Hernieuwbare energie - het behoort tot de XNUMXe eeuw

Uit de website van BP Statistical Review of World Energy blijkt dat in 2030 het mondiale energieverbruik ongeveer een derde hoger zal zijn dan het huidige niveau. Daarom is het de wens van de ontwikkelde landen om aan de groeiende behoeften te voldoen met groene technologieën uit hernieuwbare bronnen (HEB).

1. Offshore windpark

In Polen zou tegen 2020 19% van de energie uit dergelijke bronnen moeten komen. Onder de huidige omstandigheden is dit geen goedkope energie en ontwikkelt deze zich dus vooral dankzij de financiële steun van staten.

Volgens een analyse uit 2013 van het Renewable Energy Institute zijn de productiekosten 1 MWh hernieuwbare energie varieert, afhankelijk van de bron, van 200 tot zelfs 1500 zloty.

Ter vergelijking: de groothandelsprijs van 1 MWh elektriciteit bedroeg in 2012 ongeveer 200 zloty. De goedkoopste optie in deze onderzoeken was het verkrijgen van energie uit multi-fuel stookinstallaties, d.w.z. coverbranding en stortgas. De duurste energie wordt verkregen uit water en thermaal water.

De meest bekende en zichtbare vormen van hernieuwbare energiebronnen, namelijk windturbines (1) en zonnepanelen (2), zijn duurder. Op de lange termijn zullen de prijzen voor steenkool en bijvoorbeeld kernenergie echter onvermijdelijk stijgen. Uit verschillende onderzoeken (bijvoorbeeld een onderzoek van de RWE-groep uit 2012) blijkt dat ‘conservatieve’ en ‘nationale’ categorieën, b.v. energiebronnen op de lange termijn duurder zullen worden (3).

En dit zal van hernieuwbare energie een alternatief maken, niet alleen voor het milieu, maar ook voor de economie. Soms wordt vergeten dat fossiele brandstoffen ook zwaar worden gesubsidieerd door de overheid, en dat hun prijzen meestal geen rekening houden met de negatieve impact die ze hebben op het milieu.

Cocktail van zonne-water en wind

In 2009 publiceerden professoren Mark Jacobson (Stanford University) en Mark DeLucchi (UC Davis) een artikel in Scientific American waarin ze betoogden dat tegen 2030 de hele wereld zou kunnen overstappen op hernieuwbare energie. In het voorjaar van 2013 herhaalden ze hun berekeningen voor de Amerikaanse staat New York.

Volgens hen kan hij binnenkort volledig afstappen van fossiele brandstoffen. Dit hernieuwbare bronnen je kunt de energie krijgen die nodig is voor transport, industrie en de bevolking. Energie zal komen uit het zogenaamde WWS-mengsel (wind, water, zon - wind, water, zon).

Maar liefst 40 procent van de energie zal afkomstig zijn van windparken op zee, waarvan bijna dertienduizend moeten worden ingezet. Aan land heb je meer dan 4 personen nodig. turbines die nog eens 10 procent van de energie zullen leveren. De volgende 10 procent zal afkomstig zijn van bijna XNUMX zonneparken met stralingsconcentratietechnologie.

Conventionele fotovoltaïsche installaties zullen 10 procent bij elkaar optellen. Nog eens 18 procent zal afkomstig zijn van zonne-installaties in woningen, openbare gebouwen en hoofdkantoren van bedrijven. De ontbrekende energie zal worden aangevuld door geothermische centrales, waterkrachtcentrales, getijdengeneratoren en alle andere hernieuwbare energiebronnen.

Wetenschappers hebben dat berekend door een systeem te gebruiken dat gebaseerd is op hernieuwbare energie de vraag naar energie – dankzij de grotere efficiëntie van een dergelijk systeem – zou over de hele staat met ongeveer 37 procent dalen, en de energieprijzen zouden zich stabiliseren.

Er zullen meer banen worden gecreëerd dan verloren gaan, aangezien alle energie in de staat zal worden geproduceerd. Bovendien wordt geschat dat jaarlijks ongeveer 4 mensen zullen sterven als gevolg van verminderde luchtvervuiling. minder mensen en de kosten van vervuiling zouden met 33 miljard dollar per jaar dalen.

