Energia renovável - pertence ao século XNUMX

No site da BP Statistical Review of World Energy, você pode encontrar informações de que, até 2030, o consumo mundial de energia excederá o nível atual em cerca de um terço. Portanto, o desejo dos países desenvolvidos é atender às necessidades crescentes com o auxílio de tecnologias “verdes” de fontes renováveis ​​(RES).

1. Parque eólico offshore

Na Polônia, até 2020, 19% da energia deve vir dessas fontes. Nas condições atuais, esta não é uma energia barata, por isso se desenvolve principalmente graças ao apoio financeiro dos estados.

De acordo com uma análise de 2013 do Renewable Energy Institute, o custo de produção de 1 MWh energia renovável varia, dependendo da fonte, de 200 a até 1500 zł.

Para efeito de comparação, o preço de atacado de 1 MWh de eletricidade em 2012 foi de aproximadamente 200 PLN. O mais barato nesses estudos foi obter energia de usinas de combustão multicombustíveis, ou seja, co-queima e gás de aterro. A energia mais cara é obtida da água e das águas termais.

As formas mais conhecidas e visíveis de FER, ou seja, turbinas eólicas (1) e painéis solares (2), são mais caras. No entanto, a longo prazo, os preços do carvão e, por exemplo, da energia nuclear aumentarão inevitavelmente. Vários estudos (por exemplo, um estudo do grupo RWE em 2012) mostram que as categorias "conservador" e "nacional", ou seja, fontes de energia tornar-se-á mais caro a longo prazo (3).

E isso fará das energias renováveis ​​uma alternativa não só ambiental, mas também econômica. Por vezes, esquece-se que os combustíveis fósseis também são fortemente subsidiados pelo Estado, e o seu preço, em regra, não tem em conta o impacto negativo que tem no ambiente.

Coquetel solar-água-vento

Em 2009, os professores Mark Jacobson (Stanford University) e Mark DeLucchi (Universidade da Califórnia, Davis) publicaram um artigo na Scientific American argumentando que até 2030 o mundo inteiro poderia mudar para energia renovável. Na primavera de 2013, eles repetiram seus cálculos para o estado americano de Nova York.

Na opinião deles, em breve poderá abandonar completamente os combustíveis fósseis. Isso é fontes renováveis você pode obter a energia necessária para o transporte, a indústria e a população. A energia virá da chamada mistura WWS (vento, água, sol – vento, água, sol).

Cerca de 40% da energia virá de parques eólicos offshore, dos quais cerca de treze mil precisarão ser implantados. Em terra, serão necessárias mais de 4 pessoas. turbinas que fornecerão outros 10% da energia. Os próximos 10% virão de quase XNUMX% das fazendas solares com tecnologia de concentração de radiação.

As instalações fotovoltaicas convencionais adicionarão 10% umas às outras. Outros 18% virão de instalações solares - em residências, prédios públicos e sedes corporativas. A energia que falta será reposta por usinas geotérmicas, usinas hidrelétricas, geradores de maré e todas as outras fontes de energia renovável.

Os cientistas calcularam que através do uso de um sistema baseado em energia renovável a demanda por energia – devido à maior eficiência de tal sistema – cairá em todo o estado em cerca de 37%, e os preços da energia se estabilizarão.

Mais empregos serão criados do que serão perdidos, pois toda a energia será produzida no estado. Além disso, estima-se que cerca de 4 pessoas morrerão todos os anos devido à redução da poluição do ar. menos pessoas, e o custo da poluição cairá em US$ 33 bilhões por ano.

3. Preços de energia até 2050 - estudo RWE

Isso significa que todo o investimento será recompensado em cerca de 17 anos. É possível que seja mais rápido, já que o Estado poderia vender parte da energia. As autoridades do Estado de Nova York compartilham o otimismo desses cálculos? Acho que um pouco sim e um pouco não.

Afinal, eles não “abandonam” tudo para tornar a proposta uma realidade, mas, claro, investem em tecnologias de produção Energia renovável. O ex-prefeito de Nova York, Michael Bloomberg, anunciou há alguns meses que o maior aterro do mundo, Freshkills Park, em Staten Island, seria convertido em uma das maiores usinas de energia solar do mundo.

Onde o lixo de Nova York se decompõe, 10 megawatts de energia serão gerados. O restante do território Freshkills, ou quase 600 hectares, será transformado em áreas verdes com caráter de parque.

