Енергии от утре
От подводни турбини и високолетящи хвърчила до базирани в околоземна орбита соларни системи: едни от най-новите разработки в производството на енергия от въздуха, слънцето, водата и земята
Голяма част от света извършва исторически енергиен преход от изкопаемите горива към “зелена” енергия и вече работи по целта за постигане на нулеви нетни емисии на парникови газове до 2050 г. – т.е. баланс между произведените и изведените от атмосферата емисии.
В този контекст компании и изследователски институции работят усилено, за да създадат нови начини за извличане на чиста енергия от познатите възобновяеми източници – слънце, вятър, вода и скала (в случая с геотермалната енергия).
Тези иновации носят редица подобрения, от гледна точка на ефективност, намалени експлоатационни разходи и подобрени екологични показатели.
Някои от разработките са на по-напреднал етап на развитие от други. Едни изглеждат футуристично, а други приземено.
Общото е, че всички те могат да помогнат за ускоряване на енергийния преход и за прекратяване на употребата на изкопаеми горива.
Поглед към едни от най-интересните технологични развития за добиване на зелена енергия следва.
Слънчева енергия от космоса
Добиването на слънчева енергия в околоземна орбита и нейното пращане към земята във вид на микровълни или лазерни лъчи е отдавна позната идея. Големи орбитални станции с големи площи от фотоволтаични слънчеви панели събират соларна енергия и след това безжично я изпращат под формата на микровълни или лазерни лъчи към наземни приемни станции, свързани с електрическата мрежа.
Фундаменталното предимство на тази концепция е, че в космоса липсват естествените пречки пред събирането на звездни фотони, които съществуват на Земята – неща като редуването на ден и нощ, лоши метеорологични условия или смяната на сезоните.
След десетилетия, в които това бе чисто теоретична идея, днес някои учени и инженери вярват, че тя може да стане реалност още през следващото десетилетие.
„Основната идея е да се събира слънчева светлина там, където слънцето грее през 99,95 % от времето, и да се изпраща до пазарите на земята, където слънцето грее средно през 15% от времето“, обяснява Джон Манкинс, бивш учен от NASA и президент на Mankins Space Technology. Компанията работи по разработването на прототип на сателит за слънчева енергия с ширина 1600 метра, който ще изпраща добитата енергия чрез микровълни.
Този метод за безжичен пренос на енергия на големи разстояния вече е тестван. По разработката на тази футуристична технология работят изследователски групи в цял свят, включително в Китай, Япония и Австралия.
През миналата година учени от Военноморската изследователска лаборатория на САЩ (U.S. Naval Research Laboratory) изпратиха 1,6 киловата на разстояние от близо километър. Инженерите от японската аерокосмическа агенция JAXA, съвместно с Mitsubishi изпратиха 10 киловата енергия на разстояние 500 метра.
Учени от Caltech (Калифорнийски технологичен институт) планират още преди края на 2022 г. да тестват трансфер на енергия чрез управляем микровълнов лъч.
Space Energy Initiative пък е част от националния план на Обединеното кралство за постигане на нулеви нетни емисии на парникови газове. Проектът предвижда до 2030 г. в орбита да бъде изстрелян демонстрационен прототип с капацитет от 500 мегавата, който ще използва микровълнов трансфер на енергия. Ако всичко върви по план, следващата стъпка ще бъде извеждането на първия пълнофункционален соларен сателит до 2040 г. Крайната цел е изграждането на цяла флотилия от енергийни спътници, които да осигуряват значима част от енергийните нужди на Обединеното кралство.
Много турбини накуп
Отдавна сме свикнали да виждаме ветрогенераторите като част от пейзажа, с техните високи пилони и огромни пропелери. Има обаче и други начини за улавяне на въздушните течения.
Представете си 126 малки турбини, подредени една върху друга във внушителна структура с височина около 300 метра. Този огромен „капан за вятър“ се намира на върха на плаваща платформа, закотвена на дъното на океана на 80 километра от брега.
Точно така изглежда планът на норвежката компания Wind Catching Systems. Въпросната конструкция ще може да се завърта на 360 градуса, за да улавя вятъра от всички посоки, като генерираната електроенергия ще бъде изпращана до брега по подводни далекопроводи.
Според главния изпълнителен директор и съосновател на компанията Оле Хегхайм основното предимство на тази технология е, че може да произвежда до пет пъти повече енергия, като използва едва 20% от площта на традиционните офшорни вятърни паркове.
Wind Catching Systems планира да започне изграждането на първия комерсиален прототип на своя „ветроуловител“ в Северно море през 2023 г. Основната цел е пазарът на Великобритания заради мащабните планове за развитие на вятърната енергия в страната.
Хвърчила и платноходи
Изглежда, че хвърчилата може да бъдат не само страхотно забавление за малки и големи, но и начин за производство на чиста енергия. Това не е изненадващо, защото те все пак са създадени, за да улавят вятъра.
Базираната в Германия компания SkySails Group планира да използва огромни хвърчила, които да летят на височина около 400 метра над земята. Когато хвърчилото хване въздушно течение, то размотава въже, свързано с генератор, който преобразува създадената сила в електричество.
„Вятърът на голяма височина е най-големият неизползван енергиен ресурс на Земята“, обяснява идеята основателят и управляващ директор на компанията Щефан Враге.
