Transformacja prowadząca do bardziej zrównoważonej przyszłości jest nieunikniona, jeśli chcemy ocalić naszą planetę.
W dziedzinie energii odnawialnej wciąż pojawia się wiele innowacyjnych rozwiązań. Nowe technologie zyskują na popularności, przyczyniając się do zwiększenia świadomości dotyczącej przechodzenia na bardziej ekologiczne rozwiązania. W wielu sektorach przemysłu wprowadza się zmiany i skupia się na tworzeniu bardziej zrównoważonego środowiska, od energii słonecznej, magazynowania energii, pojazdów elektrycznych po innowacyjne pompy ciepła, technologie wodorowe, inteligentne sieci elektryczne i kolejne alternatywy dla węgla, ropy i gazu.
Wraz z rozwojem technologii związanych z odnawialnymi źródłami energii pojawiła się szansa na odejście od wykorzystywania paliw kopalnych. W tym artykule przyjrzymy się zrównoważonym innowacjom, tworzącym nową, bardziej ekologiczną przyszłość świata.
Nasz wszechświat to może energii – darmowej, czystej energii. Czeka, abyśmy na nie wypłynęli.
Robert Adams, amerykański fotograf krajobrazów
Jakie zrównoważone innowacje przekształcą sektor energetyczny?
Wraz z rozwojem sztucznej inteligencji (AI), produkcji przyrostowej, automatyzacji i innych technologii, wejście w czystszą przyszłość może być łatwiejsze. Wiele z tych rozwiązań przyczynia się do poprawy stanu środowiska oraz umożliwia zastępowanie starego sprzętu nowym i lepszym, co pozwala na usprawnione monitorowanie infrastruktury. Na przykład, kamery termowizyjne, wykrywają uszkodzenia instalacji słonecznych spowodowane przegrzaniem, a przetworniki ciśnienia wykorzystywane są w zastosowaniach wodorowych do badania siły rozprężenia próbki ciekłej lub gazowej.
Postęp technologiczny pozwala na monitorowanie i mierzenie większej ilości zjawisk, tym samym otwierając przed całym światem możliwość budowania bardziej zrównoważonego środowiska. Dlatego dziś skupimy się na niektórych trendach kształtujących przemysł energetyczny
1. Pociągi zasilane energią słoneczną
Thomas A. Edison, jeden z największych wynalazców w dziedzinie wytwarzania energii elektrycznej, powiedział: „Stawiałbym na słońce i energię słoneczną. Co za źródło energii! Mam nadzieję, że nie będziemy musieli czekać, aż skończy się ropa i węgiel, zanim się za to weźmiemy”. Potwierdza to ogromny potencjał energii słonecznej.
Tymczasem, mimo że energia słoneczna jest jedną z najpopularniejszych odnawialnych źródeł energii, nadal nie cieszy się taką popularnością jak paliwa kopalne. Międzynarodowa Agencja Energetyczna (MAE) oszacowała, że 29% światowej energii elektrycznej jest wytwarzane z odnawialnych źródeł energii, a energia słoneczna stała się trzecią co do wielkości technologią odnawialnej energii elektrycznej za hydroenergią i wiatrem lądowym – wyprzedzając bioenergię w 2019 roku.
Wielu zgadza się z Edisonem i próbuje znaleźć więcej sposobów na wykorzystanie energii słonecznej jak np. pociągi zasilane energią słoneczną. Jest to środek transportu, który może kursować cały dzień bez konieczności ładowania. Jak wynika z reportażu BBC o pociągach napędzanych energią słoneczną (zob. wideo poniżej), pociągi wykorzystujące panele słoneczne zwracają 75% energii wytworzonej z powrotem do sieci energetycznej.
2. Panele słoneczne z odpadów spożywczych
W sektorze energetycznym nieustannie wprowadza się ulepszenia. Jednym z nich są panele słoneczne wykonane z odpadów spożywczych. Ten rewolucyjny i wyjątkowo zrównoważony materiał został stworzony poprzez ekstrakcję luminescencyjnych cząsteczek z odpadków warzywnych i owocowych. Zaprojektował go student inżynierii, Carvey Ehren R. Maigue, który pracuje dla firmy AuReus. Za swój wynalazek otrzymał nagrodę Jamesa Dysona.
