Lokalne vs scentralizowane: zamiast czy razem?
Zacznijmy od wytwarzania energii. Rozwijają się tu dwa
Energia nuklearna.Według prognoz Ministerstwa Energii udział energetyki jądrowej wkraj będzie rósł do 2050 roku. Elektrownie jądrowe są kompaktowe, wydajne i przyjazne dla środowiska pod względem produkcji energii. A fakt, że kilogram uranu może wyprodukować 90 000 razy więcej energii niż kilogram węgla, mówi sam za siebie.
Powietrze odległych i trudno dostępnych miast wkrótce nadejdziezdaniem Ministerstwa Energii zmienią małe reaktory modułowe. Spośród około stu projektów około dziesięciu jest w końcowej fazie rozwoju i przygotowuje się do otrzymania licencji. Zamiast węgla, którego spalanie wpływa na jakość powietrza, będzie spokojny atom: poprawi się środowisko.
Na całym świecie nawet sami widzą sytuację inaczejnaukowcy atomowi. MAEA przewiduje, że do 2050 r. łączna moc elektrowni jądrowych wzrośnie maksymalnie o 82%, a łączna produkcja energii ze wszystkich źródeł podwoi się. Tak więc udział elektrowni jądrowych, dziś wynosi 10,4%, będzie się stopniowo zmniejszał, choć nie krytycznie.
Energia wodna.Ale wraz z rozwojem elektrowni wodnych wszystko jest nie takzdecydowanie. W Rosji nie ma planów budowy nowych elektrowni wodnych, ale nie ma też planów wyburzania istniejących, ponieważ dostarczają stosunkowo tanią energię elektryczną i pozwalają sobie na obsługę szczytowych obciążeń. Amerykańscy naukowcy twierdzą, że ze względu na zmiany klimatyczne wiele realizowanych projektów wygeneruje mniej energii elektrycznej niż planowano, podając jako przykład dwie tamy na rzece Maderze w Brazylii. A w Gruzji w tym roku odbyły się masowe protesty przeciwko nowej elektrowni wodnej. Im silniejszy wpływ ekologów, tym mniejsze szanse na rozwój energetyki wodnej.
Jest jeszcze jedna przeszkoda w rozwoju elektrowni wodnych -rozwój większości ekonomicznie opłacalnego potencjału wodnego w Ameryce Północnej (około 70%) i Europie (75%). Eksperci przewidują, że nowe elektrownie wodne powstaną w Afryce, Azji i Ameryce Południowej, bo na innych kontynentach, gdzie można zbudować dużą elektrownię wodną, już stoją. A temat ekologii w regionach rozwijających się nie jest tak uważnie śledzony.
Rozwinięty potencjał energetyki wodnej w Rosji wynosi tylko 20%, ale nie ma planów rozwoju przemysłu w kraju.
Energia paliwowa.Wpływ na to ma rosnąca popularność pojazdów elektrycznych.Uciskają rynek ropy, co sprawi, że ropa i gaz staną się tanimi źródłami energii elektrycznej i stworzą dodatkowy popyt na energię. Eksperci przewidują, że do 2050 r. cena baryłki ropy spadnie do 10–18 dolarów. Według Instytutu Badań Energetycznych Rosyjskiej Akademii Nauk i Centrum Energetycznego Moskiewskiej Szkoły Zarządzania Skołkowo do 2025 r. transport będzie zużywał 17%. całej energii (w 2015 r. było to 16%) i utrzyma swój udział dzięki elektryfikacji transportu kolejowego i drogowego.
Obecnie w Moskwie jest 200 stacji ładowania dlapojazdów elektrycznych, a do 2023 r. będzie ich ponad 600. Aby poradzić sobie z dodatkowym obciążeniem systemu zasilania, konieczna jest modernizacja sieci. Można to zrobić bez zwiększania mocy wytwórczych i podstacji transformatorowych, dzięki kompetentnej pracy z istniejącym sprzętem. Na przykład wprowadzenie technologii RUTAS 4K zwiększy niezawodność systemów obsługiwanych przez Rosseti, MOESK, DRSK, RES, EESK i inne firmy zajmujące się sieciami energetycznymi o 67%, a także doda do 20% dodatkowej mocy użytkowej poprzez zminimalizowanie wpływu mocy biernej w systemie zasilającym. Umożliwi to budowę nowych stacji ładowania elektrycznego przy istniejących mocach przynajmniej na każdym osiedlu czy dziedzińcu.
