Clima quente para inovação. A luta contra o aquecimento global desenvolve tecnologia

A mudança climática é uma das ameaças globais mais frequentemente citadas. Podemos dizer com segurança que, atualmente, quase tudo o que está sendo criado, construído, construído e planejado nos países desenvolvidos leva em conta o problema do aquecimento global e das emissões de gases de efeito estufa em grande escala.

Provavelmente, ninguém negará que a divulgação do problema das mudanças climáticas levou, entre outras coisas, a um forte impulso ao desenvolvimento de novas tecnologias. Já escrevemos e escreveremos muitas vezes sobre o próximo recorde de eficiência dos painéis solares, a melhoria das turbinas eólicas ou a busca por métodos inteligentes de armazenamento e distribuição de energia de fontes renováveis.

De acordo com o já citado Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC), estamos lidando com um sistema climático em aquecimento, causado principalmente pelo aumento das emissões de gases de efeito estufa e pelo aumento da concentração de gases de efeito estufa na atmosfera. Os resultados do modelo estimados pelo IPCC sugerem que, para ter uma chance de limitar o aquecimento a menos de 2°C, as emissões globais devem atingir o pico antes de 2020 e depois ser mantidas em 50-80% até 2050.

Com zero emissões na minha cabeça

Os avanços tecnológicos impulsionados por – vamos chamá-lo de forma mais ampla – “consciência climática” são, em primeiro lugar, a ênfase na eficiência de produção e consumo de energiaporque a redução do uso de energia pode ter um impacto significativo nas emissões de gases de efeito estufa.

O segundo é o suporte de alto potencial, como biocombustível i energia eólica.

Em terceiro lugar - pesquisa e inovação tecnológicanecessários para garantir opções de baixo carbono no futuro.

O primeiro imperativo é o desenvolvimento tecnologias de emissão zero. Se a tecnologia não pode funcionar sem emissões, pelo menos os resíduos emitidos devem ser matéria-prima para outros processos (reciclagem). Este é o lema tecnológico da civilização ecológica sobre a qual construímos nossa luta contra o aquecimento global.

Hoje, a economia mundial é realmente dependente da indústria automotiva. Especialistas vinculam suas esperanças ecológicas a isso. Embora não se possa dizer que sejam isentos de emissões, certamente não emitem gases de escape no local onde circulam. O controle de emissões in situ é considerado mais fácil e barato, mesmo quando se trata da queima de combustíveis fósseis. É por isso que muito dinheiro foi gasto nos últimos anos em inovação e desenvolvimento de veículos elétricos – também na Polônia.

Claro, é melhor que a segunda parte do sistema também seja livre de emissões – a produção de eletricidade que o carro usa da rede. No entanto, esta condição pode ser cumprida gradualmente mudando a energia para . Portanto, um carro elétrico viajando na Noruega, onde a maior parte da eletricidade vem de usinas hidrelétricas, já está perto de zero emissões.

No entanto, a consciência climática é mais profunda, por exemplo, em processos e materiais para a produção e reciclagem de pneus, carrocerias ou baterias. Ainda há espaço para melhorias nessas áreas, mas - como bem sabem os leitores do MT - os autores das inovações tecnológicas e materiais que ouvimos quase todos os dias têm exigências ambientais profundamente enraizadas em suas cabeças.

Construção de um edifício modular de 30 andares na China

Eles são tão importantes nos cálculos econômicos e energéticos quanto os veículos. nossas casas. Os edifícios consomem 32% da energia mundial e são responsáveis ​​por 19% das emissões de gases de efeito estufa, de acordo com relatórios da Global Economic and Climate Commission (GCEC). Além disso, o setor da construção é responsável por 30-40% dos resíduos deixados no mundo.

Você pode ver o quanto a indústria da construção precisa de inovação verde. Um deles é, por exemplo, o método de construção modular z elementos pré-fabricados (embora, francamente, esta seja uma inovação que vem sendo desenvolvida há décadas). Os métodos que permitiram ao Broad Group construir um hotel de 30 andares na China em quinze dias (2), otimizar a produção e reduzir o impacto ambiental. Por exemplo, quase 100% de aço reciclado é usado na construção e a produção de 122 módulos na fábrica reduziu significativamente a quantidade de resíduos de construção.

