Énergie renouvelable - elle appartient au XNUMXe siècle

Sur le site Web BP Statistical Review of World Energy, vous pouvez trouver des informations selon lesquelles d'ici 2030, la consommation mondiale d'énergie dépassera d'environ un tiers le niveau actuel. Dès lors, la volonté des pays développés est de répondre aux besoins croissants à l'aide de technologies « vertes » issues de sources renouvelables (SER).

1. Parc éolien en mer

En Pologne, d'ici 2020, 19 % de l'énergie devrait provenir de ces sources. Dans les conditions actuelles, ce n'est pas une énergie bon marché, elle se développe donc principalement grâce au soutien financier des États.

Selon une analyse de 2013 du Renewable Energy Institute, le coût de production de 1 MWh énergie renouvelable varie, selon la source, de 200 à même 1500 zł.

À titre de comparaison, le prix de gros de 1 MWh d'électricité en 2012 était d'environ 200 PLN. Le moins cher dans ces études était d'obtenir de l'énergie à partir d'installations de combustion multi-combustibles, c'est-à-dire co-combustion et gaz de décharge. L'énergie la plus chère est obtenue à partir de l'eau et des eaux thermales.

Les formes de SER les plus connues et les plus visibles, à savoir les éoliennes (1) et les panneaux solaires (2), sont plus chères. Cependant, à long terme, les prix du charbon et, par exemple, de l'énergie nucléaire augmenteront inévitablement. Diverses études (par exemple une étude du groupe RWE en 2012) montrent que les catégories "conservatrices" et "nationales", c'est-à-dire sources d'énergie deviendra plus cher à long terme (3).

Et cela fera des énergies renouvelables une alternative non seulement environnementale, mais aussi économique. On oublie parfois que les énergies fossiles sont aussi fortement subventionnées par l'État, et leur prix, en règle générale, ne tient pas compte de l'impact négatif qu'elles ont sur l'environnement.

Cocktail solaire-eau-vent

En 2009, les professeurs Mark Jacobson (Université de Stanford) et Mark DeLucchi (Université de Californie, Davis) ont publié un article dans Scientific American affirmant que d'ici 2030, le monde entier pourrait passer à énergie renouvelable. Au printemps 2013, ils ont répété leurs calculs pour l'État américain de New York.

À leur avis, il pourrait bientôt abandonner complètement les combustibles fossiles. C'est de sources renouvelables vous pouvez obtenir l'énergie nécessaire aux transports, à l'industrie et à la population. L'énergie proviendra du mélange dit WWS (vent, eau, soleil – vent, eau, soleil).

Jusqu'à 40 % de l'énergie proviendra de parcs éoliens offshore, dont près de treize mille devront être déployés. Sur terre, plus de 4 personnes seront nécessaires. turbines qui fourniront encore 10 % de l'énergie. Les 10% suivants proviendront de près de XNUMX% de fermes solaires dotées de la technologie de concentration de rayonnement.

Les installations photovoltaïques conventionnelles ajouteront 10 % les unes aux autres. 18% supplémentaires proviendront d'installations solaires - dans les maisons, les bâtiments publics et les sièges sociaux. L'énergie manquante sera reconstituée par des centrales géothermiques, des centrales hydroélectriques, des générateurs marémoteurs et toutes les autres sources d'énergie renouvelables.

Les scientifiques ont calculé que grâce à l'utilisation d'un système basé sur énergie renouvelable la demande d'énergie - grâce à la plus grande efficacité d'un tel système - chutera d'environ 37 % dans tout l'État et les prix de l'énergie se stabiliseront.

Plus d'emplois seront créés qu'il n'en sera perdu puisque toute l'énergie sera produite dans l'État. De plus, on estime qu'environ 4 33 personnes mourront chaque année en raison de la réduction de la pollution atmosphérique. moins de personnes et le coût de la pollution baissera de XNUMX milliards de dollars par an.

