Energía renovable - pertenece al siglo XIX
contenido
En el sitio web de BP Statistical Review of World Energy, puede encontrar información de que para 2030, el consumo mundial de energía superará el nivel actual en aproximadamente un tercio. Por lo tanto, el deseo de los países desarrollados es satisfacer las crecientes necesidades con la ayuda de tecnologías "verdes" de fuentes renovables (FER).
1. Parque eólico marino
En Polonia, para 2020, el 19% de la energía debería provenir de dichas fuentes. En las condiciones actuales, esta no es una energía barata, por lo que se desarrolla principalmente gracias al apoyo financiero de los estados.
Según un análisis de 2013 del Instituto de Energías Renovables, el costo de producir 1 MWh energía renovable varía, según la fuente, de 200 a 1500 EUR.
A modo de comparación, el precio mayorista de 1 MWh de electricidad en 2012 fue de aproximadamente 200 PLN. Lo más económico en estos estudios era obtener energía de plantas de combustión multicombustible, es decir, co-combustión y gas de vertedero. La energía más cara se obtiene del agua y de las aguas termales.
Las formas más conocidas y visibles de FER, es decir, las turbinas eólicas (1) y los paneles solares (2), son más caras. Sin embargo, a la larga, los precios del carbón y, por ejemplo, de la energía nuclear aumentarán inevitablemente. Diversos estudios (por ejemplo, un estudio del grupo RWE en 2012) muestran que las categorías "conservador" y "nacional", es decir, fuentes de energia será más caro a largo plazo (3).
Y esto hará de las energías renovables una alternativa no solo ambiental, sino también económica. A veces se olvida que los combustibles fósiles también están fuertemente subsidiados por el estado, y su precio, por regla general, no tiene en cuenta el impacto negativo que tiene sobre el medio ambiente.
Cóctel solar-agua-viento
En 2009, los profesores Mark Jacobson (Universidad de Stanford) y Mark DeLucchi (Universidad de California, Davis) publicaron un artículo en Scientific American argumentando que para 2030 todo el mundo podría cambiar a energía renovable. En la primavera de 2013, repitieron sus cálculos para el estado estadounidense de Nueva York.
En su opinión, pronto podría abandonar por completo los combustibles fósiles. Este es recursos renovables se puede obtener la energía necesaria para el transporte, la industria y la población. La energía provendrá de la llamada mezcla WWS (viento, agua, sol - viento, agua, sol).
Hasta el 40 por ciento de la energía provendrá de parques eólicos marinos, de los cuales casi trece mil deberán desplegarse. En tierra se requerirán más de 4 personas. turbinas que proporcionarán otro 10 por ciento de la energía. El próximo 10 por ciento provendrá de casi el XNUMX por ciento de las granjas solares con tecnología de concentración de radiación.
Las instalaciones fotovoltaicas convencionales se sumarán un 10 por ciento entre sí. Otro 18 por ciento provendrá de instalaciones solares, en hogares, edificios públicos y sedes corporativas. La energía faltante será repuesta por plantas geotérmicas, centrales hidroeléctricas, generadores mareomotrices y todas las demás fuentes de energía renovable.
Los científicos han calculado que mediante el uso de un sistema basado en energía renovable la demanda de energía, gracias a la mayor eficiencia de dicho sistema, caerá en todo el estado en aproximadamente un 37 por ciento y los precios de la energía se estabilizarán.
Se crearán más puestos de trabajo de los que se perderán, ya que toda la energía se producirá en el estado. Además, se ha estimado que unas 4 personas morirán cada año debido a la reducción de la contaminación del aire. menos personas, y el costo de la contaminación se reducirá en $33 mil millones al año.
3. Precios de la energía hasta 2050 - Estudio RWE
Esto significa que toda la inversión se amortizará en unos 17 años. Es posible que sea más rápido, ya que el estado podría vender parte de la energía. ¿Los funcionarios del estado de Nueva York comparten el optimismo de estos cálculos? Creo que un poco sí y un poco no.
Después de todo, no “dejan caer” todo para hacer realidad la propuesta, pero, por supuesto, invierten en tecnologías de producción. Energía renovable. El exalcalde de la ciudad de Nueva York, Michael Bloomberg, anunció hace unos meses que el vertedero más grande del mundo, Freshkills Park en Staten Island, se convertiría en una de las plantas de energía solar más grandes del mundo.
Donde se descomponen los desechos de Nueva York, se generarán 10 megavatios de energía. El resto del territorio de Freshkills, o casi 600 hectáreas, se convertirá en áreas verdes con carácter de parque.
