Civilивилизация үсә барган саен, безнең яшәү рәвешебезне тәэмин итү өчен кирәк булган энергия көннән-көн арта, бездән кояш нуры кебек яңартыла торган ресурсларны куллану өчен, җәмгыятебезгә алгарышны дәвам итәр өчен күбрәк энергия булдыру таләп итә.
Кояш нуры планетабызда гасырлар дәвамында тормыш белән тәэмин итә һәм мөмкинлек бирә. Туры яки турыдан-туры булмаса да, кояш барлык билгеле энергия чыганакларын барлыкка китерергә мөмкинлек бирә, мәсәлән, казылма ягулык, гидро, җил, биомасс һ.б. цивилизация үсә барган саен, ярдәм өчен кирәк булган энергия безнең яшәү рәвешебез көннән-көн арта, бездән кояш нуры кебек яңартыла торган ресурсларны куллануның яңа һәм инновацион ысулларын табуны таләп итә, җәмгыятебезгә алгарышны дәвам итәр өчен күбрәк энергия булдырырга.
Борынгы дөньяга кадәр без кояш энергиясендә яши алдык, кояш нурын 6000 елдан артык элек төзелгән биналарда барлыкка килгән, кояш нуры җылыту формасы булган тишекләр аша үтсен өчен. .Мең еллар үткәч, мисырлылар һәм греклар бер үк техниканы кулландылар, җәй көннәрендә өйләрен кояштан саклап, салкын булсын өчен. Эчке җылылык. Кояш нуры борыңгы дөньяда җитештергән җылылык өчен генә кирәк түгел, ул шулай ук азыкны тоз аша саклау һәм саклау өчен дә кулланылган. Солинизациядә кояш агулы диңгез суларын парга әйләндерү һәм җыелган тоз алу өчен кулланыла. Кояш бассейннарында.Кояш нурланышын кулланып, текстиль техникасын эшләтеп җибәрү өчен техник чишелешләргә рөхсәт бирә .Сәнәгать революциясе вакытында В.Адамс хәзерге вакытта кояш миче дип аталганны ясады. Бу мичнең сигез симметрияле көмеш пыяла көзгесе бар, сигез почмаклы рефлектор. Кояш нуры. көзге белән пыяла белән капланган агач тартмага тупланган, анда чүлмәк урнаштырылачак һәм кайнатырга рөхсәт ителә [1]. Берничә йөз ел алга китегез һәм кояш пар двигателе 1882 тирәсендә төзелгән [1] .Абель Пифре конвейк көзге 3.5 кулланган м диаметры һәм аны цилиндрик пар казанына юнәлтте, ул полиграфияне йөртү өчен җитәрлек көч җитештерде.
2004-нче елда Испаниянең Севилья шәһәрендә Планта Кояш 10 дип аталган беренче коммерция концентрацияләнгән кояш электр станциясе оешты. Кояш нуры якынча 624 метр манарада чагыла, монда пар турбиналары һәм генераторлары белән кояш кабул итүчеләре урнаштырылган. Бу энергия ясарга сәләтле. Дистә елдан соң, 2014-нче елда, Калифорниядә, АКШта дөньядагы иң зур кояш электр станциясе ачылды. Завод 300 000 нән артык контроль көзге кулланды һәм якынча 140,000 йортны электр белән тәэмин итү өчен 377 мегаватт электр җитештерергә рөхсәт бирде [ 1].
