再生可能エネルギー - それはXNUMX世紀に属します
BP Statistical Review of World Energy の Web サイトによると、2030 年までに世界のエネルギー消費量は現在のレベルの約 XNUMX 分の XNUMX に達するでしょう。 したがって、先進国の要望は、再生可能資源（RES）からのグリーン技術で増大するニーズに応えることです。
1. 洋上風力発電所
ポーランドでは、2020 年までにエネルギーの 19% をそのような資源から供給する必要があります。 現状では、これは安価なエネルギーではないため、主に州の財政支援のおかげで発展しています。
自然エネルギー協会による 2013 年の分析によると、1 MWh の発電コストは 再生可能エネルギー 情報源に応じて、200 ズロティから 1500 ズロティまでさまざまです。
比較のために、1 年の 2012 MWh の電力の卸売価格は約 200 ズロティでした。 これらの研究で最も安価な選択肢は、多燃料燃焼プラントからエネルギーを得ることでした。 混燃と埋め立てガス。 最も高価なエネルギーは水と温泉水から得られます。
最もよく知られ目に見える再生可能エネルギー源、つまり風力タービン (1) やソーラー パネル (2) はより高価です。 しかし、長期的には、石炭や原子力エネルギーなどの価格は必然的に上昇します。 さまざまな研究 (たとえば、2012 年に RWE グループによって実施された研究) は、「保守的」と「国民的」カテゴリーが示されています。 エネルギー源 長期的にはより高価になるでしょう (3)。
そしてこれにより、再生可能エネルギーは環境だけでなく経済的にも代替手段となるでしょう。 化石燃料も政府から多額の補助金を受けており、その価格は通常、環境への悪影響が考慮されていないことが忘れられることがあります。
太陽と水と風のカクテル
2009 年、マーク・ジェイコブソン教授（スタンフォード大学）とマーク・デルッキ教授（カリフォルニア大学デービス校）は、2030 年までに全世界が社会に切り替わる可能性があると主張する記事をサイエンティフィック・アメリカンに発表しました。 再生可能エネルギー。 2013 年の春、彼らはアメリカのニューヨーク州について計算を繰り返しました。
彼らの意見では、彼は近いうちに化石燃料を完全に放棄するかもしれない。 これ 再生可能資源 輸送、産業、人口に必要なエネルギーを得ることができます。 エネルギーは、いわゆる WWS 混合物 (風、水、太陽 - 風、水、太陽) から発生します。
エネルギーの40パーセントは洋上風力発電所から供給され、そのうち約4万10基を配備する必要がある。 陸上では10人以上必要になります。 タービンはエネルギーのさらに XNUMX パーセントを提供します。 次のXNUMXパーセントは、放射線集中技術を備えたほぼXNUMXの太陽光発電所から得られます。
従来の太陽光発電設備は相互に 10 パーセントを加算します。 残りの 18% は、住宅、公共の建物、企業本社の太陽光発電施設から得られます。 不足したエネルギーは、地熱発電所、水力発電所、潮力発電機、その他すべての再生可能エネルギー源によって補充されます。
科学者たちは、以下に基づくシステムを使用してそれを計算しました。 再生可能エネルギー このようなシステムの効率の向上のおかげで、エネルギー需要は州全体で約 37 パーセント減少し、エネルギー価格は安定します。
すべてのエネルギーは州内で生産されるため、失われるよりも多くの雇用が創出されるでしょう。 さらに、大気汚染の減少により、毎年約 4 人が死亡すると推定されています。 人口が減り、汚染コストは年間 33 億ドル減少します。
3. 2050 年までのエネルギー価格 – RWE の調査
これは、投資全体が約 17 年で回収されることを意味します。 国がエネルギーの一部を販売できるため、これがより迅速になる可能性があります。 ニューヨーク州当局者もこれらの推計について楽観的な見方をしているのでしょうか? 私は少しイエス、少しノーだと思います。
結局のところ、彼らは提案を実現するためにすべてを「捨てる」わけではありませんが、間違いなく生産技術にも投資します。 再生可能エネルギー。 元ニューヨーク市長のマイケル・ブルームバーグ氏は数カ月前、スタテンアイランドにある世界最大の埋立地であるフレッシュキルズパークを最大級の太陽光発電所に転換すると発表した。
ニューヨークの廃棄物が分解されると、10 メガワットのエネルギーが生成されます。 フレッシュキルズの領土の残りの約600ヘクタールは、公園の自然の緑地に変えられる予定だ。
再生可能なルールはどこにありますか?
