В Японії з’явився електромобіль, здатний рухатися без батареї, за рахунок руху по спеціальній дорожній поверхні, яка і живить його необхідної енергією.
Автором проекту є Технологічний університет і компанія, що займається будівельними роботами. На даний момент проходять тестування прототипу. Авто є моделлю, в покришках якої розміщена сітка зі сталі. Дана сітка стикається з поверхнею дороги, де також знаходяться сталеві пластини, за рахунок чого і відбувається зарядка. На спеціальному полігоні є дорога, довжина якої сягає 30 метрів. За нею авто і пересувається зі швидкістю 10 кілометрів на годину.
Передбачається, що в майбутньому є цілком можливість обладнати окремі дороги сталевими пластинами, які передають електроенергію. Можна не будувати нове дорожне полотно, а впровадити відповідне обладнання в деякі ділянки, де електромобілі зможуть час від часу підключатися до нього. Це означає, що частину шляху машина буде їхати з підключеним акумулятором, а частину з відключеним.
Климчук Андрій
Японський електромобіль без батареї
В Нідерландах вже незабаром можуть заборонити автівки з бензиновими і дизельними двигунами
Нижня палата парламенту Нідерландів наполягає на тому, щоб повністю заборонити купувати і продавати бензинові і дизельні мотори на території країни вже з 2025 року, мотивуючи це в першу чергу боротьбою за екологію. Проект має на меті, що нідерландцям і гостям країни можна буде купувати у дилерів лише електротранспорт: радикальна ініціатива передбачає заборону на торгівлю не тільки автомобілями з традиційними ДВС, а й різноплановими гібридами. Втім, не виключено, що водневим машинам все ж дозволять отримувати нідерлвндську “прописку”.
У проекту тут же знайшлися антагоністи, які стверджують, що дев’яти років для наведення такого екстравагантного порядку в Нідерландах явно недостатньо. За словами одного з членів Кабінету Міністрів, буде прекрасно, якщо до оголошеного терміну продажу електромобілів буде досягнуто хоча б на 15%. А лідер однієї з парламентських партій заявив, що “треба бути божевільним, щоб прийняти цей план до роботи”, уточнює видання NL Times.
Захисники ж проекту стверджують, що він не тільки цілком здійснимий, але і знаходиться “на пульсі” відповідно до сучасних трендів. Крім того, немає ніяких підстав припускати, сучасні технології, що розвиваються величезними темпами раптом зупинять свою еволюцію.
Структура плоских сонячних панелей
Всі сонячні панелі побудовані за одним і тим же принципом: “чорна” поверхня, призначена, щоб поглинати сонячне світло, генерувати тепло і передати його на теплоносій (гликоль), що циркулює в цій сонячній системі.
Основним компонентом будь-якої сонячної панелі є поглинач, від якого в значній мірі залежить ефективність колектора, а також довговічність його роботи, поглинач зазнає складних робочих умов – низьких і високих температур. Якість матеріалів і технології виробництва тут відіграють вирішальну роль.
Плоскі сонячні колектори складається з таких основних елементів:
Абсорбер – складається з листа міді або алюмінієвих труб, або також з труб виготовлених з міді або алюмінію. Поглинач покривають шаром, який поглинає сонячне випромінювання. Селективний шар має характеристику високого поглинання сонячного випромінювання (переважно від 90 до 95%), при низькому інфрачервоному випромінюванню (переважно 5 ÷ 10%). Поглинаючий шар може бути виготовлений на основі чорного хрому, як в сонячній панелі типу KS2000 SP / SLP або оксиду титану і кремнію. Поглиначі, які використовуються в сонячних панелях компаній Hewalex пропонуються в 3-х варіанти, як:
– мідь-мідь (мідний лист – мідні труби): KS2000 TP / KS2000 TLP і SP / SLP.
– алюміній-мідь, панелі типу KS2000 TP AC / TLP AC
– панелі типу алюміній-алюміній, панелі KS2000 TP Am / Am TLP
Трубопроводи – труби, які здійснюють прийом тепла, яке виділяється з абсорбера, можуть бути у вигляді паралельних трубок – так звана арфова система або форма обмотки (котушки). Система арфа використовується в сонячних панелях KS2000 в якості стандартного рішення для ефективної передачі тепла від абсорбера і при цьому низького опору потоку. Тільки в панелей, виготовлених повністю з алюмінію алюмінієві труби виконані у вигляді меандру (панелі типу KS2000 TP Am / Am TLP) застосовують з технологічних причин. В порівнянні з арфовою системою полегшується виготовлення панелей з меандровою системою – зменшується (з 18-ти до 2-х) кількість зварних з’єднувальних трубопроводів всередині збиральних труб сонячної панелі. У випадку з алюмінієм це важливо.
Корпус. Завдання – захищати панель від впливу зовнішніх чинників і втрат тепла. Він виконує дуже відповідальну роль завдяки його жорсткості, герметичності і механічній міцності, а також від нього залежить ефективность роботи і довговічність сонячної панелі. Корпус сонячних панелей KS2000 виготовляються з алюмінієвих профілів з можливістю їх малювання в сіро-коричневому кольорі (RAL 7022). В сонячних панелях з арфовими абсорберами теплоізоляція в нижній частині корпусу виконана з мінеральної вати товщиною 55 мм., а з меандровими абсорберами – 50 мм. Крім того, бічні стінки ізольовані за допомогою мінеральної вати товщиною 20 мм. Це забезпечує низькі втрати тепла в навколишнє середовище, в той час як ізоляція стійка до великих робочих температур.
Захисне скло – захищає колектор від втрати тепла і впливу зовнішніх умов. Скло, що використовується в сонячних колекторах спеціально адаптоване до механічних навантажень (падання снігу, вітер) та механічних ушкоджень (тест на ударостійкість сталевою кулькою вагою 150 г.). Необхідно також забезпечити максимально високу сонячну проникність (наприклад, найнижчий клас U1 має більше 90%) в сонячну панель, тому має знижений вміст заліза. Скло, що використовується в панелях компанії Hewalex має коефіцієнт пропускання на 91,6%. Є також захисне скло для отримання ще більшої продуктивності, виготовлене з так званого AR антиблікового скла, яке має коефіцієнт пропускання близько 97%. Проте, вартість їх виготовлення, а також відсутність багаторічного досвіду в спостереженніі параметрів при тривалій експлуатації сонячної панелі, на даний час обмежують більш широке використання антиблікового скла.
Конструкція сонячної панелі має значення для користувача, тому повинна зберігати високі технічні характеристики протягом усього періоду. Підтвердженням якості сонячної панелі є її відповідність вимогам EN 12975, яка передбачає випробувальний цикл, що імітує її 20 років експлуатації. Протягом декількох років на європейському ринку в цій сфері існує сертифікат Solar Keymark, який надається тим сонячним панелям, які успішно пройшли незалежний науково-дослідний інститут з EN 12975 випробувань.
Біопаливо з морських водоростей
В недалекому майбутньому мінеральні та органічні запаси земних надр перестануть задовольняти всезростаючі енергетичні потреби цивілізації. Вже сьогодні з’явилися технології, що дозволяють виробляти на основі багатьох видів рослин органічне біопаливо. Але вирощування таких культур призводить до виснаження земельних ресурсів. Попросту кажучи, верхній і тонкий родючий шар гумусу поступово виснажується, що може вивести з використання мільйони або й мільярди гектарів орних угідь. Продовольча проблема з кожним роком на планеті постає все гостріше.