Заводлар төзелә һәм кулланыла гына түгел, ваклап сату кибетләрендә кулланучылар да яңа технологияләр булдыралар. Кояш панельләре беренче тапкыр чыгыш ясады, хәтта кояш белән эшләнгән машиналар да уйнады, ләкин игълан ителергә тиешле соңгы вакыйгаларның берсе - яңа кояш- USB белән тоташу яки башка җайланмаларны интеграцияләп, ул киемнән чыганак, телефон һәм колак ишетү кебек җайланмаларга тоташырга мөмкинлек бирә, алар юлда зарядка ала ала. Берничә ел элек Рикендагы Япон тикшерүчеләр командасы. Институт һәм Torah Industries нечкә органик кояш күзәнәкләренең үсешен тасвирладылар, ул киемгә кием-салымны җылытып, күзәнәккә кояш энергиясен сеңдерергә һәм аны энергия чыганагы итеп кулланырга мөмкинлек бирәчәк. 2 Микро кояш күзәнәкләре җылылык белән органик фотоволтаик күзәнәкләр. 120 ° C га кадәр тотрыклылык һәм сыгылучылык .ПНТз4Т [3] дип аталган материалда органик фотоволтаик күзәнәкләр нигезендә тикшеренү төркеме әгъзалары .PNTz4T - Рикен тарафыннан элек эшләнгән ярымүткәргеч полимер.виронменталь тотрыклылык һәм югары энергияне әйләндерүнең эффективлыгы, аннары күзәнәкнең ике ягы да резинага охшаган материал эластомер белән капланган [3] .Бу процесста алар яктылыкка керергә мөмкинлек биргән 500 микрон калынлыктагы акрил эластомер кулландылар. күзәнәк, ләкин су һәм һаваның күзәнәккә керүен булдырмагыз. Бу эластомерны куллану батареяның деградациясен киметергә һәм гомерен озайтырга ярдәм итә [3].
Тармакның иң күренекле җитешсезлекләренең берсе - су. Бу күзәнәкләрнең бозылуы төрле факторлар аркасында булырга мөмкин, ләкин иң зуры - су, теләсә нинди технологиянең уртак дошманы. Артык дым һәм һавага озак тәэсир итү эффективлыкка тискәре йогынты ясарга мөмкин. органик фотовольтаик күзәнәкләр. ирекле органик фотоволтаик күзәнәк һәм ике яклы капланган органик фотоволтаик күзәнәк, икесе дә органик фотоволтаик күзәнәкләр суга 120 минут чумдылар, ирекле органик фотоволтаик күзәнәкнең көче конверсия эффективлыгы белән киметелә дигән нәтиҗә ясалды. 5,4% .Саклаулар 20,8% ка кимеде [5].
Рәсем.
2 нче рәсемдә Ноттингем Трент Университетында тагын бер үсеш сурәтләнә, җепкә урнаштырыла торган миниатюр кояш күзәнәге, аннары текстильгә үрелгән [2]. Продукциягә кертелгән һәр батарея куллану критерийларына туры килә, мәсәлән, таләпләр. Озынлыгы 3 мм һәм киңлеге 1,5 мм. 2. Алга таба тикшерүдә ачыкланганча, 5см ^ 2 тукымага охшаган кечкенә кием кисәгендә 200 дән артык күзәнәк булырга мөмкин, идеаль рәвештә 2,5 - 10 вольт энергия җитештерә, һәм 2000 күзәнәк кенә бар дигән нәтиҗә ясады, күзәнәкләр смартфоннар зарядлый белергә тиеш [2].
Рәсем 2. Озынлыгы 3 мм һәм киңлеге 1,5 мм булган микро кояш күзәнәкләре (фото Ноттингем Трент университеты рөхсәте белән) [2].
Фотовольтаик тукымалар энергия җитештерүче тукымалар ясау өчен ике җиңел һәм аз чыгымлы полимерларны берләштерәләр. Ике компонентның беренчесе - кояш нурыннан энергия җыя торган микро кояш күзәнәге, икенчесе механик энергияне электрга әйләндерүче наногенердан тора [ 6] .Тукыманың фотоволтаик өлеше полимер җепселләрдән тора, аннары марганец катламнары белән капланган, цинк оксиды (фотоволтаик материал), һәм бакыр йод (заряд җыю өчен) [6]. Соңыннан күзәнәкләр бергә тукыла. кечкенә бакыр чыбык һәм киемгә интеграцияләнгән.
