能量

研究人员来自香港城市大学开发了一种多功能建筑涂层，可以将表面温度降低至低于环境温度9.5°C，并且通过雨水发电。 这种“智能皮肤”反射超过95%的太阳辐射，并通过红外辐射排放热量，使其成为对抗城市热岛效应的关键工具。 受到空气植物铁兰属的启发，这种技术能够在极端环境中捕获湿气，作为涂料应用于外墙和屋顶，便于在不需要昂贵改造的情况下集成到现有建筑中。 主要功能 被动冷却：反射太阳辐射并降低表面温度。 雨水发电：雨滴产生的电荷可以为无线传感器或低功耗设备供电。 建筑保护：作为抵御恶劣天气条件的坚固层。 智能城市中的应用 从雨水中获得的能量虽然有限，但可以为传感器网络供电： 环境监测：空气质量、湿度和温度。 建筑结构控制。 智能能源管理。 在智能城市的框架内，这项创新可以利用自然现象来降低成本并改善城市可持续性。 相对于传统技术的优势 简单应用：作为涂料使用，避免复杂的安装。 可扩展性：可以在现有建筑中实施，是能源改造的关键。 互补性：与太阳能板、储能和氢气系统集成，成为未来城市的分布式解决方案的一部分。 绿色氢气和成本降低 同一团队还在研究一种绿色氢气生产系统，用可获得的元素替代昂贵材料，这可能加速这种能源在难以电气化的工业领域的采用。 全球影响和城市未来 这些发展的愿景对大城市地区尤为重要：外墙和屋顶可能不再是被动元素，而是成为多功能能源基础设施。无需占用新土地安装设备，而是利用现有建筑空间。 未来的城市可能会结合多种分布式解决方案： 太阳能板。 冷却材料。 智能传感器。 氢气系统。 没有任何一种技术可以单独解决当前的气候挑战，但像这样的创新组合可以在我们居住和管理城市的方式上产生深远的变化。 香港的“智能皮肤”展示了建筑如何成为对抗气候变化的积极盟友。 凭借其冷却、发电和保护建筑的能力，这一创新为更具韧性、可持续性和准备应对热浪和能源转型的城市铺平了道路。

能源转型继续在世界各地推动创新解决方案。在德国巴伐利亚州，位于斯塔恩贝格区的Jais的一座旧砾石采石场通过安装最新一代的浮动太阳能电池板，转变为环境利用的典范。 该项目利用了一个经过数十年采掘活动后形成的人工湖，将一个工业干预空间转变为可再生能源的来源。这样一来，就避免了占用农业用地、森林或其他具有高生态价值的自然环境。 此外，该倡议展示了人类活动改变的区域如何能够恢复与可持续生产和减少污染排放相关的战略功能。 创新技术更好地利用太阳光 该设施采用了一种基于垂直放置的浮动太阳能电池板的开创性系统，这种配置在传统的光伏开发中并不常见。 与传统的倾斜面板不同，这种布局可以在一天中的更多时间内捕捉太阳辐射，特别是在清晨和黄昏时分。因此，电力的产生在一天中更均衡地分布。 此外，该工厂的装机容量为1.87兆瓦，预计年产量接近 2吉瓦时，足以为大约500个家庭提供清洁能源。 在不显著改变生态系统的情况下提高能源效率 该项目最显著的特点之一是仅占湖泊总面积的4.65%。这一特点使得大部分水生环境得以在不进行显著修改的情况下保存。 此外，模块之间相隔约四米，促进了光和氧气进入水中。这一措施旨在尽量减少对湖泊生态系统中发生的生物过程的可能影响。 此外，该系统利用了所谓的反照效应。水面将部分太阳辐射反射到双面板的背面，提高了能源效率并改善了设施的效率。 研究能源与自然共存的实验室 该工厂还作为一个环境研究空间。尽管初步结果令人鼓舞，专家们仍在继续评估对湖泊生态循环的长期可能影响。 因此，持续监测将允许分析部分阴影的存在如何影响营养物质、微生物和水生物种的动态。 同时，该系统采用了Skipp-Float技术，一种沉浸式结构，提供了对风暴、强风和波浪的稳定性，确保了操作安全和基础设施的耐用性。 浮动太阳能电池板的环境效益是什么？ 这种项目的发展为环境提供了多重优势。首先，它允许在不占用可能用于农业、生态系统保护或娱乐活动的大面积土地的情况下产生可再生电力。 此外，水与太阳能的结合由于水环境提供的自然冷却而提高了面板的效率。在较低温度下操作，设备保持更好的性能并延长其使用寿命。 另一方面，这些设施有助于减少对化石燃料的依赖，并减少导致全球变暖的温室气体排放。它们还促进了退化工业空间的再利用，推动了与环境保护更兼容的发展模式。 在寻求清洁能源的背景下，Jais和斯塔恩贝格区的经验展示了技术创新如何与自然资源的保护相结合，为日益可持续的能源转型开辟了新的机会。

