Energi terbarukan - milik abad XNUMX

Di situs web BP Statistical Review of World Energy, Anda dapat menemukan informasi bahwa pada tahun 2030, konsumsi energi dunia akan melebihi tingkat saat ini sekitar sepertiga. Oleh karena itu, keinginan negara-negara maju adalah memenuhi kebutuhan yang semakin meningkat dengan bantuan teknologi “hijau” dari sumber terbarukan (RES).

1. Peternakan angin lepas pantai

Di Polandia, pada tahun 2020, 19% energi harus berasal dari sumber tersebut. Dalam kondisi saat ini, ini bukan energi murah, sehingga berkembang terutama berkat dukungan keuangan negara.

Menurut analisis 2013 oleh Institut Energi Terbarukan, biaya produksi 1 MWh energi terbarukan bervariasi, tergantung pada sumbernya, dari 200 hingga 1500 zł.

Sebagai perbandingan, harga grosir listrik 1 MWh pada tahun 2012 adalah sekitar PLN 200. Yang termurah dalam studi ini adalah untuk mendapatkan energi dari pembangkit pembakaran multi-bahan bakar, yaitu. pembakaran bersama dan gas TPA. Energi paling mahal diperoleh dari air dan air panas.

Bentuk RES yang paling terkenal dan terlihat, yaitu turbin angin (1) dan panel surya (2), lebih mahal. Namun, dalam jangka panjang, harga batu bara dan, misalnya, energi nuklir pasti akan naik. Berbagai penelitian (misalnya, studi oleh kelompok RWE pada tahun 2012) menunjukkan bahwa kategori "konservatif" dan "nasional", yaitu. sumber energi akan menjadi lebih mahal dalam jangka panjang (3).

Dan ini akan menjadikan energi terbarukan sebagai alternatif tidak hanya lingkungan, tetapi juga ekonomi. Kadang-kadang dilupakan bahwa bahan bakar fosil juga disubsidi oleh negara, dan harganya, sebagai suatu peraturan, tidak memperhitungkan dampak negatif yang ditimbulkannya terhadap lingkungan.

Koktail matahari-air-angin

Pada tahun 2009, profesor Mark Jacobson (Universitas Stanford) dan Mark DeLucchi (University of California, Davis) menerbitkan sebuah artikel di Scientific American dengan alasan bahwa pada tahun 2030 seluruh dunia dapat beralih ke energi terbarukan. Pada musim semi 2013, mereka mengulangi perhitungan mereka untuk negara bagian New York, AS.

Menurut pendapat mereka, mungkin akan segera meninggalkan bahan bakar fosil. Ini sumber terbarukan Anda bisa mendapatkan energi yang dibutuhkan untuk transportasi, industri, dan populasi. Energi akan datang dari apa yang disebut campuran WWS (angin, air, matahari – angin, air, matahari).

Sebanyak 40 persen energi akan datang dari ladang angin lepas pantai, di mana hampir tiga belas ribu di antaranya perlu dikerahkan. Di darat, lebih dari 4 orang akan dibutuhkan. turbin yang akan menyediakan 10 persen energi lagi. 10 persen berikutnya akan datang dari hampir XNUMX persen ladang tenaga surya dengan teknologi konsentrasi radiasi.

Instalasi fotovoltaik konvensional akan menambah 10 persen satu sama lain. 18 persen lainnya akan datang dari instalasi surya - di rumah-rumah, gedung-gedung publik dan kantor pusat perusahaan. Energi yang hilang akan diisi ulang oleh pembangkit panas bumi, pembangkit listrik tenaga air, generator pasang surut dan semua sumber energi terbarukan lainnya.

Para ilmuwan telah menghitung bahwa melalui penggunaan sistem berdasarkan energi terbarukan permintaan energi—berkat efisiensi yang lebih besar dari sistem semacam itu—akan turun di seluruh negara bagian sekitar 37 persen, dan harga energi akan stabil.

Lebih banyak pekerjaan akan diciptakan daripada yang akan hilang karena semua energi akan diproduksi di negara bagian. Selain itu, diperkirakan sekitar 4 orang akan meninggal setiap tahun karena berkurangnya polusi udara. lebih sedikit orang, dan biaya polusi akan turun sebesar $33 miliar per tahun.