Podwórkowe stacje ładowania to nie jedyny sposóbrozwój. Na przykład we Włoszech izraelski startup Electreon Wireless zmodernizował przydzieloną przepustowość za pomocą technologii Dynamic Wireless Power Transfer. System znajduje się pod asfaltem i ładuje pojazdy za pomocą cewek magnetycznych podczas jazdy.
Zbliżający się koniec ery naftowej jest również rozpoznawany wkrajów, których dobrobyt do niedawna był całkowicie uzależniony od eksportu energii. Na przykład ZEA inwestuje otrzymane petrodolary w rozwój rolnictwa, przemysłu i zasobów rekreacyjnych. Dzięki wolnym strefom ekonomicznym Dubaj stał się światowym centrum biznesu: w 2020 r. ropa stanowiła tam niespełna 1% PKB, a port Jabel Ali dzięki swojej korzystnej pozycji wszedł do pierwszej dziesiątki światowych liderów pod względem terminale kontenerowe.
Udział elektrociepłowni opalanych węglem będzie się stopniowo zmniejszał, ale ze względu na niski koszt pozyskania paliwa i możliwość jego wykorzystania na terenach trudno dostępnych, będą one poszukiwane przez kolejne dziesięciolecia.
Węgielowi zabraknie pieniędzy.W latach 2015-2018 33 duże banki na całym świecie ogłosiły ograniczenia w finansowaniu projektów i firm z zakresu wydobycia i wytwarzania węgla. Wśród nich są Barclays, Credit Suisse, Goldman Sachs, HSBC, Morgan Stanley i inni. To nie jest najlepszy kierunek dla Twojego startupu.
Alternatywna energia.Ten rodzaj energii staje się bardziej dostępny.Departament Energii USA planuje obniżyć koszt energii słonecznej o 60% do 2030 roku: z 4,6 centa/kWh do 2 centów/kWh. Główne nadzieje związane są z energią słoneczną: petrotermia (energia jądra Ziemi) jest nieopłacalna, hydrotermalna ma wysoką wydajność tylko na obszarach o aktywności wulkanicznej, a wiatrowi towarzyszy stały szum i wibracje. Nie stanie się popularnym, lokalnym instrumentem „w domu”, zwłaszcza w miastach.
Rozwiązaniem w miastach przyszłości będzie prawdopodobnie:Salomona i będzie w stanie połączyć kombinację scentralizowanego (jest to korzystne ekonomicznie i środowiskowo) i lokalnego (dachy samochodów, domów, fasady - wszystko, gdzie można umieścić panele słoneczne) zasilania.
Wzrost populacji doprowadzi do gęstszego rozwojui urbanizacji w przyszłości - centralne zasilanie lepiej nadaje się do budynków wysokościowych. Istnieje prawdopodobieństwo pojawienia się limitów zużycia scentralizowanej energii w celu pobudzenia ludzi do samodzielnego wytwarzania części energii. Pomimo technologii energooszczędnych potrzeby człowieka rosną. Według ONZ kraje o wysokich dochodach mają ślad ekologiczny na mieszkańca 10 razy wyższy niż kraje o niskich dochodach.
Możesz obliczyć swój eko-ślad za pomocą specjalnego eko-kalkulatora ONZ.
Odnawialne kontra kopalne
Drugi poziom konkurencji to między tradycyjnymi(kopalne) i energia alternatywna. Amerykańska Administracja Informacji Energetycznej spodziewa się, że alternatywne źródła w kraju wkrótce wyprzedzą skamieniałości. W Szkocji odnawialne źródła energii pokrywają 97% potrzeb gospodarstw domowych. Ale w Rosji tradycyjna energia pozostanie najważniejsza przez co najmniej kolejne 15 lat ze względu na surowcowy charakter gospodarki.
w UE na rzecz realizacji porozumienia paryskiego iUtrzymanie globalnego wzrostu średniej temperatury poniżej 2°C planowane jest również do ograniczenia emisji z sektora energetycznego do zera, co oznacza przejście na odnawialne źródła energii. W artykule Applied Energy: Is a 100% Renewable European Power System Easible by 2050 autorzy modelowali dla każdego kraju UE optymalny stosunek pomiędzy różnymi rodzajami odnawialnych źródeł energii, w oparciu o ich charakterystykę klimatyczną i prognozę wzrostu całkowitej energii zużycie do 2050 roku.
