Мэр Нью-Йорка хочет запретить строить в городе новые небоскребы из стекла из-за их низкой энергоэффективности и выбросов С02. Но действительно ли высотки причиняют экологии лишь вред?
Похоже, что у американские демократы всерьез взялись за тему глобального потепления. Мэр Нью-Йорка Билл де Блазио, который также является членом Демократической партии, представил инициативу "Новый зеленый курс", направленную на борьбу с изменением климата. В частности, проект предусматривает введение запрета на строительство в Нью-Йорке новых небоскребов из стекла и бетона: по мнению демократов, такие здания являются здесь крупнейшим источником выбросов парниковых газов.
Если в будущем какая-либо строительная компания все же захочет возвести в мегаполисе высотку из стекла, ей нужно будет принять меры для сокращения выбросов CO2. Инициатива также предусматривает модернизацию уже существующих стеклянных зданий с целью повышения их энергоэффективности - в частности, установку новых окон, систем отопления и теплоизоляции. В противном случае владельцам небоскребов придется заплатить высокий штраф.
Электричество из малинового сока
Михаэль ГретцельФото: Imago Images/K. Martin Höfer
Между тем стоит отметить, что стеклянные фасады сами по себе не причиняют вреда окружающей среде. Наоборот, с их помощью даже можно производить электричество, рассказывает швейцарский профессор Михаэль Гретцель. Ученый знает, о чем говорит: уже несколько лет подряд его выдвигают на Нобелевскую премию по химии. Его изобретение - солнечные батареи, покрытые органическим красителем, - принесло ему столь широкую известность, что было названо его именем.
Разработанная ученым технология представляет выгодную альтернативу существующим вариантам солнечных батарей, построенных на основе кремния - весьма дорогого материала. В свою очередь так называемые ячейки Гретцеля работают по принципу, схожему с процессом фотосинтеза, с помощью которого растения преобразуют солнечный свет в сахар и, следовательно, в энергию.
Сам Гретцель любит демонстрировать студентам, как работают его солнечные батареи. Для этого ему требуется сок одной ягоды малины, капля йодового раствора и немного зубной пасты. Смесь распределяется между двумя стеклянными пластинами, покрытыми оксидом олова: это приводит в движение небольшой вентилятор, подключенный к экспериментальной установке.
В австрийском городе Граце построена первая в мире башня с фасадом из энергетического стеклаФото: Steiermarkmagazin KLIPP/Heimo Ruschitz
Энергетическое стекло также поддерживает теплоизоляцию
Михаэль Гретцель запатентовал свое изобретение еще в 1992 году. Эта технология уже давно прошла этап лабораторных исследований и эффективно применяется в промышленности. К примеру, в австрийском Граце построена первая в мире башня с фасадом из энергетического стекла общей площадью в 1000 квадратных метров. Электроэнергию также производят витрины фармацевтической компании Merck в немецком городе Дармштадте и стеклянные жалюзи в конференц-центре SwissTech Convention Center в швейцарской Лозанне - в том числе и в пасмурную погоду.
Степень эффективности изобретения Гретцеля может достичь 14 процентов. Однако в этом случае стекло уже не будет столь прозрачным, поясняет профессор в беседе с DW. А это, в свою очередь, не всегда нравится архитекторам. Поэтому эффективность солнечных батарей, которые устанавливают на фасады зданий, составляет лишь около четырех процентов.
Ячейки Гретцеля установлены и на фасаде конференц-центра в ЛозаннеФото: Imago Images/GFC Collection
При этом стоит отметить, что некоторые современные солнечные батареи на основе кремния, из которого изготовлено подавляющее большинство систем фотовольтаики, могут преобразовывать в электричество более 20 процентов солнечной энергии.
В то же время солнечные батареи Гретцеля имеют еще одно преимущество: они могут ловить солнечные лучи не только с лицевой стороны, что повышает их эффективность в два раза. Кроме того, энергетическое стекло отражает инфракрасные лучи, создавая тем самым эффект теплоизоляции. Это позволяет экономить энергию в течение всего года: летом тепло остается снаружи, а зимой - в помещении, поясняет Гретцель.
Нью-Йорку нужно брать пример с Сингапура
Стеклянная поверхность размером 300 на 50 метров, что соответствует площади фасада нью-йоркского небоскреба, может производить 2 250 000 киловатт-часов электроэнергии в год, подсчитал Гретцель. Примерно столько же электроэнергии в общей сложности потребляют около 300 жителей мегаполиса.
Впрочем, это еще далеко не предел. Поэтому швейцарский профессор хочет дать мэру Нью-Йорка совет. Если бы американцы летом устанавливали кондиционеры на температуру в 25 градусов, как это уже делают в Сингапуре, это позволило бы существенно сократить потребление энергии. "Можно прекрасно работать и при температуре в 25 градусов, надо только снять пиджак", - подытоживает Гретцель.
