https://bodybydarwin.com
Slider Image

Realment podem deixar d’utilitzar combustibles fòssils?

2020
,

El mercat està preparat per aquestes solucions. El nostre paper és invertir ara perquè puguin escalar.

citació ": {" contingut ":"

Dawn Lippert

Per descomptat, no tothom anima. Els defensors dels combustibles fòssils alerten d’un repte massa greu. "Els hospitals, el tractament de les aigües residuals, l'aigua neta, la producció industrial, les xarxes de comunicacions, els iPads, etcètera, tots requereixen una quantitat abundant d'energia, afirma Mike Krancer, advocat i consultor d'energia a Pennsilvània i destacat partidari del fracking i el gas natural". provenir de renovables a un nivell del 100 per cent, no ara, mai, mai. "Fins i tot algunes de les persones que afavoreixen el vent, l’energia solar i la hidroelèctrica creuen que la confiança total en ell és una mala idea, fins i tot per a un petit estat insular." Un objectiu absolutament irrenunciable si voleu tenir una energia i una fiabilitat assequibles, afirma Charles McConnell, el director executiu de la Iniciativa Energia i Medi Ambient de la Universitat de Rice i exsecretari adjunt del president d’energies fòssils del president Obama.

Però l’argument no sempre és que a Lippert li agrada tenir. Assentant a un parc d’Honolulu, on es dedica a la formació de nous emprenedors, diu que les tecnologies que Elemental recolza avui ajudaran a crear un futur amb tecnologia verda que no només sigui possible, sinó inevitable. "El mercat està preparat per aquestes solucions", diu Lippert, posat a sota d'un arbre monkeypod. "El nostre paper és invertir ara perquè puguin escalar més i més ràpidament."

Durant la major part de la seva història, les Illes Hawaianes, situades a 2.500 milles de la massa terrestre més propera, van créixer energia. Durant segles, els habitants locals es van encendre amb l'oli del nou kukui, el fruit de l'arbre de l'estat. El 1887, van aconseguir electrificar el palau reial Iolani, quatre anys abans que Washington, DC, aconseguís electrificar la Casa Blanca.

El modernisme d'estil americà va canviar això. A mesura que la població anava creixent, també ho va fer la demanda de comoditats amb fam de poder. Fa només 15 anys, Hawaii va importar el 90 per cent del seu combustible anual, per valor de 5.000 milions de dòlars. La factura mitjana de l'electricitat domèstica era aproximadament quatre vegades la continental, tot i que els habitants locals utilitzen menys energia que la majoria de la nació.

el contingut està subjecte a drets d'autor.

Quina brisa

El món hauria de construir-ne 800.000 per produir la meitat de les seves necessitats diàries diàries. poder ",

La situació es va tornar tan esmicoladora que el 2008, l'estat es va fixar com a objectiu passar al 70 per cent de la potència neta per al 2030 mitjançant estalvis renovables i estalvi d'eficiència energètica com codis de construcció més durs. Lippert, que aleshores treballava com a consultor amb Booz Allen Hamilton a Washington, DC, estava entre els especialistes que van volar per elaborar un pla de joc. Tot i que demanava energia solar i biocombustibles, també preveia grans parcs eòlics en illes més petites, menys poblades com Moloka'i i Lanai, connectades a través d'un cable de mar profund a Oahu, amb els seus prop d'1 milió de residents i 9 milions de visitants anuals.

El temps era perfecte. Els panells solars xinesos barats i el raig de sol de Hawaii van impulsar la solar residencial del terrat des d'un 23 23 megavatios de capacitat projectada fins a 343 megavatios. Durant el funcionament, el governador Neil Abercrombie va impulsar una nova planta de gas líquid. Les converses en energia verda es van retrocedir. Van exigir una llei que impedís la contraversió, exigint que tot l'estat funcionés amb renovables.

Aleshores, la idea ja havia tingut lloc acadèmic a la part continental. Pocs anys abans, el 2009, Mark Z. Jacobson va ajudar a l’autor d’un treball innovador en Scientific American. Contesta matemàticament arguments clàssics de la multitud de combustibles fòssils: que les renovables són massa cares i poc fiables; que no són prou potents per als processos industrials; que per obtenir energia suficient pel vent i la solar, hauríem de cobrir una quantitat obscena de terra amb aerogeneradors o plaques solars.

