Ciepły klimat dla innowacji. Walka z globalnym ociepleniem rozwija technologię

Zmiana klimatu to jedno z najczęściej wymienianych zagrożeń globalnych. Można śmiało powiedzieć, że obecnie prawie wszystko, co jest tworzone, budowane, budowane i planowane w krajach rozwiniętych, uwzględnia na dużą skalę problem globalnego ocieplenia i emisji gazów cieplarnianych.

Chyba nikt nie zaprzeczy, że nagłośnienie problemu zmian klimatycznych doprowadziło m.in. do silnego bodźca do rozwoju nowych technologii. Pisaliśmy i będziemy wielokrotnie pisać o kolejnym rekordzie sprawności paneli słonecznych, ulepszaniu turbin wiatrowych czy poszukiwaniu inteligentnych metod magazynowania i dystrybucji energii ze źródeł odnawialnych.

Według wielokrotnie cytowanego Międzyrządowego Zespołu ds. Zmian Klimatu (IPCC) mamy do czynienia z ocieplającym się systemem klimatycznym, który spowodowany jest głównie wzrostem emisji gazów cieplarnianych oraz wzrostem stężenia gazów cieplarnianych w atmosferze. Wyniki modelowe oszacowane przez IPCC sugerują, że aby mieć szansę na ograniczenie ocieplenia do mniej niż 2°C, globalne emisje muszą osiągnąć szczyt przed 2020 r., a następnie utrzymać się na poziomie 50-80% do 2050 r.

Z zerową emisją w mojej głowie

Postęp technologiczny napędzany – nazwijmy to szerzej – „świadomością klimatyczną” to przede wszystkim nacisk na efektywność produkcji i zużycia energiiponieważ zmniejszenie zużycia energii może mieć znaczący wpływ na emisje gazów cieplarnianych.

Drugi to wsparcie o dużym potencjale, jak np biopaliwo i Energia wiatrowa.

trzeci - badania i innowacje technologicznepotrzebne do zabezpieczenia opcji niskoemisyjnych w przyszłości.

Pierwszym imperatywem jest rozwój technologie zeroemisyjne. Jeśli technologia nie może działać bez emisji, to przynajmniej emitowane odpady muszą być surowcem do innych procesów (recykling). To technologiczne motto cywilizacji ekologicznej, na którym budujemy naszą walkę z globalnym ociepleniem.

Dziś światowa gospodarka jest faktycznie uzależniona od przemysłu motoryzacyjnego. Eksperci łączą z tym swoje eko-nadzieje. Choć nie można powiedzieć, że są bezemisyjne, na pewno nie emitują spalin w miejscu, w którym się poruszają. Uważa się, że kontrolowanie emisji in situ jest łatwiejsze i tańsze, nawet jeśli chodzi o spalanie paliw kopalnych. Dlatego w ostatnich latach na innowacje i rozwój pojazdów elektrycznych wydano dużo pieniędzy – także w Polsce.

Oczywiście najlepiej, aby bezemisyjna była również druga część systemu – produkcja energii elektrycznej, którą samochód wykorzystuje z sieci. Warunek ten można jednak stopniowo spełnić, przełączając energię na . Dlatego samochód elektryczny poruszający się po Norwegii, gdzie większość energii elektrycznej pochodzi z elektrowni wodnych, już teraz emituje prawie zero.

Świadomość klimatyczna sięga jednak głębiej, na przykład w procesach i materiałach do produkcji i recyklingu opon, karoserii czy akumulatorów. W tych obszarach jest jeszcze pole do ulepszeń, ale – jak doskonale wiedzą czytelnicy MT – twórcy innowacji technologicznych i materiałowych, o których słyszymy niemal codziennie, mają głęboko zakorzenione wymagania środowiskowe.

Budowa 30-piętrowego budynku modułowego w Chinach

Są tak samo ważne w obliczeniach ekonomicznych i energetycznych jak pojazdy. Nasze domy. Według raportów Komisji ds. Globalnej Gospodarki i Klimatu (GCEC), budynki zużywają 32% światowej energii i odpowiadają za 19% emisji gazów cieplarnianych. Ponadto sektor budowlany odpowiada za 30-40% odpadów pozostawionych na świecie.

Widać, jak bardzo branża budowlana potrzebuje zielonych innowacji. Jednym z nich jest np. metoda budowy modułowej z prefabrykaty (chociaż, szczerze mówiąc, jest to innowacja rozwijana od dziesięcioleci). Metody, które umożliwiły Broad Group wybudowanie 30-piętrowego hotelu w Chinach w piętnaście dni (2), zoptymalizować produkcję i zmniejszyć wpływ na środowisko. Na przykład w budownictwie wykorzystuje się prawie w 100% stal z recyklingu, a produkcja 122 modułów w fabryce znacznie zmniejszyła ilość odpadów budowlanych.

