Lokalt vs centraliserat: istället för eller tillsammans?
Låt oss börja med energiproduktion. Två utvecklas här
Kärnenergi.Enligt energiministeriets prognoser är andelen kärnkraftsproduktion ilandet kommer att växa fram till 2050. Kärnkraftverk är kompakta, effektiva och miljövänliga när det gäller energiproduktion. Och det faktum att ett kilo uran kan producera 90 000 gånger mer energi än ett kilo kol talar för sig själv.
Luften av avlägsna och svåråtkomliga städer kommer snartkommer att byta små modulära reaktorer, enligt energiministeriet. Av ett hundratal projekt är ett tiotal i slutskedet av utvecklingen och förbereder sig för att få licenser. Istället för kol, vars förbränning påverkar luftkvaliteten, kommer det att finnas en fredlig atom: miljön kommer att förbättras.
Globalt ser även de själva situationen annorlundaatomforskare. IAEA förutspår att kärnkraftverkens totala kapacitet år 2050 kommer att växa med maximalt 82%, och den totala energiproduktionen från alla källor kommer att fördubblas. Så andelen kärnkraftverk, idag är den 10,4%, kommer gradvis att minska, om än inte kritiskt.
Vattenkraft.Men med utvecklingen av vattenkraftverk är allt inte sådefinitivt. Det finns inga planer på att bygga nya vattenkraftverk i Ryssland, men det finns inga planer på att riva befintliga heller, eftersom de ger relativt billig el och gör att de klarar toppbelastningar. Amerikanska forskare säger att på grund av klimatförändringarna kommer ett antal pågående projekt att generera mindre el än planerat, och nämner som exempel två dammar vid floden Madeira i Brasilien. Och i Georgien var det i år massprotester mot ett nytt vattenkraftverk. Ju starkare inflytande miljöaktivister har, desto mindre chans finns det för utveckling av vattenkraft.
Det finns ytterligare ett hinder för utvecklingen av vattenkraftverk -utvecklingen av det mesta av den ekonomiskt livskraftiga vattenpotentialen i Nordamerika (cirka 70%) och Europa (75%). Experter förutspår att nya vattenkraftverk kommer att byggas i Afrika, Asien och Sydamerika, eftersom de redan finns på andra kontinenter, varhelst ett stort vattenkraftverk kan byggas. Och ämnet ekologi i utvecklingsregioner följs inte så nära.
Den utvecklade potentialen för vattenkraft i Ryssland är bara 20%, men det finns inga planer för utveckling av industrin i landet.
Bränslenergi.Det påverkas av elbilarnas växande popularitet.De pressar oljemarknaden, vilket kommer att göra olja och gas till billiga elkällor och skapa ytterligare efterfrågan på energi. Experter förutspår att 2050 kommer priset per fat olja att sjunka till 10–18 dollar. Enligt Institutet för energiforskning vid den ryska vetenskapsakademin och energicentret vid Moscow School of Management Skolkovo, kommer transporter att förbruka 17 % 2025. av all energi (2015 var den 16 %) och kommer att behålla sin andel på grund av elektrifieringen av järnvägs- och vägtransporter.
Det finns nu 200 laddstationer i Moskva förelektriska fordon, och 2023 kommer det att finnas fler än 600. För att klara den extra belastningen på strömförsörjningssystemet är det nödvändigt att modernisera nätverken. Detta kan göras utan att öka kraftgenererings- och transformatorstationerna på grund av kompetent arbete med befintlig utrustning. Till exempel kommer introduktionen av RUTAS 4K-teknik att öka tillförlitligheten hos system som drivs av Rosseti, MOESK, DRSK, RES, EESK och andra elnätföretag med 67%, samt lägga till upp till 20% ytterligare användbar effekt genom att minimera effekten av reaktiv effekt på strömförsörjningssystemet. Detta gör det möjligt att bygga nya elektriska laddstationer med befintlig kapacitet åtminstone i varje bostadsområde eller innergård.
