Znajdź zawartość

Panele fotowoltaiczne zamontowane na dachach zakładów przemysłowych mogą zaspokoić do 35% zapotrzebowania amerykańskiego przemysłu na energię, informują naukowcy z Nortwestern University. To olbrzymi niewykorzystany potencjał. Obecnie bowiem panele zainstalowane w miejscach działania firm produkcyjnych dostarczają im zaledwie 0,1% energii. Tymczasem przemysł odpowiada za 38% zużycia energii w Stanach Zjednoczonych i 37% emisji gazów cieplarnianych. Potencjał dachów pozostaje niewykorzystany nie tylko zresztą w przemyśle. Instalowane tam panele zapewniłyby 13,6% energii zużywanej w USA, a obecnie wytwarzają zaledwie 2,2% energii. Uczeni przedstawili na łamach Environmental Research: Sustainability and Infrastructure wyniki badań nad możliwością pozyskiwania energii słonecznej na własną działalność przez różne gałęzie amerykańskiego przemysłu. Wykorzystali przy tym dane z badań Manufacturing Energy Consumption Survey przeprowadzonych przez Departament Energii. Na ich podstawie wyliczyli potencjalną ilość energii, jaka jest możliwa do pozyskania z paneli słonecznych umiejscowionych na dachu przeciętnego budynku, w którym odbywa się produkcja. Z obliczeń wynika, że panele montowane na dachach mogą zapewnić – w zależności od sektora przemysłu i pory roku – od 5 do 35 procent zapotrzebowania na energię. Najbardziej na ich zainstalowaniu zyskałyby przemysły meblarski, tekstylny oraz odzieżowy. Tego typu zakłady są w stanie całkowicie samodzielnie zaspokoić swoje roczne uśrednione zapotrzebowanie na energię z własnych paneli słonecznych. Przemysł jest na całym świecie jednym z głównych użytkowników energii i jednym z głównym emitentów gazów cieplarnianych. Nic więc dziwnego, że skupia się na nim wiele wysiłków mających doprowadzić do zmniejszenia emisji gazów cieplarnianych przez ludzi. Naukowcy z Northwestern University wykazali, że instalowanie paneli słonecznych na dachach budynków może być dla firm produkcyjnych opłacalnym sposobem na pozyskanie energii. Przedsiębiorstwa dysponują bowiem dużymi powierzchniami płaskich dachów, na których montowanie paneli słonecznych jest łatwe i tanie, co w obliczu spadających cen ogniw i ich rosnącej wydajności staje się opłacalnym rozwiązaniem. Szczególnie kuszący może być fakt, że wiosną i latem na 40% powierzchni USA panują takie warunki, które wielu znajdującym się tam firmom produkcyjnym pozwoliłyby w 100% zaspokoić zapotrzebowanie na energię z własnych paneli słonecznych. « powrót do artykułu

Rosnąca popularność samochodów elektrycznych (EV) często postrzegana jako problem dla sieci elektroenergetycznych, które nie są dostosowane do nowego masowego źródła obciążenia. Naukowcy z Uniwersytetu w Lejdzie oraz amerykańskiego Narodowego Laboratorium Energii Odnawialnej podeszli do zagadnienia z innej strony. Z analizy wynika, że w ciągu najbliższych lat EV mogą stać się wielkim magazynem energii ze źródeł odnawialnych, stabilizując energetykę słoneczną i wiatrową. Energia z wiatru i słońca to najszybciej rosnące źródła energii. So to jednak źródła niestabilne, nie dostarczają energii gdy wiatr nie wieje, a słońce nie świeci. Z analizy, opublikowanej na łamach Nature Communications, dowiadujemy się, że rolę stabilizatora mogą odegrać samochody elektryczne. Obecnie większość ich właścicieli ładuje samochody w nocy. Autorzy badań uważają, że właściciele takich pojazdów mogliby podpisywać odpowiednie umowy z dostawcami energii. Na jej podstawie dostawca energii sprawowałby kontrolę nad ładowaniem samochodu w taki sposób, by z jednej strony zapewnić w sieci odpowiednią ilość energii, a z drugiej – załadować akumulatory do pełna. Właściciel samochodu otrzymywałby pieniądze za wykorzystanie jego pojazdu w taki sposób, wyjaśnia główny autor badań, Chengjian Xu. Co więcej, gdy pojemność akumulatorów zmniejsza się do 