3. Energieprijzen tot 2050 – RWE-studie

Dit betekent dat de gehele investering zich in ongeveer 17 jaar zal terugverdienen. Het is mogelijk dat dit sneller gaat, aangezien de staat een deel van de energie kan verkopen. Delen ambtenaren van de staat New York het optimisme van deze schattingen? Ik denk een beetje ja en een beetje nee.

Ze ‘laten’ immers niet alles ‘laten vallen’ om het voorstel werkelijkheid te maken, maar investeren ongetwijfeld ook in productietechnologieën Hernieuwbare energie. Voormalig burgemeester van New York, Michael Bloomberg, kondigde enkele maanden geleden aan dat 's werelds grootste stortplaats, Freshkills Park op Staten Island, zou worden omgebouwd tot een van de grootste zonne-energiecentrales.

Waar het afval van New York uiteenvalt, zal 10 megawatt aan energie worden geproduceerd. De rest van het Freshkills-territorium, of bijna 600 hectare, zal worden omgezet in groene gebieden met een parkkarakter.

Waar zijn de regels voor hernieuwbare energie?

Veel landen zijn al ver gevorderd op weg naar een groene toekomst. De Scandinavische landen hebben de drempel van 50 procent voor het verkrijgen van energie al lang overschreden hernieuwbare bronnen. Volgens gegevens die de internationale milieuorganisatie WWF in het najaar van 2014 heeft gepubliceerd, produceert Schotland nu al meer energie uit windturbines dan alle Schotse huishoudens nodig hebben.

Uit deze cijfers blijkt dat Schotse windturbines in oktober 2014 elektriciteit produceerden die gelijk stond aan 126 procent van de behoeften van lokale huizen. In totaal is 40 procent van de energie die in deze regio wordt geproduceerd afkomstig uit hernieuwbare bronnen.

Ze hernieuwbare bronnen waar ruim de helft van de Spaanse energie vandaan komt. De helft van deze helft komt uit waterbronnen. Een vijfde van alle Spaanse energie komt uit windmolenparken. De Mexicaanse stad La Paz beschikt op haar beurt over een zonne-energiecentrale Aura Solar I met een vermogen van 39 MW.

Bovendien nadert de installatie van een tweede Groupotec I-park met een capaciteit van 30 MW zijn voltooiing, waardoor de stad binnenkort volledig kan worden voorzien van energie uit hernieuwbare bronnen. Een voorbeeld van een land dat gedurende vele jaren consequent een beleid heeft gevoerd om het aandeel energie uit hernieuwbare bronnen te vergroten, is Duitsland.

Volgens Agora Energiewende waren hernieuwbare energiebronnen in 2014 goed voor 25,8% van het aanbod van het land. Tegen 2020 zou Duitsland ruim 40 procent uit deze bronnen moeten ontvangen. De Duitse energietransformatie gaat niet alleen over het opgeven van kern- en steenkoolenergie ten gunste van hernieuwbare energie in de energiesector.

We mogen niet vergeten dat Duitsland ook een leider is in het creëren van oplossingen voor ‘passiefhuizen’, die grotendeels afzien van verwarmingssystemen. “Ons doel om in 2050 80 procent van de Duitse elektriciteit uit hernieuwbare bronnen te halen blijft geldig”, zei de Duitse bondskanselier Angela Merkel onlangs.

Nieuwe zonnepanelen

In laboratoria is er een voortdurende strijd om de efficiëntie te verbeteren hernieuwbare energiebronnen – bijvoorbeeld fotovoltaïsche cellen. Zonnecellen, die de lichtenergie van onze ster omzetten in elektriciteit, naderen een efficiëntierecord van 50 procent.

4. Grafeen op schuim om zonne-energie om te zetten in stoom met MIT

De systemen die tegenwoordig op de markt verkrijgbaar zijn, laten echter een efficiëntie zien van niet meer dan 20 procent. De meest geavanceerde fotovoltaïsche panelen die zo efficiënt transformeren energie uit het zonnespectrum - van infrarood, via het zichtbare bereik tot ultraviolet - ze bestaan ​​eigenlijk niet uit één, maar uit vier cellen.