3. Prix de l'énergie jusqu'en 2050 - étude RWE

Cela signifie que la totalité de l'investissement sera amortie en 17 ans environ. Il est possible que ce soit plus rapide, puisque l'État pourrait vendre une partie de l'énergie. Les responsables de l'État de New York partagent-ils l'optimisme de ces calculs ? Je pense un peu oui et un peu non.

Après tout, ils ne «lâchent» pas tout pour faire de la proposition une réalité, mais, bien sûr, investissent dans les technologies de production Énergie renouvelable. L'ancien maire de New York, Michael Bloomberg, a annoncé il y a quelques mois que la plus grande décharge du monde, Freshkills Park sur Staten Island, serait convertie en l'une des plus grandes centrales solaires au monde.

Là où les déchets de New York se décomposent, 10 mégawatts d'énergie seront générés. Le reste du territoire de Freshkills, soit près de 600 hectares, sera transformé en espaces verts à caractère de parc.

Où sont les règles renouvelables

De nombreux pays sont déjà sur la bonne voie vers un avenir plus vert. Les pays scandinaves ont depuis longtemps dépassé le seuil de 50 % pour obtenir de l'énergie à de sources renouvelables. Selon les données publiées à l'automne 2014 par l'organisation environnementale internationale WWF, l'Écosse produit déjà plus d'énergie à partir d'éoliennes que tous les ménages écossais n'en ont besoin.

Ces chiffres montrent qu'en octobre 2014, les éoliennes écossaises produisaient de l'électricité égale à 126 % des besoins des foyers locaux. Globalement, 40 % de l'énergie produite dans cette région provient de sources renouvelables.

Ze de sources renouvelables plus de la moitié de l'énergie espagnole provient. La moitié de cette moitié provient de sources d'eau. Un cinquième de toute l'énergie espagnole provient de parcs éoliens. Dans la ville mexicaine de La Paz, à son tour, il y a une centrale solaire Aura Solar I d'une capacité de 39 MW.

Par ailleurs, l'installation d'un deuxième parc Groupotec I de 30 MW est en cours d'achèvement, grâce auquel la ville pourra bientôt être entièrement alimentée en énergie d'origine renouvelable. Un exemple de pays qui a constamment mis en œuvre une politique d'augmentation de la part de l'énergie provenant de sources renouvelables au fil des ans est l'Allemagne.

Selon Agora Energiewende, en 2014, les énergies renouvelables représentaient 25,8 % de l'approvisionnement de ce pays. D'ici 2020, l'Allemagne devrait recevoir plus de 40 % de ces sources. La transformation énergétique de l'Allemagne ne consiste pas seulement à abandonner le nucléaire et le charbon au profit de énergie renouvelable dans le secteur de l'énergie.

Il ne faut pas oublier que l'Allemagne est également leader dans la création de solutions pour les "maisons passives", qui se passent largement de systèmes de chauffage. "Notre objectif de faire en sorte que 2050% de l'électricité allemande provienne de sources renouvelables d'ici 80 reste en place", a récemment déclaré la chancelière allemande Angela Merkel.

De nouveaux panneaux solaires

Dans les laboratoires, il y a une lutte constante pour améliorer l'efficacité. sources d'énergie renouvelables – par exemple, les cellules photovoltaïques. Les cellules solaires, qui convertissent l'énergie lumineuse de notre étoile en électricité, approchent un record d'efficacité de 50 %.

4. Graphène sur mousse pour la conversion solaire-vapeur avec le MIT

Cependant, les systèmes actuellement sur le marché affichent une efficacité ne dépassant pas 20 %. Des panneaux photovoltaïques à la pointe de la technologie qui convertissent si efficacement énergie du spectre solaire - de l'infrarouge, à travers le visible, à l'ultraviolet - ils se composent en fait non pas d'une, mais de quatre cellules.

Les couches semi-conductrices sont superposées les unes aux autres. Chacun d'eux est responsable de l'obtention d'une gamme différente d'ondes à partir du spectre. Cette technologie est abrégée CPV (photovoltaïque à concentration) et a déjà été testée dans l'espace.

