Clima caldo per l'innovazione. La lotta al riscaldamento globale sviluppa le tecnologie

Il cambiamento climatico è una delle minacce globali più citate. Possiamo tranquillamente affermare che attualmente quasi tutto ciò che viene creato, costruito, costruito e pianificato nei paesi sviluppati tiene conto del problema del riscaldamento globale e delle emissioni di gas serra su larga scala.

Probabilmente nessuno negherà che la pubblicità del problema del cambiamento climatico abbia portato, tra l'altro, a un forte impulso allo sviluppo di nuove tecnologie. Abbiamo scritto e scriveremo molte volte del prossimo record di efficienza dei pannelli solari, del miglioramento dei mulini a vento o della ricerca di metodi intelligenti di immagazzinamento e distribuzione dell'energia da fonti rinnovabili.

Secondo il più volte citato Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), si tratta di un sistema di riscaldamento climatico, causato principalmente da un aumento delle emissioni di gas serra e da un aumento della concentrazione di gas serra nell'atmosfera. I risultati del modello stimati dall'IPCC suggeriscono che per avere la possibilità di limitare il riscaldamento a meno di 2°C, le emissioni globali devono raggiungere il picco prima del 2020 e poi essere mantenute al 50-80% entro il 2050.

Con zero emissioni nella mia testa

I progressi tecnologici guidati – chiamiamola in senso più ampio – dalla “consapevolezza climatica” sono, in primo luogo, l'enfasi produzione di energia e efficienza dei consumiperché la riduzione del consumo di energia può avere un impatto significativo sulle emissioni di gas serra.

Il secondo è il supporto di alto potenziale, come biocarburante i energia eolica.

Terzo - ricerca e innovazione tecnologicanecessario per garantire opzioni a basse emissioni di carbonio in futuro.

Il primo imperativo è lo sviluppo tecnologia a emissioni zero. Se la tecnologia non può funzionare senza emissioni, allora almeno i rifiuti emessi devono essere una materia prima per altri processi (riciclaggio). Questo è il motto tecnologico della civiltà ecologica su cui costruiamo la nostra lotta al riscaldamento globale.

Oggi, l'economia mondiale dipende in realtà dall'industria automobilistica. Gli esperti collegano le loro speranze ecologiche a questo. Sebbene non si possa dire che siano privi di emissioni, di certo non emettono gas di scarico nel luogo in cui si muovono. Il controllo delle emissioni in situ è ​​considerato più facile ed economico, anche quando si tratta di bruciare combustibili fossili. Questo è il motivo per cui negli ultimi anni sono stati spesi molti soldi per l'innovazione e lo sviluppo di veicoli elettrici, anche in Polonia.

Naturalmente, è meglio che anche la seconda parte del sistema sia priva di emissioni: la produzione di elettricità che l'auto utilizza dalla rete. Tuttavia, questa condizione può essere gradualmente soddisfatta commutando l'energia su . Pertanto, un'auto elettrica in viaggio in Norvegia, dove la maggior parte dell'elettricità proviene da centrali idroelettriche, è già vicina alle emissioni zero.

Tuttavia, la consapevolezza climatica va più in profondità, ad esempio nei processi e nei materiali per la produzione e il riciclaggio di pneumatici, carrozzerie o batterie. C'è ancora spazio per miglioramenti in questi ambiti, ma - come ben sanno i lettori di MT - gli autori di innovazioni tecnologiche e materiali di cui sentiamo parlare quasi ogni giorno hanno esigenze ambientali profondamente radicate nella loro testa.

Costruzione di un edificio modulare di 30 piani in Cina

Sono altrettanto importanti nei calcoli economici ed energetici quanto i veicoli. le nostre case. Secondo i rapporti della Commissione sull'economia globale e sul clima (GCEC), gli edifici consumano il 32% dell'energia mondiale e sono responsabili del 19% delle emissioni di gas serra. Inoltre, il settore delle costruzioni rappresenta il 30-40% dei rifiuti lasciati nel mondo.

Puoi vedere quanto il settore delle costruzioni abbia bisogno di innovazione verde. Uno di questi è, ad esempio, il metodo di costruzione modulare z elementi prefabbricati (anche se, francamente, si tratta di un'innovazione che è stata sviluppata per decenni). I metodi che hanno permesso al Broad Group di costruire in quindici giorni un hotel di 30 piani in Cina (2), ottimizzare la produzione e ridurre l'impatto ambientale. Ad esempio, nelle costruzioni viene utilizzato quasi il 100% di acciaio riciclato e la produzione di 122 moduli in fabbrica ha ridotto significativamente la quantità di rifiuti da costruzione.

