Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
KopalniaWiedzy.pl

Nowatorska fotowoltaika generuje prąd z ciepła. Zasili sondy kosmiczne, centra bazodanowe i fabryk

Recommended Posts

W Sandia National Laboratories powstało urządzenie, które generuje użyteczne ilości energii elektrycznej ze źródeł ciepła o umiarkowanej temperaturze. Może ono znaleźć zastosowanie w elektrowniach atomowych, sondach kosmicznych czy fabrykach chemicznych, gdzie pozwoli na odzyskanie sporej części marnowanej dotychczas energii.

Nowe urządzenie generuje 27–67 µW/cm2 ze źródeł ciepła o temperaturze 250–400 stopni Celsjusza.

Standardowe urządzenia fotowoltaiczne dobrze działają we współpracy ze światłem w zakresie widzialnym. Takim, jak wytwarzane przez Słońce, którego temperatura efektywna (temperatura ciała doskonale czarnego) wynosi ok. 5500 stopni Celsjusza. Tymczasem obiekty o temperaturze 100–400 stopni Celsjusza emitują głównie promieniowanie podczerwone w zakresie 7–12 µm. W temperaturze tej przebiega wiele procesów przemysłowych i promieniowanie to jest marnowane. Wykorzystanie nawet niewielkiej jego części przyniosłoby olbrzymie korzyści.

Problem w tym, że gdy energia fotonów spada i zbliża się do energii termicznej konwertera, standardowa fotowoltaika staje się coraz bardziej nieefektywna. Dlatego Paul Davids, który stał na czele grupy badawczej z Sandia Labs, postanowił poszukać alternatywnej metody wykorzystania energii z chłodniejszych źródeł.

W naszym urządzeniu fotoprąd wytwarzany przez parę elektron-dziura pochodzi nie z absorpcji fotonu – jak ma to miejsce w standardowej fotowoltaice – ale z tunelowania, wyjaśnia uczony.

Tunelowanie odbywa się w specjalnej barierze zbudowanej z warstwy dwutlenku krzemu o grubości 3–4 nm. To rodzaj jednokierunkowej autostrady oddzielającej elektrony od dziur, umożliwiającej efektywną konwersję promieniowania podczerwonego w prąd elektryczny.

Urządzenie opracowane przez zespół Davidsa może być produkowane w standardowej technologii CMOS, co oznacza, że już teraz można je masowo wytwarzać w fabrykach. Jego twórcy mówią, że w najbliższym czasie chcieliby wykorzystać je sondach pracujących w odległych miejscach Układu Słonecznego, gdzie do zasilania nie można użyć energii Słońca, gdyż pojazd znajduje się zbyt daleko od niego. Nowe urządzenie może być też podstawowym lub uzupełniającym źródeł energii w standardowych systemach termoelektrycznych.

Inny obszar zastosowania to chmury obliczeniowe, które emitują olbrzymie ilości ciepła. Jeśli będziemy w stanie odzyskać część energii z tego ciepła, to poprawimy efektywność energetyczną tego szybko rosnącego rynku konsumpcji energii, mówi Davids.

W tej chwili naukowcy pracują nad zwiększeniem efektywności swojego urządzenia i uproszczeniem procesu jego produkcji. Dzięki temu możliwe będzie zastosowanie go na wielu innych obszarach. Ponadto ostatnie dokonania naukowe na polu pasywnego chłodzenia fotonicznego i źródeł światła w połączeniu z naszą technologią może otworzyć całkowicie nowe obszary zastosowań dla produkcji i odzyskiwania energii, cieszy się Davids.

Szczegółowy opis urządzenia znajdziemy w piśmie Science.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

0,27-0,67 wata z metra kwadratowego, to beznadziejnie mało.
Ogniwo Peltiera jest znacznie bardziej wydajne już przy niewielkich różnicach temperatury.