70–80 procent pojemności początkowej, zwykle nie nadają się one do zastosowań w transporcie. Jednak nadal przez wiele lat mogą posłużyć do stabilizowania sieci elektroenergetycznych. Dlatego też, jeśli kwestia taka zostanie uregulowana odpowiednimi przepisami, akumulatory takie mogłyby jeszcze długo służyć jako magazyny energii. Z wyliczeń holendersko-amerykańskiego zespołu wynika, że do roku 2050 samochody elektryczne oraz zużyte akumulatory mogą stanowić wielki bank energii o pojemności od 32 do 62 TWh. Tymczasem światowe zapotrzebowanie na krótkoterminowe przechowywanie energii będzie wówczas wynosiło od 3,4 do 19,2 TWh. Przeprowadzone analizy wykazały, że wystarczy, by od 12 do 43 procent właścicieli samochodów elektrycznych podpisało odpowiednie umowy z dostawcami energii, a świat zyska wystarczające możliwości przechowywania energii. Jeśli zaś udałoby się wykorzystać w roli magazynu energii połowę zużytych akumulatorów, to wystarczy, by mniej niż 10% kierowców podpisało umowy z dostawcami energii. Już w roku 2030 w wielu regionach świata EV i zużyte akumulatory mogą zaspokoić popyt na krótkoterminowe przechowywanie energii. Oczywiście wiele tutaj zależy od uregulowań prawnych oraz od tempa popularyzacji samochodów elektrycznych w różnych regionach świata. Autorzy badań zauważają też, że wielką niewiadomą jest tempo degradacji akumulatorów przyszłości, które będzie zależało m.in. od postępu technologicznego, czy też tempo rozwoju systemów zarządzania energią. Nie wiadomo także, czy nie zajdą radykalne zmiany w samym systemie transportowym. Nie można wykluczyć np. zmiany przyzwyczajeń i rozpowszechnienia się komunikacji zbiorowej czy systemów wspólnego użytkowania pojazdów, na dostępność samochodów i akumulatorów może też wpłynąć rozpowszechnienie się pojazdów autonomicznych. « powrót do artykułu

Madrycki IMDEA Energy Institute we współpracy z Politechniką Federalną w Zurichu (ETH) uruchomił pierwszą na świecie pilotażową instalację słoneczną do produkcji paliwa lotniczego, nafty, z pary wodnej i dwutlenku węgla pozyskiwanych z powietrza. Uruchomienie instalacji to pokłosie badawczej demonstracyjnej rafinerii słonecznej, która ruszyła w 2019 roku na dachu ETH Machine Laboratory. Znaną alternatywą dla tradycyjnych paliw kopalnych jest produkcja ich z gazu syntezowego, wytwarzanego w procesie syntezy Fischera-Tropscha. Naukowcy z ETH Zurich zauważyli, że do produkcji gazu można wykorzystać metodę termochemiczną napędzaną energią słoneczną. W metodzie tej woda i dwutlenek węgla przechodzą szereg reakcji i powstaje gaz syntezowy. Teraz, wraz z Hiszpanami, stworzyli prototypową instalację. Składa się ona z wieży koncentrującej promienie słoneczne, reaktora i jednostki zamieniającej gaz na paliwo metodą syntezy Fischera-Tropscha. Na wieży znajduje się podążający za Słońcem heliostat, który koncentruje promienie słoneczne na znajdującym się obok reaktorze. Reaktor ma kształt wnęki wyłożonej ceramicznymi porowatymi strukturami z tlenku ceru (IV). Dzięki skoncentrowanym promieniom słonecznym w reaktorze panuje temperatura około 1500 stopni Celsjusza, co wystarcza, by rozbić przechwycone z atmosfery dwutlenek węgla i parę wodną i wytworzyć z nich gaz syntezowy. Następnie w jednostce zamieniającej gaz w ciecz, powstaje nafta. Produkowane w ten sposób paliwo jest – pod względem emisji węgla – całkowicie neutralne. Podczas jego spalania do atmosfery trafia tyle węgla, ile zostało z niej wycofane na potrzeby produkcji paliwa. Nasza pilotażowa instalacja to wciąż obiekt demonstracyjny dla celów badawczych. Jest to jednak kompletny obiekt przemysłowy, który jest odpowiedni do implementacji w masowej produkcji. Wytwarzany tutaj syngas jest takiej samej jakości i czystości jak ten powstający z używanej obecnie przemysłowo syntezie Fischera-Tropscha, zauważają autorzy