Возросла доступность солнечной энергии

РазноТолки на отвлеченные темы.

Возросла доступность солнечной энергии

Сообщение Tikhon » 17 фев 2010, 10:43

В полтора раза возрос КПД солнечных батарей из недорогих, распространенных и легкодоступных химических элементов.

Корпорация IBM объявила о создании модуля солнечной батареи, у которого основной слой, поглощающий большую часть света для преобразования в электрический ток, полностью состоит из соединения распространенных и легкодоступных химических элементов.

При этом удалось установить новый мировой рекорд эффективности (КПД) солнечных батарей данного типа.

Новый солнечный элемент, содержащий медь (Cu), олово (Sn), цинк (Zn), серу (S) и/или селен (Se), имеет коэффициент полезного действия (конверсии световой солнечной энергии в электрический ток) 9,6%, что на 40% выше предыдущего показателя, достигнутого для данного набора элементов.

«Энергия, которую можно получить из излучения Солнца, поступающего на Землю в течение часа, превышает энергию, которую планета потребляет за год, однако вклад солнечной энергетики в общемировую систему снабжения электроэнергией составляет в настоящее время менее 0,1%, прежде всего из-за высокой стоимости, — пояснил доктор Дэвид Митци (David Mitzi), возглавлявший исследовательскую группу. — Поиск путей создания технологии солнечных батарей, которая по затратам в расчете на ватт сопоставима с традиционными способами выработки электроэнергии, и которая обладает потенциалом выхода на «тераваттный» уровень, стал главным направлением наших исследований, приблизившим нас к окончательному успешному решению проблемы».

Ученые IBM описали свое достижение в области тонкоплёночной фотогальванической технологии в статье, опубликованной на этой неделе в журнале Advanced Materials, особо отметив потенциальные возможности солнечной энергетики по выработке дешевой электроэнергии в коммерческих масштабах.

Разработанный исследователями солнечный элемент также отличает от его предшественников то, что он был создан с использованием комбинации решений и подходов, основанных на наночастицах – в отличие от популярного, но дорогостоящего вакуумного метода.

Технологические изменения позволят, как ожидается, значительно уменьшить производственные затраты, поскольку эти изменения согласуются с передовыми методами нанесения светопоглощающих слоев – такими как печать, покрытие, наносимое окунанием (погружением) и распылением, литье пленки – которые характеризуются высокой производительностью и высоким коэффициентом использования материалов.

Существующие в настоящее время тонкопленочные панели солнечных элементов, основанные на сложных полупроводниках, демонстрируют коэффициент полезного действия на уровне 9-11%. В этих элементах наиболее часто применяются два дорогостоящих химических соединения – селенид меди индия и галлия (copper indium gallium selenide) и теллурид кадмия (cadmium telluride).

Для экономичных солнечных панелей на основе соединений широко распространенных на Земле химических элементов и не содержащих индия, галлия или кадмия, ранее не удавалось превысить барьер КПД в 6,7%. Теперь этот порог возрос почти в полтора раза - до 9,6%.

Компания IBM не планирует самостоятельно выпускать солнечные батареи, но она открыта для партнерства с производителями солнечных элементов и готова продемонстрировать свои инновационные технологии.

Источник новости: http://rnd.cnews.ru/tech/news/top/index ... /16/379855
Модератор Астрономического Форума ASTROTALK
Аватара пользователя
Tikhon
Модератор форума
 
Сообщения: 2801
Зарегистрирован: 20 окт 2008, 18:54

Re: Возросла доступность солнечной энергии

Сообщение mk » 18 фев 2010, 22:06

Отличные новости! Мне кажется, что с каждым город КПД солнечных панелей будет увеличиваться и увеличиваться. Ведь Солнце - халявный источник энергии, доступный практически на всей территории планеты :)
Аватара пользователя
mk
 