Розвіданих і перспективних родовищ мінеральних корисних копалин – вугілля, нафти і газу, за прогнозами залишилося максимум на кілька десятиліть. Тому погляди вчених звернені на невичерпний, практично, ресурс біомаси Світового океану. На жаль, вся історія технічної цивілізації переконує в тому, що людський розум працює на власне знищення. Хотілося б вірити в наявність інстинкту самозбереження, коли відсутні мотиви вищого порядку, але сподіватися на це почуття – справа невдячна. Там, де існує хоча б невелика вигода і можливість отримання прибутку, всі інші категорії моралі і моральності не враховуються.
Західний меркантильний стиль життя впевнено завоював всі простори і тепер веде нас до невідомого майбутнього. Матеріально-валютна свідомість зумовила вчинки не тільки конкретних особистостей, але й стала переважаючим початком всього суспільного устрою сучасного світу. Звідси тяжкий екологічний стан планети, і всеростаюча різниця рівня життя між невеликою групою “еліти” і більшою частиною населення планети. Технологічна гонка призводить, в результаті, до вимирання людства. А біопаливо стане енергетичним ресурсом “золотого мільярда” після втілення в життя соціальних та економічних експериментів над людьми.
Як би не іронізували з приводу конспірології деякі завзяті прихильники всесвітнього благоденства, але те, що зараз відбувається з цінами на нафту, – чергове підтвердження теорії змов. Як в 80 роки XX століття “раптове” падіння світових цін на нафту поховало Радянський Союз, так і сьогодні повторюється перевірений сценарій по відношенню до Росії. Хоча Кремль і сам для цього постарався. Якби він хоча б трохи вирішив відійти від радянського способу мислення, наприклад, в сфері розвитку технологій виробництва біопалива, то сьогодні ці американські санкції виглядали б не такими дошкульними. Однак саме ці діячі і не бажають підписувати Кіотський протокол.
Ціна на “чорне золото”, що довгий час трималсь в межах 100 $ дала можливість реалізації незатребуваних технологій отримання енергоресурсів з альтернативних джерел. Одним методам видобутку таких енергоресурсів заважали лобістські інтереси нафтових корпорацій, іншим – недолік наукових і технологічних можливостей, третім – ще щось. Але, нарешті, реальна загроза залишитися без світла, тепла і бензину змусила всіх напружитися і нарешті взятися за неосвоєні перспективи, одним з яких стало біопаливо.
Адже простого громадянина нафта цікавить не в зв’язку з тими чи іншими політичними подіями. Головна його турбота – це вартість бензину на заправці і ціна комунальних послуг. Матеріальне благополуччя сьогодні важливіше якоїсь незрозумілої екологічної загрози завтра або чим там ще лякають освічені мужі?
І ось біопаливо, як один з видів нового класу високооктанових бензинів, до речі, екологічно чистішого своїх нафтових аналогів, все частіше з’являється на бензоколонках. Бензин і гас в основному використовуються в автомобільній і в авіаційній галузях. Вони залишаться головним енергетичним компонентом ще на невизначений період часу. Розвиваються альтернативні джерела палива – електричні, сонячні батареї та інші, але вони поки не досягли вирішального значення для повного витіснення двигунів внутрішнього згоряння. Про термоядерну чи іншу екзотичну енергію і говорити не доводиться. Тому біопаливо залишається реальним засобом заміни нафти.
Оскільки природні запаси, що накопичуювалися за мільйони років, не розраховані були на настільки їх активну експлуатацію культурною цивілізацією, то доведеться їй знаходити нові способи і форми задоволення своєї жадібності. Поновлювані природні ресурси дуже різноманітні, але не всі дають швидкий економічний ефект, що явно не задовольняє апетити транснаціональних корпорацій. Сьогодні активно впроваджується спосіб застосування спирту, як самостійного виду палива, так і основи для виробництва біологічних компонентів, що перевищують коефіцієнт корисної дії двигунів внутрішнього згоряння. Такі сполуки виконують крім екологічної функції ще й інші – значно економлять фінансові ресурси для збільшення працездатності рухової апаратури і обладнання. Їх застосування збільшує термін експлуатації. Такий варіант дуже привабливий. Але районів, де можна вирощувати культури, придатні для спиртоваріння і з необхідним ступенем економічної вигоди, на Земній кулі зовсім небагато. Крім того, витрати на виробництво етилового бензину з різних біокомпонентів перевершують їх енергетичний потенціал. Так, наприклад, співвідношення використаної енергії у виробництві бензину з целюлози до отриманої становить всього лише 10%. Існують варіанти виготовлення палива з рослинних масел, що були у вжитку, але і вони кардинально проблему не вирішують. Всі ці виробництва межують на межі економічної вигідності і при найменших цінових коливаннях призводять до зупинки виробництва. А виробляти бензин з зерна, коли мільйони людей голодують, а ще більше недоїдають, якось не етично.
З середини минулого століття вчених розвинених країн привабила ідея використовувати в якості біопалива морські водорості. Це дійсно поновлюваний і колосальний резерв. Він відповідає підвищеним екологічним вимогам, його не потрібно вирощувати, витрачаючи додаткові кошти, просто підтримуй плантації в порядку та збирай врожай. Так, водорості, крім великої маси виходу з одного квадратного метра площі, дають до 50% готового палива з одиниці продукції, що значно більше, ніж у наземних рослин. Потім енергетична криза 70-х років кілька відновила інтерес до розвитку альтернативних технологій, але ненадовго. Малобюджетні програми фінансування не дозволяли активно розвивати енергетику поновлюваних паливних ресурсів. Однак майбутнє зникнення мінеральних видів енергетичних запасів і порушення екологічної рівноваги змусило вчених багатьох країн почати активні розробки з дослідження і виробництва альтернативних джерел.
Що собою являють водорості з точки зору біології? Це водний організм, який може складатися з однієї клітини розміром з мільйонну частину метра. Але існують і багатоклітинні водорості-гіганти, що досягають довжини 40 метрів. Зміст в їх складі хлорофілу зумовлює можливість вироблення речовин шляхом поглинання кисню і перетворення його в органічний вуглець, який є основною формою біологічних істот на нашій планеті. Але найбільш цінними з енергетичної точки зору, як біопаливо, є дрібні водорості, що мешкають не тільки в морі, а й в прісних водоймах. Особливо їх багато утворюється на болотах і в замкнутих системах. Оскільки водорості належать до класу рослин, то сонце, вода і повітря є основними компонентами, необхідними для росту. В результаті фотохімічної реакції синтезуються біологічно активні речовини, що акумулюють в собі енергію сонця. Для живого організму головним енергетичним компонентом, крім вуглеводів, є ліпіди, тобто карбонові кислоти. Так ось, частка їх у загальній масі рослини становить від кількох до десятків відсотків. Звідси й підвищений інтерес дослідників до водоростей, як потенційного джерела енергії.
Для більшої наочності можна показати кількісні порівняльні характеристики вмісту жирів в наземних рослинах і в їх водних родичів. З акра займаної площі можна взяти галонів рідкого палива:
– Кукурудза – 18;
– Соя – 48;
– Сафлор – 83;
– Соняшник – 108;
– Ріпак – 127;
– Пальма 635;
– Водорості (природні умови) – 1850;
– Водорості (лабораторні показники) – 5000 – 15000.