3. Harga energi hingga 2050 - studi RWE

Artinya, seluruh investasi akan terbayar dalam waktu sekitar 17 tahun. Bisa jadi lebih cepat, karena negara bisa menjual sebagian energinya. Apakah pejabat Negara Bagian New York memiliki optimisme yang sama dengan perhitungan ini? Saya pikir sedikit ya dan sedikit tidak.

Lagi pula, mereka tidak "meninggalkan" segalanya untuk membuat proposal menjadi kenyataan, tetapi, tentu saja, berinvestasi dalam teknologi produksi Energi terbarukan. Mantan Walikota New York City Michael Bloomberg mengumumkan beberapa bulan lalu bahwa tempat pembuangan sampah terbesar di dunia, Freshkills Park di Staten Island, akan diubah menjadi salah satu pembangkit listrik tenaga surya terbesar di dunia.

Dimana sampah New York terurai, 10 megawatt energi akan dihasilkan. Sisa wilayah Freshkills, atau hampir 600 hektar, akan diubah menjadi area hijau berkarakter taman.

Di mana aturan yang dapat diperbarui

Banyak negara sudah dalam perjalanan menuju masa depan yang lebih hijau. Negara-negara Skandinavia telah lama melampaui ambang batas 50% untuk mendapatkan energi dari sumber terbarukan. Menurut data yang diterbitkan pada musim gugur 2014 oleh organisasi lingkungan internasional WWF, Skotlandia telah menghasilkan lebih banyak energi dari kincir angin daripada yang dibutuhkan semua rumah tangga Skotlandia.

Angka-angka ini menunjukkan bahwa pada Oktober 2014, turbin angin Skotlandia menghasilkan listrik setara dengan 126 persen kebutuhan rumah penduduk setempat. Secara keseluruhan, 40 persen energi yang dihasilkan di kawasan ini berasal dari sumber terbarukan.

Ze sumber terbarukan lebih dari setengah energi Spanyol berasal. Setengah dari setengah itu berasal dari sumber air. Seperlima dari semua energi Spanyol berasal dari ladang angin. Di kota Meksiko La Paz, pada gilirannya, ada pembangkit listrik tenaga surya Aura Solar I dengan kapasitas 39 MW.

Selain itu, pemasangan tambak Groupotec I 30 MW kedua hampir selesai, berkat itu kota dapat segera dipasok sepenuhnya dengan energi dari sumber terbarukan. Contoh negara yang secara konsisten menerapkan kebijakan peningkatan porsi energi dari sumber terbarukan selama ini adalah Jerman.

Menurut Agora Energiewende, pada tahun 2014 energi terbarukan menyumbang 25,8% dari pasokan di negara ini. Pada tahun 2020, Jerman harus menerima lebih dari 40 persen dari sumber-sumber ini. Transformasi energi Jerman bukan hanya tentang meninggalkan energi nuklir dan batu bara demi energi terbarukan di sektor energi.

Tidak boleh dilupakan bahwa Jerman juga merupakan pemimpin dalam penciptaan solusi untuk "rumah pasif", yang sebagian besar dilakukan tanpa sistem pemanas. “Tujuan kami agar 2050 persen listrik Jerman berasal dari sumber terbarukan pada tahun 80 tetap ada,” kata Kanselir Jerman Angela Merkel baru-baru ini.

Panel surya baru

Di laboratorium, ada perjuangan terus-menerus untuk meningkatkan efisiensi. sumber energi terbarukan – misalnya, sel fotovoltaik. Sel surya, yang mengubah energi cahaya bintang kita menjadi listrik, mendekati rekor efisiensi 50 persen.

4. Grafena pada busa untuk konversi surya-ke-uap dengan MIT

Namun, sistem yang ada di pasaran saat ini menunjukkan efisiensi tidak lebih dari 20 persen. Panel fotovoltaik canggih yang berkonversi dengan sangat efisien energi spektrum matahari - dari inframerah, melalui rentang yang terlihat, hingga ultraviolet - mereka sebenarnya terdiri dari bukan hanya satu, tetapi empat sel.

