Yenilenebilir enerji - XNUMX. yüzyıla ait

BP'nin World Energy İstatistiksel İncelemesi web sitesinde, 2030 yılına kadar dünya enerji tüketiminin mevcut seviyeyi yaklaşık üçte bir oranında aşacağı bilgisini bulabilirsiniz. Bu nedenle gelişmiş ülkelerin arzusu, artan ihtiyaçları yenilenebilir kaynaklardan (YEK) “yeşil” teknolojiler yardımıyla karşılamaktır.

1. Açık deniz rüzgar çiftliği

Polonya'da 2020 yılına kadar enerjinin %19'u bu tür kaynaklardan gelmelidir. Mevcut koşullarda bu ucuz bir enerji değil, bu nedenle esas olarak devletlerin mali destekleri sayesinde gelişiyor.

Yenilenebilir Enerji Enstitüsü tarafından 2013 yılında yapılan bir analize göre, 1 MWh üretim maliyeti yenilenebilir enerji kaynağa bağlı olarak 200 ila 1500 zł arasında değişir.

Karşılaştırma için, 1 yılında 2012 MWh elektriğin toptan satış fiyatı yaklaşık 200 PLN idi. Bu çalışmalarda en ucuzu çok yakıtlı yakma tesislerinden enerji elde etmekti. birlikte ateşleme ve çöp gazı. En pahalı enerji su ve termal sulardan elde edilmektedir.

RES'in en bilinen ve görünür biçimleri, yani rüzgar türbinleri (1) ve güneş panelleri (2) daha pahalıdır. Bununla birlikte, uzun vadede, kömür fiyatları ve örneğin nükleer enerji için fiyatlar kaçınılmaz olarak artacaktır. Çeşitli araştırmalar (örneğin, 2012'de RWE grubu tarafından yapılan bir araştırma), "muhafazakar" ve "ulusal" kategorilerin, yani. enerji kaynakları uzun vadede daha pahalı hale gelecektir (3).

Bu da yenilenebilir enerjiyi sadece çevresel değil, aynı zamanda ekonomik bir alternatif haline getirecek. Fosil yakıtların da devlet tarafından büyük ölçüde sübvanse edildiği ve fiyatlarının kural olarak çevre üzerindeki olumsuz etkisini hesaba katmadığı bazen unutulmaktadır.

Güneş-su-rüzgar kokteyli

2009'da profesörler Mark Jacobson (Stanford Üniversitesi) ve Mark DeLucchi (Kaliforniya Üniversitesi, Davis) Scientific American'da 2030 yılına kadar tüm dünyanın küreselleşmeye geçebileceğini savunan bir makale yayınladılar. yenilenebilir enerji. 2013 baharında, ABD'nin New York eyaleti için hesaplamalarını tekrarladılar.

Onlara göre, yakında fosil yakıtları tamamen terk edebilir. Bu yenilenebilir kaynaklar ulaşım, sanayi ve nüfus için gerekli olan enerjiyi elde edebilirsiniz. Enerji, sözde WWS karışımından (rüzgar, su, güneş - rüzgar, su, güneş) gelecektir.

Enerjinin yüzde 40 kadarı, yaklaşık on üç bininin konuşlandırılması gereken açık deniz rüzgar çiftliklerinden gelecek. Karada, 4'ten fazla kişi gerekli olacaktır. enerjinin yüzde 10'unu sağlayacak türbinler. Sonraki yüzde 10, radyasyon konsantrasyon teknolojisine sahip güneş enerjisi çiftliklerinin yaklaşık yüzde XNUMX'undan gelecek.

Konvansiyonel fotovoltaik kurulumlar birbirine yüzde 10 ekleyecektir. Yüzde 18'i ise evlerde, kamu binalarında ve şirket merkezlerindeki güneş enerjisi tesisatlarından gelecek. Eksik enerji, jeotermal santraller, hidroelektrik santraller, gelgit jeneratörleri ve diğer tüm yenilenebilir enerji kaynakları tarafından doldurulacaktır.

Bilim adamları, aşağıdakilere dayalı bir sistemin kullanılması yoluyla hesapladılar: yenilenebilir enerji enerji talebi -böyle bir sistemin daha yüksek verimliliği sayesinde- eyalet çapında yaklaşık yüzde 37 düşecek ve enerji fiyatları istikrar kazanacaktır.