¿Dónde están las reglas renovables?
Muchos países ya están bien encaminados hacia un futuro verde. Los países escandinavos han superado durante mucho tiempo el umbral del 50% para obtener energía de recursos renovables. Según los datos publicados en otoño de 2014 por la organización medioambiental internacional WWF, Escocia ya produce más energía de los molinos de viento de la que necesitan todos los hogares escoceses.
Estas cifras muestran que en octubre de 2014, las turbinas eólicas escocesas produjeron electricidad equivalente al 126 por ciento de las necesidades de los hogares locales. En general, el 40 por ciento de la energía producida en esta región proviene de fuentes renovables.
Ze recursos renovables de donde proviene más de la mitad de la energía española. La mitad de esa mitad proviene de fuentes de agua. Una quinta parte de toda la energía española proviene de parques eólicos. En la ciudad mexicana de La Paz, por su parte, existe una planta solar Aura Solar I con una capacidad de 39 MW.
Además, está a punto de finalizar la instalación de un segundo parque Groupotec I de 30 MW, gracias al cual la ciudad podrá abastecerse en su totalidad con energía procedente de fuentes renovables en breve. Un ejemplo de un país que ha implementado constantemente una política de aumento de la proporción de energía procedente de fuentes renovables a lo largo de los años es Alemania.
Según Agora Energiewende, en 2014 las energías renovables supusieron el 25,8% de la oferta en este país. Para 2020, Alemania debería recibir más del 40 por ciento de estas fuentes. La transformación energética de Alemania no se trata sólo del abandono de la energía nuclear y del carbón en favor de energía renovable en el sector energético.
No hay que olvidar que Alemania también es líder en la creación de soluciones para "casas pasivas", que en gran medida prescinden de los sistemas de calefacción. “Nuestro objetivo de que el 2050 por ciento de la electricidad de Alemania provenga de fuentes renovables para 80 sigue vigente”, dijo recientemente la canciller alemana, Angela Merkel.
nuevos paneles solares
En los laboratorios, existe una lucha constante por mejorar la eficiencia. Fuentes de energía renovable – por ejemplo, células fotovoltaicas. Las células solares, que convierten la energía de la luz de nuestra estrella en electricidad, se acercan a un récord de eficiencia del 50 por ciento.
4. Grafeno en espuma para conversión de energía solar a vapor con MIT
Sin embargo, los sistemas en el mercado actual muestran una eficiencia de no más del 20 por ciento. Paneles fotovoltaicos de última generación que convierten tan eficientemente energía del espectro solar - desde el infrarrojo, pasando por el rango visible, hasta el ultravioleta - en realidad consisten no en una, sino en cuatro celdas.
Las capas de semiconductores se superponen entre sí. Cada uno de ellos se encarga de obtener un rango diferente de ondas del espectro. Esta tecnología se abrevia CPV (concentrator photovoltaics) y ha sido probada previamente en el espacio.
El año pasado, por ejemplo, ingenieros del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) crearon un material que consiste en escamas de grafito colocadas sobre espuma de carbono (4). Colocado en agua y dirigido hacia ella por los rayos del sol, forma vapor de agua, convirtiendo hasta el 85 por ciento de toda la energía de radiación solar en él.
El nuevo material funciona de manera muy simple: el grafito poroso en su parte superior es capaz de absorber y almacenar energía solary en la parte inferior hay una capa de carbón, parcialmente llena de burbujas de aire (para que el material pueda flotar en el agua), evitando que la energía térmica se escape al agua.
5. Antenas fotovoltaicas en un campo de girasoles
Las soluciones solares de vapor anteriores tenían que concentrar los rayos del sol incluso mil veces para funcionar.
La nueva solución del MIT solo requiere diez veces la concentración, lo que hace que toda la configuración sea relativamente barata.
¿O tal vez intentar combinar una antena parabólica con un girasol en una sola tecnología? Los ingenieros de Airlight Energy, una empresa suiza con sede en Biasca, quieren demostrar que es posible.
Han desarrollado placas de 5 metros equipadas con complejos de paneles solares que se asemejan a antenas de televisión por satélite o radiotelescopios y rastrean los rayos del sol como girasoles (XNUMX).
Se supone que son colectores de energía especiales, que suministran no solo electricidad a las células fotovoltaicas, sino también calor, agua limpia e incluso, después de usar una bomba de calor, alimentan un refrigerador.
Los espejos esparcidos por su superficie transmiten la radiación solar incidente y la enfocan sobre los paneles, incluso hasta 2 veces. Cada uno de los seis paneles de trabajo está equipado con 25 chips fotovoltaicos enfriados por agua que fluye a través de microcanales.