Jest bardzo prawdopodobne, że za wypełnienie zobowiązańograniczenie emisji CO2 przez różne kraje, w tym w miastach przyszłości, będzie monitorowane przez „policję klimatyczną”. Projekt Climate TRACE to system, który na podstawie zdjęć satelitarnych w widmie podczerwieni, z wykorzystaniem symulacji komputerowych, może znaleźć źródła zanieczyszczeń na całej planecie i ocenić ich szkodliwe skutki. Przewiduje się, że już w 2021 r. organizacje ekologiczne będą w stanie zweryfikować, w jaki sposób rządy na całym świecie przestrzegają zobowiązań dotyczących redukcji emisji gazów cieplarnianych.
Główne wyzwania dekady:nauczyć się efektywnie poddawać recyklingowi zużyte elementy instalacji fotowoltaicznych i wiatrowych oraz ustalić wielokrotne wykorzystanie metali ziem rzadkich. Przykładowo do 2050 roku łączna masa zużytych łopat turbin wiatrowych wyniesie 40 milionów ton. Europejska technologia & Platforma Innowacji ds. Energetyki Wiatrowej proponuje cięcie ostrzy, a następnie kruszenie ich na okruchy w celu produkcji materiałów budowlanych. Ale nie jest łatwo je przetworzyć - prawie nie ma instalacji tej wielkości, a logistyka dotarcia do nich jest złożona i kosztowna.
Przemysłową turbinę wiatrową można zbudować w 7-10 dni. Jego średnia żywotność to 20-30 lat, a ostrza rozkładają się przez setki lat.
Problematyczne są również panele słoneczne.Panele fotowoltaiczne zawierają zanieczyszczenia ołowiu, kadmu i antymonu. Rozmontowane wpadają w glebę i zatruwają ją, wypłukiwane są przez deszcze do warstw wodonośnych. W ostatnich latach takie odpady były nielegalnie eksportowane do biednych krajów. Według ONZ odbywa się to z 60-90% wszystkich paneli, które służyły. Niektóre stany idą mądrzejszą drogą, sprzedając używane panele o niskich zasobach do krajów trzeciego świata.
Zwolennicy alternatywnych źródeł energii mogąsprzeciwić się i przypomnieć o elektrowniach węglowych, które w regionie Azji i Pacyfiku zajmują 47%, ale jest też energia jądrowa z paliw kopalnych. Na tle problemów z przetwarzaniem instalacji słonecznych i wiatrowych wygląda to na wyżynę przyjazności dla środowiska. I w tej konfrontacji nie ma zwycięzcy.
W drodze do konsumenta
Produkcja energii elektrycznej nie jest jedynym elementem wsystem elektroenergetyczny, który czeka na duże zmiany. Obiecująco zapowiadają się również prace na poziomie przesyłu i wykorzystania energii. Z danych RUTAS wynika, że dziś trzeba wyprodukować o 20-40% więcej energii, niż faktycznie potrzebuje konsument. Wynika to ze strat technicznych (do 20%) oraz poboru mocy biernej przez nowoczesny sprzęt gospodarstwa domowego i biurowego (do 30%).
Firma posiada technologię, która obejmujewszystkie etapy przepływu energii elektrycznej: od wytwarzania (wysokiego napięcia) przez linie przesyłowe (średniego napięcia) do odbiorców (niskiego napięcia). Wspomniany powyżej w kontekście infrastruktury dla pojazdów elektrycznych RUTAS 4K może zredukować straty techniczne nawet o 7% dostarczanej energii elektrycznej i prawie całkowicie wyeliminować pobór mocy biernej przez urządzenia.
Rozwiązanie zmniejsza ilość potrzebnej energiido generowania oznacza to, że potrzeba mniej paliwa. Oznacza to, że elektrownie cieplne na Syberii, Dalekim Wschodzie i Uralu będą mogły zużywać mniej węgla do produkcji, emitować mniej CO2 i oszczędzać zasoby. To samo działa w przypadku wytwarzania gazu i wszelkich innych.
Właściwe jest narysowanie analogii z budową domu.Fundamentem elektroenergetyki jest wytwarzanie, linie kablowe i napowietrzne, transformatory i silniki elektryczne. Fundament jest szorstkim ciągiem, na którym wymagany jest jastrych podłogowy. Bez niego niemożliwe jest umieszczenie mebli, urządzeń i niezbędnych atrybutów do cywilizowanego życia. Technologia RUTAS 4K to deska, która pomaga wykorzystać energię, zmniejszyć o 67% liczbę zakłóceń prowadzących do przerw w dostawie prądu.
Czas bez zasilania skraca się o 55% dla gospodarstw domowych w miastach, w których zastosowano technologię RUTAS 4K.
Technologia pomaga także w rozwiązaniach prywatnych.W 2020 roku magazyn Time uznał system zarządzania obiektem BrainBox AI za jeden ze 100 najlepszych wynalazków 2020 roku. System oparty na sztucznej inteligencji wykorzystuje raporty pogodowe, opady i inne zjawiska środowiskowe do przewidywania warunków termicznych w budynku, a następnie dostosowuje moc klimatyzacji lub ogrzewania. Wprowadzona na rynek w zeszłym roku technologia monitoruje temperaturę ponad 3,6 miliona metrów kwadratowych budynków, pomagając zmniejszyć emisję CO2 o 20–40%. Natomiast litowo-jonowy akumulator Powerwall opracowany przez Teslę pomaga rozłożyć obciążenie sieci i służy jako zapasowe źródło zasilania w domach prywatnych: gromadzi energię wytwarzaną przez elektrownie lub odnawialne źródła energii w okresach niskiego zużycia i uwalnia ją w godzinach szczytu lub podczas przerw w dostawie prądu.
Budowa zmienia energię
Dzisiaj efektywność energetyczna jest najważniejszaśrodowisko i praca na rzecz zrównoważonego rozwoju pomaga przyciągnąć personel i znaleźć inwestycje. Logika jest prosta: budynki i konstrukcje z dużą ilością naturalnego światła wydają mniej zasobów na urządzenia oświetleniowe, z dobrą izolacją termiczną na ogrzewanie i tak dalej. Od 1990 roku na świecie istnieje metoda oceny środowiskowej efektywności budynków (BREEAM), według której certyfikowano ponad 200 tys. budynków i budowli.
Na przykład w Rosji prawie cały handelCentra MEGA przeszły certyfikację BREEAM in USE International z oceną Very Good. W tym roku Ingka Investments (podobnie jak MEGA, część Grupy Ingka) nabyła 49% udziałów w ośmiu elektrowniach słonecznych w południowo-zachodniej Rosji. Moc energetyczna projektów wyniesie 160 MW: wystarczy to na zaopatrzenie w energię elektryczną części centrów handlowych i wszystkich sklepów IKEA w Rosji.
Zmiany dotyczą również mieszkania i biurabudowa. Na przykład wieżowiec Tower C w Shenzhen (Chiny) autorstwa Zaha Khadid Architects zostanie zbudowany wyłącznie z materiałów pochodzących z recyklingu, a specjalna zacieniająca fasada w konstrukcji wież będzie sprzyjać wentylacji i zapobiegać przegrzaniu – do klimatyzacji potrzeba mniej energii.
Nowe budynki w Rosji są 7-9 razy bardziej energooszczędne,niż Chruszczow. Zużycie energii Chruszczowa wynosi 350-450 kWh na metr kwadratowy rocznie, a najczęstszy nowy budynek ma nie więcej niż 90 kWh na metr kwadratowy. Obliczenia wykonano na przykładzie Moskwy. Okazuje się, że stary pięciopiętrowy dom zużywa tyle samo energii elektrycznej, co nowy 35-piętrowy dom o tej samej powierzchni bazowej.
Zmienia się również produkcja materiałów budowlanych, nawetenergochłonne, takie jak stal i beton. Na przykład inny zwycięzca magazynu Time w 2020 roku, Heliogen HelioHeat, prezentuje w terenie 100 000 luster. Steruje nimi komputer, skupiając odbity promień słońca na 40-metrowej wieży, gdzie panuje temperatura 1100 °C: wystarczająca do stopienia stali i wytworzenia cementu. Możesz obejść się bez spalania paliw kopalnych. Założyciel Heliogen, Bill Gross, powiedział, że przyszłe wersje będą również wykorzystywać tę technologię do wytwarzania wodoru dla pojazdów o zerowej emisji.
Być może za takim wielofunkcyjnym,zielone i inteligentne projekty to przyszłość przemysłu i miast. Nie wiemy dokładnie, jak spotkają się z nami megamiasta za 10 czy 20 lat, ale dzięki innowacjom w energetyce możemy łatwo robić „odlewy przyszłości”. Wszystkie te niesamowite technologie po raz kolejny potwierdzają zdanie pisarza science fiction Williama Gibsona: „Przyszłość już nadeszła. Tyle tylko, że nie jest jeszcze równomiernie rozłożony.”
Zobacz także:
Wyjaśnił, w jaki sposób wszechświat odbija się w pobliżu czarnych dziur
Masowe zatrucia i nowe wersje śmierci cywilizacji: jak zmieniła się nasza wiedza o Majach
Pojawiły się szczegółowe zdjęcia najbliższych nam galaktyk