Преносими компютри на Fundación General CSIC Edici n Digital

RAFAEL MOLINER

Висш съвет за научни изследвания (CSIC)


които позволяват

Основни предизвикателства при използването на енергия
Основните предизвикателства, на които човечеството трябва да отговори през този век, за да осигури устойчивото си развитие, са: намаляване на енергийната интензивност на БВП, осигуряване на енергийни доставки и отделяне на енергийното потребление от емисиите на CO2.


Намалете енергийната интензивност на БВП: увеличете енергийната ефективност
Ако нововъзникващите икономики трябваше да увеличат своя БВП, за да съответстват на сегашните развити икономики със същата енергийна интензивност, нуждата от енергия би нараснала неустойчиво. Следователно е необходимо да се увеличи ефективността при използването на енергия. Подходът към екологично ефективен енергиен модел трябва да се осъществява от четири основни подхода: а) продукти: подобряване на ефективността на продукта през целия му жизнен цикъл, от суровини до генерирани отпадъци; б) процеси: оптимизиране на производствените процеси чрез прилагане на нови технологии и подобряване на управлението на ресурсите; Търсенето на нови енергийни ресурси и тяхното правилно управление са основните оси на екологията на човешкия вид в) процедури: прилагат процедури, които обслужват различни сектори, така че познанията за най-добрите налични техники да достигат до всички заинтересовани агенти; и г) насърчаване и разпространение на мерки за постигане на максимално възможния мултиплициращ ефект.


Осигуряване на енергийни доставки: диверсификация на ресурси и доставчици и насърчаване на местни ресурси
Прогнозите за енергийните източници показват, че през първата половина на този век световната енергийна кошница ще продължи да се състои главно от изкопаеми горива. По време на период, чиято продължителност е трудно да се определи, но който ще се измерва в десетилетия, възобновяемите енергии ще увеличат дела си на участие, което ще помогне в голяма степен за решаване на предизвикателството с доставките. Този процес на преход от изкопаеми горива към възобновяеми източници обаче е много сложен и трябва да се извърши по такъв начин, че световната икономика и социалните системи, които тя поддържа, да не бъдат засегнати от неприемливо увеличение на разходите за енергия. От друга страна, това трябва да се направи, като се вземат предвид особеностите на възобновяемите енергии по отношение на колебанията и липсата на прогнози в предлагането.


Разделяне на потреблението на енергия от емисиите на CO2
За да бъдат успешни в това трето предизвикателство, ще трябва да бъдат въведени нови технологии, насочени към намаляване на емисиите на CO2 при използването на изкопаеми горива и увеличаване на ефективността на възобновяемите ресурси и тяхното съхранение, за да се намалят разходите и да се осигури стабилност в доставките. За по-добро възприемане на това къде трябва да бъдат насочени усилията, е необходимо да се знае кои сектори са основните емитери на CO2.

Решения за производство на електричество. Изкопаеми горива
Прогнозите за производство на електроенергия показват, че в световен мащаб това ще продължи да се произвежда главно от изкопаеми горива, и по-специално от въглища. Причината за това трябва да се търси в интензивното използване на този ресурс, което Китай и Индия, както и Съединените щати, ще направят от този ресурс.

Използването на изкопаеми горива се дължи на факта, че те имат големи предимства: ниски разходи, индустриални съоръжения, адаптирани към тяхната употреба и на известни цени, и лесно съхранение. Също така е сериозно Възобновяемите енергии (ВЕИ) могат да покрият 50% от световното търсене на енергия до средата на този век и тази цел започва да се поема от неудобни институции и правителства, като например факта, че ресурсите са ограничени и концентрирани в определени географски райони и които произвеждат високи емисии на CO2, с последващо увеличаване на парниковия ефект и принуждаване към изменението на климата.

Въпросът, който възниква, е дали неговите предимства могат да бъдат използвани и недостатъците му преодолени. Отговорът е: да, чрез улавяне и секвестиране на емитирания CO2 (CCS). Чрез тази технология CO2 се отделя и улавя от подредените газове и след компресирането му се прехвърля в геоложки мивки, където се минерализира.

