Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Koszty fotowoltaiki - wady i zalety paneli fotowoltaicznych
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Artykuły
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
CERN podpisał z trzema francuskimi dostawcami energii umowy, na podstawie których do roku 2027 około 10% zużywanej przez ośrodek energii będzie pochodziło z paneli fotowoltaicznych. Energia elektryczna stanowi około 95% całości energii wykorzystywanej przez CERN i kupowana jest we Francji. Obecnie roczne zapotrzebowanie ośrodka – w latach gdy pracują akceleratory – to 1300 GWh/rok, z czego Wielki Zderzacz Hadronów zużywa aż 55%.
Podpisane umowy przewidują, że na południu Francji powstaną trzy duże farmy fotowoltaiczne, które od stycznia 2027 roku będą dostarczały w szczycie 95 MW, a rocznie zapewnią dostawę 140 GWh. Umowy podpisano na 15 lat. To 10% zapotrzebowania podczas pracy akceleratorów i 25% zapotrzebowania w czasie, gdy akceleratory są wyłączone przez dłuższy czas.
Farmy fotowoltaiczne pracujące na potrzeby CERN-u będą miały powierzchnię około 90 hektarów. To około 40% powierzchni całego ośrodka. "Projekt o tej skali nie może zostać zrealizowany na terenie CERN-u, na przykład na dachach budynków czy parkingów. Sami możemy zapewnić sobie około 1% potrzebnej energii", wyjaśnia Nicolas Bellegarde, koordynator ds. energii w CERN-ie.
Pierwszą z trzech umów podpisano już w sierpniu i zakłada ona budowę farmy w departamencie Lozère. Dwie kolejne – z września i października – oznaczają, że farmy powstaną w departamentach Bouches-du-Rhône i Var. Teraz wszystko zostało dopięte na ostatni guzik i budowa farm może się rozpocząć.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Uniwersytet Oksfordzki poinformował, że na jego Wydziale Fizyki powstał nowatorski materiał, który pozwoli na znaczne zwiększenie produkcji energii słonecznej bez potrzeby produkowania kolejnych opartych na krzemie paneli. Nowym, wytwarzającym energię materiałem, można bowiem pokrywać przedmioty codziennego użytku, jak chociażby telefony komórkowe, plecaki czy samochody. Materiał jest cienki i na tle elastyczny, że można go nałożyć niemal na każdą powierzchnię. A dzięki opracowanej przez siebie technice łączenia wielu warstw materiału, naukowcy stworzyli ogniwo słoneczne, które czerpie z szerokiego zakresu spektrum światła, znakomicie zwiększając produkcję energii.
Wydajność ultracienkiego materiału została już niezależnie zweryfikowana i potwierdzono, że jego efektywność energetyczna sięga 27%, dorównuje więc komercyjnym ogniwom fotowoltaicznym. Materiał uzyskał certyfikat japońskiego Narodowego Instytutu Zaawansowanych Nauk Przemysłowych i Technologii.
W ciągu pięciu lat pracy zwiększyliśmy efektywność energetyczną naszego materiału z około 6 do 27 procent. To bardzo blisko górnej granicy tego, co obecnie można osiągnąć za pomocą jednowarstwowych ogniw fotowoltaicznych. Sądzimy, że w przyszłości efektywność naszego ogniwa może wzrosnąć do ponad 45%, mówi doktor Shuaifeng Hu.
Obecnie najbardziej wydajne tradycyjne ogniwa fotowoltaiczne obecne na rynku mogą pochwalić się praktyczną wydajnością około 23%. Nowe ogniwa więc im dorównują. Mają jednak tę olbrzymią zaletę, że są niemal 150-krotnie cieńsze niż warstwa krzemu używana w panelach fotowoltaicznych, są elastyczne i można nie nałożyć na niemal każdą powierzchnię. Dzięki temu można uniknąć korzystania z tradycyjnych paneli i budowy farm fotowoltaicznych.
Twórcy nowych ogniw uważają, że przyczynią się one do spadku kosztów generowania energii słonecznej i ją upowszechnią. Od 2010 roku średni światowy koszt energii elektrycznej ze Słońca spadł o 90%, dzięki czemu jest ona znacznie tańsza od energii z paliw kopalnych. Dzięki nowym ogniwom można będzie osiągnąć dodatkowe oszczędności.
Prognozujemy że warstwy perowskitów będą nakładane na różne typy powierzchni, jak na przykład dachy samochodów, budynki czy nawet obudowy telefonów komórkowych, co pozwoli na powszechne generowanie taniej energii. Im więcej energii będzie w ten sposób wytwarzane, bym mniejsze będzie zapotrzebowanie na krzemowe panele słoneczne i farmy słoneczne, stwierdza Wang.
Szczegółowe wyniki badań nad nowym materiałem mają zostać opublikowane w ciągu najbliższych miesięcy.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Ostatnie postępy w technologii fotowoltaicznej, pojawienie się wydajnych i lekkich ogniw słonecznych i duża elastyczność tej technologii powoduje, że fotowoltaika może dostarczyć całość energii potrzebnej do przeprowadzenia długotrwałej misji na Marsie, a nawet do zasilenia stałej osady – twierdzą naukowcy z University of California, Berkeley.
Dotychczas większość specjalistów mówiących o logistyce misji na Czerwonej Planecie zakładała wykorzystanie technologii jądrowej. Jest ona stabilna, dobrze opanowana i zapewnia energię przez 24 godziny na dobę. To rozwiązanie na tyle obiecujące, że NASA od kilku lat prowadzi projekt Kilopower, którego celem jest stworzenie na potrzeby misji kosmicznych reaktora jądrowego o mocy do 10 kilowatów.