Lagen halfgeleiders worden op elkaar gestapeld. Elk van hen is verantwoordelijk voor het verkrijgen van een ander bereik aan golven uit het spectrum. Deze technologie wordt afgekort als CPV (concentrator photovoltaics) en is eerder in de ruimte getest.

Vorig jaar hebben ingenieurs van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) bijvoorbeeld een materiaal gemaakt dat bestaat uit grafietvlokken die op koolstofschuim zijn geplaatst (4). Als het in water wordt geplaatst en er door de zonnestralen op wordt gericht, vormt het waterdamp, waarbij tot 85 procent van alle zonnestralingsenergie daarin wordt omgezet.

Het nieuwe materiaal werkt heel eenvoudig: het poreuze grafiet in het bovenste gedeelte is in staat tot uitstekende absorptie en zonne-energie opslaanen aan de onderkant bevindt zich een koolstoflaag, gedeeltelijk gevuld met luchtbellen (zodat het materiaal op water kan drijven), waardoor het lekken van thermische energie in het water wordt voorkomen.

5. Fotovoltaïsche antennes op een veld met zonnebloemen

Eerdere stoomzonneoplossingen moesten de zonnestralen zelfs duizend keer concentreren om te kunnen werken.

De nieuwe oplossing van MIT vereist slechts tien keer de concentratie, waardoor de hele opstelling relatief goedkoop is.

Of probeer misschien een schotelantenne te combineren met een zonnebloem in één technologie? Ingenieurs van het Zwitserse bedrijf Airlight Energy, gevestigd in Biask, willen bewijzen dat dit mogelijk is.

Ze ontwikkelden platen van 5 meter, uitgerust met zonnecelarrays die lijken op satelliet-tv-antennes of radiotelescopen en de zonnestralen volgen als zonnebloemen.

Het zouden speciale energieoogsters moeten zijn, die niet alleen elektriciteit leveren aan fotovoltaïsche cellen, maar ook warmte, schoon water en zelfs, na gebruik van een warmtepomp, een koelkast van stroom voorzien.

Spiegels verspreid over hun oppervlak zenden de invallende zonnestraling uit en richten deze op de panelen, zelfs tot 2 keer. Elk van de zes bedieningspanelen is uitgerust met 25 fotovoltaïsche chips, gekoeld door water dat door microkanalen stroomt.

Door energie te concentreren zijn fotovoltaïsche modules vier keer efficiënter. Wanneer het apparaat is uitgerust met een zeewaterontziltingsinstallatie, gebruikt het heet water om 2500 liter zoet water per dag te produceren.

In afgelegen gebieden kan waterfiltratieapparatuur worden geïnstalleerd in plaats van ontziltingsinstallaties. De volledige bloemantennestructuur van 10 meter kan worden opgevouwen en gemakkelijk op een kleine vrachtwagen worden vervoerd. Nieuw idee voor gebruik van zonne-energie in minder ontwikkelde gebieden is dit Solarkiosk (6).

Dergelijke installaties zijn voorzien van een router met wifi-netwerk en kunnen ruim 200 mobiele telefoons per dag opladen of een minikoelkast van stroom voorzien waarin bijvoorbeeld essentiële medicijnen kunnen worden bewaard. Er zijn al tientallen van dergelijke kiosken gelanceerd. Ze waren vooral actief in Ethiopië, Botswana en Kenia.

7. Pertamina-wolkenkrabberproject

Energieke architectuur

De 99 verdiepingen tellende Pertamina-wolkenkrabber (7), die in Jakarta, de hoofdstad van Indonesië, gebouwd zal worden, moet evenveel energie produceren als verbruikt. Dit is het eerste gebouw ter wereld van deze omvang. De architectuur van het gebouw was nauw verbonden met de locatie: het laat alleen de noodzakelijke zonnestraling binnen, waardoor de rest van de zonne-energie kan worden opgeslagen.

8. Groene muur in Barcelona

De afgeknotte toren fungeert als tunnel voor gebruik windenergie. Aan weerszijden van de faciliteit zijn fotovoltaïsche panelen geïnstalleerd, waardoor er de hele dag en op elk moment van het jaar energie kan worden geproduceerd.

Het gebouw zal een geïntegreerde geothermische energiecentrale hebben als aanvulling op zonne- en windenergie.