25 cm2 ogniwa Peltiera przy różnicy temperatur sięgających tylko 30 st.C. potrafi dostarczyć prawie 52,5 mW mocy (150mA x 350mV), więc przy 1m2 wygeneruje 21 wat mocy, a to oznacza, że rozwiązanie znane od 199 lat (1821 r.) jest wydajniejsze ponad 40x od tego, co zostało opisane. Skuteczność rośnie wraz ze wzrostem różnicy temperatur.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Amerykański Departament Energii (DOE), chcąc ożywić sektor energetyki jądrowej, rozpoczął Advanced Reactor Demonstrating Program. W jego ramach ma zamiar wybrać dwa nowe prototypowe reaktory atomowe oraz wspomóc ich budowę. Reaktory mają powstać w ciągu 7 lat.
      W bieżącym roku podatkowym program pochłonie 230 milionów USD. Każdy z reaktorów zostanie w połowie sfinansowany przez DOE, a w połowie przez prywatnego partnera. Maksymalna kwota, jaką Departament przeznaczy na każdy z reaktorów została określona na 4 miliardy dolarów.
      To może zupełnie zmienić reguły gry. Najwyższy czas, by przejść z fazy projektowania do fazy budowania reaktorów, mówi Jacopo Boungiorno, inżynier z MIT. Jednym z takich reaktorów może być zaprojektowany przez Terrestrial Energy USA reaktor chłodzony płynnymi solami.
      Jednak nawet niektórzy ze zwolenników energetyki atomowej wątpią, czy program DOE spowoduje, że zaczną powstawać komercyjne reaktory atomowe. Problemem jest konkurencja cenowa ze strony energii pozyskiwanej z gazu oraz źródeł odnawialnych. Nowe reaktory nie są w stanie konkurować z energetyką odnawialną. Na pewno nie w tej chwili, mówi Rober Rosner, fizyk z University of Chicago.
      Obecnie reaktory atomowe zapewniają USA 20% zapotrzebowania na energię elektryczną i produkują 50% energii ze źródeł nie emitujących węgla. Jednak sektor energetyki jądrowej od lat przeżywa w USA problemy. Obecnie w Stanach Zjednoczonych pracuje 96 reaktorów. Na początku lat 90. było ich 113. Planuje się zamknięcie wielu reaktorów i prawdopodobnie udział energetyki jądrowej w produkcji energii elektrycznej w USA będzie spadał. O problemach tych pisaliśmy niejednokrotnie. Mimo tego pojawiają się projekty reaktorów, które mają być bardziej wydajne i bezpieczne.
      Administracja prezydenta Trumpa chce tchnąć nowe życie w energetykę jądrową. W kwietniu DOE ogłosił, że ma zamiar zwiększyć wydobycie uranu i stworzy narodowe rezerwy tego pierwiastka.
      W ramach Advanced Reactor Demonstrating Program DOE współpracuje też z firmami, które dopiero rozwijają swoje koncepcje. Jedną z nich jest NuScale, pracujące nad małymi modułowymi reaktorami, które można by produkować w fabrykach. Departament ma zamiar stworzyć inkubator pomysłów nowatorskich projektów reaktorów.
      Jak mówi Buongiorno, nowe projekty reaktorów skupiają się na urządzeniach mniejszych niż tradycyjne reaktory o mocy liczonej w gigawatach. Obecnie wykorzystywany standardowy reaktor wykorzystuje uran-235 wzbogacony do 3-5 procent. Nowe projekty, wykorzystujące w roli chłodziwa np. stopione sole, mają korzystać z paliwa wzbogaconego do 20%, co powinno uczynić je bardziej wydajnymi.
      Plany DOE zostały skrytykowane jako nierealistyczne. Fizyk z kanadyjskiego University of British Columbia, M. V. Ramana mówi, że niezwykle trudno będzie wybrać najbardziej obiecujące projekty. Będą porównywać jabłka z pomarańczami, gruszkami, śliwkami, ze wszystkim, stwierdza. Jego zdaniem nierealistyczny jest też 7-letni horyzont budowy nowych reaktorów tym bardziej, że DOE chce, by reaktory uzyskały licencję Nuclear Regulatory Commission, co zwykle zajmuje kilka lat. Absurdem jest myśl, że dadzą radę to zrobić", mówi uczony.