多くの国はすでにグリーンな未来に向けて大きく前進しています。 スカンジナビア諸国は、長い間、エネルギーを得る基準の 50% を超えてきました。 再生可能資源。 国際環境団体WWFが2014年秋に発表したデータによると、スコットランドはすでにスコットランドの全家庭が必要とする以上のエネルギーを風力タービンから生産している。
これらの数字は、2014 年 126 月にスコットランドの風力タービンが地元家庭の需要の 40% に相当する電力を生産したことを示しています。 全体として、この地域で生産されるエネルギーの XNUMX% は再生可能資源によるものです。
Ze 再生可能資源 スペインのエネルギーの半分以上はスペインから来ています。 この半分は水源から来ています。 スペインの全エネルギーの 39 分の XNUMX は風力発電所から来ています。 メキシコのラパス市には、容量 XNUMX MW の太陽光発電所 Aura Solar I があります。
さらに、容量 30 MW の XNUMX つ目の Groupotec I 農場の設置も完了に近づいており、これにより、都市はまもなく再生可能資源からのエネルギーを完全に供給できるようになります。 長年にわたって再生可能エネルギーの割合を増やす政策を一貫して実施してきた国の例はドイツです。
アゴラ・エネルギーヴェンデによると、2014年には再生可能エネルギー源が同国の供給量の25,8％を占めた。 2020年までに、ドイツはこれらの資金源から40パーセント以上を受け取る必要がある。 ドイツのエネルギー変革は、単に原子力と石炭エネルギーを放棄して、 再生可能エネルギー エネルギー分野で。
ドイツは、暖房システムをほとんど使わない「パッシブハウス」のソリューション開発のリーダーでもあることを忘れてはなりません。 ドイツのアンゲラ・メルケル首相は最近、「2050年までにドイツの電力の80％を再生可能エネルギーで賄うという我々の目標は引き続き有効である」と述べた。
新しいソーラーパネル
研究室では効率を改善するために絶えず努力しています 再生可能エネルギー源 – 例えば、太陽電池。 私たちの星の光エネルギーを電気に変換する太陽電池は、50% の効率記録に近づいています。
4. MIT による発泡体上のグラフェンによる太陽エネルギーの蒸気への変換
しかし、現在市場で入手可能なシステムの効率は 20% にすぎません。 非常に効率的に変換する最先端の太陽光発電パネル 太陽スペクトルエネルギー - 赤外線から可視範囲、紫外線まで - それらは実際には XNUMX つではなく XNUMX つのセルで構成されています。
半導体の層は互いに積み重ねられます。 それらのそれぞれは、スペクトルから異なる範囲の波を取得する責任があります。 この技術はCPV（集光型太陽光発電）と略され、以前に宇宙でテストされています。
たとえば、昨年、マサチューセッツ工科大学 (MIT) の技術者は、カーボンフォームの上にグラファイトフレークを配置した材料を作成しました (4)。 水の中に置かれ、太陽光線が当たると水蒸気が形成され、全太陽放射エネルギーの最大 85 パーセントが水蒸気に変換されます。
新しい素材は非常に簡単に機能します。上部の多孔質グラファイトは優れた吸収力と 太陽エネルギーを蓄えるそして底部には部分的に気泡で満たされた炭素層があり（そのため材料は水に浮くことができます）、水への熱エネルギーの漏洩を防ぎます。
5. ひまわり畑の太陽光発電アンテナ
以前の蒸気太陽光発電ソリューションは、機能するために太陽光線を何千倍にも集中させる必要がありました。
MIT の新しいソリューションでは、濃度が XNUMX 倍しか必要ないため、セットアップ全体が比較的安価になります。
あるいは、パラボラアンテナとヒマワリを XNUMX つのテクノロジーで組み合わせてみてはいかがでしょうか? ビアスクに本拠を置くスイスの企業エアライト・エナジーのエンジニアは、これが可能であることを証明したいと考えている。
