재생 가능 에너지 - XNUMX세기에 속합니다.
BP Statistical Review of World Energy 웹사이트에서 2030년까지 세계 에너지 소비량이 현재 수준을 약 XNUMX분의 XNUMX 초과할 것이라는 정보를 찾을 수 있습니다. 따라서 선진국의 열망은 재생 가능한 자원(RES)의 "녹색" 기술의 도움으로 증가하는 요구를 충족시키는 것입니다.
1. 해상풍력발전단지
폴란드에서는 2020년까지 에너지의 19%가 이러한 소스에서 공급되어야 합니다. 현재 상황에서 이것은 값싼 에너지가 아니기 때문에 주로 국가의 재정 지원 덕분에 발전합니다.
2013년 재생에너지연구소(Renewable Energy Institute)의 분석에 따르면 1MWh를 생산하는 데 드는 비용은 재생 에너지 소스에 따라 200에서 1500zł까지 다양합니다.
비교를 위해 1년 2012MWh의 전기 도매가는 약 PLN 200였습니다. 이 연구에서 가장 저렴한 것은 다중 연료 연소 플랜트에서 에너지를 얻는 것이었습니다. 동시 연소 및 매립 가스. 가장 비싼 에너지는 물과 열수에서 얻습니다.
가장 잘 알려지고 가시적인 형태의 RES, 즉 풍력 터빈(1)과 태양 전지판(2)은 더 비쌉니다. 그러나 장기적으로 석탄, 예를 들어 원자력의 가격은 필연적으로 상승할 것입니다. 다양한 연구(예: 2012년 RWE 그룹의 연구)는 "보수적" 및 "국가적" 범주, 즉 에너지 원 장기적으로 더 비싸질 것입니다(3).
그리고 이것은 재생 에너지가 환경적일 뿐만 아니라 경제적인 대안이 될 것입니다. 화석 연료도 국가에서 막대한 보조금을 받고 있으며, 화석 연료 가격은 일반적으로 환경에 미치는 부정적인 영향을 고려하지 않는다는 사실을 잊는 경우가 있습니다.
태양 물 바람 칵테일
2009년 Mark Jacobson(스탠포드 대학) 교수와 Mark DeLucchi(캘리포니아 대학 데이비스) 교수는 Scientific American에 2030년까지 전 세계가 재생 에너지. 2013년 봄에 그들은 미국 뉴욕주에 대한 계산을 반복했습니다.
그들의 의견으로는 곧 화석 연료를 완전히 포기할 수 있습니다. 이것은 재생 가능한 소스 운송, 산업 및 인구에 필요한 에너지를 얻을 수 있습니다. 에너지는 소위 WWS 혼합물(바람, 물, 태양 – 바람, 물, 태양)에서 나옵니다.
에너지의 40% 정도가 해상 풍력 발전 단지에서 나올 것이며 이 중 거의 4개가 배치되어야 합니다. 육지에서는 10명 이상이 필요합니다. 에너지의 또 다른 10%를 제공할 터빈. 다음 XNUMX%는 복사 집중 기술을 갖춘 태양열 발전소의 거의 XNUMX%에서 나옵니다.
기존의 태양광 발전 설비는 서로 10%를 추가합니다. 또 다른 18%는 가정, 공공 건물 및 기업 본부에 태양열 설비에서 올 것입니다. 잃어버린 에너지는 지열 발전소, 수력 발전소, 조력 발전기 및 기타 모든 재생 가능한 에너지원으로 보충될 것입니다.
과학자들은 다음을 기반으로 하는 시스템의 사용을 통해 다음을 계산했습니다. 재생 에너지 이러한 시스템의 효율성 향상으로 인해 에너지 수요는 주 전체에서 약 37% 감소하고 에너지 가격은 안정될 것입니다.
모든 에너지가 주에서 생산될 것이기 때문에 손실되는 것보다 더 많은 일자리가 창출될 것입니다. 또한 대기 오염 감소로 인해 매년 약 4명이 사망하는 것으로 추산됩니다. 사람이 줄어들고 오염 비용이 연간 33억 달러 감소합니다.