Ondertussen hebben Duitse onderzoekers van de Universiteit van Jena een project voorbereid voor ‘slimme gevels’ van gebouwen. De lichttransmissie kan met één druk op de knop worden aangepast. Ze zijn niet alleen uitgerust met fotovoltaïsche cellen, maar kunnen ook algen kweken om biobrandstoffen te produceren.

Het project “Large Area Hydraulic Windows” (LaWin) wordt ondersteund door Europese fondsen in het kader van het Horizon 2020-programma. Het wonder van moderne groene technologie dat is ontsproten aan de gevel van het Raval Theater in Barcelona houdt enigszins verband met het bovenstaande concept (8) .

De verticale tuin ontworpen door Urbanarbolismo is volledig op zichzelf staand. De planten worden geïrrigeerd door een irrigatiesysteem waarvan de pompen worden aangedreven door opgewekte energie Fotovoltaïsche panelen integreert met het systeem.

Water is op zijn beurt afkomstig van neerslag. Regenwater stroomt via goten in een opslagtank, vanwaar het vervolgens wordt opgepompt door pompen waarvan de enige energiebron zonnepanelen zijn. Geen externe voeding.

Het intelligente systeem geeft de planten water op basis van hun behoeften. Steeds meer van dit soort constructies verschijnen op grotere schaal. Een voorbeeld is het op zonne-energie werkende Nationale Stadion in Kaohsiung, Taiwan (9).

Het is ontworpen door de Japanse architect Toyo Ito en in 2009 in gebruik genomen. Het is bedekt met 8844 fotovoltaïsche cellen en kan tot 1,14 gigawattuur aan energie per jaar opwekken, waarmee in 80 procent van de behoeften van het gebied wordt voorzien.

9. Sun-stadion in Taiwan

Zullen gesmolten zouten energie produceren?

Energie opslag in de vorm van gesmolten zout is onbekend. Deze technologie wordt gebruikt bij grote zonne-energiecentrales, zoals de onlangs geopende Ivanpah in de Mojave-woestijn. Volgens het nog onbekende bedrijf Halotechnics uit Californië is deze techniek zo veelbelovend dat de toepassing ervan kan worden uitgebreid naar alle vormen van energie, vooral hernieuwbare energie uiteraard, waarbij de kwestie van het opslaan van overschotten bij energietekort een belangrijk probleem is.

Bedrijfsvertegenwoordigers beweren dat het op deze manier opslaan van energie de helft kost van batterijen of verschillende soorten grote batterijen. Qua kosten kan het concurreren met pompopslagsystemen, die, zoals bekend, alleen onder gunstige veldomstandigheden kunnen worden gebruikt. Deze technologie heeft echter zijn nadelen.

Slechts 70 procent van de energie die is opgeslagen in gesmolten zouten kan bijvoorbeeld worden hergebruikt als elektriciteit (90 procent in batterijen). Halotechnics werkt momenteel aan het rendement van deze systemen, onder meer met behulp van warmtepompen en diverse zoutmengsels.

10. Gesmolten zouttanks voor energieopslag

De demonstratiefabriek werd in gebruik genomen bij de Sandia National-laboratoria in Arbuquerque, New Mexico, VS. energie opslag gebruik van gesmolten zout. Het is speciaal ontworpen om te werken met CLFR-technologie, waarbij spiegels worden gebruikt die zonne-energie opslaan om de spuitvloeistof te verwarmen.

Dit is gesmolten zout in een tank. Het systeem haalt zout uit een koude tank (290°C), gebruikt de warmte van de spiegels en verwarmt de vloeistof tot een temperatuur van 550°C, waarna het wordt overgebracht naar de volgende tank (10). Indien nodig wordt het gesmolten zout op hoge temperatuur door een warmtewisselaar geleid om stoom te genereren voor de productie van elektriciteit.

Ten slotte wordt het gesmolten zout teruggevoerd naar de koude tank en herhaalt het proces zich in een gesloten lus. Vergelijkende studies hebben aangetoond dat het gebruik van gesmolten zout als werkvloeistof werking bij hoge temperaturen mogelijk maakt, de hoeveelheid zout die nodig is voor opslag vermindert en de noodzaak van twee sets warmtewisselaars in het systeem elimineert, waardoor de systeemkosten en complexiteit worden verlaagd.

