„Jungtinių Tautų komisijos klimato ekspertai neseniai išreiškė susirūpinimą dėl klimato mokslo padėties, sakydami, kad per pastarąjį dešimtmetį buvo užfiksuotas didžiausias, kada nors užfiksuotas, vidutinis metinis šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimas dėl žmogaus veiklos. Šalys, jų teigimu, turi labai greitai pasitraukti nuo iškastinio kuro, jei jos turi vilties pasiekti 2015 m. Paryžiaus klimato susitarimuose numatytus tikslus.
„The Wall Street Journal“ neseniai paklausė energetikos akademikų ir tyrėjų, kurie konkretūs klimato technologijų laimėjimai, jų nuomone, gali būti labiausiai pakeičiantys. Kai kurie kalbėjo apie technologijas horizonte; kiti sutelkė dėmesį į esamas technologijas, kurias būtų galima panaudoti siekiant iki 2050 m. pasiekti nulinį išmetamųjų teršalų kiekį.
Štai ką jie pasakė apie technologijas, kurios, jų manymu, turi daugiausiai vilčių:
Karštis po mūsų kojomis
– Joan Fitzgerald yra Šiaurės rytų universiteto Viešosios politikos ir viešųjų reikalų mokyklos profesorė ir knygos „Greenovation: Urban Leadership on Climate Change“ autorė.
Kalbant apie atsinaujinančius energijos šaltinius, dauguma žmonių galvoja apie vėją ir saulę. Tačiau yra ir kita atsinaujinančios energijos technologija, naudojama šildymui ir vėsinimui, kuri ne visada sulaukia tokio įvertinimo, kokio ji nusipelnė: žemės šilumos siurbliai.
Šios sistemos, kurios žiemą ištraukia šilumą pastatams šildyti, o vasarą pumpuoja šilumą iš pastatų atgal į žemę, kad vėsintų, yra keturis ar penkis kartus efektyvesnės, nei iškastinio kuro sistemos, o energija nepertraukiama, ne taip, kaip su vėju ir saule. Geoterminius šilumos siurblius galima konfigūruoti į tinklus, kurie jungia pastatus gatvėje, perkelia energiją pagal poreikį arba kaupia ją, kai jos nereikia.
Tinkliniai šilumos siurbliai nėra naujiena – jie jau naudojami daugelyje kolegijų miestelių, tačiau pastarojo meto proveržiai gali pakeisti, jei bus įdiegta tinkama politika.
Masačusetso valstijoje, ne pelno siekianti organizacija HEET, siekianti sumažinti iškastinio kuro išmetimą, bendradarbiauja su dviem didžiausiomis valstijos gamtinių dujų įmonėmis, siekdama įrengti ir išbandyti tinklo šilumos siurblius kaimynystėje, tikėdamasi išplėsti technologiją. Trejus metus truksiantis „Eversource“ projektas nuo šios vasaros sujungs apie 100 namų ir įmonių. Keturi „National Grid“ bandomieji projektai, paskelbti vasarį, ištirs diegimą skirtingų tipų rajonuose. Reguliavimo struktūros keitimas, kad dujų komunalinės įmonės galėtų parduoti šiluminę energiją, dabar yra Masačusetso įstatymų leidžiamosios valdžios darbotvarkėje.
Masačusetso galimybių studijoje apskaičiuota, kad pakeitus rajonus nuo gamtinių dujų prie tinklo prijungtų šilumos siurblių, šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimas iš šildymo, vėsinimo ir buitinio karšto vandens iki 2050 m. sumažėtų daugiau, nei 90 %. Norint pasiekti šį dramatišką rezultatą, reikia imtis politikos ir planavimo laimėjimų.
Geresnis oro kondicionierius
- Caroline Winslow ir Radhika Lalit yra nepriklausomos ne pelno organizacijos RMI (anksčiau Rokio kalnų instituto) vadovės, kurios užsiima pasaulinės energijos sistemos dekarbonizavimu.
Daugelis žmonių mano, kad gyvenamųjų patalpų oro kondicionieriai yra tik dar vienas buitinis prietaisas. Tiesą sakant, didesnis erdvės vėsinimo naudojimas, ypač besivystančiame pasaulyje, yra viena didžiausių galutinio naudojimo pavojų mūsų pasauliniams klimato tikslams.