Бу яңалыкларның сере сыгылучан фотоволтаик җайланмаларның үтә күренмәле электродларында тора. Ачык үткәргеч электродлар фотоволтаик күзәнәкләрдәге яктылыкның күзәнәккә керергә мөмкинлек бирүче компонентларының берсе. Яктылык җыю тизлеген арттыралар. идеаль ачыклыгы (> 80%) һәм яхшы таблицага каршы тору, шулай ук әйләнә-тирә мохитнең тотрыклылыгы өчен кулланылган бу үтә күренмәле электродларны ясарга. 7 ITO бик мөһим, чөнки аның барлык компонентлары камил пропорцияләрдә. калынлык ачыклык һәм каршылык белән берләшеп электрод нәтиҗәләрен максимальләштерә. 7 Нисбәтнең үзгәрүләре электродларга тискәре йогынты ясар һәм шулай итеп эш башкару. Мисал өчен, электрод калынлыгын арттыру ачыклыкны һәм каршылыкны киметә, эшнең бозылуына китерә. Ләкин, ITO - чиксез ресурс, ул тиз кулланыла. Эзләү дәвам итә, альтернатива табу дәвам итә.ITO, ләкин ITO күрсәткечләреннән артып китәр дип көтелә [7].
Ачык үткәргеч оксидлары белән үзгәртелгән полимер субстратлар кебек материаллар хәзерге вакытта популярлашты. Кызганычка каршы, бу субстратлар ватык, каты һәм авыр булулары күрсәтелде, бу сыгылучылыкны һәм эшне сизелерлек киметә [7]. Тикшерүчеләр чишелеш тәкъдим итә. Электродны алыштыру рәвешендә сыгылмалы җепселле кояш күзәнәкләрен куллану. җепселле батарея электродтан һәм ике төрле металл чыбыктан тора, алар электродны алыштыру өчен актив материал белән кушылалар. 7 Кояш күзәнәкләре җиңел авырлыгы аркасында вәгъдә күрсәттеләр. , ләкин проблема - металл чыбыклар арасындагы контакт өлкәсенең булмавы, бу контакт өлкәсен киметә һәм шулай итеп фотоволтаик эшнең бозылуына китерә [7].
Экологик факторлар шулай ук дәвамлы тикшеренүләр өчен зур этәргеч булып тора. Хәзерге вакытта дөнья казылма ягулык, күмер һәм нефть кебек яңартылмый торган энергия чыганакларына таяна. Яңартылмый торган энергия чыганакларыннан яңартыла торган энергия чыганакларына, шул исәптән кояш энергиясенә күчү. Киләчәк өчен кирәкле инвестиция. dayәр көн миллионлаган кеше телефоннарын, компьютерларын, ноутбукларын, смарт-сәгатьләрен һәм барлык электрон җайланмаларын зарядлый, һәм безнең тукымаларны бу җайланмаларны җәяү генә зарядка ясау өчен куллану казылма ягулык куллануны киметергә мөмкин. Кечкенә масштабта кечкенә, хәтта 500 кеше, дистәләрчә миллионга кадәр масштабланганда, бу безнең казылма ягулыкны куллануны сизелерлек киметергә мөмкин.