Lapisan semikonduktor ditumpangkan satu sama lain. Masing-masing dari mereka bertanggung jawab untuk mendapatkan rentang gelombang yang berbeda dari spektrum. Teknologi ini disingkat CPV (concentrator photovoltaics) dan sebelumnya telah diujicobakan di luar angkasa.

Tahun lalu, misalnya, para insinyur di Massachusetts Institute of Technology (MIT) menciptakan bahan yang terdiri dari serpihan grafit yang ditempatkan pada busa karbon (4). Ditempatkan di dalam air dan diarahkan oleh sinar matahari, ia membentuk uap air, mengubah hingga 85 persen dari semua energi radiasi matahari ke dalamnya.

Bahan baru ini bekerja dengan sangat sederhana - grafit berpori di bagian atasnya mampu menyerap dan menyimpan energi mataharidan di bagian bawah terdapat lapisan karbon, sebagian terisi gelembung udara (agar bahan dapat mengapung di atas air), mencegah energi panas keluar ke dalam air.

5. Antena fotovoltaik di ladang bunga matahari

Solusi tenaga surya uap sebelumnya harus mengkonsentrasikan sinar matahari bahkan ribuan kali agar dapat bekerja.

Solusi baru MIT hanya membutuhkan konsentrasi sepuluh kali lipat, membuat seluruh pengaturan relatif murah.

Atau mungkin mencoba menggabungkan parabola dengan bunga matahari dalam satu teknologi? Insinyur di Airlight Energy, sebuah perusahaan Swiss yang berbasis di Biasca, ingin membuktikan bahwa itu mungkin.

Mereka telah mengembangkan pelat 5 meter yang dilengkapi dengan kompleks susunan surya yang menyerupai antena TV satelit atau teleskop radio dan melacak sinar matahari seperti bunga matahari (XNUMX).

Mereka seharusnya menjadi pengumpul energi khusus, memasok tidak hanya listrik ke sel fotovoltaik, tetapi juga panas, air bersih dan bahkan, setelah menggunakan pompa panas, menyalakan lemari es.

Cermin yang tersebar di permukaannya memancarkan radiasi matahari yang datang dan memfokuskannya pada panel, bahkan hingga 2 kali. Masing-masing dari enam panel kerja dilengkapi dengan 25 chip fotovoltaik yang didinginkan oleh air yang mengalir melalui saluran mikro.

Berkat konsentrasi energi, modul fotovoltaik bekerja empat kali lebih efisien. Jika dilengkapi dengan instalasi desalinasi air laut, unit ini menggunakan air panas untuk menghasilkan 2500 liter air tawar per hari.

Di daerah terpencil, peralatan penyaringan air dapat dipasang sebagai pengganti pabrik desalinasi. Seluruh struktur antena bunga 10m dapat dilipat dan mudah diangkut dengan truk kecil. Ide baru untuk penggunaan energi matahari di daerah yang kurang berkembang adalah Solarkiosk (6).

Jenis unit ini dilengkapi dengan router Wi-Fi dan dapat mengisi daya lebih dari 200 ponsel sehari atau menyalakan kulkas mini di mana, misalnya, obat-obatan penting dapat disimpan. Puluhan kios semacam itu telah diluncurkan. Mereka terutama beroperasi di Ethiopia, Botswana dan Kenya.

7. Proyek pencakar langit Pertamina

Arsitektur yang energik

Gedung pencakar langit 99 lantai Pertamina (7), yang direncanakan akan dibangun di Jakarta, ibu kota negara Indonesia, seharusnya menghasilkan energi sebanyak yang dikonsumsi. Ini adalah bangunan pertama dari ukurannya di dunia. Arsitektur bangunan terkait erat dengan lokasi - hanya memungkinkan radiasi matahari yang diperlukan untuk masuk, memungkinkan Anda untuk menghemat sisa energi matahari.

8. Tembok Hijau di Barcelona

Menara terpotong bertindak sebagai terowongan untuk digunakan energi angin. Panel fotovoltaik dipasang di setiap sisi fasilitas, yang memungkinkan produksi energi sepanjang hari, setiap saat sepanjang tahun.

Bangunan ini akan memiliki pembangkit listrik panas bumi terintegrasi untuk melengkapi tenaga surya dan angin.