Tačiau yra sprendimas. Kuriami nauji, labai efektyvūs kintamosios srovės įrenginiai gali tapti galingomis priemonėmis, padedančiomis švelninti šylantį klimatą ir prie jo prisitaikyti, tuo pačiu suteikiant žmonėms galimybę gyventi geresnėje aplinkoje.
2018 m. mūsų įmonė RMI ir kita ne pelno organizacija „Mission Innovation“ kartu su Indijos vyriausybe inicijavo konkursą, kuriame ieškoma klimatui nekenksmingų aušinimo technologijų, kurias būtų galima komercializuoti ir per ateinančius kelerius metus pateikti rinkai.
Laimėję prototipai – iš Japonijos gamintojo Daikin Industries ir partnerio Nikken Sekkei Ltd. bei Kinijos gamintojo Gree Electric Appliances Inc. ir partnerio, Tsinghua universiteto – sujungė hibridines garų suspaudimo sistemas su klimatui nekenksmingesniais šaltnešiais, kad sukurtų itin efektyvius patalpų kintamosios srovės įrenginius, turinčius 80 % mažesnį poveikį klimatui nei įprastas šiandieninėje rinkoje esantis modelis. RMI apskaičiavo, kad didesnės tokių itin efektyvių įrenginių kainos atsipirkimo laikotarpis būtų trumpesnis, nei treji metai dėl energijos taupymo.
Didysis trejetas
-- Gregory Nemet yra Viskonsino-Madisono universiteto La Follette viešųjų reikalų mokyklos profesorius, kurio moksliniai tyrimai daugiausia dėmesio skiria energijos technologinių pokyčių procesui ir jo sąveikai su viešąja politika.
Kad pasaulio ekonomika iki amžiaus vidurio gautų nulinę emisiją, turime judėti lengvai ir greitai. Tai reiškia, kad agresyviai plečiame tai, kas, kaip žinome, veikia ir yra įperkama – vėjo, saulės ir elektrinių transporto priemonių – pagal tai, kaip greitai mes pastatėme laivus ir lėktuvus Antrojo pasaulinio karo metais. Mažėjančios kainos, ekonomikos skaitmeninimas ir lankstesni elektros tinklai gali mums padėti tai padaryti.
„Didysis trejetas “ per pastaruosius 10 metų labai patobulėjo – saulės energija ir akumuliatoriai, elektra varomoms, transporto priemonėms yra 90 % pigesni, o vėjo energija – 50 % pigesnė.
Nors vėjo ir saulės energijos nėra visada, atsirandantis technologijų derinys leidžia sukurti patikimas energijos sistemas su dideliu kiekiu kintamųjų atsinaujinančių energijos šaltinių. Šios sistemos apima baterijas ir kitus energijos kaupiklius; nauja transmisija; derinant įvairius atsinaujinančius energijos šaltinius; energijos suvartojimo piko laikotarpiais mažinimo programos; patobulintas prognozavimas; ir kai kurios ribotos atsarginės priemonės, pvz., branduolinės ir gamtinės dujos su anglies dioksido surinkimu. Šis vis švaresnis elektros tinklas kartu su nuolat mažėjančiomis sąnaudomis ir didėjančiu elektromobilių pritaikymu taip pat ruošiasi tapti švaraus transporto sektoriaus šerdimi.
Ekonomikos skaitmeninimas padeda paskatinti šią transformaciją, be kita ko, elektros tinklą paverčiant išmaniais ir siūlant būdus iš esmės sumažinti medžiagų ir energijos suvartojimą, pavyzdžiui, naudojant bendrą mobilumą.
Šuolis į branduolinę energiją
- Seaveris Wangas yra Klimato ir energetikos programos bendras direktorius Breakthrough Institute – pasaulinio tyrimų centro, kuris skatina technologinius sprendimus aplinkos ir žmogaus vystymosi iššūkiams spręsti.