Най-големите хвърчила на компанията са с размер от близо 2 хил. квадратни метра и могат да генерират 200 киловата енергия. SkySails Group вижда основното приложение на технологията в замяната на дизеловите генератори, които осигуряват електричество на отдалечени места, като острови или затънтени села, които не са свързани с мрежата. Компанията вече е инсталирала няколко пилотни хвърчила на различни места, като островната държава Мавриций планира да ги свърже към своята електрическа мрежа. През следващата година SkySails Group възнамерява да премине към търговско разпространение и се надява да увеличи както размера на хвърчилата, така и височината на летене.
Френската компания Airseas има друга, едновременно романтична и полезна идея за използването на хвърчила – да действат като платно на платноходен кораб.
Инженерите на Airseas са разработили колосално хвърчило (с площ от 10 800 кв. м), наречено Seawing, което се прикрепя с кабел към носа на съвременен кораб и го задвижва със силата на вятъра. Според главния изпълнителен директор и съосновател на Airseas Венсан Бернате, корабите, теглени от хвърчило, ще постигат средно 20% икономия на гориво.
Целта на компанията е да помогне за решаването на сложния проблем с декарбонизирането на корабоплавателната индустрия. През декември Airseas инсталира Seawing на трансатлантически кораб, за да тества технологията. Няма съмнение, че огромните океански кораби ще изглеждат много по-добре в комбинация с хвърчила.
На приливи, отливи и вълни
Добивът на електроенергия от морските приливи и отливи отдавна е факт. Традиционният начин, по който се прави това, с турбини, разположени на морското дъно, изисква големи разходи за изграждане и поддръжка.
Тук се намесва шотландската компания Orbital Marine Power с нейната иновативна идея за плаваща приливна турбина, наречена Orbital O2. Технологията използва потопени под вълните ротори с диаметър около 20 метра, които са закотвени на няколко километра от брега. Поставени под водата, турбините използват кинетичната енергия от естественото покачване и спадане на морското равнище. Първата такава инсталация с дължина 72 метра е закотвена в близост до Оркнейските острови в Шотландия. Подводен кабел я свързва с местната електрическа мрежа. Турбината има достатъчен капацитет да захранва с енергия 2000 домакинства в Обединеното кралство, като едновременно с това компенсира повече от 2400 тона въглерод годишно. Orbital Marine Power се концентрира върху създаването на флотилии от приливни турбини по крайбрежията на Обединеното кралство и Европа.
От своя страна Eco Wave Power има идея, която улеснява и “демократизира” добиването на енергия от морските вълни.
Компанията е разработила 10-метрови плаващи устройства, които могат да бъдат инсталирани в плитки води, на по-малко от два метра дълбочина. Това позволява да бъдат прикрепени към кейове и други структури на брега. „Можем да я инсталираме навсякъде“, обяснява основната ѝ привлекателност Инна Брейвърман, главен изпълнителен директор и съосновател на компанията. Технологията използва движението на вълните, за да произвеждат електроенергия. С движението си нагоре/надолу поплавъците изтласкват хидравлична течност под налягане, която завърта генератор, а той прехвърля получената енергия към електрическата мрежа.
Разработката вече е тествана в реални условия. През 2016 г. Eco Wave Power откри 100-киловатово съоръжение, свързано с мрежата в Гибралтар. Същото съоръжение скоро ще бъде ремонтирано и преместено в Лос Анджелис. До средата на тази година предстои изграждането на нова вълнова електроцентрала, която ще бъде свързана с мрежата в Яфа, Израел. В процес на разработка са и бъдещи проекти в Португалия и Испания, както и в щатите Ню Джърси и Калифорния.
Земна топлина за всички
Земните недра са буквално неизчерпаем източник на енергия. Топлината, останала от времето, когато нашата планета се е формирала, както и от разпадането на радиоактивните елементи в течното ядро на планетата, се “просмуква” нагоре към земната кора, като по пътя си нагрява намерените естествени резервоари от вода.
Именно тази пара или гореща вода с температура са основният използван източник на геотермална енергия. При температура на източника между 20 и 150 градуса, той се използва директно – например за отопление на домове и обществени сгради. При по-високи температури, между 150 и 370 градуса по Целзий, топлината се използва за генериране на електричество.
Големият недостатък на геотермалната енергия обаче е, че тя изисква доста специфични геоложки условия. Например, огромната част от над 60 геотермални централи в САЩ са концентрирани в щатите Калифорния и Невада, където има благоприятни условия за трансфер на топлина през земната кора. Това силно ограничава разпространението на този вид зелена енергия до места, които разполагат с достъпни и подходящи хидротермални ресурси.
Добрата новина е, че изследователи от Университета Корнел, щата Ню-Йорк, са намерили начини да разширят географския обхват на местата, където може да се изграждат геотермални централи. Според професор Джеферсън Тестър, идеята е места с „гореща, суха скала“ да бъдат инжектирани с вода под високо налягане. В резултат скалата ще се напука, водата ще се затопли и ще бъде изпомпана обратно на повърхността. В момента Тестър ръководи пилотен проект, чиято цел е до 2035 г. да осигури геотермално отопление за целия кампус на университета в Итака, обитаван от 30 хил. души.
Copyright © 1998-2022 Dir.bg