Tire mais do sol

Como as análises do ano passado de cientistas britânicos da Universidade de Oxford mostraram, até 2027, até 20% da eletricidade consumida no mundo poderá vir de sistemas fotovoltaicos (3). Os avanços tecnológicos e a superação das barreiras ao uso em massa significam que o custo da eletricidade gerada dessa forma está caindo tão rapidamente que em breve será mais barata do que a energia de fontes convencionais.

Desde a década de 80, os preços dos painéis fotovoltaicos caíram cerca de 10% ao ano. A pesquisa ainda está em andamento para melhorar eficiência celular. Um dos últimos relatórios nessa área é a conquista de cientistas da Universidade George Washington, que conseguiram construir um painel solar com eficiência de 44,5%. O dispositivo utiliza concentradores fotovoltaicos (PVCs), em que as lentes focalizam os raios do sol em uma célula com área inferior a 1 mm.², e consiste em várias células interconectadas, que juntas captam quase toda a energia do espectro da luz solar. Anteriormente, inclusive A Sharp conseguiu atingir mais de 40% de eficiência em células solares usando uma técnica semelhante - equipando os painéis com lentes Fresnel que focalizam a luz que atinge o painel.

O sol é "apanhado" na cidade grande

Outra ideia para tornar os painéis solares mais eficientes é dividir a luz do sol antes que ela atinja os painéis. O fato é que células projetadas especificamente para a percepção de cores individuais do espectro poderiam "coletar" fótons com mais eficiência. Cientistas do Instituto de Tecnologia da Universidade da Califórnia que estão trabalhando nesta solução esperam exceder o limite de eficiência de 50% para painéis solares.

Energia com um coeficiente mais alto

Em conexão com o desenvolvimento de fontes de energia renováveis, o trabalho está em andamento para desenvolver o chamado. redes de energia inteligentes -. As fontes de energia renováveis ​​são fontes distribuídas, ou seja, a potência unitária é geralmente inferior a 50 MW (máximo 100), instalada próximo ao receptor final de energia. No entanto, com um número suficientemente grande de fontes dispersas em uma pequena área do sistema de energia, e graças às oportunidades oferecidas pelas redes, torna-se benéfico combinar essas fontes em um sistema controlado pelo operador, criando "usina virtual ». Seu objetivo é concentrar a geração distribuída em uma rede logicamente conectada, aumentando a eficiência técnica e econômica da produção de eletricidade. A geração distribuída localizada próxima aos consumidores de energia também pode usar recursos de combustível local, incluindo biocombustíveis e energia renovável, e até mesmo resíduos municipais.

Isso deve desempenhar um papel importante na criação de usinas virtuais. armazenamento de energia, permitindo que a geração de energia seja adaptada às mudanças diárias na demanda dos consumidores. Normalmente, esses reservatórios são baterias ou supercapacitores. As usinas hidrelétricas reversíveis podem desempenhar um papel semelhante. Está em andamento um trabalho intensivo para desenvolver novas tecnologias para armazenar energia, por exemplo, em sal fundido ou usando a produção eletrolítica de hidrogênio.

Curiosamente, as famílias americanas consomem a mesma quantidade de eletricidade hoje que consumiam em 2001. Esses são os dados dos governos locais responsáveis ​​pela gestão de energia, publicados na virada de 2013 e 2014, informa a Associated Press. Segundo especialistas citados pela agência, isso se deve principalmente às novas tecnologias, economia e melhoria da eficiência energética dos eletrodomésticos. De acordo com a Associação de Fabricantes de Eletrodomésticos, o consumo médio de energia de aparelhos de ar condicionado comuns nos EUA caiu até 2001% desde 20. O consumo de energia de todos os eletrodomésticos foi reduzido na mesma medida, incluindo TVs com telas LCD ou LED que consomem até 80% menos energia do que os equipamentos antigos!

Uma das agências do governo norte-americano preparou uma análise na qual comparou vários cenários para o desenvolvimento do balanço energético da civilização moderna. A partir disso, prevendo uma alta saturação da economia com tecnologias de TI, seguiu-se que até 2030 apenas nos EUA foi possível reduzir o consumo de energia em uma quantidade igual à eletricidade gerada por trinta usinas de 600 megawatts. Quer atribuamos isso à economia ou, de forma mais geral, ao meio ambiente e clima da Terra, o saldo é bastante positivo.