Теплий клімат для інновацій. Боротьба із глобальним потеплінням розвиває технології

Зміна клімату є однією з найбільш поширених глобальних загроз. Можна сміливо сказати, що нині практично все, що створюється, будується, будується та планується у розвинених країнах, масштабно враховує проблему глобального потепління та викидів парникових газів.

Напевно, ніхто не заперечуватиме, що розголос проблеми зміни клімату привів, у тому числі, до сильного поштовху до розвитку нових технологій. Ми багато разів писали і писатимемо про чергові рекорди ефективності сонячних батарей, удосконалення вітряків або пошук інтелектуальних методів зберігання та розподілу енергії з відновлюваних джерел.

Згідно з неодноразово цитованою Міжурядовою групою експертів зі зміни клімату (МГЕЗК), ми маємо справу з потеплінням кліматичної системи, яке в основному спричинене збільшенням викидів парникових газів та збільшенням концентрації парникових газів в атмосфері. Результати моделей, оцінених МГЕЗК, дозволяють припустити, що для того, щоб мати шанс обмежити потепління не більше ніж на 2°С, глобальні викиди повинні досягти піку до 2020 р., а потім підтримуватись на рівні 50-80% до 2050 р.

З нульовими викидами в голові

Розвиток технологій, викликаний — назвемо це ширше — «поінформованістю про клімат», — це, по-перше, акцент на ефективність виробництва та споживання енергіїоскільки скорочення використовуваної енергії може вплинути на викиди парникових газів.

Другий – підтримка високого потенціалу, таких як біопаливо i енергія вітру.

По-третє - дослідження та технологічні інноваціїнеобхідне забезпечення низьковуглецевих варіантів у майбутньому.

Перший імператив – це розвиток технології з нульовим рівнем викидів. Якщо технологія не може працювати без викидів, то, принаймні, відходи, що викидаються, повинні бути сировиною для інших процесів (рециклінг). Це технологічний девіз екологічної цивілізації, де ми будуємо нашу боротьбу з глобальним потеплінням.

Сьогодні світова економіка фактично залежить від автомобільної промисловості. Із цим фахівці пов'язують свої еко-надії. Хоча не можна сказати, що вони беземісійні, але точно не виділяють вихлопних газів у тому місці, де вони рухаються. Контроль викидів на місці вважається простішим і дешевшим, навіть коли йдеться про спалювання викопного палива. Ось чому останніми роками було витрачено багато грошей на інновації та розробку електромобілів, зокрема й у Польщі.

Звичайно, найкраще, щоб і друга частина системи була без викидів – виробництво електроенергії, яку автомобіль використовує із мережі. Однак цю умову можна поступово виконати, переключивши енергію на . Тому електромобіль, що подорожує Норвегією, де більшість електроенергії надходить від гідроелектростанцій, вже близький до нульового рівня викидів.

Однак обізнаність про клімат йде глибше, наприклад, у процеси та матеріали для виробництва та переробки шин, кузовів автомобілів або акумуляторів. У цих областях ще є куди вдосконалюватись, але – як чудово знають читачі «МТ» – у авторів технологічних та матеріальних новинок, про які ми чуємо мало не щодня, глибоко вкоренилися в голові екологічні вимоги.

Будівництво 30-поверхової модульної будівлі в Китаї

Вони так само важливі в економічних та енергетичних розрахунках, як і транспортні засоби. наші будинки. Згідно з звітами Комісії з глобальної економіки та клімату (GCEC), будівлі споживають 32% світової енергії та несуть відповідальність за 19% викидів парникових газів. Крім того, на будівельний сектор припадає 30-40% сміття, що залишається у світі.

Ви бачите, наскільки будівельна галузь потребує «зелених» інновацій. Одним із них є, наприклад, метод модульного будівництва z збірні елементи (Хоча, відверто кажучи, це нововведення, що розробляється десятиліттями). Методи, які дозволили Broad Group побудувати 30-поверховий готель у Китаї за п'ятнадцять днів (2), дозволяють оптимізувати виробництво та знизити вплив на навколишнє середовище. Наприклад, у будівництві використано майже 100% переробленої сталі, а виготовлення 122 модулів на заводі значно скоротило кількість сміття.