Gracias a la concentración de energía, los módulos fotovoltaicos funcionan cuatro veces más eficientemente. Cuando está equipada con una planta desalinizadora de agua de mar, la unidad utiliza agua caliente para producir 2500 litros de agua dulce al día.
En áreas remotas, se pueden instalar equipos de filtración de agua en lugar de plantas desalinizadoras. Toda la estructura de la antena de flores de 10 m se puede plegar y transportar fácilmente en un camión pequeño. nueva idea para uso de energia solar en áreas menos desarrolladas es Solarkiosk (6).
Este tipo de unidades están equipadas con un enrutador Wi-Fi y pueden cargar más de 200 teléfonos móviles al día o alimentar una mini-nevera en la que, por ejemplo, se pueden almacenar medicamentos esenciales. Ya se han lanzado docenas de tales quioscos. Operaron principalmente en Etiopía, Botswana y Kenia.
7. Proyecto rascacielos Pertamina
Arquitectura energética
Se supone que el rascacielos de 99 pisos Pertamina (7), que se planea construir en Yakarta, la capital de Indonesia, producirá tanta energía como la que consume. Este es el primer edificio de su tamaño en el mundo. La arquitectura del edificio estaba estrechamente relacionada con la ubicación: solo permite la entrada de la radiación solar necesaria, lo que le permite ahorrar el resto de la energía del sol.
8. Muralla Verde en Barcelona
La torre truncada actúa como un túnel para usar energía eólica. A cada lado de la instalación se instalan paneles fotovoltaicos, lo que permite la producción de energía durante todo el día, en cualquier época del año.
El edificio tendrá una planta de energía geotérmica integrada para complementar la energía solar y eólica.
Mientras tanto, investigadores alemanes de la Universidad de Jena han elaborado un proyecto de "fachadas inteligentes" de edificios. La transmisión de luz se puede ajustar presionando un botón. No solo están equipados con células fotovoltaicas, sino también para el cultivo de algas para la producción de biocombustibles.
El proyecto de Ventanas Hidráulicas de Gran Superficie (LaWin) cuenta con el apoyo de fondos europeos del programa Horizonte 2020. El milagro de la moderna tecnología verde que brota en la fachada del Teatro Raval de Barcelona poco tiene que ver con el concepto anterior (8).
El jardín vertical diseñado por Urbanarbolismo es completamente autónomo. Las plantas se riegan mediante un sistema de riego cuyas bombas funcionan con la energía generada paneles fotovoltaicos se integra con el sistema.
El agua, a su vez, proviene de la precipitación. El agua de lluvia fluye por canaletas hacia un tanque de almacenamiento, desde donde luego es bombeada por bombas que funcionan con energía solar. No hay fuente de alimentación externa.
El sistema inteligente riega las plantas según sus necesidades. Cada vez aparecen más estructuras de este tipo a gran escala. Un ejemplo es el Estadio Nacional de energía solar en Kaohsiung, Taiwán (9).
Diseñado por el arquitecto japonés Toyo Ito y puesto en marcha en 2009, está cubierto por 8844 células fotovoltaicas y puede generar hasta 1,14 gigavatios-hora de energía al año, cubriendo el 80 por ciento de las necesidades del área.
9. Estadio solar en Taiwán
¿Las sales fundidas obtendrán energía?
Almacen de energia en forma de sal fundida es desconocido. Esta tecnología se utiliza en grandes plantas de energía solar, como la recientemente inaugurada Ivanpah en el desierto de Mojave. Según la aún desconocida empresa Halotechnics de California, esta técnica es tan prometedora que su aplicación puede extenderse a todo el sector energético, especialmente renovables, por supuesto, donde el tema de almacenar excedentes ante la escasez de energía es un problema clave.
Los representantes de la empresa dicen que almacenar energía de esta manera es la mitad del precio de las baterías, varios tipos de baterías grandes. En términos de costo, puede competir con los sistemas de almacenamiento por bombeo que, como saben, solo pueden usarse en condiciones de campo favorables. Sin embargo, esta tecnología tiene sus inconvenientes.
Por ejemplo, solo el 70 por ciento de la energía almacenada en sales fundidas se puede reutilizar como electricidad (90 por ciento en baterías). Halotechnics está trabajando actualmente en la eficiencia de estos sistemas, incluido el uso de bombas de calor y varias mezclas de sal.