Щоб ці цифри остаточно вразили україномовного читача, можна перевести галони в літри, а англійські акри – в зручні нам квадратні метри. Один галон становить майже 3,8 літра, а акр дорівнює 4,046 кв. метрам. Тепер можна уявити наскільки більша «врожайність» морських рослин в порівнянні з сухопутними. А якщо запитати у агронома, як виснажують землю, наприклад, соняшник чи ріпак, то він скаже, що після них без внесення органічних і мінеральних добрив врожайність падає катастрофічно.
Ще більш вражаючі результати були отримані після спеціальних досліджень американськими вченими в 70-х роках XX століття. Найбільш ефективними виявилися крем’яні та зелені мікроводорості. На площі в п’ятсот тисяч акрів в пустельній зоні з водних рослин можна отримати сім з половиною мільярдів галонів бензину. Для вироблення такої ж кількості біопалива з ріпаку необхідно засіяти майже 60 млн. акрів самого родючого ґрунту.
Віджимаючи отриману масу, виробник може розраховувати на отримання 60-70% жирів. Це вже дуже серйозна заявка на лідируючі позиції в сфері отримання енергоресурсів. Такими даними зацікавилося військове відомство США і відновило раніше закриті програми зі створення рослинного гасу для військової авіації. Знамениті університети і енергетичні компанії, що фінансуються Пентагоном знову почали активно розробляти цю тематику.
Природно, в цей час нерозумно закинути нафтові і газові родовища і зайнятися розведенням настільки перспективних водоростей. Скептики тверезо попереджають про передчасність таких кроків. Причин кілька. По-перше, для вирощування біомаси створюють спеціальні резервуари, обсягів яких ще явно недостатньо для досягнення комерційного рівня, що гарантує вигідний процес і отримання прибутку. По-друге, відсутня необхідна постійність в зростанні водоростей, яка задовольнить промисловим масштабами. Поки не створено систем, здатних масово виробляти біопаливо з водної маси.
Тут велике поле діяльності фахівців з генної інженерії, які витрачають свій час і наші гроші на перетворення їстівних продуктів в неїстівні. Після чого нормальні продукти стають отрутою.
Існують три основні способи перетворення водної флори в біопаливо, які застосовуються в звичайних маслобійних цехах для отримання соняшникової олії. Перший спосіб – це віджимання за допомогою пресів, звідки продукт надходить в маслоприйомник. Другий – це відділення або витяг в надкритичних умовах. Третій спосіб – це витримка з подальшим очищенням насиченого вуглеводню класу алканів-гексану.
При всій численності відомих лабораторій США, які займаються цією проблемою, кількісні показники ретельно приховуються. Це зрозуміло. Наукові та комерційні таємниці необхідно зберігати від цікавого погляду конкурентів. Вся ця таємничість цілком має на увазі можливість появи в недалекому майбутньому промислових установок з виробництва рослинної бензину. Втім, деяка інформація просочується, і в відкритих джерелах з’явилося повідомлення з університету в штаті Міннесота. Місцева лабораторія з пошуку технологічного способу отримання бензину з водоростей займається з зеленими водоростями. Стало відомо, що її співробітники борються за збільшення швидкості росту біомаси, збільшення виходу готового продукту, а також яким чином зменшити навантаження на навколишнє середовище при виробництві та переробці органічної сировини. Особлива увага приділяється проблемі нешкідливого усунення відходів.
Головними труднощами при отриманні великого обсягу маси є неможливість протікання процесу фотосинтезу в глибині рослин, що перевищує всього кілька сантиметрів. Сонячні промені не проникають в рослинну товщу і швидкість реакції падає. Вченим лабораторії вдалося побудувати такий реакторний біорезервуар, в якому поєднуються найоптимальніші варіанти надходження світла і необхідних речовин, що прискорюють фотосинтез.
Ще одним нетривіальним виходом, придуманим вченими, стало використання звичайних очисних споруд, в яких знаходиться величезна кількість речовин, які отруюють навколишнє середовище, але допомагають створювати біопаливо. Нітриди і фосфорні сполуки, вуглекислий газ та інші органічні матеріали безпосередньо заселяють зеленими водоростями, які виконують тепер подвійну функцію. Вони очищають воду і одночасно стають речовиною, придатною для виробництва органічного бензину.
Зменшення економічних витрат – одне з важливих завдань для отримання вигідного в промислових масштабах біопалива. За підрахунками, прийнятною буде вартість за галон в межах двох доларів. Для Міністерства оборони цифра і в п’ять доларів не стане фатальним результатом, хоча більше подобається – 3 долари. Пентагон заради своїх далекосяжних глобальних претензій згоден заправляти бомбардувальники і винищувачі за цією ціною, дещо високою для звичайного громадянина Америки.
Сьогодні інтереси «зелених» і корпорацій, які виготовляють бензин, практично співпали.
Проблеми ушкодження сонячних панелей
На думку американських хіміків, навіть незначні забруднення, які не виявляються за допомогою звичайних методів дослідження, негативно впливають на роботу сонячних батарей.
Якщо в сонячних батареях, зроблених з неорганічної речовини, передача заряду відбувається миттєво, то в батареях, зроблених з органіки, цього не відбувається. На контактах таких панелей створюються екситон. Саме вони несуть заряд до електронів.
Принцип пристроїв, зроблених з полімерів
Альтернативні енергетичні пристрої, зроблені з полімерів, працюють на основі того, що пара донор-акцептор поширюється по всій площі пристрою. Тому в таких сонячних панелях перенесення заряду здійснюється за взаємною схемою.
Саме тому продуктивність об’ємно-гетероперехідних конструкцій вища, ніж продуктивність пристроїв, зроблених з неорганічних матеріалів.
Недоліком полімерних моделей є їх висока чутливість до забруднення. Навіть незначні частинки бруду заважають просуванню переносників зарядів. Вони виконують функції пасток для екістонів, тим самим збільшують їх рекомбінацію і не дають доходити до електронів.
Американським дослідникам Алану Хігеру і Джільермо Базаново, які працюють над цією проблемою, вдалося з’ясувати, що провідники з полімерних сполук з різних серійних партій по-різному перетворять світлову енергію в електричну.
Дослідники виявили залежність вироблення електрики в таких приладах від маси молекули органічної речовини. Досліджуючи цю проблему, вдалося встановити, що маса електрона змінюється за рахунок присутності в донора забруднення, яке не видно неозброєним оком.
Дослідження довели, що для зниження продуктивності сонячних панелей з полімерів досить навіть самих мінімальних забруднень донора. Значення менше 1% здатні відчутно позначитися на продуктивності полімерної сонячної батареї. Про такий вплив забруднень на сонячні батареї до цього вченим нічого не було відомо.
За допомогою традиційних методів контролю над матеріалами для виробництва енергетичних панелей з полімерних матеріалів виявити такі мінімальні значення було просто неможливо. Тільки використання сучасного методу мас-спектрометрії і надточного обладнання дозволило розрізнити наявність домішки в донора.
Фахівці, що вивчають органічні р-функціональні системи здивовані тим, що такі незначні за своїм розміром домішки, які можуть виникати в ході синтезу основного органічного елемента сонячних панелей здатні так істотно впливати на їх продуктивність.
Як захистити органічні панелі?
На ринку прилади для перетворення енергії Сонця в електричну постійно знижуються в ціні за рахунок розвитку наукоємних технологій. Цей факт істотно збільшує популярність таких пристроїв у споживача.
