Locale vs centralizzato: invece di o insieme?
Cominciamo con la generazione di energia. Qui se ne stanno sviluppando due
Energia nucleare.Secondo le previsioni del Ministero dell'Energia, la quota di produzione nucleare inil Paese crescerà fino al 2050. Le centrali nucleari sono compatte, efficienti e rispettose dell'ambiente in termini di produzione di energia. E il fatto che un chilogrammo di uranio possa produrre 90.000 volte più energia di un chilogrammo di carbone parla da sé.
L'aria delle città remote e difficili da raggiungere presto arriveràcambierà piccoli reattori modulari, secondo il Ministero dell'Energia. Di un centinaio di progetti, una decina sono nella fase finale di sviluppo e si preparano a ricevere le licenze. Al posto del carbone, la cui combustione incide sulla qualità dell’aria, ci sarà un atomo pacifico: l’ambiente migliorerà.
A livello globale, anche loro stessi vedono la situazione in modo diversoscienziati atomici. L'AIEA prevede che entro il 2050 la capacità totale delle centrali nucleari crescerà al massimo dell'82% e la generazione totale di energia da tutte le fonti raddoppierà. Quindi la quota delle centrali nucleari, oggi pari al 10,4%, diminuirà gradualmente, anche se non in modo critico.
energia idroelettrica.Ma con lo sviluppo delle centrali idroelettriche, non è tutto cosìdecisamente. In Russia non è prevista la costruzione di nuove centrali idroelettriche, ma non è prevista nemmeno la demolizione di quelle esistenti, perché forniscono elettricità relativamente a buon mercato e consentono di far fronte ai picchi di carico. Gli scienziati americani affermano che a causa del cambiamento climatico numerosi progetti in corso genereranno meno elettricità del previsto, citando come esempio due dighe sul fiume Madeira in Brasile. E in Georgia quest'anno ci sono state proteste di massa contro una nuova centrale idroelettrica. Quanto più forte è l’influenza degli ambientalisti, tanto minori sono le possibilità di sviluppo dell’energia idroelettrica.
C'è un altro ostacolo allo sviluppo delle centrali idroelettriche -lo sviluppo della maggior parte del potenziale idroelettrico economicamente sostenibile in Nord America (circa il 70%) ed Europa (75%). Gli esperti prevedono che nuove centrali idroelettriche verranno costruite in Africa, Asia e Sud America, poiché in altri continenti, ovunque si possa costruire una grande centrale idroelettrica, sono già in piedi. E il tema dell'ecologia nelle regioni in via di sviluppo non è seguito così da vicino.
Il potenziale sviluppato dell'energia idroelettrica in Russia è solo del 20%, ma non ci sono piani per lo sviluppo dell'industria nel paese.
Energia del carburante.È influenzato dalla crescente popolarità dei veicoli elettrici.Schiacciano il mercato petrolifero, il che renderà il petrolio e il gas fonti di elettricità a basso costo e creerà una domanda aggiuntiva di energia. Gli esperti prevedono che il prezzo del petrolio al barile scenderà a 10-18 dollari nel 2050. Secondo l’Istituto di ricerca energetica dell’Accademia russa delle scienze e il Centro energetico della Scuola di gestione di Mosca Skolkovo, entro il 2025 i trasporti consumeranno il 17% di tutta l’energia (nel 2015 era il 16%) e manterrà la sua quota grazie all’elettrificazione dei trasporti ferroviari e stradali.
Ora ci sono 200 stazioni di ricarica a Mosca perveicoli elettrici e entro il 2023 ce ne saranno più di 600. Per far fronte al carico aggiuntivo sul sistema di alimentazione, è necessario modernizzare le reti. Questo può essere fatto senza aumentare la potenza delle sottostazioni di generazione e di trasformazione, grazie al lavoro competente con le apparecchiature esistenti. Ad esempio, l'introduzione della tecnologia RUTAS 4K aumenterà l'affidabilità dei sistemi gestiti da Rosseti, MOESK, DRSK, RES, EESK e altre società di rete elettrica del 67%, oltre ad aggiungere fino al 20% di potenza utile aggiuntiva riducendo al minimo l'impatto di potenza reattiva sul sistema di alimentazione. Ciò consentirà di realizzare nuove stazioni di ricarica elettrica alle capacità esistenti almeno in ogni zona residenziale o cortile.
