Jeśli chcemy ocalić naszą planetę, musimy zadbać o bardziej zrównoważoną przyszłość.
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, takie jak przyjazne środowisku technologie energetyczne. W wielu sektorach przemysłu wprowadza się zmiany i skupia się na tworzeniu bardziej zrównoważonego środowiska, od odnawialnych źródeł energii takich jak energia słoneczna i wiatrowa, po magazynowanie energii, pojazdy elektryczne i 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 paliw kopalnych. Dlatego w tym artykule skupimy się na zrównoważonych innowacjach opartych na technologiach czystej energii, które kształtują nową, lepszą i bardziej ekologiczną przyszłość dla świata.
Nasz wszechświat to morze energii – darmowej, czystej energii. Czeka, abyśmy na nie wypłynęli.
Robert Adams, amerykański fotograf krajobrazów
Które zrównoważone technologie pozyskiwania energii zmieniają sektor energetyczny?
Rozwój sztucznej inteligencji (AI), produkcji przyrostowej, automatyzacji oraz wielu innych technologii sprawiają, że droga do bardziej ekologicznej przyszłości staje się łatwiejsza. Liczne postępy w dziedzinie energetyki pomagają w zarządzaniu infrastrukturą, a także w poprawie stanu środowiska naturalnego poprzez zastępowanie starego sprzętu nowszymi rozwiązaniami opartymi na zrównoważonej inżynierii energetycznej. Przykładem takiego rozwiązania są kamery termowizyjne, które wskazują uszkodzenia instalacji solarnych spowodowane przegrzaniem. Z kolei przetworniki ciśnienia mogą być wykorzystywane w zastosowaniach związanych z wodorem do badania siły rozprężania próbki cieczy lub gazu.
Postęp technologiczny pozwala na monitorowanie i mierzenie większej ilości zjawisk, tym samym otwierając przed całym światem możliwość budowania bardziej zrównoważonego środowiska. Oto niektóre z trendów kształtujących branżę energetyczną.
1. Pociągi napędzane energią słoneczną
Thomas A. Edison, jeden z największych wynalazców w dziedzinie wytwarzania energii elektrycznej, powiedział: „Stawiałbym na słońce i energię słoneczną. To wspaniałe 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 jednym z najpopularniejszych odnawialnych źródeł energii, nadal nie cieszy się taką popularnością jak paliwa kopalne. Zgodnie z danymi Międzynarodowej Agencji Energetycznej (IEA), na całym świecie trzy czwarte dodatkowej mocy odnawialnej w 2023 r. generowane było wyłącznie przez panele fotowoltaiczne. Przewiduje się, że w porównaniu do 2022 r., produkcja energii fotowoltaicznej i wiatrowej wzrośnie ponad dwukrotnie do 2028 r., konsekwentnie przekraczając rekordy i osiągając prawie 710 GW.
Wiele osób podziela stanowisko Edisona i dąży do opracowania nowych sposobów wykorzystania energii słonecznej takich jak 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 nowych 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 łopat.
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. Akumulatory litowo-szklane
Akumulatory mają ogromne znaczenie w transformacji energii odnawialnej. Akumulatory litowo-jonowe, opracowane przez Johna Goodenougha, to najbardziej energetyczne i niezawodne rozwiązania stosowane w pojazdach elektrycznych i wielu urządzeniach elektronicznych. Goodenough jest określany mianem „ojca akumulatorów litowo-jonowych” i otrzymał za ten wynalazek Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii. Wynalazca przyczynił się również do opracowania akumulatora litowo-szklaneego, którego pojemność wzrasta wraz z upływem czasu, a gęstość energii jest dwukrotnie większa niż w przypadku akumulatorów litowo-jonowych.
Co więcej, charakteryzują się one dużo większą żywotnością, działają w niższych temperaturach, szybciej się ładują, są tańsze i bezpieczniejsze (niepalne).
5. Odnawialne opony
Nowy pomysł marki Goodyear opracowany z myślą o pojazdach elektrycznych pozwala wydłużyć żywotność opon. Marka zaprezentowała „rewolucyjną, samoregenerującą się oponę, która dostosowuje się i zmienia, aby zaspokoić indywidualne potrzeby w zakresie mobilności”.
To opona, 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 opony są całkowicie biodegradowalne i niesamowicie trwałe.
6. Drzewa solarne drukowane w 3D
Czy zamiast wycinać drzewa, można je sadzić? 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. Drzewo magazynuje energię i przekształca ją w energię elektryczną do zasilania małych urządzeń, takich jak żarówki LED, nawilżacze powietrza, termometry i telefony komórkowe.
Sztuczne drzewa, powielane za pomocą druku 3D, przypominają naturalne drzewa, dzięki czemu doskonale komponują się z ogrodami i terenami zielonymi.
7. Samoloty zasilane odpadami
Podróże lotnicze to jedna z najbardziej emisyjnych aktywności człowieka. Dlatego nie ustają wysiłki w opracowaniu paliwa bardziej przyjaznego dla środowiska. Naukowcom udało się opracować paliwo z odpadów, takich jak odpady mokre, gnijąca żywność, ścieki, drewno i śmieci komunalne, które reagują z katalitycznymi chemikaliami. Jak podaje Popular Mechanics, odpady żywnościowe odpowiadają za 6% światowej emisji gazów cieplarnianych, podczas gdy samoloty generują ich 2,5%. Według portalu 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, jak również 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 do chłodzenia nie wymagają klimatyzacji. 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.
Cyfrowa i zrównoważona przyszłość energii
Za sprawą zaprezentowanych zrównoważonych innowacji i projektów energii odnawialnej 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 korzystamy i znalezienie nowego 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. Więcej urządzeń będzie łączyć się z siecią energetyczną, a wkrótce wszystko będzie funkcjonować w zintegrowanym systemie danych i energii.
*Ponieważ firma Elfa Distrelec nie przeprowadziła testów żadnej z omówionych innowacji, nie jesteśmy w stanie potwierdzić zapewnień ich twórców.
