Энергетическая конференция MIT фокусируется на самых сложных проблемах климата
Ежегодная студенческая конференция рассматривает перспективы декарбонизации некоторых наиболее сложных отраслей промышленности, включая авиацию и цементное производство.
На 2022 MIT Energy Conference главный приз в размере 100 000 долларов был присужден команде под названием Ultropia, которая разрабатывает комбинированную стиральную машину и сушилку, которая использует ультразвук вместо воды для очистки.
Изображение: Todd Beltz Photography
Fatih Birol, director of the International Energy Agency, presented the opening keynote address.
In a keynote talk on the conference’s second day, Maria Zuber, MIT’s vice president for research, said that MIT “can support the entire lifecycle of research, development, deployment, and scale-up, constantly moving along the learning curve to improve performance and reduce costs.”
Glenn Llewellyn, vice president for zero-emission aircraft at aircraft manufacturer Airbus, outlined the several approaches that company is working on to develop competitive midrange alternative airliners by 2035 that use either batteries or fuel cells powered by hydrogen.
A group photo shows many of the students who organized the conference, the largest student-led event of its kind.
Предыдущее изображение Следующее изображение
В этом году MIT Energy Conference, крупнейшее студенческое мероприятие такого рода, включало основные доклады и панели, которые решали некоторые из самых острых оставшихся проблем в глобальных усилиях по сокращению выбросов, изменяющих климат. К ним относятся производство строительных материалов, таких как сталь и цемент, а также роль транспорта, включая авиацию и судоходство. Хотя проблемы огромны, подходы, включающие такие методы, как термоядерный синтез, тепловые насосы, энергоэффективность и использование водорода, обещают, сказали участники.
Двухдневная конференция, состоявшаяся 31 марта и 1 апреля для более чем 900 участников, включала основные лекции, 14 панельных дискуссий, чат у камина, сетевые мероприятия и многое другое. Мероприятие в этом году включало в себя финальный раунд ежегодной премии MIT Climate and Energy Prize, команда-победитель которой получает 100 000 долларов и другую поддержку. Премия, присуждаемая с 2007 года, привела к созданию более 220 компаний и инвестициям в размере 1,1 миллиарда долларов.
В этом году победителем стал проект, который надеется создать инновационную, эффективную безводную стиральную машину, предназначенную для подавляющего большинства людей в мире, которые все еще стирают белье вручную.
“Поистине знаменательный момент в истории”
В своем вступительном слове исполнительный директор Международного энергетического агентства Фатих Бироль отметил, что в этом году конференция проходила во время неспровоцированного вторжения в Украину России, ведущего экспортера газа и нефти. В результате “мировые нефтяные рынки переживают серьезные потрясения”, - сказал он.
Он сказал, что экспорт российской нефти, как ожидается, сократится на 3 миллиона баррелей в день, и что международные усилия по высвобождению запасов и стимулированию увеличения добычи в других странах помогут, но этого будет недостаточно. “Мы должны искать другие меры”, чтобы восполнить дефицит, сказал он, отметив, что его агентство подготовило план мер из 10 пунктов, чтобы помочь снизить мировой спрос на нефть.
Европа получает 45 процентов своего природного газа из России, и агентство также разработало план из 10 пунктов, чтобы помочь облегчить ожидаемый дефицит там, включая меры по повышению энергоэффективности в домах и промышленности, продвижению возобновляемых источников тепла и отсрочке выхода на пенсию некоторых атомных станций. Но он подчеркнул, что “наши цели по достижению наших климатических целей не должны стать еще одной жертвой г-на Путина и его союзников”. К сожалению, - сказал Бироль, - я вижу, что борьба с изменением климата соскальзывает с политической повестки дня многих правительств.
