Теплый климат для инноваций. Борьба с глобальным потеплением развивает технологии

Изменение климата является одной из наиболее часто упоминаемых глобальных угроз. Можно смело сказать, что в настоящее время практически все, что создается, строится, строится и планируется в развитых странах, масштабно учитывает проблему глобального потепления и выбросов парниковых газов.

Наверное, никто не будет отрицать, что огласка проблемы изменения климата привела, в том числе, к сильный толчок к развитию новых технологий. Мы много раз писали и будем писать об очередных рекордах эффективности солнечных батарей, усовершенствовании ветряков или поиске интеллектуальных методов хранения и распределения энергии из возобновляемых источников.

Согласно неоднократно цитируемой Межправительственной группе экспертов по изменению климата (МГЭИК), мы имеем дело с потеплением климатической системы, которое в основном вызвано увеличением выбросов парниковых газов и увеличением концентрации парниковых газов в атмосфере. Результаты моделей, оцененных МГЭИК, позволяют предположить, что для того, чтобы иметь шанс ограничить потепление не более чем на 2°С, глобальные выбросы должны достичь пика до 2020 г., а затем поддерживаться на уровне 50-80% к 2050 г.

С нулевыми выбросами в голове

Развитие технологий, вызванное — назовем это шире — «осведомленностью о климате», — это, во-первых, акцент на эффективность производства и потребления энергиипоскольку сокращение используемой энергии может оказать значительное влияние на выбросы парниковых газов.

Второй – поддержка высокого потенциала, таких как биотопливо i энергия ветра.

В-третьих – исследования и технологические инновациинеобходимо для обеспечения низкоуглеродных вариантов в будущем.

Первый императив – это развитие технологии с нулевым уровнем выбросов. Если технология не может работать без выбросов, то, по крайней мере, выбрасываемые отходы должны быть сырьем для других процессов (рециклинг). Это технологический девиз экологической цивилизации, на котором мы строим нашу борьбу с глобальным потеплением.

Сегодня мировая экономика фактически зависит от автомобильной промышленности. С этим специалисты связывают свои эко-надежды. Хотя нельзя сказать, что они безэмиссионные, но уж точно не выделяют выхлопных газов в том месте, где они движутся. Контроль выбросов на месте считается проще и дешевле, даже когда речь идет о сжигании ископаемого топлива. Вот почему в последние годы было потрачено много денег на инновации и разработку электромобилей — в том числе и в Польше.

Конечно, лучше всего, чтобы и вторая часть системы была без выбросов – производство электроэнергии, которую автомобиль использует из сети. Однако это условие можно постепенно выполнить, переключив энергию на . Поэтому электромобиль, путешествующий по Норвегии, где большая часть электроэнергии поступает от гидроэлектростанций, уже близок к нулевому уровню выбросов.

Однако осведомленность о климате идет глубже, например, в процессы и материалы для производства и переработки шин, кузовов автомобилей или аккумуляторов. В этих областях еще есть куда совершенствоваться, но – как прекрасно знают читатели «МТ» – у авторов технологических и материальных новинок, о которых мы слышим чуть ли не каждый день, глубоко укоренились в голове экологические требования.

Строительство 30-этажного модульного здания в Китае

Они так же важны в экономических и энергетических расчетах, как и транспортные средства. наши дома. Согласно отчетам Комиссии по глобальной экономике и климату (GCEC), здания потребляют 32% мировой энергии и несут ответственность за 19% выбросов парниковых газов. Кроме того, на строительный сектор приходится 30-40% мусора, остающегося в мире.

Вы видите, насколько строительная отрасль нуждается в «зеленых» инновациях. Одним из них является, например, метод модульного строительства z сборные элементы (хотя, откровенно говоря, это нововведение, разрабатываемое десятилетиями). Методы, которые позволили Broad Group построить 30-этажный отель в Китае за пятнадцать дней (2), позволяют оптимизировать производство и снизить воздействие на окружающую среду. Например, в строительстве использовано почти 100% переработанной стали, а изготовление 122 модулей на заводе значительно сократило количество строительного мусора.

