Альтернативная энергетика: типы, роль, плюсы и минусы нетрадиционных источников энергии

Успешный гибрид

Пока ведутся разработки альтернатив литий-ионным аккумуляторам, компании ищут пути более эффективного сохранения энергии. Успешным вариантом использования усовершенствованных литий-ионных батарей стало их встраивание в гибридные энергетические системы.

В промышленной энергетике такие системы получили развитие в 2020-е годы. Они позволяют объединить преимущества нескольких способов аккумулирования и сохранения энергии. Одним из ярких примеров являются аккумуляторные станции Tesla.

Первую такую станцию построила Tesla в Южной Австралии в 2017 году. Строительство заняло всего три месяца. Компания обещала, что при превышении этого срока страна получит батарею бесплатно.

Станция Tesla в Южной Австралии

(Фото: electrek.co)

Hornsdale Power Reserve построена на промышленных литий-ионных аккумуляторах Tesla Powerpack и инверторах, произведенных на Gigafactory. Она имеет мощность 100 МВт и может обеспечивать электричеством более 30 тыс. домохозяйств. Станция обеспечила снижение расходов на эксплуатацию сети региона примерно на 90%. За первые дни ее работы расходы на обслуживание сети снизились на $1 млн.

Южная Австралия получает энергию преимущественно из солнечных батарей и ветрогенераторов. Но иногда необходимо задействовать газогенераторы, подключенные к паровым турбинам, и вырабатывать недостающую часть энергии.

Аккумуляторная батарея Tesla накапливает энергию, когда она подается в сеть региона в избытке, а потом отдает ее обратно, когда возникает дефицит. Таким образом, потребность в газогенераторах отпадает.

Кроме того, батарея реагирует на перепады в электросети. Когда произошло внезапное отключение угольной электростанции Loy Yang A 3, станция Tesla среагировала на 4 секунды быстрее, чем резервный генератор частотного контроля и вспомогательных услуг (FCAS) в Квинсленде.

По расчетам чиновников, емкость батареи составляет около 2% от условной емкости всей сети, однако это дает 55% экономии на эксплуатационных расходах.

У системы есть и минусы. Станция включается всего на несколько минут, поэтому неизвестно, сколько циклов заряда выдержат ее батареи, прежде чем их придется заменить.

Тем не менее, в Австралии уже запланировано строительство подобных аккумуляторных систем в Южной Австралии, на Северной территории, в Квинсленде и Новом Южном Уэльсе.

Теперь Tesla собирается подключить гигантскую батарею к электросети Техаса. Компания строит станцию хранения энергии мощностью более 100 МВт в техасском Англтоне.

Батареи Tesla в Техасе

(Фото: Tesla)

Батарея сможет обеспечивать энергией около 20 тыс. домов. Детали конструкции пока не разглашаются, а сам проект держится в секрете.

В Нидерландах в 2020 году была введена в эксплуатацию гибридная система накопления энергии из литий-ионных аккумуляторов производства швейцарской компании Leclanché и механических накопителей от голландского разработчика S4 Energy. Литий-ионные батареи имеют мощность 8,8 МВт и емкость 7,12 МВт·ч, они работают вместе с шестью шестью маховиковыми системами KINEXT общей мощностью 3 МВт. Таким образом, объект аккумулирует 1 ГВт энергии, которую использует местный системный оператор TenneT для стабилизации энергосистемы. Маховики позволят продлить срок службы батарей как минимум до 15 лет.

В других странах подобные проекты находятся на стадии разработки и внедрения. Подробнее о них РБК Тренды расскажут в следующем материале.

Ветроэнергетика в России

Размер российского ветроэнергетического рынка невелик и составляет менее 1% от мирового. Россия является единственной крупной экономикой мира, в которой ветроэнергетика только начинает делать первые шаги. Но есть и положительные тенденции — общая установленная мощность ВЭС в нашей стране составляет более 1 ГВт, причем за прошедший 2020 год ввели в эксплуатацию ряд новых ветроэнергетических установок общей мощностью 700 МВт.