Le stazioni di ricarica da giardino non sono l'unico modosviluppo. Ad esempio, in Italia, la startup israeliana Electreon Wireless ha aggiornato la larghezza di banda assegnata con la tecnologia Dynamic Wireless Power Transfer. Il sistema si trova sotto l'asfalto e carica i veicoli utilizzando bobine magnetiche durante la guida.
L'imminente fine dell'era del petrolio è riconosciuta anche inpaesi il cui benessere fino a poco tempo fa dipendeva completamente dalle esportazioni di energia. Ad esempio, gli Emirati Arabi Uniti investono i petrodollari ricevuti nello sviluppo dell'agricoltura, dell'industria e delle risorse ricreative. Grazie alle zone economiche franche, Dubai è diventata un centro d'affari globale: nel 2020 il petrolio ha rappresentato meno dell'1% del PIL e il porto di Jabel Ali, grazie alla sua posizione favorevole, è entrato tra i primi dieci leader mondiali in termini di terminal container.
La quota di centrali termoelettriche a carbone diminuirà gradualmente, ma a causa del basso costo di ottenimento del combustibile e della possibilità di utilizzarlo in aree difficili da raggiungere, sarà richiesta per decenni a venire.
Il carbone finirà i soldi.Nel periodo 2015-2018, 33 grandi banche in tutto il mondo hanno annunciato restrizioni al finanziamento di progetti e società nel campo dell'estrazione e della produzione di carbone. Tra questi ci sono Barclays, Credit Suisse, Goldman Sachs, HSBC, Morgan Stanley e altri. Questa non è la direzione migliore per la tua startup.
Energia alternativa.Questo tipo di energia diventa più accessibile.Il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti prevede di ridurre il costo dell'elettricità solare del 60% entro il 2030, da 4,6 cent/kWh a 2 cent/kWh. Le principali speranze sono legate all'energia solare: il petrotermico (l'energia del nucleo terrestre) non è redditizio, l'idrotermale ha un'elevata efficienza solo nelle aree con attività vulcanica e il vento è accompagnato da ronzii e vibrazioni costanti. Non diventerà uno strumento locale popolare "in casa", specialmente nelle città.
La soluzione nelle città del futuro è probabile che siaSolomon e sarà in grado di combinare una combinazione di alimentazione centralizzata (è vantaggiosa dal punto di vista economico e ambientale) e locale (tetti di automobili, case, facciate - tutto ciò in cui è possibile posizionare i pannelli solari).
La crescita della popolazione porterà a uno sviluppo più densoe urbanizzazione in futuro: l'alimentazione centrale è più adatta per i grattacieli. È probabile l'emergere di limiti al consumo di energia centralizzata al fine di stimolare le persone a generare parte dell'energia stessa. Nonostante le tecnologie di risparmio energetico, i bisogni umani sono in crescita. Secondo le Nazioni Unite, i paesi ad alto reddito hanno un'impronta ecologica pro capite 10 volte superiore rispetto ai paesi a basso reddito.
Puoi calcolare la tua eco-traccia utilizzando uno speciale eco-calcolatore delle Nazioni Unite.
Rinnovabili vs fossili
Il secondo livello di competizione è tra i tradizionali(fossili) ed energie alternative. La US Energy Information Administration prevede che le fonti alternative nel paese supereranno presto i fossili. In Scozia, le rinnovabili coprono il 97% del fabbisogno delle famiglie. Ma in Russia, l'energia tradizionale rimarrà la principale per almeno altri 15 anni a causa della natura delle materie prime dell'economia.
Nell'UE per l'attuazione dell'accordo di Parigi eÈ inoltre previsto il mantenimento dell'aumento della temperatura media globale al di sotto dei 2°C per ridurre a zero le emissioni del settore energetico, il che significa una transizione verso le fonti energetiche rinnovabili. Nell'articolo Applied Energy: Is a 100% Renewable European Power System Feasible by 2050, gli autori hanno modellato per ciascun paese dell'UE il rapporto ottimale tra i diversi tipi di fonti di energia rinnovabile, in base alle loro caratteristiche climatiche e alla previsione di un aumento dell'energia totale consumo entro il 2050.
