Дома постуглеродной эпохи
Северная Европа все ближе к переходу на новые стандарты жилых домов. Сегодня апробация «зеленых» технологий, резко снижающих потребление энергии, активно идет в экспериментальных проектах
Копенгагенский климатический саммит был интересен не только политическими интригами. Дания и Швеция постарались использовать форум как выставку достижений в области «зеленых» технологий в строительстве. Эти страны активно экспериментируют в сфере экостройки, где стараются перегнать нынешних лидеров Германию и Англию. Борьба за лидерство подогревает рынок «зеленых» технологий, который растет в последние годы стремительными темпами.
Корреспондент «Эксперта» побывал в датском энергоэффективном поселении «Стенлесе Юг» и ознакомился со шведским «Вилла Акарп» — коттеджем нового поколения, который производит энергии больше, чем потребляет. Эти проекты дают представление о том, как, по мнению шведов и датчан, выглядят дома постуглеродной эпохи.
Дважды эко
«Стенлесе Юг» — крупнейшее в Европе энергоэффективное поселение. На площади 76 гектаров здесь расположились 750 коттеджей и таунхаусов. Свою историю поселение ведет с 2004 года, когда датский муниципалитет Эгедал купил участок земли недалеко от Копенгагена под экспериментальный строительный проект. Затем участки были проданы в розницу частным застройщикам и девелоперам под малоэтажную застройку. По условиям эксперимента архитектура зданий может быть любой, но все дома должны отвечать введенным экостандартам. Прочтите эту запись до конца »
Биотопливо может нанести гораздо больше вреда, чем топливо ископаемое – ученые
Биотопливо может нанести гораздо больше вреда окружающей среде, чем другие виды топлива. К такому выводу пришла исследовательская группа с участием специалистов Массачусетского технологического института (MIT) под руководством Джерри Мелилло из Морской биологической лаборатории в городе Вудс Хилл (США, штат Массачусетс).
Исследовательская группа провела системный анализ альтернатив, связанных с использованием для выработки энергии ископаемого органического (нефти, газа и т.д.) и так называемого биотоплива.
Учет всей совокупности факторов, влияющих на биосферу и экологию Земли в том и другом случаях, показывает: биотопливо, зачастую ассоциируемое в общественном сознании с экологической чистым топливом с уменьшенным уровнем выброса в атмосферу парниковых газов, на самом деле таковым не является.
В исследовании для оценки трудно поддающихся количественному учету косвенных воздействий массового производства биотоплива на биосферу Земли ученые использовали, в частности, статистические методики.
По мнению исследователей, без правильного и жесткого регламентирования процессов производства биотоплива его массовое использование не улучшит, а лишь ухудшит экологическую ситуацию на нашей планете. Так, использование биотоплива вместо производимого из нефти бензина не уменьшит, но, наоборот, удвоит выброс в атмосферу парниковых газов.
Один из важных факторов пессимистичного вывода – прогрессирующая вырубка лесов из-за необходимости обеспечить производство продуктов питания после переориентации сельскохозяйственных земель на культивирование технических культур – «растительного горючего». По совокупности параметров, по оценке ученых, вреда от биотоплива может быть в два-три раза больше, чем от обычного бензина.
Несмотря на обескураживающие оценки, авторы исследования подчеркивают: полученные результаты сами по себе не означают, что переход к производству биотоплива – идея изначально порочная. Надо лишь правильно и недвусмысленно сформулировать нормативные требования и обеспечить жесткое соблюдение природоохранных мер: защиты лесов от вырубки, контроля режимов землепользования и особенно использования азотных удобрений.
Краска или пленка?: Солнечные батареи нового поколения
Ученые разработали пластиковые солнечные батареи, способные превращать энергию Солнца в электричество даже в пасмурный день.
Новый материал использует нанотехнологии и содержит первые солнечные батареи, способные улавливать невидимое, инфракрасное излучение Солнца. Открытие привело ученых к предположению, что пластиковые солнечные батареи могут со временем стать в 5 раз более эффективными, чем уже существующие.
Как краска, состав может быть нанесен на другие материалы и использован в качестве источника «портативного электричества». Свитер, покрытый новым материалом, может зарядить мобильный телефон или другие беспроводные устройства. Машина на водородном топливе, покрашенная такой краской, теоретически может трансформировать такое количество энергии, что батарея будет постоянно подзаряжаться.
Исследователи даже мечтают, что однажды «солнечные фермы», построенные с использованием пластичного материала, будут построены в пустынях в таком количестве, что энергии, вырабатываемой ими, будет достаточно для обеспечения нужд всей планеты.