Tüm enerji devlette üretileceğinden, kaybedilecek olandan daha fazla iş yaratılacaktır. Ayrıca, hava kirliliğinin azalması nedeniyle her yıl yaklaşık 4 kişinin öleceği tahmin edilmektedir. daha az insan ve kirliliğin maliyeti yılda 33 milyar dolar düşecek.

3. 2050'ye kadar enerji fiyatları - RWE çalışması

Bu, tüm yatırımın yaklaşık 17 yıl içinde amorti edeceği anlamına gelir. Devlet enerjinin bir kısmını satabileceği için daha hızlı olması mümkündür. New York Eyaleti yetkilileri bu hesaplamaların iyimserliğini paylaşıyor mu? Bence biraz evet biraz hayır.

Sonuçta, teklifi gerçeğe dönüştürmek için her şeyi “bırakmazlar”, ancak elbette üretim teknolojilerine yatırım yaparlar. Yenilenebilir enerji. Eski New York Belediye Başkanı Michael Bloomberg birkaç ay önce dünyanın en büyük çöp sahası olan Staten Island'daki Freshkills Park'ın dünyanın en büyük güneş enerjisi santrallerinden birine dönüştürüleceğini duyurdu.

New York'un atıklarının ayrıştığı yerde 10 megavatlık enerji üretilecek. Freshkills bölgesinin geri kalanı veya yaklaşık 600 hektar, park niteliğindeki yeşil alanlara dönüştürülecek.

Yenilenebilir kurallar nerede

Birçok ülke daha yeşil bir geleceğe doğru ilerliyor. İskandinav ülkeleri, enerji elde etmek için %50 eşiğini çoktan aştı. yenilenebilir kaynaklar. Uluslararası çevre örgütü WWF tarafından 2014 sonbaharında yayınlanan verilere göre, İskoçya halihazırda yel değirmenlerinden tüm İskoç evlerinin ihtiyaç duyduğundan daha fazla enerji üretiyor.

Bu rakamlar, Ekim 2014'te İskoç rüzgar türbinlerinin yerel evlerin ihtiyacının yüzde 126'sına eşit elektrik ürettiğini gösteriyor. Genel olarak, bu bölgede üretilen enerjinin yüzde 40'ı yenilenebilir kaynaklardan geliyor.

Ze yenilenebilir kaynaklar İspanyol enerjisinin yarısından fazlası buradan geliyor. Bunun yarısı su kaynaklarından geliyor. Tüm İspanyol enerjisinin beşte biri rüzgar çiftliklerinden geliyor. Meksika'nın La Paz şehrinde, 39 MW kapasiteli bir güneş enerjisi santrali Aura Solar I var.

Ek olarak, 30 MW'lık ikinci bir Groupotec I çiftliğinin kurulumu tamamlanmak üzeredir, bu sayede şehre yakında tamamen yenilenebilir kaynaklardan enerji sağlanabilir. Yıllar içinde yenilenebilir kaynaklardan elde edilen enerjinin payını sürekli olarak artırma politikası uygulayan bir ülkeye örnek olarak Almanya verilebilir.

Agora Energiewende'ye göre, 2014 yılında yenilenebilir enerji bu ülkedeki arzın %25,8'ini oluşturuyordu. 2020 yılına kadar Almanya bu kaynaklardan yüzde 40'tan fazlasını almalıdır. Almanya'nın enerji dönüşümü, yalnızca nükleer ve kömür enerjisinden vazgeçerek yenilenebilir enerji enerji sektöründe.

Unutulmamalıdır ki Almanya, büyük ölçüde ısıtma sistemlerine ihtiyaç duymayan "pasif evler" için çözümlerin yaratılmasında da liderdir. Almanya Şansölyesi Angela Merkel geçtiğimiz günlerde, “Almanya'nın elektriğinin yüzde 2050'inin 80 yılına kadar yenilenebilir kaynaklardan sağlanması hedefimiz devam ediyor” dedi.

Yeni güneş panelleri

Laboratuvarlarda verimliliği artırmak için sürekli bir mücadele vardır. yenilenebilir enerji kaynakları – örneğin, fotovoltaik hücreler. Yıldızımızın ışık enerjisini elektriğe çeviren güneş pilleri yüzde 50 verimlilik rekoruna yaklaşıyor.

4. MIT ile güneşten buhara dönüşüm için köpük üzerinde grafen

Ancak bugün piyasadaki sistemler yüzde 20'den fazla olmayan bir verimlilik gösteriyor. Çok verimli bir şekilde dönüştüren son teknoloji fotovoltaik paneller güneş spektrum enerjisi - kızılötesinden, görünür aralık boyunca, ultraviyole - aslında bir değil, dört hücreden oluşurlar.

