Когда вы думаете о возобновляемых источниках энергии, что приходит на ум? Вода? Ветер?
Действительно, эти два примера оказались самыми популярными в последние годы. Фактически, в настоящее время гидроэнергетика является самой дешевой возобновляемой энергией, используемой сегодня. Энергия ветра, со своей стороны, является самым быстрорастущим из альтернативных источников энергии.
Однако есть один источник, который гораздо более богат и потенциально может обеспечить гораздо более высокую рентабельность инвестиций, чем любой из вышеперечисленных. Мало того, это — за очень немногими исключениями — источник, который мы все видим и чувствуем каждый божий день.
Солнечная энергия.
В то время как ветровая и гидроэнергия удовлетворяют более широкие потребности, солнечная энергия может изменить нашу жизнь невероятно глубоким образом.
Как можем использовать это изменение правил игры? Каким образом это изменит вашу жизнь?
Что такое солнечные батареи? Как они работают?
Солнечная энергия является основным арендатором использования огромного количества солнечной энергии и преобразования ее в электричество. Солнечные элементы, также известные как фотогальванические элементы, являются основным средством достижения этого преобразования. Если вы хотите купить солнечные батареи, то компания Volta Energy предлагает широкий ассортимент продукции для строительства солнечной станции и многое другое, подробнее на сайте https://voltaen.com/.
Многие из вас ассоциируют солнечную энергию с массивными панелями в пустыне или меньшими темными системами на крышах жилых домов и коммерческих зданий.
Солнечные элементы работают, поглощая солнечный свет, с темным антибликовым покрытием на элементах, продвигающим эту коллекцию. Прямо сейчас ни один солнечный элемент не может поглотить 100% солнечных лучей, хотя эта область является одним из критических недостатков, над улучшением которых работают исследователи.
Свет проходит через ячейку, состоящую из двух слоев полупроводников с противоположными зарядами. Эти полупроводники поглощают свет и в результате возникает электрический ток.
Каждая ячейка предназначена для выработки только определенного количества электроэнергии, и из-за скорости поглощения она обычно имеет небольшую мощность, поэтому в большинстве массивов вы видите ячейки, связанные вместе. Общий размер панели массива напрямую связан с площадью, требующей электричества.
Производительность ячеек и вырабатываемая ими электроэнергия зависят от нескольких условий:
- Размер всей системы или общее количество ячеек, выровненных в массиве.
- Количество и интенсивность солнца.
- Продолжительность времени, в течение которого система подвергается воздействию солнечного света.
- Любые препятствия между солнцем и солнечными панелями — облака или грязь или пыль на данной ячейке.
Как и следовало ожидать, чем дольше солнечный элемент подвергается воздействию интенсивного прямого солнечного света, тем больше электроэнергии он будет генерировать.
Солнечная энергия против. Другие возобновляемые источники энергии
Что отличает солнечную энергию от ветра или воды, так это ее универсальность и применение как в крупных, так и в небольших проектах.
Например, гидроэнергетика, безусловно, имеет смысл при поиске энергосистемы, но она ограничена местными ресурсами и не может быть использована, когда необходима мобильная энергия. Точно так же для ветроэнергетики также требуются районы, где ветер постоянно присутствует. Дополнительный недостаток включает в себя разделение, часто создаваемое эстетикой возвышающихся турбин, усеивающих ландшафт.
Однако солнечная энергия предлагает гораздо более широкий спектр использования. Во-первых, ресурс — солнце — доступен везде, кроме самых отдаленных мест на земле.
Это также наименее навязчиво. Гидроэнергетика часто требует замены источника воды, и мы уже упоминали об огромных турбинах, необходимых для использования ветра. Солнечные элементы, однако, могут быть добавлены к существующим конструкциям или более легко интегрированы в материалы в качестве независимого источника энергии.
Возможно, наиболее значительным преимуществом является то, какими в конечном итоге могут быть мобильные солнечные батареи.
Подумайте о вождении автомобиля, в котором вся электроника или хотя бы часть электроники питаются от солнца.
Или представьте, что вы отдыхаете и обогреваете свою палатку с помощью ячеек, вшитых в ткань, или заряжаете мобильное устройство, подключаясь к той же палатке.
Вы даже можете зарядить свой смартфон, просто подключив его к куртке с солнечными батареями.
Последние инновации
Поскольку стоимость и инновации солнечных элементов становятся дешевле и доступнее, следующие приложения будут становиться все более популярными.
Прозрачные солнечные батареи
Как следует из названия, эта усовершенствованная форма солнечного элемента прозрачна, хотя они не настолько прозрачны, как можно было бы ожидать.
По-настоящему прозрачные фотоэлементы невозможны, так как свет будет проходить сквозь них. Однако, используя конструкцию, включающую органические соли, поглощающие ультрафиолетовый и инфракрасный свет, исследователи смогли добиться улавливания, необходимого для преобразования лучей в энергию.
