Energia z węgla przegrywa konkurencję cenową na większości rynków
By
KopalniaWiedzy.pl, in Ciekawostki
-
Similar Content
-
By KopalniaWiedzy.pl
Na Uniwersytecie w Glasgow po raz pierwszy eksperymentalnie potwierdzono teorię dotyczącą pozyskiwania energii z czarnych dziur. W 1969 roku wybitny fizyk Roger Penrose stwierdził, że można wygenerować energię opuszczając obiekt do ergosfery czarnej dziury. Ergosfera to zewnętrzna część horyzontu zdarzeń. Znajdujący się tam obiekt musiałby poruszać się szybciej od prędkości światła, by utrzymać się w miejscu.
Penrose przewidywał, że w tym niezwykłym miejscu w przestrzeni obiekt nabyłby ujemną energię. Zrzucając tam obiekt i dzieląc go na dwie części tak, że jedna z nich wpadnie do czarnej dziury, a druga zostanie odzyskana, spowodujemy odrzut, który będzie mierzony wielkością utraconej energii negatywnej, a to oznacza, że odzyskana część przedmiotu zyska energię pobraną z obrotu czarnej dziury. Jak przewidywał Penrose, trudności inżynieryjne związane z przeprowadzeniem tego procesu są tak wielkie, że mogłaby tego dokonać jedynie bardzo zaawansowana obca cywilizacja.
Dwa lata później znany radziecki fizyk Jakow Zeldowicz uznał, że teorię tę można przetestować w prostszy, dostępny na Ziemi sposób. Stwierdził, że „skręcone” fale światła uderzające o powierzchnię obracającego się z odpowiednią prędkością cylindra zostaną odbite i przejmą od cylindra dodatkową energię. Jednak przeprowadzenie takiego eksperymentu było, i ciągle jest, niemożliwe ze względów inżynieryjnych. Zeldowicz obliczał bowiem, że cylinder musiałby poruszać się z prędkością co najmniej miliarda obrotów na sekundę.
Teraz naukowcy z Wydziału Fizyki i Astronomii University of Glasgow opracowali sposób na sprawdzenie teorii Penrose'a. Wykorzystali przy tym zmodyfikowany pomysł Zeldowicza i zamiast "skręconych" fal światła użyli dźwięku, źródła o znacznie niższej częstotliwości, i łatwiejszego do użycia w laboratorium.
Na łamach Nature Physics Brytyjczycy opisali, jak wykorzystali zestaw głośników do uzyskania fal dźwiękowych, skręconych na podobieństwo fal świetlnych w pomyśle Zeldowicza. Dźwięk został skierowany w stronę obracającego się piankowego dysku, który go absorbował. Za dyskiem umieszczono zestaw mikrofonów, które rejestrowały dźwięk przechodzący przez dysk, którego prędkość obrotowa była stopniowo zwiększana.
Naukowcy stwierdzili, że jeśli teoria Penrose'a jest prawdziwa, to powinni odnotować znaczącą zmianę w częstotliwości i amplitudzie dźwięku przechodzącego przez dysk. Zmiana taka powinna zajść w wyniku efektu Dopplera.
Z liniową wersją efektu Dopplera wszyscy się zetknęli słysząc syrenę karetki pogotowia, której ton wydaje się rosnąć w miarę zbliżania się pojazdu i obniżać, gdy się on oddala. Jest to spowodowane faktem, że gdy pojazd się zbliża, fale dźwiękowe docierają do nas coraz częściej, a gdy się oddala, słyszymy je coraz rzadziej. Obrotowy efekt Dopplera działa podobnie, jednak jest on ograniczony do okrągłej przestrzeni. Skręcone fale dźwiękowe zmieniają ton gdy są mierzone z punktu widzenia obracającej się powierzchni. Gdy powierzchnia ta obraca się odpowiednio szybko z częstotliwością dźwięku dzieje się coś dziwnego – przechodzi z częstotliwości dodatniej do ujemnej, a czyniąc to pobiera nieco energii z obrotu powierzchni, wyjaśnia doktorantka Marion Cromb, główna autorka artykułu.
W miarę jak rosła prędkość obrotowa obracającego się dysku, ton dźwięku stawał się coraz niższy, aż w końcu nie było go słychać. Później znowu zaczął rosnąć, aż do momentu, gdy miał tę samą wysokość co wcześniej, ale był głośniejszy. Jego amplituda była o nawet 30% większa niż amplituda dźwięku wydobywającego się z głośników.
