1. Ogniwa fotowoltaiczne CIGS

CIGS to skrót od angielskich nazw: copper (miedź), indium (ind), gallium (gal) i selenium (selen).

Energia słoneczna jest obecnie jednym z najtańszych źródeł energii, ale nie zawsze tak było. Większość ogniw słonecznych zawiera polikrzem, którzy jeszcze dekadę temu był bardzo drogi (czasami jego koszt dochodził do ok. 475 dolarów za kilogram w 2008 r.). To skłoniło do poszukiwania alternatyw. Niektórzy producencie zaczęli stosować cienką warstwę CIGS na szkle lub plastiku.

Producenci prosili o dofinansowanie i zaciągali ogromne pożyczki na produkcję m.in. szklanych rurek wypełnionych CIGS. Tymczasem zapotrzebowanie na czystą energię doprowadziło do boomu w produkcji polikrzemu, którego ceny w efekcie spadły. Wiele firm, które wykorzystywały CIGS ogłaszało bankructwo lub zostawały po latach przejmowane przez inne. Obecnie polisilikon jest tani i dominuje w sektorze energii słonecznej.

2. Akumulator energii kinetycznej

Reklama

Operatorzy sieci elektrycznych lubią utrzymywać przepływ prądu na stałym poziomie. Aby skorygować wzrost podaży lub popytu, zwiększały lub zmniejszały wytwarzanie energii. Jednak reakcja dużych elektrowni węglowych lub gazowych może trwać czasem nawet do kilku minut.

Alternatywą okazał się akumulator energii kinetycznej, którego działanie zbliżone jest do koła zamachowego. Elementem, który magazynuje energię, jest wirujący bezwładnik. Potrafi osiągać prędkość nawet do kilku tysięcy obrotów na minutę, a w celu uzyskania jak najmniejszych strat energii stosuje się w tym mechanizmie także łożyska magnetyczne lub powietrzne. Ciekawostką jest zastosowanie tej maszyny w transporcie – jeszcze w latach 50. XX wieku powstały żyrobusy, czyli autobusy napędzane właśnie energią z koła zamachowego, które kursowały w Szwajcarii. Warto dodać, że cała energia kinetyczna może w przypadku akumulatora zostać przekształcona w energię elektryczną i w razie czego można ją przenieść do sieci, a także z sieci może pobierać nadmiar energii.

Operatorom pomysł się spodobał: była to technologia, która pozwalała na reakcję na nierówności w czasie krótszym niż sekunda. Niestety, firma, która wprowadziła na rynek komercyjny ten akumulator, Beacon, nie zwróciła uwagi na przepisy. Tymczasem prawo amerykańskie nie przewidywało możliwości naliczania różnych stawek w celu zapewnienia alternatywy jeśli chodzi o czas reakcji. W końcu w 2011 r. w oczekiwaniu na decyzję Federalnej Komisji Regulacji Energetyki, firmie skończyły się pieniądze, a jej aktywa zostały nabyte przez fundusz typu private equity.

Pod inną nazwą firma wróciła w 2014 r. na rynek, ale w 2018 r. oba obiekty, którymi zarządzała zostały przejęte przez dewelopera czystej energii. W tej chwili rosnące wykorzystanie nieciągłej energii wiatrowej i słonecznej, których moc może się gwałtownie wahać, zwiększyło popyt na tego rodzaju usługi.

3. Biopaliwa z celulozy

W przeciwieństwie do biopaliw z kukurydzy albo trzciny cukrowej, ten rodzaj biopaliwa miał wykorzystywać celulozę, która byłaby tańsza i łatwiejsza do pozyskania niż jej poprzednicy. Biopaliwa drugiej generacji, do których zalicza się właśnie m.in. etanol celulozowy, produkuje się z surowców trwałych, a jego trwałość określa się z perspektywy jego dostępności, ale też wpływu na emisję gazów cieplarnianych, wpływu na bioróżnorodność i zużycie terenu.

Gdy biopaliwa dopiero wchodziły na rynek, okazało się, że są zbyt drogie (zwłaszcza w stosunku do cen ropy, od której chciano się uniezależnić). Co ciekawe, pojawiły się głosy, które wskazywały na to, że produkcja biopaliw daje gorszy bilans energetyczny i ekologiczny ze względu na rosnący areał upraw, zużycie nawozów sztucznych i w ogóle: nieracjonalną gospodarkę produktami roślinnymi.

