انرژی های تجدید پذیر - متعلق به قرن XNUMX است

در وب‌سایت بررسی آماری بریتیش پترولیوم از ورلد انرژی، می‌توانید اطلاعاتی دریافت کنید که تا سال 2030، مصرف انرژی جهان حدود یک سوم از سطح فعلی فراتر خواهد رفت. بنابراین، آرزوی کشورهای توسعه یافته، رفع نیازهای روزافزون با کمک فناوری های «سبز» از منابع تجدیدپذیر (RES) است.

1. مزرعه بادی فراساحلی

در لهستان، تا سال 2020، 19 درصد انرژی باید از چنین منابعی تامین شود. در شرایط فعلی، این انرژی ارزان نیست، بنابراین عمدتاً به لطف حمایت مالی دولت ها توسعه می یابد.

بر اساس تجزیه و تحلیل سال 2013 توسط موسسه انرژی های تجدیدپذیر، هزینه تولید 1 مگاوات ساعت انرژی تجدید پذیر بسته به منبع، از 200 تا حتی 1500 zł متغیر است.

برای مقایسه، قیمت عمده فروشی 1 مگاوات ساعت برق در سال 2012 تقریباً 200 PLN بود. ارزانترین در این مطالعات بدست آوردن انرژی از نیروگاههای احتراق چند سوختی بود. گاز مشترک و دفن زباله گران ترین انرژی از آب و آب های حرارتی به دست می آید.

شناخته شده ترین و قابل مشاهده ترین اشکال RES، یعنی توربین های بادی (1) و پانل های خورشیدی (2)، گران تر هستند. با این حال، در بلندمدت، قیمت زغال‌سنگ و به عنوان مثال انرژی هسته‌ای ناگزیر افزایش خواهد یافت. مطالعات مختلف (به عنوان مثال، مطالعه ای توسط گروه RWE در سال 2012) نشان می دهد که مقوله های "محافظه کار" و "ملی"، به عنوان مثال. منابع انرژی در دراز مدت گران تر خواهد شد (3).

و این انرژی های تجدیدپذیر را نه تنها به یک جایگزین زیست محیطی، بلکه اقتصادی تبدیل می کند. گاهی اوقات فراموش می شود که سوخت های فسیلی نیز به شدت توسط دولت یارانه می گیرند و قیمت آنها، به عنوان یک قاعده، تاثیر منفی آن بر محیط زیست را در نظر نمی گیرد.

کوکتل خورشیدی-آب-باد

در سال 2009، پروفسور مارک جاکوبسون (دانشگاه استنفورد) و مارک دلوچی (دانشگاه کالیفرنیا، دیویس) مقاله‌ای در مجله علمی آمریکایی منتشر کردند که در آن تا سال 2030 کل جهان می‌تواند به انرژی تجدید پذیر. در بهار 2013، آنها محاسبات خود را برای ایالت نیویورک آمریکا تکرار کردند.

به نظر آنها، ممکن است به زودی سوخت های فسیلی را به طور کامل کنار بگذارد. آی تی منابع تجدید پذیر شما می توانید انرژی مورد نیاز برای حمل و نقل، صنعت و جمعیت را دریافت کنید. انرژی از مخلوط به اصطلاح WWS (باد، آب، خورشید – باد، آب، خورشید) به دست خواهد آمد.

40 درصد انرژی از مزارع بادی فراساحلی تامین خواهد شد که از این تعداد، نزدیک به 4 هزار مورد نیاز به استقرار دارند. در زمین، بیش از 10 نفر مورد نیاز خواهد بود. توربین هایی که 10 درصد دیگر انرژی را تامین خواهند کرد. XNUMX درصد بعدی از نزدیک به XNUMX درصد از مزارع خورشیدی با فناوری تمرکز تشعشع تامین خواهد شد.