В то время как использование прозрачных поверхностей, генерирующих энергию, сразу же вызывает в воображении большие застекленные башни или дома с окнами от пола до потолка, более практичное использование намного меньше.
Представьте себе экран планшета или смартфона с такой солнечной батареей. Или даже лобовое стекло автомобиля. Прозрачный метод сбора солнечной энергии гораздо более привлекателен, чем обычные темные панели, к которым большинство привыкло, что открывает гораздо более широкий спектр применения.
Органические солнечные батареи
При разработке солнечных панелей уже давно используется кремний, поскольку он является наиболее эффективным материалом для преобразования солнечных лучей в энергию. В среднем кремниевые фотоэлектрические элементы преобразуют примерно 19% солнечного света, который они получают. Один солнечный элемент на основе кремния даже достиг эффективности преобразования 27%.
Органические клетки, сделанные из пластмассы и углерода, долгое время были неэффективным методом захвата.
Раньше углеродные элементы не могли приблизиться по эффективности к кремнию. Однако теперь они соответствуют кремнию со ставками от 15% до 25%.
Поскольку материалы, из которых состоят клетки на органической основе, гибкие, легкие и с ними легко манипулировать, они имеют множество применений. Их можно использовать в менее жестких конструкциях или интегрировать в одежду и аксессуары в качестве носимых технологий или в областях, требующих полупрозрачных материалов, таких как окна.
биогенный
Чтобы не отставать от клеток, сделанных из органических соединений, исследователи также добились прорыва с солнечными батареями, сделанными из живых организмов.
Генетически модифицированные клетки выделяются своей способностью генерировать энергию даже в случае ограниченного или слабого воздействия солнечного света. Хотя этот уровень технологии солнечных элементов остается в зачаточном состоянии, он может стать огромным шагом вперед в улучшении существующих методов.
Не предназначенные для замены чего-либо, что используется в настоящее время, биогенные элементы будут работать как дополнение к существующим элементам, помогая увеличить мощность в области, которая получает меньше солнечного света.
Гибкий и ультратонкий
В течение многих лет солнечная энергия была синонимом больших панелей темного цвета, которые создают ослепляющие отражения полуденного солнца. Однако недавние достижения привели к уменьшению размера и расширению использования технологии солнечных элементов.
Насколько мал?
Исследователи Массачусетского технологического института создали клетки, достаточно легкие и тонкие, чтобы они могли лежать на мыльном пузыре, не лопнув при этом. При таком размере нетрудно представить клетки, вшитые в одежду, встроенные в поверхность планшета или смартфона или изготовленные как часть обшивки автомобиля.
Помимо этих небольших применений, инновация может оказаться жизнеспособной и для крупных структур. Вместо больших панелей на крыше все здание получит модернизированный многослойный фасад из солнечных батарей, способных питать всю конструкцию.
Хотя самые тонкие образцы еще не достигли уровня масштабируемости, необходимого для массовых проектов, это время придет. Когда это произойдет, это может оказаться революционным изменением в установке ячеек.
Солнечная дорога
Вы правильно прочитали – солнечная дорога.
Одним из основных недостатков электромобилей является их меньший запас хода по сравнению с бензиновым двигателем и необходимость более частой подзарядки или «заправки». Они также требуют гораздо больше времени для зарядки, чем быстрая дозаправка на заправочной станции.
Способ решения этих проблем — если автомобиль получает постоянный источник энергии. В то время как некоторые предложения включают установку беспроводных зарядных устройств на светофорах, другие рассматривают нечто гораздо более масштабное.
Черепица на крыше
Как уже говорили ранее, технология, которую многие связывают с солнечной энергией, — это темные панели, которые домовладельцы устанавливают на своих крышах.
Несмотря на эффективность, уже давно ведутся споры об эстетике этих систем. Некоторые считают их модным и крутым видением технологий будущего, в то время как другие считают их бельмом на глазу. К счастью, усовершенствования делают панели более похожими на настоящую крышу.
Фотогальваническая черепица интегрируется в вашу существующую кровельную систему, а в некоторых случаях это и есть настоящая кровельная система. Преимущества остаются теми же, что и у традиционных панелей — меньше выбросов CO2, налоговые льготы, меньшие счета за электроэнергию — только эта версия имеет более приятный внешний вид.
Существует множество вариантов, чтобы соответствовать эстетике практически любого дома, и хотя солнечная черепица остается на более высоком уровне строительного материала, затраты продолжают снижаться.
Последние мысли
Солнечная энергия и солнечные элементы, которые помогают ее производить, все еще являются развивающимся сегментом в отрасли возобновляемых источников энергии. Поскольку инновации продолжают выходить на рынок, практическое использование технологии станет более распространенным явлением.
Учитывая универсальность солнечной энергии — автомобили, одежда, мобильные технологии, существующие и будущие строения — действительно нет сомнений в том, что она является наиболее перспективным из всех возобновляемых источников энергии.
Источник:
