Świat jest głodny energii. A najlepiej, żeby była tania. Okazuje się, że nie trzeba wymyślać zupełnie nowych technologii. Naukowcy opracowują rozwiązania, które pozwalają „wycisnąć" jeszcze więcej z tych zasobów, które są już wykorzystywane. Albo z tych surowców, które są pod ręką, stosunkowo łatwo dostępne. Trzeba tylko wiedzieć, jak po nie sięgnąć, żeby nie generować niepotrzebnych kosztów, a maksymalizować korzyści. Oto dwa bardzo różne przykłady.
Energia. Kukurydza na horyzoncie
W Polsce 81,7 proc. ciepła i 70 proc. energii elektrycznej wytwarza się ze spalania paliw węglowych. Tylko 2,9 proc. ciepła produkowane jest z biomasy i jedynie 5 proc. energii elektrycznej z biomasy łącznie z biogazem.
Biomasa to jednak bardzo różne surowce. Niektóre z dużym energetycznym potencjałem, do tej pory słabo wykorzystywanym. Okazuje się, że paliwem do pozyskiwania energii mogą być resztki pożniwne po zbiorze kukurydzy na ziarno. Trzeba je tylko odpowiednio zagospodarować. Nad tym pracują badacze z Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu.
O co właściwie chodzi? Kukurydza jest najważniejszym ziarnem paszowym na świecie, a jej skrobię wykorzystuje się w wielu gałęziach przemysłu, od kosmetycznego, przez spożywczy, aż do wykorzystania w produkcji klejów czy farb. Spośród wszystkich zbóż, daje też największy plon z hektara, zostawiając w pobitym polu pszenicę, żyto czy jęczmień.
Problem w tym, że po zbiorze ziarna nawet połowa całego plonu – czyli łodygi, liście, rdzenie kolb i ich liście okrywowe – zostaje. To właśnie są tak zwane resztki pożniwne. Można je wykorzystać energetycznie. Pod tym względem wyróżniają się zwłaszcza rdzenie kolb kukurydzy, ponieważ mają największą zawartość węgla spośród wszystkich frakcji resztek pożniwnych tej rośliny, czyli są najbardziej kaloryczne, a jednocześnie zawierają tylko śladowe ilości siarki. Dzięki temu dają większą energię w procesie spalania i nie emitują tylu szkodliwych tlenków azotu i tlenków siarki.
– Szkoda, żeby taka ilość biomasy pozostawała na polu, tym bardziej że w ostatnich latach obserwujemy globalny i krajowy wzrost produkcji ziarna kukurydzy – mówi dr inż. Dawid Wojcieszak z Katedry Inżynierii Biosystemów UPP, współautor projektu.
Naukowcy z tej uczelni opracowali sposób na odzyskiwanie rdzeni kolb. Co ważne, dzieje się to równocześnie ze zbiorem ziarna, czyli wszystko przebiega podczas jednego przejazdu kombajnu. Reszta biomasy, nie tak wartościowa energetycznie, zostaje na polu, użyźniając glebę.
Urządzenie jest uniwersalne, współpracuje z różnymi modelami kombajnów do zbioru ziarna kukurydzy. Zainteresowały się tym rozwiązaniem już różne ciepłownie i elektrociepłownie.
Energia ze słońca płynie tylko z góry? Niekoniecznie. Albo inaczej: można ją też zbierać „od dołu". O co chodzi? Naukowcy z Uniwersytetu w Ottawie opracowali metodę wykorzystującą reflektory naziemne, co pozwala zwiększać efektywność pozyskiwania energii ze słońca. Zespół odkrył, że umieszczenie odblaskowych powierzchni pod panelami słonecznymi może zwiększyć wytwarzaną przez nie energię nawet o 4,5 proc.
Pytam eksperta, czy to rozwiązanie ma sens. – Uważam, że jest to realne i może mieć przełożenie na globalną transformację energetyczną, lecz jedynie w przypadku, gdy modyfikacja nie wpłynie na proces wytwarzania modułów oraz ich montażu na farmie – komentuje Grzegorz Putynkowski, prezes Centrum Badań i Rozwoju Technologii dla Przemysłu.
I wyjaśnia bliżej, na czym polega cała ta metoda: – Warstwy czy powłoki z założenia mają odbijać większą część pasma promieniowania ultrafioletowego, niebieskiego, zielonego, białego i czerwonego, ponieważ wszelkie ogniwa fotowoltaiczne, będące składową modułu fotowoltaicznego, nie wykorzystują w pełni energii niesionej przez całe spektrum promieniowania. Wynika to z czasu, mowa o setkach mikrosekund, w jakim owo promieniowanie wzbudza nośniki ładunku elektrycznego w ogniwie fotowoltaicznym, wypromieniowując bezpowrotnie z jego struktury pozostałe promieniowanie w kierunku tylnej części modułu fotowoltaicznego. Większość takich modułów wyposażonych jest w szkło przednie, dwie warstwy folii ochronnej ogniw i grubą folię w tylnej części modułu oraz ramę montażową, co konstrukcyjnie pozwala na wprowadzanie do części tylnej modułu różnych modyfikacji, w tym np. reflektora odbijającego możliwie szerokie spektrum promieniowania słonecznego.
Dodaje, że taki reflektor to jednak złożona struktura, bo większość materiałów metalicznych czy ceramicznych odbija tylko część pasma, a pozostałe pochłania lub jest dla nich transparentna.
– Warstwy refleksyjne lub selektywnie refleksyjne są stosowane powszechnie w okularach przeciwsłonecznych i wybranych okularach specjalistycznych czy ochronnych używanych przy eksploatacji systemów cięcia, grawerowania, znakowania laserowego. Zintegrowanie reflektorów płaskich czy nawet soczewkowych z modułem fotowoltaicznym może poprawić jego sprawność energetyczną, ale raczej nie zmieni istotnie jego ceny oraz procesu wytwarzania. Badanie, o którym mówimy, jest początkiem nowej współpracy badawczej między Uniwersytetem w Ottawie a National Renewable Energy Laboratory (NREL), stąd możemy przypuszczać, że w tym zakresie będą prowadzone dalsze prace, a ich wynik może nas zaskoczyć.
Jak stwierdziła Mandy Lewis, jedna z badaczek z zespołu pracującego nad tym projektem, cytowana na stronie Uniwersytetu w Ottawie, „badania te mają kluczowe znaczenie dla maksymalizacji produkcji energii słonecznej w zróżnicowanych geograficznie lokalizacjach. Ponadto, generując więcej energii na jednostkę powierzchni, reflektory są idealne dla gęsto zaludnionych obszarów, takich jak centra miast, gdzie istnieją ograniczenia przestrzenne dla instalacji słonecznych".
Dzisiejsza gazeta (e-wydanie)
Wszystkie komentarze