Розробники тепер вирішують проблеми захисту таких виробів від зовнішніх чинників, які не тільки знижують продуктивність, а й можуть повністю вивести їх з ладу. Оскільки сонячні батареї розташовуються на відкритому просторі, то використовувати в якості захисної поверхні скло не можна. Дуже швидко воно може прийти в непридатність через дію несприятливих атмосферних впливів.
Самі панелі являють собою набір клітин, в яких відбувається накопичення фотонів сонячного світла. Матеріали, використовувані для виготовлення сонячних панелей, тендітні і вимагають додаткового захисту.
Якщо під час експлуатації буде пошкоджено захисне скло, то доведеться зайнятися ремонтом. Для зниження фінансових витрат можна використовувати низку зпходів. По-перше, не варто використовувати такі батареї в регіонах, де часто йде град або дмуть сильні вітри, які можуть зіпсувати захисне покриття сонячної батареї.
Крім цього скоротити витрати на ремонт можна за допомогою зменшення розміру самої панелі. Адже навіть якщо вона пошкодиться, то її заміна обійдеться дешевше заміни батареї більшого розміру.
Однак при покупці такого сучасного обладнання слід пам’ятати, що цілісна панель, що складається з дрібних сегментів, буде коштувати дорожче, ніж панель з великих елементів.
Можна захистити сонячні батареї за допомогою зміни нахилу їх під час негоди. Це допоможе зменшити силу удару граду під час негоди. Крім цього, під час граду або сильних поривів вітру можна закрити батарею спеціальними захисними покриттями, які потім знімаються після негоди.
В цілому проблема захисту енергетичних пристроїв, що працюють на сонячному світлі, залишається однією з актуальних сьогодні. Це перспективний вид альтернативної енергетики, проте, відсутність технічного рішення для їх захисту гальмує поширення такого обладнання.
Фyджісава – приклад “розумного” міста
У декількох десятках кілометрів на північний захід від Токіо було побудовано «екологічно розумне місто» Фуджісава. Відразу кілька японських компаній взяли участь у цьому проекті, який покликаний створити модель екологічного та комфортного поселення. Це свого роду полігон для тестування нових технологій, сервісів і соціальних ініціатив, які допоможуть гарантувати сталий розвиток. У Фуджісаві, завдяки технологічним, економічним і соціальним інноваціям «жити має стати краще, жити має стати веселіше», ніж в сучасних містах.
Цифри і факти
«Розумне місто» Фуджісава розташоване в 50 км. на північний захід від японської столиці Токіо. На площі в 19 гектарів, відведеній під забудову індивідуальними і багатоквартирними будинками, громадськими спорудами і комерційною нерухомістю, раніше розташовувалася одна з фабрик електроніки і побутової техніки корпорації Panasonic. Населення міста наразі становить близько 3 000 чоловік. Для них було побудовано 600 «розумних» котеджів і 400 помешкань в багатоквартирних будинках. Приблизний обсяг інвестицій в проект – 60 млрд. єн. Головним ідеологом і розробником міста виступила корпорація Panasonic, яка залучила понад 10 компаній-партнерів. Від «розумного» міста Фуджісави всього декілька кілометрів до узбережжя Тихого океану. Середня максимальна денна температура липня тут – 28 ° С, січня – 11 ° С. Клімат – вологий субтропічний.
Будинок
Загальна площа кожного двоповерхового будинку, розрахованого на сім’ю з 1-2 дітьми – 120-130 м2. Будуть будуватися ткож більші садиби, розраховані на спільне проживання трьох поколінь однієї родини. При цьому котеджі розміщені дуже щільно, жителям залишається лише трохи землі навколо під одну-дві клумби або паркувальне місце для одного автомобіля.
Щоправда, за японським уявленням ці особняки, навпаки, стоять вільно. Розробники проекту підкреслюють, що між будинками залишено не менше 160 см. вільного простору, що має забезпечити кожному будинку достатньо сонячного світла. Крім того, вулиці і пішохідні алеї між групами будинків розміщені таким чином, щоб прохолодний морський бриз сприяв зниженню температури влітку. Це дозволить жителям, наприклад, не залишати кондиціонер включеним на ніч, або переводити його в еко-режим, заощаджуючи електрику.
Якщо говорити про вартість таких будиннків, то в Японії таке житло по кишені успішним міським сім’ям високооплачуваних фахівців, менеджерів середньої ланки, власників невеликого або середнього бізнесу, тобто, верхньому прошарку середнього класу.
Інфраструктура та обладнання
Перша відмінність Фуджісави від будь-якого іншого поселення, яке кидається одразу в очі – сонячні батареї на даху всіх котеджів та інших будівель. Крім того, у кожного вдома можна помітити кілька металевих ящиків різного розміру з логотипами фірм Panasonic та Tokyo Gas. Це – екологічні генератори електрики і тепла з природного газу, що використовують технологію паливних елементів і які забезпечені великою батареєю. Вона здатна запасати електрику від генератора і сонячних батарей та разом з ними забезпечувати потім 3 дні автономної роботи в економічному «надзвичайному» режимі в разі аварії місцевої енергомережі.
Генератор спочатку здійснює паровий риформинг природного газу, в результаті якого утворюються оксид вуглецю і майже чистий водень. Потім в паливній комірці відбувається реакція, зворотна електролізу – водень та кисень (повітря) «збираються» в воду, попутно виділяється теплова енергія і електрика. Тепло йде на опалення будинку та підігрів води, а електрика використовується в побуті, запасається в ємнісні батареї або, якщо є надлишки, продається назад енергокомпаніям. Потужність такої «домашньої електростанції» не дуже велика – до 750 Вт., тому стає вкрай важливим використання батареї – вона запасає електрику вночі і вдень в період мінімального споживання, щоб його можна було використовувати ввечері. Зрозуміло, будинки Фуджісави підключені і до магістральної енергомережі, мета ж ENE-FARM цілкои очевидна – мінімізувати споживання з неї.
Передбачається, що в порівнянні зі звичайним селищем з такою ж кількістю будинків на тій же площі, Фуджісава буде споживати на 30% менше електроенергії, а свій «вуглецевий слід» (викиди CO2) скоротить на 70%. Що стосується водопостачання, за рахунок активного використання дощової води для господарських потреб і водозберігаючих технологій споживання води має зменшитися на 30%. Щоправда, воду і каналізацію «розумному місту» забезпечує «звичайне» місто-супутник Фуджісава, на території якого розташовано експериментальне еко-поселення.
Кожна домашня система управління електроенергією буде поставляти дані про виробництво і витрати електрики на міський сервер. Жителі через інтернет-портал, мобільні і Smart TV додатки або через настінний блок управління зможуть не тільки наочно побачити, як саме вони використовують електрику, а й отримати консультацію щодо оптимізації енергоспоживання. Наприклад, їм можуть порадити замінити певні старі побутові прилади, які витрачають найбільше електрики, на нові, енергозберігаючі.
«Розумні» прилади
Під час візиту до Японії з нагоди відкриття Фуджісави журналістам з Європи, Азії та Латинської Америки продемонстрували ряд побутових приладів, які вже зараз здатні економити енергію і воду в будь-якому будинку. Наприклад, пральна машина, що встановлює витрату миючого засобу, об’єм і температуру води в залежності від ступеня забруднення білизни або кондиціонер, який регулює температуру в будинку в залежності від наявності чи відсутності в ньому людей. Є навіть унітаз, який підігріває сидіння (такою функцією забезпечені більшість туалетних сидінь в «Країні сонця, що сходить») лише коли температура в кімнаті нижче певного рівня і в будинку є люди. Екологічний телевізор, в свою чергу, буде регулювати підсвічування залежно від освітлення в кімнаті і вимкнеться сам, якщо не виявить перед собою глядачів.