Yarı iletken katmanlar birbiri üzerine bindirilir. Her biri, spektrumdan farklı bir dalga aralığı elde etmekten sorumludur. Bu teknoloji CPV (yoğunlaştırıcı fotovoltaik) olarak kısaltılır ve daha önce uzayda test edilmiştir.

Örneğin geçen yıl, Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'ndeki (MIT) mühendisler, karbon köpüğü (4) üzerine yerleştirilmiş grafit pullardan oluşan bir malzeme yarattılar. Suya yerleştirilip güneş ışınları tarafından yönlendirilerek su buharı oluşturur ve tüm güneş radyasyon enerjisinin yüzde 85'ini suya dönüştürür.

Yeni malzeme çok basit bir şekilde çalışıyor - üst kısmındaki gözenekli grafit mükemmel bir şekilde emebiliyor ve güneş enerjisi depolamakve altta, ısı enerjisinin suya kaçmasını engelleyen (malzemenin su üzerinde yüzebilmesi için) kısmen hava kabarcıkları ile doldurulmuş bir karbon tabakası vardır.

5. Ayçiçeği tarlasında fotovoltaik antenler

Önceki buharlı güneş enerjisi çözümlerinin çalışması için güneş ışınlarını bin kez bile yoğunlaştırması gerekiyordu.

MIT'nin yeni çözümü sadece on kat daha fazla konsantrasyon gerektiriyor ve bu da tüm kurulumu nispeten ucuz hale getiriyor.

Veya bir uydu çanağını ayçiçeği ile tek bir teknolojide birleştirmeyi deneyebilir misiniz? Biasca merkezli bir İsviçre şirketi olan Airlight Energy'deki mühendisler, bunun mümkün olduğunu kanıtlamak istiyorlar.

Uydu TV antenlerine veya radyo teleskoplarına benzeyen ve güneş ışınlarını ayçiçekleri (5) gibi izleyen güneş dizi kompleksleriyle donatılmış XNUMX metrelik plakalar geliştirdiler.

Sadece fotovoltaik hücrelere elektrik sağlamakla kalmayıp aynı zamanda ısı, temiz su ve hatta bir ısı pompası kullandıktan sonra buzdolabına güç sağlayan özel enerji toplayıcıları olmaları gerekiyordu.

Yüzeylerine saçılan aynalar, gelen güneş ışınımını iletir ve 2 kata kadar da olsa panellere odaklar. Altı çalışma panelinin her biri, mikro kanallardan akan su ile soğutulan 25 fotovoltaik çip ile donatılmıştır.

Enerji konsantrasyonu sayesinde fotovoltaik modüller dört kat daha verimli çalışır. Bir deniz suyu tuzdan arındırma tesisi ile donatıldığında, ünite günde 2500 litre tatlı su üretmek için sıcak su kullanır.

Uzak bölgelerde, tuzdan arındırma tesisleri yerine su filtreleme ekipmanı kurulabilir. 10 metrelik çiçek anten yapısının tamamı katlanabilir ve küçük bir kamyonla kolayca taşınabilir. için yeni fikir güneş enerjisi kullanımı daha az gelişmiş bölgelerde ise Solarkiosk'tur (6).

Bu tip bir ünite bir Wi-Fi yönlendirici ile donatılmıştır ve günde 200'den fazla cep telefonunu şarj edebilir veya örneğin temel ilaçların saklanabileceği bir mini buzdolabına güç sağlayabilir. Bu tür onlarca kiosk zaten başlatıldı. Esas olarak Etiyopya, Botsvana ve Kenya'da faaliyet gösteriyorlardı.

7. Pertamina gökdelen projesi

enerjik mimari

Endonezya'nın başkenti Jakarta'da yapılması planlanan 99 katlı Pertamina (7) gökdeleninin tükettiği kadar enerji üretmesi bekleniyor. Bu, dünyadaki ilk büyüklüğündeki binadır. Binanın mimarisi konumla yakından ilgiliydi - yalnızca gerekli güneş radyasyonunun girmesine izin vererek güneşin enerjisinin geri kalanını korumanıza izin veriyor.

8. Barselona'daki Yeşil Duvar

Kesik kule, kullanılacak bir tünel görevi görür. Rüzgar enerjisi. Tesisin her iki yanına fotovoltaik paneller kurulur, bu sayede yılın her zamanında gün boyu enerji üretimi sağlanır.