L'année dernière, par exemple, des ingénieurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT) ont créé un matériau constitué de flocons de graphite placés sur de la mousse de carbone (4). Placé dans l'eau et dirigé vers elle par les rayons du soleil, il forme de la vapeur d'eau, convertissant jusqu'à 85 % de toute l'énergie du rayonnement solaire en elle.

Le nouveau matériau fonctionne très simplement - le graphite poreux dans sa partie supérieure est capable d'absorber et de stocker l'énergie solaireet au fond se trouve une couche de carbone, partiellement remplie de bulles d'air (afin que le matériau puisse flotter sur l'eau), empêchant l'énergie thermique de s'échapper dans l'eau.

5. Antennes photovoltaïques dans un champ de tournesols

Les solutions solaires à vapeur précédentes devaient concentrer même mille fois les rayons du soleil pour fonctionner.

La nouvelle solution du MIT ne nécessite que dix fois plus de concentration, ce qui rend l'ensemble de l'installation relativement bon marché.

Ou peut-être essayez-vous de combiner une antenne parabolique avec un tournesol en une seule technologie ? Les ingénieurs d'Airlight Energy, une entreprise suisse basée à Biasca, veulent prouver que c'est possible.

Ils ont développé des plaques de 5 mètres équipées de complexes de panneaux solaires qui ressemblent à des antennes de télévision par satellite ou à des radiotélescopes et suivent les rayons du soleil comme des tournesols (XNUMX).

Ils sont censés être des collecteurs d'énergie spéciaux, fournissant non seulement de l'électricité aux cellules photovoltaïques, mais aussi de la chaleur, de l'eau potable et même, après avoir utilisé une pompe à chaleur, alimentant un réfrigérateur.

Des miroirs dispersés sur leur surface transmettent le rayonnement solaire incident et le focalisent sur les panneaux, même jusqu'à 2 fois. Chacun des six panneaux de travail est équipé de 25 puces photovoltaïques refroidies par de l'eau circulant dans des microcanaux.

Grâce à la concentration d'énergie, les modules photovoltaïques fonctionnent quatre fois plus efficacement. Lorsqu'elle est équipée d'une usine de dessalement d'eau de mer, l'unité utilise de l'eau chaude pour produire 2500 XNUMX litres d'eau douce par jour.

Dans les régions éloignées, des équipements de filtration de l'eau peuvent être installés à la place des usines de dessalement. L'ensemble de la structure de l'antenne fleur de 10 m peut être plié et facilement transporté par un petit camion. Nouvelle idée pour utilisation de l'énergie solaire dans les zones moins développées, c'est Solarkiosk (6).

Ce type d'appareil est équipé d'un routeur Wi-Fi et peut charger plus de 200 téléphones portables par jour ou alimenter un mini-réfrigérateur dans lequel, par exemple, des médicaments essentiels peuvent être stockés. Des dizaines de kiosques de ce type ont déjà été lancés. Ils opéraient principalement en Éthiopie, au Botswana et au Kenya.

7. Projet de gratte-ciel Pertamina

Architecture énergétique

Le gratte-ciel de 99 étages Pertamina (7), dont la construction est prévue à Jakarta, la capitale de l'Indonésie, est censé produire autant d'énergie qu'il en consomme. C'est le premier bâtiment de cette taille au monde. L'architecture du bâtiment était étroitement liée à l'emplacement - elle ne laisse entrer que le rayonnement solaire nécessaire, ce qui vous permet d'économiser le reste de l'énergie solaire.

8. Mur Vert à Barcelone

La tour tronquée agit comme un tunnel à utiliser l'énergie éolienne. Des panneaux photovoltaïques sont installés de chaque côté de l'installation, ce qui permet de produire de l'énergie tout au long de la journée, à tout moment de l'année.

Le bâtiment disposera d'une centrale géothermique intégrée pour compléter l'énergie solaire et éolienne.