彼らは、衛星テレビのアンテナや電波望遠鏡に似た太陽電池アレイを備えた 5 メートルのプレートを開発し、ひまわりのように太陽光線を追跡しました。
これらは、太陽電池に電力を供給するだけでなく、熱、きれいな水、さらにはヒートポンプを使用した後に冷蔵庫に電力を供給する特別なエネルギーハーベスターであると考えられています。
表面に散在するミラーは、入射太陽放射を透過し、最大 2 回でもパネルに集光します。 25 つの操作パネルにはそれぞれ XNUMX 個の太陽光発電チップが装備されており、マイクロチャネルを流れる水によって冷却されます。
エネルギーを集中させることにより、太陽光発電モジュールの効率は 2500 倍向上します。 海水淡水化プラントを装備すると、この装置は熱水を使用して XNUMX 日あたり XNUMX リットルの淡水を生成します。
遠隔地では、淡水化プラントの代わりに水ろ過装置が設置される場合があります。 10 メートルのフラワー アンテナ構造全体は折りたたむことができ、小型トラックで簡単に輸送できます。 新しいアイデア 太陽エネルギーの利用 開発が遅れている地域では、それは Solarkiosk (6) です。
このタイプの設備には Wi-Fi ネットワークを備えたルーターが装備されており、200 日あたり XNUMX 台以上の携帯電話を充電したり、必要な医薬品などを保管できるミニ冷蔵庫に電力を供給したりできます。 そうしたキオスクはすでに数十台が立ち上げられている。 彼らは主にエチオピア、ボツワナ、ケニアで活動していました。
7. プルタミナ超高層ビルプロジェクト
エネルギッシュな建築
インドネシアの首都ジャカルタに建設が計画されている 99 階建てのプルタミナ超高層ビル (7) は、消費するエネルギーと同じだけのエネルギーを生産する必要があります。 この規模の建物は世界初です。 建物の構造はその場所と密接に関係しており、必要な太陽放射のみを内部に通し、残りの太陽エネルギーを蓄えることができます。
8. バルセロナの緑の壁
切り取られた塔はトンネルとして機能します。 風力エネルギー。 施設の両側に太陽光発電パネルが設置されており、一年中いつでもエネルギーを生産できます。
この建物には、太陽エネルギーと風力エネルギーを補完する統合地熱発電所が設置されます。
一方、ドイツのイエナ大学の研究者らは、建物の「スマートファサード」のためのプロジェクトを準備している。 ボタン一つで光の透過率を調整できます。 太陽電池を備えているだけでなく、藻類を成長させてバイオ燃料を生産することもできます。
プロジェクト「Large Area Hydraulic Windows」(LaWin) は、Horizon 2020 プログラムの下で欧州の資金によって支援されており、バルセロナのラヴァル劇場のファサードに芽生えた現代のグリーンテクノロジーの奇跡は、上記のコンセプトと多少関連しています (8) 。
Urbanarbolismo が設計した垂直庭園は完全に自己完結型です。 植物は、生成されたエネルギーによってポンプが作動する灌漑システムによって灌漑されています。 太陽光発電パネル システムと統合されます。
次に、水は降水から生じます。 雨水は側溝を通って貯蔵タンクに流れ込み、そこからポンプによって汲み上げられます。ポンプの唯一のエネルギー源はソーラーパネルです。 外部電源はありません。
インテリジェントなシステムは、植物のニーズに応じて植物に水を与えます。 このタイプの構造物が大規模に出現することが増えています。 一例は、台湾の高雄にある太陽光発電の国立競技場です (9)。
日本人建築家の伊東豊雄氏によって設計され、2009 年に建設が開始されたこの建物は、8844 個の太陽電池で覆われ、年間最大 1,14 ギガワット時のエネルギーを生成し、地域の需要の 80% を供給します。
9. 台湾のサンスタジアム
溶融塩はエネルギーを生み出すのでしょうか?