Світло
Panasonic є одним з найбільших виробників світлодіодних освітлювальних елементів, тому не дивно, що в Фуджісаві все лампи, як в будинках, так і на вулицях, використовують саме світлодіоди. До речі, Японія в значній мірі вже перейшла на такі лампи, по крайній мірі в сегменті «довгих круглих ламп для офісних стельових світильників» поставки LED-моделей складають вже близько 60%.
Що стосується будинку, то в котеджах Фуджісави можна встановити спеціальну систему освітлення, яка міняє колірну температуру ламп в залежності від часу доби або завдань, що стоять перед мешканцями. Наприклад, «холодний» колір світла, близький до денного, допоможе швидше прокинутися вранці і краще сконцентруватися на роботі. А розслабляючий «теплий» більше підійде для вечора, коли вся родина збирається навколо столу за вечерею.
Вуличне освітлення (до речі, ніяких висячих проводів між ліхтарями, всі електромережі прокладені під землею, на кожному стовпі – невелика сонячна батарея) теж на світлодіодах. Економлячи енергію, ліхтарі гаснуть до мінімальної дозволеної в Японії яскравості, коли нікого немає поблизу. Однак якщо сенсори, наявні на кожному стовпі, «помітять» в радіусі декількох десятків метрів перехожого, велосипедиста або автомобіль, яскравість для нього буде підвищена.
Безпека
Після руйнівного землетрусу з цунамі в березні 2011 року і викликаної ним ядерної катастрофи на АЕС в Фукусімі в Японії повсюдно підвищують ступінь готовності до надзвичайних ситуацій. Тоді через масштабні відключення електроенергії сотні тисяч людей залишилися без електрики, зв’язку та доступу до інформації. У Фуджісаві такого повторитися не повинно – завдяки ємним батареям і спеціальному режиму економії енергії жителі зможуть без особливих проблем протриматися на власних електриці та воді не менше трьох діб.
Що стосується охорони селища, було вирішено не обносити його стіною і не ставити на в’їзді шлагбаум – в таких умовах багато людей починають відчувати психологічний дискомфорт. Обмежилися камерами, які активуються датчиками руху, і декількома патрулями вночі. З огляду на досить низький у порівнянні з Європою та США рівень злочинності в Японії, жителям навряд чи є чого побоюватися.
Мобільність
При розробці проекту «еко-міста Фужзісави» ніхто не будував планів змусити жителів повністю відмовитися від машин. Проте, було зроблено все, щоб спонукати їх не використовувати свої автомобілі без необхідності, замінити традиційні машини на гібриди або електромобілі чи взагалі перейти від володіння машиною до оренди в разі потреби.
По-перше, велика японська контора Sunautas відкрила в місті пункт прокату авто та електровелосипедів. З одного боку там є новітні електромобілі на кшталт BMW i3 або Nissan Leaf, з іншого – кабріолети для недільних поїздок до найближчого пляжу, включаючи навіть таку явно не екологічну машину як Ford Mustang.
Там, де можна без особливих зусиль доїхати до станції і сісти на поїзд, доцільно просто взяти напрокат електроскутер або електровелосипед. Останні, до речі, Panasonic теж випускає. Коштують недешево, але і не захмарну суму – 100 000 єн (менше 10 000 гривень.). Якщо потрібно терміново кудись поїхати, а особистий електровелосипед ще не зарядився, доступний обмін порожніх батарей на заряджені.
Один з кварталів еко-міста був проголошений зоною, вільною від машин – там поселяться сім’ї, які вирішать перестати бути автовласниками. Для поїздок в супермаркет або в гості вони зможуть орендувати електромобіль (в перспективі – не тільки в автопрокаті, а й, через спеціальний інтернет-сервіс, у сусідів). Шиканути кілька разів на рік і покататися на кабріолеті куди дешевше, ніж купувати і утримувати його. А для поїздок до станції і назад (більшість японців добираються до роботи поїздом або на метро) вистачить електровелосипеда або скутера.
Не тільки технології
Творці Фуджісави вважають, що однією тільки розумною електронікою і енергозберігаючим обладнанням життя людей не поліпшити. Крім переходу до ефективного енергопостачання повинні відбутися і соціально-економічні зрушення. Насправді процес вже почався – першими ластівками «економіки шерінга» стали Airbnb, Uber і інші компанії, що дозволяють власникам по всьому світу більш ефективно використовувати свої будинки і машини, а людям – користуватися ними зручно і недорого.
Аналогічні можливості, щоправда, в масштабі невеликого міста, будуть і у жителів Фуджісави. У місті буде організована система, що дозволяє здати в оренду сусідам свій автомобіль. У планах є також запуск аналогічних сервісів, що дозволяють, наприклад, ділитися з сусідами електроінструментами, організовувати для них заняття йогою або іноземною мовою, і т.д.
Організовано все це через міський портал, а також сумісні мобільні додаток. У кожної родини в Фуджісави є свого роду блог, в якому можна, наприклад, висувати загальноміські ініціативи. Завдяки цій функції жителі організували дитяче свято на Хеллоуїн.
У Фуджісаві сподіваються, що в «розумному місті» люди будуть набагато більше спілкуватися між собою, ніж в сучасних містах, де найчастіше з сусідами навіть не вітаються. Можна буде ділитися секретами приготування смачної їжі в спеціально обладнаній кухні в громадському центрі або робити прикраси для дому в розташованій тут же майстерні.
Населення Японії стрімко старіє, тому в Фуджісаві подумали і про літніх людей. Для них передбачено багатоквартирний будинок, в якому потребуючим догляду зможуть допомагати соціальні працівники. Тут же розташовані медичні установи, а ще – ясла і дитячий садок. За задумами проектувальників Фуджісава, літні люди будуть активно спілкуватися з дітьми, грати з ними, що має дарувати їм позитивні емоції і покращувати самопочуття.
Для чого це потрібно
«Розумне місто» – не державний проект, до якого добровільно-примусово підключили бізнес, не благодійна примха багатої корпорації і її партнерів. Швидше, це свого роду «розвідка боєм» перспектив зростання бізнесу Panasonic і фірм, що співпрацюють з нею в нових напрямках. Якщо припустити, що Фуджісаву хоча б частково візьмуть за зразок в інших регіонах Японії та за кордоном, у виробників з’являться нові можливості для збуту енергоприладів, автомобільних батарей, світлодіодного освітлювального обладнання та іншої продукції. Світ стане трохи ефективнішим і екологічнішим, люди отримають житло, в якому добре жити, компанії зароблять -все будуть у виграші. Все як в новому девізі Panasonic – «За краще життя, за кращий світ».
Скільки чекати результатів
Щоравда, якісь однозначні висновки про успіх проекту навряд чи можна буде зробити раніше, ніж через десяток років. На 2018 рік нзаплановано закінчення забудови території житловими будинками, громадськими та комерційними будівлями. Всього ж творці Фуджісави заглядають як мінімум на 100 років вперед. Саме стільки повинні зайняти, приблизно по 30 років кожна, три фази. Перша – фаза розвитку – почнеться в 2018 році із завершенням будівництва, друга – фаза «дорослішання» – в 2048-му, а третя, фаза еволюції – в 2078-му. Мається на увазі, що вони приблизно відповідатимуть зміні поколінь, а через сто років розвитком міста будуть займатися вже правнуки тих, хто живе в Фуджісаві сьогодні.