«Количество солнечной энергии, достигающее поверхности Земли, в 10000 раз превышает наше энергопотребление», – сказал Тед Сарджент, профессор электротехники и вычислительной техники из Университета Торонто. Сарджент – один из изобретателей нового материала.
«Если мы покроем 0,1% земной поверхности высокоэффективными солнечными батареями», – добавил ученый, – мы в принципе сможем заменить традиционные источники энергии новыми, экологичными и возобновляемыми». Прочтите эту запись до конца »
Созданы фотоэлементы, которые строят себя сами
Ученые продемонстрировали простой и дешевый способ создания самоорганизующихся электронных устройств. Ученые решили применить эффект, хорошо знакомый каждому, кто готовил подливку к салату из масла и уксуса. Как известно, эти жидкости не смешиваются между собой.
Сначала они создали матрицу, на поверхности которой был нанесен слой с выемками из сплава олова, которые соответствовали по форме компонентам солнечной батареи.
Затем они изготовили собственно компоненты фотодиодной батареи – каждый из них представляет собой многослойную сборку из кремния и золота толщиной всего в несколько микронов.
Каждая из сторон таких сборок имеет различные покрытия. Слой кремния имеет нанесенную на него гидрофобную (водоотталкивающую) молекулу. Слой золота, наоборот, имеет гидрофильную молекулу, которая притягивает к себе воду.
Регулируя плотность обеих жидкостей в составе эмульсии, исследователи добились того, чтобы матрица находилась как бы в подвешенном состоянии между ними.
Массовое производство на конвейере
Такие матрицы протаскиваются с помощью конвейерного устройства через разделительную зону в эмульсии, при этом компоненты, содержащиеся в ней, притягиваются в отведенные им ниши на поверхности матрицы.
Ученым удалось изготовить работоспособный прототип фотодиодного устройства, содержащий 65 тысячи компонентов, всего за 3 минуты
Доказав, что этот метод является продуктивным, исследователи заняты сейчас, с одной стороны, миниатюризацией компонентов, а с другой, усложнением конечных устройств.
Особый интерес вызывает тот факт, что этот метод применим практически ко всем материалам, в том числе к гибким и жестким, к пластикам, металлам и полупроводникам.
Бабак Парвиз, профессор нанотехнологии в университета штата Вашингтон в Сиэтле, говорит, что этот метод легко масштабируется и применим для создания материалов с новыми свойствами, необходимыми для массового производства фотооптических устройств и солнечных элементов.
В их основе лежит тот факт, что вода и жидкое масло не смешиваются, но образуют сложные агрегатные молекулы на границе между жидкостями.
Применение этого принципа может помочь развернуть массовое производство высококачественных электронных микросхем и других компонентов, отказывшись от известных методов создания печатных микросхем.
До сих пор ученые пытались использовать силу тяжести при создании таких самоорганизующихся компонентов, прибегая к эффекту седиментации или осаждения взвешенных в жидкости смесей.
В рамках этого метода на матрицы таких устройств наносятся углубления, которые по форме точно соответствуют микрочастицам, взвешененым в растворе. Последние осаждаются подобно песчинкам и занимают отведенные им позиции на матрице.
«Мы пытались в течение двух лет воспроизвести этот эффект, но нам никогда не удавалось создать работающие устройства», объясняет Хейко Якобс из университета штата Миннесота, который возглавлял группу исследователей.
Audi и Volkswagen показали в Детройте свои автомобильные новинки
Audi E-Tron
Компания Audi в рамках открытия Международного автомобильного салона в Детройте представила свой новый концептуальный электромобиль семейства Audi E-Tron. Представленный сегодня концепт стал уже вторым E-Tron-автомобилем, показанным автопроизводителем за последние три месяца.
В отличие от первой в экспериментальной линейке модели, новинка меньше, легче и имеет другой дизайн. Представители компании говорят, что использование бренда E-Tron в двух совершенно разных автомобилях их не смущает, так как обе модели пока концептуальные и в случае их доведения до массовой сборки, каждая машина, скорее всего, получит свой бренд.
«Пока мы позиционируем концептуальный бренд E-Tron как общее название для всех легковых электромобилей Audi, точно также, как бренд Quattro используется для полноприводных машин», – сообщили в компании.
Новая модель имеет сразу два синхронных двигателя, но оба они приводят в движение только задний мост автомобиля. Интеллектуальный алгоритм сам решает, какое усилие подавать на каждое из колес заднего моста, компенсируя особенности дороги и стиля вождения. Для работы двух электродвигателей здесь используется 400-килограммовая аккумуляторная система, дающая обоим двигателям в сумме 204 лошадиные силы и разгоняющая автомобиль до 100 км/час за 5,1 секунды.
