Локальне vs централізоване: замість або разом?
Почнемо із генерації енергії. Тут розвиваються два
Ядерна енергетика.За прогнозами Міненерго, частка атомної генерації вкраїні буде рости до 2050 року. Атомні електростанції компактні, ефективні і екологічні, якщо дивитися за обсягом виробленої енергії. А той факт, що з кілограма урану можна зробити в 90 тис. Разів більше енергії, ніж з кілограма вугілля, каже сам за себе.
Повітря віддалених та важкодоступних міст скоропоміняють малі модульні реактори, вважають у Міненерго. Із близько ста проектів близько десяти знаходяться на фінальній стадії розробки та готуються отримувати ліцензії. Замість вугілля, від спалювання якого страждає якість повітря, буде мирний атом: екологія покращає.
У світовому масштабі ситуацію бачать інакше навіть саміатомники. У МАГАТЕ прогнозують, що до 2050 року сумарний обсяг потужностей атомних станцій зросте максимум на 82%, а загальна генерація енергії з усіх джерел подвоїться. Так що частка АЕС, сьогодні це 10,4%, буде поступово знижуватися, хоч і не критично.
Гідроенергетика.А ось із розвитком гідроелектростанцій все не такоднозначно. У Росії не планують будувати нові ГЕС, але й ті, хто працює, зносити поки не збираються, тому що вони забезпечують відносно дешеву електроенергію і дозволяють справлятися з піковими навантаженнями. Американські вчені говорять про те, що через зміну клімату ряд поточних проектів приноситиме менше електроенергії, ніж закладено при проектуванні, наводячи, наприклад, дві греблі на річці Мадейра в Бразилії. А у Грузії цього року відбувалися масові протести проти нової ГЕС. Чим сильніший вплив екологів, тим менше шансів розвитку гідроенергетики.
Є і ще одна перешкода для розвитку ГЕС -освоєність здебільшого економічно доцільного гідропотенціалу в Північній Америці (близько 70%) і Європі (75%). Експерти прогнозують, що нові ГЕС будуватимуть в Африці, Азії і Південній Америці, оскільки на інших континентах всюди, де можна побудувати велику ГЕС, вони вже стоять. Та й за темою екології в регіонах, що розвиваються так пильно не стежать.
Освоєний потенціал гідроенергетики в Росії складає всього 20%, але планів з розвитку галузі в країні немає.
Паливна енергетика.На неї впливає зростання популярності електромобілів.Вони стискають нафтовий ринок, що зробить нафту та газ дешевими джерелами електрики, та створюють додатковий попит на енергію. Експерти прогнозують, що до 2050 року ціна за барель нафти впаде до 10–18 доларів. ) та збереже частку завдяки електрифікації залізничного та автомобільного транспорту.
У Москві зараз 200 зарядних станцій дляелектромобілів, а до 2023 року їх буде вже більше 600. Щоб впоратися з додатковим навантаженням на систему електропостачання, необхідна модернізація мереж. Зробити це можна без збільшення потужності генерації і трансформаторних підстанцій, за рахунок грамотної роботи з існуючим обладнанням. Наприклад, впровадження технології RUTAS 4K підвищить надійність систем, експлуатованих Россет, МОЕСК, ДРСК, РЕМ, ЄЕСК та іншими електромережних компаній, на 67%, а також додасть до 20% додаткової корисної потужності за рахунок мінімізації впливу реактивної потужності на систему електропостачання. Це дозволить побудувати нові електрозарядние станції на існуючих потужностях хоч в кожному житловому кварталі або дворі.
Зарядні станції у дворах - не єдиний шляхрозвитку. Наприклад, в Італії ізраїльський стартап Electreon Wireless модернізував виділену смугу технологією Dynamic Wireless Power Transfer. Система розташовується під асфальтом і заряджає транспорт за допомогою магнітних котушок під час руху.
Швидке закінчення нафтової епохи визнають і вкраїнах, чий добробут ще недавно повністю залежало від експорту енергоносіїв. Наприклад, в ОАЕ інвестують отримані нафтодолари в розвиток сільського господарства, промисловості і рекреаційних ресурсів. Дубай завдяки вільним економічним зонам перетворився в глобальний діловий центр: у 2020 році на нафту там припадало менше 1% ВВП, а порт Джабель Алі завдяки вдалому положенню увійшов в десятку світових лідерів за розміром контейнерних терміналів.
Частка вугільних ТЕС буде поступово скорочуватися, але через низьку вартості отримання палива та можливості використовувати їх у важкодоступних районах вони будуть затребувані ще десятиліття.
Вугілля залишиться без грошей.За 2015-2018 роки 33 великих банки по всьому світу оголосили про обмеження у фінансуванні проектів і компаній в сфері видобутку вугілля та вугільної генерації. Серед них - Barclays, Credit Suisse, Goldman Sachs, HSBC, Morgan Stanley та інші. Це не найкращий напрямок для вашого стартапа.