Wydobądź więcej ze słońca

Jak wykazały ubiegłoroczne analizy brytyjskich naukowców z Uniwersytetu Oksfordzkiego, do 2027 roku nawet 20% zużywanej na świecie energii elektrycznej może pochodzić z systemów fotowoltaicznych (3). Postęp technologiczny oraz pokonywanie barier masowego wykorzystania powodują, że koszt wytwarzanej w ten sposób energii elektrycznej spada tak szybko, że wkrótce będzie ona tańsza niż energia ze źródeł konwencjonalnych.

Od lat 80. ceny paneli fotowoltaicznych spadały o około 10% rocznie. Badania wciąż trwają, aby poprawić wydajność ogniwa. Jednym z najnowszych doniesień w tym zakresie jest osiągnięcie naukowców z George Washington University, którym udało się zbudować panel słoneczny o sprawności 44,5%. W urządzeniu zastosowano koncentratory fotowoltaiczne (PVC), w których soczewki skupiają promienie słoneczne na komórce o powierzchni mniejszej niż 1 mm.², i składa się z kilku połączonych ze sobą komórek, które razem przechwytują prawie całą energię z widma światła słonecznego. Wcześniej m.in. Sharp był w stanie osiągnąć ponad 40% wydajność w ogniwach słonecznych, stosując podobną technikę, wyposażając panele w soczewki Fresnela, które skupiają światło padające na panel.

Słońce „złapane” w wielkim mieście

Innym pomysłem na zwiększenie wydajności paneli słonecznych jest rozdzielenie światła słonecznego, zanim trafi ono na panele. Faktem jest, że komórki zaprojektowane specjalnie do percepcji poszczególnych kolorów widma mogłyby skuteczniej „zbierać” fotony. Naukowcy z University of California Institute of Technology, którzy pracują nad tym rozwiązaniem, mają nadzieję na przekroczenie 50-procentowego progu wydajności paneli słonecznych.

Energia o wyższym współczynniku

W związku z rozwojem OZE trwają prace nad rozwojem tzw. inteligentne sieci energetyczne -. Odnawialne źródła energii to źródła rozproszone, tj. moc jednostkowa jest zwykle mniejsza niż 50 MW (maksymalnie 100), zainstalowana w pobliżu końcowego odbiorcy energii. Jednak przy odpowiednio dużej liczbie źródeł rozproszonych na niewielkim obszarze systemu elektroenergetycznego oraz dzięki możliwościom, jakie dają sieci, korzystne staje się połączenie tych źródeł w jeden system sterowany przez operatora, tworząc „wirtualna elektrownia ». Jego celem jest koncentracja generacji rozproszonej w jedną logicznie połączoną sieć, zwiększającą efektywność techniczną i ekonomiczną wytwarzania energii elektrycznej. Generacja rozproszona zlokalizowana w bliskiej odległości od odbiorców energii może również wykorzystywać lokalne zasoby paliw, w tym biopaliwa i energię odnawialną, a nawet odpady komunalne.

Powinno to odgrywać ważną rolę w tworzeniu wirtualnych elektrowni. magazynowanie energii, umożliwiając dostosowanie wytwarzania energii do codziennych zmian zapotrzebowania konsumentów. Zazwyczaj takimi zbiornikami są baterie lub superkondensatory. Podobną rolę mogą pełnić elektrownie szczytowo-pompowe. Trwają intensywne prace nad opracowaniem nowych technologii magazynowania energii, np. w stopionej soli lub elektrolitycznej produkcji wodoru.

Co ciekawe, amerykańskie gospodarstwa domowe zużywają dziś taką samą ilość energii elektrycznej, jak w 2001 roku. Takie są dane samorządów odpowiedzialnych za gospodarowanie energią, opublikowane na przełomie 2013 i 2014 roku, donosi Associated Press. Według cytowanych przez agencję ekspertów wynika to głównie z nowych technologii, oszczędności i poprawy efektywności energetycznej sprzętu AGD. Według Stowarzyszenia Producentów AGD średnie zużycie energii przez urządzenia klimatyzacyjne powszechne w USA spadło aż o 2001% od 20 roku. W takim samym stopniu zmniejszono pobór mocy wszystkich urządzeń gospodarstwa domowego, w tym telewizorów z wyświetlaczami LCD lub LED, które zużywają nawet o 80% mniej energii niż stare sprzęty!

Jedna z agencji rządowych USA przygotowała analizę, w której porównała różne scenariusze rozwoju bilansu energetycznego współczesnej cywilizacji. Z tego, przewidując wysokie nasycenie gospodarki technologiami informatycznymi, wynikało, że do 2030 roku tylko w USA udało się zmniejszyć zużycie energii o ilość równą energii elektrycznej wytworzonej przez trzydzieści 600-megawatowych elektrowni. Niezależnie od tego, czy przypisujemy to oszczędnościom, czy bardziej ogólnie środowisku i klimatowi Ziemi, bilans jest dość pozytywny.