Зоряні батареї – майбутнє альтернативної енергетики
Вчені з російської столиці винайшли зоряні батареї, які по праву можна назвати прогресивним джерелом енергії. Вони мають всі шанси стати гідним фіналом пошуків альтернативних джерел електрики. В якості основи для нового пристосування використовується гетероелектрик. Це матеріал, що з’явився на світ завдяки вченим НЦеПІ. Як створюється гетероелектрик? У матрицю однієї речовини вкрапляють атоми іншого. При цьому відстань повинна бути меншою, ніж довжина хвилі випромінювання, що надходить ззовні (саме вона далі перетвориться в електричну енергію).
Завдяки цій речовині можливе існування також трьох десятків технологій і пристроїв, «корисних» для різних галузей життя. Серед них гетеро-електричні ємності, які «збирають» електрозаряди нововинайденого джерела енергії, вони можуть похвалитися невеликими габаритами. Конденсатор, величина якого становить 0,11 Фаради, має невелику вагу (кілька грам) і 80-сантиметровий обсяг (тоді як електроємність нашої Землі дорівнює ~ 2 Фарадей).
Щоб зрозуміти цінність винаходу, наведемо ще трохи цифр. Один квадратний метр нововинайденого пристрої виробляє потужність в шістсот ват. А промені Сонця мають потужністю в 1300 Вт. на м². Потужність випромінювання Сонця, яка «падає» на Росію, дорівнює 100 000 гВт., по території держави в цілому споживається 100 гВт. Зараз ця електрика виробляється на атомних, тепло-, гідроелектростанціях, проте його можна отримувати прямо з сонячних променів (правда, за умови, що зоряні батареї будуть грамотно використовуватися).
Далі вже справа за фантазією читача і світле майбутнє з таким винаходом кожен нехай уявить собі сам. Однак, щоб дати поштовх до виробництва вищезазначених трьох десятків запатентованих пристосувань, необхідно ні багато, ні мало один мільярд доларів.
Звичайно ж, хотілося б, щоб ці гроші знайшлися. Оскільки не так давно компанія, з якою НЦеПІ домовлялася про співпрацю, купила пакет акцій команії, який виобляє водневе паливо, витративши на нього в десять разів більшу суму, ніж необхідно вченим для того, щоб зоряні батареї стали досконалим зразком (мова йде про фірму «Норнікель»). До слова, цей винахід є унікальним. У американських вчених з Інституту відновлюваної енергії вдалося зробити батареї, які отримують енергію від Сонця, з ефективністю в 34 % перетворення енергії, тоді як російський винахід функціонує і вдень і вночі, перетворюючи тридцять один відсоток невидимого випромінювання, і п’ятдесят і чотири – відомого. Як бачимо, різниця значна.
Такі батареї можуть бути набагато ефективнішими, ніж сонячні. Може бути, незабаром акумулятори всіх мобільних пристроїв можуть мати велику ємність і по всьому світу будуть побудовані нові електричні станції.
ГЕФ має в тисячу разів меншу вагу напівпровідника на 1 Вт. енергії, ніж вловлюють світло елементи сонячних батарей, що існують на даний момент. Згідно з розрахунками вчених, собівартість ГЕФ такого пристрою, як зіркові батареї, має більш низькою собівартістю, ніж фотоелемент батарей, що працюють від сонця.
Всі ці цифри були озвучені на демонстрації зразка винаходу в Дубно, де були присутні представники японських і американських корпорацій, російського посольства ОАЕ, Торгово-промислової палати, російських заводів, вітчизняні журналісти. Прозвучало тут безліч питань, серед яких потрібно звернути увагу на дуже важливу фразу, сказану В. Юртєєвим з ТПП. Він сказав, що ТПП надає свій майданчик для проведення в майбутньому діалогу вчених з владою і бізнесом. Винахід має шанси стати значним проектом в сфері інноваційних технологій. Представники ТПП планують висунути пропозицію про проведення ряду зустрічей, що стосуються просування нової продукції в бізнес-кола.
Дуже сумно, проте важливість винаходу не зрозуміли не тільки в «Норнікелі». Недоступним це є і для величезної кількості державних структур. Тоді як великий інтерес до нього проявили Японія і ОАЕ. Якщо все залишиться, як є, і батарея так і буде недооцінена, цілком можливо, через деякий час новинка буде постачатися в Росію з-за кордону, і жартівлива фраза, кинута кимось «за сценою», сенс якої полягає в тому, що потрібно віддати розробки японцям, і вони оперативно все втілять в життя, стане пророчою.
Мобільна біогазова установка
Найважливішим напрямком розвитку енергетики є ефективне використання поновлюваних джерел енергії. Раціональне використання природних енергетичних ресурсів покращує економічний і екологічний баланс багатьох регіонів і країн.
Біогаз – результат анаеробного розкладання мікроорганізмами органічних речовин. Теплота згоряння біогазу становить близько 21–25 МДж. / м3. Залежно від хімічного складу сировини виділяється в середньому 350–500 м.3 біогазу на 1 тонну перероблюваної органічної речовини (по сухій масі).
Серед інших проектів пропонується наступна мобільна установка для виробництва біогазу. Схеми роботи такої біогазової установки полягає в подачі відходів або гною з допомогою шнекового насоса доповненого подрібнювачем в ємність реактора, де відбувається процес ферментації сировини. При цьому аналогічна кількість шламу піднімається з дна реактора і виштовхується в буферну ємність через вихідну рурку.
Перевага цього мобільного уніфікованого біогазового комплексу в наступному:
– мобільність пересувного біогазового комплексу;
– інтенсифікація біогазового процесу твердофазної метангенерації;
– ефективно переміщуючий пристрій;
– автоматизована система завантаження і подрібнення;
– сучасна система обігріву;
– якість метанового ефлюента;
– незначні габарити установки.
Біореактор можна умовно розділити на три частини: верхню – шкірку з великих частинок, які піднімаються бульбашками газу; середню – рідку і нижню, в якій скупчуються та випадають в осад мулисті маси. Реактор являє собою утеплений резервуар, що підігрівається та обладнаний пристроєм, що перемішує.
Газова система складається з розподільного газового трубопроводу з запірною арматурою, збірки конденсату, газгольдера, трійника, манометра, зворотного клапана, фільтрів СО2, Н2S і споживачів біогазу (кухонні плити, нагрівачі води, водогрійні котли та ін.) Система монтується тільки після установки біогазового реактора в робоче положення.
За проведеними дослідниими експериментальними дослідженнями процесу твердофазної метангенерації і розрахунків виходу біогазу для малих фермерських господарств необхідний обсяг біореактора становить 3,2–3,5 м3 (1,4–1,6 т.). Як біореактора застосовується нестаціонарний горизонтальний циліндричний корпус–причіп, що дозволяє оперативно його переміщати, як від місця завантаження сировини в різних постачальників смровини, так і до місця вивантаження метанового ефлюента, що підвищує ефективність роботи біогазової установкеки в цілому. Переміщення біореактора здійснюється транспортними засобами, наприклад УАЗами, тягачами або тракторами різних модифікацій.