L’any passat, Jacobson va plantejar un full de ruta perquè els Estats Units i altres 138 països aconseguissin un 100 per cent renovables per al 2050. El seu model informàtic demostra que la generació totalment verda podria ser més assequible i fiable que la graella actual, suposant que prioritzem l’emmagatzematge. A més de les bateries d’ions de liti, demana fer servir l’hidro bomba (en la qual s’utilitza l’energia solar del migdia per bombar aigua en pujada i després alliberar-la en moments de necessitat per alimentar les turbines baixant), els embassaments hidroelèctrics existents i l’emmagatzematge d’energia tèrmica subterrània ( UTES), en què bombes aigua calenta a cavernes, fosses excavades o forats avorrits al terra. A continuació, la calor s’emmagatzema a la terra circumdant, o de vegades en pedres, diàriament, setmanalment o fins i tot de temporada, i pot escalfar edificis quan calgui.

Aquest passat mes de juny, 21 acadèmics i investigadors energètics, molts dels quals afavoreixen les renovables, van refutar les idees més primerenques de Jacobson com a delirants. Segons van argumentar, la seva teoria requeriria que construïm prou emmagatzematge d’energia per expulsar dues vegades i mitja la capacitat d’energia de tota la xarxa nacional: 4 bilions de quilowatts per hora. Gairebé tot això consistiria en tecnologies UTES que encara no existeixen a escala comercial. Però la preocupació dels autors va ser igualment política. Els preocupa que els adversaris puguin fer servir tot o res res de Jacobson per disminuir el paper de qualsevol tecnologia verda a la xarxa. Tot i que l’energia solar ha crescut anualment un 68 per cent durant l’última dècada, continua representant només l’1 per cent de la nostra energia. Jacobson ha demandat l’autor principal de l’estudi per llibertat.

Com a acadèmics continentals, partidaris i polítics, es debat el moviment ecològic, el viatge ja està en marxa al Pacífic central. "És evident que a la nostra comunitat insular, som molt més conscients dels efectes del canvi climàtic, l'escalfament global i l'augment del nivell del mar el governador David Ige va dir el juny passat." El que fem afecta el nostre entorn perquè sabem que el lideratge pot començar a casa. "Va concloure que aquí a Hawaii podem fer una declaració i pot dirigir el món si és prou important per a nosaltres".

L’espai elemental de treball de pla obert l´estona de Honolulu, a l’altura de Honolulu és un lloc agradable, decorat amb imatges somrients de joves empresaris de tot el món. L'ambient és relaxat. És inusual entre els acceleradors per diverses raons, però el més evident és que tots cinc dels seus 19 empleats són dones i majoritàriament dones en els seus vint i trenta anys. A les reunions d’inici, Lippert reuneix els seus líders de l’empresa per obtenir actualitzacions i suport, però també per divertir-se, com els pícnics a la platja, on tothom participa en l’art tradicional d’enrotllar taro arrel en poi, un menjar local. Sovint, organitza els seus intensos novells en cercle, els demana que posin les mans i realitzen animacions.

La seva organització és única per un altre motiu. És una empresa sense ànim de lucre que inverteix en tecnologies comercials. Com a tal, normalment sol tenir prou una participació en una empresa, per la qual cosa, si té èxit, Elemental pot participar en els ingressos per finançar encara més somiats tecnològics. De la dotzena d’empreses Lippert i el seu equip de selecció financen cada any més de 450 sol·licitants han de tractar un bloqueig energètic específic a Hawaii amb una solució que algun dia podria treballar a una escala més gran. A més d'un finançament de fins a un milió de dòlars, Elemental ofereix a les empreses l'oportunitat de crear un projecte pilot estatal que posarà a prova la seva tecnologia i si poden guanyar diners.