Но он также видит причины для оптимизма с точки зрения возможности достижения глобальной цели сокращения выбросов, согласованной странами, представляющими 80 процентов мировой экономики, и достижения чистого нуля выбросов углекислого газа к 2050 году. По словам Бироля, МЭА разработало дорожную карту для всего энергетического сектора, которая в настоящее время используется многими правительствами в качестве ориентира.
Кроме того, тенденция уже очевидна, сказал он. “Более 90 процентов всех электростанций, установленных в мире [в прошлом году], были возобновляемыми источниками энергии”, в основном солнечными и ветровыми. И 10 процентов автомобилей, проданных по всему миру в прошлом году, и 20 процентов в Европе, были электромобилями. “Пожалуйста, помните, что в 2019 году это было всего 2 процента!” - Сказал он. Он также предсказал, что “ядерная энергия вернется во многих странах”, как с точки зрения крупных заводов, так и с точки зрения новых небольших модульных реакторов.
Бироль сказал, что “я надеюсь, что нынешний кризис даст правительствам стимул для решения проблем энергетической безопасности, достижения наших климатических целей и ... [чтобы] выбрать правильное направление в этот очень важный поворотный момент”.
Второй день конференции начался с основных докладов Джины Маккарти, национального советника по климату в Управлении внутренней климатической политики Белого дома, и Марии Зубер, вице-президента MIT по исследованиям. В своем выступлении Зубер сказала: “Эта конференция проходит в поистине важный исторический момент — момент, который резко подчеркивает огромные риски, создаваемые нашей нынешней энергетической системой, основанной на ископаемом топливе, - риски, которые мы не можем продолжать принимать”.
Она добавила, что “время не на нашей стороне”. Чтобы выполнить глобальные обязательства по ограничению воздействия на климат, мир должен сократить выбросы примерно наполовину к 2030 году и достичь чистого нуля к 2050 году. “Другими словами, мы должны трансформировать всю нашу глобальную энергетическую систему за несколько десятилетий”, - сказала она. Она процитировала “Быструю перемотку вперед" Массачусетского технологического института.” план действий по климату, выпущенный в прошлом году, представляет два трека, которые мир должен преследовать одновременно: идти как можно дальше, как можно быстрее, с помощью инструментов, которые существуют сейчас, а также внедрять инновации и инвестировать в новые идеи, технологии, практики и институты, которые могут потребоваться длядостичь цели net-zero.
Что касается первого трека, то она сказала, ссылаясь на отчет МЭА: “Начиная с этого момента и до 2040 года мы можем получить большую часть необходимых нам сокращений выбросов с помощью технологий, которые в настоящее время доступны или находятся на грани коммерческого использования”. К ним относятся электрификация и повышение эффективности зданий, промышленности и транспорта, увеличение доли электроэнергии, поступающей из источников, свободных от выбросов, а также инвестиции в новую инфраструктуру, такую как зарядные станции для электромобилей.
Но нужно нечто большее, указала она. Например, количество метана, который утекает в атмосферу при добыче ископаемого топлива, эквивалентно всему природному газу, используемому в энергетическом секторе Европы, сказал Зубер. Добыча и продажа этого метана может значительно сократить глобальные выбросы метана, часто практически без затрат.
В долгосрочной перспективе “нам нужны решения track-two для декарбонизации сложных отраслей промышленности, таких как авиация, судоходство, химикаты, бетон и сталь”, а также для удаления углекислого газа из атмосферы. Она описала некоторые из перспективных технологий, которые находятся в стадии разработки. Фьюжн, например, перешел от научного вызова к инженерной проблеме, решение которой, по ее словам, идет полным ходом.
Еще одной важной областью являются продовольственные системы, на долю которых в настоящее время приходится треть всех глобальных выбросов. Например, производство удобрений использует очень энергоемкий процесс, но работа на растениях, сконструированных таким образом, чтобы непосредственно фиксировать азот, может существенно повлиять на ситуацию.