Onde estão as regras renováveis

Muitos países já estão a caminho de um futuro mais verde. Há muito que os países escandinavos ultrapassaram o limite de 50% para obter energia a partir de fontes renováveis. De acordo com dados publicados no outono de 2014 pela organização ambientalista internacional WWF, a Escócia já produz mais energia a partir de moinhos de vento do que todas as famílias escocesas precisam.

Esses números mostram que, em outubro de 2014, as turbinas eólicas escocesas produziram eletricidade equivalente a 126% das necessidades das residências locais. No geral, 40% da energia produzida nesta região vem de fontes renováveis.

Ze fontes renováveis mais da metade da energia espanhola vem. Metade dessa metade vem de fontes de água. Um quinto de toda a energia espanhola vem de parques eólicos. Na cidade mexicana de La Paz, por sua vez, há uma usina solar Aura Solar I com capacidade de 39 MW.

Além disso, está em fase de conclusão a instalação de uma segunda fazenda Groupotec I de 30 MW, graças à qual a cidade poderá em breve ser totalmente abastecida com energia de fontes renováveis. Um exemplo de país que tem implementado consistentemente uma política de aumento da participação de energia de fontes renováveis ​​ao longo dos anos é a Alemanha.

Segundo a Agora Energiewende, em 2014 as energias renováveis ​​representaram 25,8% da oferta deste país. Até 2020, a Alemanha deve receber mais de 40% dessas fontes. A transformação energética da Alemanha não se trata apenas do abandono da energia nuclear e do carvão em favor da energia renovável no setor de energia.

Não se deve esquecer que a Alemanha também é líder na criação de soluções para "casas passivas", que em grande parte dispensam sistemas de aquecimento. “Nossa meta de ter 2050% da eletricidade da Alemanha proveniente de fontes renováveis ​​até 80 continua em vigor”, disse recentemente a chanceler alemã Angela Merkel.

Novos painéis solares

Nos laboratórios, há uma luta constante para melhorar a eficiência. energia renovável – por exemplo, células fotovoltaicas. As células solares, que convertem a energia da luz da nossa estrela em eletricidade, estão se aproximando de um recorde de eficiência de 50%.

4. Grafeno em espuma para conversão de energia solar para vapor com MIT

No entanto, os sistemas no mercado hoje mostram uma eficiência não superior a 20%. Painéis fotovoltaicos de última geração que convertem com tanta eficiência energia do espectro solar - do infravermelho, passando pela faixa visível, até o ultravioleta - na verdade, eles consistem não de uma, mas de quatro células.

Camadas de semicondutores são sobrepostas umas às outras. Cada um deles é responsável por obter uma gama diferente de ondas do espectro. Essa tecnologia é abreviada como CPV (concentrador fotovoltaico) e foi testada anteriormente no espaço.

No ano passado, por exemplo, engenheiros do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) criaram um material composto por flocos de grafite colocados em espuma de carbono (4). Colocado na água e direcionado a ele pelos raios do sol, ele forma vapor de água, convertendo até 85% de toda a energia da radiação solar nele.

O novo material funciona de forma muito simples - o grafite poroso em sua parte superior é capaz de absorver e armazenar energia solare na parte inferior há uma camada de carbono, parcialmente preenchida com bolhas de ar (para que o material possa flutuar na água), evitando que a energia térmica escape para a água.

5. Antenas fotovoltaicas em um campo de girassóis

As soluções solares a vapor anteriores tinham que concentrar os raios do sol até mil vezes para funcionar.

A nova solução do MIT requer apenas dez vezes a concentração, tornando toda a configuração relativamente barata.

Ou talvez tentar combinar uma antena parabólica com um girassol em uma tecnologia? Engenheiros da Airlight Energy, uma empresa suíça com sede em Biasca, querem provar que é possível.

Eles desenvolveram placas de 5 metros equipadas com complexos de painéis solares que se assemelham a antenas de TV via satélite ou radiotelescópios e rastreiam os raios do sol como girassóis (XNUMX).

Eles devem ser coletores de energia especiais, fornecendo não apenas eletricidade para células fotovoltaicas, mas também calor, água limpa e até mesmo, após o uso de uma bomba de calor, alimentar um refrigerador.

Espelhos espalhados em sua superfície transmitem a radiação solar incidente e a concentram nos painéis, até 2 vezes. Cada um dos seis painéis de trabalho está equipado com 25 chips fotovoltaicos resfriados por água que flui através de microcanais.

