Локално срещу централизирано: вместо или заедно?
Да започнем с генерирането на енергия. Тук се развиват две
Ядрена енергия.Според прогнозите на Министерството на енергетиката делът на ядреното производство презстраната ще расте до 2050г. Атомните електроцентрали са компактни, ефективни и екологични по отношение на енергията. И фактът, че килограм уран може да произведе 90 000 пъти повече енергия от килограм въглища, говори сам за себе си.
Въздухът на отдалечените и труднодостъпни градове скоро щеще смени малките модулни реактори, съобщават от Министерството на енергетиката. От около стотина проекта около десет са на финален етап на разработка и се подготвят да получат лицензи. Вместо въглища, чието изгаряне влияе върху качеството на въздуха, ще има мирен атом: околната среда ще се подобри.
В мировом масштабе ситуацию видят иначе даже сами атомни учени. МААЕ прогнозира, че до 2050 г. общият капацитет на атомните електроцентрали ще нарасне с максимум 82%, а общото производство на енергия от всички източници ще се удвои. Така делът на атомните електроцентрали, който днес е 10,4%, постепенно ще намалява, макар и не критично.
Гидроэнергетика.Но с развитието на водноелектрическите централи всичко не е такаопределено. В Русия няма планове за изграждане на нови водноелектрически централи, но няма планове и за разрушаване на съществуващи, тъй като те осигуряват сравнително евтина електроенергия и им позволяват да се справят с пикови натоварвания. Американски учени твърдят, че поради изменението на климата редица текущи проекти ще генерират по-малко електроенергия от планираното, като дават за пример два язовира на река Мадейра в Бразилия. И в Грузия тази година имаше масови протести срещу нова водноелектрическа централа. Колкото по-силно е влиянието на еколозите, толкова по-малък е шансът за развитие на водната енергия.
Има още една пречка за развитието на водноелектрическите централи -развитието на по-голямата част от икономически жизнеспособния хидро потенциал в Северна Америка (около 70%) и Европа (75%). Експертите прогнозират, че в Африка, Азия и Южна Америка ще бъдат построени нови водноелектрически централи, тъй като на други континенти, където и да може да се построи голяма водноелектрическа централа, те вече стоят. А темата за екологията в развиващите се региони не се следи толкова внимателно.
Развитият потенциал на хидроенергията в Русия е само 20%, но няма планове за развитие на индустрията в страната.
Горивна енергия.Това е повлияно от нарастващата популярност на електрическите превозни средства.Те притискат петролния пазар, което ще направи петрола и газа евтини източници на електроенергия и ще създаде допълнително търсене на енергия. Експерти прогнозират, че до 2050 г. цената на барел петрол ще падне до $10-18 Според Института за енергийни изследвания на Руската академия на науките и Енергийния център на Московската школа по мениджмънт Сколково до 2025 г. транспортът ще консумира 17%. от цялата енергия (през 2015 г. е 16%) и ще запази дела си поради електрификацията на железопътния и автомобилния транспорт.
Сега в Москва има 200 зарядни станции заелектрически превозни средства, а до 2023 г. ще има повече от 600. За да се справи с допълнителното натоварване на електрозахранващата система, е необходимо да се модернизират мрежите. Това може да се направи, без да се увеличават производствените мощности и трансформаторните подстанции, благодарение на компетентната работа със съществуващото оборудване. Например, въвеждането на технологията RUTAS 4K ще увеличи надеждността на системите, експлоатирани от Rosseti, MOESK, DRSK, RES, EESK и други електропреносни компании с 67%, както и ще добави до 20% допълнителна полезна мощност чрез минимизиране на въздействието на реактивна мощност на захранващата система. Това ще направи възможно изграждането на нови електрически станции за зареждане със съществуващите мощности поне във всеки жилищен район или двор.
Станциите за зареждане на двора не са единственият начинразвитие. Например в Италия израелският стартъп Electreon Wireless надгради разпределената честотна лента с технологията Dynamic Wireless Power Transfer. Системата е разположена под асфалта и зарежда превозни средства, използващи магнитни намотки по време на шофиране.
Предстоящият край на петролната ера също се признава презстрани, чието благосъстояние доскоро беше напълно зависимо от износа на енергия. Например ОАЕ инвестира получените нефтодолари в развитието на селското стопанство, индустрията и развлекателните ресурси. Благодарение на свободните икономически зони Дубай се превърна в глобален бизнес център: през 2020 г. петролът представляваше по-малко от 1% от БВП там, а пристанището Джабел Али, благодарение на благоприятната си позиция, влезе в десетката на световните лидери по отношение на контейнерни терминали.
Делът на въглищните ТЕЦ постепенно ще намалява, но поради ниските разходи за получаване на гориво и възможността за използването им в труднодостъпни райони, те ще бъдат търсени за десетилетия напред.
Въглищата ще останат без пари.През 2015-2018 г. 33 големи банки по света обявиха ограничения за финансиране на проекти и компании в областта на добива на въглища и производството на въглища. Сред тях са Barclays, Credit Suisse, Goldman Sachs, HSBC, Morgan Stanley и други. Това не е най-добрата посока за вашето стартиране.