Pirmasis reaktorius Šidao įlankos naujos kartos atominėje elektrinėje Rytų Kinijoje pradėjo veikti gruodį. Šis etapas buvo sutiktas su menkai pasireiškusiu dėmėsiu, tačiau ateities kartos tai gali laikyti svarbiu šuoliu švarios energijos srityje.
Mažas, naujoviškas 200 megavatų reaktorius yra įdomus, nes be švarios elektros, jis gamina aukštos temperatūros šilumą, kurią būtų galima panaudoti, siekiant padėti dekarbonizuoti daug energijos naudojančias pramonės šakas, kuriose trūksta paruoštų švarios energijos alternatyvų.
Dauguma įprastų reaktorių šiandien gamina iki 300 laipsnių Celsijaus temperatūros išleidžiamus garus, kurie gali būti naudojami pramoniniams procesams, tokiems, kaip jūros vandens gėlinimas ir vandenilio elektrolizė, kurių metu vanduo dalijamas į vandenilį ir deguonį. Šidao įlankos reaktorius, kuriame, kaip energijos šaltinis, naudojami sferiniai kuro akmenukai, padengti grafitu, o kaip aušinimo skystis - suslėgtas helis, generuoja garą, kurio išleidimo angos temperatūra yra apie 560 laipsnių Celsijaus, o tai gali paskatinti dar daugiau procesų, tokių, kaip plastiko gamyba ir efektyvesnė vandenilio gamyba, aukštoje temperatūroje skaidant vandenį. Tokia technologija netgi galėtų palengvinti anglimi kūrenamų generatorių pakeitimą branduoliniais reaktoriais, o tai leistų plačiau panaudoti esamą elektrinių garo infrastruktūrą.
Atsižvelgiant į tai, kad Kinijos elektros tinklas yra naudojantis daug anglies, sėkmingas šio reaktoriaus dislokavimas suteikia vilties, kad pažangi branduolinė energija gali labai pakeisti klimatą daugiausiai teršalų išmetančioje pasaulio šalyje ir už jos ribų.
Reaktorius yra mažesnis, todėl jį galima lengviau statyti ir lengviau pritaikyti prie įvairių energijos poreikių, be to, jis nustato naujus geresnės saugos standartus, iš dalies dėl dizaino paprastumo ir labai atsparaus karščiui kuro. Galiausiai, Kinijos pastarojo meto sėkmėm statant branduolinius projektus užsienyje, reiškia, kad technologija gali išplisti visame pasaulyje greičiau, nei daugelis tikisi.
Oro valymas
– Michaelas E. Webberis yra Teksaso universiteto energijos išteklių profesorius ir rizikos fondo „Energy Impact Partners“ vyriausiasis technologijų pareigūnas.
Technologijos, kurios pašalina anglies dioksidą iš atmosferos, yra naudingos, jei norime pasiekti, kad išmetamųjų teršalų kiekis būtų nulinis, ir labai svarbios, jei norime sumažinti CO2 lygį iki to, koks jis buvo prieš pramonės revoliuciją.
Yra keletas anglies šalinimo būdų, pvz., sodinti daugiau medžių, surišti anglį dirvožemyje ir mašinomis tiesiogiai surinkti CO2 iš atmosferos. Ši paskutinė galimybė, žinoma, kaip tiesioginis oro gaudymas (arba DAC), yra ypač galingas, nes technologija yra modulinė, o tai reiškia, kad galime padaryti daug to paties dizaino kopijų ir ją galima panaudoti bet kur.
Skirtingai nuo kitų teršalų, anglies dioksidui svarbu ne jo išleidimo vieta, o bendras susikaupimas atmosferoje. Šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimas pramonės koridoriuose ir jų pašalinimas iš atmosferos atokiose vietose iš esmės turi tokį patį grynąjį poveikį, tarsi anglies emisijos nebūtų iš pat pradžių. Tai reiškia, kad DAC sistemas galime diegti ten, kur pigiausia energija joms eksploatuoti, ekosistemų poveikis mažiausias, o ekonominė veikla būtų sveikintina.
DAC sistemų moduliškumas reiškia, kad CO2 šalinimo sąnaudos per porą dešimtmečių gali sumažėti 90–95 %, kaip ir pastaruoju metu sumažėjo kitų modulinių sprendimų, tokių kaip vėjo turbinos, saulės baterijos ir ličio jonų baterijos, sąnaudos.