Graças à concentração de energia, os módulos fotovoltaicos funcionam com quatro vezes mais eficiência. Quando equipada com uma usina de dessalinização de água do mar, a unidade utiliza água quente para produzir 2500 litros de água doce por dia.

Em áreas remotas, equipamentos de filtragem de água podem ser instalados em vez de usinas de dessalinização. Toda a estrutura da antena de flores de 10 m pode ser dobrada e facilmente transportada por um pequeno caminhão. Nova ideia para uso de energia solar em áreas menos desenvolvidas é Solarkiosk (6).

Este tipo de unidade está equipada com um router Wi-Fi e pode carregar mais de 200 telemóveis por dia ou alimentar um mini-frigorífico onde, por exemplo, podem ser armazenados medicamentos essenciais. Dezenas desses quiosques já foram lançados. Eles operavam principalmente na Etiópia, Botsuana e Quênia.

7. Projeto de arranha-céus Pertamina

Arquitetura energética

O arranha-céu Pertamina (99), de 7 andares, que está planejado para ser construído em Jacarta, capital da Indonésia, deve produzir tanta energia quanto consome. Este é o primeiro edifício do seu tamanho no mundo. A arquitetura do edifício estava intimamente relacionada com a localização - permite apenas a entrada da radiação solar necessária, permitindo poupar o resto da energia solar.

8. Muralha Verde em Barcelona

A torre truncada funciona como um túnel para usar energia eólica. Painéis fotovoltaicos são instalados em cada lado da instalação, o que permite a produção de energia ao longo do dia, em qualquer época do ano.

O edifício terá uma usina geotérmica integrada para complementar a energia solar e eólica.

Enquanto isso, pesquisadores alemães da Universidade de Jena prepararam um projeto para "fachadas inteligentes" de edifícios. A transmissão de luz pode ser ajustada pressionando um botão. Não só estão equipados com células fotovoltaicas, mas também para o cultivo de algas para a produção de biocombustíveis.

O projeto Janelas Hidráulicas de Grandes Áreas (LaWin) é apoiado por fundos europeus no âmbito do programa Horizonte 2020. O milagre da tecnologia verde moderna que brota na fachada do Teatro Raval em Barcelona tem pouco a ver com o conceito acima (8).

O jardim vertical projetado pela Urbanarbolismo é totalmente autônomo. As plantas são irrigadas por um sistema de irrigação cujas bombas são alimentadas por energia gerada painéis fotovoltaicos integra com o sistema.

A água, por sua vez, vem da precipitação. A água da chuva flui pelas calhas para um tanque de armazenamento, de onde é bombeada por bombas movidas a energia solar. Não há fonte de alimentação externa.

O sistema inteligente rega as plantas de acordo com as suas necessidades. Mais e mais estruturas deste tipo estão aparecendo em grande escala. Um exemplo é o Solar Powered National Stadium em Kaohsiung, Taiwan (9).

Projetado pelo arquiteto japonês Toyo Ito e comissionado em 2009, é coberto por 8844 células fotovoltaicas e pode gerar até 1,14 gigawatt-hora de energia por ano, suprindo 80% das necessidades da área.

9. Estádio solar em Taiwan

Os sais fundidos obterão energia?

Armazenamento de energia na forma de sal fundido é desconhecida. Essa tecnologia é usada em grandes usinas de energia solar, como a recém-inaugurada Ivanpah no deserto de Mojave. Segundo a ainda desconhecida Halotechnics da Califórnia, esta técnica é tão promissora que sua aplicação pode ser estendida a todo o setor de energia, especialmente as renováveis, é claro, onde a questão do armazenamento de excedentes diante da escassez de energia é um problema fundamental.

Os representantes da empresa dizem que armazenar energia dessa maneira custa metade do preço das baterias, vários tipos de baterias grandes. Em termos de custo, pode competir com sistemas de armazenamento bombeado, que, como você sabe, só podem ser usados ​​em condições de campo favoráveis. No entanto, esta tecnologia tem suas desvantagens.

Por exemplo, apenas 70% da energia armazenada em sais fundidos pode ser reutilizada como eletricidade (90% em baterias). A Halotechnics está atualmente trabalhando na eficiência desses sistemas, incluindo o uso de bombas de calor e várias misturas de sal.

10. Tanques de sal fundido para armazenamento de energia

A planta de demonstração foi comissionada nos Laboratórios Nacionais Sandia em Arbuquerque, Novo México, EUA. armazenamento de energia com sal fundido. Ele é projetado especificamente para trabalhar com a tecnologia CLFR, que usa espelhos que armazenam energia solar para aquecer o líquido de pulverização.