Sementara itu, peneliti Jerman dari Universitas Jena telah menyiapkan proyek untuk "fasad pintar" bangunan. Transmisi cahaya dapat disesuaikan dengan menekan tombol. Mereka tidak hanya dilengkapi dengan sel fotovoltaik, tetapi juga untuk menumbuhkan alga untuk produksi biofuel.

Proyek Large Area Hydraulic Windows (LaWin) didukung oleh dana Eropa di bawah program Horizon 2020. Keajaiban teknologi hijau modern yang tumbuh di bagian depan Teater Raval di Barcelona tidak ada hubungannya dengan konsep di atas (8).

Taman vertikal yang dirancang oleh Urbanarbolismo benar-benar mandiri. Tanaman diairi oleh sistem irigasi yang pompanya ditenagai oleh energi yang dihasilkan panel fotovoltaik terintegrasi dengan sistem.

Air, pada gilirannya, berasal dari curah hujan. Air hujan mengalir ke selokan ke tangki penyimpanan, dari mana ia kemudian dipompa oleh pompa bertenaga surya. Tidak ada catu daya eksternal.

Sistem cerdas menyirami tanaman sesuai dengan kebutuhan mereka. Semakin banyak struktur jenis ini muncul dalam skala besar. Contohnya adalah Stadion Nasional Tenaga Surya di Kaohsiung, Taiwan (9).

Dirancang oleh arsitek Jepang Toyo Ito dan ditugaskan kembali pada tahun 2009, itu ditutupi oleh 8844 sel fotovoltaik dan dapat menghasilkan hingga 1,14 gigawatt-jam energi per tahun, memasok 80 persen dari kebutuhan daerah.

9. Stadion surya di Taiwan

Akankah garam cair mendapatkan energi?

Penyimpanan energi dalam bentuk garam cair tidak diketahui. Teknologi ini digunakan di pembangkit listrik tenaga surya besar seperti Ivanpah yang baru dibuka di Gurun Mojave. Menurut perusahaan yang masih belum dikenal Halotechnics dari California, teknik ini sangat menjanjikan sehingga penerapannya dapat merambah ke seluruh sektor energi, terutama terbarukan, tentu saja, di mana masalah penyimpanan surplus dalam menghadapi kekurangan energi menjadi masalah utama.

Perusahaan mengklaim bahwa menyimpan energi dengan cara ini adalah setengah harga baterai, berbagai jenis baterai besar. Dalam hal biaya, ia dapat bersaing dengan sistem penyimpanan yang dipompa, yang, seperti yang Anda ketahui, hanya dapat digunakan dalam kondisi lapangan yang menguntungkan. Namun, teknologi ini memiliki kekurangan.

Misalnya, hanya 70 persen energi yang tersimpan dalam garam cair yang dapat digunakan kembali sebagai listrik (90 persen dalam baterai). Halotechnics saat ini sedang mengerjakan efisiensi sistem ini, termasuk menggunakan pompa panas dan berbagai campuran garam.

10. Tangki garam cair untuk penyimpanan energi

Pabrik percontohan ditugaskan di Sandia National Laboratories di Arbuquerque, New Mexico, AS. penyimpanan energi dengan garam cair. Ini dirancang khusus untuk bekerja dengan teknologi CLFR, yang menggunakan cermin yang menyimpan energi matahari untuk memanaskan cairan semprotan.

Ini adalah garam cair di dalam tangki. Sistem mengambil garam dari tangki dingin (290 ° C), menggunakan panas cermin dan memanaskan cairan hingga suhu 550 ° C, setelah itu mentransfernya ke tangki berikutnya (10). Bila diperlukan, garam cair suhu tinggi dilewatkan melalui penukar panas untuk menghasilkan uap untuk pembangkit listrik.

Akhirnya, garam cair dikembalikan ke reservoir dingin dan proses ini diulang dalam loop tertutup. Studi perbandingan telah menunjukkan bahwa menggunakan garam cair sebagai fluida kerja memungkinkan operasi pada suhu tinggi, mengurangi jumlah garam yang dibutuhkan untuk penyimpanan, dan menghilangkan kebutuhan untuk dua set penukar panas dalam sistem, mengurangi biaya dan kompleksitas sistem.