圣路易斯省正在推进阿根廷西部最重要的可再生能源发电项目之一的建设。这是卡利坎托太阳能公园，一个旨在通过利用太阳辐射来加强清洁能源生产并减少污染排放的项目。 该项目位于距离诺戈利约8公里的维斯卡切拉斯地区，靠近国家146号公路，目前已达到41%的整体进度。该项目由Aisa Group的业务单元Calicanto Solar开发，是该地区最重要的能源投资之一。 除了提供可再生来源的电力外，该项目还通过雇佣服务、供应商和与建设和能源基础设施相关的工人，在当地产生了重要的经济活动。 大规模工程以增强电力系统 该综合体占地72公顷，特别选择了这些土地，因为它们具有优越的太阳辐射条件，且没有自然障碍影响面板的性能。 此外，公园将拥有51兆瓦的装机容量，预计年产量为110.1吉瓦时。这种发电量将能够满足超过80,000个家庭的电力需求。 同时，预计其运行将每年避免约50,000吨二氧化碳的排放，从而有助于减缓气候变化的影响并减少对化石燃料的依赖。 尖端技术以最大化太阳能 该项目的亮点之一是引入了1,120个太阳能跟踪器，这些智能系统自动调整面板以跟随白天的太阳轨迹。 得益于这项技术，能量捕获与固定安装相比显著增加。同时，结构安装、内部道路和电力变电站的工作仍在继续。 此外，基础设施包括一条广泛的地下网络，分布着超过700公里的电缆，约6公里的技术沟渠，确保高效和安全的操作。 就业、区域发展和连接国家系统 这些工程也对省内产生了强烈的社会和经济影响。目前，超过200人在公园任务和电力互联基础设施之间直接工作。 与此同时，连接综合体与诺戈利变电站的工程正在推进，随后与阿根廷互联系统（SADI）连接，这是将新的可再生发电纳入国家电网的关键环节。 这样一来，北部的蓬塔诺加强了其在阿根廷能源地图中的角色，并在向更可持续的生产模式转型中成为重要的参与者。 太阳能在家庭中的好处及其环境贡献 像卡利坎托太阳能公园这样的项目的增长也强调了家庭规模太阳能的优势。安装在住宅中的光伏系统可以减少来自传统来源的消耗，并降低长期的能源成本。 此外，分布式发电减少了与电力运输相关的损失，并增强了电网在极端气候事件或服务中断时的韧性。 从环境角度来看，使用太阳能避免了温室气体排放，减少了大气污染，并降低了对不可再生资源的压力。同时，有助于加速向更可持续和碳足迹更小的城市的转型。 出于这些原因，大型太阳能公园和住宅安装都巩固为构建更清洁、高效和与生态系统保护兼容的能源模型的基本工具。