Сообщения: 381
Зарегистрирован: 23 окт 2008, 21:39
Откуда: Moscow

Re: Возросла доступность солнечной энергии

Сообщение danilo » 21 фев 2010, 01:27

В настоящее время энергию Солнца используют не только напрямую, но и через посредство ветра. Уже наработано много схем ветряных электростанций. Наиболее применяемая схема ветродвигателя - это пропеллерный агрегат с горизонтальной осью вращения. Однако это не единственный вариант. Имеются ветродвигатели с вертикальной осью вращения. Ветродвигатели туннельного типа и другие. Жизнь заставляет человечество использовать возобновляемые и экологически чистые источники энергии.
Аватара пользователя
danilo
 
Сообщения: 12
Зарегистрирован: 22 окт 2009, 17:21
Откуда: Украина, Киев

Re: Возросла доступность солнечной энергии

Сообщение mk » 21 фев 2010, 13:26

Да что там, ветер... На днях смотрел передача на нэшнл джиографик про солнечную установку: множество зеркал отражают солнечные лучи на одну площадку, где проходят трубы с водой. Вода разогревается до нескольких сотен градусов, и образовавшийся пар преобразуют в электроэнергию!
Вот, статейка про это чудо 21 века: http://www.membrana.ru/articles/technic ... 11200.html
Аватара пользователя
mk
 
Сообщения: 381
Зарегистрирован: 23 окт 2008, 21:39
Откуда: Moscow

Re: Возросла доступность солнечной энергии

Сообщение Smerch » 25 фев 2010, 21:29

Установки солнечной электроэнергетики, подобно этой (ещё их называют гелиоэнергетическими установками) - не первый подобный эксперимент. Такие установки были ещё в СССР, об одном таком проекте подробно рассказывается в Политехническом музее))) Там тоже было какое-то большое количество зеркал 1,5 на 2 метра (прямоугольные), которые направляли свет на крышу опоры, где бежит вода. В общем, принцип работы тот же. (В музее есть макет этой установки).
А вообще, по заявлениям профессора, заслуженного деятеля науки, Ковалёва Л. К., за такими установками, как и за всей нетрадиционной/возобновляемой энергетикой, несомненно, будущее. Автоматы парковки в Берлине, например, имеют питание от солнечной батареи, вынесенной на опоре на высоты столба ;)
А ещё мой дипломный проект как раз на тему генерирования электроэнергии из ветра ;0 - ветрогенератор короче)))

У нас в стране в средней полосе научились скрещивать солнечные батареи и пропеллер - получается гелиоветроустановка :)
Аватара пользователя
Smerch
Почетный астроном
 
Сообщения: 201
Зарегистрирован: 25 ноя 2008, 23:12
Откуда: Москва, ВАО

Re: Возросла доступность солнечной энергии

Сообщение mk » 27 фев 2010, 12:11

Прекрасно, что научились, но почему не строят такие установки? Вон, Евросоюз разрабатывает во всю альтернативные источники! А мы, наверное, будем ждать когда закончатся все ресурсы :?
Аватара пользователя
mk
 
Сообщения: 381
Зарегистрирован: 23 окт 2008, 21:39
Откуда: Moscow

Re: Возросла доступность солнечной энергии

Сообщение Smerch » 06 мар 2010, 02:39

Почему не строят? Вообще-то, конкретно у нас в институте строят. Но спроса на них отчего-то нет. Я бы поставил себе на дачу такую установку. Где гарантии, что её не спионерят?
Аватара пользователя
Smerch
Почетный астроном
 
Сообщения: 201
Зарегистрирован: 25 ноя 2008, 23:12
Откуда: Москва, ВАО

Re: Возросла доступность солнечной энергии

Сообщение Tikhon » 15 мар 2010, 12:06

Очередные хорошие новости освоения солнечной энергии:

Солнце, кобальт и вода
http://gazeta.ru/science/2010/03/13_a_3337950.shtml

Разработан новый экологически чистый способ получения водородного топлива. Гомогенный катализатор окисления воды на основе кобальта позволит получить чистое топливо без дополнительных реагентов с помощью солнечного света.