È molto probabile che per l'adempimento degli obblighiridurre le emissioni di CO2 dei diversi Paesi, anche nelle città del futuro, sarà monitorato dalla “polizia climatica”. Il progetto Climate TRACE è un sistema che, basandosi su immagini satellitari nello spettro infrarosso, utilizzando simulazioni al computer, può trovare fonti di inquinamento in tutto il pianeta e valutarne gli effetti dannosi. Già nel 2021, le organizzazioni ambientali dovrebbero essere in grado di verificare come i governi di tutto il mondo stanno rispettando gli impegni per ridurre le emissioni di gas serra.
Le principali sfide del decennio:imparare a riciclare in modo efficace i componenti usati degli impianti di energia solare ed eolica e stabilire l'uso ripetuto di metalli delle terre rare. Ad esempio, entro il 2050, il peso totale delle pale eoliche usate sarà di 40 milioni di tonnellate. Il programma europeo di tecnologia & La Piattaforma di Innovazione sull'Energia Eolica propone di tagliare le pale e poi frantumarle in briciole per la produzione di materiali da costruzione. Ma non è facile trattarli: non esistono quasi impianti di queste dimensioni e la logistica per raggiungerli è complessa e costosa.
Una turbina eolica industriale può essere costruita in 7-10 giorni. La sua durata media è di 20-30 anni e le lame si decompongono per centinaia di anni.
Anche i pannelli solari sono problematici.I pannelli fotovoltaici contengono impurità di piombo, cadmio e antimonio. Quando vengono smantellati, cadono nel terreno e lo avvelenano, vengono dilavati dalle piogge nelle falde acquifere. Negli ultimi anni, tali rifiuti sono stati esportati illegalmente nei paesi poveri. Secondo l'ONU, questo viene fatto con il 60-90% di tutti i pannelli che hanno servito. Alcuni stati stanno prendendo la strada più intelligente vendendo pannelli a bassa risorsa usati ai paesi del terzo mondo.
I sostenitori delle energie alternative possonoda obiettare e ricordare sulle centrali termoelettriche a carbone, che occupano il 47% nella regione Asia-Pacifico, ma c'è anche il nucleare da combustibili fossili. Sullo sfondo dei problemi con l'elaborazione di impianti solari ed eolici, sembra il culmine della compatibilità ambientale. E non c'è nessun vincitore in questo confronto.
Sulla strada per il consumatore
La produzione di elettricità non è l'unico elemento inil sistema elettrico, in attesa di grandi cambiamenti. Il lavoro sembra promettente anche a livello di trasmissione e utilizzo dell'energia. I dati RUTAS mostrano che oggi è necessario generare il 20–40% in più di energia di quella di cui il consumatore ha effettivamente bisogno. Ciò è dovuto alle perdite tecniche (fino al 20%) e al consumo di energia reattiva delle moderne apparecchiature domestiche e per ufficio (fino al 30%).
L'azienda ha una tecnologia che copretutte le fasi del passaggio dell'energia elettrica: dalla generazione (alta tensione) attraverso le linee di trasmissione (media tensione) alle utenze (bassa tensione). Sopra menzionato nel contesto dell'infrastruttura per veicoli elettrici RUTAS 4K può ridurre le perdite tecniche fino al 7% dell'elettricità fornita ed eliminare quasi completamente il consumo di potenza reattiva da parte delle apparecchiature.
La soluzione riduce la quantità di energia richiestaper generare, questo significa che è necessario meno carburante. Cioè, le centrali termiche in Siberia, nell'Estremo Oriente e negli Urali saranno in grado di utilizzare meno carbone per la generazione, emettere meno CO2 e risparmiare risorse. Lo stesso funziona per la generazione di gas e qualsiasi altro.
È opportuno tracciare un'analogia con la costruzione di una casa.Le fondamenta dell'industria dell'energia elettrica sono la generazione, le linee via cavo e aeree, i trasformatori e i motori elettrici. La fondazione è una bozza approssimativa, sulla quale è richiesto un massetto. Senza di essa, non puoi posizionare mobili, elettrodomestici e gli attributi necessari per una vita civile. La tecnologia RUTAS 4K è il massetto che aiuta a sfruttare l'energia, riducendo del 67% il numero di interruzioni che portano a interruzioni di corrente.