Самые крупные ВЭС — Кочубеевская ВЭС мощностью 210 МВт в Ставропольском крае и Адыгейская ВЭС мощность 150 МВт. Обе ветроэлектростанции были построены при помощи дочерней компании «Росатома».

Зеленая экономика

Анатолий Чубайс — о потенциале зеленой энергетики в России

Геотермальная энергия

Земное ядро имеет температуру более 6000° С, и оно отдает тепло в земную кору. В местах вулканической активности можно найти геотермальные источники с температурой воды более 100° С (она не вскипает из-за высокого давления). Ее можно использовать как источник электроэнергии.

Существенным недостатком геотермальной энергии является ее привязанность к местам вулканической активности. В результате только в некоторых странах (Исландия, Филиппины, Сальвадор, Коста-Рика) она вносит существенный вклад в выработку электроэнергии.

Существует и более универсальная петротермальная энергетика, которую можно использовать в любой точке Земли. Она предполагает бурение двух скважин на глубины в несколько километров. В одну из них подается вода, а через другую выходит пар. Вода нагревается за счет высоких температур на глубине (125 °С на 5 км). Однако пока что этот метод экономически нерентабелен.

Есть ли будущее у альтернативных источников энергии в России

Несмотря на положительные тенденции, об активном развитии ВИЭ в России речи пока не идет.

Полноценному развитию ВИЭ в России препятствует отсутствие амбициозных национальных целей в области развития ВИЭ, а также распространенность неверных убеждений, считает Ланьшина из РАНХиГС. «Например, многие жители страны, включая лиц, принимающих решения, сомневаются, что за счет энергии солнца и ветра можно стабильно снабжать предприятия электроэнергией, считают, что для солнечной электростанции необходима огромная территория, а также не знают о том, что в России производство солнечной электроэнергии сегодня может стоить менее ₽4 за 1 кВт·ч», — добавляет она.

Зеленая экономика

Как менялось отношение к проблемам экологии в России за последние 20 лет

Еще одна из причин отсутствия развития в этой сфере — недостаточное количество специалистов в области ВИЭ.

Илья Лихов, гендиректор Neosun Energy:

«К сожалению, в России слабая инженерная база. У нас мало инженеров, ориентирующихся в современном оборудовании и технологиях, которые могли бы заниматься практическим обучением новых специалистов. Сейчас институт инжиниринга в России — это наследие СССР, которое с 1980-х годов эволюционирует очень медленно, а зачастую и вовсе закрыто к современным идеям».

В комплексе изменить систему поможет развитие образовательных проектов. Так, группа «Роснано» с издательством «Точка.Digital» и Ассоциацией развития возобновляемой энергетики выпустили учебное пособие «Развитие возобновляемой энергетики в России: технологии и экономика».

С конца 2019 года в России работает образовательный проект «Солнечные школы» — на крышах школ устанавливаются фотоэлектрические модули для производства электроэнергии. При этом солнечная энергия накапливается с помощью современных аккумуляторных систем, а электроэнергию, полученную с ее помощью, можно использовать в школе — например, для освещения или зарядки смартфонов.

Ирина Головашина, представитель Гёте-Института в Москве:

«На уроках дети могут сами познакомиться с принципами работы фотоэлектрических систем. Сейчас солнечные панели установлены на крышах школ в Москве, Санкт-Петербурге, Самаре, Краснодаре, Калининграде, Уфе и Ульяновске. При этом каждая школа-участница проекта получила в подарок «Чемоданчики для экспериментов», с помощью которых ученики могут выполнять различные лабораторные работы и углублять практические навыки».

