Готовы прослужить 30 лет – новые солнечные элементы для электростанций

Недавнее исследование, проведенное Мичиганским университетом, показало, что новая конструкция солнечного элемента, обеспечивающая прозрачность, может сочетать высокую эффективность с 30-летним расчетным сроком службы. Это не может не радовать производителей, ведь в ближайшем будущем подобные установки смогут открыть дорогу новым системам с большим эксплуатационным сроком.
Кремний всему голова или есть альтернатива
В большинстве своем на производстве солнечных панелей различные заводы используют кремний, который уже на протяжении многих лет остается королем эффективности солнечных панелей. Как и у любого другого решения, у него есть свои преимущества и недостатки, одни из которых – непрозрачность и сложность использования на фасаде зданий. Четко зная об этом, команда исследователей из Государственного университета Северной Каролины, Тяньцзиньского и Чжэцзянского университетов в Китае, намеревалась изменить положение. Для этого она провела эксперимент, в котором проверила свою новую защиту при различной интенсивности симулированного солнечного света, от типичного 1-го солнца до света 27-ми солнц и при температурах до 150 градусов по Фаренгейту.
Результаты исследования
Изучая, как производительность ухудшалась в новых условиях, специалисты экстраполировали, что солнечные элементы с разработанной ими защитой по-прежнему будут работать с эффективностью 80% через 30 лет. В недалеком будущем они планируют приблизиться к 60% прозрачности.

Ученые также работают над повышением эффективности с 10%, достигнутых в заявленных полупрозрачных модулях, к 15%, которые считаются возможными при высокой прозрачности. Это возлагает колоссальные надежды на всю энергосферу, ведь при положительных результатах тестирования установок все бизнес-центры и жилые здания можно будет превратить в энергостанции.

Солнечные панели и кибербезопасность

Кибербезопасность – одна из наиболее важных на сегодняшний день тем, которая за последние несколько месяцев была подвержена массовому обсуждению правительств и экспертов разных стран – в 2021 году под угрозу была поставлена работоспособность крупнейших корпораций «SolarWinds» и «Colonial Pipeline», снабжающих Америку солнечными панелями. В связи с этим разработчики решили обезопасить свою деятельность и ввести ряд нововведений.

 

«В возобновляемых источниках энергии гораздо больше новых технологий, чем во многих других секторах. Что ж, злоумышленники питаются технологиями и это нужно принять», – сказал Брамсон в интервью Renewable Energy World.

 

«Когда ситуация быстро растет, очень трудно управлять риском кибербезопасности». По словам Брамсона, в большинстве организаций ИТ-инфраструктура прижата, но им крайне не хватает средств защиты.

 

На сегодняшний день эксперт выделил 4 ключевых элемента плана кибербезопасности возобновляемых источников энергии: инвентаризация активов; управление уязвимостями; управление конфигурацией или изменениями; мониторинг.

 

«Иногда люди переходят к контрольному материалу, но все эти части подходят друг другу», – сказал Брамсон. «Если происходит атака, и у меня есть большой инвентарь, и я знаю, что они собираются атаковывать дальше, я реагирую намного быстрее…».

Решения для IT на базе солнечных установок

Согласно последним данным, разработки в IT-сфере для возобновляемых источников энергии могут быть разработаны на базе солнечных панелей и систем, которые будут обеспечивать энергоснабжение каждой установки – ПК и пользователя, контролирующего безопасность работы. Это не только позволит существенно сократить расходы, но и ввести в работу новые панели с большим коэффициентом полезного действия.

Утилизация солнечных панелей нового поколения и развитие зеленой планеты

Совсем недавно учеными была анонсирована новая стратегия утилизации следующего поколения фотоэлектрических солнечных элементов, сделанных из металлогалогенных перовскитов. Согласно исследованию, проведенному под руководством Корнеллского университета, она окажет весомый вклад в развитие экологически-чистой промышленности.

Основные особенности работы и перспективы решения

В процессе проектирования солнечных установок ученые обращают внимание на производительность, а также стремятся узнать все об эффективности и стабильности преобразования энергии, зачастую пренебрегая процессом проектирования для вторичной переработки. Так было раньше, до момента обнаружения, что фотоэлектрические пластины в солнечных панелях, содержащие полностью перовскитные структуры, превосходят фотоэлектрические элементы, сделанные из современного кристаллического кремния.

Интересно! В производственных масштабах перовскитные фотоэлектрические пластины обеспечивают более быструю окупаемость первоначальных инвестиций в энергию, чем кремниевые солнечные панели, поскольку полностью перовскитные солнечные элементы потребляют меньше энергии в производственном процессе. Из этого можно сделать вывод, что в ближайшее время стоимость панелей станет существенно ниже.