エネルギー貯蔵 溶融塩の形態は不明です。 この技術は、モハベ砂漠に最近オープンしたイヴァンパなどの大規模太陽光発電所で使用されています。 カリフォルニアのまだ無名な企業 Halotechnics によると、この技術は非常に有望であるため、その使用はすべてのエネルギー、特に再生可能エネルギーに拡張することができます。もちろん、再生可能エネルギーでは、エネルギーが不足しているときに余剰を貯蔵するという問題が重要な問題です。
同社の代表者らは、この方法でエネルギーを蓄えると、電池やさまざまな種類の大型電池のコストの半分になると主張している。 コストの点では、揚水発電システムと競合することができます。揚水発電システムは、周知のとおり、有利な現場条件下でのみ使用できます。 ただし、このテクノロジーには欠点もあります。
たとえば、溶融塩に蓄えられたエネルギーのうち、電力として再利用できるのは 70 パーセントのみです (電池では 90 パーセント)。 Halotechnics は現在、特にヒートポンプやさまざまな塩混合物を使用して、これらのシステムの効率化に取り組んでいます。
10. エネルギー貯蔵用の溶融塩タンク
この実証プラントは、米国ニューメキシコ州アーバカーキにあるサンディア国立研究所で稼働しました。 エネルギー貯蔵 溶融塩を使って。 これは、太陽エネルギーを蓄えるミラーを使用してスプレー液を加熱する CLFR テクノロジーで動作するように特別に設計されています。
これはタンク内の溶融塩です。 このシステムは冷却タンク (290°C) から塩を取り出し、ミラーの熱を利用して液体を 550°C の温度まで加熱し、その後次のタンク (10) に移送します。 必要に応じて、高温の溶融塩を熱交換器に通し、発電用の蒸気を生成します。
最後に、溶融塩は冷却タンクに戻され、このプロセスが閉ループで繰り返されます。 比較研究では、作動流体として溶融塩を使用すると、高温での動作が可能になり、保管に必要な塩の量が削減され、システム内に XNUMX セットの熱交換器が不要になり、システムのコストと複雑さが軽減されることが示されています。
提供するソリューション エネルギー貯蔵 小規模であれば、屋根に太陽熱集熱器を備えたパラフィン電池を設置することも可能です。 これは、スペインのバスク大学 (Universidad del Pais Vasco/Euskal Herriko Uniberstitatea) で開発されたテクノロジーです。
一般家庭での使用を想定して設計されています。 装置の主要部分はパラフィンに浸したアルミニウム板でできています。 水は貯蔵媒体としてではなく、エネルギー伝達媒体として使用されます。 この役割はパラフィンに属し、アルミニウムパネルの加熱熱を奪い、60°Cの温度で溶けます。
本発明では、ワックスを冷却することによって電気エネルギーが放出され、薄いパネルに熱が伝達される。 科学者たちは、パラフィンを脂肪酸などの別の材料に置き換えることにより、プロセスの効率をさらに向上させることに取り組んでいます。
エネルギーは相変化のプロセスを通じて生成されます。 設置は建物の建設要件に応じてさまざまな形状にすることができます。 いわゆる吊り天井を構築することもできます。
新しいアイデア、新しい方法
オランダのカール・マステン社が開発した街路灯は、非電化地域でもどこにでも設置できる。 動作するために電気ネットワークは必要ありません。 ソーラーパネルのおかげでのみ光ります。
これらの灯台の柱は太陽光パネルで覆われています。 デザイナーは、日中に非常に多くのエネルギーを蓄積できるため、一晩中光ることができると主張しています。 曇天でも電源が切れることはありません。 これには素晴らしいバッテリーセットが含まれます 省エネランプ 発光ダイオード。
スピリット (11) は、このライトのモデルと名付けられているように、数年ごとに交換する必要があります。 興味深いことに、環境の観点から見ると、これらのバッテリーは取り扱いが簡単です。
一方、イスラエルでは太陽光発電の木が植えられています。 これらの植栽には葉の代わりにソーラーパネルがあり、エネルギーを受け取り、モバイルデバイスの充電、冷水、Wi-Fi信号のブロードキャストに使用されます。
eTree (12) と呼ばれるこのデザインは、枝分かれする金属の「幹」とその枝で構成されています。 ソーラーパネル。 彼らの助けを借りて得られたエネルギーはローカルに保存され、USB ポートを介してスマートフォンやタブレットのバッテリーに「転送」できます。
12.Eツリーツリー
また、動物や人間のための水源の生産にも使用されます。 木は夜にはランタンとしても使用する必要があります。
情報液晶ディスプレイを装備することもできます。 このタイプの最初の建物は、ジクロン・ヤアコフ市近くのハナディブ公園に現れました。
1,4 パネル バージョンは 35 キロワットの電力を生成します。これは、平均的なラップトップ XNUMX 台に電力を供給するのに十分です。 一方、再生可能エネルギーの可能性は、川が海に流れ込んで塩水と出会う場所など、新たな場所で発見され続けています。
マサチューセッツ工科大学 (MIT) の科学者グループは、異なる塩分レベルの水が混合する環境における逆浸透現象を研究することにしました。 これらの中心の境界には圧力差があります。 水がこの境界を通過すると加速し、これが大きなエネルギーの源となります。
ボストンにある大学の科学者は、この現象を実際にテストすることはあまりしませんでした。 彼らは、この都市の水が海に流れ込むことで、地元住民のニーズを満たすのに十分なエネルギーを生成できると計算しました。 下水処理場.