É sal fundido em um tanque. O sistema retira o sal do tanque frio (290°C), aproveita o calor dos espelhos e aquece o líquido a uma temperatura de 550°C, após o que o transfere para o tanque seguinte (10). Quando necessário, o sal fundido em alta temperatura passa por um trocador de calor para gerar vapor para geração de energia.

Finalmente, o sal fundido é devolvido ao reservatório frio e o processo é repetido em circuito fechado. Estudos comparativos mostraram que o uso de sal fundido como fluido de trabalho permite a operação em altas temperaturas, reduz a quantidade de sal necessária para armazenamento e elimina a necessidade de dois conjuntos de trocadores de calor no sistema, reduzindo o custo e a complexidade do sistema.

Uma solução que oferece armazenamento de energia em menor escala, é possível instalar uma bateria de parafina com coletores solares no telhado. Esta é uma tecnologia desenvolvida na Universidade Espanhola do País Basco (Universidad del Pais Vasco/Euskal Herriko Uniberstitatea).

Destina-se a ser utilizado pelo agregado familiar médio. O corpo principal do aparelho é feito de placas de alumínio imersas em parafina. A água é usada como meio de transferência de energia, não como meio de armazenamento. Essa tarefa pertence à parafina, que absorve o calor dos painéis de alumínio e derrete a uma temperatura de 60°C.

Nesta invenção, a energia elétrica é liberada pelo resfriamento da cera, que libera calor para os painéis finos. Os cientistas estão trabalhando para melhorar ainda mais a eficiência do processo, substituindo a parafina por outro material, como um ácido graxo.

A energia é produzida no processo de transição de fase. A instalação pode ter uma forma diferente de acordo com os requisitos de construção dos edifícios. Você pode até construir os chamados tetos falsos.

Novas ideias, novos caminhos

A iluminação pública, desenvolvida pela empresa holandesa Kaal Masten, pode ser instalada em qualquer lugar, mesmo em áreas não eletrificadas. Eles não precisam de uma rede elétrica para operar. Eles brilham apenas graças aos painéis solares.

Os pilares desses faróis são cobertos com painéis solares. O designer afirma que durante o dia eles podem acumular tanta energia que brilham a noite toda. Mesmo o tempo nublado não vai desligá-los. Inclui um impressionante conjunto de baterias lâmpadas economizadoras de energia DIODO EMISSOR DE LUZ.

A Spirit (11), como esta lanterna foi nomeada, precisa ser substituída a cada poucos anos. Curiosamente, do ponto de vista ambiental, essas baterias são fáceis de manusear.

Enquanto isso, árvores solares estão sendo plantadas em Israel. Não haveria nada de extraordinário nisso se não fosse o fato de que, em vez de folhas, são instalados painéis solares nessas plantações, que recebem energia, que é usada para carregar dispositivos móveis, resfriar água e transmitir um sinal de Wi-Fi.

O projeto, denominado eTree (12), consiste em um "tronco" de metal que se ramifica, e nos galhos painéis solares. A energia recebida com a ajuda deles é armazenada localmente e pode ser “transferida” para as baterias dos smartphones ou tablets através de uma porta USB.

12. Árvore de árvore eletrônica

Também será usado para produzir uma fonte de água para animais e até humanos. As árvores também devem ser usadas como lanternas à noite.

Eles podem ser equipados com displays de cristal líquido de informação. Os primeiros edifícios deste tipo apareceram no Parque Khanadiv, perto da cidade de Zikhron Yaakov.

A versão de sete painéis gera 1,4 quilowatts de energia, que pode alimentar 35 laptops médios. Enquanto isso, o potencial de energia renovável ainda está sendo descoberto em novos lugares, como onde os rios desaguam no mar e se fundem com a água salgada.

Um grupo de cientistas do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) decidiu estudar os fenômenos de osmose reversa em ambientes nos quais se misturam águas de diferentes níveis de salinidade. Há uma diferença de pressão na fronteira desses centros. Quando a água passa por esse limite, ela acelera, o que é uma fonte de energia significativa.

Cientistas da Universidade de Boston não foram longe para testar esse fenômeno na prática. Calcularam que as águas desta cidade, desaguando no mar, poderiam gerar energia suficiente para suprir as necessidades da população local. estação de tratamento de esgoto.