Yard laddstationer är inte det enda sättetutveckling. I Italien uppgraderade till exempel den israeliska starten Electreon Wireless den tilldelade bandbredden med Dynamic Wireless Power Transfer-teknik. Systemet ligger under asfalten och laddar fordon som använder magnetiska spolar under körning.
Den förestående slutet på oljetiden erkänns också iländer vars välbefinnande fram till nyligen var helt beroende av energiexport. Till exempel investerar Förenade Arabemiraten de mottagna petrodollars i utvecklingen av jordbruk, industri och fritidsresurser. Tack vare fria ekonomiska zoner har Dubai blivit ett globalt affärscentrum: 2020 stod olja för mindre än 1% av BNP där, och hamnen i Jabel Ali, tack vare sin gynnsamma position, gick in i de tio bästa världsledarna när det gäller containerterminaler.
Andelen koleldade termiska kraftverk minskar gradvis, men på grund av de låga kostnaderna för att skaffa bränsle och möjligheten att använda dem i svåråtkomliga områden kommer de att vara efterfrågade i årtionden framöver.
Kolen tar slut på pengar.Under 2015-2018 tillkännagav 33 stora banker runt om i världen begränsningar för finansieringsprojekt och företag inom kolbrytning och kolgenerering. Bland dem är Barclays, Credit Suisse, Goldman Sachs, HSBC, Morgan Stanley och andra. Detta är inte den bästa riktningen för din start.
Alternativ energi.Denna typ av energi blir mer tillgänglig.USA: s energiministerium planerar att minska kostnaden för solenergi med 60% till 2030: från 4,6 cent / kWh till 2 cent / kWh. De största förhoppningarna är kopplade till solenergi: petrotermisk energi (jordens kärnkraft) är olönsam, hydrotermisk har hög verkningsgrad endast i områden med vulkanaktivitet och vind åtföljs av konstant brum och vibrationer. Det kommer inte att bli ett populärt lokalt "hemma" -instrument, särskilt i städer.
Lösningen i framtidens städer kommer sannolikt att varaSolomon och kommer att kunna kombinera en kombination av centraliserad (det är ekonomiskt och miljömässigt fördelaktigt) och lokalt (tak på bilar, hus, fasader - allt där solpaneler kan placeras) strömförsörjning.
Befolkningstillväxten kommer att leda till en tätare utvecklingoch urbanisering i framtiden - central strömförsörjning är bättre lämpad för höghus. Det finns en sannolikhet för att det kommer upp gränser för konsumtionen av central energi för att stimulera människor att generera en del av energin själva. Trots energibesparande teknik växer mänskliga behov. Enligt FN har höginkomstländer ett ekologiskt fotavtryck per capita 10 gånger högre än låginkomstländer.
Du kan beräkna din ekospårning med en speciell ekokalkylator från FN.
Förnybar vs fossil
Den andra konkurrensnivån är mellan traditionell(fossil) och alternativ energi. US Energy Information Administration förväntar sig att alternativa källor i landet snart kommer att passera fossiler. I Skottland täcker förnybar energi 97% av hushållens behov. Men i Ryssland kommer traditionell energi att förbli den viktigaste i minst ytterligare 15 år på grund av ekonomins råmaterial.
I EU för genomförandet av Parisavtalet ochAtt hålla den globala medeltemperaturhöjningen under 2 ° C planeras också för att minska utsläppen från energisektorn till noll, vilket innebär en övergång till förnybara energikällor. I artikeln Tillämpad energi: Är ett 100% förnybart europeiskt kraftsystem möjligt 2050 modellerade författarna för varje EU-land det optimala förhållandet mellan olika typer av förnybara energikällor, baserat på deras klimatiska egenskaper och prognosen för en ökning av den totala energin förbrukning 2050.