Попытки разработать принципиально отличающееся от существующих «топливо будущего» обречены на актуальность и популярность. Даже мифологическая «гравицапа» подается широкой общественности именно под таким соусом.

Однако, если отмести заведомо абсурдные гипотезы, существует ряд научно обоснованных и теоретически возможных подходов к альтернативной выработке энергии. В частности, к ним можно отнести биологическое топливо и возможные механизмы каталитического окисления воды.

В последнем номере журнала Science опубликована работа, посвященная разработке нового высокоэффективного катализатора окисления воды water oxidation catalyst (WOC). Авторы работы утверждают, что

новый катализатор позволит принципиально улучшить процесс получения чистого водородного топлива в гомогенной среде.

Чтобы реально претендовать на промышленное использование, WOC должен проявлять три важных свойства: быть стабильным, селективным и обеспечивать высокую скорость реакции. Чаще всего гетерогенные (межфазные) катализаторы более эффективны, чем гомогенные (однофазные), однако в данном случае гомогенность катализатора также входит в набор требуемых параметров, так как в случае окисления воды он более удобен, его проще изучать и оптимизировать. Авторы работы утверждают, что их катализатор обладает всеми этими свойствами. Он создан на основе недорогого и недефицитного металла – кобальта, что также очень удобно (зачастую эффективные катализаторы используют соли редких и дорогих металлов – рутения, платины, палладия).

В целом процессы получения топлива окислением воды имеют в своей основе идею «моделирования» природного процесса фотосинтеза, который позволяет получать энергию с очень высоким коэффициентом полезного действия.

На следующем этапе своей работы ученые планируют ввести свой катализатор в цепочку с работающей на солнечном свете системой разложения воды. Долгосрочной же целью является разработка промышленного процесса выработки кислорода и водорода из воды с помощью одного лишь солнечного света в качестве источника энергии. Полученный водород станет топливом, а его сжигание с выработкой энергии снова даст воду, которая поступит в следующей цикл работы чистой, безвредной для окружающей среды установки.

Основные технические сложности на пути к разработке такого механизма – необходимость создания эффективного «светосборника», а также синтез катализаторов окисления воды до кислорода и восстановления воды до водорода в одной и той же реакционной смеси. Из учебника химии мы знаем, что такой процесс успешно протекает при электролизе воды (пропускание через воду электрического тока), однако он слишком энергозатратен, чтобы использоваться для получения энергии.

Авторы работы считают, что им удалось разрешить одну из трех вышеозначенных проблем – эффективный катализатор окисления воды найден.

В природе процесс окисления воды идет на ферментах, причем эти ферменты являются одними из самых нестабильных и короткоживущих.

Органические вещества в этой реакции легко взаимодействуют с выделяющимся кислородом и разлагаются. Поэтому для промышленного использования разработан катализатор, не содержащий легко окисляющейся органики и вообще не содержащий углерода.

Именно в этом революционность нового исследования: ранее различными группами ученых были разработаны более 40 гомогенных WOC, но они были органическими и быстро «сгорали» во время работы. Кроме того, был разработан эффективный устойчивый неорганический аналог, но он содержал вместо кобальта рутений, что делало его в разы дороже. Ученые утверждают, что новый кобальтовый катализатор опережает рутениевый и по скорости реакции окисления воды на солнечном свету, поэтому в существующем виде готов к промышленному использованию для получения топлива.
Модератор Астрономического Форума ASTROTALK
Аватара пользователя
Tikhon
Модератор форума
 
Сообщения: 2801
Зарегистрирован: 20 окт 2008, 18:54

Re: Возросла доступность солнечной энергии

Сообщение Tikhon » 06 апр 2010, 11:09

В этот раз США представляют разработки в сфере ветрогенераторов:

Получена схема бесперебойных поставок энергии от ветрогенераторов
http://www.rian.ru/science/20100406/218553436.html

Американские ученые предлагают создать единую сеть ветрогенераторов морского базирования вдоль восточного побережья США, что позволит бесперебойно получать экологически чистую электроэнергию вне зависимости от капризов погоды, сообщается в статье исследователей, опубликованной во вторник в выпуске журнала Proceedings of the National Academy of Sciences.