badań. Efektywność konwersji energii słonecznej na energię gazu syntezowego wynosi tutaj 4,1%, co jest rekordem w dziedzinie termochemicznej produkcji paliw. To jednak wciąż zbyt mało, by technologia ta była konkurencyjna względem innych metod. Już jednak wiadomo, że wynik ten można będzie poprawić. Zmierzona efektywność konwersji została bowiem osiągnięta bez jakiegokolwiek systemu odzyskiwania ciepła opadowego. Tymczasem wiadomo, że w przypadku tego typu reakcji marnuje się ponad 50% energii słonecznej. Część z tej energii można odzyskać. Przeprowadzone przez nas analizy termodynamiczne wskazują, że rozsądnie zaprojektowany system odzyskiwania ciepła pozwoli na zwiększenie efektywności energetycznej systemu do ponad 20%, zapewnia profesor Aldo Steinfeld z ETH, który stał na czele zespołu badawczego. Obecnie naukowcy pracują nad zoptymalizowaniem ceramicznych elementów reaktora. Kolejnym stojącym przed nimi wyzwaniem będzie przeskalowanie instalacji do produkcji masowej. Jako, że nowe technologie są znacznie droższe od już wdrożonych, nie należy liczyć na to, że początkowo paliwo lotnicze „z powietrza” będzie tańsze. Profesor Steinfeld uważa, że może ono rozpowszechnić się na rynku, gdy wprowadzone zostaną prawne rozwiązania dotyczące ograniczenia zanieczyszczeń przez przemysł lotniczy. Może to być na przykład wymóg, by do paliw kopalnych dodawać paliwa uzyskiwane bardziej ekologicznymi metodami. Początkowo wymóg taki mógłby dotyczyć niewielkiej domieszki, rzędu 1-2%. To, co prawda, podniosłoby cenę paliwa lotniczego, ale byłaby to podwyżka niezauważalna, rzędu kilku euro na przeciętny lot, mówi Stainfeld. Powolne zwiększanie ilości domieszki prowadziłoby do zwiększanie inwestycji i budowę nowych instalacji do produkcji bezemisyjnego paliwa lotniczego. Zdaniem Stainfelda ekologiczne paliwo lotnicze stałoby się konkurencyjne cenowo do czasu, aż jego obowiązkowe domieszki sięgnęłyby 10–15 procent. Wszystko wskazuje jednak na to, że na rynkowy debiut nowego paliwa nie trzeba będzie czekać aż tak długo. Z laboratorium Steinfelda wydzielono już komercyjną firmę Synhelion, która w 2023 roku chce rozpocząć budowę pełnoskalowej instalacji przemysłowej i współpracuje z liniami lotniczymi SWISS, które – przynajmniej podczas niektórych lotów – mają używać wyłącznie paliwa wytwarzanego „z powietrza”. Ze szczegółami można zapoznać się na łamach pisma Joule. « powrót do artykułu

Id Mjahdi w Maroku została pierwszą afrykańską wioską w pełni zasilaną energią słoneczną. Maroko jest niekwestionowanym liderem energii odnawialnej - podkreśla Francesco La Camera, dyrektor Międzynarodowej Agencji Energii Odnawialnej (IRENA). To tu znajduje się w końcu Noor-Ouarzazate - największa na świecie elektrownia słoneczna. Teraz Id Mjahdi ma się stać wzorem, jak zasilać położone na odludziu wioski, w przypadku których podłączenie do narodowej sieci energetycznej byłby zbyt drogie. Wiele afrykańskich wiosek wykorzystuje do pewnego stopnia energię słoneczną, lecz Id Mjahdi ma w ten sposób zaspokajać wszelkie swoje potrzeby energetyczne. Gdy marokańska firma Cleanenergy wyszła z pomysłem przetestowania zrównoważonego modelu elektryfikacji żyjących na odludziu społeczności, zaczęły się poszukiwania miejscowości, gdzie brakuje wszystkiego - tłumaczy założyciel Cleanenergy Mohamed Lasry. Przed rozpoczęciem kosztującego 188 tys. dol. projektu mieszkańcy wioski używali po zapadnięciu zmroku świec. Przeważnie mogli sobie pozwolić na korzystanie z nich przez godzinę. Gotowali i ogrzewali swoje domy, paląc drewnem. W pobliżu Id Mjahadi nie ma źródła wody, co oznacza, że zwłaszcza dziewczynki opuszczały szkołę, by iść wiele kilometrów do studni. Pierwszym etapem projektu było więc zbudowanie wieży ciśnień dla wioski. Kolejny krok to zainstalowanie 32 paneli fotowoltaicznych, które generują 8,32 