تاسیسات فتوولتائیک معمولی 10 درصد به یکدیگر اضافه می کنند. 18 درصد دیگر از تاسیسات خورشیدی - در خانه ها، ساختمان های عمومی و دفاتر مرکزی شرکت ها تامین می شود. انرژی از دست رفته توسط نیروگاه های زمین گرمایی، نیروگاه های برق آبی، ژنراتورهای جزر و مدی و سایر منابع انرژی تجدیدپذیر جبران می شود.

دانشمندان محاسبه کرده اند که از طریق استفاده از یک سیستم بر اساس انرژی تجدید پذیر تقاضا برای انرژی - به لطف کارایی بیشتر چنین سیستمی - در سراسر ایالت حدود 37 درصد کاهش می یابد و قیمت انرژی تثبیت می شود.

شغل های بیشتری نسبت به از دست رفتن ایجاد می شود زیرا تمام انرژی در ایالت تولید می شود. علاوه بر این، برآورد شده است که سالانه حدود 4 نفر به دلیل کاهش آلودگی هوا جان خود را از دست خواهند داد. جمعیت کمتری داشته باشد و هزینه آلودگی 33 میلیارد دلار در سال کاهش یابد.

3. قیمت انرژی تا سال 2050 - مطالعه RWE

این به این معنی است که کل سرمایه گذاری در حدود 17 سال نتیجه خواهد داد. این امکان وجود دارد که سریعتر باشد، زیرا دولت می تواند بخشی از انرژی را بفروشد. آیا مقامات ایالت نیویورک در خوش بینی این محاسبات شریک هستند؟ فکر می کنم کمی بله و کمی نه.

از این گذشته ، آنها همه چیز را "رها" نمی کنند تا پیشنهاد را به واقعیت تبدیل کنند ، اما البته روی فناوری های تولید سرمایه گذاری می کنند. انرژی تجدید پذیر. مایکل بلومبرگ، شهردار سابق نیویورک، چند ماه پیش اعلام کرد که بزرگترین محل دفن زباله جهان، پارک Freshkils در استاتن آیلند، به یکی از بزرگترین نیروگاه های خورشیدی جهان تبدیل خواهد شد.

جایی که زباله های نیویورک تجزیه می شوند، 10 مگاوات انرژی تولید می شود. بقیه قلمرو Freshkills، یا تقریباً 600 هکتار، به مناطق سبز با شخصیت پارک تبدیل خواهد شد.

قوانین تجدیدپذیر کجاست؟

بسیاری از کشورها در حال حاضر در مسیر خوبی برای آینده ای سبزتر هستند. کشورهای اسکاندیناوی مدتهاست که از آستانه 50 درصدی برای دریافت انرژی فراتر رفته اند منابع تجدید پذیر. بر اساس داده های منتشر شده در پاییز 2014 توسط سازمان بین المللی محیط زیست WWF، اسکاتلند در حال حاضر بیش از نیاز خانواده های اسکاتلندی از آسیاب های بادی انرژی تولید می کند.

این ارقام نشان می دهد که در اکتبر 2014، توربین های بادی اسکاتلند برقی معادل 126 درصد از نیاز خانه های محلی تولید کردند. در مجموع 40 درصد انرژی تولید شده در این منطقه از منابع تجدیدپذیر تامین می شود.

Ze منابع تجدید پذیر بیش از نیمی از انرژی اسپانیا از آن تامین می شود. نیمی از این نیمی از منابع آب تامین می شود. یک پنجم کل انرژی اسپانیا از مزارع بادی تامین می شود. در شهر لاپاز مکزیک نیز یک نیروگاه خورشیدی Aura Solar I با ظرفیت 39 مگاوات وجود دارد.

علاوه بر این، نصب دومین مزرعه 30 مگاواتی Groupotec I رو به اتمام است که به لطف آن شهر می تواند به زودی به طور کامل از منابع تجدید پذیر انرژی تامین شود. نمونه ای از کشوری که طی سالیان متمادی سیاست افزایش سهم انرژی از منابع تجدیدپذیر را به طور مداوم اجرا کرده است آلمان است.