      Optymistą jest za to Buongiorno, który zauważa, że jako iż wspomniane dwa reaktory mają być budowane na terenie Idaho National Laboratory, to mogą jednocześnie być budowane i starać się o licencję NRL. Od 1949 roku w INL zbudowano 52 różne eksperymentalne reaktory.
      Ramana wątpi jednak, czy amerykański przemysł energetyki jądrowej da się uratować. Wciąż pozostają takie problemy jak stosunek opinii publicznej do energetyki jądrowej czy problem ze składowaniem odpadów. Jednak największa przeszkoda to olbrzymie koszty. Budowa nowego reaktora może pochłonąć ponad 7 miliardów dolarów. Na wolnym rynku firmy nie są w stanie ponosić tak olbrzymich kosztów kapitałowych. Dlatego też Ramana uważa, że źródła odnawialne mogą ostatecznie zastąpić energetykę jądrową. To schyłkowy przemysł. Im szybciej się to przyzna, tym lepiej, dodaje uczony.
      Inni specjaliści twierdzą jednak, że koszty odnawialnych źródeł energii będą rosły, źródła te nie są w stanie zapewniać energii w sposób ciągły i kontrolowany, z czasem energetyka jądrowa może stać się od nich tańsza. Jeśli do roku 2030 Stany Zjednoczone  będą miały duży wybór zaawansowanych nowoczesnych projektów, to warto będzie w nie zainwestować, gdyż będziemy potrzebowali tych reaktorów, twierdzi Rosner. Aby jednak działanie takie było możliwe, konieczne jest podtrzymanie zdolności do budowy i eksploatacji nowych reaktorów.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      JEDI, wart 10 miliardów kontrakt z Pentagonem, został przyznany Microsoftowi. To spore zaskoczenie dla wielu specjalistów, którzy uważali, że pewnym zwycięzcą przetargu na Joint Enterprise Defense Infrastructure, jest Amazon. Przekonanie to opierało się na opinii, że Amazon jest tak naprawdę jedyną firmą, która spełnia warunki konkursu, gdyż posiada największą chmurę, która osiągnęła najwyższy poziom bezpieczeństwa, znany jako Impact Level 6.
      Kontrowersje trapiły JEDI od samego początku. Na czele grupy niezadowolonych stało Oracle, które zwracało uwagę, że postawione przez Pentagon warunki faworyzują Amazona kosztem mniejszych dostawców chmur obliczeniowych. Kontestujący dotarli nawet do prezydenta Trumpa, o którym wiadomo, że nie lubi Jeffa Bezosa, założyciela i dyrektora Amazona. Podobno prezydent Trump powiedział ówczesnemu sekretarzowi obrony, Mattisowi, by wyrzucił ofertę Amazona. W lipcu Trump zaczął publicznie kwestionować zasady konkursu, a wkrótce potem nowy sekretarz obrony, Mark Esper wstrzymał program i zarządził jego przegląd. Niedawno Esper niespodziewanie oświadczył, że wycofuje się z grona osób podejmujących decyzję, gdyż jego syn pracuje dla IBM-a, który został wyeliminowany na wczesnym etapie konkursu.
      Po rozstrzygnięciu JEDI przedstawiciele Amazona wyrazili swoje zaskoczenie. W końcu ich chmura obliczeniowa, AWS, jest jedynym dostawcą usług w chmurze dla służb wywiadowczych USA, które od niemal sześciu lat przechowują w niej tajne dane. Jesteśmy zaskoczeni decyzją. AWS to oczywisty lider na rynku chmur obliczeniowych, a szczegółowa analiza założeń kontraktu w oczywisty sposób skłania do podjęcia innej decyzji niż ta, która zapadła, oświadczył rzecznik prasowy AWS.
