздатууга жана Wi-Fi сигналын таркатууга пайдаланылбаса, мында өзгөчө эч нерсе болмок эмес.

eTree (12) деп аталган дизайн бутактары чыгып, бутактары боюнча металлдан турган "магниттен" турат. күн. Алардын жардамы менен алынган энергия локалдык түрдө сакталат жана USB порту аркылуу смартфондордун же планшеттердин батарейкаларына «өткөрүүгө» болот.

12. Электрондук дарак дарагы

Ошондой эле жаныбарлар, ал тургай, адамдар үчүн суу булагы өндүрүү үчүн колдонулат. Дарактарды түнкүсүн чырак катары да колдонуу керек.

Алар маалыматтык суюк кристалл дисплейлери менен жабдылышы мүмкүн. Мындай типтеги биринчи имараттар Зихрон Яков шаарына жакын жердеги Ханадив паркында пайда болгон.

Жети панелдүү версия 1,4 киловатт кубаттуулукту өндүрөт, ал орточо 35 ноутбукту иштете алат. Ошол эле учурда, жаңы жерлерде, мисалы, дарыялар деңизге куюлуп, туздуу суу менен кошулган жерлерде кайра жаралуучу энергиянын потенциалы дагы эле ачылууда.

Массачусетс технологиялык институтунун (MIT) окумуштууларынын тобу ар кандай туздуу суулар аралашкан чөйрөлөрдөгү тескери осмостун кубулуштарын изилдөөнү чечишти. Бул борборлордун чегинде басымдын айырмасы бар. Суу бул чек арадан өткөндө тездейт, бул олуттуу энергиянын булагы.

Бостон университетинин окумуштуулары бул көрүнүштү практика жүзүндө сынап көрүү үчүн алыска барышкан жок. Алар бул шаардын деңизге агып жаткан суулары жергиликтүү калктын муктаждыктарын канааттандырууга жетиштүү энергияны иштеп чыгара аларын эсептеп чыгышкан. тазалоочу жайларды.