Care sunt viitoarele tehnologii electrice?

În acest articol vom discuta despre tehnologii legate de energie în trei domenii cheie ale accelerării schimbării: stocare, rețea inteligentă și generare de electricitate. Depozitarea energiei implică modalități noi, rentabile de stocare a energiei, fie în baterii îmbunătățite, combustibili noi sau alte modalități. O rețea inteligentă este un set de tehnologii care împerechează informațiile cu electricitatea în mișcare, permițând generarea și utilizarea mai eficientă a energiei. Generarea de energie electrică se caracterizează prin tehnologii care generează energie din surse neutilizate și care produc mai eficient energie electrică sau combustibili din surse utilizate astăzi.

Am inclus predicții bazate pe studiile experților cu privire la momentul în care fiecare tehnologie va fi viabilă științific (genul de lucruri pe care Google, guvernele și universitățile le dezvoltă), mainstream și viabilă financiar.

Spre deosebire de baterii, celulele de combustibil necesită o sursă constantă de combustibil și oxigen pentru a funcționa, dar pot produce electricitate continuă atât timp cât sunt furnizate aceste lucruri. În mod firesc, acestea necesită turbine cu gaze naturale și sunt utilizate în mod ideal pentru generarea de energie staționară sau pentru vehicule mari de pasageri, cum ar fi autobuzele.

Progresele înregistrate în tehnologia materialelor permit avansarea bateriilor Li-Air, care promit o densitate de energie care rivalizează cu benzina, oferind o creștere de cinci ori în comparație cu bateriile Li-Ion tradiționale. Prin utilizarea oxigenului atmosferic în locul unui oxidor intern, aceste baterii ar putea extinde foarte mult gama de vehicule electrice.

Evoluția ipotetică a rețelelor electrice existente, transportarea și stocarea hidrogenului în locul energiei electrice. Poate fi utilizat în combinație cu diferite tipuri de metode de transformare a energiei, reducând la minimum pierderile și maximizând capacitatea de stocare.

Adesea acumulată din colectorul solar activ sau combinate de la centralele de căldură și energie și transferată în depozite izolate pentru a fi utilizată ulterior în diverse aplicații, cum ar fi încălzirea spațiului sau încălzirea apei menajere.

Contoare electrice care înregistrează consumul de energie electrică în timp real, în timp ce comunică informațiile în scopuri de monitorizare și facturare. Poate fi utilizată pentru echilibrarea la distanță a sarcinii, cum ar fi dezactivarea dispozitivelor neesențiale la utilizarea maximă.

Infrastructură speculativă de energie și energie globală și set de standarde care poate fi utilizată în mod interschimbabil. Teoretic ar putea imita caracteristicile internetului în canalizarea căldurii, a energiei, a gazelor naturale (și a conținutului de hidrogen) din surse locale și îndepărtate, în funcție de cererea globală.

O formă hidroenergetică care transformă energia mareei în energie electrică. Sunt utilizate în prezent la scară mică, dar au un potențial de extindere mare.

Roboți de dimensiuni mici, capabili sa repoziționeze panourile solare în funcție de condițiile meteo. 

Noile tehnologii cu biocombustibili, cum ar fi etanolul celulozic și biodieselul din microalge promit să producă energie convențională compatibilă cu combustibilul, cu emisii reduse sau zero.

Sticlă cu celule solare integrate care transformă lumina în electricitate. Aceasta înseamnă că puterea pentru o întreagă clădire poate fi suplimentată folosind zonele de acoperiș și fațadă.

Trecând dincolo de organismele de astăzi, biocombustibilii de generația a treia implică modificarea genetică a organismelor pentru a produce combustibili noi prin mijloace neconvenționale. Exemplele includ producția directă de hidrogen din alge și producția de furani cu densitate energetică pentru utilizarea în domeniul auto.

Colectarea energiei solare în spațiu, redusă ca microunde la suprafață. Un beneficiu proiectat al unui astfel de sistem este o rată de colectare mult mai mare decât ceea ce este posibil pe Pământ. În spațiu, transmisia energiei solare nu este afectată de efectele de filtrare a gazelor atmosferice.

O versiune mică a unui reactor nuclear (având o lungime de câteva zeci de metri). În prezent, capabile să furnizeze 10 MW de putere, planurile sunt pentru o capacitate de 50 MW în viitorul apropiat.

O abordare a fuziunii care se bazează pe inerția masei de combustibil pentru a asigura confinarea. Pentru a atinge condițiile în care confinementul inerțial este suficient pentru o arsură termonucleară eficientă, o capsulă care conține combustibil termonuclear este comprimată într-un proces de implozie în condiții de densitate ridicată și temperatură.

Este reprezentată de orice tehnologie nucleară prin care se poate extrage energie folositoare din nuclei atomici, prin reacții nucleare controlate. Singura metodă prin care se poate realiza acest lucru este cea a fisiunii nucleare. Deși în prezent este folosit uraniul, element ce nu va dispărea în următorii 800 de ani, fisiunea nucleară se va baza, în viitor, pe hidrogen, o resursa inepuizabilă, fiind obținut din apă.

Ca sursă de energie regenerabilă, este partea biodegradabilă a produselor și reziduurilor din mediul înconjurător, care pot fi arse pe post de combustibil pentru a produce energie. Include elemente vegetale și animale, din silvicultură și din alte industrii, practic toată materia organică produsă prin procesele metabolice ale organismelor vii, dar și partea biodegradabilă a deșeurilor industriale și urbane. Energia de biomasă este energia regenerabilă cu cele mai răspândite și abundente resurse de pe întreaga planetă.

Este un mod foarte puternic și eficient de a extrage energia regenerabilă din pământ, prin intermediul proceselor naturale. Poate fi folosită pentru a alimenta cu energie o locuință sau chiar așezări umane mai mari, în cazul centralelor geotermale.
 

Avantajele sale le constituie costul redus, eficiența, faptul că nu afectează mediul înconjurător și că nu necesită combustibil pentru a funcționa, iar principalul dezavantaj îl reprezinta aria relativ mică de unde poate fi obținută, respectiv în apropierea îmbinărilor plăcilor tectonice. Cel mai mare grup de centrale geotermale este localizat în prezent în California. Din  anul 2004, țări precum Islanda, Filipine, El Salvador, Costa Rica și Kenya își obțin mai mult de 15% din electricitate folosind energia geotermală.