Их переработка повышает устойчивость систем, поскольку переработанные перовскитные солнечные элементы могут снизить потребление первичной энергии на 72,6% и сократить углеродный след на 71,2%. Таким образом, снижение энергии, необходимой для производства ячеек, указывает на значительное сокращение окупаемости энергии и выбросов парниковых газов.

Инновации: перовскиты и солнечные батареи нового типа.

Эффективность преобразования энергии перовскитных солнечных элементов (PSC) увеличилась с 3,8% до 25,5% всего за десять лет, превзойдя другие тонкопленочные солнечные электростанции, включая лидирующий на рынке поликристаллический кремний.

Совсем недавно исследователи, под руководством Майкла Гретцеля и Андерса Хафгельдта, из EPFL разработали метод осаждения, который преодолевает проблемы с формамидином, сохраняя при этом высокую конверсию перовскитных батарей. Теперь материалы обрабатываются парами тиоцианата-метиламмония (MASCN) или тиоцианата-ормамидиния FASCN. Эта инновационная настройка превращает фотоинактивные перовскитные пленки FAPbI3 в желаемые, светочувствительные.

Ученые использовали новые пленки FAPbI3 для изготовления перовскитных элементов. Ячейки показали эффективность преобразования энергии более 23%, а также долгосрочную эксплуатационную и термическую стабильность. Также они отличались низкими (330 мВ) потерями напряжения холостого хода и низким (0,75 В) напряжением включения электролюминесценции.

Игровая приставка с неиссякаемым источником энергии

Эксперты Северо-Западного и Делфтского университетов раздвинули границы вычислений, исключив из процесса создания игровых консолей привычные батареи. Первым таким устройством стал GameBoy. На этот раз, вместо основного источника энергии, являющегося дорогостоящим и опасным материалом, было принято использовать солнечные установки. Их функционал основан на получении электроэнергии от Солнца и прикосновений самого игрока.

Как утверждает Джозия Хестер, сегодня это устройство окажется первым подобным устройством без батарейки, получающее энергию от действий игрока и от встроенной солнечной батареи. Принцип работы предельно прост: когда человек нажимает кнопку, конструкция преобразовывает энергию в то, что позволяет поддерживать функционал игры. А солнечная панель выступает дополнительным источником энергии и размещена под самим экраном устройства в виде прозрачной подложки, преобразовывающей энергию.

Особенности: результаты тестирования устройства.
Чтобы обеспечить лучший функционал, исследователи интегрировали ряд новых систем, среди которых: аппаратное обеспечение и ПО, обуславливающее высокий коэффициент эффективности работы. Был также проработан и внедрен принципиально-новый метод контроля состояния системы в энергонезависимой памяти, позволяющий практически моментально восстановить систему при подключении энергопитания.

Солнечная энергетика в Японии: война двух миров.

Если вам довелось посетить солнечную Японию, вы были удивлены обилием техники, присутствующая в Токио: поющие унитазы; необычные роботы, желающие обнять вас; ну и куда без высокоскоростного поезда, манящего в далёкое путешествие. На содержание такого количества техники требуется большое количество энергии, которая не всегда вырабатывается с помощью матушки — природы.

Технологические катастрофы: будущее близко?

То, за что многие туристы так любят эту страну, ведёт к настоящей экологической катастрофе. Чётко понимая это, японские учёные решили внести свой вклад в поддержку природы страны путём внедрения принципиально – новых методов обеспечения электричеством.

Один из них был назван «Зеленой фермой», представляющей взаимодействие различных ветряных мельниц и солнечных батарей.

Как утверждает совет учёных, только к 2055 г. страна сможет полностью перейти на природное энергообеспечение.

Реален ли этот проект?

Современные технологии не перестают удивлять своей масштабностью и возможностями. Казалось бы, ещё вчера человек не мог представить работу смартфона. Но что насчет энергии Солнца? Смогут ли японцы найти ей правильное применение в проекте «Зелёная ферма» или жителям этой страны придётся довольствоваться загрязнённой средой?

К сожалению, представить воплощение этого проекта в жизнь – невозможно, и на это есть ряд причин:

  • габариты оборудования будут занимать 100% площади страны, поэтому жителям будет негде жить;
  • стоимость проекта представляет настоящую угрозу для бюджета Японии.

Солнечная энергетика: лазерный путь для России.

