Energy Transition

到2028年,可再生能源预计将占全球发电量的42%以上

从木制风力涡轮机到沙子电池,可持续材料可以帮助我们向清洁能源转型。 Image: Raimond Klavins/Unsplash

Johnny Wood
Writer, Forum Agenda
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  • 在能源转型技术中使用可持续材料可以推动脱碳。
  • 从木制风力涡轮机到沙子电池,人们正在开发使用可持续材料的创新技术。
  • 根据世界经济论坛2023年发布的《促进有效能源转型》报告,新一代技术对实现能源转型至关重要。

随着能源转型的势头增强,人们的关注点开始从可再生能源转向可再生能源的制造材料,以加大脱碳的努力。

在清洁能源解决方案中使用可持续材料有助于减少环境影响,并可能提高产出和效率。

根据世界经济论坛2023年发布的《促进有效能源转型》报告,尽管可再生能源的使用呈指数级增长,但我们仍需要追求下一代能源技术的创新。

以下是三种使用可持续材料的能源转型创新技术。

1. 木制风力涡轮机

风力涡轮机并不是新鲜事物。在许多国家,它们或点缀风景,或组成大型海上风力发电场。

在瑞典的一家初创公司,工程师们用木质结构代替传统设计中的钢结构,建造了世界上最高的木制风力涡轮机。最近,这种2兆瓦的发电机开始向瑞典电网传输清洁电力,可供应约400户家庭。

涡轮机身高105米,叶片最顶端高150米,使用144层单板层积材(LVL)建造而成。LVL是沿顺纹热压胶合而成的板材,涡轮机身厚实、坚固且有韧性。

设计师之一David Olivegren告诉BBC,木材比钢材轻,因此可以用更少的材料建造更高的涡轮机,未来还计划建造更高的涡轮机。

尽管风力发电不会产生排放,但制造传统涡轮机所用的钢材却是碳密集材料。

用木材替代钢材可以减少碳排放,因为在制造涡轮机身时不会产生排放,且未枯死的树木可以储存大自然捕获的二氧化碳。

根据风力发电场的科学原理,叶片越大,每次旋转产生的电力越多,这就导致行业内将涡轮机设计得越来越大。

随着尺寸竞争的加剧,将超大型钢制涡轮机塔和叶片运送到陆地和海上地点变得越来越困难,需要用到特制的运输车辆,并加固港口和装载设施来支撑涡轮机增加的重量。

木制涡轮机的建造是组合式的,因此可以克服这些挑战。

2. 沙子电池

风力、太阳能等可再生能源都有非用即失的特点,除非将多余的能量储存起来,以备将来需要时使用。

电池等储存介质是一种解决方案。但这些介质通常需要用到紧缺的关键矿物,且管理不当可能会造成环境影响。

芬兰的Vatajankoski发电厂建造了全世界首个商用沙子电池。这是一个简单、来源充足且可持续的解决方案——地球上有很多成本低廉的沙子。

这种电池由100吨不适用于建筑的低品质沙子制成,外面包裹着厚厚的隔热层,以保存热量。芬兰的风力涡轮机和太阳能装置可以提供可再生能源,使电阻加热器加热电池内部的空气,再通过风扇吹进换热管。

在高达600摄氏度的恒温环境下,沙子电池可以储存8兆瓦的热能。当需求增加时,电池通过换热管释放约200千瓦的热能,加上电网供电,足以为100户家庭和一个公共游泳池提供供暖和热水。

电池在夜间电力需求和价格较低时充电,全自动系统的运行成本很低。

每单位体积的沙子储能量比传统化学电池少5到10倍,但沙子电池不会发生化学反应,不易老化和起火。与锂离子电池相比,沙子对环境的影响也小得多,因此是一种可持续的能量储存方式,能够帮助克服一些与可再生能源相关的间歇性挑战。

国际能源署表示,到2028年有望改变全球电力结构。 Image: 国际能源署

能量储存对向更清洁的能源转型至关重要。根据国际能源署,到2028年,可再生能源预计将占全球发电量的42%以上,其中风力和太阳能发电共占25%。

3. 可变形轮胎

一家领先的全球轮胎制造商正在开发一种新型的“自变形”电动车轮胎,能够适应不同的道路或天气状况,或根据驾驶员的偏好来改变轮胎外形。

这种轮胎与位于车轮中心的可填充容器相连接,容器中装有生物可降解的胎面复合材料(一种经过纤维加固的耐用生物物质)。

有一种容器会推动复合材料替换磨损的胎面,或随着时间的推移改变轮胎外形以适应不同的驾驶条件。这些所有操作都无需拆卸或更换轮胎。

这是一种方便、耐用且可生物降解的解决方案,解决了如何处理废弃、磨损车胎的问题。

还有更多使用可持续材料的清洁能源解决方案正在研发中,以推动脱碳的努力。

本文作者:

Johnny Wood,论坛议程撰稿人

本文原载于世界经济论坛Agenda博客,转载请注明来源并附上本文链接。

翻译:狄陈静

编辑:王灿

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