      Na korzyść Microsoftu mogły przemówić jego związki z Pentagonem. W ubiegłym roku US Army podpisała z Microsoftem wart pół miliarda dolarów kontrakt na dostawę HoloLens, które posłużą żołnierzom zarówno do treningów jak i misji bojowych. Ponadto firma dostarcza też MS Office 365 milionom użytkowników z sektora wojskowego. Koncern nie musi nawet starać się samodzielnie o kontrakty w ramach projektu Defense Enterprise Office Solutions (DEOS). Każda firma, która chce w ramach swoich usług zaoferować wojsku również rozbudowane narzędzia biurowe do pracy grupowej, proponuje właśnie produkt Microsoftu.
      Celem programu JEDI jest dostarczenie Pentagonowi podobnych narzędzi i możliwości działania w chmurze, jaką dysponują wielkie firmy. Obecnie wojskowi korzystają z różnych chmur i sieci, co negatywnie wpływa na przepływ danych i wydajność. JEDI ma to zmienić i zunifikować wszystko, co robi amerykański Departament Obrony, od działań pojedynczego żołnierza, po lotniskowiec, w ramach jednego zbioru danych. Zdaniem wojskowych, taka unifikacja jest niezbędna na wypadek konfliktu z wysoko zaawansowanym technologicznie przeciwnikiem, jak np. Chiny.
      Wyobraźmy sobie tempo operacji na Pacyfiku, gdy nie masz czasu zastanawiać się, jak wydobyć dane, oczyścić je i przesunąc z punktu A do punktu B. Gdy prowadzę wojnę, potrzebuję maksymalnie dużo informacji, których obróbką i sortowaniem niech zajmą się algorytmy. Bardzo trudno to zrobić bez chmury, mówi generał Jack Shanahan, dowódca Joint Artificial Intelligence Center.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Iran poinformował, że złamał umowę z 2015 roku i przechowuje obecnie więcej wzbogaconego uranu, niż mu wolno. Międzynarodowa Agencja Energii Atomowej potwierdziła, że Teheran przekroczył limit 300 kg wzbogaconego uranu. Umowa została podpisana pomiędzy Iranem a stałymi członkami Rady Bezpieczeństwa ONZ (USA, Rosja, Chiny, Wielka Brytania, Francja), Niemcami i UE.
      Działania władz Iranu to odpowiedź na zaostrzenie sankcji ze strony USA. Wzbogacony uran może zostać wykorzystany zarówno w elektrowniach atomowych jak i, po odpowiednich przeróbkach, do produkcji broni jądrowej. Kraje Europy ostrzegły, że naruszenie umowy może skutkować nałożeniem sankcji. Takie działania przewiduje wspomniane porozumienie z 2015 roku.
      Poinformowano mnie, że Iran przekroczył limit 300 kilogramów, powiedział dzisiaj dziennikarzom minister spraw zagranicznych Mohammad Dżawad Zarif. Jasno mówiliśmy, że będziemy działali odpowiednio do sytuacji. Uważamy, że mamy do tego prawo na podstawie podpisanego porozumienia.
      Potwierdzamy, że dyrektor generalny Międzynarodowej Agencji Energii Atomowej, Yukiya Amano, poinformował Radę Gubernatorów, iż agencja stwierdziła 1 lipca, że ilość przechowywanego przez Iran wzbogaconego sześciofluorku uranu wzbogaconego do 3,67% U-235 przekroczyła 300 kilogramów - stwierdził rzecznik Agencji.
      Irański MSZ ostrzegł jednocześnie, że Teheran planuje zawiesić wykonywanie kolejnych zapisów porozumienia, o ile w ciągu 10 dni kraje Europy nie wprowadzą praktycznych mechanizmów ułatwienia handlu i ochrony irańskiej gospodarki przed amerykańskimi sankcjami. Mechanizm, którego wdrożenia domaga się Iran, nazywa się Instex. Zakłada on wymianę barterową pomiędzy Iranem a innymi krajami, bez przeprowadzania operacji finansowych. Został on uruchomiony w ostatnią sobotę, jednak irańskie władze informują, że jest niewystarczająco wykorzystywany i nie zaspokaja potrzeb kraju.