Pendant ce temps, des chercheurs allemands de l'Université d'Iéna ont préparé un projet de "façades intelligentes" de bâtiments. La transmission lumineuse peut être ajustée en appuyant sur un bouton. Non seulement ils sont équipés de cellules photovoltaïques, mais aussi pour la culture d'algues pour la production de biocarburants.

Le projet Large Area Hydraulic Windows (LaWin) est soutenu par des fonds européens dans le cadre du programme Horizon 2020. Le miracle de la technologie verte moderne qui pousse sur la façade du théâtre Raval à Barcelone n'a pas grand-chose à voir avec le concept ci-dessus (8).

Le jardin vertical conçu par Urbanarbolismo est complètement autonome. Les plantes sont irriguées par un système d'irrigation dont les pompes sont alimentées par l'énergie générée panneaux photovoltaïques s'intègre au système.

L'eau, quant à elle, provient des précipitations. L'eau de pluie s'écoule des gouttières dans un réservoir de stockage, d'où elle est ensuite pompée par des pompes solaires. Il n'y a pas d'alimentation externe.

Le système intelligent arrose les plantes en fonction de leurs besoins. De plus en plus de structures de ce type apparaissent à grande échelle. Un exemple est le Solar Powered National Stadium à Kaohsiung, Taiwan (9).

Conçu par l'architecte japonais Toyo Ito et mis en service en 2009, il est couvert de 8844 1,14 cellules photovoltaïques et peut générer jusqu'à 80 gigawattheures d'énergie par an, fournissant XNUMX % des besoins de la région.

9. Stade solaire à Taïwan

Les sels fondus obtiendront-ils de l'énergie ?

Stockage d'Energie sous forme de sel fondu est inconnue. Cette technologie est utilisée dans de grandes centrales solaires telles que la récente Ivanpah dans le désert de Mojave. Selon la société encore inconnue Halotechnics de Californie, cette technique est tellement prometteuse que son application peut être étendue à l'ensemble du secteur de l'énergie, notamment renouvelable bien sûr, où la question du stockage des surplus face à la pénurie d'énergie est un problème clé.

La société affirme que le stockage de l'énergie de cette manière coûte la moitié du prix des batteries, divers types de grosses batteries. En termes de coût, il peut concurrencer les systèmes de stockage par pompage qui, comme vous le savez, ne peuvent être utilisés que dans des conditions de terrain favorables. Cependant, cette technologie a ses inconvénients.

Par exemple, seulement 70 % de l'énergie stockée dans les sels fondus peut être réutilisée sous forme d'électricité (90 % dans les batteries). Halotechnics travaille actuellement sur l'efficacité de ces systèmes, notamment en utilisant des pompes à chaleur et divers mélanges de sels.

10. Réservoirs de sel fondu pour le stockage d'énergie

L'usine de démonstration a été mise en service aux Sandia National Laboratories à Arbuquerque, Nouveau-Mexique, États-Unis. stockage d'Energie avec du sel fondu. Il est spécialement conçu pour fonctionner avec la technologie CLFR, qui utilise des miroirs qui stockent l'énergie solaire pour chauffer le liquide de pulvérisation.

C'est du sel fondu dans un réservoir. Le système prend le sel du réservoir froid (290°C), utilise la chaleur des miroirs et chauffe le liquide à une température de 550°C, après quoi il le transfère au réservoir suivant (10). En cas de besoin, le sel fondu à haute température est passé à travers un échangeur de chaleur pour générer de la vapeur pour la production d'électricité.

Enfin, le sel fondu est renvoyé dans le réservoir froid et le processus est répété en boucle fermée. Des études comparatives ont montré que l'utilisation de sel fondu comme fluide de travail permet un fonctionnement à des températures élevées, réduit la quantité de sel nécessaire au stockage et élimine le besoin de deux ensembles d'échangeurs de chaleur dans le système, réduisant ainsi le coût et la complexité du système.