Передбачається використання найоптимальнішгого насосного обладнання – ґвинтового шнекового насоса з подрібнювачем. Гвинтові шнекові насоси використовуються для роботи з густими та тягучими масами і підходять для процесу твердофазної метангенерації при вологості сировини 70–75%, динамічній густині 25–40 Па × с, щільності 1250–1400 кг / м3.
Переваги шнекового насоса з подрібнювачем:
– зносостійкий статор з поліуретану;
– регульований статор, що збільшує ресурс його роботи;
– загартований ротор зі сталі марки 25ХГСА;
– шнековий живильник;
– бункер для завантаження сировини;
– ущільнення вала м’яким сальником, виготовлено з міцного з кевларо–тефлонового шнура;
– матеріал проточної частини – сталь марки СТ20;
– бункер загальною ємністю близького 30–150 л.;
– вихідний штуцер під шланг або фланець.
Як завантажувально–перекачує пристрої мобільного біогазового комплексу при технологічному процесі твердофазної метангенерації підбирається модель шнекового насоса з подрібнювачем.
Використання більш ефективного технологічного процесу твердофазної метангенерації вимагає застосування механічних пристроїв. З огляду на досить значну динамічну густину субстрату необхідно застосувати механічну якірну рамну мішалку з максимальною в’язкістю до 100 Па × с., що доповнюється поперечними або вертикальними елементами, що покращує циркуляцію перемеленої маси в рідину.
Переваги якірної рамної мішалки:
– здійснюється перемішування важких і густих рідин;
– збільшується інтенсивність теплообміну;
– відсутнє утворення осаду на стінках ємності.
Якірні мішалки відносяться до тихохідних мішалок. Їх окружна швидкість зазвичай не перевищує 0,5–1,5 м. / с., а частота обертання близько 1 об. / с. Рамна мішалка – тихохідним пристроєм. Оскільки основне її призначення перемішування густих і важких рідин, тому діаметр її максимально наближений до діаметру біореактора, що дозволяє захоплювати при змішуванні осідаючі осадові частки, не допускає залипання на стінках і перегріву рідини.
Апарат з механічним пристроєм включає: біореактор, привід, ущільнення, вал, мішалку. Привід, вал і мішалка з’єднані в єдиний вузол – пиеремішувальний пристрій. Привід складається з електродвигуна, редуктора і кріплення приводу. Механічні мішалки ефективні при переробці важких субстратів з вмістом сухої речовини до 35%.
Якщо в технологічному процесі виробництва біогазу виникає необхідність в перемішуванні менш в’язкої рідини, то рамна мешалка легко перетворюється в якірну мішалку методом виключення з конструкції поперечних елементів .
Комплектація біореактора пристроєм для технологічного процесу твердофазної метангенерация проводиться на базі типової механічної якірної рамної мішалки.
Заля підтримки відповідного мезофільного температурного режиму протягом усього року біореактор повинен мати обігрів і якісну тепло–гідроізоляцію.
Базовим принципом обігріву реактора є електричний, здійснюваний за допомогою ТЕНів або термострічки. Для підігріву реактора до необхідної мезофільної температури за допомогою електрики в середньому необхідно 0,4–0,6 кВт. на 1 м3 обсягу реактора.
Існують дві системи електричного обігріву резервуарів:
– система зовнішнього обігріву на основі стрічкових нагрівачів, нагрівальних кабелів або панелей, які монтуються на стінках корпусу резервуарів під шаром теплової ізоляції;
– система внутрішнього обігріву на основі врізних або заглибних нагрівачів.
Як електроопалення на біореакторі застосовується сучасау, компактна і ефективна технологія обігріву нагрівальними панелями . До переваг використання панелей в порівнянні з традиційним обігрівом електрокабелем, можна віднести:
– легкість монтажу;
– максимальна площу контакту;
– інімальна займана площа на реакторі;
– простота діагностика неполадок.
У систему обігріву нагрівальними панелями входять наступні елементи:
– високотемпературний струмопідвідний провідник;
– обмежувач системи теплового захисту;
– захисна металева оболонка;
– нагрівальний елемент з високотемпературного сплаву;
– ламінована ізоляція з високотемпературної силіконової ґуми.
Відповідно до встановленої потужності 1,4–2,1 кВ. відповідно до обсягу біореактора V = 3,5 м3 приймаємо типорозмір системи нагрівальних панелей RT–2022.
Зовнішня частина біореактора повинна бути ізольована сучасним і ефективним тепло–гідроізоляційним покриттям – жорстким закритокомірковим пінополіуретаном (p = 40 кг / м3, λ = 0,029 Вт. / м. · ° С). Метод нанесення – напилення. Завдяки чудовій адгезії ППУ практично до будь–яких матеріалів, теплоізоляційний шар не вимагає додаткового кріплення до основи. Напилюваний пінополіуретан утворюється в результаті вільного спінювання. Найкращі показники теплоізоляції і міцності досягаються завдяки рівномірній мікроскопічній комірковості одержуваного матеріалу. Вологи пінополіуретан не боїться, тому що є полімером. З точки зору гідроізоляційних властивостей у матеріалу показник становить 99%. Однак, задля збільшення терміну служби матеріалу до 30–40 років, необхідно запобігання його розтріскування при попаданні прямих сонячних променів, шляхом покриття його склотканиною.
Газова система збору біогазу (збірник конденсату, трійник і газгольдер) входить до складу мобільного біореактора, а газова система споживача (трубопровід, запірна арматура, манометр, зворотний клапан, газові фільтри) встановлюється безпосередньо у споживача біогазу і з’єднується гнучким газовим шлангом з трійником газгольдера.
Для малих біогазових установок доцільно застосовувати механічні регулятори тиску. «Сухий» газгольдер дешевший і простіший у виготовленні. Еластична, але нерозтяжна ємність «сухого» газгольдера – доступно (недорогий) і легко замінюється в разі зносу. Газгольдер виконаний за принципом ковальських міхів. Основна його функція – забезпечення стабільного заданого вихідного тиску біогазу, а також буферизація невеликих нестабільності у виробленні та споживанні біогазу.
Таким чином, для мобільного уніфікованого біогазового комплексу необхідно застосування практичного і економічного «сухого» газгольдера, зробленого з пластика або ґуми з заданим вантажем, для підтримки необхідного тиску в системі споживача (0,013–0,050 атм.). Оптимальний розрахунковий обсяг газгольдера для малої біогазової системи складе 1м3.
Грубе очищення біогазу від вуглекислого газу здійснюється водяними фільтрами або процесом етаноламінового очищення. Грубе очищення біогазу від вуглекислого газу дозволяє використовувати його для роботи газових пальників плит та водогрійних котлів. Через корозійну дію сірководень також необхідно видаляти з біогазу перед його застосуванням за допомогою фільтра H2S.
Для газового трубопроводу можна використовувати як сталеві, так і пластикові труби, стійкі до дії ультрафіолетових сонячних променів.
Контрольно–вимірювальні прилади, які використовуються в біогазовій установці, включають в себе поплавковий пристрій, термометр для контролю рівня сировини і температури в біореакторі, а також манометр для визначення тиску в газовій системі споживача.
Найцікавіші проекти відновлювальної енергетики в містах
Щоб забезпечити зростаючі енергетичні потреби містян інженери і архітектори з усього світу все частіше звертаються до поновлюваних джерел енергії. Подаємо найцікавіші проекти світу.