kilowata energii. Jest ona rozprowadzana za pomocą minisieci. Z prądu korzysta ponad 50 osób. Każdy z ok. 20 domów wyposażono w lodówkę, podgrzewacz wody, telewizor, kuchenkę i gniazdko elektryczne. Nadmiarowa energia jest przechowywana w akumulatorze; wystarczy ona na 5 godzin zasilania po zachodzie słońca. W projekt zaangażowała się organizacja non-profit Cluster Solaire, której udało się m.in. zapewnić finansowe wsparcie Marokańskiej Agencji ds. Energii Odnawialnej. W październiku Cleanenergy pochwaliła się kilkoma budynkami zasilanymi energią słoneczną: hammamem (łaźnią), warsztatem, w którym kobiety mogą się uczyć i produkować olejek arganowy oraz przedszkolem dla dzieci w wieku 3-6 lat. Gdy dzieci są w przedszkolu, kobiety, z których wiele nie chodziło w dzieciństwie do szkoły, uczą się czytać i pisać. Tradycyjnymi metodami wytwarzają też olej arganowy, który jest od nich w całości odkupowany przez firmę kosmetyczną Petit Olivier. Lasry podkreśla, że podobną minisieć można z łatwością stworzyć w innych wioskach zamieszkanych przez 100-1000 osób. Można ją zduplikować w innych miejscach. To nie jest złożony system, łatwo go wykonać. Obecnie Cluster Solaire szuka funduszy na utworzenie kolejnych solarnych wiosek. Fatima El Khalifa, która zaprezentowała projekt z Id Mjahdi na zakończonym niedawno szczycie klimatycznym COP25, opowiada, że w samym Maroku jest 800 niezelektryfikowanych wiosek. Bank Światowy szacuje, że na świecie dostępu do prądu nie ma ok. 840 mln ludzi. « powrót do artykułu

10 lipca 2019 r. odbył się premierowy pokaz samolotu solarnego zbudowanego przez studentów Akademii Górniczo-Hutniczej. Bezzałogowa konstrukcja zasilana wyłącznie energią słoneczną została zaprezentowana na terenie Muzeum Lotnictwa Polskiego w Krakowie. To pierwszy tego typu studencki projekt w Polsce. Samolot solarny autorstwa zespołu AGH Solar Plane ma rozpiętość skrzydeł wynoszącą 3,8 metra, waży tylko 5 kg i może osiągnąć prędkość ok. 50 km/h, w zależności od warunków pogodowych. Samolot w ciągu dnia czerpie energię z 48 paneli fotowoltaicznych umieszczonych na skrzydłach. Ich moc wynosi, w zależności od natężenia promieniowania słonecznego, od 150 do 180 W, co pokrywa w pełni zapotrzebowanie w czasie lotu. Jednocześnie panele magazynują energię w bateriach litowo-jonowych, co umożliwia konstrukcji lot nocą lub przy zachmurzonym niebie. Efekt pilotowania bezzałogowego statku powietrznego zespół osiąga dzięki wykorzystaniu systemu First Person View. Na samolocie została umieszczona kamera, która poprzez nadajnik transmituje obraz do operatora. Pilot, który steruje i kontroluje lot z ziemi, jest w stanie zobaczyć wszystko, co dzieje się przed maszyną, dzięki okularom VR (wirtualnej rzeczywistości). Dodatkowo, przy wsparciu systemu, który przetwarza ruch głowy pilota z okularami na ruch serwomechanizmów poruszających kamerą w samolocie, możliwe jest zachowanie bezpieczeństwa i zapewnienie niezawodności lotu. Inspiracją do działania dla założycieli AGH Solar Plane był szybowiec Solar Impulse 2, który wykonał lot dookoła świata, wykorzystując jedynie energię słoneczną. Dlatego też kolejnym etapem projektu z AGH będzie przelot samolotu przez całą Polskę, nieprzerwanie w dzień i w nocy, bazując wyłącznie na zasilaniu ze słońca. Misja planowana jest na 2020 r. AGH Solar Plane to studenckie koło naukowe, którego celem jest rozpowszechnianie nowoczesnych technologii łączących elektromobilność z odnawialnymi źródłami energii. Zespół założony w październiku 2017 r. obecnie liczy ok. 50 osób i ma już na swoim koncie sukcesy na konferencjach naukowych w Japonii oraz Stanach Zjednoczonych. AGH Solar Plane we wrześniu wystartuje w międzynarodowych zawodach TÜBİTAK International Unmanned Aerial Vehicle Competition w Stambule, gdzie będzie jedyną drużyną z Polski. « powrót do artykułu