3. 2050년까지의 에너지 가격 - RWE 연구
이는 전체 투자가 약 17년 안에 결실을 맺게 될 것임을 의미합니다. 국가가 에너지의 일부를 판매할 수 있기 때문에 더 빠를 수도 있습니다. 뉴욕주 공무원들은 이러한 계산에 대한 낙관론을 공유합니까? 약간은 예, 조금은 아니오라고 생각합니다.
결국 그들은 제안을 현실로 만들기 위해 모든 것을 "삭제"하지는 않지만 물론 생산 기술에 투자합니다. 재생 에너지. 마이클 블룸버그 전 뉴욕 시장은 몇 달 전 세계 최대 매립지인 스태튼 아일랜드의 프레시킬스 파크를 세계 최대의 태양광 발전소 중 하나로 전환할 것이라고 발표했습니다.
뉴욕의 쓰레기가 분해되는 곳에서 10메가와트의 에너지가 생성될 것입니다. 나머지 Freshkills 영토 또는 거의 600헥타르는 공원 캐릭터의 녹지 영역으로 바뀔 것입니다.
재생 가능한 규칙은 어디에 있습니까
많은 국가에서 이미 친환경적인 미래를 향해 나아가고 있습니다. 스칸디나비아 국가들은 오랫동안 에너지 획득에 대한 50% 임계값을 초과했습니다. 재생 가능한 소스. 국제 환경 기구 WWF가 2014년 가을에 발표한 데이터에 따르면 스코틀랜드는 이미 모든 스코틀랜드 가정이 필요로 하는 것보다 더 많은 에너지를 풍차에서 생산합니다.
이 수치는 2014년 126월에 스코틀랜드 풍력 터빈이 지역 가정에 필요한 전력의 40%에 해당하는 전기를 생산했음을 보여줍니다. 전반적으로 이 지역에서 생산되는 에너지의 XNUMX%는 재생 가능 자원에서 나옵니다.
Ze 재생 가능한 소스 스페인 에너지의 절반 이상이 이곳에서 나옵니다. 그 절반의 절반은 수원에서 나옵니다. 모든 스페인 에너지의 39분의 XNUMX은 풍력 발전 단지에서 나옵니다. 멕시코 라파스 시에는 XNUMXMW 용량의 태양열 발전소 Aura Solar I이 있습니다.
또한 두 번째 30MW Groupotec I 농장의 설치가 거의 완료되어 도시가 곧 재생 가능 자원의 에너지를 완전히 공급받을 수 있습니다. 수년에 걸쳐 재생 가능 자원에서 에너지 비중을 늘리는 정책을 일관되게 구현한 국가의 예는 독일입니다.
Agora Energiewende에 따르면 2014년에 재생 에너지는 이 나라 공급의 25,8%를 차지했습니다. 2020년까지 독일은 이러한 출처로부터 40% 이상을 받아야 합니다. 독일의 에너지 전환은 원자력과 석탄 에너지를 포기하는 것만이 아닙니다. 재생 에너지 에너지 부문에서.
독일은 난방 시스템 없이 주로 작동하는 "패시브 하우스" 솔루션을 만드는 데 있어서도 선두주자라는 사실을 잊어서는 안 됩니다. 앙겔라 메르켈 독일 총리는 최근 "2050년까지 독일 전력의 80%를 재생 가능 에너지원에서 공급한다는 우리의 목표는 여전히 유지되고 있다"고 말했다.
새로운 태양 전지판
실험실에서는 효율성을 향상시키기 위한 끊임없는 투쟁이 있습니다. 재생 가능 에너지원 – 예를 들어, 광전지. 우리 별의 빛 에너지를 전기로 변환하는 태양 전지는 50% 효율 기록에 접근하고 있습니다.
4. MIT를 사용한 태양열-증기 변환을 위한 거품 위의 그래핀
그러나 오늘날 시장에 나와 있는 시스템의 효율성은 20%를 넘지 않습니다. 이렇게 효율적으로 변환하는 최첨단 태양광 패널 태양 스펙트럼 에너지 - 적외선에서 가시 범위를 거쳐 자외선에 이르기까지 실제로 하나가 아닌 XNUMX개의 세포로 구성됩니다.