To co usłyszeliśmy podczas naszych eksperymentów było niesamowite. Najpierw, w wyniku działania efektu Dopplera częstotliwość fal dźwiękowych zmniejszała się w miarę zwiększania prędkości obrotowej dysku i spadła do zera. Później znowu pojawił się dźwięk. Stało się tak, gdyż doszło do zmiany częstotliwości fal z dodatniej na ujemną. Te fale o ujemnej częstotliwości były w stanie pozyskać część energii z obracającego się dysku i stały się głośniejsze. Zaszło zjawisko, które Zeldowicz przewidział w 1971 roku, dodaje Cromb.
Współautor badań, profesor Daniele Faccio, stwierdza: jesteśmy niesamowicie podekscytowani faktem, że mogliśmy eksperymentalnie potwierdzić jedną z najdziwniejszych hipotez fizycznych pół wieku po jej ogłoszeniu. I że mogliśmy potwierdzić teorię dotyczącą kosmosu w naszym laboratorium w zachodniej Szkocji. Sądzimy, że otwiera to drogę do kolejnych badań. W przyszłości chcielibyśmy badać ten efekt za pomocą różnych źródeł fal elektromagnetycznych.
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
Zespół naukowy prowadzony przez profesor Lindy Elkins-Tanton z Arizona State University zdobył pierwszy dowód na to, że intensywne palenie się węgla na Syberii mogło być główną przyczyną największego wymierania w historii Ziemi – wymierania permskiego. Wyniki badań opublikowano na łamach pisma Geology.
Naukowcy skupili się na badaniach skał wulkanicznych w syberyjskich trapach. Trapy te to największe na Ziemi pokrywy lawowe. Powstały one w wyniku jednego z najbardziej intensywnych okresów erupcji wulkanicznych z ostatnich 500 milionów lat. Erupcje trwały przez niemal 2 miliony lat i wyznaczyły granicę pomiędzy permem a triasem. Trapy syberyjskie pokrywają obecnie 2 miliony kilometrów kwadratowych, a ich miąższość sięga 3700 metrów. Pierwotnie trapy mogły pokrywać nawet 7 milionów km2.
Do powstania trapów doszło około 252 miliony lat temu, a w wyniku erupcji, które je utworzyły, zginęło nawet 96% gatunków morskich i do 70% lądowych kręgowców. Obliczenia dotyczące temperatury oceanów wskazują, że w szczytowym okresie wymierania na Ziemi doszło do śmiercionośnego ocieplenia klimatu, a temperatura wody w oceanach na równiku sięgnęła 40 stopni Celsjusza. Po takiej katastrofie ekosystem odradzał się przez miliony lat.
Jedna z obecnie obowiązujących hipotez mówi, że globalne ocieplenie zostało spowodowane przez zapłon olbrzymich pokładów węgla. Elkins-Tanton i jej zespół postanowili poszukać potwierdzenia tej hipotezy właśnie w trapach syberyjskich. W jednym z artykułów naukowych trafili na informację o istnieniu wypiętrzeń trapów w okolicach rzeki Angara. Naukowcy udali się więc w tamten region. Znaleźliśmy rzeczne klify składające się wyłącznie ze skał wulkanicznych. Otaczały one brzegi rzeki na długości setek kilometrów. Z geologicznego punktu widzenie to coś wyjątkowego, mówi Elkins-Tanton.
Naukowcy wracali na Syberię przez sześć kolejnych lat. W czasie swoich badań zebrali około 500 kilogramów skał, które zostały poddane analizie przez zespół 30 uczonych z 8 krajów. Badania wykazały, że w skałach znajdują się ślady spalonego drewna oraz węgla. Elkins-Tanton poprosiła o pomoc Steve'a Grasby'ego z Geological Survey of Canada, który wcześniej znalazł podobne ślady w skałach zebranych na arktycznej kanadyjskiej wyspie. Okazało się, że ślady z trapów syberyjskich są bardzo podobne do tych z Kanady i pochodzą z tego samego okresu.
Nasze badania wykazały, że magma trapów syberyjskich zawiera w sobie węgiel i materiał organiczny. To bezpośredni dowód, że podczas erupcji magmy doszło do spalenia olbrzymich ilości węgla i materiału organicznego, stwierdza Elkins-Tanton.
