Khí hậu ấm áp cho sự đổi mới. Cuộc chiến chống lại sự nóng lên toàn cầu phát triển công nghệ

Biến đổi khí hậu là một trong những mối đe dọa toàn cầu được nhắc đến nhiều nhất. Chúng ta có thể nói một cách an toàn rằng hiện nay, hầu hết mọi thứ đang được tạo ra, xây dựng, xây dựng và quy hoạch ở các nước phát triển đều tính đến vấn đề nóng lên toàn cầu và phát thải khí nhà kính trên quy mô lớn.

Có lẽ, không ai có thể phủ nhận rằng việc công khai vấn đề biến đổi khí hậu đã dẫn đến một động lực mạnh mẽ thúc đẩy sự phát triển của các công nghệ mới. Chúng tôi đã viết và sẽ viết nhiều lần về kỷ lục tiếp theo về hiệu quả của các tấm pin mặt trời, sự cải tiến của tuabin gió hay việc tìm kiếm các phương pháp lưu trữ và phân phối năng lượng thông minh từ các nguồn tái tạo.

Theo Ủy ban liên chính phủ về biến đổi khí hậu (IPCC) được trích dẫn nhiều lần, chúng ta đang đối phó với hệ thống khí hậu ấm lên, nguyên nhân chủ yếu là do sự gia tăng phát thải khí nhà kính và sự gia tăng nồng độ khí nhà kính trong khí quyển. Kết quả mô hình do IPCC ước tính cho thấy rằng để có cơ hội hạn chế sự nóng lên dưới 2 ° C, lượng khí thải toàn cầu phải đạt đỉnh trước năm 2020 và sau đó được duy trì ở mức 50-80% vào năm 2050.

Không có khí thải trong đầu của tôi

Những tiến bộ công nghệ được thúc đẩy bởi - hãy gọi nó một cách rộng rãi hơn - "nhận thức về khí hậu", trước tiên, sự nhấn mạnh vào hiệu quả sản xuất và tiêu thụ năng lượngbởi vì việc giảm sử dụng năng lượng có thể có tác động đáng kể đến việc phát thải khí nhà kính.

Thứ hai là sự hỗ trợ của tiềm năng cao, chẳng hạn như nhiên liệu sinh học i năng lượng gió.

Thứ ba - nghiên cứu và đổi mới công nghệcần thiết để đảm bảo các tùy chọn carbon thấp trong tương lai.

Điều bắt buộc đầu tiên là phát triển công nghệ không phát thải. Nếu công nghệ không thể hoạt động nếu không có khí thải, thì ít nhất chất thải thải ra phải là nguyên liệu cho các quá trình khác (tái chế). Đây là phương châm công nghệ của nền văn minh sinh thái mà chúng ta xây dựng cuộc chiến chống lại sự nóng lên toàn cầu.

Ngày nay, nền kinh tế thế giới thực sự phụ thuộc vào ngành công nghiệp ô tô. Các chuyên gia liên kết hy vọng sinh thái của họ với điều này. Mặc dù không thể nói rằng chúng không có khí thải, nhưng chắc chắn chúng không thải ra khí thải ở nơi chúng di chuyển. Kiểm soát khí thải tại chỗ được coi là dễ dàng hơn và rẻ hơn, ngay cả khi nói đến việc đốt nhiên liệu hóa thạch. Đây là lý do tại sao rất nhiều tiền đã được chi trong những năm gần đây cho việc đổi mới và phát triển xe điện - cũng ở Ba Lan.

Tất nhiên, tốt nhất là phần thứ hai của hệ thống cũng không phát thải - sản xuất điện mà ô tô sử dụng từ lưới điện. Tuy nhiên, điều kiện này có thể được đáp ứng dần dần bằng cách chuyển đổi năng lượng sang. Do đó, một chiếc ô tô điện đi du lịch ở Na Uy, nơi phần lớn điện năng đến từ các nhà máy thủy điện, đã gần bằng không lượng khí thải.