반도체 층이 서로 겹쳐져 있습니다. 그들 각각은 스펙트럼에서 다양한 범위의 파동을 얻는 책임이 있습니다. 이 기술은 CPV(집광기 광전지)로 약칭되며 이전에 우주에서 테스트되었습니다.
예를 들어 작년에 MIT(Massachusetts Institute of Technology)의 엔지니어들은 탄소 발포체(4) 위에 놓인 흑연 조각으로 구성된 재료를 만들었습니다. 물에 넣고 태양 광선을 받으면 수증기를 형성하여 모든 태양 복사 에너지의 최대 85%를 수증기로 전환합니다.
새로운 재료는 매우 간단하게 작동합니다. 상부의 다공성 흑연은 완벽하게 흡수하고 태양 에너지를 저장바닥에는 부분적으로 기포로 채워진 탄소 층이있어 (재료가 물 위에 뜰 수 있도록) 열 에너지가 물로 빠져 나가는 것을 방지합니다.
5. 해바라기 밭의 태양광 안테나
이전의 증기 태양열 솔루션은 작동하기 위해 태양 광선을 천 번이라도 집중해야 했습니다.
MIT의 새로운 솔루션은 XNUMX배의 농도만 필요로 하므로 전체 설정이 상대적으로 저렴합니다.
아니면 위성 접시와 해바라기를 하나의 기술로 결합하려고 합니까? Biasca에 본사를 둔 스위스 회사인 Airlight Energy의 엔지니어들은 그것이 가능하다는 것을 증명하기를 원합니다.
그들은 위성 TV 안테나 또는 전파 망원경과 유사하고 해바라기(5)와 같은 태양 광선을 추적하는 태양 전지판 단지가 장착된 XNUMX미터 플레이트를 개발했습니다.
그들은 태양광 전지에 전기를 공급할 뿐만 아니라 열과 깨끗한 물을 공급하고 심지어 히트 펌프를 사용하여 냉장고에 전원을 공급하는 특수 에너지 수집기 역할을 합니다.
표면에 흩어져 있는 거울은 입사 태양 복사를 투과하여 최대 2번까지 패널에 집중시킵니다. 25개의 작업 패널 각각에는 마이크로 채널을 통해 흐르는 물에 의해 냉각되는 XNUMX개의 광전지 칩이 장착되어 있습니다.
에너지 집중 덕분에 광전지 모듈은 2500배 더 효율적으로 작동합니다. 해수 담수화 플랜트가 장착된 이 장치는 뜨거운 물을 사용하여 하루에 XNUMX리터의 담수를 생산합니다.
원격 지역에서는 담수화 플랜트 대신 정수 장비를 설치할 수 있습니다. 전체 10m 꽃 안테나 구조는 접을 수 있으며 소형 트럭으로 쉽게 운반할 수 있습니다. 새로운 아이디어 태양 에너지의 사용 덜 개발된 지역에서는 Solarkiosk(6)입니다.
이 유형의 장치에는 Wi-Fi 라우터가 장착되어 있으며 하루에 200개 이상의 휴대전화를 충전하거나 필수 의약품 등을 보관할 수 있는 미니 냉장고에 전원을 공급할 수 있습니다. 수십 개의 키오스크가 이미 출시되었습니다. 주로 에티오피아, 보츠와나, 케냐에서 활동했습니다.
7. Pertamina 초고층 빌딩 프로젝트
활기찬 건축
인도네시아 수도 자카르타에 건설 예정인 99층짜리 초고층 빌딩 페르타미나(7)는 소비한 만큼의 에너지를 생산할 예정이다. 이것은 세계 최초의 규모의 건물입니다. 건물의 구조는 위치와 밀접한 관련이 있습니다. 필요한 태양 복사열만 들어오게 하여 나머지 태양 에너지를 절약할 수 있습니다.
8. 바르셀로나의 녹색 벽
잘린 타워는 터널 역할을 합니다. 풍력 에너지. 태양광 패널은 시설의 양쪽에 설치되어 연중 언제든지 하루 종일 에너지를 생산할 수 있습니다.
이 건물에는 태양열 및 풍력 발전을 보완하는 통합 지열 발전소가 있습니다.