Det är mycket troligt att för att fullgöra sina skyldigheterför att minska koldioxidutsläppen från olika länder, även i framtidens städer, kommer att övervakas av "klimatpolisen". Climate TRACE-projektet är ett system som, baserat på satellitbilder i det infraröda spektrumet, med hjälp av datasimuleringar, kan hitta föroreningskällor runt om i världen och bedöma deras skadliga effekter. Redan 2021 förväntas miljöorganisationer kunna verifiera hur regeringar runt om i världen uppfyller sina åtaganden för att minska växthusgasutsläppen.
Decenniets främsta utmaningar:lära sig att effektivt återvinna använda komponenter i sol- och vindenergianläggningar och etablera den upprepade användningen av sällsynta jordartsmetaller. Till 2050 kommer den totala vikten av begagnade vindkraftverksblad att vara 40 miljoner ton. European Technology & Innovationsplattformen för vindenergi föreslår skärning av bladen och sedan krossa dem till smulor för tillverkning av byggmaterial. Men det är inte lätt att bearbeta dem - det finns nästan inga installationer av denna storlek, och logistiken för att komma till dem är komplex och dyr.
En industriell vindkraftverk kan byggas på 7-10 dagar. Dess genomsnittliga livslängd är 20-30 år, och knivarna bryts ned i hundratals år.
Solpaneler är också problematiska.Fotovoltaiska paneler innehåller orenheter av bly, kadmium och antimon. När de demonteras faller de i jorden och förgiftar den, tvättas ut av regn i vattendragen. Under de senaste åren har sådant avfall exporterats olagligt till fattiga länder. Enligt FN görs detta med 60-90% av alla paneler som har tjänat. Vissa stater tar den smartare vägen genom att sälja begagnade paneler med låg resurs till tredjeländer.
Alternativa energiförespråkare kanatt invända och påminna om koleldade kraftverk, som upptar 47% i Asien och Stillahavsområdet, men det finns också kärnkraft från fossila bränslen. Mot bakgrund av problem med bearbetning av sol- och vindinstallationer ser det ut som höjden av miljövänlighet. Och det finns ingen vinnare i denna konfrontation.
På väg till konsumenten
Elproduktion är inte det enda elementet idet elektriska systemet som väntar på stora förändringar. Arbetet ser också lovande ut när det gäller överföring och användning av energi. RUTAS-data visar att det idag är nödvändigt att generera 20–40% mer energi än vad konsumenten faktiskt behöver. Detta beror på tekniska förluster (upp till 20%) och reaktiv energiförbrukning av modern hushålls- och kontorsutrustning (upp till 30%).
Företaget har teknik som täckeralla faser av elpassagen: från produktion (högspänning) genom överföringsledningar (medelspänning) till konsumenter (lågspänning). Nämnts ovan i samband med infrastrukturen för elfordon RUTAS 4K kan minska tekniska förluster med upp till 7% av den levererade elen och nästan helt eliminera förbrukningen av reaktiv effekt av utrustningen.
Lösningen minskar mängden energi som krävsför att generera betyder det att mindre bränsle behövs. Det vill säga termiska kraftverk i Sibirien, Fjärran Östern och Ural kommer att kunna använda mindre kol för produktion, släppa ut mindre koldioxid och spara resurser. Detsamma fungerar för gasproduktion och andra.
Det är lämpligt att rita en analogi med att bygga ett hus.Grunden för elkraftsindustrin är produktion, kabel- och luftledningar, transformatorer och elmotorer. Grunden är ett grovt drag, på vilket ett golvbeläggning krävs. Utan det är det omöjligt att placera möbler, apparater och de nödvändiga egenskaperna för ett civiliserat liv. RUTAS 4K-teknik är golvet som hjälper till att utnyttja energi, minska antalet störningar som leder till strömavbrott med 67%.
Tiden utan strömförsörjning minskar med 55% för hushåll i städer där RUTAS 4K-teknik har använts.