Il tempo senza alimentazione è ridotto del 55% per le famiglie nelle città in cui è stata applicata la tecnologia RUTAS 4K.
La tecnologia aiuta anche nelle soluzioni private.Nel 2020, la rivista Time ha selezionato il sistema di gestione delle strutture AI BrainBox come una delle 100 migliori invenzioni del 2020. Il sistema basato sull’intelligenza artificiale utilizza le previsioni del tempo, le precipitazioni e altri fenomeni ambientali per prevedere le condizioni termiche in un edificio, quindi regola la potenza dell’aria condizionata o del riscaldamento. Lanciata lo scorso anno, la tecnologia controlla la temperatura di oltre 3,6 milioni di metri quadrati di edifici, contribuendo a ridurre le emissioni di CO2 del 20-40%. E la batteria Powerwall agli ioni di litio, sviluppata da Tesla, aiuta a distribuire il carico sulla rete e viene utilizzata come fonte di energia di riserva nelle case private: accumula l'energia generata dalle centrali elettriche o da fonti energetiche rinnovabili durante i periodi di basso consumo e la rilascia nelle ore di punta o durante le interruzioni di corrente.
La costruzione cambia l'energia
Oggi l'efficienza energetica viene dopoambiente, e lavorare per uno sviluppo sostenibile aiuta ad attrarre personale e trovare investimenti. La logica è semplice: gli edifici e le strutture con molta luce naturale spendono meno risorse per i dispositivi di illuminazione, con un buon isolamento termico, per il riscaldamento e così via. Dal 1990 esiste un metodo di valutazione ambientale dell'efficacia degli edifici (BREEAM) nel mondo, secondo il quale sono stati certificati più di 200mila edifici e strutture.
In Russia, ad esempio, quasi tutto il commercioI centri MEGA hanno superato la certificazione internazionale BREEAM in USE con un punteggio molto buono. Quest'anno, Ingka Investments (come MEGA, parte del gruppo Ingka) ha acquisito il 49% delle azioni in otto centrali solari nel sud-ovest della Russia. La capacità energetica dei progetti sarà di 160 MW: quanto basta per fornire energia elettrica a una parte dei centri commerciali ea tutti i negozi IKEA in Russia.
Le modifiche si applicano anche all'alloggio e all'ufficiocostruzione. Ad esempio, il grattacielo Tower C a Shenzhen (Cina) di Zaha Khadid Architects sarà costruito utilizzando solo materiali riciclati e una speciale facciata ombreggiante nella struttura delle torri favorirà la ventilazione e preverrà il surriscaldamento: è necessaria meno energia per l'aria condizionata.
I nuovi edifici in Russia sono 7-9 volte più efficienti dal punto di vista energetico,rispetto ai Krusciov. Il consumo energetico di Krusciov è di 350-450 kWh per metro quadrato all'anno e il nuovo edificio più comune non supera i 90 kWh per metro quadrato. Il calcolo è stato fatto sull'esempio di Mosca. Si scopre che una vecchia casa di cinque piani utilizza la stessa quantità di elettricità di una nuova casa di 35 piani con la stessa superficie di base.
Anche la produzione di materiali da costruzione sta cambiando, anchead alta intensità energetica come acciaio e cemento. Ad esempio, un altro vincitore della rivista Time nel 2020, Heliogen HelioHeat, presenta 100.000 specchi sul campo. Sono controllati da un computer, concentrando il raggio di sole riflesso su una torre di 40 metri, la cui temperatura raggiunge i 1.100°C: abbastanza per fondere l'acciaio e fare il cemento. Puoi fare a meno di bruciare combustibili fossili. Il fondatore di Heliogen, Bill Gross, ha affermato che le versioni future utilizzeranno anche la tecnologia per creare idrogeno per veicoli a emissioni zero.
Forse dietro tale multifunzionale,i design verdi e intelligenti sono il futuro dell'industria e delle città. Non possiamo sapere esattamente come le megalopoli ci incontreranno tra 10 o 20 anni, ma attraverso le innovazioni nel settore energetico possiamo facilmente fare "calchi del futuro". Tutte queste straordinarie tecnologie confermano ancora una volta la frase dello scrittore di fantascienza William Gibson: “Il futuro è già arrivato. È solo che non è ancora distribuito uniformemente".
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