Trzecia generacja biopaliw przyniosła paliwa produkowane z glonów, która jest zresztą dość wydajna: uważa się, że jest 30 razy większa od efektywności jakiegokolwiek innego rodzaju paliwa. Obecnie trwają badania nad użyciem do produkcji biopaliw organizmów zmodyfikowanych genetycznie (np. pałeczka okrężnicy czy bakteria Pyrococcus furiosis).
Wciąż jednak firmy zajmujące się tego rodzaju wynalazkami, cierpią na problemy finansowe i regularnie ogłaszają upadłość, a biopaliwo z kukurydzy nadal dominuje, przynajmniej w USA.

>>> Znajdujący się w wodzie pitnej mikroplastik nie stwarza zagrożenia dla zdrowia, ale niezbędne są dalsze badania - mówi Światowa Organizacja Zdrowia. Więcej na ten temat w tym artykule.

4. Wieże słoneczne

Jeden z bardziej dramatycznych i spektakularnych pomysłów: wieża słoneczna, czyli kilometry lusterek wielkości drzwi garażowych, które skupiają światło słoneczne na szczycie wysokiej wieży i w ten sposób wytwarzają parę i prąd. Koszty budowy są jednak ogromne, choć rekompensuje je później niski koszt obsługi, ponieważ nie istnieją koszty związane z dostarczaniem paliwa. Istnieje jednak wiele wad tego rozwiązania. Przede wszystkim chodzi o niski stopień konwersji energii słonecznej w elektryczną.

Szacuje się, że wieża słoneczna o mocy 200 MW wymaga kolektora o średnicy 7 m i komina o wysokości kilometra. Taka instalacja mogłaby zapewniać energię na 200 tysięcy typowych gospodarstw domowych. Problem w tym, że to szacunki i nie da się ustalić konkretnych wartości, dopóki taka wieża nie zostanie zainstalowana w co najmniej kilku miejscach. Do tego nie do końca wiadomo, jak taki komin zachowa się pod wpływem silnego wiatru. Nie jest bez znaczenia, że promienie skupionego światła słonecznego uśmiercają ptaki podczas lotu. A przede wszystkim: trudno wieżom w tej chwili konkurować z fotowoltaiką.

5. Małe turbiny wiatrowe

Skoro istnieją domy z zainstalowanymi panelami słonecznymi, to może wykorzystać w ten sposób energię wiatrową?

Pewna firma zaoferowała niewielkie turbiny, które można było zamontować na dachu. Miały zakrzywione łopaty, obracające się wokół pionowej osi. Większe modele zostały zaprojektowane dla firm oraz do instalacji na wieże telefonii komórkowej i miejsc publicznych. Ale koncepcja napotkała wyzwania. Ruch łopat w turbinach przekształca energię kinetyczną w elektryczną – niestety, mniejsze ostrza wytwarzają mniej mocy. Pionowa konstrukcja okazała się zwyczajnie mało wydajna. W końcu nawet jej twórcy zwrócili się w kierunku energii słonecznej.

6. Energia oceanu

Niekończący się ruch oceanu można przekształcać w elektryczność, choć nie jest to łatwe. Morze to trudne środowisko dla systemów mechanicznych. Mimo to, pomysł wykorzystania energii kinetycznej fal, pływów czy prądów do wytworzenia energii stał u podstaw kilku stratupów.

Jeden z nich, Ocean Power Technologies, opracował boję energetyczną zakotwiczoną w morzu, poruszającą się w górę i w dół, wraz z falami. Po fuzji z większym partnerem, wystartowano z projektem energii falowej w Australii, do którego użyto rzędy takich boi. Niestety, w 2014 roku Ocean Power wycofała się z projektu twierdząc, że był on „komercyjnie nieopłacalny” i w tej chwili korzysta z tej technologii do zasilania morskich platform wiertniczych.

W to rozwiązanie nie zdecydował się zainwestować m.in. rząd Wielkiej Brytanii, który odrzucił projekt o wartości 1,3 mld funtów w 2018 roku częściowo ze względu a to, że morski wiatr może dostarczać dokładnie tę samą ilość energii za około jedną trzecią kosztów.

>>> Czytaj też: Polenergia przygotuje fotowoltaikę do aukcji OZE, możliwy udział farm wiatrowych