CCS е технология, която вече е комерсиално разработена и има различни съоръжения по целия свят, въпреки че те са свързани с добива на природен газ и производството на водород чрез реформиране на въглеводороди. Прилагането му за инсталации за производство на електроенергия все още е на предкомерсиално ниво, тъй като са необходими подобрения за намаляване на разходите и повишаване на ефективността, особено при улавяне. Газовете, получени при изгарянето на изкопаеми горива с въздух, съдържат между 4% и 16% CO2. Следователно е необходимо да се отдели CO2 от останалите придружаващи го газове, главно азот, преди да се пристъпи към неговото геоложно секвестиране. Понастоящем съществуват различни процеси на улавяне, всеки със своите предимства и недостатъци, така че не може да бъде установено кой от тях ще бъде наложен в бъдеще. Тези процеси се класифицират в три групи в зависимост от етапа, в който се извършва улавянето: преди, по време или след горенето. Страната ни е пионер в тази технология, всъщност тя е избрана от ЕС да разположи в Компостила (Леон) едно от двадесетте съоръжения, които искат да бъдат внедрени в Европа с тази технология до 2020 г.




Възобновяемите енергии. Възобновяемите енергии
(EERR) може да покрие 50% от световното търсене на енергия до средата на този век и тази цел започва да се поема от институциите и правителствата. Развитието обаче все още е силно неравномерно, съсредоточено в няколко държави и базирано на няколко технологии. Въпреки че има примери за това как въвеждането на стимули и политики за премия за електроенергия са повишили сектора на вятърната енергия в някои страни като Германия и Испания, реалността е, че масовото навлизане на възобновяеми енергийни източници изисква редица технологични етапи, които позволяват ускорете целия процес.

Вятърната енергия фокусира своите предизвикателства върху подобряването на прогнозата за вятъра, развитието на големи вятърни турбини, внедряването в сложен терен и екстремните среди и развитието на разпределена вятърна енергия с малки вятърни турбини. В биомасата трябва да се насърчава растежът на енергийните култури, съвременните технологии за термична и термохимична употреба и производството на биоетанол и биодизел от неконвенционални и евтини сортове растения.

Слънчевата енергия представя голям брой технологични възможности с разработки за насърчаване. При фотоволтаиците повишаването на ефективността е приоритет, както и намаляването на материала чрез използването на тънки филми или използването на електрическите превозни средства ще зависи до голяма степен от подобряването на системите за съхранение на енергия от слънчева концентрация. При слънчевата термоелектрическа енергия изпълнението на първите търговски централи и преминаването към директно генериране на пара и мащабни системи за съхранение на топлина са от съществено значение.

CSIC поддържа активни групи в различни направления на изследване. В областта на вятърната енергия той въвежда технологии, базирани на свръхпроводници, които ще позволят разработването на генератори с ниско тегло, много подходящи за инсталиране във вятърни турбини. В областта на фотоволтаиците е предназначен да предаде необходимите знания за увеличаване на скоростта на обучение в тази индустрия, постигайки необходимото намаляване на разходите, за да позволи масово навлизане на тази технология.

В областта на термосолара или концентрацията се работи върху нови материали, които позволяват да се повиши температурата на течностите за пренос на топлина до 600 ° C, което значително би увеличило ефективността на растенията.

Внедряването на концепцията за разпределено съхранение ще изисква разработването на така наречените интелигентни мрежи, много по-сложни от сегашните и които изискват специфични НИРД за тяхното внедряване.


Прилагането на електромобили ще зависи до голяма степен от подобряването на системите за съхранение на енергия. Новите литиево-йонни батерии позволяват автономности в района на 80-100 км и вече са обявени подобрения, които могат да удвоят тази стойност. Очаква се обаче значителният скок да се случи с въвеждането на Li-air батерии, което ще позволи плътността на енергията да е близка до тази на бензина, въпреки че комерсиализацията на този тип батерии все още изисква много важни технологични подобрения. В този контекст най-широко разпространената EV конфигурация се очаква да бъде така наречената ER-VE, електрическо превозно средство с разширена автономност, при което автономността се осигурява от гориво, което захранва генератор, който от своя страна презарежда батерията по време на Март. В този сценарий развитието на водорода като нов енергиен вектор за заместване на петролните производни и замяната на настоящите механични генератори с тези, базирани на електрохимични принципи, така наречените горивни клетки, заслужава специално внимание. В тази област все още има важни технологични предизвикателства за решаване.