一项由京都大学、北海道大学和IIASA领导的国际研究表明，到2050年完全消除化石燃料将需要比1.5°C的常规情景多60%到80%的电力生成。 这一增长是为了满足电气化难以脱碳的行业以及大规模部署氢气、氨和合成燃料等能源载体的需求。 政治和气候背景 在2023年迪拜COP28之后，关于在能源系统中放弃化石燃料的辩论加剧。 随后，巴西贝伦的COP30和圣玛尔塔会议深入探讨了如何实施这一过渡。“化石燃料过渡”倡议旨在加速煤炭、石油和天然气的淘汰。 脱碳与完全消除的区别 主要作者森正太郎解释说，脱碳和消除化石燃料并不相同： 脱碳可以通过碳捕获技术保持有限的化石燃料使用。 完全消除要求快速电气化、绿色氢气以及消费和需求的深刻变化。 使用的模型 研究人员比较了两个公认模型的轨迹： AIM-Technology（亚太地区）。 MESSAGEix-GLOBIOM（全球生物圈管理）。 无化石情景需要： 到2050年1.6到1.8倍的电力。 加速扩展太阳能和风能。 快速部署电解槽。 更高的累计投资。 消费模式的深刻变化。 完全消除的好处 大幅减少CO₂残余排放。 减少对碳捕获和储存技术（CCS、BECCS、DACCS）的依赖。 在短暂过热后更有可能回到1.5°C。 IIASA的Volker Krey强调，这不仅仅是替代能源来源，而是对能源系统、工业过程和基础设施的深刻重组。 公平和公正过渡 研究警告说，完全消除必须考虑： 为依赖化石燃料生产和出口的国家提供公正过渡。 国际合作和补充政策。 支持受影响的地区和工人。 成本和风险 在短期内，保持有限化石燃料使用并结合碳捕获的策略可能更具成本效益。然而，完全去化石化作为应对气候不确定性的保障，通过设计更低结构风险的能源系统。 到2050年完全消除化石燃料在技术上是可能的，但需要加速部署可再生能源、氢气和大规模电气化。尽管涉及高成本和公平挑战，但它提供了决定性的环境效益，并减少了对碳捕获技术的依赖。 该研究成为当前国际辩论的关键参考，并为定义地球未来能源的下一代气候战略提供指导。

在加拿大不列颠哥伦比亚省，一个基于水力发电的家庭项目因其持续发电能力和低环境影响而引起了人们的关注。 这项倡议的推动者是马克·内林，一位退休人员，他设计并安装了一台铝制水轮在Cheakamus河旁。该系统仅利用自然水流的力量，每天最多可产生36千瓦时的电力。 与传统的太阳能电池板或风力发电机不同，这种设备利用水的持续运动，从而在一天的大部分时间内稳定地生产能源。 此外，该项目避免了水坝或水库的建设，这是减少对河流生态系统干扰并保护河流自然动态的关键特征。 灵感来自古老的水磨技术 在结束他的职业生涯后，内林决定恢复古老的磨坊设计并通过现代数字工具进行改造。因此，他成功开发出一种由铝和碳钢组成的轻型结构。 水轮安装在靠近Cheakamus河的混凝土平台上，开始持续产生800到900瓦的电力，尽管它可以达到接近3千瓦的峰值。 该系统通过永磁发电机运行，将水的动能转化为可用于家庭的电力，并将多余的电力注入电网。 然而，技术开发遇到了各种挑战。皮带在潮湿时失去附着力，金属轴承因水的持续渗透而受到永久性损坏。针对这一问题，创造者采用了愈创木轴承，这是一种传统解决方案，在持续潮湿条件下表现出更高的耐久性。 对环境影响低的可再生能源 该项目最受赞赏的方面之一是其生态友好。微型电站不干扰河流流向，也不蓄水，从而避免了与大型水电工程相关的许多影响。 为了确保当地生态系统的保护，该系统必须通过市政、省级和联邦的检查。还进行了环境咨询和与该地区土著社区的会谈。 评估旨在确认水轮不会影响鲑鱼的迁徙或改变Cheakamus河的自然条件。 此外，由于不产生人工障碍，该项目得以保持划皮艇等娱乐活动，这对不列颠哥伦比亚省的居民和游客尤为重要。 该倡议的环境和能源效益 这种技术为迈向更可持续和分散的能源模式提供了多种优势。首先，持续的电力生产减少了对储能电池的依赖，这是许多可再生系统中最昂贵和污染的组件之一。 此外，通过利用水的自然流动，该系统即使在阴天或无风的日子里也能保持稳定的生产，这在太阳能或风能中并不总是发生。 另一个重要的好处是减少与使用化石燃料相关的污染排放。在小规模上，这类倡议有助于减少碳足迹，并促进更清洁的能源自给自足形式。 在不列颠哥伦比亚省开发的项目也开始引起国际关注。事实上，该设计已经被意大利和智利推动的新能源提案所采用，旨在复制适用于河流和自然水流的可再生发电模型。