Развиваться в этой сфере заинтересованные школьники смогут в проекте «Солнечные Университеты», который реализует МЭИ вместе с компаниями eclareon и НП «Евросолар». В нем участвуют вузы из Москвы, Калининградской области, Краснодарского края, Башкортостана, Ульяновской и Самарской областей и многие другие.

Зеленая экономика

Экологическое просвещение в школах: как устроено и кто за него отвечает

Татьяна Андреева, проект-менеджер eclareon GmbH, координатор проекта «ENABLING PV in Russia»:

«Цель проекта — создать сеть между университетами и «солнечными школами» и предложить выпускникам семи школ подходящую платформу и пул знаний для обучения в области энергетических технологий и энергетической промышленности в сфере ВИЭ. Участвующие российские университеты будут объединяться с немецкими университетами, научно-исследовательскими институтами, уже создавшими учебные и образовательные программы, а также исследовательские проекты в области фотовольтаики и ВИЭ».

Число образовательных проектов будет неизбежно увеличиваться, ведь ВИЭ продолжают создавать многочисленные рабочие места по всему миру. Согласно данным Международного агентства по возобновляемым источникам энергии (IRENA), количество рабочих мест в секторе достигло в 2020 году 11,5 млн по всему миру. Большинство работ — в сфере солнечной энергетики, здесь заняты 3,8 млн сотрудников.

Гелиотермальная энергетика

Если все предыдущие технологии этого списка ставят своей целью создание электрической энергии, то здесь инженеры пытаются получить тепловую — для обогрева жилищ. Они конструируют аккумуляторные батареи, наполненные так называемым «солнечным тепловым топливом». Это вещество, которое поглощает энергию, а затем, по желанию пользователя, высвобождает. Солнечные лучи разрушают его химические связи, заставляя молекулы перестраиваться, приобретая новую, более теплоемкую конфигурацию. Шведские исследователи смогли создать топливо, которое таким образом может хранить энергию в течение почти двух десятков лет. Высвобождение происходит посредством физического фильтра, действующего как катализатор и возвращающего молекулы в их изначальное состояние.

Шведам удалось поднять температуру вокруг своего устройства на 63 градуса всего за несколько минут, однако они твердо намерены улучшить полученный результат. Если эта технология будет доведена до ума, она наверняка станет весьма востребована. Рачительный хозяин ставит на крышу своего дома устройство, которое просто греется под солнечными лучами. Затем, с наступлением зимы, он просто щёлкает выключателем, и у него дома становится тепло. Без счетов за электричество и газ, без вредных выбросов и загрязнения окружающей среды. Этот процесс может повторяться снова и снова. Разве это не замечательно?

Энергия антивещества

Антивещество является аналогом материи, состоящей из античастиц, которая имеют ту же массу, что и обычная материя, но с противоположными атомными свойствами, известными как спин и заряд.

Когда противоположные частицы встречаются, они аннигилируют друг друга и высвобождают огромное количество энергии в соответствии с известным уравнением Эйнштейна Е=mc2.

Энергия будущего в виде прообраза антивещества уже используется в медицинской технике визуализации, известной как позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ), но ее использование в качестве потенциального источника топлива остается в сфере научной фантастики.

Проблема антивещества в том, что во Вселенной его очень мало. Антивещество можно произвести в лабораториях, но в настоящее время только в очень малом количестве и при непомерно высоких ценах. И даже если проблема производства может быть решена, все равно остается главный вопрос в том, как хранить то, что имеет тенденцию уничтожать себя при контакте с обычной материей, а также как использовать эту энергию антивещества, когда-то созданную.

Ученые проводят исследования по созданию антивещества, которое могло бы однажды переправить человечество к звездам, но мечты о звездолетах, работающих на энергии антивещества все еще далеки, согласны все эксперты.

Солнечная энергетика

Существует два разных вида солнечных электростанций. Первый представляет собой набор солнечных панелей. Свет, падая на них, создает электричество за счет фотоэффекта. Такие панели можно могут быть очень компактными и располагаться на крышах домов. Однако для их изготовления необходимы такие редкие элементы, как теллур и индий, что означает высокую себестоимость вырабатываемой электроэнергии.