A primera vista, la generació d’energia aquí podria semblar fàcil. Les vuit illes de l'estat són riques en recursos: sol, vents comercials i un volcà actiu, que proporciona al voltant del 30% de l'electricitat de la Gran Illa de la geotèrmia. Però Colton Ching, un oficial de serveis públics que supervisa la transició, assegura que, fins i tot si l'estat utilitzava tots els terrenys apropiats per a eòlica i solar a escala d'utilitat, encara obtindrà Oahu, amb poc més de dos terços de la població de l'estat. una mica més del 70% de les seves necessitats energètiques. "

Una de les coses que els empresaris de Lippert volen proporcionar és l'altre 30 per cent. Ella em dirigeix ​​cap a un turó situat a la riba nord d’Oahu, on una empresa anomenada TerViva ha plantat 50 impressionants hectàrees d’arbres de pongamia. Una espècie asiàtica i asiàtica del sud-est asiàtic, l’arbre té unes fulles verdes amples que produeixen gruixos de flors. Es converteixen en beines amb llavors molt olioses que es poden processar en un combustible renovable.

La paraula "biocombustible" deixa un mal gust en algunes boques, a causa de la debacle que era l'etanol de blat de moro: intensiu a la terra, dur al sòl, relativament car. Però la pongàmia és econòmica i econòmica. Cremar un galó de combustible de les seves llavors produeix gairebé tanta energia com un galó de gasoil. És un arbre lleguminós rar; posa més nitrats al sòl del que es treu. I, per descomptat, els arbres treuen contínuament diòxid de carboni fora de l’aire. Com que el cultiu és de llavors, les plantes no han de ser tallades i el sòl no s'ha de tallar. Algunes de les plantes elèctriques d'Oahu poden cremar oli cru de pongàmia. TerViva ha convertit el petroli en biodièsel i fins i tot en combustible amb jet que compleix les especificacions del motor d'avió.

Convertir les beines dels arbres en combustible a raig és un bon truc. El veritable repte és imposar coherència en les renovables que surten amb el vent i els núvols. Els propietaris que es basen en l’energia eòlica no volen llums intermitents, que representen uns segons quan la xarxa perd energia d’una font i s’afanya a substituir-la per una altra. Les futures xarxes han de subministrar energia d’aquestes fonts intermitents sense que falti un electró.

Lisa Laughner, ex executiva de Rolls-Royce i la seva companyia, Go Electric, estan tractant de resoldre això. El seu equip, recolzat per Elemental, ha instal·lat maquinari i programari al Camp HM Smith, seu del Comando Pacífic dels Estats Units, a Oahu. L’engranatge controla els patrons de flux d’energia fins al mil·lisegon i ajuda a controlar la microgrid de 5 megawatt d’alta seguretat del camp, que integra generadors de gasoil i solar.

Però qualsevol futur renovable ha d’incloure un emmagatzematge fiable que pugui excedir l’energia excedent del vent i del solar, i després alliberar-lo al comandament. Fins ara, els operadors de xarxa han trobat dues solucions. Un és el tipus d’emmagatzematge que es troba a les bateries. Un altre es basa en l’emmagatzematge de facto: dispositius intel·ligents que controlen la demanda d’energia dels aparells, fent una mediació entre els temps de producció punta i els de demanda màxima. Lippert i el seu equip estudien les dues solucions. A la segona galleda, han recolzat una empresa anomenada Shifted Energy.

Els hospitals, la indústria i els iPads requereixen tones d’energia. Això no provindrà del 100% de renovables, mai.

citació ": {" contingut ":"

Mike Krancer, advocat d'energia

Shifted ha tornat a instal·lar els seus dispositius interactius en xarxa amb escalfadors d'aigua a Kapolei Lofts, un complex d'habitatges assequibles. Durant el dia, quan hi ha excés de solar a la xarxa, els dispositius poden encendre els escalfadors (quan pocs són a casa i utilitzar-los) per escalfar prèviament H2O a les dutxes de la nit. Equipant 1.000 escalfadors d'aigua amb aquests dispositius, Shifted estima que genera fins a 3 megavatios d'emmagatzematge de l'excés solar.

Els propietaris encanten aquest projecte perquè estalvia diners en les factures d’electricitat. Els governs els encanten perquè aporten menys afluència a la revolució de les renovables. I els serveis públics els encanten, perquè són 3 megavatios, suficients per alimentar fins a 1.000 habitatges, que no ha de produir i lliurar durant la màxima demanda nocturna.

