Strona główna arrow Edukacja ekologiczna arrow Nowe źródła energii
 
Nowe źródła energii Utwórz PDF Drukuj

Dlaczego ogniwa paliwowe będą generatorami energii w XXI wieku?


Właściwości ogniw paliwowych sprawiają, że planuje się ich szerokie zastosowanie w energetyce w następnych dziesięcioleciach. Jedynym produktem ubocznym, powstającym w wyniku reakcji zachodzących w ogniwie paliwowym zasilanym wodorem, jest woda. Trudno jej przypisać szkodliwy wpływ na środowisko. Wodór, uznawany za paliwo przyszłości, jest najbardziej rozpowszechnionym związkiem we wszechświecie (stanowi 79% jego całkowitej masy). Mimo to w naturze prawie nie występuje w czystej formie. Można natomiast go pozyskać z licznych związków chemicznych, np. z gazu ziemnego, składającego się głównie z metanu (CH4), płynnych paliw węglowodorowych, pochodnych ropy naftowej lub z wody (pary wodnej), na drodze reakcji z innymi substancjami, np. węglem w procesie zgazowania węgla.


Wszystkie znane nam sposoby pozyskiwania wodoru prowadzą do wytwarzania się dwutlenku węgla, którego emisję należy ograniczać ze względu na efekt cieplarniany. Biorąc pod uwagę relacje cenowe i koszty wytwarzania, trudno przypuszczać, aby w następnych dziesięcioleciach wodór byf otrzymywany na skalę przemysłową inaczej, niż z surowców kopalnych. W przypadku dużych zakładów chemicznych i odpowiednio prowadzonej polityki ekonomicznej, możliwe jest jednak wygospodarowanie środków finansowych na magazynowanie zestalonego CO2 w zbiornikach podziemnych.


Przyjazne środowisku

Znaczącego zmniejszenia emisji dwutlenku węgla oczekuje się z chwilą wprowadzenia samochodów elektrycznych z ogniwami paliwowymi (paliwo w samochodach z silnikami ze spalaniem wewnętrznym jest wykorzystywane znacznie mniej efektywnie, niż w samochodach z ogniwami paliwowymi, tzw. sprawność "well-to-wheel" - "od szybu naftowego do kół pojazdu" - wynosi odpowiednio 15 i 24-31%).


Sektor transportowy wytwarza dzisiaj aż ok. 60% całkowitej ilości CO2, emitowanego do atmosfery. W przypadku ogniw paliwowych, gazy wylotowe, oprócz wody i ewentualnie dwutlenku węgla, prawie nie zawierają innych substancji, a tym bardziej substancji szkodliwych. Pierwszy komercyjnie dostępny generator PAFC, jednostka PC-25 o mocy elektrycznej 200 kW, emituje w czasie pracy mniej niż 3,1 mg/m3 tlenków azotu, 5,7 mg/m3 tlenku węgla i 15 mg/m3 innych reaktywnych gazów pochodzenia organicznego, gdy tymczasem emisje te dla silnika benzynowego o tej samej mocy wynoszą odpowiednio 500, 650 i 150 mg/m3. Stężenie tlenków siarki w gazach wylotowych z ogniwa paliwowego jest na poziomie niemierzalnym. Tak niskie emisje substancji szkodliwych są wynikiem szczególnych warunków pracy ogniwa paliwowego oraz rygorystycznego oczyszczania paliwa gazowego, którego zanieczyszczenia, np. związkami siarki, powodują dramatyczny spadek sprawności i czasu bezawaryjnego działania generatora. Na podobnym, bardzo niskim poziomie, utrzymują się również stężenia substancji szkodliwych dla innych rodzajów ogniw paliwowych.


Ujemny wpływ na otoczenie ma także nadmierny hałas pracujących urządzeń. Same ogniwa paliwowe pracują bezgłośnie, nie ma w nich bowiem ruchomych części, które najczęściej są źródłem dźwięków. Usłyszeć można jedynie odgłos pracy urządzeń, stanowiących wyposażenie pomocnicze w generatorze: pomp, sprężarek i wentylatorów. Poziom hałasu w odległości 1 m od PC-25 wynosi ok. 60 decybeli - odpowiada to głośności we wnętrzu Fiata 126p podczas spokojnej jazdy. Jednostki mniejszej mocy, do kilkunastu kilowatów, są skonstruowane w ten sposób, aby ich głośność nie przekraczała 20 decybeli.