Понастоящем CSIC поддържа групи, активни в научни изследвания, които се стремят да отговорят на гореспоменатите научни и технологични предизвикателства. В повечето случаи изследванията се развиват в рамките на европейски проекти.


Що се отнася до производството на водород чрез електролиза, се разработват нови електрокатализатори за алкални електролизатори, чиито цели са намаляване на разходите, чрез заместване на платината с други метали като никел и повишаване на ефективността чрез използване на метални наночастици, както на анода и на катода. В производството на природен газ се прилагат нови катализатори за пара и автотермичен риформинг. По същия начин се прилагат нови процеси, при които емисиите на CO2 се свеждат до минимум чрез термокаталитичното разлагане на природния газ, DTC. В областта на литиево-йонните батерии се тестват нови графитни материали за анода, които позволяват по-голям капацитет за съхраняване на литий по обратим начин. От страна на катода се разработват нови смесени метални оксиди, които подобряват поведението на използваните в момента. Изследването се разпростира и върху използването на йонни течности като електролити, заместващи настоящите органични среди, което значително ще повиши тяхната безопасност.

В областта на Li-air батериите се изучават нови литиеви сплави за анода и нови катоди за намаляване на кислорода. По същия начин се проектират устройства за улавяне на сух кислород от въздуха. Тези нови подходи се комбинират с използването на йонни течности като електролит.

Суперкондензаторите също са под разследване. Тези електрохимични устройства позволяват много по-високи мощности за зареждане и разреждане от тези на батериите, въпреки че акумулират по-малко енергия, така че съвместното им използване ще осигури големи предимства. Те търсят въглеродни материали, ниска цена и висока ефективност, които в комбинация с използването на йонни течности подобряват производителността.

От друга страна, в областта на горивните клетки, изследванията са насочени към катализатори, които намаляват или избягват използването на платина, както и към нови материали за протонообменни мембрани, които позволяват да се повиши работната температура и да се увеличи тяхната трайност. Общата оперативна ефективност на всички тези устройства зависи от тяхното интегрирано управление, за което се изучават електронни системи за управление на автомобили. В тази линия се изследват материали с ниско тегло, висока производителност и лесно рециклиране, които значително ще увеличат общата ефективност на целия жизнен цикъл на автомобила. И накрая, разработването на елементи за стабилизация и съхранение на енергия, базирани на свръхпроводници, ще позволи качествен скок в развитието на интелигентните мрежи, които ще позволят ефективно управление на предлагането и търсенето.

Профил: Рафаел Молинер

Професор по научни изследвания в CSIC, понастоящем заема координационната позиция в областта на химията и химическите технологии на CSIC, която обединява общо дванадесет института с повече от 360 изследователи.

Той е директор на изследователската група „Преобразуване на горива“ на Института по карбохимия в Сарагоса. Неговите научни направления са свързани с чистото и ефективно използване на изкопаемите горива и разработването на нови материали с енергийни и екологични приложения. Ръководил е множество изследователски проекти и е публикувал повече от 140 статии в списания с голямо въздействие на SCI (Science Citation Index). Той е съавтор на четири патента и е ръководил 10 докторски дисертации.

Бил е част от различни комитети за управление, оценка и перспективен анализ на НИРД в енергийния сектор. Сред тях си струва да се подчертае тази, която е подготвила Арагонската стратегия за изменение на климата, за правителството на Арагона и Бялата книга на Института за изследване на климатичните промени, за Министерството на науката и призоваването и Министерството на околната среда и селските райони и морските дела. член на Изпълнителната комисия на Националния водороден център със седалище в Пуертолано и на Управителния съвет на I2C2 със седалище в Сарагоса

  • ® Fundación General CSIC.
    Всички права запазени.
  • Лихнос. ISSN: 2171-6463 (печатно издание на испански),
    2172-0207 (издание на английски печат) и 2174-5102 (изд. Дигитално издание)
  • Поверителност и правно известие
  • Контакт
  • csic
  • Банка Сантандер
  • Фондация BBVA
  • Социална работа на фондация La Caixa
  • Фондация Франсиско Рамон Аресес

Харесва ли ви това, което правим? Последвай ни по всяко време, през Facebook, Twitter Y. Youtube