بر اساس گزارش Agora Energiewende، در سال 2014 انرژی های تجدیدپذیر 25,8 درصد از عرضه این کشور را به خود اختصاص داده است. تا سال 2020، آلمان باید بیش از 40 درصد از این منابع دریافت کند. دگرگونی انرژی آلمان تنها در مورد کنار گذاشتن انرژی هسته ای و زغال سنگ به نفع نیست انرژی تجدید پذیر در بخش انرژی

نباید فراموش کرد که آلمان همچنین در ایجاد راه حل هایی برای "خانه های غیرفعال" پیشرو است که عمدتاً بدون سیستم گرمایش انجام می شود. آنگلا مرکل، صدراعظم آلمان اخیرا گفت: "هدف ما برای تامین 2050 درصد برق آلمان از منابع تجدیدپذیر تا سال 80 همچنان پابرجاست."

پنل های خورشیدی جدید

در آزمایشگاه ها، مبارزه دائمی برای بهبود کارایی وجود دارد. منابع انرژی تجدیدپذیر - به عنوان مثال، سلول های فتوولتائیک. سلول های خورشیدی که انرژی نوری ستاره ما را به الکتریسیته تبدیل می کنند، به رکورد 50 درصدی بازده نزدیک می شوند.

4. گرافن روی فوم برای تبدیل خورشیدی به بخار با MIT

با این حال، سیستم های موجود در بازار امروزه بازدهی بیش از 20 درصد را نشان نمی دهند. پانل های فتوولتائیک پیشرفته که بسیار کارآمد تبدیل می شوند انرژی طیف خورشیدی - از مادون قرمز، از طریق محدوده مرئی، تا فرابنفش - آنها در واقع نه یک، بلکه از چهار سلول تشکیل شده اند.

لایه های نیمه هادی بر روی یکدیگر قرار گرفته اند. هر یک از آنها مسئول به دست آوردن طیف متفاوتی از امواج از طیف هستند. این فناوری به اختصار CPV (فتوولتائیک متمرکز) نامیده می شود و قبلاً در فضا آزمایش شده است.

برای مثال، سال گذشته، مهندسان مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT) ماده‌ای متشکل از ورقه‌های گرافیتی ایجاد کردند که روی فوم کربن قرار گرفته بودند (4). در آب قرار می گیرد و توسط پرتوهای خورشید به آن هدایت می شود، بخار آب را تشکیل می دهد و تا 85 درصد از کل انرژی تابش خورشید را به آن تبدیل می کند.

مواد جدید بسیار ساده کار می کند - گرافیت متخلخل در قسمت بالایی آن قادر است کاملاً جذب و ذخیره انرژی خورشیدیو در پایین یک لایه کربن وجود دارد که تا حدی با حباب های هوا پر شده است (به طوری که مواد می توانند روی آب شناور شوند) که از خروج انرژی گرمایی به داخل آب جلوگیری می کند.

5. آنتن فتوولتائیک در مزرعه آفتابگردان

محلول های خورشیدی بخار قبلی برای اینکه کار کنند مجبور بودند پرتوهای خورشید را حتی هزار بار متمرکز کنند.

راه حل جدید MIT فقط به ده برابر غلظت نیاز دارد و کل تنظیمات را نسبتاً ارزان می کند.

یا شاید سعی کنید یک ظرف ماهواره را با یک گل آفتابگردان در یک فناوری ترکیب کنید؟ مهندسان Airlight Energy، یک شرکت سوئیسی مستقر در Biasca، می خواهند ثابت کنند که این امکان پذیر است.

آنها صفحات 5 متری مجهز به مجموعه های آرایه خورشیدی ساخته اند که شبیه آنتن های تلویزیون ماهواره ای یا تلسکوپ های رادیویی است و پرتوهای خورشید را مانند گل آفتابگردان (XNUMX) ردیابی می کند.

آنها قرار است جمع کننده های انرژی ویژه ای باشند که نه تنها برق سلول های فتوولتائیک را تامین می کنند، بلکه گرما، آب تمیز و حتی پس از استفاده از پمپ حرارتی، یخچال را تامین می کنند.