Возможно, не все эти и некоторые другие передовые направления исследований увенчаются успехом, но некоторые из них, несомненно, увенчаются успехом и помогут обуздать изменение климата, а также создать новые рабочие места и сократить загрязнение окружающей среды.
Хотя проблемы, с которыми мы сталкиваемся, сложны, они не являются непреодолимыми, сказал Зубер. - Нам не нужно чудо. Что нам нужно, так это двигаться по двум намеченным мною путям с решимостью, изобретательностью и яростной настойчивостью.
Обещание и проблемы водорода
Другие докладчики конференции взяли на себя некоторые из менее обсуждаемых, но важных областей, которые также необходимо решить, чтобы ограничить глобальное потепление до 1,5 градусов. Тяжелый транспорт и, в частности, авиация считаются особенно сложными. В своем программном выступлении Гленн Ллевеллин, вице-президент Airbus по самолетам с нулевым уровнем выбросов, изложил несколько подходов, над которыми работает его компания, чтобы разработать конкурентоспособные альтернативные авиалайнеры среднего класса к 2035 году, которые используют либо батареи, либо топливные элементы, работающие на водороде. Проекты на ранней стадии демонстрируют, что, вопреки некоторым прогнозам, существует реальный путь к отлучению этой отрасли от ее нынешней зависимости от ископаемого топлива, главным образом керосина.
Водород имеет реальный потенциал в качестве авиационного топлива, сказал он, либо непосредственно для использования в топливных элементах для питания, либо сжигается непосредственно для движения, либо косвенно в качестве сырья для синтетического топлива. Оба изучаются компанией, сказал он, включая гибридную модель, которая использует как водородные топливные элементы, так и реактивные двигатели на водородном топливе. По его словам, компания проектирует дальность полета в 2000 морских миль для реактивного самолета, перевозящего от 200 до 300 пассажиров, — и все это без прямых выбросов и следов.
Но это видение не будет практичным, сказал Ллевеллин, если экономия за счет масштаба не поможет значительно снизить затраты на производство водорода. “Водород находится в центре декарбонизации авиации”, - сказал он. Но такое снижение цен кажется вполне осуществимым, сказал он, учитывая, что другие крупные отрасли промышленности также серьезно рассматривают использование водорода для своих собственных планов декарбонизации, включая производство стали и цемента.
Такое использование было предметом панельной дискуссии под названием “Развертывание водородной экономики”. Технология производства водорода существует, но не в том масштабе, который необходим, а это около 500 миллионов тонн в год, отметил модератор Дхарик Маллапрагада из MIT Energy Initiative.
Тем не менее, в некоторых приложениях использование водорода сокращает выбросы и является экономически конкурентоспособным. Прити Панде из Plug Power заявила, что ее компания, производящая водородные топливные элементы, нашла значительный рынок в неожиданном месте: вилочные погрузчики, используемые на складах и заводах по всему миру. Оказывается, замена существующих версий на батарейках версиями на топливных элементах является беспроигрышной для компаний, которые их используют, экономя деньги и помогая достичь целей декарбонизации.
Линдси Эшби из Avangrid Renewables сообщила, что компания установила в Барселоне автобусы на топливных элементах, которые полностью работают на водороде, вырабатываемом солнечными батареями. Компания также строит 100-мегаваттную солнечную установку для производства водорода для производства удобрений - еще одной крупной отрасли, нуждающейся в декарбонизации из-за большого объема выбросов. А Бретт Перлман из Центра будущего Хьюстона сказал о своем городе, что “сегодня мы уже являемся водородным центром, только не зеленым водородом”, поскольку газ в настоящее время в основном производится как побочный продукт ископаемого топлива. Но это быстро меняется, сказал он, и Хьюстон, наряду с несколькими другими городами, стремится стать центром деятельности по производству водорода из возобновляемых источников, не выделяющих углерод. Они намерены производить 1000 тонн в день к 2028 году, “и я думаю, что в конечном итоге мы превзойдем этот показатель”, - сказал он.