Tai ne fantazija: 2021 m. rugsėjį Islandija pradėjo naudoti geoterminę energiją, kad aprūpintų DAC sistemą, kuri pašalina CO2 ir visam laikui sulaiko jį po žeme. Dabar, kai žinome, kad tai veikia, reikia padidinti.
Saulės mikrotinklai
-- Alexandra von Meier yra Elektros inžinerijos ir kooperatyvo katedros docentė kompiuteriniam mokslui Kalifornijos universitete Berklyje. Ji taip pat vadovauja Kalifornijos energetikos ir aplinkos instituto Elektros tinklų tyrimų programai ir Informacinių technologijų tyrimų visuomenės interesais centre (Citris).
Klimato technologijos labiau paplistų, jei jos taip pat pašalins skausmo problemas, su kuriomis šiandien susiduria energijos vartotojai. Saulės mikrotinklai, padedami informacinių technologijų, gali būti toks sprendimas, galintis tuo pačiu metu sumažinti poveikį klimatui ir prisitaikyti prie jo.
Ko žmonės iš tikrųjų nori, kai kalbama apie energiją? Saugumas. Tai reiškia sveikatą ir saugą, komfortą ir žinojimą, kad jūsų būtiniausi poreikiai bus patenkinti net ir krizės metu, pavyzdžiui, nutrūkus elektros tiekimui, susijusiam su ekstremaliomis oro sąlygomis ar gaisru.
Saulės mikrotinklas, kuris gamina, kaupia ir paskirsto švarią energiją namams ir objektams vietiniame tinkle, yra geras atsakymas į šiuos poreikius ir poreikius. Jis gali integruotis į pagrindinį elektros tinklą arba atsijungti ir veikti autonomiškai, jei pagrindinis tinklas yra įtemptas arba nukrenta. Fizinės dalys - saulės baterijos, baterijos ir inverteriai - kurį laiką buvo tobulinami. Tačiau tai, kas nauja ir ateina, yra galimybė sujungti šiuos skirtingus kūrinius į judrius elektros tinklus.
Naudojant skaitmeninius įrankius ir duomenų mokslą, energijos poreikį dabar galima pritaikyti vietoje, kad jis atitiktų turimus išteklius, sumažinant elektrinių, kurias komunalinėms įmonėms reikia laikyti rezerve, skaičių. Svarbiausia yra suteikti vartotojams galimybę atskirti lankstų energijos naudojimą, pavyzdžiui, naudojimąsi sūkurine vonia, nuo būtiniausių poreikių, o tai dabar galima padaryti naudojant telefono programėles išmaniesiems prietaisams ir aptarnavimo skydams.
Tuo tarpu ryšius tarp klientų grupių pagal poreikį galima atidaryti ir uždaryti, naudojant modernius, komunikacinius grandininius skirstytuvus. Daugeliu dienų saulės mikrotinklai liks prijungti prie pagrindinio tinklo, prireikus importuos arba eksportuos energiją, kad padėtų subalansuoti apkrovą. Tačiau kritiniais atvejais jie gali saugiai veikti, kaip įvairaus dydžio energijos salos, palaikančios gyvybiškai svarbias paslaugas.
Toks pritaikomumas atvers neįkainojamą vietinio saugumo naudą ir toliau leis gauti nebrangią masinę energiją per makrotinklą. Tokiu būdu saulės mikrotinklai gali tapti lanksčiu ir prieinamu mūsų klimato iššūkių sprendimu.
Patobulintas energijos saugojimas
– Amy Myers Jaffe yra tyrimų profesorė ir Tufts universiteto Fletcher mokyklos Klimato politikos laboratorijos vykdomoji direktorė.
Akumuliatoriai yra labai svarbi technologija, plečiant atsinaujinančios energijos naudojimą, renkant saulės ir vėjo energiją, kai jų poreikis mažas, kad vėliau būtų galima jas panaudoti, kai prireiks daugiau elektros energijos.