Второй тип СЭС основан на использовании множества зеркал, фокусирующих падающий на них свет в одной точке, в которой располагается резервуар с водой или иной рабочей жидкостью. Такие станции более громоздкие, но и вырабатывают они более дешевую энергию.

Эффективность солнечной энергетики сильно зависит от климата местности. Выгодней всего получать электричество в пустыне Сахара. Существует проект Desertec, предполагающий строительство там гигантской электростанции мощностью 100 ГВт, которая будет обеспечивать энергетические потребности европейских стран.

Недостатки энергии биомассы

Одним из недостатков энергии биомассы является объем пространства, который она требует. Для выращивания некоторых культур биомассы требуется много земли и воды, и, когда они вырастут, продукт нуждается в большом объеме хранилища, прежде чем превратиться в энергию. Другим недостатком является то, что энергия биомассы не совсем чиста. Некоторые парниковые газы все еще производятся; хотя уровни этих газов намного меньше, чем выбросы ископаемых видов топлива.

Еще один недостаток производства топлива из биомассы заключается в том, что он довольно дорогостоящий и включает расходы, в том числе оплату большого количества задействованных ресурсов и транспортных расходов, поскольку этот вид энергии должен производиться вблизи того места, где произрастает источник.

digitrode.ru

Виды альтернативных источников энергии

Виды установок отличаются способом выработки энергии: они могу быть активными и пассивными, автономными и зависимыми. Кроме того, важную роль играет выбор источника энергии.

Энергия ветра и солнца

Если вы считаете, что такие приборы и установки – дело будущего, вы ошибаетесь. Солнечные батареи давно и эффективно используются в разных уголках планеты. Более того, такие батареи можно приобрести в обычном магазине. Вопрос только в расчете эффективности использования их в том или ином месте.

Для генерации электрической энергии комплектуются солнечные электростанции, основой которой служат солнечные батареи (панели), изготавливаемые на основе кристаллов кремния

Энергия солнца используется для работы тепловых установок. Там специальные солнечные коллекторы, накапливая энергию, преобразуют её в энергию тепловую. Мощность подобных установок зависит от количества и мощности отдельных устройств, входящих в состав тепловых и солнечных станций.

Если говорить об энергии ветров, то этот вид получения энергии основан на преобразовании кинетической энергии воздушных масс в электрическую энергию, используемую потребителями. Очень часто целые поля «ветряков» располагаются в долинах и пустынях, где сила ветров бывает колоссальной.

Основой ветровых установок служит ветровой генератор

Исполнение их может быть разным. Все генераторы различаются по техническим параметрам, габаритным размерам и конструкции. Они могут быть  с горизонтальной и вертикальной осью вращения, различаться типом и количеством лопастей, могут располагаться даже в море.

Сила воды и тепло земли

Каждому ещё со школьной поры знакомо такое понятие как гидроэлектростанция. Мощнейшая сила воды используется на благо человеку не один десяток лет. Многокилометровые платины сдерживают давление огромных масс воды, течение которых помогают вырабатывать энергию.

Гидротурбина, является основой гидроэлектростанций

Ещё один способ получения электрической энергии путем преобразования энергии воды – это использование энергии приливов, посредством строительства приливных станций. Работа таких установок основана на использовании кинетической энергии морской воды в период приливов и отливов, происходящих в морях и океанах под воздействием объектов солнечной системы.

Вариантом использования альтернативных источников энергии – использование геотермальных вод. Кипящая вода помогает воздавать электроэнергию и передает тепло. Это происходит с помощью специального теплового насоса.