Els escalfadors d’aigua no són l’única eina de l’arsenal d’alternatives de l’emmagatzematge de Lippert. Des de l'inici de la Revolució Industrial, les empreses han utilitzat volants metàl·lics com a dispositius d'emmagatzematge cru. Els discos de filatura pesada mantenen energia cinètica en la seva rotació. Però, pel seu pes (100 lliures o més) i la fricció dels coixinets, tradicionalment permeten uns minuts de subministrament d’emergència. Això podria canviar amb una empresa que Elemental manté el nom de Amber Kinetics.

El 2009, Edward Chiao, titulat en enginyeria de la UCLA, es va unir amb Seth Sanders, un professor de la UC Berkeley que havia investigat els volants des dels anys 90, per fundar Amber. Junts van construir un contenidor tancat al buit i van col·locar un disc d’acer de 5.000 lliures en un cargol dins i sota d’un imant. L’imant impedeix que la roda exerceixi massa força cap avall sobre els coixinets de boles i s’alenteixi. L’energia solar diürna pot girar la roda i, després de la posta de sol, pot alliberar fins a 32 quilowatts hores d’electricitat (suficient per alimentar una casa mitjana dels Estats Units durant un dia). En teoria, els volants es podrien ampliar per alliberar centenars de megavatios fins a quatre hores, suficient per a la màxima demanda del vespre. Amber està provant el seu volant a Hawaiian Electric per avaluar-ne la fiabilitat i la rendibilitat en alleujar la sobresaturació solar de Oahu durant el dia. Peter Rosegg, portaveu de Hawaiian Electric, assegura que la utilitat està oberta a això i a totes les formes d’emmagatzematge. Està previst que les bateries dels cotxes elèctrics passin algun dia a un paper important en el canvi de demanda.

És finals d’estiu i Lippert i jo anem caminant pel centre d’Honolulu. El sol està fora i l’optimisme natural del clima és gairebé opressiu. Lippert està preparant una formació de tres setmanes per a un nou grup d’empresaris, en què romandrà una nit fins a les 2 del matí cantant karaoke amb ells. Ara mateix, està refrescada i entusiasta. Li demano el punt de pressionar al 100 per cent. No arribaria als 70 a ser prou bons i deixaríem que el gas natural s’ocupés de la resta? Ella admet que el darrer 30 per cent és “exponencialment” més difícil que els primers 30, però argumenta que l’esforç val la pena de totes maneres. “Hi ha el perill de no fer això?”, Diu. "El risc de no fer-ho és més gran que el de fer-ho."

I, assenyala, Hawaii ja està demostrant que els escèptics estan malament. L’ús renovable va augmentar del 8 per cent el 2008 al 27 per cent el 2017. A més, l’estat té un calendari agressiu per llançar més 400 megavatios de vent i solar en un futur proper. Basant-se en aquest ritme, Hawaiian Electric va publicar recentment un informe que estimava que assoliria l’objectiu del 100 per cent cinc anys abans del que preveia la llei o el 2040.

Aquesta perspectiva es basa en alguns supòsits no demostrats. Amb vista al cap de vint anys, per exemple, el pla elèctric de l’Estat diu que obtindrà centenars de megavatios de vent en alta mar mitjançant l’ús de turbines flotants, ancorades al fons del mar. Això no s’ha fet enlloc a una escala assequible, però Hawaii té prou fe en la tecnologia emergent per incloure-la.

I l'Estat, com tots els llocs 100% renovables, aposta per cotxes elèctrics en la seva forma de transport futura. Les bateries del cotxe tindran un paper crucial a l’hora de treure l’excés d’energia de la xarxa durant les hores solars màximes i tornar-lo a la nit si cal. Hawaii té la segona penetració més gran dels cotxes elèctrics als Estats Units, però és encara menys de l’1 per cent.

Després de cinc anys, Lippert pot afirmar que un manipulador d’empreses s’està convertint en viable comercialment. El contracte de Go Electric per a microgrids intel·ligents a Camp Smith ha resultat tan reeixit que va guanyar treballs similars a la base d’entrenament del Fort Custer de l’Exèrcit a Michigan i al Tooele Army Depot a Utah. Un altre, Stem, que utilitza programari d’aprenentatge per automatitzar l’estalvi d’emmagatzematge d’energia per a escoles i empreses, a més de proporcionar serveis de xarxa a serveis públics, té 29 clients a Oahu i els guanya a Califòrnia.