Алтернативна енергия.Този вид енергия става по-достъпна.Министерството на енергетиката на САЩ планира да намали цената на слънчевата електроенергия с 60% до 2030 г .: от 4,6 цента / kWh на 2 цента / kWh. Основните надежди са свързани със слънчевата енергия: петротермалната (енергията на земното ядро) е нерентабилна, хидротермалната има висока ефективност само в райони с вулканична активност, а вятърът е придружен от постоянно бръмчене и вибрации. Той няма да се превърне в популярен местен инструмент „у дома“, особено в градовете.
Решението в градовете на бъдещето вероятно ще бъдеСоломон и ще може да комбинира комбинация от централизирано (това е икономически и екологично изгодно) и местно (покриви на автомобили, къщи, фасади - всичко, където могат да бъдат поставени слънчеви панели) захранване.
Ръстът на населението ще доведе до по-плътно развитиеи урбанизация в бъдеще - централното електрозахранване е по-подходящо за високи сгради. Съществува вероятност от възникване на ограничения за потреблението на централизирана енергия, за да се стимулират хората да генерират част от енергията сами. Въпреки енергоспестяващите технологии, човешките нужди нарастват. Според ООН страните с високи доходи имат екологичен отпечатък на глава от населението 10 пъти по-висок от страните с ниски доходи.
Можете да изчислите вашата еко-следа, като използвате специален еко-калкулатор от ООН.
Възобновяема енергия срещу изкопаеми
Второто ниво на състезание е между традиционното(изкопаеми) и алтернативна енергия. Американската администрация за енергийна информация очаква скоро алтернативни източници в страната да изпреварят вкаменелостите. В Шотландия възобновяемите енергийни източници покриват 97% от нуждите на домакинствата. Но в Русия традиционната енергия ще остане основна поне още 15 години поради суровинния характер на икономиката.
В ЕС за прилагане на Парижкото споразумение иЗапазването на средното глобално повишаване на температурата под 2 ° C също се планира за намаляване на емисиите от енергийния сектор до нула, което означава преход към възобновяеми енергийни източници. В статията Приложна енергия: Е 100% възобновяема европейска енергийна система осъществима до 2050 г., авторите моделират за всяка държава от ЕС оптималното съотношение между различните видове възобновяеми енергийни източници, въз основа на техните климатични характеристики и прогнозата за увеличение на общата енергия консумация до 2050г.
Много е вероятно, че за изпълнение на задължениятаза намаляване на емисиите на CO2 от различни страни, включително в градовете на бъдещето, ще бъде наблюдавано от "климатичната полиция". Проектът Climate TRACE е система, която въз основа на сателитни изображения в инфрачервения спектър, използвайки компютърни симулации, може да намери източници на замърсяване около планетата и да оцени вредното им въздействие. Очаква се още през 2021 г. екологичните организации да могат да проверят как правителствата по света спазват ангажиментите за намаляване на емисиите на парникови газове.
Основните предизвикателства на десетилетието:да се научат ефективно да рециклират използвани компоненти от слънчеви и вятърни енергийни инсталации и да установят многократната употреба на редкоземни метали. Например до 2050 г. общото тегло на използваните перки на вятърни турбини ще бъде 40 милиона тона. Европейската технология & Иновационната платформа за вятърна енергия предлага рязане на лопатките и след това тяхното раздробяване на трохи за производството на строителни материали. Но обработката им не е лесна - инсталации с такъв мащаб почти няма, а логистиката за достигане до тях е сложна и скъпа.
Индустриална вятърна турбина може да бъде изградена за 7-10 дни. Средната му продължителност на живот е 20-30 години, а остриетата се разлагат стотици години.
Слънчевите панели също са проблемни.Фотоволтаичните панели съдържат примеси на олово, кадмий и антимон. Когато се демонтират, те попадат в почвата и я отровят, измиват се от дъждовете във водоносните пластове. През последните години такива отпадъци се изнасят незаконно в бедните страни. Според ООН това се прави с 60-90% от всички служили панели. Някои държави поемат по-интелигентния път, като продават използвани панели с ниски ресурси на страни от третия свят.
Защитниците на алтернативната енергия могатда възрази и да напомни за електроцентралите, работещи на въглища, които заемат 47% в Азиатско-Тихоокеанския регион, но има и ядрена енергия от изкопаеми горива. На фона на проблемите с обработката на слънчеви и вятърни инсталации, изглежда като височина на екологичност. И няма победител в тази конфронтация.
По пътя към потребителя
Производството на електроенергия не е единственият елемент велектроенергийната система, която чака големи промени. Работата също изглежда обещаваща на нивото на предаване и използване на енергия. Данните от RUTAS показват, че днес е необходимо да се генерира 20-40% повече енергия, отколкото потребителят всъщност се нуждае. Това се дължи на технически загуби (до 20%) и потребление на реактивна мощност от съвременното домакинско и офис оборудване (до 30%).