آینه های پراکنده بر روی سطح خود، تشعشعات خورشیدی برخوردی را منتقل می کنند و آن را حتی تا 2 بار بر روی پانل ها متمرکز می کنند. هر یک از شش پانل کاری مجهز به 25 تراشه فتوولتائیک هستند که توسط آب جریان یافته از طریق میکروکانال ها خنک می شوند.

به لطف تمرکز انرژی، ماژول های فتوولتائیک چهار برابر کارآمدتر کار می کنند. در صورت تجهیز به دستگاه نمک زدایی آب دریا، این واحد از آب گرم برای تولید 2500 لیتر آب شیرین در روز استفاده می کند.

در مناطق دورافتاده، تجهیزات تصفیه آب ممکن است به جای دستگاه های آب شیرین کن نصب شود. کل ساختار آنتن گل 10 متری را می توان تا کرد و به راحتی توسط یک کامیون کوچک حمل کرد. ایده جدید برای استفاده از انرژی خورشیدی در مناطق کمتر توسعه یافته سولارکیوسک (6) است.

این نوع دستگاه مجهز به روتر وای فای است و می تواند روزانه بیش از 200 گوشی تلفن همراه را شارژ کند یا یک یخچال کوچک را تغذیه کند که به عنوان مثال می توان داروهای ضروری را در آن نگهداری کرد. تاکنون ده ها کیوسک از این دست راه اندازی شده است. آنها عمدتاً در اتیوپی، بوتسوانا و کنیا فعالیت می کردند.

7. پروژه آسمان خراش Pertamina

معماری پر انرژی

آسمان خراش 99 طبقه Pertamina (7) که قرار است در جاکارتا، پایتخت اندونزی ساخته شود، قرار است به اندازه مصرف انرژی تولید کند. این اولین ساختمان به اندازه خود در جهان است. معماری ساختمان ارتباط نزدیکی با موقعیت مکانی داشت - فقط به تابش خورشیدی لازم اجازه ورود می دهد و به شما امکان می دهد بقیه انرژی خورشید را ذخیره کنید.

8. دیوار سبز در بارسلونا

برج کوتاه به عنوان یک تونل برای استفاده عمل می کند انرژی باد. پانل های فتوولتائیک در هر طرف تاسیسات نصب شده است که امکان تولید انرژی در طول روز و در هر زمان از سال را فراهم می کند.

این ساختمان دارای یک نیروگاه زمین گرمایی یکپارچه برای تکمیل انرژی خورشیدی و بادی خواهد بود.

در همین حال، محققان آلمانی از دانشگاه ینا پروژه ای برای «نماهای هوشمند» ساختمان ها آماده کرده اند. انتقال نور با فشار دادن یک دکمه قابل تنظیم است. آنها نه تنها به سلول های فتوولتائیک مجهز هستند، بلکه برای رشد جلبک ها برای تولید سوخت زیستی نیز مجهز هستند.

پروژه پنجره‌های هیدرولیک بزرگ (LaWin) توسط صندوق‌های اروپایی تحت برنامه Horizon 2020 پشتیبانی می‌شود. معجزه جوانه زدن فناوری سبز مدرن در نمای تئاتر Raval در بارسلون ارتباط چندانی با مفهوم فوق ندارد (8).

باغ عمودی طراحی شده توسط Urbanarbolismo کاملاً مستقل است. گیاهان توسط یک سیستم آبیاری آبیاری می شوند که پمپ های آن با انرژی تولید شده تغذیه می شوند پانل های فتوولتائیک با سیستم یکپارچه می شود.

آب نیز به نوبه خود از بارش حاصل می شود. آب باران از ناودان ها به مخزن ذخیره می ریزد و از آنجا توسط پمپ های خورشیدی پمپاژ می شود. منبع تغذیه خارجی وجود ندارد.

سیستم هوشمند گیاهان را بر اساس نیازشان آبیاری می کند. سازه های بیشتری از این نوع در مقیاس بزرگ ظاهر می شوند. به عنوان مثال، استادیوم ملی انرژی خورشیدی در کائوسیونگ، تایوان (9) است.