3. Bezłopatkowe turbiny wiatrowe
Wraz z rozwojem nowych technologii pojawiają się coraz bardziej zaawansowane rozwiązania w zakresie odnawialnych źródeł energii, takie jak turbiny wiatrowe. Chyba każdy słyszał już o popularnych w ostatnim czasie turbinach wiatrowych. Zwykle mają duże rozmiary i instalowane są na morzu lub lądzie – pisaliśmy już o nich w tym artykule. Nowoczesne turbiny wiatrowe nie wymagają obracających się śmigieł.
Najnowsze rozwiązanie turbinowe zaprojektował hiszpański startup – Vortex Bladeless. Trzymetrowa bezłopatkowa turbina jest zamocowana pionowo w ziemi za pomocą elastycznego pręta. Turbina jest skonstruowana tak, aby kołysać się lub oscylować w zakresie prędkości wiatru, a wibracje, które w ten sposób powstają, wytwarzają energię. Tego typu turbiny mogą być instalowane na terenach miejskich lub mieszkalnych i nie wymagają dużych przestrzeni jak w przypadku konwencjonalnych farm wiatrowych.
4. Baterie litowo-szklane
Baterie odgrywają ważną rolę w transformacji energetycznej. W poprzednim artykule skupiliśmy się na bateriach litowo-jonowych, wynalazku Johna Goodenougha, za którego otrzymał nagrodę Nobla w dziedzinie chemii. Nie przeszkodziło mu to jednak w przyczynieniu się do opracowania baterii litowo-szklanej. Jej pojemność wzrasta wraz z upływem czasu, a gęstość energii jest dwukrotnie większa niż w przypadku baterii litowo-jonowych.
Co więcej, baterie te mają dużo większą żywotność niż tradycyjne baterie, działają w niższych temperaturach, szybciej się ładują, są tańsze i bezpieczniejsze (niepalne).
5. Odnawialne opony
Goodyear pracuje nad innowacyjnym projektem – samoregenerujących się opon przeznaczonych do pojazdów elektrycznych. Będą one zasilane ciepłem powstałym w wyniku tarcia opony o drogę. Opony te mogą być nadal ładowane nawet podczas postoju.
Wyobraźmy sobie oponę, która dostosowuje się do okoliczności pogodowych, warunków drogowych lub sposobu, w jakim chcemy podróżować. Innowacja marki Goodyear wykonana jest z substancji biologicznej, wzmocnionej włóknami wzorowanymi na jednej z najmocniejszych substancji występujących w naturze – pajęczym jedwabiu. Dzięki temu są całkowicie biodegradowalne i niesamowicie trwałe.
6. Drzewa solarne drukowane w 3D
Czy zamiast wycinać drzewa, można je posadzić? Okazuje się, że jest to możliwe. Naukowcy z VTT Technical Research Centre of Finland stworzyli prototyp drzewa, które pobiera energię słoneczną, kinetyczną i cieplną z otoczenia, w pomieszczeniach i na zewnątrz. Sztuczne drzewa można powielać w nieskończoność i wykorzystywać je do magazynowa energii i przetwarzania jej na energię elektryczną do zasilania małych urządzeń, takich jak żarówki LED, nawilżacze, termometry i telefony komórkowe.
7. Samoloty zasilane odpadami
Podróże lotnicze to jedna z najbardziej emisyjnych aktywności człowieka. Podobnie do wspomnianych odpadów spożywczych wykorzystywanych do budowy paneli słonecznych, tak ścieki komunalne mogą być wykorzystywane do napędzania samolotów. Samoloty są napędzane paliwami pochodzącymi z odpadów, takich jak drewno i śmieci domowe, które reagują z katalizatorami.