Несмотря на то, что ветрогенераторы в настоящее время используются очень активно, они не могут обеспечить бесперебойные поставки электроэнергии в каждом отдельно взятом регионе из-за изменчивости погодных условий.

Авторы публикации, группа ученых во главе с Уиллетом Кемптоном (Willett Kempton), профессором Делаверского университета в США, показала, что, объединив ветряки в масштабную систему, простирающуюся вдоль всего восточного побережья США, можно добиться компенсации падения выработки электроэнергии в одном из регионов за счет активизации ветров в другом.

Для того, чтобы прийти к таким выводам, группа провела анализ силы и направления ветров, дующих в районе восточного побережья США, полагаясь на пятилетние данные метеорологических наблюдений.

Скомбинировав эти данные с разработанной ими же моделью системы ветрогенераторов, ученые сумели оценить выработку электроэнергии тем или иным регионом, в зависимости от времени года.

"Геометрия передачи электроэнергии в системе ветряков, простирающейся с юга на север, совпадает с путями циклонов, которые смещаются к югу или северу восточного побережья США, в зависимости от сезона. Благодаря этому, система воздушных масс высокого или низкого давления гарантированно будет приносить электроэнергию в каком-нибудь из мест вдоль берега", - пояснил соавтор публикации, профессор Брайан Колл (Brian Colle), слова которого приводит пресс-служба Университета Стоуни-Брук в США.

Иными словами, каждый отдельный участок подобной системы ветряков будет функционировать со своими взлетами вырабатываемой мощности и ее падениями, практически до нуля, однако, будучи объединенными в систему, ветрогенераторы могут давать примерно постоянный поток электричества.

Подобное плавное снижение и нарастание мощности, вырабатываемой системой ветрогенераторов, поможет поставщикам электроэнергии успеть подстроить поставки от других типов электрогенерирующих станций, если это необходимо. Работа в таком режиме позволит устранить значительную часть углеродных выбросов в атмосферу.
Модератор Астрономического Форума ASTROTALK
Аватара пользователя
Tikhon
Модератор форума
 
Сообщения: 2801
Зарегистрирован: 20 окт 2008, 18:54

Re: Возросла доступность солнечной энергии

Сообщение Tikhon » 08 апр 2010, 11:12

Вот уже и самолеты на солнечной энергии проходят испытания! Скоро будем питаться только солнечной электроэнергией ;)

Гигантский солнцелёт поднялся в воздух
http://rnd.cnews.ru/tech/news/top/index_science.shtml?2010/04/08/385798

Совершил первый полёт аппарат, приводимый в движение только и исключительно солнечной энергией.

Как сообщает пресс-служба проекта , 7 апреля 2010 года в Швейцарии, с военного аэродрома вблизи города Пайерн впервые поднялся в воздух самолёт Solar Impulse, приводимый в движение только и исключительно солнечной энергией.

Продолжительность первого полёта составила 87 минут, средняя скорость - 44 км/ч, достигнута высота 1200 м.

Ранее, в декабре 2009 года, аппарат в ходе пробежки впервые оторвался от земли, поднявшись на высоту менее 1 метра.

Аппарат разработан группой конструкторов под руководством Бертрана Пикара.

Самолёт Solar Impulse имеет размах крыла 63,4 м, длину 21,85 м, высоту 6,4 м, вес - 1600 кг. Приводится в действие четырьмя электродвигателями мощностью 10 л.с. каждый с воздушными винтами диаметром 3,5 м.

Энергия для них обеспечивается 11628 солнечными элементами из монокристаллического кремния, размещёнными на плоскостях и на горизонтальном стабилизаторе хвостового оперения.

Солнечная энергия может накапливаться в 70 литий-полимерных аккумуляторах и утилизироваться в различных режимах полёта, либо в течение световой ночи.