По словам Перлмана, для отраслей, которые могут перейти на возобновляемую электроэнергию, это, как правило, лучший выбор. “Но для тех, кто не может этого сделать, водород - отличный вариант”, - и это включает авиацию, судоходство и железную дорогу. “У всех крупных нефтяных компаний есть планы по развитию производства чистого водорода”, - сказал он. - Это не просто сон, а реальность.
Для судоходства, которое, как правило, полагается на бункерное топливо, особенно ископаемое топливо с высоким уровнем выбросов, другим потенциальным вариантом может стать новое поколение небольших атомных электростанций, сказал Джефф Навин из Terrapower, компании, которая в настоящее время разрабатывает такие установки. “Найти замену углю, нефти или природному газу для промышленных целей очень трудно”, - сказал он, но часто эти процессы требуют постоянной высокой температуры, которую может обеспечить ядерная энергетика, если удастся решить проблемы затрат и регулирования.
Профессор ядерной инженерии Массачусетского технологического института Якопо Буонджорно отметил, что основные причины задержек и перерасхода средств на атомных станциях связаны с проблемами на строительной площадке, многие из которых могут быть устранены путем создания небольших модульных установок на заводе или путем одновременного строительства нескольких блоков стандартизированного проекта. Если правительство возьмет на себя утилизацию ядерных отходов, как это сделали некоторые другие страны, то ядерная энергетика может сыграть важную роль в декарбонизации многих отраслей промышленности, сказал он.
Студенческие стартапы
Двухдневная конференция завершилась финальным раундом ежегодной премии MIT Climate and Energy Prize, состоящей из пяти команд-финалистов, представивших краткие презентации идей своих стартап-компаний, за которыми последовали вопросы судейской коллегии. В этом году финалистами стала команда Muket, занимающаяся поиском способов сокращения выбросов метана на животноводческих и молочных фермах. По оценкам команды, кормовые добавки или другие меры могут сократить выбросы на 50 процентов.
Команда под названием Ivu Biologics описала систему для включения азотфиксирующих микробов в покрытия семян, тем самым уменьшая потребность в добавленных удобрениях, производство которых является основным источником парниковых газов. Компания использует технологию покрытия семян, разработанную в MIT за последние несколько лет. Другая команда, называемая Mesophase, также основанная на разработанной MIT технологии, стремится заменить конденсаторы, используемые на электростанциях и других промышленных системах, гораздо более эффективными версиями, тем самым увеличивая выработку энергии из заданного количества топлива или другого источника тепла.
Команда под названием TerraTrade стремится облегчить принятие соглашений о закупке электроэнергии компаниями, учреждениями и правительствами, выступая в качестве своего рода брокера для создания и администрирования таких соглашений, облегчая даже небольшим организациям участие в этих планах, которые помогают обеспечить быстрое развитие возобновляемых источников ископаемого топлива.производство свободной энергии.
Главный приз в размере 100 000 долларов был присужден команде Ultropia, которая разрабатывает комбинированную стиральную машину и сушилку для белья, использующую для очистки ультразвук вместо воды. Система действительно использует небольшое количество воды, но ее можно перерабатывать, что делает их пригодными для использования даже в тех районах, где доступность воды ограничена. Устройства могут оказать большое влияние на примерно 6 миллиардов человек в мире сегодня, которые все еще ограничены стиркой одежды вручную, говорит команда, и поскольку машины будут настолько эффективными, им потребуется очень мало энергии для работы — значительное улучшение по сравнению с более широким внедрением обычных стиральных машин и стиральных машин.сушилки.
ПОДЕЛИТЕСЬЭТОЙ НОВОСТНОЙ СТАТЬЕЙ НА:
ССЫЛКИ ПО ТЕМЕ
- MIT Energy Conference
- Премия в области климата и энергетики
- MIT Energy and Climate Club
- Энергетическая инициатива MIT