Per descomptat, no totes les tecnologies estatals no hauran de ser portàtils. L’electricitat renovable necessita adaptar-se molt als recursos naturals locals. Llocs més enllà d'aquestes minúscules illes volcàniques ja ho han descobert. Islàndia, que té una geotèrmia excepcional, i Noruega, que té hidros abundants, han mantingut gairebé el 100 per cent durant anys. A Denton, Texas, on bufa el vent, els funcionaris esperen que la ciutat estigui completament eòlica i solar a finals d'aquesta dècada. Burlington, Vermont, la primera ciutat nord-americana a tenir el 100 per cent, crema encenalls de llenya locals per obtenir combustible i té força hidro dels seus rius i preses. Moltes altres ciutats han avançat significativament; Las Vegas diu que tots els seus edificis municipals funcionen amb solar.

Per què tots aquests esforços semblen demanar-nos, hem d'estar destinats a cavar dinosaures del terra i cremar-los per fer que els nostres cotxes vagin i les nostres torradores? Fa aproximadament 150 anys, ningú no pensava que podríem convertir la llum del sol en electricitat; Al 1876, algú va descobrir que el seleni, quan estava exposat a la llum, podria fer això. L’energia solar es va col·locar a les vores de la societat durant un segle abans que els humans trobessin la voluntat de fer-la assequible i eficient. Però, un cop succeït això, l'augment del solar ha estat similar a l'estrella del rock durant la nit nocturna de la representació de YouTube a l'atracció de l'estadi en una dècada curta.

Lippert creu que hi ha altres superestrellas. Per ella, el fet que un simple volant, amb uns pocs retocs intel·ligents, pugui resultar ser una força d’energia és engrescador més enllà del que qualsevol havia imaginat. La gent no tenia ni idea que un volant és una solució, em diu Lippert. Això era desconegut. Això és el que m’emociona.

La terra és una bateria

Oblideu els magatzems plens de cèl·lules d’ió de liti: Aviat emmagatzemarem l’energia renovable a la brutícia i agafarem-la quan ho necessitem. energia

Les plaques solars generen molta energia els dies d’estiu. No és tant a l’hivern, sobretot a les climes del nord. Si pretenem aprofitar les energies renovables, és clau l’emmagatzematge de les coses que s’utilitzaran més tard. L’emmagatzematge d’energia tèrmica subterrània permet als enginyers agafar un excés d’energia, evitar-la sota terra i estalviar-la allà indefinidament.

Les cavernes existents, les roques subterrànies, o fins i tot forats artificials, són llocs ideals per combatre el suc. El procés és força senzill:
Panells solars a les teulades say, garatges tubs de calor omplits de glicol, un compost orgànic conductor utilitzat en anticongelant. El glicol calent viatja a una estació d’energia on transfereix la seva calor a l’aigua. Alguns dels H2O escalfats surten a les canonades de les cases properes, proporcionant dutxes calentes. L’excés de calor es dirigeix ​​a l’emmagatzematge a llarg termini, centenars de canonades en forats perforats de fins a 120 peus de profunditat. L’aigua calenta es mou per aquests tubs, escalfa la terra a uns 175 graus, es refreda i després es torna a l’estació d’energia on es repeteix el procés. Com que la terra aguanta la calor, la pot retornar a les canonades d’aigua a l’hivern.

Leslie Kaufman, col·laboradora habitual de PopSci, escriu sobre el canvi climàtic i les energies renovables.

Aquest article es va publicar originalment al número de gener de gener i febrer del 2018 sobre Power Science.

Vaig flotar en zero-g amb l'ex astronauta Scott Kelly

Vaig flotar en zero-g amb l'ex astronauta Scott Kelly

Com construir un canó impulsat per vapor inventat per Da Vinci

Com construir un canó impulsat per vapor inventat per Da Vinci

Cinquanta peus de gel d'altura de cinquanta metres d'altura podria fer difícil aterrar a Europa

Cinquanta peus de gel d'altura de cinquanta metres d'altura podria fer difícil aterrar a Europa