Een oplossing die biedt energie opslag op kleinere schaal is het mogelijk om een ​​paraffinebatterij met zonnecollectoren op het dak te plaatsen. Dit is een technologie ontwikkeld aan de Spaanse Universiteit van Baskenland (Universidad del Pais Vasco/Euskal Herriko Uniberstitatea).

Het is ontworpen voor gebruik door het gemiddelde huishouden. Het grootste deel van het apparaat is gemaakt van aluminiumplaten ondergedompeld in paraffine. Water wordt gebruikt als energieoverdrachtsmedium in plaats van als opslagmedium. Deze taak behoort tot de paraffine, die de verwarmingswarmte van aluminium panelen wegneemt en smelt bij een temperatuur van 60°C.

Bij deze uitvinding komt elektrische energie vrij door de was af te koelen, waardoor warmte wordt overgedragen op dunne panelen. Wetenschappers werken eraan om de efficiëntie van het proces verder te verbeteren door de paraffine te vervangen door een ander materiaal, zoals een vetzuur.

Energie wordt geproduceerd door het proces van faseverandering. De installatie kan verschillende vormen aannemen, afhankelijk van de constructievereisten van gebouwen. Je kunt zelfs zogenaamde systeemplafonds bouwen.

Nieuwe ideeën, nieuwe manieren

Straatverlichting ontwikkeld door het Nederlandse bedrijf Kaal Masten kan overal worden geïnstalleerd, ook in niet-geëlektrificeerde gebieden. Ze hebben geen elektrisch netwerk nodig om te kunnen functioneren. Ze gloeien alleen dankzij zonnepanelen.

De pijlers van deze vuurtorens zijn bedekt met zonnepanelen. De ontwerper beweert dat ze overdag zoveel energie kunnen verzamelen dat ze vervolgens de hele nacht gloeien. Zelfs bewolkt weer zal ze niet uitschakelen. Dit omvat een indrukwekkende set batterijen Spaarlampen LICHTGEVENDE DIODE.

De Spirit (11), zoals dit lichtmodel werd genoemd, moet elke paar jaar worden vervangen. Interessant is dat deze batterijen vanuit milieuoogpunt gemakkelijk te hanteren zijn.

Ondertussen worden er in Israël zonnebomen geplant. Er zou niets bijzonders aan zijn, ware het niet dat deze beplantingen in plaats van bladeren zonnepanelen hebben die energie ontvangen, die vervolgens wordt gebruikt om mobiele apparaten op te laden, water te koelen en een wifi-signaal uit te zenden.

Het ontwerp, genaamd eTree (12), bestaat uit een metalen ‘stam’ die vertakt en op de takken zonnepanelen. De energie die met hun hulp wordt verkregen, wordt lokaal opgeslagen en kan via een USB-poort worden “overgezet” naar de batterijen van smartphones of tablets.

12. E-boomboom

Het zal ook worden gebruikt om een ​​waterbron voor dieren en zelfs mensen te produceren. Bomen moeten 's nachts ook als lantaarns worden gebruikt.

Ze kunnen worden uitgerust met LCD-informatiedisplays. De eerste gebouwen van dit type verschenen in Hanadiv Park, vlakbij de stad Zichron Yaakov.

De versie met zeven panelen produceert 1,4 kilowatt aan vermogen, wat genoeg kan zijn om 35 gemiddelde laptops van stroom te voorzien. Ondertussen wordt het potentieel van hernieuwbare energie nog steeds ontdekt op nieuwe plaatsen, zoals waar rivieren in zee uitmonden en zout water ontmoeten.

Een groep wetenschappers van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) besloot de verschijnselen van omgekeerde osmose te bestuderen in omgevingen waarin water met verschillende zoutgehalten wordt gemengd. Er is een drukverschil op de grens van deze centra. Wanneer water deze grens passeert, versnelt het, wat een bron van aanzienlijke energie is.

Wetenschappers van een universiteit in Boston gingen niet ver om dit fenomeen in de praktijk te testen. Ze berekenden dat het water van deze stad, dat in zee uitmondt, voldoende energie zou kunnen opwekken om in de behoeften van de lokale bevolking te voorzien. behandelfaciliteiten.