Для использования геотермальных вод используются специальные установки, посредством которых внутреннее тепло земли преобразуется в тепловую и электрическую энергии

Биотопливо

Биотопливо (переработка органического сырья или отходов) – один из перспективных способов добычи ресурсов. Современные технологии позволяют перерабатывать разные его виды — жидкое, твердое, газообразное и получать электрическую или тепловую энергию.

Твердые виды биотоплива — это дрова, топливные брикеты или пеллеты, газообразные – это биогаз и биоводород, а жидкие – биоэтанол, биометанол, биобутанол, диметиловый эфир и биодизель

В качестве биотоплива могут выступать отходы от обработки дерева (прессованные опилки), очисток орехов и семян. Данное топливо используют для выработки тепловой и электрической энергии на ТЭС. Из отходов сельскохозяйственных культур производится также биогаз и жидкое топливо для дизельных двигателей и установок, где они сжигается, в результате чего осуществляется производство тепловой и электрической энергий.

Плюсы и минусы использования

Как и любого топлива, у альтернативных источников энергии есть свои плюсы и минусы.

Плюсами использования являются:

• возобновляемость;
• экологичность;
• разнообразие вариантов использования;
• низкая себестоимость энергии.

Минусы использования:

• затраты на приобретение и установку оборудования, которое требует дорогостоящего ремонта;
• зависимость от внешних факторов (погодные условия);
• низкая мощность установок.

Альтернативные источники энергии – не дешевое удовольствие. Однако, такие вложения быстро окупаются

4 место. Приливные и волновые электростанции

Традиционные гидроэлектростанции работают по следующему принципу:

1. Напор воды поступает на турбины.
2. Турбины начинают вращаться.
3. Вращение передаётся на генераторы, которые вырабатывают электроэнергию.

Строительство ГЭС обходится дороже ТЭС и возможно только в местах с большими запасами энергии воды. Но самая главная проблема – это нанесение вреда экосистемам из-за необходимости строительства плотин.

Приливные электростанции работают по схожему принципу, но используют для выработки энергии силу приливов и отливов.

«Водные» виды альтернативной энергетики включают такое интересное направление, как волновая энергетика. Её суть сводится к генерации электричества посредством использования энергии волн океана, которая гораздо выше приливной. Самой мощной волновой электростанцией на сегодня является Pelamis P-750, которая вырабатывает 2,25 МВт электрической энергии.

Раскачиваясь на волнах, эти огромные конвекторы («змеи») изгибаются, вследствие чего внутри приходят в движение гидравлические поршни. Они прокачивают масло через гидравлические двигатели, которые в свою очередь вращают электрогенераторы. Полученное электричество доставляется на берег через кабель, который проложен по дну. В перспективе количество конвекторов будет многократно увеличено и станция сможет вырабатывать до 21 МВт.

Электричество из дерева

Если сжать древесину, а потом вернуть в исходное состояние, она вырабатывает электрическое напряжение — правда, очень низкое. Ученые из Швейцарии провели несколько экспериментов и в 2021 году сумели превратить древесину в мини-генератор.

Исследователи изменили химический состав древесины. Они поместили ее в смесь перекиси водорода и уксусной кислоты, растворили один из компонентов древесной коры — лигнин — и оставили только целлюлозу. В результате древесина превратилась в «губку», которая после сжатия самостоятельно возвращается в исходную форму. По словам ученых, такая губка генерирует электрическое напряжение в 85 раз выше, чем обычное дерево.

Так выглядит древесина после растворения лигнина

(Фото: САУ Nano / Empa)

Как это применять: пока исследователи проводят испытания получившегося материала. Они уже выяснили, что энергии 30 деревянных брусков длиной 1,5 см хватит для питания ЖК-дисплея.

Надежды, связанные с нетрадиционными источниками энергии

Актуальность использования нетрадиционных источников энергии будет непрерывно возрастать, требуя ускорения процессов поиска и внедрения. Уже сегодня большинство стран на государственном уровне вынуждены внедрять программы, снижающие расход энергии, тратя на это огромные средства и урезая собственных граждан в правах.

Историю не повернуть вспять. Процессы развития общества не остановить. Жизнь человечества больше немыслима без энергоресурсов. Не обретя полноценной альтернативы современным, стандартным источникам энергии, жизнь социума не представима и гарантировано зайдет в тупик (см. Запасы нефти в мире — на сколько их хватит?)

Факторы, ускоряющие внедрение нетрадиционных энергоресурсов:

1. Глобальный экологический кризис, построенный на утилитарном и без преувеличения — хищническом отношении к природным богатствам планеты. Факт пагубного влияния общеизвестен и споров не вызывает. Человечество связывает большие надежды в решении разрастающейся проблемы именно на альтернативные источники энергии.
2. Экономическая выгода, снижающая затраты на получение и конечную стоимость альтернативной энергии. Сокращение сроков окупаемости строительства объектов нетрадиционной энергетики. Высвобождение больших материальных средств и человеческого ресурса, направляемых на благо цивилизации (см. Примеры маркетинг-партнерства корпораций ради спасения окружающего мира).
3. Социальная напряженность в обществе, вызванная снижением качества жизни, ростом плотности и численности населения. Экономической и экологической обстановкой, постоянное ухудшение которых приводят к росту различных заболеваний.
4. Конечность и постоянно возрастающая сложность добычи ископаемого топлива. Данная тенденция неминуемо потребует ускорить переход на возобновляемые энергоресурсы.
5. Политический фактор, выводящий в мировые лидеры страну, первой полноценно освоившую альтернативную энергетику.

Только осуществив основное предназначение нетрадиционных источников, можно сполна насытить развивающееся человечество необходимой и жадно потребляемой энергией.

Возобновляемые источники энергии в России

Возобновляемые источники энергии в России получили развитие сравнительно недавно. После 2000 годов, из-за сокращения количества энергоносителей и ухудшения экологической обстановки, необходимость внедрения различных видов возобновляемых источников энергии стала очевидной.

Вклад подобных технологий в производство электроэнергии до этих пор составлял 1 %, в теплоэнергетике ─ 2%. Т.е. инвестиции в ВИЭ были минимальны, а основными энергоносителями страны выступали уголь, нефть и газ.

Перспективы развития гелиоэнергетики в России

Самым эффективным является использование установок напрямую преобразующих солнечную энергию в электричество. Они работают на основе монокристаллов, поликристаллов, аморфного кремния. Такие батареи автоматизированы, практически не затрачивают энергию на себя. Они подлежат ремонту, мощность можно регулировать, добавляя или убирая секции. Подобные коллекторы активно устанавливаются в Ставропольском, Краснодарском крае, Ростовской области, Дагестане.

Перспективы развития ветроэнергетики

Экономика ВИЭ в России под ветроэнергетику отводит 25–30% всего объема электричества. Такой показатель неплох, учитывая что страна не входит в число лидеров по использованию ВИЭ. Ветроэнергетика страны имеет мощность 20000 МВт. Уже сейчас работают ветровые станции с высоким КПД на предгорье Кавказа, на Алтае, в районах побережий морей. Мощные ветропарки располагаются на территории Крыма, в Калининградской области, на Алтае. Рассматривается вопрос постройки установок на берегу Каспийского и Азовского морей.

Кроме стационарных «ветряков» запускаются ветровые зонды (на высоту 2-3 км), имеющие более высокий КПД. Это обусловлено сильными порывами ветрами на высоте. Также широко применяются малые ветровые площадки для обеспечения электричеством близлежащих сел и деревень.

Советуем почитать: Правила поведения и действия при химической атаке

Перспективы развития геотермальной энергетики

На мировом рынке геотермальной энергетики вклад России примерно 10%, это весомая часть. Перспективы развития данной отрасли промышленности имеют Краснодарский край (около 12 месторождений), Камчатка, Кавказ, Калининградская область.