Geros naujienos yra tai, kad, nepaisant tiekimo grandinės kliūčių, JAV namuose ir elektros tinkle montuojamas rekordinis baterijų kiekis. Blogos naujienos yra tai, kad dabartinė akumuliatoriaus technologija siūlo tik kelias valandas energijos tiekime. Reikalingos galingesnės baterijos sistemos, galinčios prailginti saugojimo trukmę arba mastą, o tai galėtų dar labiau užtikrinti saulės ir vėjo energiją.
Horizonte yra du tokie sprendimai. Stacionarios metalo-oro baterijos, pvz., geležies-oro baterijos, viename kilograme talpina ne tiek energijos, kiek ličio jonų baterijos, todėl šiam darbui atlikti reikia didesnio, sunkesnio akumuliatoriaus. Tačiau jie yra pigesni, geležis yra gausus metalas, o baterijas, kurių chemija veikia, metalui sąveikaujant su oru, galima pagal dydį ir sumontuoti taip, kad būtų galima kaupti ir iškrauti daug elektros energijos per dienas ar savaites. Nors patobulintos didelės geležies-oro baterijos netinka automobiliams dėl didelio svorio ir dydžio, per ateinančius porą metų gali tapti puikiu atsinaujinančios energijos atsarginiu šaltiniu, kad būtų išvengta tų metų laikotarpių, kai atsinaujinančios energijos gamybos sumažėjimas gali trukti dienas, o ne valandas.
Namų ūkiams baterijų konfigūracija, vadinama virtualia elektrine, taip pat turi didžiulį potencialą išplėsti atsinaujinančių energijos šaltinių naudojimą. Šios sistemos leidžia vietiniam komunaliniam paslaugų teikėjui arba elektros skirstytojui surinkti perteklinę energiją, sukauptą kelių namų ūkių baterijų sistemose, ir grąžinti ją atgal į tinklą, kai padidėja paklausa arba atsiranda gamybos trūkumas.
Žalesnė laivyba
- Ingrid Irigoyen yra Aspen instituto laivybos dekarbonizacijos iniciatyvos direktorė ir Taylor Goelz programos vadovė.
Manoma, kad jūrų laivybą sunku sumažinti dėl anglies dioksido, nes pramonė yra visuotinė, paskirstyta ir trūksta paruoštų švarios energijos alternatyvų. Tačiau dėl perspektyvių naujų technologijų, didėjančio visuomenės spaudimo ir reguliavimo susidomėjimo investicijos į nulinės emisijos laivybą pradeda įkaisti.
Elektrifikavimas yra geras pasirinkimas mažesniems laivams, plaukiojantiems trumpomis kelionėmis, pvz., 2021 m. Norvegijoje paleistas didžiausias pasaulyje elektrinis keltas. Tai dar nėra tinkamas pasirinkimas laivams, plaukiojantiems tarpvandenyniniais maršrutais, nes akumuliatoriai vis dar per dideli ir sunkūs, nors naujoviški baterijų keitimo būdai yra tyrinėjami.
Ilgesnėms kelionėms e-ammoniakas, vandenilio kuro, pagamintas, naudojant atsinaujinančią energiją, buvo nustatytas, kaip pagrindinis kandidatas, nors reikia padirbėti, siekiant užtikrinti saugumą. Amoniako energijos tankis yra didesnis, nei kai kurių kitų variantų, todėl jis yra ekonomiškesnis pasirinkimas dideliems laivams plukdyti per vandenynus. Ji taip pat gali sumažinti išmetamų teršalų kiekį per gyvavimo ciklą, jei atsinaujinanti energija naudojama, kaip energijos šaltinis.
Kiti pramonės atstovai investuoja į ekologišką kurą, kuris gali būti paruoštas naudoti greičiau, pavyzdžiui, e-metanolį, kuris gali būti pagamintas iš atsinaujinančios energijos pagamintą vandenilį derinant su anglimi iš tiesioginio oro surinkimo arba biogeninių šaltinių. Tačiau dauguma tyrimų prognozuoja, kad e-amoniakas ilgainiui nukonkuruos e-metanolį.