Компанията разполага с технология, която покривавсички етапи на преминаване на електричество: от производство (високо напрежение) през далекопроводи (средно напрежение) до потребители (ниско напрежение). Споменатото по-горе в контекста на инфраструктурата за електрически превозни средства RUTAS 4K може да намали техническите загуби с до 7% от доставената електроенергия и почти напълно да елиминира консумацията на реактивна мощност от оборудването.
Решението намалява необходимото количество енергияза генериране означава, че е необходимо по-малко гориво. Тоест, топлоелектрическите централи в Сибир, Далечния изток и Урал ще могат да използват по-малко въглища за производство, да отделят по-малко CO2 и да спестят ресурси. Същото работи и за производството на газ, както и за всяко друго.
Подходящо е да се направи аналогия с изграждането на къща.Основата на електроенергийната индустрия е производство, кабелни и въздушни линии, трансформатори и електрически двигатели. Основата е груба тяга, върху която се изисква подова замазка. Без него е невъзможно да се поставят мебели, уреди и необходимите атрибути за цивилизован живот. Технологията RUTAS 4K е самата замазка, която помага да се използва енергията, да се намали с 67% броят на прекъсванията, които водят до прекъсване на електрозахранването.
Времето без захранване е намалено с 55% за домакинствата в градовете, където е приложена технологията RUTAS 4K.
Технологията помага и при частни решения.През 2020 г. списание Time избра системата за управление на съоръжения с изкуствен интелект BrainBox като едно от 100-те най-добри изобретения на 2020 г. Системата, базирана на изкуствен интелект, използва доклади за времето, валежи и други явления в околната среда, за да предвиди топлинните условия в сградата и след това регулира мощността на климатизацията или отоплението. Стартирала миналата година, технологията следи температурата на повече от 3,6 милиона квадратни метра сграда, като помага за намаляване на емисиите на CO2 с 20-40%. А литиево-йонната батерия Powerwall, разработена от Tesla, помага за разпределяне на натоварването в мрежата и се използва като резервен източник на енергия в частни домове: тя акумулира енергия, генерирана от електроцентрали или възобновяеми енергийни източници по време на периоди на ниско потребление и я освобождава в пикови часове или по време на прекъсване на захранването.
Конструкцията променя енергията
Днес енергийната ефективност е на следващо мястооколната среда и работата за устойчиво развитие помага за привличане на персонал и намиране на инвестиции. Логиката е ясна: сгради и конструкции с много естествена светлина харчат по-малко ресурси за осветителни устройства, с добра топлоизолация - за отопление и т.н. От 1990 г. в света съществува метод за екологична оценка на работата на сградите (BREEAM), според който са сертифицирани над 200 хиляди сгради и конструкции.
В Русия например почти цялата търговияЦентровете MEGA са преминали BREEAM в USE International сертификат с много добър рейтинг. Тази година Ingka Investments (като MEGA, част от Ingka Group) придоби 49% от акциите в осем слънчеви централи в югозападна Русия. Енергийният капацитет на проектите ще бъде 160 MW: това е достатъчно, за да се осигури електричество на част от търговските центрове и всички магазини на IKEA в Русия.
Промените се отнасят и за жилището и офисастроителство. Например небостъргачът Tower C в Шенжен, Китай от Zaha Khadid Architects, ще бъде изграден, като се използват само рециклирани материали, а специална фасадна засенчваща фасада в структурата на кулите ще насърчи вентилацията и ще предотврати прегряване - по-малко енергия се изисква за климатизация.
Новите сгради в Русия са 7-9 пъти по-енергийно ефективни,отколкото Хрушчови. Консумацията на енергия на Хрушчов е 350-450 kWh на квадратен метър годишно, а най-често срещаната нова сграда е не повече от 90 kWh на квадратен метър. Изчислението е направено по примера на Москва. Оказва се, че стара пететажна къща използва същото количество електричество като нова 35-етажна къща със същата основна площ.
Производството на строителни материали също се променя, дориенергоемки като стомана и бетон. Например, друг победител в списание Time през 2020 г., Heliogen HelioHeat, представя 100 000 огледала в полето. Те се управляват от компютър, концентрирайки отразения слънчев лъч върху 40-метрова кула.Температурата там достига 1100 ° C: достатъчно, за да се стопи стоманата и да се направи цимент. Можете да направите без изгаряне на изкопаеми горива. Основателят на Heliogen Бил Грос заяви, че бъдещите версии също ще използват технологията за създаване на водород за автомобили с нулеви емисии.
Може би зад такива многофункционални,зелените и интелигентните дизайни са бъдещето на индустрията и градовете. Не можем да знаем как точно мегаполисите ще ни посрещнат след 10 или 20 години, но чрез иновации в енергийния сектор можем лесно да направим „отливки на бъдещето“. Всички тези невероятни технологии за пореден път потвърждават фразата на писателя на научната фантастика Уилям Гибсън: „Бъдещето вече настъпи. Просто все още не е равномерно разпределено. "
Вижте също:
Обяснено как Вселената се отразява близо до черни дупки
Масово отравяне и нови версии за смъртта на цивилизацията: как се промениха знанията ни за маите
Появиха се подробни снимки на най-близките до нас галактики