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
Po raz pierwszy w historii USA źródła odnawialne przez ponad miesiąc dostarczyły więcej energii elektrycznej niż elektrownie węglowe. Stan taki trwał przez 47 dni bez przerwy. To imponujące osiągnięcie. Dość wspomnieć, że poprzedni rekord – ustanowiony w czerwcu ubiegłego roku – wynosił 9 dni bez przerwy. Te 47 dni to również więcej niż w całym ubiegłym roku, kiedy to źródła odnawialne miały przewagę nad węglem przez 38 dni.
Jak poinformował Institute for Energy Economics and Financial Analysis (IEEFA), pomiędzy 25 marca a 10 maja do amerykańskiej sieci energetycznej trafiało więcej energii ze źródeł odnawialnych niż z węgla. Trzeba tutaj dodać, że na 10 maja zakończono analizę. "Prawdopodobnie pod koniec maja podamy wyniki nowej analizy, więc okres ten będzie jeszcze dłuższy", mówi analityk Dennis Wamsted. Podano też konkretne liczy. W całym kwietniu elektrownie wiatrowe, słoneczne i wodne dostarczyły 58,7 TWh (22,2% całości energii), podczas gdy elektrownie węglowe wyprodukowały 40,6 TWh (15,3%). Jak mówi Wamsted, rzeczywista różnica jest jeszcze większa, gdyż w analizie nie są uwzględniane panele słoneczne umieszczone na dachach budynków. A one również są wielkim źródłem energii.
Jak zauważa Brian Murray, dyrektor Duke Univeristy Energy Initiative, zaobserwowane zjawisko nie jest dla specjalistów zaskoczeniem. Po raz pierwszy miało ono miejsce w ubiegłym roku, również w kwietniu. Ma ono kilka przyczyn. Po pierwsze kwiecień jest miesiącem, gdy kończy się sezon grzewczy, a jeszcze nie pojawia się zapotrzebowanie na energię do klimatyzacji. W tym czasie popyt na energię elektryczną jest najmniejszy, więc wiele elektrowni węglowych obniża moc i przeprowadza prace konserwatorskie. Po drugie wiosna to największej produkcji energii z elektrowni wiatrowych oraz hydroelektrowni. Topnieją śniegi, więc sporo wody trafia do rzek i zbiorników. Normalnie spodziewalibyśmy się latem zwiększenia produkcji energii z węgla. Jednak sądzę, że w tym roku do tego nie dojdzie. Jedną z przyczyn jest koronawirus, mówi Murray.
Ocenia się, że w związku z epidemią i spowolnieniem gospodarczym w całym bieżącym roku zapotrzebowanie na energię elektryczną w USA zmniejszy się o 5% w porównaniu z rokiem ubiegłym. To spowoduje spadek produkcji energii z węgla o 25%. Spodziewany jest za to 11-procentowy wzrost produkcji energii ze źródeł odnawialnych. Ma to miejsce w dużej mierze z tym, w jaki sposób energia jest przesyłana sieciami. Jako, że przesyłanie energii ze źródeł odnawialnych jest najtańsze najpierw to ona trafia do sieci, później wysyłana jest energia z elektrowni atomowych, następnie z elektrowni gazowych, a węgiel dostarcza energii na samym końcu.
Niezależnie jednak od tegorocznej wyjątkowej sytuacji, od dekady obserwowany jest stały wzrost rynkowych udziałów energetyki odnawialnej i stały spadek energetyki węglowej. Przeciętna amerykańska elektrownia węglowa liczy sobie 40 lat. Starzejące się, mało wydajne zakłady coraz gorzej radzą sobie z nowoczesnymi elektrowniami produkującymi coraz tańszą energię ze źródeł odnawialnych. Jeszcze 10 lat temu przeciętna elektrownia węglowa pracowała na 67% swojej mocy. Obecnie pracuje na 48%.
Analitycy spodziewają się też, że w ciągu najbliższych 5 lat produkcja energii elektrycznej w węgla spadnie w USA do 2/3 poziomu z roku 2014. Elektrownie węglowe będą produkowały o 90 GW mniej niż obecnie. A to bez uwzględnienia zmian w polityce energetycznej, która w przyszłości jeszcze bardziej wzmocni pozycję energetyki odnawialnej. Już teraz ponad 1/3 obywateli USA mieszka w miastach czy stanach, które postawiły sobie za cel przejście w 100 procentach na energetykę odnawialną, mówi Mike O'Boyle, dyrektor w think-tanku Energy Innovation.