Альтернативна енергія.Цей вид енергетики стає більш доступним.Міністерство енергетики США планує знизити вартість сонячної електроенергії на 60% до 2030 року: з 4,6 цента / кВт * год до 2 центів / кВт * год. Саме з сонячною енергетикою пов'язані головні надії: петротермальная (енергія ядра Землі) невигідна, у гідротермальних високий ККД тільки в районах з вулканічною активністю, а вітряна супроводжується постійним гулом і вібраціями. Вона не стане популярним локальним інструментом «при домі», особливо в містах.
Рішення в містах майбутнього, швидше за все, будесоломоновим і зможе поєднувати комбінацію централізованого (воно економічно і екологічно вигідно) і локального (даху автомобілів, будинків, фасади - все, де можна розмістити сонячні панелі) електропостачання.
Зростання населення призведе до більш щільній забудовіі урбанізації в майбутньому - для багатоповерхівок краще підходить центральне електропостачання. Є ймовірність появи лімітів споживання централізованої енергії, щоб стимулювати людей частина енергії генерувати самим. Незважаючи на енергозберігаючі технології, потреби людини зростають. За даними ООН, в країнах з високим рівнем доходу екослед на душу населення в 10 разів вище, ніж в країнах з низьким рівнем.
Розрахувати свій екослед можна з помощьюспеціального екокалькулятора від ООН.
Відновлювана vs викопне
Другий рівень конкуренції - між традиційною(Викопної) і альтернативною енергетикою. Управління енергетичної інформації США очікує, що в країні альтернативні джерела скоро обженуть копалини. У Шотландії поновлювані джерела покривають 97% потреб домогосподарств. А ось в Росії традиційна енергетика залишиться основною ще мінімум на 15 років через сировинного характеру економіки.
В ЄС для виконання Паризької угоди іутримання приросту глобальної середньої температури нижче 2 ° C також планується скорочення викидів енергетичного сектору аж до нульового рівня, а це означає перехід на поновлювані джерела енергії. У статті Applied Energy: Is a 100% Renewable European Power System Feasible by 2050 автори змоделювали для кожної країни Євросоюзу оптимальне співвідношення між різними видами ВДЕ, виходячи з їх кліматичних особливостей і прогнозу по зростанню загального споживання енергії до 2050 року.
Досить імовірно, що за виконанням зобов'язаньпо скороченню викидів СО2 різними країнами, в тому числі і в містах майбутнього, буде стежити «кліматичний поліцейський». Проект Climate TRACE являє собою систему, яка на основі супутникових знімків в інфрачервоному спектрі за допомогою комп'ютерного моделювання може знайти джерела забруднення по всій планеті і оцінити їх згубний вплив. За прогнозами, вже в 2021 році екологічні організації зможуть перевірити, як уряди в усьому світі дотримуються зобов'язання по скороченню викидів парникових газів.
Головні челенджі десятиліття:навчитися ефективно переробляти компоненти установок сонячної та вітроенергетики, що відслужили, і налагодити багаторазове використання рідкісноземельних металів. Наприклад, до того ж 2050 року загальна вага лопатей вітрогенераторів, що відслужили, становитиме 40 млн тонн. The European Technology & Innovation Platform on Wind Energy пропонує розрізати лопаті, а потім подрібнювати в крихту для будматеріалів. Але переробити їх непросто — установок такого розміру майже немає, логістика до них є складною і дорогою.
Промисловий вітрогенератор можна побудувати за 7-10 днів. Егосредняя тривалість життя - 20-30 років, а лопаті розкладаються сотні років.
З сонячними батареями теж проблеми.Фотогальванічні панелі містять домішки свинцю, кадмію і сурми. При демонтажі вони потрапляють в грунт і отруюють її, вимиваються дощами в водоносні шари. Останні роки такі відходи незаконно вивозять в бідні країни. За даними ООН, так надходять з 60-90% від усіх відслужили панелей. Деякі держави вибирають більш хитрий шлях, продаючи б / у панелі з низьким залишковим ресурсом в країни третього світу.
Прихильники альтернативної енергетики можутьзаперечити і нагадати про вугільні ТЕС, які займають в Азіатсько-Тихоокеанському регіоні 47%, але існує і атомна енергетика з викопного палива. На тлі проблем з переробкою сонячних і вітрових установок вона виглядає верхом екологічності. І в цьому протистоянні переможця немає.
По дорозі до споживача
Видобуток електроенергії - не єдиний елемент всистемі електроенергетики, який чекають великі зміни. Перспективною виглядає робота також на рівні передачі і використання енергії. Дані RUTAS показують: сьогодні необхідно генерувати на 20-40% більше енергії, ніж реально потрібно споживачеві. Це пов'язано з технічними втратами (до 20%) і реактивним споживанням потужності сучасної побутової та офісною технікою (до 30%).
У компанії є технологія, яка охоплюєвсі етапи проходження електроенергії: від генерації (висока напруга) через лінії передач (середня напруга) до споживачів (низька напруга). Згадувана вище в контексті інфраструктури для електромобілів RUTAS 4K дозволяє скоротити технічні втрати до 7% від відпущеної електроенергії і майже повністю виключити споживання реактивної потужності технікою.