Технологии хранения энергии из возобновляемых источников
Ключевая проблема возобновляемой энергетики: как обеспечить электроснабжение потребителей после захода солнца, если не дует ветер? Нужны мощные накопители энергии, способные надолго сохранять избытки электричества.
Фото: picture-alliance/Photoshot/L. Xiaoguang
Электростанция из аккумуляторов
Как хранить в промышленных масштабах излишки электроэнергии, выработанной ветрогенераторами и солнечными панелями? Соединить как можно больше аккумуляторов! В Германии эту технологию с 2014 года отрабатывают в институте общества Фраунгофера в Магдебурге (фото). По соседству, в Шверине, тогда же заработала крупнейшая в Европе коммерческая аккумуляторная электростанция фирмы WEMAG мощностью 10 МВт.
Фото: Viktoria Kühne/Fraunhofer IFF
Большие батареи на маленьком острове
Крупнейшие аккумуляторные электростанции действуют в США и странах Азии. А на карибском острове Синт-Эстатиус (Нидерландские Антилы) с помощью этой технологии резко снизили завоз топлива для дизельных электрогенераторов. Днем местных жителей, их около 4 тысяч, электричеством с 2016 года снабжает солнечная электростанция, а вечером и ночью - ее аккумуляторы, установленные фирмой из ФРГ.
Фото: SMA Solar Technology AG
Главное - хорошие насосы
Гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС) - старейшая и хорошо отработанная технология хранения электроэнергии. Когда она в избытке, электронасосы перекачивают воду из нижнего водоема в верхний. Когда она нужна, вода сбрасывается вниз и приводит в действие гидрогенератор. Однако далеко не везде можно найти подходящий водоем и нужный перепад высот. В Хердеке в Рурской области условия подходящие.
Фото: Imago
Место хранения - норвежские фьорды
Оптимальные природные условия для ГАЭС - в норвежских фьордах. Поэтому по такому кабелю с 2020 года подводная высоковольтная линия электропередачи NordLink длиной в 623 километра и мощностью в 1400 МВт будет перебрасывать излишки электроэнергии из ветропарков Северной Германии, где совершенно плоский рельеф, на скалистое побережье Норвегии. И там они будут храниться до востребования.
Фото: picture-alliance/dpa/I. Wagner
Электроэнергия превращается в газ
Избытки электроэнергии можно хранить в виде газа. Методом электролиза из обычной воды выделяется водород, который с помощью СО2 превращается в метан. Его закачивают в газохранилища или на месте используют для заправки автомобилей. Идея технологии Power-to-Gas родилась в 2008 году в ФРГ, сейчас здесь около 30 опытно-промышленных установок. На снимке - пилотный проект в Рапперсвиле (Швейцария).
Фото: HSR
Водород в сжиженном виде
Идея Power-to-Gas дала толчок разработкам в разных направлениях. Зачем, к примеру, превращать в метан полученный благодаря электролизу водород? Он и сам по себе отличное топливо! Но как транспортировать этот быстро воспламеняющийся газ? Ученые университета Эрлангена-Нюрнберга и фирма Hydrogenious Technologies разработали технологию его безопасной перевозки в цистернах с органической жидкостью.
Фото: Deutscher Zukunftspreis/A. Pudenz
В чем тут соль?
Соль тут в тех круглых резервуарах, которые установлены посреди солнечной электростанции на краю Сахары близ города Уарзазат в Марокко. Хранящаяся в них расплавленная соль выступает в роли аккумуляторной системы. Днем ее нагревают, а ночью используют накопленное тепло для производства водяного пара, подаваемого в турбину для производства электричества.
Фото: Getty Images/AFP/F. Senna
Каверна в роли подземной батарейки
На северо-западе Германии много каверн - пещер в соляных пластах. Одну из них энергетическая компания EWE и ученые университета Йены превратили в полигон для испытания технологии хранения электроэнергии в соляном растворе, обогащенном особыми полимерами, которые значительно повышают эффективность химических процессов. По сути дела, речь идет о попытке создать гигантскую подземную батарейку.
Фото: picture-alliance/dpa/M. Gambarini
Крупнейший "кипятильник" Европы
Человечество давно уже использует тепло для производства электроэнергии. Возобновляемая энергетика поставила задачу, наоборот, превращать электричество, в том числе и избыточное, в тепло (Power-to-Heat). Строительство в Берлине крупнейшего "кипятильника" Европы мощностью 120 МВт для отопления 30 тысяч домашних хозяйств компания Vattenfall намерена завершить к концу 2019 года.
Фото: Vattenfall
Накопители энергии на четырех колесах
Когда по дорогам мира будут бегать миллионы электромобилей с мощными аккумуляторными батареями, они превратятся в еще один крупный накопитель энергии из возобновляемых источников. Этому поспособствуют умные сети энергоснабжения (Smart grid): они будут стимулировать подзарядку по низким ценам в моменты избытка электричества. (На фото - заправка для электромобилей в Китае).