Cały świat powoli odchodzi od węgla. W ubiegłym roku światowe zużycie energii z węgla spadło o 3%, to najwięcej od niemal 40 lat. W Europie spadek ten wyniósł aż 24%. Niedawno Szwecja i Austria zamknęły swoje ostatnie elektrownie węglowe, a Wielka Brytania obeszła się bez produkcji energii z węgla przez 35 kolejnych dni. Taka sytuacja nie miała miejsca od czasów rewolucji przemysłowej. Również dwaj najwięksi na świecie konsumenci węgla – Chiny i Indie – inwestują w energetykę odnawialną. Chiny są rekordzistą pod względem ilości energii produkowanej ze źródeł odnawialnych. Z kolei Indie zapowiadają, że do roku 2022 z samych tylko źródeł fotowoltaicznych będą pozyskiwały 100 GW.
Obecnie źródła odnawialne zaspokajają około 30% światowego popytu na energię elektryczną. Specjaliści szacują, że do roku 2050 odsetek ten wzrośnie do 50%.
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
Często i mało, czy rzadko, ale do syta? Gdyby chodziło o dietę, większość specjalistów postawiłaby na odpowiedź 1, ale w przypadku magazynowania energii jest odwrotnie. Okazuje się, że więcej można jej zmieścić ładując rzadko, ale do pełna.Taki przynajmniej wniosek płynie z badań przeprowadzonych przez zespół naukowców IChF PAN.
Doświadczenia dotyczyły co prawda wyidealizowanych, dwuwymiarowych układów sieciowych, ale w końcu zasada to zasada. Dr Anna Maciołek, jedna z autorów pracy opublikowanej w Physical Review opisuje ją tak: Chcieliśmy zbadać, jak zmienia się sposób magazynowania energii w układzie, gdy pompujemy do niego energię w postaci ciepła, innymi słowy – lokalnie go podgrzewamy.
Wiadomo, że ciepło w układach się rozprzestrzenia, dyfunduje. Ale czy na gromadzenie energii ma wpływ sposób jej dostarczania; fachowo mówiąc „geometria podawania”? Czy ma znaczenie, że podajemy dużo energii w krótkim czasie i potem długo nic, i znowu dużo energii, czy też gdy podajemy malutkie porcje tej energii, ale za to jedna po drugiej, niemal bez przerw?
Cykliczne podawanie energii jest bardzo powszechne w naturze. Sami dostarczamy jej sobie w ten sposób, jedząc. Tę samą liczbę kalorii można dostarczyć w jednej lub dwóch dużych porcjach zjadanych w ciągu doby, albo rozbić ją na 5-7 mniejszych posiłków, między którymi są krótsze przerwy. Naukowcy wciąż się spierają, który sposób jest dla organizmu lepszy. Jeśli jednak chodzi o dwuwymiarowe układy sieciowe, to już wiadomo, że pod względem efektywności magazynowania wygrywa metoda „rzadko a dużo”.
Zauważyliśmy, że w zależności od tego, w jakich porcjach i jak często podajemy energię, ilość, jaką układ potrafi zmagazynować, zmienia się. Największa jest wtedy, gdy porcje energii są duże, ale odstępy czasowe między ich podaniem też są długie, wyjaśnia Yirui Zhang, doktorantka w IChF PAN. Co ciekawe, okazuje się, że gdy taki układ magazynujący podzielimy wewnętrznie na swego rodzaju przedziały, czy też komory, to ilość energii możliwej do zmagazynowania w takim podzielonym ‘akumulatorze’ – o ile bylibyśmy go w stanie skonstruować – wzrośnie. Innymi słowy, trzy małe baterie zmagazynują więcej energii niż jedna duża, precyzuje badaczka. Wszystko to przy założeniu, że całkowita ilość wkładanej do układu energii jest taka sama, zmienia się tylko sposób jej dostarczania.
Choć badania prowadzone przez zespół IChF PAN należą do podstawowych i ukazują po prostu fundamentalną zasadę rządzącą magazynowaniem energii w magnetykach, ich potencjalne zastosowania są nie do przecenienia. Wyobraźmy sobie np. możliwość ładowania baterii elektrycznego samochodu nie w kilka godzin, lecz w kilkanaście minut albo znaczące zwiększenie pojemności takich akumulatorów bez zmiany ich objętości, czyli wydłużenie zasięgu auta na jednym ładowaniu. Nowe odkrycie może też w przyszłości zmienić sposoby ładowania baterii różnego typu poprzez ustalenie optymalnej periodyczności dostarczania do nich energii
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
Już wkrótce elektrownia węglowa Dry Fork znajdująca się w pobliżu miasteczka Gillette w stanie Wyoming będzie wykorzystywała dwutlenek węgla do produkcji materiałów budowlanych. W marcu w elektrowni rozpoczyna się program pilotażowy, w ramach którego CO2 będzie zmieniane w betonowe bloczki.