Tekniken hjälper även till i privata lösningar.År 2020 valde Time Magazine BrainBox AI facility management system som en av de 100 bästa uppfinningarna 2020. Det artificiella intelligensbaserade systemet använder väderrapporter, nederbörd och andra miljöfenomen för att förutsäga termiska förhållanden i en byggnad, och justerar sedan effekten av luftkonditionering eller uppvärmning. Tekniken, som lanserades förra året, övervakar temperaturen på mer än 3,6 miljoner kvadratmeter byggnad, vilket hjälper till att minska CO2-utsläppen med 20-40 %. Och litiumjonbatteriet Powerwall, utvecklat av Tesla, hjälper till att fördela belastningen på nätverket och används som reservkraftkälla i privata hem: det ackumulerar energi som genereras av kraftverk eller förnybara energikällor under perioder med låg förbrukning och frigör den vid rusningstid eller under strömavbrott.
Konstruktion förändrar energi
Idag kommer energieffektivitet bredvidmiljö och arbete mot hållbar utveckling hjälper till att attrahera personal och hitta investeringar. Logiken är okomplicerad: byggnader och strukturer med mycket naturligt ljus spenderar mindre resurser på belysningsenheter, med god värmeisolering på uppvärmning och så vidare. Sedan 1990 har det funnits en metod för miljöbedömning av byggnaders effektivitet (BREEAM) i världen, enligt vilken mer än 200 tusen byggnader och strukturer har certifierats.
I Ryssland, till exempel, nästan all handelMEGA-centra har klarat BREEAM i USE International-certifiering med mycket bra betyg. I år förvärvade Ingka Investments (liksom MEGA, en del av Ingka-koncernen) 49% av aktierna i åtta solkraftverk i sydvästra Ryssland. Projektens energikapacitet blir 160 MW: detta räcker för att ge el till en del av köpcentra och alla IKEA-butiker i Ryssland.
Ändringarna gäller även bostäder och kontorkonstruktion. Till exempel kommer Tower C-skyskrapan i Shenzhen (Kina) av Zaha Khadid Architects att byggas med endast återvunna material och en speciell skuggfasad i tornens struktur kommer att främja ventilation och förhindra överhettning - mindre energi krävs för luftkonditionering.
Nya byggnader i Ryssland är 7-9 gånger mer energieffektiva,än Khrushchevs. Khrusjtjovs energiförbrukning är 350-450 kWh per kvadratmeter per år, och den vanligaste nybyggnaden är högst 90 kWh per kvadratmeter. Beräkningen gjordes på exemplet med Moskva. Det visar sig att ett gammalt hus med fem våningar använder samma mängd el som ett nytt hus med 35 våningar med samma basarea.
Produktionen av byggmaterial förändras också jämntenergiintensiva som stål och betong. Till exempel presenterar en annan Time Magazine-vinnare 2020, Heliogen HelioHeat, 100 000 speglar i fältet. De styrs av en dator som koncentrerar den reflekterade solstrålen på ett 40 meter högt torn där temperaturen når 1100 ° C: tillräckligt för att smälta stål och göra cement. Du kan göra utan att bränna fossila bränslen. Heliogen-grundaren Bill Gross sa att framtida versioner också kommer att använda tekniken för att skapa väte för fordon utan utsläpp.
Kanske bakom en sådan multifunktionellgröna och smarta mönster är framtiden för industri och städer. Vi kan inte veta exakt hur megastäderna kommer att möta oss om tio eller tjugo år, men genom innovationer inom energisektorn kan vi enkelt göra ”framtidens kast”. Alla dessa fantastiska tekniker bekräftar återigen frasen från science fiction-författaren William Gibson: ”Framtiden har redan kommit. Det är bara att det inte är jämnt fördelat än. "
Se även:
Förklarade hur universum reflekteras nära svarta hål
Massförgiftning och nya versioner av civilisationens död: hur vår kunskap om mayaerna förändrades
Detaljerade bilder av galaxer närmast oss dök upp