Une solution qui offre stockage d'Energie à plus petite échelle, il est possible d'installer une batterie à la paraffine avec des capteurs solaires sur le toit. Il s'agit d'une technologie développée à l'Université espagnole du Pays basque (Universidad del Pais Vasco/Euskal Herriko Uniberstitatea).

Il est destiné à être utilisé par le ménage moyen. Le corps principal de l'appareil est constitué de plaques d'aluminium immergées dans de la paraffine. L'eau est utilisée comme moyen de transfert d'énergie et non comme moyen de stockage. Cette tâche appartient à la paraffine, qui capte la chaleur des panneaux d'aluminium et fond à une température de 60°C.

Dans cette invention, l'énergie électrique est libérée en refroidissant la cire, qui dégage de la chaleur sur les panneaux minces. Les scientifiques travaillent à améliorer encore l'efficacité du processus en remplaçant la paraffine par un autre matériau, tel qu'un acide gras.

L'énergie est produite pendant le processus de transition de phase. L'installation peut avoir une forme différente en fonction des exigences de construction des bâtiments. Vous pouvez même construire des faux plafonds.

De nouvelles idées, de nouvelles façons

Les lampadaires, développés par la société néerlandaise Kaal Masten, peuvent être installés n'importe où, même dans les zones non électrifiées. Ils n'ont pas besoin de réseau électrique pour fonctionner. Ils brillent uniquement grâce aux panneaux solaires.

Les piliers de ces phares sont recouverts de panneaux solaires. Le concepteur affirme que pendant la journée, ils peuvent accumuler tellement d'énergie qu'ils brillent ensuite toute la nuit. Même le temps nuageux ne les éteindra pas. Comprend un ensemble impressionnant de piles lampes à économie d'énergie DIODE ÉLECTRO-LUMINESCENTE.

Le Spirit (11), comme cette lampe de poche a été nommée, doit être remplacé toutes les quelques années. Fait intéressant, d'un point de vue environnemental, ces batteries sont faciles à manipuler.

Pendant ce temps, des arbres solaires sont plantés en Israël. Il n'y aurait rien d'extraordinaire à cela si ce n'était pas le fait qu'au lieu de feuilles, des panneaux solaires sont installés dans ces plantations, qui reçoivent de l'énergie, qui est ensuite utilisée pour recharger les appareils mobiles, refroidir l'eau et diffuser un signal Wi-Fi.

La conception, appelée eTree (12), se compose d'un "tronc" métallique qui se ramifie, et sur les branches des panneaux solaires. L'énergie reçue avec leur aide est stockée localement et peut être "transférée" vers les batteries des smartphones ou des tablettes via un port USB.

12. Arbre arborescent électronique

Il sera également utilisé pour produire une source d'eau pour les animaux et même les humains. Les arbres doivent également être utilisés comme lanternes la nuit.

Ils peuvent être équipés d'afficheurs à cristaux liquides informatifs. Les premiers bâtiments de ce type sont apparus dans le parc de Khanadiv, près de la ville de Zikhron Yaakov.

La version à sept panneaux génère 1,4 kilowatts de puissance, ce qui peut alimenter 35 ordinateurs portables moyens. Pendant ce temps, le potentiel des énergies renouvelables est encore découvert dans de nouveaux endroits, comme là où les rivières se jettent dans la mer et se confondent avec l'eau salée.

Un groupe de scientifiques du Massachusetts Institute of Technology (MIT) a décidé d'étudier les phénomènes d'osmose inverse dans des environnements où se mélangent des eaux de différents niveaux de salinité. Il existe une différence de pression à la limite de ces centres. Lorsque l'eau traverse cette frontière, elle accélère, ce qui est une source d'énergie importante.

Les scientifiques de l'Université de Boston ne sont pas allés bien loin pour tester ce phénomène dans la pratique. Ils ont calculé que les eaux de cette ville, se jetant dans la mer, pourraient générer suffisamment d'énergie pour répondre aux besoins de la population locale. station d'épuration.