Повітряний міст над Копенгагеном
Датська столиця завжди славилася прихильним ставленням до велосипедів і велосипедистів. Архітектор Стівен Холл вирішив підняти цей показник в буквальному сенсі на нову висоту. Він розробив проект, який, ймовірно, стане новою візитною карткою міста: два хмарочоси, які стоять по обидва боки копенгагенської затоки безпосередньо біля виходу до моря, з’єднані між собою величезним мостом, розташованому на висоті в 65 метрів над землею. Називається ця велична конструкція – «Ворота Копенгагена». Втім, саме так вона і буде виглядати з боку. Згідно з проектом, на мості повинні розміститися велодоріжка і прогулянкова зона. Забезпечувати комплекс енергією планується за рахунок розміщених на ньому сонячних панелей і вітрових установок. У 2008 році Хол вже виграв зі своїм проектом головний датський архітектурний конкурс «The LM Project», організований колишнім мером Копенгагена і керівником компанії CPH Дженсен Крамером Міккелсеном. А ще через два роки архітектор удостоївся премії Progressive Architecture Award. Незважаючи на вже тривале всесвітнє визнання проекту, будівництво «Воріт Копенгагена» почнеться тільки в наступному році, про що захоплений автор оголосив напередодні.
Канатна дорога на сонячній енергії в Ла-Пасі
Столиця Болівії Ла-Пас – одне з найскладніших міст світу з точки зору транспорту. Розташоване воно в кратері давно завмерлого вулкана, так що дістатися з одного району в інший можна, лише подолавши кілька кілометрів майже по стрімкому схилу, до того ж досить хаотично забудованому. У минулому році австралійська компанія Doppelmayr за розпорядженням президента країни Ево Моралеса зробила перший крок до вирішення цієї проблеми, побудувавши в Ла-Пасі найдовшу в світі канатну дорогу – La Paz’s Mi Teleferico. Пролягає вона від центральних районів до високогірного передмістя Ель-Альто і складається з трьох ліній протяжністю 10 кілометрів. Щогодини послугами канатки користуються 18 000 городян. Значну частину енергії, в тому числі для освітлення і очищення повітря в вагончиках, система отримує від сонячних панелей. Таке рішення не випадкове – Ла-Пас вваажається містом з найвищим рівнем сонячного випромінювання. З огляду на, що з екологією в болівійської столиці така ж біда, як з транспортом, багато її жителівкористуютьсяв кабінами канатної дороги, щоб просто подихати чистим повітрям.
Дорожні знаки на сонячних батареях в Сіднеї
Дорожня ситуація змінюється чи не щодня, а міняти з такою ж частотою вказівники на міських магістралях влетіло б бюджету в копієчку. В австралійському Сіднеї місцева компанія RMS знайшла порівняно недороге і ефективне рішення. Вони розробили, провели і вже встановили по всьому місті дорожні знаки з так званими електронними чорнилами, такими ж, як в електронних книгах. Тепер інформацію на них можна міняти хоч кожну хвилину, використовуючи мережу 3G. При цьому знаки самі постачають себе електрикою за рахунок сонячної енергії, так що витрати бюджету на їх роботу практично нульові.
«Дерева-вітряки» в Парижі
Вписати будь-яку продуктивну вітрову турбіну в міське середовище значно складніше, ніж сонячну панель. По-перше, ефективні вітряки, як правило, дуже шумлять і займають багато місця. По-друге, в містах вкрай рідко дмуть вітри достатньої сили. Однак несміливі спроби в цьому напрямку все ж робляться. На початку цього року було впроваджено компактні дерева-вітряки, які вловлюють своїми листочками-лопатями кожен подух повітря, які здатні виробляти 3 кВт. електроенергії. Незважаючи на значну ціну – 36 000 доларів за кожен, паризька влада проявила інтерес до таких дерев і, навіть, купила декілька штук для установки на центральних площах міста. Нещодаво цілий гай дерев-вітряків виріс на території всесвітнього кліматичного саміту, що пройшов днями в Парижі.
Готель-турбіна в Роттердамі
Завершує наш огляд, мабуть, найбільш вражаючий, хоча поки і далекий від реалізації проект – 170-метровий хмарочос-вітрогенератор Dutch Windwheel. Як і «Ворота Копенгагена», «Голандське вітрове колесо» обіцяє стати символом іншого приморського міста – голландського Роттердама. Колосальна будова, яку планують побудувати безпосередньо в порту, зовні нагадає гігантську покришку, поставлену на ребро або ж колесо огляду. До речі, другий варіант ближчий до істини – по зовнішньому кільцю Dutch Windwheel планують пустити 40 обертових кабін на рейках, по типу американських гірок, в той час як у внутрішньому розмістяться житлові апартаменти, розкішний готель і, звичайно, ресторан з найкращим в світі видом на Роттердам. Але найцікавіша з точки зору нашої теми конструкція розташується в центрі хмарочоса – величезна вітрова турбіна, що постачає енергією всю будівлю. Звичайно, в ній не буде ніяких лопатей і взагалі рухомих частин, інакше цей млин перемелювала б не тільки птахів, а й невеликі літаки. В основі вітрогенератора особлива технологія під назвою EWICON (Electrostatic WInd energy Converter), розроблена в Технічному університеті Делфта.
Крім того, будівлю планується оснастити сонячними панелями, пристроями зі збору та рекуперації дощової води, а також біогазовою електростанцією, яка буде переробляти відходи мешканців в електрику.
Community Solar – «сонячний» сектор з великими перспективами
Оцінка ринку сонячної енергетики в США показала, що 2015 рік став вельми позитивним, навіть рекордним. На 2016 рік поставлено завдання отримати ще більше електроенергії, покращивши показники за останні кілька років.Слід сказати, американська Асоціація сонячної енергетики вважає, що наведені данідкщо недооцінені. Прогнозується 16 ГВт., а левова частка буде виходити від невеликих комплексів сонячних батарей, які мають найзначніший потенціал розвитку. Називається проект Community Solar.
Маленькі електростанції мають чимало переваг у порівнянні з великими. Головна складність в експлуатації останніх полягає в великих інвестиційних витратах, а в подальшому і тривалий термін повернення прибутку. Що стосується менших комплексів, то вони набагато доступніші, оскільки вони надаються в лізинг і їх вже зовсім не обов’язково купувати.
Але і тут є деякі проблеми. У США існують обмеження на установку сонячних батарей на будівлі. Через такий закон майже 80% домогосподарств не можуть розмістити на своєму даху будь-яку сонячну установку. Причини для цього найрізноманітніші.
Проект Community Solar передбачає, що в умовах обмежень є все ж деякі можливості. Так, люди цілком можуть орендувати якусь частину або ж купувати, тому що комплекс розташований десь в комфортному доступі. Навіть жителі багатоквартирних будинків мають шанс забезпечити себе «зеленою» енергією.
Поступово у проекту зростає конкурентоспроможність, так як створюються вигідні умови для користувачів. В свою чергу розробники і будівельники в подальшому планують зробити процес зведення більш стандартизованим, що його ще й здешевить.
На даний момент в СШАє тільки 111 маленьких станцій, що діють за принципом Community Solar. Потужність різна і може варіюватися від 1 МВт. до 40 МВт. Є надія, що Community Solar перетвориться в сегмент чистої енергетики, яка активно розвивається.
Таким чином, шукаються не тільки альтернативи традиційної енергетики, але вже і існуючі ВДЕ якимось чином адаптуються, трансформуються.