توسط معمار ژاپنی تویو ایتو طراحی شده و در سال 2009 راه اندازی شد، با 8844 سلول فتوولتائیک پوشیده شده است و می تواند تا 1,14 گیگاوات ساعت انرژی در سال تولید کند و 80 درصد از نیاز منطقه را تامین کند.

9. استادیوم خورشیدی در تایوان

آیا نمک های مذاب انرژی می گیرند؟

ذخیره انرژی به شکل نمک مذاب ناشناخته است. این فناوری در نیروگاه های بزرگ خورشیدی مانند ایوانپا که اخیراً در صحرای موهاوه افتتاح شده است، استفاده می شود. به گفته شرکت هنوز ناشناخته هالوتکنیک از کالیفرنیا، این تکنیک به قدری امیدوارکننده است که می‌توان کاربرد آن را در کل بخش انرژی، به ویژه انرژی‌های تجدیدپذیر، گسترش داد، البته که موضوع ذخیره‌سازی مازاد در مواجهه با کمبود انرژی یک مشکل کلیدی است.

نمایندگان شرکت می گویند که ذخیره انرژی از این طریق نصف قیمت باتری، انواع باتری های بزرگ است. از نظر هزینه می تواند با سیستم های ذخیره سازی پمپی رقابت کند که همانطور که می دانید فقط در شرایط مزرعه ای مطلوب قابل استفاده است. با این حال، این فناوری دارای معایبی است.

به عنوان مثال، تنها 70 درصد از انرژی ذخیره شده در نمک های مذاب را می توان مجدداً به عنوان برق استفاده کرد (90 درصد در باتری ها). هالوتکنیک در حال حاضر روی کارایی این سیستم ها از جمله استفاده از پمپ های حرارتی و مخلوط های مختلف نمک کار می کند.

10. مخازن نمک مذاب برای ذخیره انرژی

کارخانه نمایش در آزمایشگاه ملی ساندیا در آربوکرکی، نیومکزیکو، ایالات متحده راه اندازی شد. ذخیره انرژی با نمک مذاب این به طور خاص برای کار با فناوری CLFR طراحی شده است که از آینه هایی برای ذخیره انرژی خورشیدی برای گرم کردن مایع اسپری استفاده می کند.

این نمک مذاب در یک مخزن است. این سیستم نمک را از مخزن سرد (290 درجه سانتیگراد) می گیرد، از گرمای آینه ها استفاده می کند و مایع را تا دمای 550 درجه سانتیگراد گرم می کند و پس از آن به مخزن بعدی (10) منتقل می کند. در صورت نیاز، نمک مذاب با دمای بالا از یک مبدل حرارتی عبور داده می شود تا بخار برای تولید برق تولید شود.

در نهایت نمک مذاب به مخزن سرد برگردانده شده و این فرآیند در یک حلقه بسته تکرار می شود. مطالعات تطبیقی ​​نشان داده است که استفاده از نمک مذاب به عنوان سیال عامل امکان کارکرد در دماهای بالا، کاهش مقدار نمک مورد نیاز برای ذخیره سازی و رفع نیاز به دو مجموعه مبدل حرارتی در سیستم، کاهش هزینه و پیچیدگی سیستم را فراهم می کند.

راه حلی که ارائه می کند ذخیره انرژی در مقیاس کوچکتر، امکان نصب باتری پارافینی با کلکتورهای خورشیدی روی سقف وجود دارد. این یک فناوری است که در دانشگاه اسپانیایی کشور باسک (Universidad del Pais Vasco/Euskal Herriko Uniberstitatea) توسعه یافته است.

این برای استفاده توسط یک خانواده معمولی در نظر گرفته شده است. بدنه اصلی دستگاه از صفحات آلومینیومی غوطه ور در پارافین ساخته شده است. آب به عنوان یک وسیله انتقال انرژی استفاده می شود، نه به عنوان یک رسانه ذخیره. این وظیفه متعلق به پارافین است که گرما را از پانل های آلومینیومی می گیرد و در دمای 60 درجه سانتی گراد ذوب می شود.