Взлётная скорость - 35 км/ч, крейсерская - 70 км/ч. Потолок не указывается. Согласно приводимой информации, он составляет не менее 8500 м.

Экипаж: 1 человек.

Предполагается, что в рамках проекта Solar Impulse удастся создать аппарат. способный сутками, и днём и ночью, непрерывно находиться в воздухе, комбинируя различные факторы (солнечную энергию в течение светового дня, восходящие потоки, и т.д.).
Модератор Астрономического Форума ASTROTALK
Аватара пользователя
Tikhon
Модератор форума
 
Сообщения: 2801
Зарегистрирован: 20 окт 2008, 18:54

Re: Возросла доступность солнечной энергии

Сообщение Tikhon » 18 июн 2010, 15:12

Эффективность солнечных батарей повышается с помощью нанокристаллов
http://www.rian.ru/science/20100618/247634319.html

Ученые показали, что при использовании полупроводниковых нанокристаллов, называемых квантовыми точками, можно вдвое повысить эффективность преобразования энергии солнечными батареями: с нынешних 30% до более чем 60%, сообщается в статье, опубликованной в журнале Science в пятницу.

Разработка ученых позволяет улавливать так называемые "горячие электроны" и использовать их энергию в электрической цепи, которая в современных кремниевых солнечных источниках энергии не может быть преобразована, а потому рассеивается в виде тепла.

В солнечных батареях электричество вырабатывается в результате возбуждения светом электронов в объеме полупроводника, например кремния, которые затем переходят в электрическую цепь. Однако, таким образом можно преобразовать чуть более 30% солнечной энергии, остальная часть спектра солнечного света имеет слишком высокую энергию, а потому приводит к образованию горячих электронов. Эти электроны, возбуждаясь, не переходят в электрическую цепь, а очень быстро передают свою энергию кристаллической решетке полупроводника и возвращаются в исходное "холодное" состояние. Это приводит к потерям солнечной энергии в виде тепла.

Группа ученых во главе с профессором Сяо Яном Жу (Xiaoyang Zhu) из Техасского университета в Остине, США, впервые показала, что горячие электроны все же можно уловить, если использовать для этих целей нанокристаллы полупроводников, так называемые "квантовые точки". Такое название этот тип нанокристаллов получил за хорошо наблюдаемые на их примере электронные квантовые эффекты, которые невозможно наблюдать на объемных материалах тех же веществ.

В своей работе ученые использовали квантовые точки селенида свинца - PbSe. Ученые, с помощью специальных спектроскопических методов, показали, что при возбуждении горячих электронов в квантовых точках этого материала, нанесенных на поверхность оксида титана, горячие электроны "остывают" достаточно медленно: в течение сотен пикосекунд вместо всего нескольких. За это время эти электроны успевают мигрировать в диоксид титана - полупроводниковый материал, часто используемый для создания солнечных батарей.

Следующим шагом ученых будет попытка показать, что такой принцип преобразования солнечной энергии может использоваться в реально работающих солнечных батареях. Он позволит, согласно теоретическим расчетам, повысить их эффективность преобразования энергии более, чем вдвое по сравнению с современными, до 66%.

"Энергия горячих электронов может быть потеряна в виде тепла при их переходе из фоточувствительного полупроводникового элемента в провода электрической цепи. Наша следующая задача - оптимизировать химическую границу между полупроводником и соединительными проводами с тем, чтобы минимизировать потери энергии в виде тепла. Так мы сможем преобразовать максимально возможное количество солнечного света в энергию электричества. Это будет "абсолютная солнечная батарея", - прокомментировал работу Жу, слова которого приводит пресс-служба университета.

"У человечества нет причин для того, чтобы не обеспечить на 100% свои энергетические нужды энергией солнечного света в ближайшие 50 лет", - подытожил ученый.
Модератор Астрономического Форума ASTROTALK
Аватара пользователя
Tikhon
Модератор форума
 
Сообщения: 2801
Зарегистрирован: 20 окт 2008, 18:54


Вернуться в Флейм

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: Yandex [Bot] и гости: 3


cron