Выжать больше из солнца

Как показали прошлогодние анализы британских ученых из Оксфордского университета, к 2027 году до 20% электроэнергии, потребляемой в мире, может приходиться на фотоэлектрические системы (3). Технический прогресс плюс преодоление барьеров массового использования означают, что стоимость электроэнергии, вырабатываемой таким образом, снижается настолько быстро, что вскоре она будет дешевле, чем энергия из обычных источников.

С 80-х годов цены на фотоэлектрические панели падали примерно на 10% в год. Исследования все еще продолжаются для улучшения эффективность ячейки. Одним из последних сообщений в этой области является информация о достижении ученых из Университета Джорджа Вашингтона, которым удалось построить солнечную панель с КПД 44,5%. В устройстве используются фотогальванические концентраторы (ФГЭ), в которых линзы фокусируют солнечные лучи на ячейку площадью менее 1 мм.², и состоит из нескольких связанных между собой ячеек, которые вместе улавливают почти всю энергию из спектра солнечного света. Раньше, в т.ч. Sharp удалось добиться эффективности солнечных элементов более 40% благодаря аналогичной методике — оснащению панелей линзами Френеля, которые фокусируют свет, попадающий на панель.

Солнце «поймано» в большом городе

Еще одна идея повышения эффективности солнечных батарей состоит в том, чтобы разделить солнечный свет до того, как он попадет на панели. Дело в том, что клетки, предназначенные именно для восприятия отдельных цветов спектра, могли более эффективно «собирать» фотоны. Ученые из Университета Калифорнийского технологического института США, которые работают над этим решением, надеются превысить порог 50-процентной эффективности солнечных панелей.

Энергия с более высоким коэффициентом

В связи с развитием возобновляемых источников электроэнергии ведутся работы по развитию т.н. умные энергетические сети -. Возобновляемые источники энергии – это распределенные источники, т.е. единичной мощностью обычно менее 50 МВт (максимум 100), установленные вблизи конечного получателя энергии. Однако при достаточно большом количестве источников, рассредоточенных на небольшой площади энергосистемы, и благодаря возможностям, предлагаемым сетями, становится выгодно объединить эти источники в одну управляемую оператором систему, создав «виртуальная электростанция ». Его цель — сконцентрировать распределенную генерацию в одну логически связанную сеть, повысив техническую и экономическую эффективность производства электроэнергии. Распределенная генерация, расположенная в непосредственной близости от потребителей энергии, также может использовать местные топливные ресурсы, включая биотопливо и энергию из возобновляемых источников, и даже коммунальные отходы.

Это должно сыграть важную роль в создании виртуальных электростанций. хранилище энергии, что позволяет приспосабливать выработку электроэнергии к ежедневным изменениям потребительского спроса. Обычно такими резервуарами являются аккумуляторные батареи или суперконденсаторы. Аналогичную роль могут играть и гидроаккумулирующие электростанции. Ведутся интенсивные работы по разработке новых технологий хранения энергии, например, в расплавленной соли или с помощью электролитического производства водорода.

Интересно, что американские домохозяйства сегодня потребляют столько же электроэнергии, сколько и в 2001 году. Таковы данные органов местного самоуправления, отвечающих за энергетическое управление, опубликованные на рубеже 2013 и 2014 годов, передает агентство Ассошиэйтед Пресс. По словам экспертов, которых цитирует агентство, в основном это связано с новыми технологиями, экономией и повышением энергоэффективности бытовой техники. По данным Ассоциации производителей бытовой техники, среднее энергопотребление устройств кондиционирования воздуха, распространенных в США, с 2001 года снизилось на целых 20%. Энергопотребление всех бытовых приборов уменьшилось в одинаковой степени, в том числе телевизоры, жидкокристаллические или светодиодные дисплеи которых потребляют до 80% меньше энергии, чем старое оборудование!

Одно из американских правительственных агентств подготовило анализ, в котором сравнило различные сценарии развития энергетического баланса современной цивилизации. Из этого, предсказывающего высокую насыщенность экономики ИТ-технологиями, вытекало, что к 2030 году только в США удалось снизить энергопотребление на величину, равную электроэнергии, вырабатываемой тридцатью 600-мегаваттными электростанциями. Независимо от того, объясняем ли мы это сбережениями или, в более общем смысле, говорим об окружающей среде и климате Земли, баланс вполне положительный.