Еще один флагман немецкого автомобилестроения, компания Volkswagen, представила в Детройте гибридное авто New Compact Coupe, двигатель которого расходует всего 4 литра топлива на 100 км пути. В автомобиле присутствует 4-цилиндровый бензиновый двигатель, объединенный с электродвигателем TSI и 1,1-киловаттной литий-ионной батареей.
На высоких скоростях New Compact Coupe движется исключительно за счет электричества, тогда как на низких – на комбинированном цикле, кроме того бензиновый двигатель подключается, когда необходимо резко разогнать машину. Мощность бензинового двигателя составляет 150 лошадиных сил, электромотора – 27 лошадиных сил.
CES 2010: RCA Airnergy заряжает телефоны энергией от сигнала Wi-Fi
Airnergy Charger Wi-Fi
Свобода мобильной электроники от электросети обычно предполагает использование дополнительных аккумуляторов, солнечных панелей, портативных ветротурбин или механических генераторов энергии. Все эти источники питания имеют очевидные недостатки, не лишена их и следующая разработка. Однако её преимущество в том, что она не зависит от погоды, времени суток и прикладываемых человеком физических усилий. Фактически, это устройство собирает энергию «из воздуха». Не в буквальном смысле, но если верить заявлению RCA относительно функциональности нового продукта, это недалеко от правды: Airnergy Charger получает электричество благодаря электромагнитному полю, образуемому передатчиками сигнала Wi-Fi.
Энергия накапливается во встроенном аккумуляторе, используемом для подзарядки, например, мобильного телефона. Как следует из рассказа представителя RCA на прошедшей выставке CES, в ходе демонстрации батарея BlackBerry была заряжена с 30% уровня до 100% за 1,5 часа. По всей видимости, имелось ввиду время передачи заряда от одного аккумулятора к другому, поскольку возможность накопить таким компактным устройством достаточное количество энергии из Wi-Fi за 90 минут представляется сомнительной.
Утверждается, что время накопления энергии зависит от количества расположенных поблизости от Airnergy Charger источников сигнала, но конкретные характеристики остаются неизвестными. Представитель компании пообещал начало продаж летом этого года по цене около $40-50, а позже должны появиться батареи со встроенной технологией.
Bluetooth GPS приемник с солнечной батареей
В интернете появилась информация о новом bluetooth GPS приемнике, работающем от солнечной энергии. Называется новинка fTech. Тут же может возникнуть логичный вопрос, а что если пользователь посреди захочет узнать, где он находится? В данном случае повода для волнений тоже нет, потому что, как и большинство других GPS устройств, этот передатчик имеет полноценный аккумулятор, и солнечная панель служит только для того, чтобы увеличить срок работы прибора. Производитель утверждает, что он может работать до 30 часов при активированной солнечной панели.
Некоторые другие спецификации этого GPS приемника: 51 канальный приемник MediaTek, 1 Гц максимальная частота обновления, чувствительность -158dBm и потребляет приемник 45mA.
В Японии появятся электрозаправки, работающие на солнечной энергии
Японский автомобильный гигант Toyota намерен построить для внутреннего рынка оснащенные солнечными батареями зарядные станции для электромобилей.
Первые станции появятся в городе Тойота (префектура Айти, Япония). Поначалу планируется развернуть не более 20 точек, которые начнут работу одновременно с выпуском в апреле следующего года модификации «гибрида» Prius, способного заряжаться от бытовой розетки.
Выходная мощность солнечных батарей, которыми будут комплектоваться электрозаправки (какое приятное новое слово!), составляет 1,9 кВт; емкость стационарных аккумуляторных батарей — 8,4 кВт. При отсутствии солнечной погоды зарядка будет вестись от привычной сети. А излишки энергозапасов (буде таковые накопятся) могут использоваться для обеспечения электричеством рабочих помещений станции.
Солнечные электрозаправки появятся в 11 районах города, неподалеку от муниципальных строений и железнодорожных станций.
Дом будущего: не подключен к энергосети и с картонной мебелью
Стартовала международная энергетическая программа фонда «Глобальная энергия», цель которой – представить общественности и экспертам отраслевой и институциональной среды самые значимые и масштабные проекты в мировой энергетике.
Отправной точкой программы стал Региональный центр защиты окружающей среды по Центральной и Восточной Европе (REC) со штаб-квартирой в Венгрии.