      Przypomnijmy, że od pewnego czasu rośnie napięcie pomiędzy USA a Iranem. Stany Zjednoczone oskarżyły Teheran o atak na dwa tankowce. Iran zestrzelił też, w niejasnych okolicznościach, amerykańskiego drona.
      Nie wiadomo, jaki będzie kolejny krok Iranu. Niedawno władze tego kraju zagroziły, że wzbogacą uran do poziomu 20% U-235, co byłoby poziomem alarmowym dla światowej dyplomacji
      Naturalny uran zawiera 99,284% izotopu U-238 i około 0,711 izotopu U-235. Większość reaktorów atomowych wymaga do pracy uranu wzbogaconego do poziomu 3,5–4,5% U-235. Z kolei za uran wysoko wzbogacony uznaje się taki, gdzie U-235 stanowi 20%. To minimalna ilość, przy kórej można już wyprodukować broń atomową, jednak tego typu bomba wymagałby setek kilogramów uranu, nie byłaby więc praktycznie użyteczna. Pierwsza w historii bomba wykorzystująca uran, Little Boy zrzucona na Hiroshimę, wykorzystywała uran wzbogacony do 80%.
      W styczniu 2017 roku na świecie znajdowało się około 1340 ton wysoce wzbogaconego uranu. Materiał ten jest wykorzystywany w broni atomowej, systemach napędowych czy niektórych typach reaktorów.
      Najwięcej wysoko wzbogaconego uranu (HEU) znajduje się w Rosji (679 ton). Kraj ten posiada też duże zapasy wojskowego plutonu (128 ton) oraz plutonu wykorzystywanego dla celów cywilnych (59 ton). USA posiadały 574,5 tony wysoko wzbogaconego uranu, 79,8 ton wojskowego plutonu i 8 ton plutonu cywilnego. W posiadaniu Wielkiej Brytanii było 21,2 tony HEU, 3,2 tony wojskowego Pu oraz 110,3 ton Pu na potrzeby cywilne. Francja ma 30,6 tony HEU, 6 ton wojskowego i 65,4 tony cywilnego Pu. Władze w Pekinie dysponują 14 tonami HEU, 2,9 tonami Pu wojskowego i 0,04 t Pu cywilnego. Pakistan ma 3,4 tony HEU i 0,28 tony wojskowego Pu, a Indie dysponują 4 tonami HEU, 7,07 t Pu wojskowego i 0,4 Pu cywilnego. Posiadaczem broni atomowej jest też Izrael, który jednak nie jest stroną porozumienia o jej nierozprzestrzenianiu, zatem w tym przypadku, podobnie jak w przypadku Korei Północnej, możemy mówić o przypuszczeniach. Prawdopodobnie Tel Awiw posiada 0,3 tony HEU i 0,9 tony Pu wojskowego, a Korea Północna może posiadać 0,04 tony Pu wojskowego. Wszystkie inne kraje świata mają w sumie 15 ton HEU i 49,3 tony plutonu dla potrzeb cywilnych.
      Wiadomo również, że trzynaście krajów – Rosja, USA, Francja, Wielka Brytania, Niemcy, Holandia, Chiny, Japonia, Argentyna, Brazylia, Indie, Pakistan i Iran posiadają zakłady wzbogacania uranu. Najprawdopodobniej zdolności wzbogacania uranu ma też Korea Północna. W Izraelu wciąż prawdopodobnie działa słynny reaktor Dimona, ale prawdopodobnie jest wykorzystywany głównie do pozyskiwania trytu.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      IBM poinformował o podpisaniu porozumienia, w ramach którego Błękitny Gigant przejmie znanego producenta jednej z dystrybucji Linuksa, firmę Red Hat. Transakcja będzie warta 34 miliardy dolarów. Jeśli do niej dojdzie będzie to trzecia największa w historii akwizycja na rynku IT.
      Umowa przewiduje, że IBM wykupi akcje Red Hata, płacąc za każdą z nich 190 dolarów. Na zamknięciu ostatniej sesji giełdowej przed ogłoszeniem transakcji akcje Red Hata kosztowały 116,68 USD.