Кояш электр станцияләрендәге кояш панельләре, шул исәптән йортлар өстенә куелганнар, яңартыла торган энергияне кулланырга һәм әле дә күп кулланыла торган казылма ягулык куллануны киметергә ярдәм итә. Америка. Тармак өчен төп проблемаларның берсе җир алу Бу хуҗалыкларны төзегез. Уртача хуҗалык билгеле сандагы кояш панельләренә генә ярдәм итә ала, һәм кояш фермалары саны чикләнгән. Күп мәйданлы урыннарда күпчелек кеше яңа кояш электр станциясе төзергә икеләнә, чөнки ул мөмкинлекне мәңгегә япа. һәм яңа предприятияләр кебек җирдәге башка мөмкинлекләр потенциалы. Күптән түгел күп күләмдә электр энергиясе чыгара алырлык йөзүче фотоволтаик панель корылмалары бар, һәм йөзүче кояш фермаларының төп файдасы чыгымнарны киметү [8]. җир кулланылмый, йортлар һәм биналар өстендә урнаштыру чыгымнары турында борчылырга кирәкми. Хәзерге вакытта билгеле йөзүче кояш фермалары ясалма су объектларында урнашкан, һәм киләчәктә ул iбу хуҗалыкларны табигый су объектларына урнаштырырга мөмкин.Ясалма сусаклагычларның океанда киң булмаган өстенлекләре бар [9]. Кеше ясаган сусаклагычлар белән идарә итү җиңел, һәм элеккеге инфраструктура һәм юллар белән фермалар урнаштырыла ала. Кояш фермалары йөзү белән чагыштырганда уңышлырак булулары күрсәтелде. су белән җир арасындагы температураның үзгәрүе аркасында җиргә нигезләнгән кояш фермалары [9] .Су югары эсселектән җирнең температурасы гадәттә су объектларына караганда югарырак, һәм югары температура тискәре йогынты ясаган. Кояш панеленең конверсия темплары. Температура панельнең күпме кояш нурларын кабул итүен контрольдә тотмаса да, ул кояш нурыннан күпме энергия алуыгызга тәэсир итә. Аз энергиядә (ягъни салкынрак температурада), кояш панель эчендәге электроннар булачак ял итү халәте, аннары кояш нуры килеп җиткәч, алар дулкынланган хәлгә ирешәчәкләр. 10 Ял итү белән дулкынланган хәл арасындагы аерма көчәнештә күпме энергия барлыкка килүен күрсәтә.ht бу электроннарны дулкынландыра, ләкин шулай ук җылытырга мөмкин. Әгәр кояш панель тирәсендәге җылылык электроннарны энергиягә бирсә һәм аларны түбән дулкынландырган хәлдә булса, кояш нуры панельгә бәрелгәндә көчәнеш зур булмас [10] .Шир үзләштерә һәм чыгара. суга караганда җиңелрәк җылылык, җирдәге кояш панелендәге электроннар, мөгаен, дулкынландыргыч хәлдә булырга мөмкин, аннары кояш панели салкынрак су объектында яисә аның янында урнашкан. Алга таба тикшеренүләр суыту эффектын исбатлады. йөзүче панельләр тирәсендәге су җиргә караганда 12,5% күбрәк энергия чыгарырга ярдәм итә [9].
Әлегә кояш панельләре Американың энергия ихтыяҗының 1% гына канәгатьләндерә, ләкин бу кояш фермалары кеше кулы белән ясалган сусаклагычларның дүрттән бер өлешенә утыртылган булса, кояш панельләре Американың энергия ихтыяҗының 10% ка диярлек канәгатьләнер иде. панельләр тиз арада кертелде, Колорадодагы ике зур сусаклагыч парга әйләнү аркасында күп су югалтты, ләкин бу йөзүче панельләрне куеп, сусаклагычларның кипүе тыелды һәм электр энергиясе барлыкка килде [11] .Бер кешенең бер проценты. - кояш фермалары белән җиһазландырылган сусаклагычлар ким дигәндә 400 гигаватт электр җитештерергә, бер ел эчендә 44 миллиард LED лампочкалар эшләргә җитәрлек.
Рәсем 4а йөзүче кояш күзәнәге белән тәэмин ителгән көченең 4-нче рәсемгә карата күрсәтелүен күрсәтә. Соңгы дистә елда йөзүче кояш фермалары аз булса да, алар энергия җитештерүдә шундый зур үзгәрешләр ясыйлар. Киләчәктә, кояш фермалары йөзгәндә. күбрәк булыгыз, җитештерелгән гомуми энергия 2018-нче елда 0,5 ТВдан 2022-нче ел ахырына 1,1 ТВга кадәр өч тапкыр артачак. [12].