Prąd... ze szpinaku

Naukowcy z Massachusetts Institute of Technology pokazali, że określenie "zielona energia" można rozumieć bardzo dosłownie. Stworzyli bowiem prototyp ogniwa elektrycznego wykorzystującego proteiny roślinne.


Zespół pod kierownictwem prof. Marca Baldo wyizolował proteiny fotosyntetyczne ze szpinaku i umieścił je pomiędzy dwiema warstwami materiału przewodzącego. Powstałe w ten sposób ogniwo, podobnie jak roślina podczas fotosyntezy, przekształca światło w energię.


Uzyskanie odpowiednich protein nie było łatwe, gdyż poza swoim naturalnym środowiskiem związki te traciły swoje właściwości. Dopiero umieszczenie ich w powłoce z innych protein ochronnych umożliwiło realizację zadania. Według naukowców z MIT, oparte na związkach roślinnych baterie słoneczne mogą być wydajne oraz tanie w produkcji i tym samym przydatne do zasilania urządzeń przenośnych, np. laptopów.


Obecnie "szpinakowe" ogniwa pracują maksymalnie przez 21 dni, muszą być więc udoskonalone. Teoretycznie możliwe jest zbudowanie roślinnych ogniw samoodnawialnych, gdzie zdegradowane proteiny będą zastępowane nowymi - jak w żywych roślinach. Podobnie z wydajnością: tu też jest jeszcze sporo do zrobienia. Prototypy zamieniają na prąd tylko 12% absorbowanego światła, jednak według badaczy z MIT możliwe jest osiągnięcie efektywności na poziomie 20%. Byłby to wynik lepszy niż w standardowych krzemowych ogniwach słonecznych. Dlatego być może już w niedługiej przyszłości fotosynteza stanie się jednym ze standardowych sposobów pozyskiwania prądu dla przenośnych urządzeń elektronicznych.


Źródło: www.4press.pl za Nature

Latające źródła prądu

Firma Sky WindPower rozpoczęła realizację najbardziej nowoczesnego i ekonomicznego projektu pozyskiwania energii na świecie. Większość znanych dotychczas nowoczesnych sposobów pozyskiwania energii na dużą skalę związanych jest z ziemią. Firma wpadła na pomysł, żeby poszukać jej na dużych wysokościach.


Nie jest tajemnicą, że na dużych wysokościach, wiele kilometrów nad powierzchnią naszej planety występują wiatry, których energia bez najmniejszego problemu starczyłaby na zaspokojenie wszystkich energetycznych potrzeb świata, zarówno dzisiaj jak i za sto, nawet dwieście lat.


Energia wiatrów na dużych wysokościach może napędzać specjalne latające elektrownie wiatrowe, czego dowodzi Dr Ken Caldeira z Narodowego Labolatorium w Livemore, obecny pracownik Departamentu Globalnej Ekologii na Uniwersytecie w Stanford.


Dyrektor firmy Sky WindPower, australijski profesor Bryan Roberts udowodnił, że wykorzystanie wiatrów na dużych wysokościach w pozyskiwaniu energii jest jak najbardziej możliwe. Niedawno zaprezentował technologię latającego generatora Flying Electric Generator (FEG), który planuje wynieść na wysokość ponad 5 kilometrów.


Cykl życia generatora przewiduje jego zużycie na poziomie niższym niż dwa centy na kilowatogodzinę. Obecnie trwają prace nad jeszcze nowocześniejszymi materiałami, które będą zastosowane w latających elektrowniach.

Gdyby podliczyć wszystkie koszty, obsługa latających elektrowni to obecnie najbardziej ekonomiczny sposób na pozyskiwanie energii.


Więcej informacji można znaleźć na SkyWinpower.


Źródło: Serwis Hotnews 2006 r.

 
© 2008 MPGK Zgorzelec