Витиснути більше із сонця

Як показали торішні аналізи британських учених з Оксфордського університету, до 2027 року до 20% електроенергії, що споживається у світі, може припадати на фотоелектричні системи (3). Технічний прогрес плюс подолання бар'єрів масового використання означають, що вартість електроенергії, що виробляється таким чином, знижується настільки швидко, що незабаром вона буде дешевшою, ніж енергія зі звичайних джерел.

З 80-х ціни на фотоелектричні панелі падали приблизно на 10% на рік. Дослідження все ще продовжуються для покращення ефективність комірки. Одним із останніх повідомлень у цій галузі є інформація про досягнення вчених з Університету Джорджа Вашингтона, яким вдалося побудувати сонячну панель із ККД 44,5%. У пристрої використовуються фотогальванічні концентратори (ФГЕ), в яких лінзи фокусують сонячні промені на комірку площею менше ніж 1 мм.², і складається з кількох пов'язаних між собою осередків, які разом уловлюють майже всю енергію із спектру сонячного світла. Раніше, зокрема. Sharp вдалося досягти ефективності сонячних елементів більше 40% завдяки аналогічній методиці - оснащенню панелей лінзами Френеля, які фокусують світло, що потрапляє на панель.

Сонце «спіймано» у великому місті

Ще одна ідея підвищення ефективності сонячних батарей полягає в тому, щоб розділити сонячне світло, перш ніж воно потрапить на панелі. Справа в тому, що клітини, призначені саме для сприйняття окремих кольорів спектру, могли більш ефективно "збирати" фотони. Вчені з Університету Каліфорнійського технологічного інституту США, які працюють над цим рішенням, сподіваються перевищити поріг 50% ефективності сонячних панелей.

Енергія з вищим коефіцієнтом

У зв'язку з розвитком відновлюваних джерел електроенергії ведуться роботи з розвитку т.зв. розумні енергетичні мережі -. Відновлювані джерела енергії – це розподілені джерела, тобто. одиничною потужністю зазвичай менше 50 МВт (максимум 100), встановлені поблизу кінцевого одержувача енергії. Однак при досить великій кількості джерел, розосереджених на невеликій площі енергосистеми, і завдяки можливостям, які пропонують мережі, стає вигідно об'єднати ці джерела в одну керовану оператором систему, створивши «віртуальна електростанція ». Його мета – сконцентрувати розподілену генерацію в одну логічно пов'язану мережу, підвищивши технічну та економічну ефективність виробництва електроенергії. Розподілена генерація, розташована в безпосередній близькості від споживачів енергії, також може використовувати місцеві паливні ресурси, включаючи біопаливо та енергію з відновлюваних джерел, а також комунальні відходи.

Це має відігравати важливу роль у створенні віртуальних електростанцій. сховище енергіїщо дозволяє пристосовувати вироблення електроенергії до щоденних змін споживчого попиту. Зазвичай, такими резервуарами є акумуляторні батареї або суперконденсатори. Аналогічну роль можуть грати і гідроакумулюючі електростанції. Ведуться інтенсивні роботи з розробки нових технологій зберігання енергії, наприклад, розплавленої солі або за допомогою електролітичного виробництва водню.

Цікаво, що американські домогосподарства сьогодні споживають стільки ж електроенергії, як і 2001 року. Такими є дані органів місцевого самоврядування, які відповідають за енергетичне управління, опубліковані на рубежі 2013 і 2014 років, передає агентство Ассошіейтед Прес. За словами експертів, яких цитує агентство, переважно це пов'язано з новими технологіями, економією та підвищенням енергоефективності побутової техніки. За даними Асоціації виробників побутової техніки, середнє енергоспоживання пристроїв кондиціювання повітря, поширених у США, з 2001 року знизилося на 20%. Енергоспоживання всіх побутових приладів зменшилося однаковою мірою, у тому числі телевізори, рідкокристалічні або світлодіодні дисплеї яких споживають до 80% менше енергії, ніж старе обладнання!

Одне з американських урядових агенцій підготувало аналіз, у якому порівняло різні сценарії розвитку енергетичного балансу сучасної цивілізації. З цього, що передбачає високу насиченість економіки ІТ-технологіями, випливало, що до 2030 року тільки в США вдалося знизити енергоспоживання на величину, рівну електроенергії, що виробляється тридцятьма 600-мегаватними електростанціями. Незалежно від того, чи ми пояснюємо це заощадженнями, чи, в більш загальному сенсі, говоримо про навколишнє середовище та клімат Землі, баланс цілком позитивний.