Sebuah solusi yang memberikan penyimpanan energi dalam skala yang lebih kecil, dimungkinkan untuk memasang baterai parafin dengan kolektor surya di atap. Ini adalah teknologi yang dikembangkan di Universitas Spanyol di Negara Basque (Universidad del Pais Vasco/Euskal Herriko Uniberstitatea).

Ini dimaksudkan untuk digunakan oleh rumah tangga rata-rata. Tubuh utama perangkat terbuat dari pelat aluminium yang direndam dalam parafin. Air digunakan sebagai media transfer energi, bukan sebagai media penyimpanan. Tugas ini milik parafin, yang mengambil panas dari panel aluminium dan meleleh pada suhu 60°C.

Dalam penemuan ini, energi listrik dilepaskan dengan mendinginkan lilin, yang mengeluarkan panas ke panel tipis. Para ilmuwan sedang bekerja untuk lebih meningkatkan efisiensi proses dengan mengganti parafin dengan bahan lain, seperti asam lemak.

Energi dihasilkan dalam proses transisi fase. Instalasi dapat memiliki bentuk yang berbeda sesuai dengan persyaratan konstruksi bangunan. Anda bahkan dapat membangun apa yang disebut langit-langit palsu.

Ide baru, cara baru

Lampu jalan, yang dikembangkan oleh perusahaan Belanda Kaal Masten, dapat dipasang di mana saja, bahkan di daerah yang tidak berlistrik. Mereka tidak memerlukan jaringan listrik untuk beroperasi. Mereka bersinar hanya berkat panel surya.

Pilar mercusuar ini ditutupi dengan panel surya. Perancang mengklaim bahwa pada siang hari mereka dapat mengumpulkan begitu banyak energi sehingga mereka bersinar sepanjang malam. Bahkan cuaca mendung tidak akan mematikannya. Termasuk satu set baterai yang mengesankan lampu hemat energi DIoda pemancar cahaya.

Spirit (11), demikian nama senter ini, perlu diganti setiap beberapa tahun. Menariknya, dari sudut pandang lingkungan, baterai ini mudah ditangani.

Sementara itu, pohon surya sedang ditanam di Israel. Tidak akan ada yang luar biasa dalam hal ini jika bukan karena fakta bahwa alih-alih daun, panel surya dipasang di penanaman ini, yang menerima energi, yang kemudian digunakan untuk mengisi daya perangkat seluler, mendinginkan air, dan menyiarkan sinyal Wi-Fi.

Desainnya, yang disebut eTree (12), terdiri dari "batang" logam yang bercabang, dan di cabang panel surya. Energi yang diterima dengan bantuan mereka disimpan secara lokal dan dapat "ditransfer" ke baterai smartphone atau tablet melalui port USB.

12. Pohon pohon elektronik

Itu juga akan digunakan untuk menghasilkan sumber air bagi hewan dan bahkan manusia. Pohon juga harus digunakan sebagai lentera di malam hari.

Mereka dapat dilengkapi dengan tampilan kristal cair informasi. Bangunan pertama dari jenis ini muncul di Taman Khanadiv, dekat kota Zikhron Yaakov.

Versi tujuh panel menghasilkan daya 1,4 kilowatt, yang dapat memberi daya pada 35 laptop rata-rata. Sementara itu, potensi energi terbarukan masih ditemukan di tempat-tempat baru, seperti sungai yang bermuara ke laut dan menyatu dengan air asin.

Sekelompok ilmuwan dari Massachusetts Institute of Technology (MIT) memutuskan untuk mempelajari fenomena reverse osmosis di lingkungan di mana air dengan tingkat salinitas yang berbeda bercampur. Ada perbedaan tekanan pada batas pusat-pusat ini. Ketika air melewati batas ini, ia berakselerasi, yang merupakan sumber energi yang signifikan.

Para ilmuwan dari University of Boston tidak pergi jauh untuk menguji fenomena ini dalam praktik. Mereka menghitung bahwa perairan kota ini, yang mengalir ke laut, dapat menghasilkan energi yang cukup untuk memenuhi kebutuhan penduduk setempat. fasilitas perawatan.