Tuy nhiên, nhận thức về khí hậu đi sâu hơn, ví dụ như trong các quy trình và vật liệu để sản xuất và tái chế lốp xe, thùng xe hoặc pin. Vẫn còn chỗ để cải thiện trong những lĩnh vực này, nhưng - như độc giả của MT đã nhận thức rõ - các tác giả của những đổi mới công nghệ và vật liệu mà chúng ta nghe nói về hầu như hàng ngày đều có những yêu cầu về môi trường đã ăn sâu vào đầu họ.

Xây dựng tòa nhà mô-đun 30 tầng ở Trung Quốc

Chúng cũng quan trọng trong tính toán kinh tế và năng lượng như phương tiện đi lại. nhà của chúng tôi. Theo báo cáo của Ủy ban Kinh tế và Khí hậu Toàn cầu (GCEC), các tòa nhà tiêu thụ 32% năng lượng của thế giới và chịu trách nhiệm cho 19% lượng khí thải nhà kính. Ngoài ra, lĩnh vực xây dựng chiếm tới 30 - 40% lượng rác thải tồn đọng trên thế giới.

Bạn có thể thấy ngành xây dựng cần đổi mới xanh đến mức nào. Một trong số đó là, ví dụ, phương pháp xây dựng mô-đun z các yếu tố đúc sẵn (Mặc dù, thẳng thắn mà nói, đây là một sự đổi mới đã được phát triển trong nhiều thập kỷ). Các phương pháp cho phép Tập đoàn Broad xây dựng một khách sạn 30 tầng ở Trung Quốc trong mười lăm ngày (2), tối ưu hóa sản xuất và giảm tác động đến môi trường. Ví dụ, gần như 100% thép tái chế được sử dụng trong xây dựng, và việc sản xuất 122 mô-đun tại nhà máy đã làm giảm đáng kể lượng chất thải xây dựng.

Tận dụng ánh nắng mặt trời nhiều hơn

Như phân tích năm ngoái của các nhà khoa học Anh từ Đại học Oxford cho thấy, đến năm 2027, tới 20% lượng điện tiêu thụ trên thế giới có thể đến từ các hệ thống quang điện (3). Những tiến bộ công nghệ cộng với việc vượt qua các rào cản đối với việc sử dụng hàng loạt có nghĩa là chi phí điện năng được tạo ra theo cách này đang giảm nhanh đến mức nó sẽ sớm rẻ hơn so với năng lượng từ các nguồn thông thường.

Kể từ những năm 80, giá bảng quang điện đã giảm khoảng 10% mỗi năm. Nghiên cứu vẫn đang tiếp tục để cải thiện hiệu quả tế bào. Một trong những báo cáo mới nhất trong lĩnh vực này là thành tựu của các nhà khoa học từ Đại học George Washington, những người đã chế tạo được một tấm pin năng lượng mặt trời với hiệu suất 44,5%. Thiết bị sử dụng bộ tập trung quang điện (PVC), trong đó thấu kính hội tụ các tia sáng mặt trời vào một ô có diện tích nhỏ hơn 1 mm.², và bao gồm một số ô liên kết với nhau, chúng cùng nhau thu nhận gần như tất cả năng lượng từ quang phổ của ánh sáng mặt trời. Trước đây, bao gồm. Sharp đã có thể đạt được hơn 40% hiệu suất trong pin mặt trời bằng cách sử dụng một kỹ thuật tương tự, trang bị cho các tấm pin thấu kính Fresnel tập trung ánh sáng chiếu vào tấm nền.

Nắng "lọt thỏm" ở thành phố lớn

Một ý tưởng khác để làm cho các tấm pin mặt trời hiệu quả hơn là tách ánh sáng mặt trời trước khi nó chiếu vào các tấm pin. Thực tế là các tế bào được thiết kế đặc biệt để nhận biết các màu riêng lẻ của quang phổ có thể "thu thập" các photon một cách hiệu quả hơn. Các nhà khoa học từ Viện Công nghệ Đại học California, những người đang nghiên cứu giải pháp này, hy vọng sẽ vượt ngưỡng hiệu suất 50% đối với các tấm pin mặt trời.