한편, 예나 대학의 독일 연구원들은 건물의 "스마트 파사드" 프로젝트를 준비했습니다. 버튼을 눌러 광 투과율을 조정할 수 있습니다. 그들은 태양광 전지를 갖추고 있을 뿐만 아니라 바이오 연료 생산을 위한 조류 성장을 위한 장비도 갖추고 있습니다.
LaWin(Large Area Hydraulic Windows) 프로젝트는 Horizon 2020 프로그램에 따라 유럽 기금으로 지원됩니다.바르셀로나의 Raval Theatre 파사드에서 싹트고 있는 현대 녹색 기술의 기적은 위의 개념(8)과 거의 관련이 없습니다.
Urbanarbolismo가 디자인한 수직 정원은 완전히 독립적입니다. 식물은 펌프가 생성된 에너지로 구동되는 관개 시스템에 의해 관개됩니다. 태양광 패널 시스템과 통합됩니다.
물은 차례로 강수에서 나옵니다. 빗물은 배수로를 따라 저장 탱크로 흘러들어간 다음 저장 탱크에서 태양열 펌프로 펌핑됩니다. 외부 전원 공급 장치가 없습니다.
지능형 시스템은 필요에 따라 식물에 물을 줍니다. 이러한 유형의 구조가 점점 더 많이 나타나고 있습니다. 대만 가오슝의 태양광 국립 경기장이 그 예입니다(9).
일본 건축가 Toyo Ito가 설계하고 2009년에 시운전을 받은 이 건물은 8844개의 태양광 전지로 덮여 있으며 연간 최대 1,14기가와트시의 에너지를 생성할 수 있어 지역 수요의 80%를 공급합니다.
9. 대만의 태양광 경기장
용융염이 에너지를 얻습니까?
에너지 저장 녹은 소금의 형태는 알려져 있지 않습니다. 이 기술은 최근 모하비 사막에 오픈한 Ivanpah와 같은 대형 태양광 발전소에 사용됩니다. 아직 알려지지 않은 캘리포니아의 Halotechnics에 따르면 이 기술은 에너지 부족에 직면하여 잉여를 저장하는 문제가 핵심 문제인 전체 에너지 부문, 특히 재생 가능 에너지 부문으로 그 적용을 확장할 수 있을 정도로 매우 유망합니다.
이런 방식으로 에너지를 저장하면 다양한 종류의 대형 배터리인 배터리 가격의 절반 수준이라고 회사 측은 설명했다. 비용 면에서 보면 알다시피 유리한 현장 조건에서만 사용할 수 있는 펌프식 저장 시스템과 경쟁할 수 있습니다. 그러나 이 기술에는 단점이 있습니다.
예를 들어, 용융염에 저장된 에너지의 70%만이 전기로 재사용될 수 있습니다(배터리의 90%). Halotechnics는 현재 열 펌프 및 다양한 염 혼합물 사용을 포함하여 이러한 시스템의 효율성에 대해 작업하고 있습니다.
10. 에너지 저장용 용융염 탱크
시연 공장은 미국 뉴멕시코주 아버커키에 있는 Sandia National Laboratories에서 시운전되었습니다. 에너지 저장 녹은 소금으로. 스프레이 액체를 가열하기 위해 태양 에너지를 저장하는 거울을 사용하는 CLFR 기술과 함께 작동하도록 특별히 설계되었습니다.
탱크에 녹인 소금입니다. 이 시스템은 차가운 탱크(290°C)에서 소금을 가져와 거울의 열을 사용하여 액체를 550°C의 온도로 가열한 후 다음 탱크(10)로 옮깁니다. 필요한 경우 고온의 용융염을 열교환기를 통과하여 발전용 증기를 생성합니다.
마지막으로, 용융된 염은 냉각 저장소로 돌아가고 이 과정은 폐쇄 루프에서 반복됩니다. 비교 연구에 따르면 용융 염을 작동 유체로 사용하면 고온에서 작동할 수 있고 저장에 필요한 염의 양이 줄어들고 시스템에 두 세트의 열교환기가 필요하지 않아 시스템 비용과 복잡성이 감소하는 것으로 나타났습니다.