Bina, güneş ve rüzgar enerjisini tamamlamak için entegre bir jeotermal enerji santraline sahip olacak.

Bu arada, Jena Üniversitesi'nden Alman araştırmacılar, binaların "akıllı cepheleri" için bir proje hazırladılar. Işık iletimi bir düğmeye basılarak ayarlanabilir. Sadece fotovoltaik hücrelerle değil, aynı zamanda biyoyakıt üretimi için alg yetiştirmek için de donatılmıştır.

Geniş Alan Hidrolik Pencereler (LaWin) projesi Horizon 2020 programı kapsamında Avrupa fonları tarafından desteklenmektedir.Barselona'daki Raval Tiyatrosu'nun cephesinde filizlenen modern yeşil teknolojinin mucizesinin yukarıdaki konseptle pek ilgisi yoktur (8).

Urbanarbolismo tarafından tasarlanan dikey bahçe tamamen bağımsızdır. Bitkiler, pompaları üretilen enerjiyle çalışan bir sulama sistemi ile sulanmaktadır. fotovoltaik paneller sistemle bütünleşir.

Su, sırayla, yağıştan gelir. Yağmur suyu oluklardan bir depolama tankına akar ve buradan güneş enerjili pompalarla pompalanır. Harici güç kaynağı yoktur.

Akıllı sistem, bitkileri ihtiyaçlarına göre sular. Bu türden daha fazla yapı büyük ölçekte ortaya çıkıyor. Bir örnek, Kaohsiung, Tayvan'daki Güneş Enerjili Ulusal Stadyum'dur (9).

Japon mimar Toyo Ito tarafından tasarlanan ve 2009 yılında hizmete giren 8844 fotovoltaik hücre ile kaplıdır ve yılda 1,14 gigawatt-saat'e kadar enerji üretebilir ve bölgenin ihtiyacının yüzde 80'ini karşılar.

9. Tayvan'daki güneş stadyumu

Erimiş tuzlar enerji alır mı?

Enerji depolama erimiş tuz şeklinde bilinmemektedir. Bu teknoloji, Mojave Çölü'nde yakın zamanda açılan Ivanpah gibi büyük güneş enerjisi santrallerinde kullanılmaktadır. Kaliforniya'dan henüz bilinmeyen Halotechnics şirketine göre, bu teknik o kadar umut verici ki, uygulaması tüm enerji sektörüne, özellikle de yenilenebilir, tabii ki enerji kıtlığı karşısında fazla depolama sorununun önemli bir sorun olduğu yerlerde genişletilebilir.

Şirket temsilcileri, enerjiyi bu şekilde depolamanın pillerin, çeşitli büyük pillerin yarı fiyatına olduğunu söylüyor. Maliyet açısından, bildiğiniz gibi sadece uygun saha koşullarında kullanılabilen pompalı depolama sistemleri ile rekabet edebilir. Ancak, bu teknolojinin dezavantajları vardır.

Örneğin, erimiş tuzlarda depolanan enerjinin yalnızca yüzde 70'i elektrik olarak yeniden kullanılabilir (pillerde yüzde 90). Halotechnics şu anda ısı pompaları ve çeşitli tuz karışımlarının kullanılması dahil olmak üzere bu sistemlerin verimliliği üzerinde çalışıyor.

10. Enerji depolamak için erimiş tuz tankları

Gösteri tesisi, Arbuquerque, New Mexico, ABD'deki Sandia Ulusal Laboratuvarlarında devreye alındı. enerji depolama erimiş tuz ile. Sprey sıvısını ısıtmak için güneş enerjisini depolayan aynaları kullanan CLFR teknolojisiyle çalışmak üzere özel olarak tasarlanmıştır.

Bir tankta erimiş tuz. Sistem tuzu soğuk tanktan (290°C) alır, aynaların ısısını kullanır ve sıvıyı 550°C sıcaklığa kadar ısıtır ve ardından bir sonraki tanka (10) aktarır. Gerektiğinde, yüksek sıcaklıktaki erimiş tuz, güç üretimi için buhar üretmek üzere bir ısı eşanjöründen geçirilir.