Năng lượng với hệ số cao hơn

Liên quan đến việc phát triển các nguồn năng lượng tái tạo, công việc đang được tiến hành để phát triển cái gọi là. mạng năng lượng thông minh -. Các nguồn năng lượng tái tạo là các nguồn phân tán, tức là công suất đơn vị thường nhỏ hơn 50 MW (tối đa 100), được lắp đặt gần nơi nhận năng lượng cuối cùng. Tuy nhiên, với một số lượng đủ lớn các nguồn được phân tán trên một khu vực nhỏ của hệ thống điện và nhờ các cơ hội được cung cấp bởi các mạng lưới, việc kết hợp các nguồn này thành một hệ thống do người vận hành kiểm soát sẽ trở nên thuận lợi, tạo ra "nhà máy điện ảo ». Mục tiêu của nó là tập trung phát điện phân tán thành một mạng lưới được kết nối hợp lý, tăng hiệu quả kinh tế kỹ thuật của việc phát điện. Hệ thống phát điện phân tán nằm gần các hộ tiêu thụ năng lượng cũng có thể sử dụng các nguồn nhiên liệu địa phương, bao gồm nhiên liệu sinh học và năng lượng tái tạo, và thậm chí cả rác thải đô thị.

Điều này sẽ đóng một vai trò quan trọng trong việc tạo ra các nhà máy điện ảo. lưu trữ năng lượng, cho phép sản xuất điện thích ứng với những thay đổi hàng ngày của nhu cầu tiêu dùng. Thông thường, các bể chứa như vậy là pin hoặc siêu tụ điện. Các nhà máy điện dự trữ có bơm có thể đóng một vai trò tương tự. Nghiên cứu chuyên sâu đang được tiến hành để phát triển các công nghệ mới để lưu trữ năng lượng, ví dụ, trong muối nóng chảy hoặc sử dụng quá trình điện phân sản xuất hydro.

Điều thú vị là các hộ gia đình Mỹ ngày nay tiêu thụ lượng điện tương đương so với năm 2001. Đây là dữ liệu của các chính quyền địa phương chịu trách nhiệm quản lý năng lượng, được công bố vào cuối năm 2013 và 2014, theo báo cáo của Associated Press. Theo các chuyên gia được cơ quan này trích dẫn, điều này chủ yếu là do công nghệ mới, tiết kiệm và nâng cao hiệu quả năng lượng của các thiết bị gia dụng. Theo Hiệp hội các nhà sản xuất thiết bị gia dụng, mức tiêu thụ năng lượng trung bình của các thiết bị điều hòa không khí phổ biến ở Mỹ đã giảm tới 2001% kể từ năm 20. Mức tiêu thụ điện năng của tất cả các thiết bị gia dụng đã được giảm đến mức tương tự, bao gồm cả TV có màn hình LCD hoặc LED tiêu thụ năng lượng ít hơn đến 80% so với thiết bị cũ!

Một trong các cơ quan chính phủ Hoa Kỳ đã chuẩn bị một bản phân tích, trong đó họ so sánh các kịch bản khác nhau về sự phát triển cân bằng năng lượng của nền văn minh hiện đại. Từ điều này, dự đoán mức độ bão hòa cao của nền kinh tế với các công nghệ CNTT, theo đó đến năm 2030, chỉ ở Hoa Kỳ mới có thể giảm mức tiêu thụ năng lượng bằng lượng điện do ba mươi nhà máy điện 600 megawatt tạo ra. Cho dù chúng ta quy nó là tiết kiệm hay nói chung là do môi trường và khí hậu của Trái đất, thì sự cân bằng là khá tích cực.