Norint įdiegti ir greitai išplėsti šiuos sprendimus, reikės politikos paramos, tarpsektorinio bendradarbiavimo ir privačių investicijų, tačiau nauda gali būti reikšminga.
Šiuo metu jūrų laivyba per metus išmeta maždaug 1 milijardą tonų šiltnamio efektą sukeliančių dujų, o tai prilygsta visų JAV anglimi kūrenamų elektrinių išmetimui kartu. Be įsikišimo laivybos išmetamųjų teršalų pėdsakas iki 2050 m. gali padidėti tris kartus, o tai kelia grėsmę Paryžiaus susitarimo tikslų įgyvendinimui.
EV baterijų naujovės
- John Paul MacDuffie yra Pensilvanijos universiteto Vartono mokyklos Macko inovacijų valdymo instituto vadybos profesorius ir Transporto priemonių ir mobilumo inovacijų programos direktorius.
Akumuliatorių medžiagų trūkumas plačiai laikomas elektrinių transporto priemonių augimo stabdžiu. Tačiau alternatyvios baterijų cheminės medžiagos, kurios sumažina arba vengia problemiškiausių žaliavų, gali apeiti šiuos apribojimus per ateinančius kelerius metus.
Dauguma elektromobilių gamintojų savo ličio jonų akumuliatoriams pasirinko nikelio, mangano ir kobalto derinį (NMC), nes jis užtikrina didžiausią galios tankį, taigi ir didesnį atstumą, už pinigus. Tačiau jis taip pat priklauso nuo dviejų probleminių mineralų – nikelio, kurio tiekimas yra ribotas, ir kobalto, kuris yra menkai prieinamas ir kamuojamas bėdų dėl nesaugios kasybos ir vaikų darbo išnaudojimo. Tam tikromis sąlygomis NMC baterijos taip pat gali užsidegti.
Kai kurie elektromobilių gamintojai, tokie kaip „Tesla“, dabar naudoja senesnę, pigesnę baterijų technologiją, žinomą, kaip ličio-geležies fosfatas arba LFP, kuri iš pradžių Kinijoje buvo naudojama motoroleriuose ir mažuose elektromobiliuose. Jis visiškai remiasi pigiais ir gausiais mineralais ir yra mažiau degus. LFP galios tankis yra mažesnis nei NMC, tačiau šį trūkumą galima įveikti patobulinus transporto priemonių dizainą.
Vienas iš testuojamų metodų visiškai pašalina baterijų išorinę pakuotę ir sluoksniais supakuotus elementus tiesiai įdeda į elektromobilio kėbulo ertmę. Ši konstrukcija taupo svorį ir padidina galios tankį, o kartu su programinės įrangos pakeitimais gali padėti alternatyvioms akumuliatorių cheminėms medžiagoms, tokioms, kaip LFP, užtikrinti ilgesnį įkrovimą.
Galų gale kietojo kūno akumuliatoriai, kurių kietas elektrolitas pagamintas iš įprastų mineralų, tokių kaip stiklas ar keramika, gali tapti pagrindine EV baterijų technologija. (Kol kas jų galima rasti tik širdies stimuliatoriuose ir išmaniuosiuose laikrodžiuose.) Kietasis elektrolitas yra chemiškai stabilesnis, lengvesnis, greičiau pasikrauna ir turi daug daugiau įkrovimo ciklų per visą tarnavimo laiką, nei ličio jonų akumuliatoriai, kurie priklauso nuo sunkiųjų skystų elektrolitų.
Apskritai šios naujovės yra geros naujienos tiems, kurie tikisi pagreitinti EV pritaikymą. Jie taip pat teigia, kad baterijos, toli gražu netapusios standartizuota preke, bus pritaikytos, nes automobilių gamintojai kuria savo transporto priemonių dizainą, o baterijų gamintojai kuria patentuotas platformas.” [1]
1. Climate Technology (A Special Report) --- The Technologies That Could Make All the Difference: We asked experts which innovations they think will be most transformative in addressing climate change. Their answers were wide-ranging -- and hopeful.
Price, Patricia.
Wall Street Journal, Eastern edition; New York, N.Y. [New York, N.Y]. 26 Apr 2022: R.1.
Komentarų nėra:
Rašyti komentarą