В Камчатском регионе работают несколько геотермальных станций мощностью по 80 МВт каждая, которые обеспечивают ¼ энергетических потребностей области. Согласно мнению специалистов Института вулканологии РАН, ресурсы одной только Камчатки составляют не менее 5000 МВт, что даст возможность обеспечить регион теплом и электричеством на 100 лет.

Перспективы развития приливной электроэнергетики

На основе данных экспериментальной Кольской станции (1968), которая дает 450 квт/ч, было решено начать строительство подобных приливных электростанций на берегу Тихого и Северного Ледовитого океанов. Возводятся Мезенская (мощностью 18,2 млн кВт) и Тугурская ПЭС (мощностью 6,8 млн кВт). Подобное оборудование разрабатывается и устанавливается Россией на территории Китая и Индии.

Глобальный взгляд, почему в России переход на ВИЭ не осуществится

Достоинства традиционной топливной энергетики:

• Дешевизна. Человек не одно столетие добывает полезные ископаемые: технологии давно отработаны, месторождения найдены.
• Доступность. Оборудование необходимое для производства себя окупило. Промышленность – стабильный источник рабочих мест и дохода для владельцев.
• Востребованность. Спросом пользуется то, что дешево и эффективно. Эти два понятия связаны с добычей традиционных энергоносителей.

Топливная энергетика в России сегодня более перспективна, она справляется с поставленными задачами, тогда как нетрадиционная ─ лишь развивается. Для внедрения альтернативной энергетики необходимо преодолеть слишком большое количество препятствий, нужен потенциал и поддержка. Специалисты уверены, что на данном этапе ВИЭ в России могут быть лишь подспорьем для традиционных.

Мировые инновации

Развитие энергетики ведётся преимущество в направлении создания технологий, позволяющих снизить негативное воздействие на окружающую среду.

В этой области наиболее перспективными считаются следующие разработки:

• Осмотические электростанции;
• Светодиоды;
• Реакция холодного синтеза;
• Тепловые насосы.

Новые энергетические технологии не ограничиваются указанными разработками. Японские учёные проводят эксперименты по беспроводной передаче электричества. Также продолжаются поиск и развитие альтернативных (возобновляемых) источников энергии.

Осмотические станции

Эта инновация позволяет использовать практически неисчерпаемые запасы мирового океана для развития энергетики.

Инициатор

На момент написания статьи работала единственная осмотическая станция, созданная компанией Statkraft. Установка размещена на территории норвежского города Тофте.

Суть метода

Суть работы этой инновации заключается в том, что энергия извлекается за счёт смешения солёной и пресной воды. Процесс проходит в одном резервуаре, разделённом полупроницаемой мембраной. Из-за того, что в резервуаре с пресной водой низкая концентрация соли, происходит обмен жидкостей, благодаря которому достигается равновесие. В результате этого процесса во втором отсеке увеличивается давление, которое запускает гидротурбину, вырабатывающую электроэнергию.

Разработка осмотических станций позволяет внедрять экологически чистые источники электроэнергии на любых территориях, где имеется доступ к воде (а не только на реках). По предварительным расчётам, потенциал этой инновации составляет 1600-1700 ТВт*ч, что соответствует 10% от мирового потребления электричества.

Расходы

Размер инвестиций, потребовавшихся для претворения в жизнь проекта осмотической станции, составил 20 миллионов долларов. При этом на разработку и внедрение инновации ушло около 10 лет.

Светодиоды

Светодиоды обладают множеством преимуществ и выгодно выделяются на фоне других источников освещения:

1. Энергоэффективность. Светопередача у светодиодов составляет 120-150 люмен/ватт, что является максимальным показателем.
2. Экологичность. Подобные источники освещения не выделяют вредных веществ.
3. Продолжительный срок службы. Показатель составляет 50 тысяч часов.