Czy więcej firm zdecyduje się na produkcję paliwa odrzutowego z odpadów, takich jak odpady spożywcze i śmieci komunalne? Ponieważ tego rodzaju odpady pochodzą z roślin, które pochłaniają dwutlenek węgla z atmosfery, wpływ tego rodzaju paliwa na klimat byłby znacznie mniejszy, niż paliwa tradycyjnego. Według portalu Popular Mechanics mokrych odpadów nadających się do użytku jest wystarczająco dużo, aby zastąpić 20% całego paliwa lotniczego. Dzięki temu zmniejszyłaby się liczba odpadów na wysypiskach, które uwalniają metan do atmosfery.
8. Energia solarna 3.0
Chyba wszyscy słyszeli już o rewolucjach przemysłowych, takich jak Przemysł 5.0, który koncentruje się na współpracy między ludźmi i robotami. Od niedawna mówi się też o nowej rewolucji w przemyśle energetyki słonecznej – Energii solarnej 3.0.
Energia solarna 3.0 to w pełni dyspozycyjna elektrownia fotowoltaiczna, korzystająca z akumulatorów lub innej jednostki magazynującej, która umożliwia dostarczanie do sieci więcej lub mniej energii, w zależności od zapotrzebowania. Rewolucja polega na wykorzystaniu perowskitów, które zużywają od 10 do 1000 razy mniej materiału niż powszechnie stosowane, krystaliczne ogniwa krzemowe. Dowiedz się więcej z filmu.
9. Nanorurki węglowe
Studenci z Massachusetts Institute of Technology odkryli innowacyjny materiał składający się z węglowych nanorurek, który może generować energię elektryczną poprzez pochłanianie energii z otoczenia.
Drobne cząsteczki węgla, które mogą generować prąd tylko poprzez reakcję z otaczającą je cieczą, mogą być wykorzystane do produkcji prądu. Według naukowców ciecz, organiczny rozpuszczalnik, wyciąga elektrony z cząsteczek i generuje prąd, który może być wykorzystany do obsługi mikro- lub nanorobotyki lub reakcji chemicznych.
10. Budynek, który chłodzi się sam
Pisaliśmy już o zielonych budynkach, które ze względu na zużycie mniejszej ilości energii i wody, łagodzą skutki zmian klimatu, stanowiąc istotny element projektowania urbanistycznego. Istnieją jednak budynki, które nie wymagają klimatyzacji, by się ochłodzić.
W naturze termity budują ogromne kopce, które są wentylowane za pomocą skomplikowanej sieci tuneli. Mick Pearce, architekt z Zimbabwe, wykorzystując metodę biomimikry i naśladując kreatywne rozwiązania termitów, stworzył naturalny system chłodzenia. Efektem tych działań jest architektoniczne arcydzieło, które wykorzystuje chłodzenie powietrza w nocy i wydalanie ciepła w ciągu dnia, aby osiągnąć 90% pasywnej kontroli klimatu.
Przyszłość energii jest cyfrowa i zrównoważona
Za sprawą niektórych z zaprezentowanych zrównoważonych innowacji sektor energetyczny może przekształcić się w sektor ekologiczny – racjonalnie wykorzystując naturalne źródła energii, można wreszcie stworzyć równowagę między człowiekiem a przyrodą. Zrównoważony rozwój zmusza nas do zwrócenia uwagi na to, z czego już korzystamy, ponowne wykorzystanie i znalezienie potencjału w odpadach żywnościowych lub w naturze, która jest pełna wartościowych surowców.
Niektóre z opisanych technologii nie zostałyby opracowane bez udziału innych postępów technologicznych. Drzewa solarne prawdopodobnie nie istniałyby bez produkcji addytywnej, a samoregenerujące się opony bez wynalezienia akumulatorów. Analogicznie cyfryzacja może przyczynić się do czystszego sektora energetycznego, pomagając nam odkryć bardziej zrównoważone rozwiązania, na przykład przy użyciu drukarek 3D lub liczników energii. Cyfryzacja stale się rozwija i stała się już nieodłączną częścią naszego życia. Coraz więcej urządzeń będzie podłączonych do sieci i wkrótce wszystko będzie podłączone i monitorowane.
*Ponieważ firma Elfa Distrelec nie przeprowadziła testów żadnej z tych innowacji, nie jesteśmy w stanie potwierdzić zapewnień ich twórców.