Несмотря на результат успешного внедрения солнечной энергии европейскими странами, российские учёные решили не перенимать уже готовую идею и создать что-то своё. Новый метод получения солнечной энергетики они огласили ещё этим летом.

Как утверждает «Ростех», электричество будет получено с помощью спутниковых систем, преобразовывающих энергию звезды в лазерное излучение, и поставляющих её на нашу планету.

Что представляет собой проект?

Получение энергии солнца будет проводиться с помощью специальной лазерной установки «Фойл» мощностью 1 ГВт, установленной на спутниках орбиты с угловой разностью в 7-10 рад. Само устройство находится в разработке компании «Швабе», которая является частью государственной корпорации «Ростех».

Когда планируется установка нововведения?

По словам учёных, ими уже успешно завершена научно-исследовательская работа в этой направленности и даже собрана макетная конструкция с кислородо-йодным оптическим квантовым генератором. Завершить работу над созданием лазерного пути планируется только после 2020 года.

Европейский Союз открывает самый крупный источник альтернативной энергии в Палестине.

Согласно заявлению Европейской комиссии, ЕС объявили о внедрении одной из самых масштабных электростанций, перерабатывающей солнечную энергию в электричество. Как сообщается членами союза, станция, созданная за европейские средства, уже размещена в городе Газа (Палестина).

О производительности и преимуществах использования.

Изначально комиссией было отмечено, что используемая солнечные лучи электростанция будет иметь наибольшую мощность (в размере до 0.5 МВт электричества/день), а это поможет полностью покрыть расходы Южной станции по очистке и опреснению воды в г. Газа.

В настоящее время сообщается, что данная станция уже проводит снабжение чистой водой более 70 тыс. человек в провинциальных городах Хан-Юнис и Рафах, но, по расчетам экспертов, уже к 2020 г. установка займется снабжением до 250 тыс. жителей страны.

О будущем использования солнечной электроэнергии в быту и строительстве.

Примечательным становится тот факт, что согласно исследованиям учёных в 2018 году уже 20% электричества добывается с помощью специальных установок и природных ресурсов, и у этого есть ряд преимуществ:

  1. экологически чистые источники;
  2. сокращение затрат на оплату электроэнергии;
  3. улучшение работоспособности посредством использования высоких показателей мощности.

Помимо этого, в 2020 году планируется увеличить количество вырабатываемой электроэнергии до 40%, снизив процентный показатель привычных способов получения электрической энергии как в странах ЕС, так и в России.

 

Внедрение солнечной энергии в строительство и архитектуру.

Современные ученые-исследователи нашли принципиально-новое применение солнечной энергии в строительстве и архитектуре. Авторы предлагают использовать тепловые излучения звезды в качестве энергетического обеспечения, основанного на закреплении специальных солнечных батарей в каркас крыши здания. Данное решение позволит сэкономить немало денежных средств на оплате счётов за электричество.

Как утверждает автор исследовательского проекта Мургул В.А., подобное решение является отличной альтернативой традиционным способам использования электросети. Приятным «бонусом» станет возможность адаптации солнечных батарей под погодные условия, что позволит использовать представленный вид энергоснабжения почти в любое время года, а это особо актуально в климатических условиях Санкт-Петербурга.

Подобный подход позволит упростить процедуру строительства, избежать огромные счета за электричество, а также ускорить сдачу архитектурного или строительного объекта.

Блокчейн на солнечных батареях

Власти США выделили $1 млн на блокчейн-энергосистему на солнечных батареях

Американское министерство энергетики (DOE — Department of Energy) объявило о выделении гранта на сумму $1 млн для запуска и развития децентрализованной инфраструктуры энергетической сети, построенной на солнечных батареях. Грант был получен компанией Grid7.

Компания Grid7 должна создать децентрализованную систему для управления солнечными батареями, в которой сможет легко и быстро обрабатываться информация о потреблении электроэнергии всеми участниками сети. Кроме того, система должна соответствовать высокому уровню информационной безопасности для защиты электростанций от атак хакеров и кражи данных пользователей.

Более подробных данных пока о проекте не представлено, кроме того, что команда Grid7 уже готова к его активной разработке. В департаменте отметили, что компания имеет высокий уровень собственных наработок и высокопрофессиональный штат сотрудников, чтобы обеспечить разработку блокчейна, на котором будет работать энергосеть.

Следует отметить, что это уже не первый раз, когда команда Grid7 выигрывает грант от Министерства энергетики США, и уже есть её определенные результаты по созданию успешных проектов.

Своими действиями власти США подчеркивают заинтересованность не только в развитии инновационного малого бизнеса, но и в модернизации энергетического сектора.