Ζεστό κλίμα για καινοτομία. Η καταπολέμηση της υπερθέρμανσης του πλανήτη αναπτύσσει την τεχνολογία

Η κλιματική αλλαγή είναι μια από τις πιο συχνά αναφερόμενες παγκόσμιες απειλές. Μπορούμε να πούμε με ασφάλεια ότι επί του παρόντος, σχεδόν όλα όσα δημιουργούνται, κατασκευάζονται, κατασκευάζονται και σχεδιάζονται στις ανεπτυγμένες χώρες λαμβάνουν υπόψη το πρόβλημα της υπερθέρμανσης του πλανήτη και των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου σε μεγάλη κλίμακα.

Πιθανώς, κανείς δεν θα αρνηθεί ότι η δημοσιότητα του προβλήματος της κλιματικής αλλαγής οδήγησε, μεταξύ άλλων, σε ισχυρή ώθηση στην ανάπτυξη νέων τεχνολογιών. Έχουμε γράψει και θα γράψουμε πολλές φορές για το επόμενο ρεκόρ απόδοσης των ηλιακών συλλεκτών, τη βελτίωση των ανεμόμυλων ή την αναζήτηση έξυπνων μεθόδων αποθήκευσης και διανομής ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές.

Σύμφωνα με την επανειλημμένα αναφερόμενη Διακυβερνητική Επιτροπή για την Κλιματική Αλλαγή (IPCC), έχουμε να κάνουμε με ένα σύστημα θέρμανσης του κλίματος, το οποίο προκαλείται κυρίως από την αύξηση των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου και την αύξηση της συγκέντρωσης αερίων του θερμοκηπίου στην ατμόσφαιρα. Τα αποτελέσματα των μοντέλων που εκτιμήθηκαν από την IPCC υποδηλώνουν ότι για να έχουμε μια πιθανότητα περιορισμού της θέρμανσης σε λιγότερο από 2°C, οι παγκόσμιες εκπομπές πρέπει να κορυφωθούν πριν από το 2020 και στη συνέχεια να διατηρηθούν στο 50-80% έως το 2050.

Με μηδενικές εκπομπές στο κεφάλι μου

Οι τεχνολογικές εξελίξεις που οδηγούνται από –ας το ονομάσουμε ευρύτερα– την «συνείδηση ​​του κλίματος» είναι, πρώτον, η έμφαση στην αποδοτικότητα παραγωγής και κατανάλωσης ενέργειαςεπειδή η μείωση της χρήσης ενέργειας μπορεί να έχει σημαντικό αντίκτυπο στις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου.

Το δεύτερο είναι η υποστήριξη υψηλών δυνατοτήτων, όπως π.χ βιοκαύσιμο i αιολική ενέργεια.

Τρίτον - έρευνα και τεχνολογική καινοτομίαπου απαιτούνται για την εξασφάλιση επιλογών χαμηλών εκπομπών άνθρακα στο μέλλον.

Η πρώτη επιταγή είναι η ανάπτυξη τεχνολογία μηδενικών εκπομπών. Εάν η τεχνολογία δεν μπορεί να λειτουργήσει χωρίς εκπομπές, τότε τουλάχιστον τα απόβλητα που εκπέμπονται θα πρέπει να αποτελούν πρώτη ύλη για άλλες διεργασίες (ανακύκλωση). Αυτό είναι το τεχνολογικό σύνθημα του οικολογικού πολιτισμού πάνω στον οποίο οικοδομούμε τον αγώνα μας ενάντια στην υπερθέρμανση του πλανήτη.

Σήμερα, η παγκόσμια οικονομία εξαρτάται πραγματικά από την αυτοκινητοβιομηχανία. Οι ειδικοί συνδέουν τις οικολογικές ελπίδες τους με αυτό. Αν και δεν μπορούμε να πούμε ότι δεν εκπέμπουν ρύπους, σίγουρα δεν εκπέμπουν καυσαέρια στο σημείο που κινούνται. Ο έλεγχος των εκπομπών επί τόπου θεωρείται ευκολότερος και φθηνότερος, ακόμη και όταν πρόκειται για καύση ορυκτών καυσίμων. Αυτός είναι ο λόγος που δαπανήθηκαν πολλά χρήματα τα τελευταία χρόνια για την καινοτομία και την ανάπτυξη ηλεκτρικών οχημάτων – επίσης στην Πολωνία.

Φυσικά, είναι καλύτερο το δεύτερο μέρος του συστήματος να είναι επίσης χωρίς εκπομπές – η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας που χρησιμοποιεί το αυτοκίνητο από το δίκτυο. Ωστόσο, αυτή η προϋπόθεση μπορεί να εκπληρωθεί σταδιακά με εναλλαγή της ενέργειας σε . Επομένως, ένα ηλεκτρικό αυτοκίνητο που ταξιδεύει στη Νορβηγία, όπου το μεγαλύτερο μέρος της ηλεκτρικής ενέργειας προέρχεται από υδροηλεκτρικούς σταθμούς, είναι ήδη κοντά στο μηδέν.

Ωστόσο, η ευαισθητοποίηση για το κλίμα πηγαίνει βαθύτερα, για παράδειγμα σε διαδικασίες και υλικά για την παραγωγή και την ανακύκλωση ελαστικών, αμαξωμάτων αυτοκινήτων ή μπαταριών. Υπάρχει ακόμη περιθώριο βελτίωσης σε αυτούς τους τομείς, αλλά - όπως γνωρίζουν καλά οι αναγνώστες του MT - οι συγγραφείς τεχνολογικών και υλικών καινοτομιών για τις οποίες ακούμε σχεδόν καθημερινά έχουν περιβαλλοντικές απαιτήσεις βαθιά ριζωμένες στο μυαλό τους.

Κατασκευή αρθρωτού κτιρίου 30 ορόφων στην Κίνα

Είναι εξίσου σημαντικά στους οικονομικούς και ενεργειακούς υπολογισμούς με τα οχήματα. τα σπίτια μας. Τα κτίρια καταναλώνουν το 32% της παγκόσμιας ενέργειας και ευθύνονται για το 19% των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου, σύμφωνα με τις εκθέσεις της Παγκόσμιας Οικονομικής και Κλιματικής Επιτροπής (GCEC). Επιπλέον, ο κατασκευαστικός τομέας αντιπροσωπεύει το 30-40% των απορριμμάτων που απομένουν στον κόσμο.

Μπορείτε να δείτε πόσο χρειάζεται ο κατασκευαστικός κλάδος την πράσινη καινοτομία. Ένα από αυτά είναι, για παράδειγμα, η μέθοδος αρθρωτής κατασκευής z προκατασκευασμένα στοιχεία (αν και, ειλικρινά, πρόκειται για μια καινοτομία που έχει αναπτυχθεί εδώ και δεκαετίες). Οι μέθοδοι που επέτρεψαν στο Broad Group να κατασκευάσει ένα ξενοδοχείο 30 ορόφων στην Κίνα σε δεκαπέντε ημέρες (2), βελτιστοποιήστε την παραγωγή και μειώστε τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις. Για παράδειγμα, σχεδόν 100% ανακυκλωμένος χάλυβας χρησιμοποιείται στις κατασκευές και η παραγωγή 122 μονάδων στο εργοστάσιο έχει μειώσει σημαντικά την ποσότητα των δομικών απορριμμάτων.

Απομακρυνθείτε περισσότερο από τον ήλιο

Όπως έδειξαν οι περσινές αναλύσεις Βρετανών επιστημόνων από το Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης, έως το 2027, έως και το 20% της ηλεκτρικής ενέργειας που καταναλώνεται στον κόσμο μπορεί να προέρχεται από φωτοβολταϊκά συστήματα (3). Η τεχνολογική πρόοδος και η υπέρβαση των εμποδίων στη μαζική χρήση σημαίνουν ότι το κόστος της ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται με αυτόν τον τρόπο μειώνεται τόσο γρήγορα που σύντομα θα είναι φθηνότερη από την ενέργεια από συμβατικές πηγές.

Από τη δεκαετία του 80, οι τιμές των φωτοβολταϊκών πάνελ έχουν μειωθεί κατά περίπου 10% ετησίως. Η έρευνα είναι ακόμη σε εξέλιξη για βελτίωση αποτελεσματικότητα των κυττάρων. Μία από τις τελευταίες αναφορές σε αυτόν τον τομέα είναι το επίτευγμα επιστημόνων από το Πανεπιστήμιο George Washington, οι οποίοι κατάφεραν να κατασκευάσουν ένα ηλιακό πάνελ με απόδοση 44,5%. Η συσκευή χρησιμοποιεί φωτοβολταϊκούς συγκεντρωτές (PVC), στους οποίους οι φακοί εστιάζουν τις ακτίνες του ήλιου σε μια κυψέλη με επιφάνεια μικρότερη από 1 mm.², και αποτελείται από πολλά διασυνδεδεμένα κύτταρα, τα οποία μαζί συλλαμβάνουν σχεδόν όλη την ενέργεια από το φάσμα του ηλιακού φωτός. Προηγουμένως, συμπεριλαμβανομένου Η Sharp κατάφερε να επιτύχει πάνω από 40% απόδοση στα ηλιακά κύτταρα χρησιμοποιώντας μια παρόμοια τεχνική - εξοπλίζοντας τα πάνελ με φακούς Fresnel που εστιάζουν το φως που προσπίπτει στο πάνελ.

Ο ήλιος «πιάνεται» στη μεγαλούπολη

Μια άλλη ιδέα για να κάνετε τα ηλιακά πάνελ πιο αποτελεσματικά είναι να διαχωρίσετε το ηλιακό φως πριν χτυπήσει στα πάνελ. Το γεγονός είναι ότι κύτταρα σχεδιασμένα ειδικά για την αντίληψη μεμονωμένων χρωμάτων του φάσματος θα μπορούσαν να «συλλέγουν» πιο αποτελεσματικά φωτόνια. Οι επιστήμονες του Ινστιτούτου Τεχνολογίας του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια που εργάζονται σε αυτή τη λύση ελπίζουν να ξεπεράσουν το όριο απόδοσης του 50 τοις εκατό για τα ηλιακά πάνελ.

Ενέργεια με μεγαλύτερο συντελεστή

Σε σχέση με την ανάπτυξη των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, γίνονται εργασίες για την ανάπτυξη των λεγόμενων. έξυπνα ενεργειακά δίκτυα -. Οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας είναι κατανεμημένες πηγές, δηλ. Η ισχύς της μονάδας είναι συνήθως μικρότερη από 50 MW (μέγιστο 100), εγκατεστημένη κοντά στον τελικό αποδέκτη ενέργειας. Ωστόσο, με έναν αρκετά μεγάλο αριθμό πηγών διασκορπισμένων σε μια μικρή περιοχή του συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας και χάρη στις ευκαιρίες που προσφέρουν τα δίκτυα, καθίσταται ωφέλιμο να συνδυαστούν αυτές οι πηγές σε ένα σύστημα ελεγχόμενο από τον χειριστή, δημιουργώντας "εικονική μονάδα παραγωγής ενέργειας ». Στόχος του είναι η συγκέντρωση της κατανεμημένης παραγωγής σε ένα λογικά συνδεδεμένο δίκτυο, αυξάνοντας την τεχνική και οικονομική απόδοση της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Η κατανεμημένη παραγωγή που βρίσκεται σε κοντινή απόσταση από τους καταναλωτές ενέργειας μπορεί επίσης να χρησιμοποιήσει τοπικούς πόρους καυσίμων, συμπεριλαμβανομένων των βιοκαυσίμων και των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, ακόμη και των αστικών απορριμμάτων.

Αυτό θα πρέπει να διαδραματίσει σημαντικό ρόλο στη δημιουργία εικονικών σταθμών ηλεκτροπαραγωγής. αποθήκευση ενέργειας, επιτρέποντας την προσαρμογή της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας στις καθημερινές αλλαγές στη ζήτηση των καταναλωτών. Τυπικά, τέτοιες δεξαμενές είναι μπαταρίες ή υπερπυκνωτές. Παρόμοιο ρόλο μπορούν να παίξουν και οι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής με αντλία αποθήκευσης. Εντατικές εργασίες βρίσκονται σε εξέλιξη για την ανάπτυξη νέων τεχνολογιών για την αποθήκευση ενέργειας, για παράδειγμα, σε λιωμένο αλάτι ή με χρήση της ηλεκτρολυτικής παραγωγής υδρογόνου.

Είναι ενδιαφέρον ότι τα αμερικανικά νοικοκυριά καταναλώνουν την ίδια ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας σήμερα όπως το 2001. Αυτά είναι τα στοιχεία των τοπικών κυβερνήσεων που είναι αρμόδιες για τη διαχείριση της ενέργειας, που δημοσιεύθηκαν στο τέλος του 2013 και του 2014, αναφέρει το Associated Press. Σύμφωνα με ειδικούς που επικαλείται το πρακτορείο, αυτό οφείλεται κυρίως στις νέες τεχνολογίες, στην εξοικονόμηση και στη βελτίωση της ενεργειακής απόδοσης των οικιακών συσκευών. Σύμφωνα με την Ένωση Κατασκευαστών Οικιακών Συσκευών, η μέση κατανάλωση ενέργειας των συσκευών κλιματισμού που είναι κοινές στις ΗΠΑ έχει μειωθεί έως και 2001% από το 20. Η κατανάλωση ρεύματος όλων των οικιακών συσκευών έχει μειωθεί στον ίδιο βαθμό, συμπεριλαμβανομένων των τηλεοράσεων με οθόνες LCD ή LED που καταναλώνουν έως και 80% λιγότερη ενέργεια από τον παλιό εξοπλισμό!

Μία από τις αμερικανικές κυβερνητικές υπηρεσίες ετοίμασε μια ανάλυση στην οποία συνέκριναν διάφορα σενάρια για την ανάπτυξη του ενεργειακού ισοζυγίου του σύγχρονου πολιτισμού. Προβλέποντας υψηλό κορεσμό της οικονομίας με τεχνολογίες πληροφορικής, ακολούθησε ότι μέχρι το 2030 μόνο στις ΗΠΑ ήταν δυνατή η μείωση της κατανάλωσης ενέργειας κατά ένα ποσό ίσο με την ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται από τριάντα σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής 600 μεγαβάτ. Είτε το αποδώσουμε στην αποταμίευση είτε γενικότερα στο περιβάλλον και το κλίμα της Γης, το ισοζύγιο είναι αρκετά θετικό.