Eksperyment prowadzony będzie przez naukowców z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles (UCLA). Przez try miesiące każdego dnia będą oni odzyskiwali 0,5 tony dwutlenku węgla i wytwarzali 10 ton betonu. To pierwszy system tego typu. Chcemy pokazać, że można go skalować, mówi profesor Gaurav Sant, który przewodzi zespołowi badawczemu.
Carbon Upcycling UCLA to jeden z 10 zespołów biorących udział a ostatnim etapie zawodów NRG COSIA Carbon XPrize. To ogólnoświatowe zawody, których uczestnicy mają za zadanie opracować przełomową technologię pozwalającą na zamianę emitowanego do atmosfery węgla na użyteczny materiał.
W Wyoming są jeszcze cztery inne zespoły, w tym kanadyjski i szkocki. Pozostałych pięć drużyn pracuje w elektrowni gazowej w Kanadzie. Wszyscy rywalizują o główną nagrodę w wysokości 7,5 miliona dolarów. Zawody zostaną rozstrzygnięte we wrześniu.
Prace UCLA nad nową technologią rozpoczęto przed około 6laty, gdy naukowcy przyjrzeli się składowi chemicznemu... Wału Hadriana. Ten wybudowany w II wieku naszej ery wał miał bronić Brytanii przed najazdami Piktów.
Rzymianie budowali mur mieszając tlenek wapnia z wodą, a następnie pozwalając mieszaninie na absorbowanie CO2 z atmosfery. W ten sposób powstawał wapień. Proces taki trwa jednak wiele lat. Zbyt długo, jak na współczesne standardy. Chcieliśmy wiedzieć, czy reakcje te uda się przyspieszyć, mówi Guarav Sant.
Rozwiązaniem problemu okazał się portlandyt, czyli wodorotlenek wapnia. Łączy się go z kruszywem budowlanym i innymi materiałami, uzyskując wstępny materiał budowlany. Następnie całość trafia do reaktora, gdzie wchodzi w kontakt z gazami z komina elektrowni. W ten sposób szybko powstaje cement. Sant porównuje cały proces do pieczenia ciastek. Mamy oto bowiem mokre „ciasto”, które pod wpływem temperatury i CO2 z gazów kominowych zamienia się w użyteczny produkt.
Technologia UCLA jest unikatowa na skalę światową, gdyż nie wymaga kosztownego etapu przechwytywania i oczyszczania CO2. To jedyna technologia, która bezpośrednio wykorzystuje gazy z komina.
Po testach w Wyoming cała instalacja zostanie rozmontowana i przewieziona do National Carbon Capture Center w Alabamie. To instalacja badawcza Departamentu Energii. Tam zostanie poddana kolejnym trzymiesięcznym testom.
Na całym świecie wiele firm i grup naukowych próbuje przechwytywać CO2 i albo go składować, albo zamieniać w użyteczne produkty. Jak wynika z analizy przeprowadzonej przez organizację Carbon180, potencjalna wartość światowego rynku odpadowego dwutlenku węgla wynosi 5,9 biliona dolarów rocznie, w tym 1,3 biliona to produkty takie jak cementy, asfalty i kruszywa budowlane. Zapotrzebowanie na takie materiały ciągle rośnie, a jednocześnie coraz silniejszy akcent jest kładziony na redukcję ilości węgla trafiającego do atmosfery. To zaś tworzy okazję dla przedsiębiorstw, które mogą zacząć zarabiać na przechwyconym dwutlenku węgla.
Cement ma szczególnie duży ślad węglowy, gdyż jego produkcja wymaga dużych ilości energii. Każdego roku na świecie produkuje się 4 miliardy ton cementu, a przemysł ten generuje około 8% światowej emisji CO2. Przemysł cementowy jest tym, który szczególnie trudno zdekarbonizować, brak więc obecnie efektywnych rozwiązań pozwalających na zmniejszenie emisji węgla. Technologie wykorzystujące przechwycony CO2 mogą więc wypełnić tę lukę.
« powrót do artykułu
-