제공하는 솔루션 에너지 저장 더 작은 규모에서는 지붕에 태양열 집열기가 있는 파라핀 배터리를 설치할 수 있습니다. 이것은 바스크 지방의 스페인 대학(Universidad del Pais Vasco/Euskal Herriko Uniberstitatea)에서 개발한 기술입니다.
일반 가정에서 사용하도록 되어 있습니다. 장치의 본체는 파라핀에 담근 알루미늄 판으로 만들어집니다. 물은 저장 매체가 아니라 에너지 전달 매체로 사용됩니다. 이 작업은 알루미늄 패널에서 열을 받아 60°C의 온도에서 녹는 파라핀에 속합니다.
본 발명에서는 얇은 패널에 열을 발산하는 왁스를 냉각시켜 전기 에너지를 방출한다. 과학자들은 파라핀을 지방산과 같은 다른 물질로 대체하여 공정의 효율성을 더욱 향상시키기 위해 노력하고 있습니다.
에너지는 상전이 과정에서 생성됩니다. 설치는 건물의 건설 요구 사항에 따라 다른 모양을 가질 수 있습니다. 소위 거짓 천장을 만들 수도 있습니다.
새로운 아이디어, 새로운 방식
네덜란드 회사 Kaal Masten이 개발한 가로등은 전기가 공급되지 않는 지역에도 어디든 설치할 수 있습니다. 그들은 작동하기 위해 전기 네트워크가 필요하지 않습니다. 그들은 태양 전지판 덕분에 빛납니다.
이 등대의 기둥은 태양 전지판으로 덮여 있습니다. 디자이너는 낮 동안 너무 많은 에너지를 축적하여 밤새도록 빛날 수 있다고 주장합니다. 흐린 날씨에도 전원이 꺼지지 않습니다. 인상적인 배터리 세트 포함 에너지 절약 램프 발광 다이오드.
이 손전등의 이름처럼 Spirit(11)은 몇 년마다 교체해야 합니다. 흥미롭게도 환경적 관점에서 이러한 배터리는 다루기 쉽습니다.
한편, 이스라엘에는 태양열 나무가 심어지고 있습니다. 잎 대신 태양 전지 패널이 이러한 재배지에 설치되어 에너지를 받은 다음 모바일 장치를 충전하고 물을 식히고 Wi-Fi 신호를 브로드캐스트하는 데 사용된다는 사실이 없었다면 이것에 특별한 것은 없었을 것입니다.
eTree(12)라고 하는 디자인은 가지가 있는 금속 "트렁크"로 구성되어 있습니다. 태양 전지판. 도움을 받아 받은 에너지는 로컬에 저장되며 USB 포트를 통해 스마트폰이나 태블릿의 배터리로 "전송"될 수 있습니다.
12. 전자 나무 트리
그것은 또한 동물과 심지어 인간을 위한 수원을 생산하는 데 사용될 것입니다. 나무는 밤에도 등불로 사용해야 합니다.
그들은 정보 액정 디스플레이를 장착할 수 있습니다. 이 유형의 첫 번째 건물은 Zikhron Yaakov시 근처의 Khanadiv Park에 나타났습니다.
1,4패널 버전은 35킬로와트의 전력을 생성하며, 이는 일반 노트북 XNUMX대에 전력을 공급할 수 있습니다. 한편, 강이 바다로 흘러들어가 바닷물과 합류하는 곳과 같은 새로운 장소에서 재생 가능 에너지의 가능성은 여전히 발견되고 있습니다.
MIT(Massachusetts Institute of Technology)의 과학자 그룹은 다양한 염도 수준의 물이 혼합된 환경에서 역삼투 현상을 연구하기로 결정했습니다. 이 중심의 경계에는 압력차가 있습니다. 물이 이 경계를 통과하면 가속되어 상당한 에너지의 원천이 됩니다.
보스턴 대학의 과학자들은 이 현상을 실제로 테스트하기 위해 멀리 가지 않았습니다. 그들은 바다로 흘러드는 이 도시의 물이 지역 주민들의 필요를 충족시키기에 충분한 에너지를 생산할 수 있다고 계산했습니다. 하수 처리장.