Встреча главы фонда «Глобальная энергия» Игоря Лобовского с исполнительным директором REC Мартой Бониферт стала началом сотрудничества между организациями. В ходе встречи между фондом и REC обсуждались пути сотрудничества в рамках реализации инновационных проектов энергосберегающей программы ТЭК России. Также Игорь Лобовский ознакомился с уникальным «зеленым» зданием, которое находится в городке Сентендре близ Будапешта. Именно там по проекту итальянского архитектора профессора Ф. Бутеро было «реанимировано» старое здание, в котором теперь реализованы самые передовые энергоэффективные технологии. Это здание стало штаб-квартирой REC.
По словам технического директора REC Андраша Ференца, здание не потребляет энергию из энергосети, хотя имеет резервное подключение, и является полностью энергонезависимым за счет использования современных строительных технологий и специальных строительных материалов (стекла, термопанелей, стеновых блоков и др.). В качестве источников энергии используется солнечная энергия (140 солнечных батарей по 210 Вт аккумулируют необходимую энергию) и геотермальная энергия (5 глубоких скважин обеспечивают не только тепло, но и электричество за счет эффекта термопары). В здании нет выключателей света и пультов кондиционеров. Управляет домом единая автоматизированная система: свет включается при появлении и нахождении в помещении людей, при ярком солнце жалюзи закрывают окна, а форма потолков в помещениях связана с расположением окон таким образом, чтобы естественный свет максимально равномерно распределялся по помещению. Сенсоры влажности и температуры находятся во всех помещениях и подают соответствующие команды в центральную систему.
В здании максимально внедрены экономичные и экологичные технологии: мебель изготовлена из прочного картона. Компьютерная сеть построена на базе NeoWаre, которая предусматривает отсутствие процессоров на рабочих местах, что сокращает потребление энергии до 10 Вт на 1 рабочее место. Многочисленные трубопроводы покрыты качественной термоизоляцией, благодаря чему практически полностью решена проблема потерь тепла в системе. Документы, брошюры и даже визитки сотрудников выполнены на бумаге, полученной после вторичной переработки.
Это здание служит наглядным примером для стратегических целей, актуальных для экономики, промышленного сектора и населения России. Дмитрий Медведев, Президент России и патрон премии «Глобальная Энергия», заявил одной из первоочередных задач повышение энергоэффективности, культуры потребления энергоресурсов и улучшение экологической ситуации в России: «Важно, чтобы развитие современных технологий сопровождалось пересмотром норм и правил в коммунальном хозяйстве, строительном комплексе».
Фонд «Глобальная энергия» планирует в ближайшее время представить развернутый доклад об этом уникальном проекте REC, которым открывает серию материалов о реальных реализованных и разрабатываемых проектах в важнейшей для всего мира сфере альтернативной энергетики.
Разработаны микроскопические солнечные батареи
Учёные из национальной лаборатории Sandia создали крошечные фотоэлектрические элементы, которые в десять раз тоньше, чем обычные солнечные батареи, однако превосходят их по многим параметрам. Потенциал применения новинки крайне широк — от спутников и средств дистанционного зондирования до походных палаток и даже одежды.
Крохотные частицы из кристаллического кремния, как утверждают в пресс-релизе учёные, более эффективны и дёшевы по сравнению с батареями стандартного размера.
Испытания выявили множество преимуществ использования солнечных батарей микроскопической толщины (от 14 до 20 микрометров) и небольшого поперечника, которые, однако, при сборке в крупные блоки могут использоваться для производства электроэнергии в больших объёмах.
Так, например, благодаря толщине элементов они могут быть изготовлены из коммерческих пластин практически любого размера, и если одна клетка окажется бракованной, её можно просто заменить, вместо того чтобы менять целиком батарею. Каждый такой элемент сам работает как проводник и способен выдавать относительно высокое напряжение, что должно уменьшить расходы, связанные с проводкой, коммутирующей такой массив микроскопических ячеек в единое целое.
Изготовленные по методам производства микроэлектромеханических систем (MEMS) элементы имеют шестиугольную форму с электрическими контактами, содержащимися в каждом углу.
По словам специалистов, уже на данном этапе разработки электричество может быть собрано с КПД 14,9% от одного элемента, и это весьма выгодный показатель в сравнении со стандартными коммерческими модулями и их диапазоном эффективности в 13-20%.
Ранее мы рассказывали про необычные декоративные, самосборные, голографические и микросферические солнечные батареи. Читайте также, как австралийцы установили новый рекорд КПД солнечных батарей.