10. Tanques de sales fundidas para almacenamiento de energía
La planta de demostración se puso en marcha en los Laboratorios Nacionales Sandia en Arbuquerque, Nuevo México, EE. UU. almacen de energia con sal fundida. Está diseñado específicamente para trabajar con tecnología CLFR, que utiliza espejos que almacenan energía solar para calentar el líquido de pulverización.
Es sal fundida en un tanque. El sistema toma la sal del tanque frío (290°C), aprovecha el calor de los espejos y calienta el líquido a una temperatura de 550°C, luego lo transfiere al siguiente tanque (10). Cuando es necesario, la sal fundida a alta temperatura pasa a través de un intercambiador de calor para generar vapor para la generación de energía.
Finalmente, la sal fundida se devuelve al depósito frío y el proceso se repite en un circuito cerrado. Los estudios comparativos han demostrado que el uso de sal fundida como fluido de trabajo permite la operación a altas temperaturas, reduce la cantidad de sal necesaria para el almacenamiento y elimina la necesidad de dos juegos de intercambiadores de calor en el sistema, lo que reduce el costo y la complejidad del sistema.
Una solución que proporciona almacen de energia a menor escala, es posible instalar una batería de parafina con colectores solares en el techo. Se trata de una tecnología desarrollada en la Universidad Española del País Vasco (Universidad del País Vasco/Euskal Herriko Uniberstitatea).
Está diseñado para ser utilizado por el hogar promedio. El cuerpo principal del dispositivo está hecho de placas de aluminio sumergidas en parafina. El agua se utiliza como medio de transferencia de energía, no como medio de almacenamiento. Esta tarea corresponde a la parafina, que toma el calor de los paneles de aluminio y se funde a una temperatura de 60°C.
En esta invención, la energía eléctrica se libera al enfriar la cera, que cede calor a los paneles delgados. Los científicos están trabajando para mejorar aún más la eficiencia del proceso reemplazando la parafina con otro material, como un ácido graso.
La energía se produce en el proceso de transición de fase. La instalación puede tener una forma diferente de acuerdo con los requisitos de construcción de los edificios. Incluso puede construir los llamados falsos techos.
Nuevas ideas, nuevas formas
El alumbrado público, desarrollado por la empresa holandesa Kaal Masten, se puede instalar en cualquier lugar, incluso en áreas no electrificadas. No necesitan red eléctrica para funcionar. Brillan solo gracias a los paneles solares.
Los pilares de estos faros están cubiertos con paneles solares. El diseñador afirma que durante el día pueden acumular tanta energía que luego brillan toda la noche. Incluso el clima nublado no los apagará. Incluye un impresionante juego de pilas. lámparas de bajo consumo DIODO EMISOR DE LUZ.
La Spirit (11), como se llamó esta linterna, necesita ser reemplazada cada pocos años. Curiosamente, desde un punto de vista medioambiental, estas baterías son fáciles de manejar.
Mientras tanto, se están plantando árboles solares en Israel. No habría nada extraordinario en esto si no fuera porque en lugar de hojas, en estas plantaciones se instalan paneles solares, que reciben energía, que luego se utiliza para cargar dispositivos móviles, enfriar agua y transmitir una señal de wifi.
El diseño, llamado eTree (12), consiste en un "tronco" de metal que se ramifica y en las ramas paneles solares. La energía recibida con su ayuda se almacena localmente y se puede "transferir" a las baterías de los teléfonos inteligentes o tabletas a través de un puerto USB.
12. Árbol árbol electrónico
También se utilizará para producir una fuente de agua para animales e incluso humanos. Los árboles también deben usarse como linternas por la noche.
Pueden equiparse con pantallas de información de cristal líquido. Los primeros edificios de este tipo aparecieron en el Parque Khanadiv, cerca de la ciudad de Zikhron Yaakov.
La versión de siete paneles genera 1,4 kilovatios de energía, que pueden alimentar 35 computadoras portátiles promedio. Mientras tanto, el potencial de la energía renovable todavía se está descubriendo en nuevos lugares, como donde los ríos desembocan en el mar y se fusionan con el agua salada.
Un grupo de científicos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) decidió estudiar el fenómeno de la ósmosis inversa en ambientes en los que se mezclan aguas de diferentes niveles de salinidad. Hay una diferencia de presión en el límite de estos centros. Cuando el agua pasa a través de este límite, se acelera, lo cual es una fuente de energía significativa.
Los científicos de la Universidad de Boston no fueron muy lejos para probar este fenómeno en la práctica. Calcularon que las aguas de esta ciudad, al desembocar en el mar, podrían generar suficiente energía para satisfacer las necesidades de la población local. planta de tratamiento de aguas residuales.
