Aenert news. Energy Trends
Traditionsgemäß haben die Herausgeber des MIT Technology Review des Massachusetts Institute of Technology kürzlich eine neue Liste der 10 wichtigsten Technologien für 2024 veröffentlicht . Die vollständige Liste umfasst in der Reihenfolge ihrer Erwähnung: KI für alles, supereffiziente Solarzellen, Apple Vision Pro, Medikamente zur Gewichtsreduktion, verbesserte Geothermiesysteme, Chiplets, die erste Gen-Editing-Behandlung, Exascale-Computer, Wärmepumpen, Twitter Mörder.
Wenn die Autoren in der Liste 2023 nur auf eine Energietechnologie geachtet haben – das Batterierecycling und die angrenzenden Elektrofahrzeuge, dann gab es in diesem Jahr einen echten Durchbruch bei der zunehmenden Aufmerksamkeit für Energie. Die Liste 2024 umfasst drei Technologien, die in direktem Zusammenhang mit Energie und Energieeinsparung stehen.
Hocheffiziente Solarzellen
Die Photovoltaik ist einer der sich am dynamischsten entwickelnden Sektoren erneuerbarer Energien. Im Jahr 2022 überstieg die gesamte installierte Photovoltaikleistung deutlich die 1000 GW. Im Jahr 2023 werden natürlich noch einmal 150 – 200 GW hinzukommen. Nun scheint die bislang unrealistisch anmutende IEA-Prognose, bis zum Jahr 2050 eine durchschnittliche jährliche Erzeugung aus PV-Quellen von 6000 TWh zu erreichen, durchaus realistisch.
Main indicators of solar photovoltaics
Diese Zahlen im Zusammenhang mit erneuerbaren Energiequellen sind natürlich beeindruckend, da die Steigerung der Energieproduktion weltweit größtenteils auf sie zurückzuführen ist. Wir möchten Sie jedoch noch einmal daran erinnern, dass der Anteil fossiler Brennstoffe an der gesamten Primärenergieerzeugung immer noch hoch ist und im Jahr 2021 bei über 83 % liegt. bestenfalls nur etwa die Hälfte des neuen Energiebedarfs. Daher kann der derzeitige umfassende Entwicklungspfad erneuerbarer Energiequellen nicht die erforderliche Dynamik der Veränderungen in der Struktur des Energieverbrauchs bieten. Offensichtlich ist ein zusätzlicher Übergang zu intensiven Entwicklungsmethoden erforderlich. Moderne kommerzielle Solarmodule sind in der Lage, Strom mit einem Wirkungsgrad von bis zu 22–25 % zu erzeugen. Tatsächlich ist dies jedoch nur in den Mittagsstunden und in Regionen mit den besten Sonneneinstrahlungswerten möglich. Tatsächlich schwankt die Höhe der Sonneneinstrahlung von Höchstwerten zur Mittagszeit bis zu Nullwerten in der Nacht. Zunehmende Bewölkung, stationäre Ausrichtung der Solarmodule, Oberflächenverschmutzung, Überhitzung, Ausfälle oder Einschränkungen im Betrieb des Empfangsnetzes, Wartungsstopps etc. führen zu einer deutlichen Reduzierung der Stromerzeugung. So lag der weltweit durchschnittliche berechnete Kapazitätsfaktor im Jahr 2021 nach verschiedenen Schätzungen bei 13,4–13,9 % für Photovoltaik.
Der aktuelle Forschungsboom zum Einsatz von Perowskiten zur Herstellung hocheffizienter Solarzellen gibt jedoch Anlass zur Hoffnung, dass deren Effizienz in den kommenden Jahren deutlich gesteigert und ihre Kosten sinken werden. So hat beispielsweise einer der führenden Hersteller von Solarmodulen, das chinesische Unternehmen Longi, erst letztes Jahr mehrfach neue Ergebnisse zur Effizienzsteigerung angekündigt. Im November 2023 meldete das Unternehmen einen neuen Weltrekordwirkungsgrad von 33,9 % für kristalline Silizium-Perowskit-Tandemsolarzellen. In diesem Fall handelt es sich um Laborforschung oder bestenfalls um die Anfangsphase technologischer Tests. Aber hier ist eine weitere Nachricht aus der angesehenen Publikation PV-Magazine : Revkor und H2 Gemini enthüllen Plan zum Bau einer 20-GW-HJT-Perowskit-Zellen- und Modulfabrik in den USA. Dies ist sicherlich eine greifbarere Ebene von Entscheidungen. An dieser Stelle wird auch darauf hingewiesen, dass die Zielkapazität von 20 GW bis 2026 erreicht wird und die erste Phase des Projekts mit einer Kapazität von 5 GW im zweiten Quartal 2024 beginnen soll. So kommt es zu Revolutionen im Alltag .
Natürlich ist die Aufnahme des Problems der Herstellung supereffizienter Solarzellen in die Liste der MIT Technology Review absolut gerechtfertigt, nicht nur, weil dieses Problem ausgereift ist und die groß angelegte Weiterentwicklung der PV-Technologien wirklich behindert, sondern auch, weil es im MIT präsent ist Liste wird den Wettbewerbsinstinkt der Hersteller beflügeln und Prozesse zur Effizienzsteigerung der Solarenergie beschleunigen.
Verbesserte Geothermiesysteme
Dieses Thema belegte in der obigen Liste den fünften Platz. Im Allgemeinen ist dies etwas unerwartet. Geothermie ist seit jeher für ihr Potenzial bekannt, das natürlich enorm ist, in der Praxis wird sie jedoch fast ausschließlich in Regionen mit hoher seismischer Aktivität eingesetzt. So wird in der Arbeit eines der Patriarchen dieser Richtung, Ruggero Bertani , festgestellt, dass das globale geothermische technische Potenzial 5000 GWth/Jahr für die direkte Nutzung und 1200 GWel/Jahr für die Stromerzeugung beträgt. Allerdings ist das wirtschaftliche Potenzial um ein Vielfaches geringer. Dennoch sind die Zahlen sehr beeindruckend. Verbesserte Geothermiesysteme zielen genau darauf ab, diese Hürde zu überwinden.
The main components of geothermal energy
Über dieser Technologie hängt der beispiellose Erfolg von Horizontalbohrungen und hydraulischem Fracking in der US-amerikanischen Öl- und Gasindustrie. Es genügt zu sagen, dass im Jahr 2023 in diesem Land vor allem dank dieser Technologien etwa 13 Millionen Barrel Öl pro Tag gefördert wurden. Ein gewisser Optimismus in dieser Hinsicht wird durch die positiven Ergebnisse beim Testen des EarthStore-Systems von Sage Geosystems
gewecktim Jahr 2023 an einer Explorationsbohrung in Texas, wo eine modifizierte Huff & Puff-Methode für die Schwerölproduktion getestet wurde. Diese Technik ermöglicht die Injektion von dichter Bohrflüssigkeit, um dünne Risse im unterirdischen Gestein zu erweitern, und erweitert die Risse dann durch die Injektion von unter Druck stehendem Wasser. Nachdem der erzwungene Außendruck entfernt wurde, gelangt das heiße Wasser wieder an die Oberfläche und kann unter anderem zur Stromerzeugung genutzt werden. Es wurde festgestellt, dass ein einzelner Brunnen in der Lage ist, eine maximale Leistung von etwa 3 Megawatt zu erzeugen, wenn er als lastfolgendes Schnellfreigabesystem verwendet wird, oder er kann Energie auf dosiertere Weise freisetzen, um die ganze Nacht über etwa 18 Stunden Strom bereitzustellen Solar erzeugt keine Energie.
Es gibt andere Optionen für verbesserte Geothermiesysteme, beispielsweise die Verwendung von Mikrobohrturbinen oder Rotationsbohren mit Wasserstrahlschneiden von Gestein. All diese Methoden ermöglichen es letztlich, die Kontaktfläche des eingespritzten Wassers mit dem heißen Untergrundgestein zu vergrößern. Es besteht jedoch immer noch kein ausreichendes Vertrauen in die groß angelegte Entwicklung verbesserter Geothermiesysteme. Es ist schwierig, teuer und weitgehend unklar. Als Beispiel können wir uns an binäre Geothermieanlagen erinnern, die verschiedene organische Flüssigkeiten mit niedrigen Siedepunkten verwenden (Organic Rankine Cycle). Vor 15-20 Jahren galt diese Methode als äußerst vielversprechend. Allerdings ist die Gesamtkapazität solcher Anlagen heute unbedeutend.
Wärmepumpen
Wärmepumpen sind eine weitere Wärmeenergietechnologie, die von MIT Technology Review als eine der 10 wichtigsten Technologien für 2024 aufgeführt wird. Mehrere Studien prognostizieren, dass der globale Wärmepumpenmarkt bis 2030 die 100-Milliarden-US-Dollar-Marke deutlich übersteigen wird, gegenüber derzeit 60 Milliarden US-Dollar . Die Hauptmärkte für Wärmepumpen sind Nordamerika und Europa. Der Europäische Wärmepumpenverband weist darauf hin, dass Fortschritte beim Einsatz von Wärmepumpen durch eine Reihe von Faktoren erleichtert werden, darunter technologische Verbesserungen, die es ihnen ermöglichen, ihre Betriebsbedingungen zu erweitern; die Notwendigkeit, die Energiewende auch im Wärmebereich zu beschleunigen; Reduzierung der Produktionskosten. Darüber hinaus gibt es in einer Reihe von Ländern, darunter den USA, Italien, Japan und Dänemark, staatliche Förderprogramme in diesem Bereich.
Ground Source Heat Pump
Source: aenert.com
Es gibt verschiedene Arten von Wärmepumpen, die bestimmte Wärmeleistungsbereiche bieten. Am effektivsten sind Erdwärmepumpen, die vor allem in einer Reihe nordeuropäischer Länder verbreitet sind, darunter auch Deutschland. in Deutschland, Schweden, den Niederlanden. Allerdings sind fast 80 % aller Wärmepumpen die weniger effizienten Luft-Wasser-Wärmepumpen- und Luft-Luft-Wärmepumpensysteme, die in südlicheren Ländern häufiger eingesetzt werden. Dies ist die größte Schwachstelle der Wärmepumpentechnologie, die angesichts der Kosten ihre Einführung erheblich einschränkt. Dennoch ist die Wärmepumpe ein notwendiger und wertvoller Bestandteil verschiedener Energiesparoptionen, die zwar einen relativ geringen Einfluss auf den Gesamtenergieverbrauch hat, aber zuverlässig und unabhängig von fossilen Brennstoffen ist.
Von der Redaktion