در این اختراع، انرژی الکتریکی با خنک کردن موم آزاد می شود که گرما را به پانل های نازک می دهد. دانشمندان در تلاش هستند تا با جایگزینی پارافین با مواد دیگری مانند اسید چرب، کارایی این فرآیند را بیشتر بهبود بخشند.

انرژی در فرآیند انتقال فاز تولید می شود. نصب می تواند مطابق با الزامات ساخت و ساز ساختمان ها شکل متفاوتی داشته باشد. حتی می توانید سقف های به اصطلاح کاذب بسازید.

ایده های جدید، راه های جدید

چراغ های خیابانی که توسط شرکت هلندی Kaal Masten ساخته شده است، می توانند در هر مکانی نصب شوند، حتی در مناطق غیر برقی. برای کار کردن نیازی به شبکه برق ندارند. آنها فقط به لطف پنل های خورشیدی می درخشند.

ستون های این فانوس ها با پنل های خورشیدی پوشیده شده اند. طراح ادعا می کند که در طول روز آنها می توانند انرژی زیادی جمع کنند که سپس تمام شب می درخشند. حتی هوای ابری هم آنها را خاموش نمی کند. شامل مجموعه ای چشمگیر از باتری ها است لامپ های کم مصرف دیود ساطع نور.

Spirit (11)، همانطور که این چراغ قوه نامگذاری شد، هر چند سال یکبار باید تعویض شود. جالب اینجاست که از نظر محیطی، کار با این باتری ها آسان است.

در همین حال درختان خورشیدی در اسرائیل کاشته می شوند. در این کار هیچ چیز خارق‌العاده‌ای وجود نداشت، اگر به خاطر این واقعیت نبود که به جای برگ، پنل‌های خورشیدی در این کاشت‌ها نصب می‌شد که انرژی دریافت می‌کنند و سپس برای شارژ دستگاه‌های تلفن همراه، خنک کردن آب و پخش سیگنال Wi-Fi استفاده می‌شود.

طرحی که eTree نامیده می شود (12) از یک "تنه" فلزی تشکیل شده است که به بیرون و روی شاخه ها منشعب می شود. پنل های خورشیدی. انرژی دریافتی با کمک آنها به صورت محلی ذخیره می شود و می تواند از طریق درگاه USB به باتری گوشی های هوشمند یا تبلت ها "انتقال" کند.

12. درخت الکترونیکی درخت

همچنین برای تولید منبع آب برای حیوانات و حتی انسان استفاده خواهد شد. درختان نیز باید به عنوان فانوس در شب استفاده شوند.

آنها می توانند به نمایشگرهای کریستال مایع اطلاعات مجهز شوند. اولین ساختمان‌های این نوع در پارک خانادیو در نزدیکی شهر زیکرون یاکوف ظاهر شدند.

نسخه هفت پنل 1,4 کیلووات برق تولید می کند که می تواند 35 لپ تاپ متوسط ​​را تامین کند. در همین حال، پتانسیل انرژی های تجدیدپذیر هنوز در مکان های جدید کشف می شود، مانند جایی که رودخانه ها به دریا می ریزند و با آب شور یکی می شوند.

گروهی از دانشمندان موسسه فناوری ماساچوست (MIT) تصمیم گرفتند پدیده‌های اسمز معکوس را در محیط‌هایی که در آن آب‌هایی با سطوح مختلف شوری مخلوط می‌شوند، مطالعه کنند. در مرز این مراکز اختلاف فشار وجود دارد. هنگامی که آب از این مرز عبور می کند، شتاب می گیرد که منبع انرژی قابل توجهی است.

دانشمندان دانشگاه بوستون برای آزمایش این پدیده در عمل زیاد راه نرفته اند. آنها محاسبه کردند که آب های این شهر که به دریا می ریزد، می تواند انرژی کافی برای رفع نیازهای مردم محلی تولید کند. امکانات درمانی.