Экологик яктан әйтсәк, бу йөзүче кояш фермалары күп яктан бик файдалы. Фосил ягулыкларына таянуны киметү белән беррәттән, кояш фермалары су өслегенә һава һәм кояш нурларын киметәләр, бу климат үзгәрүен кире кайтарырга булыша ала. җил тизлеген киметүче һәм кояш нурларын су өслегенә ким дигәндә 10% сугучы ферма глобаль җылынуның ун еллыгын каплый ала .Био төрлелек һәм экология ягыннан зур тискәре йогынты табылмый. Панельләр югары җилне булдырмыйлар. су өслегендәге активлык, шуның белән елга ярындагы эрозияне киметү, үсемлекләрне саклау һәм стимуллаштыру. диңгез тормышын потенциаль тәэмин итү өчен фотоволтаик панельләр астында су астында калды.кеше кулы белән ясалган сусаклагычларга түгел, ә ачык судагы фотоволтаик панельләр. Кояш нурлары суга кергәндә, ул фотосинтез тизлегенең кимүенә китерә, нәтиҗәдә фитопланктон һәм макрофитлар юкка чыга. Бу үсемлекләрнең кимүе, хайваннарга йогынтысы. азык чылбырында түбәнрәк һ.б. су организмнары өчен субсидияләргә китерә [14] .Бу әле булмаса да, бу экосистемага потенциаль зыян китерергә мөмкин, йөзүче кояш фермаларының төп җитешсезлеге.
Кояш безнең иң зур энергия чыганагыбыз булганлыктан, бу энергияне куллану һәм аны безнең җәмгыятьләрдә куллану юлларын табу кыен булырга мөмкин. Көн саен яңа технологияләр һәм инновацияләр моны мөмкин итә. Кояш белән эшләнгән кием күп булмаса да. Кояш фермаларын сатып алу яки йөзү өчен, бу технологиянең зур потенциалы яки якты киләчәге юклыгын үзгәртми. Йөзүче кояш күзәнәкләре кыргый хайваннар дөньясы кебек киң булырга тиеш. Өй өстендә кояш панельләре. Киеп була торган кояш күзәнәкләре көн саен кигән кием кебек гадәти булганчы озын юл үтәргә тиеш. Киләчәктә кояш күзәнәкләре көндәлек тормышта безнең арада яшерелмичә кулланылыр дип көтелә. Киләсе дистәләрдә технология алга киткән саен, кояш индустриясенең потенциалы чиксез.
Радж Шах турында доктор Радж Шах - Нью-Йоркта Koehler инструменты компаниясе директоры, ул анда 27 ел эшләде. Ул хезмәттәшләре тарафыннан IChemE, CMI, STLE, AIC, NLGI, INSMTC, институт институтында сайланган хезмәттәш. Физика, Энергияне Тикшерү Институты һәм Король Химия Societyәмгыяте. 2020 - Дэвид Филлипс - Нефть сәнәгате яңалыклары мәкаләсе - Петро Онлайн (petro-online.com)
Доктор Шах Пенн дәүләт университетының химия инженериясе фәннәре кандидаты һәм Лондонның Хартияле идарә мәктәбе студенты.Ул шулай ук Фәнни Советның Уставлы галиме, Энергетика институтының Уставлы нефть инженеры һәм Бөек Британия инженер советы.Шах күптән түгел АКШның иң зур инженерлык җәмгыяте Тау бета Пи тарафыннан танылган инженер исеменә лаек булды. Ул Фармингдейл университеты (Механик технологияләр), Оберн университеты (Трибология) һәм Стоун Брук университеты (Химия инженериясе /) консультатив советында. Фән һәм техника материаллары).
Радж - SUNY Стони Брукның материаллар һәм химия инженериясе кафедрасында ярдәмче профессор, 475 дән артык мәкалә бастырып чыгарды һәм 3 елдан артык энергия өлкәсендә актив эшләде. Радж турында күбрәк мәгълүматны Koehler инструменты компаниясе директорында табып була. Халыкара физика институты Петро Онлайн (petro-online.com) студенты итеп сайланды.
Мариз Баслиус ханым һәм Блерим Гаши әфәнде SUNY химия инженериясе студентлары, һәм доктор Радж Шах университетның тышкы консультатив советы белән идарә итә. Мариз һәм Блерим Нью-Йоркның Хольцвилл шәһәрендәге Koehler Instrument, Inc стажировка программасының бер өлеше. студентларны альтернатив энергия технологияләре дөньясы турында күбрәк белергә дәртләндерә.
Пост вакыты: 12-2022 февраль