Инициатор

Основной объём продаж (примерно 60%) светодиодного освещения на мировом рынке обеспечивают компании из Японии и Южной Кореи. Из европейских производителей инновации постоянно демонстрирует Phillips.

Суть

Из современных инноваций можно выделить следующие:

1. GaN-светодиоды на подложках из кремния. Технология обеспечивает хорошую светоотдачу, благодаря чему снижаются расходы в энергетике.
2. LED-освещение на GaN-подложках. Обеспечивает более качественную цветопередачу и улучшает интенсивность светового потока (если сравнивать с предыдущей технологией).
3. LED SlimStyle. Особенность источников освещения, построенных на базе этой технологии, заключается в наличии множества мелких светодиодов. Стоимость подобных ламп составляет около 10 долларов.

Современные источники освещения работают от постоянного тока. Благодаря этому исключается мерцание света. Однако сейчас ведутся исследования по использованию переменного тока. За счёт этого можно снизить потребляемую мощность. LED-освещение, которое работает с переменным током, разрабатывают компании Lynk Labs и Seoul Semiconductor

Объем инвестиций

Размер инвестиций, которые получила эта сфера энергетики, подсчитать сложно. По мнению аналитиков, в 2018 году объём рынка LED-освещения достигнет 25,9 миллиарда долларов.

Реакция холодного синтеза

Группа итальянских учёных в начале 2010-х годов заявила о создании источника бесплатного тепла, добываемого благодаря реактору E-Cat.

Инициатор

Адреа Росси вместе с коллегами разработал новый тип автономного реактора. Его планируется использовать для отопления частных домовладений.

Суть метода

Реактор E-Cat вырабатывает тепло за счёт взаимодействия никеля и водорода. После реакции указанных элементов также образуется медь. Принцип действия E-Cat основан на технологии LENR, или низкоэнергетической ядерной реакции.

Расходы

Общий бюджет инновации не раскрывается. Производство E-Cat наладят на территории США. Установки будут задействованы американской энергетикой. Когда разработка появится на рынке, потребители смогут арендовать реактор для собственных нужд. Стоимость 1 E-Cat составит 400-500 долларов.

Возобновляемое будущее

Сектор возобновляемой энергетики, каким бы молодым он ни был, станет центральной инновационной площадкой для создания новых решений. В экологической и социально-экономической пользе ВИЭ сегодня уже не приходится никого убеждать: возобновляемая энергетика развивается даже в странах с существенными запасами нефти и газа. Сама идея ВИЭ глобально меняет рынок электроэнергетики, ведь теперь поставщиком энергии может быть не только крупная компания, но и любой человек, установивший на крыше дома солнечную панель.

Фото: Unsplash

В сочетании с накопителями энергии и инновационной системой V2G (vehicle-to-grid), позволяющей заряжать электромобиль и при необходимости возвращать хранящуюся в аккумуляторе энергию в сеть, объекты возобновляемой микрогенерации способны создать самодостаточную энергетическую цепь, элементы которой смогут подпитывать друг друга. Решения, направленные на усиление распространения ВИЭ и делающие процесс генерации электроэнергии более открытым для потребителей, желающих производить свою электроэнергию, находятся в числе перспективных направлений работы для стартапов.

К примеру, в 2016 году Билл Гейтс, Джефф Безос и другие главы крупнейших IT-компаний создали специальный фонд для стартапов, работающих над решением проблем развития возобновляемой энергетики, в частности, над проблемой емкости хранилищ. Инвестиции в этот фонд составили миллиард долларов. Фонд устроен по принципу «терпеливого капитала», то есть инвесторы готовы к тому, что их инвестиции окупятся не ранее чем через 20 лет.

Похожие записи:

Самовывоз Что такое маржинальность простыми словами: в чём измеряется Топ 20 лучших семейных автомобилей на 2021 год (+ 7 местные и минивэны) Теория доу Трейдинг Практические советы работодателям по индексации заработной платы. типичные ошибки