      Przejęcie Red Hata zmieni zasady gry. Całkowicie zmieni rynek chmur obliczeniowych, mówi szef IBM-a Ginni Rometty. "IBM stanie się największym na świecie dostawcą dla hybrydowych chmur i zaoferuje przedsiębiorcom jedyną otwartą architekturę chmur, dzięki której klient będzie mógł uzyskać z niej maksimum korzyści", dodał. Zdaniem menedżera obenie większość firm wstrzymuje się z rozwojem własnych chmur ze względu na zamknięte architektury takich rozwiązań.
      Jeszcze przed kilku laty IBM zajmował się głównie produkcją sprzętu komputerowego. W ostatnim czasie firma zdecydowanie weszła na takie rynki jak analityczny czy bezpieczeństwa. Teraz ma zamiar konkurować z Microsoftem, Amazonem czy Google'em na rynku chmur obliczeniowych.
      Po przejęciu Red Hat będzie niezależną jednostką zarządzaną przez obecnego szefa Jima Whitehursta i obecny zespół menedżerów. To ważny dzień dla świata open source. Doszło do największej transakcji w historii rynku oprogramowania i bierze w tym udział firma zajmująca się otwartym oprogramowaniem. Tworzymy historię, dodał Paul Cormier, wiceprezes Red Hata.
      Obecnie Red Hat ma siedziby w 35 krajach, zatrudnia około 12 000 osób je jest jednym z największych oraz najbardziej znanych graczy na rynku open source. W roku 2018 zysk firmy wyniósł 259 milionów dolarów czy przychodach rzędu 2,9 miliarda USD. Dla porównania, w 2017 roku przychody IBM-a zamknęły się kwotą 79 miliardów dolarów, a zysk to 5,8 miliarda USD.
      Na przejęcie muszą się jeszcze zgodzić akcjonariusze Red Hata oraz odpowiednie urzędy antymonopolowe.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W sieci pojawiły się informacje, jakoby Google szykowało konkurencję dla konsol wideo, platformę Yeti. Redaktorzy serwisu Kotaku twierdzą, że platforma ta była omawiana za zamkniętymi drzwiami przed dwoma tygodniami podczas Electronic Entertainment Expo (E3).
      Yeti ma wykorzystywać chmurę obliczeniową i streaming danych, dzięki czemu użytkownik będzie mógł uruchomić gry na stosunkowo słabym sprzęcie. Większość obróbki graficznej wezmą bowiem na siebie rozsiane po świecie serwery. Problemem pozostaje tutaj prędkość łącza, jednak Google chce wesprzeć swoją platformę usługą Google Fiber. Warto jednak przypomnieć, że jest to usługa dostępna tylko w USA i w bardzo ograniczonej liczbie lokalizacji.
      Niewykluczone, że Yeti zostanie zintegrowana z usługami dostępnymi na YouTube'e, dzięki czemu gracze będą mogli np. włączyć podgląd pokazujący w jaki sposób przejść grę, bez przerywania samej gry. Pogłoski o pracach nad platformą do gier wzmacniają doniesienia o tym, że Google intensywnie zatrudnia byłych pracownikó EA czy Sony.
      Google nie jest pierwszą dużą firmą, która próbuje wejść na rynek gier wideo. Dużych inwestycji na tym rynku dokonuje od czterech lat Amazon, który jest już właścicielem trzech studiów deweloperskich, a mimo to nie pokazał jeszcze żadnego tytułu, który stałby się przebojem. Podczas tegorocznych E3 także Microsoft zasygnalizował, że może wykorzystać chmurę Azure do streamingu gier. Przed kilku laty przedstawiciele koncernu z Redmond mówili, że streaming gier to świetny pomysł, ale jego realizacja będzie nastręczała trudności.

      « powrót do artykułu
×
×
  • Create New...