Рішення знижує кількість необхідної енергіїдля генерації, значить, потрібно менше палива. Тобто ТЕС в Сибіру, на Далекому Сході і Уралі зможуть використовувати менше вугілля для генерації, виділяти менше СО2 і економити ресурси. Те ж саме працює для газової генерації і будь-який інший.
Доречно провести аналогію з будівництвом будинку.Фундамент електроенергетики - це генерація, кабельні та повітряні лінії, трансформатори і електродвигуни. Фундамент - грубий чорновий варіант, поверх якого необхідна стяжка підлоги. Без неї не розмістити меблі, техніку і необхідні атрибути для цивілізованого життя. Технологія RUTAS 4К - та сама стяжка, яка допомагає приборкати енергію, знизити на 67% кількість порушень, що призводять до перерв електропостачання.
На 55% скорочується час без електропостачання для домогосподарств в містах, де застосували технологію RUTAS 4K.
Технології допомагають у приватних рішеннях.У 2020 році журнал Time як один із 100 кращих винаходів 2020 року обрав систему для управління спорудами BrainBox AI. Система на основі штучного інтелекту використовує метеозведення, інформацію про опади та інші явища зовнішнього середовища для прогнозування теплових умов у будівлі, а потім регулює потужність кондиціювання або опалення. Запущена торік технологія контролює температуру на площі понад 3,6 млн. м2 будівлі, допомагаючи скоротити викиди СО2 на 20–40%. А літій-іонний акумулятор Powerwall, розроблений компанією Tesla, допомагає розподілити навантаження на мережі і використовується як джерело резервного живлення в приватних будинках: він накопичує вироблену електростанціями або ВІЕ енергію в періоди зниженого споживання і віддає її в пікові моменти або при перебоях з подачею енергії .
Будівництво змінює енергетику
Сьогодні енергоефективність йде поруч зекологією, а робота в напрямку сталого розвитку допомагає залучати кадри і знаходити інвестиції. Логіка пряма: будівлі і споруди з великою кількістю природного світла витрачають менше ресурсів на прилади освітлення, з хорошою теплоізоляцією - на опалення і так далі. З 1990 року в світі існує метод екологічної оцінки ефективності будівель (BREEAM), за яким сертифіковано понад 200 тис. Будівель і споруд.
У Росії, наприклад, практично всі торговіцентри МЕГА пройшли сертифікацію BREEAM in USE International з оцінкою Very Good. Цього року Ingka Investments (як і МЕГА, входить в Ingka Group) придбала 49% акцій восьми сонячних електростанцій на південному заході Росії. Енергетична потужність проектів складе 160 МВт: цього достатньо для забезпечення електрикою частини торгових центрів і всіх магазинів ІКЕА в Росії.
Зміни стосуються також житлового та офісногобудівництва. Наприклад, хмарочос Tower C в Шеньчжеене (Китай) від Zaha Khadid Architects побудують тільки з перероблених матеріалів, а спеціальний затеняющий фасад в конструкції веж посприяє вентиляції і не дасть перегріватися - менше буде потрібно енергії для кондиціонування.
Новобудови в Росії в 7-9 разів енергоефективніше,ніж хрущовки. Енерговитрати хрущовки складають 350-450 кВт * год на квадратний метр в рік, а звичайнісінькою новобудови - не більше 90 кВт * год на квадратний метр. Розрахунок робили на прикладі Москви. Виходить, що старий будинок в п'ять поверхів витрачає стільки ж електрики, як новий в 35 поверхів, при аналогічній площі підстави.
Змінюється і виробництво будматеріалів, навітьтаких енергоємних, як сталь і бетон. Наприклад, інший лауреат журналу Time в 2020 році, Heliogen HelioHeat, представляє 100 000 розміщених в поле дзеркал. Ними керує комп'ютер, концентруючи відбивається сонячне проміння на вежі в 40 м. Там температура досягає 1 100 ° C: досить для плавлення сталі і виробництва цементу. Можна обійтися без спалювання викопного палива. За словами засновника Heliogen Білла Гросса, в наступних версіях технологію будуть також використовувати для створення водню для автомобілів з нульовим рівнем викидів.
Мабуть, за такими багатофункціональними,екологічними і розумними проектами і є майбутнє промисловості і міст. Ми не можемо точно знати, якими саме зустрінуть нас мегаполіси через 10 або 20 років, зате через інновації в енергетиці легко робимо «зліпки майбутнього». Всі ці дивовижні технології в черговий раз підтверджують фразу письменника-фантаста Вільяма Гібсона: «Майбутнє вже настало. Просто воно ще нерівномірно розподілене ».
Читайте також:
Знайдено пояснення, як Всесвіт відбивається біля чорних дір
Массовые отравления и новые версии гибели цивилизации: как изменились наши знания о майя
З'явилися детальні фотографії найближчих до нас галактик