Son olarak erimiş tuz soğuk hazneye geri döndürülür ve işlem kapalı bir döngüde tekrarlanır. Karşılaştırmalı çalışmalar, çalışma sıvısı olarak erimiş tuzun kullanılmasının yüksek sıcaklıklarda çalışmaya izin verdiğini, depolama için gereken tuz miktarını azalttığını ve sistemde iki set ısı eşanjörü ihtiyacını ortadan kaldırarak sistem maliyetini ve karmaşıklığını azalttığını göstermiştir.

sağlayan bir çözüm enerji depolama daha küçük ölçekte, çatıya güneş kollektörlü bir parafin pil takmak mümkündür. Bu, Bask Ülkesi İspanyol Üniversitesi'nde (Universidad del Pais Vasco/Euskal Herriko Uniberstitatea) geliştirilmiş bir teknolojidir.

Ortalama hane halkı tarafından kullanılmak üzere tasarlanmıştır. Cihazın ana gövdesi parafine batırılmış alüminyum levhalardan yapılmıştır. Su, bir depolama ortamı olarak değil, bir enerji aktarım ortamı olarak kullanılır. Bu görev, alüminyum panellerden ısı alan ve 60°C sıcaklıkta eriyen parafine aittir.

Bu buluşta ince panellere ısı veren mumun soğutulmasıyla elektrik enerjisi açığa çıkar. Bilim adamları, parafini yağ asidi gibi başka bir malzemeyle değiştirerek işlemin verimliliğini daha da artırmak için çalışıyorlar.

Faz geçişi sürecinde enerji üretilir. Kurulum, binaların inşaat gereksinimlerine göre farklı bir şekle sahip olabilir. Hatta sözde asma tavanlar inşa edebilirsiniz.

Yeni fikirler, yeni yollar

Hollandalı Kaal Masten şirketi tarafından geliştirilen sokak lambaları, elektrikli olmayan alanlar dahil her yere kurulabilir. Çalışmak için bir elektrik şebekesine ihtiyaç duymazlar. Sadece güneş panelleri sayesinde parlıyorlar.

Bu deniz fenerlerinin direkleri güneş panelleri ile kaplanmıştır. Tasarımcı, gün boyunca çok fazla enerji biriktirebileceklerini ve daha sonra bütün gece parladıklarını iddia ediyor. Bulutlu hava bile onları kapatmaz. Etkileyici bir pil seti içerir Enerji tasarruflu lambalar IŞIK YAYILAN DİYOT.

Bu el fenerinin adı verilen Ruh (11) birkaç yılda bir değiştirilmelidir. İlginç bir şekilde, çevresel bir bakış açısından, bu pillerin kullanımı kolaydır.

Bu arada İsrail'de güneş ağaçları dikiliyor. Bu dikimlere yapraklar yerine güneş panelleri yerleştirilmiş olsaydı, bu enerjiyi alan, daha sonra mobil cihazları şarj etmek, suyu soğutmak ve bir Wi-Fi sinyali yayınlamak için kullanılmasaydı, bunda olağanüstü bir şey olmazdı.

eTree (12) olarak adlandırılan tasarım, dallara ayrılan ve dalların üzerinde bulunan metal bir "gövdeden" oluşur. güneş panelleri. Onların yardımıyla alınan enerji yerel olarak depolanır ve bir USB bağlantı noktası aracılığıyla akıllı telefonların veya tabletlerin pillerine "aktarılabilir".

12. Elektronik ağaç ağacı

Ayrıca hayvanlar ve hatta insanlar için bir su kaynağı üretmek için kullanılacak. Ağaçlar ayrıca geceleri fener olarak kullanılmalıdır.

Bilgi sıvı kristal ekranları ile donatılabilirler. Bu türden ilk binalar, Zikhron Yaakov şehri yakınlarındaki Khanadiv Parkı'nda ortaya çıktı.

Yedi panelli sürüm, ortalama 1,4 dizüstü bilgisayara güç sağlayabilen 35 kilovat güç üretir. Bu arada, nehirlerin denize döküldüğü ve tuzlu suyla birleştiği yerler gibi yeni yerlerde yenilenebilir enerji potansiyeli hala keşfediliyor.

Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'nden (MIT) bir grup bilim insanı, farklı tuzluluk seviyelerindeki suların karıştığı ortamlarda ters ozmoz fenomenini incelemeye karar verdi. Bu merkezlerin sınırında bir basınç farkı vardır. Su bu sınırdan geçtiğinde hızlanır ve bu da önemli bir enerji kaynağıdır.

Boston'da bulunan üniversiteden bilim adamları, bu fenomenin pratik bir doğrulaması için fazla ileri gitmediler. Bu şehrin denize dökülen sularının yerel nüfusun ihtiyaçlarını karşılayacak kadar enerji üretebileceğini hesapladılar. kirli su arıtma tesisi.