Ottieni di più dal sole

Come hanno mostrato le analisi dell'anno scorso su scienziati britannici dell'Università di Oxford, entro il 2027 fino al 20% dell'energia elettrica consumata nel mondo potrà provenire da impianti fotovoltaici (3). I progressi tecnologici e il superamento delle barriere all'uso di massa significano che il costo dell'elettricità generata in questo modo sta diminuendo così rapidamente che presto sarà più economico dell'energia da fonti convenzionali.

Dagli anni '80, i prezzi dei pannelli fotovoltaici sono diminuiti di circa il 10% all'anno. La ricerca è ancora in corso per migliorare efficienza cellulare. Uno degli ultimi rapporti in questo settore è il risultato degli scienziati della George Washington University, che sono riusciti a costruire un pannello solare con un'efficienza del 44,5%. Il dispositivo utilizza concentratori fotovoltaici (PVC), in cui le lenti focalizzano i raggi solari su una cella con un'area inferiore a 1 mm.², ed è costituito da diverse celle interconnesse, che insieme catturano quasi tutta l'energia dallo spettro della luce solare. In precedenza, incl. Sharp è riuscita a raggiungere un'efficienza superiore al 40% nelle celle solari utilizzando una tecnica simile, dotando i pannelli di lenti di Fresnel che focalizzano la luce che colpisce il pannello.

Il sole è "catturato" nella grande città

Un'altra idea per rendere i pannelli solari più efficienti è dividere la luce solare prima che colpisca i pannelli. Il fatto è che le cellule progettate specificamente per la percezione dei singoli colori dello spettro potrebbero "raccogliere" più efficacemente i fotoni. Gli scienziati dell'Istituto di tecnologia dell'Università della California, che stanno lavorando a questa soluzione, sperano di superare la soglia di efficienza del 50% per i pannelli solari.

Energia con un coefficiente più alto

In connessione con lo sviluppo delle fonti di energia rinnovabile, sono in corso i lavori per lo sviluppo del cosiddetto. reti energetiche intelligenti -. Le fonti di energia rinnovabile sono fonti distribuite, ad es. la potenza dell'unità è generalmente inferiore a 50 MW (massimo 100), installata in prossimità del destinatario finale di energia. Tuttavia, con un numero sufficientemente elevato di sorgenti disperse su una piccola area del sistema elettrico, e grazie alle opportunità offerte dalle reti, diventa vantaggioso combinare queste sorgenti in un unico sistema controllato dall'operatore, creando "centrale elettrica virtuale ». Il suo obiettivo è concentrare la generazione distribuita in un'unica rete logicamente connessa, aumentando l'efficienza tecnica ed economica della produzione di energia elettrica. La generazione distribuita situata nelle immediate vicinanze dei consumatori di energia può anche utilizzare risorse di carburante locali, inclusi biocarburanti ed energie rinnovabili, e persino rifiuti urbani.

Questo dovrebbe svolgere un ruolo importante nella creazione di centrali elettriche virtuali. accumulo di energia, consentendo di adattare la produzione di energia ai cambiamenti quotidiani della domanda dei consumatori. Tipicamente, tali serbatoi sono batterie o supercondensatori. Le centrali elettriche ad accumulo di pompaggio possono svolgere un ruolo simile. È in corso un intenso lavoro per sviluppare nuove tecnologie per immagazzinare energia, ad esempio nel sale fuso o utilizzando la produzione elettrolitica di idrogeno.

È interessante notare che le famiglie americane consumano oggi la stessa quantità di elettricità che consumavano nel 2001. Sono i dati degli enti locali preposti alla gestione dell'energia, pubblicati a cavallo tra il 2013 e il 2014, riporta l'Associated Press. Secondo gli esperti citati dall'agenzia, ciò è dovuto principalmente alle nuove tecnologie, al risparmio e al miglioramento dell'efficienza energetica degli elettrodomestici. Secondo la Home Appliance Manufacturers Association, il consumo medio di energia degli apparecchi di condizionamento d'aria comuni negli Stati Uniti è diminuito fino al 2001% dal 20. Il consumo di energia di tutti gli elettrodomestici è stato ridotto nella stessa misura, compresi i televisori con display LCD o LED che consumano fino all'80% in meno di energia rispetto alle vecchie apparecchiature!

Una delle agenzie governative statunitensi ha preparato un'analisi in cui hanno confrontato vari scenari per lo sviluppo del bilancio energetico della civiltà moderna. Ciò prevedeva un'elevata saturazione dell'economia con le tecnologie informatiche, ne seguì che entro il 2030 solo negli USA era possibile ridurre i consumi energetici di una quantità pari all'elettricità generata da trenta centrali da 600 megawatt. Sia che lo attribuiamo al risparmio o, più in generale, all'ambiente e al clima della Terra, il bilancio è abbastanza positivo.