Problem z energią słoneczną polega zaś na tym, że w nocy Słońce nie świeci. Ponadto na Marsie wszechobecny pył zmniejsza efektywność paneli słonecznych. Przekonaliśmy się o tym w 2019 roku, gdy po 15 latach spędzonych na Marsie zasilany panelami słonecznymi łazik Opportunity przestał działać po wielkiej burzy pyłowej.
W najnowszym numerze Frontiers in Astronomy and Space Sciences ukazał się artykuł opisujący wyniki analizy, w ramach których porównano możliwości wykorzystania na Marsie energii ze Słońca z energią jądrową. Naukowcy z Berkeley analizowali scenariusz, w którym marsjańska misja załogowa trwa 480 dni. To bowiem bardzo prawdopodobny scenariusz misji na Marsa uwzględniający położenie planet względem siebie.
Analiza wykazała, że na ponad połowie powierzchni Marsa panują takie warunki, iż – uwzględniając rozmiary i wagę paneli słonecznych – technologia fotowoltaiczna sprawdzi się równie dobrze lub lepiej niż reaktor atomowy. Warunkiem jest przeznaczenie części energii generowanej za dnia do produkcji wodoru, który zasilałby w nocy ogniwa paliwowe marsjańskiej bazy.
Na ponad 50% powierzchni Marsa technologia fotowoltaiczna połączona z produkcją wodoru sprawdzi się lepiej niż generowanie energii z rozpadu jądrowego. Przewaga ta jest widoczna przede wszystkim w szerokim pasie wokół równika. Wyniki naszej analizy stoją w ostrym kontraście do ciągle proponowanej w literaturze fachowej energii jądrowej, mówi jeden z dwóch głównych autorów badań, doktorant Aaron Berliner.
Autorzy analizy wzięli pod uwagę dostępne technologie oraz sposoby ich wykorzystania. Pokazują, najlepsze scenariusze ich użycia, rozważają ich wady i zalety.
W przeszłości NASA zakładała krótkotrwałe pobyty na Marsie. Takie misje nie wymagałyby np. upraw żywności czy tworzenia na Marsie materiałów konstrukcyjnych lub pozyskiwania środków chemicznych. Jednak obecnie coraz częściej rozważne są długotrwałe misje, a w ich ramach prowadzenie działań wymagających dużych ilości energii byłoby już koniecznością. Trzeba by więc zabrać z Ziemi na Marsa komponenty do budowy źródeł zasilania. Tymczasem każdy dodatkowym kilogram obciążający rakietę nośną to olbrzymi wydatek. Dlatego też konieczne jest stworzenie lekkich urządzeń zdolnych do wytwarzania na Marsie energii.
Jednym z kluczowych elementów marsjańskiej stacji, którą takie źródła miałyby zasilać, będą laboratoria, w których genetycznie zmodyfikowane mikroorganizmy wytwarzałyby żywność, paliwo, tworzywa sztuczne i związki chemiczne, w tym leki. Berliner i inni autorzy analizy są członkami Center for the Utilization of Biological Engineering in Space (CUBES), które pracuje nad tego typu rozwiązaniami. Naukowcy zauważyli jednak, że cały ich wysiłek może pójść na marne, jeśli na Marsie nie będzie odpowiednich źródeł zasilania dla laboratoriów.
Dlatego też przeprowadzili analizę porównawczą systemu Kilopower z instalacjami fotowoltaicznymi wyposażonymi w trzy różne technologie przechowywania energii w akumulatorach i dwie technologie produkcji wodoru – metodą elektrolizy i bezpośrednio przez ogniwa fotoelektryczne. Okazało się, że jedynie połączenie fotowoltaiki z elektrolizą jest konkurencyjne wobec energetyki jądrowej. Na połowie powierzchni Marsa było to rozwiązanie bardziej efektywne pod względem kosztów niż wykorzystanie rozpadu atomowego.
Głównym przyjętym kryterium była waga urządzeń. Naukowcy założyli, że rakieta, która zabierze ludzi na Marsa, będzie zdolna do przewiezienia ładunku o masie 100 ton, wyłączając z tego masę paliwa. Obliczyli, jaką masę należy zabrać z Ziemi, by zapewnić energię na 420-dniową misję. Ku swojemu zdumieniu stwierdzili, że masa systemu produkcji energii nie przekroczyłaby 10% całości masy ładunku.
Z obliczeń wynika, że dla misji, która miałby lądować w pobliżu równika, łączna masa instalacji fotowoltaicznej oraz systemu przechowywania energii w postaci wodoru wyniosłaby około 8,3 tony. Masa reaktora Kilopower to z kolei 9,5 tony. Ich model uwzględnia nasłonecznienie, obecność pyłu i lodu w atmosferze, które wpływają na rozpraszanie światła słonecznego. Pokazuje też, jak w różnych warunkach optymalizować użycie paneli fotowoltaicznych.
Uczeni zauważają, że mimo iż najbardziej wydajne panele słoneczne są wciąż drogie, to jednak główną rolę odgrywają koszty dostarczenia systemu zasilania na Marsa. Niewielka masa fotowoltaiki i elastyczność jej użycia to olbrzymie zalety tej technologii. Krzemowe panele na szklanym podłożu zamknięte w stalowych ramach, jakie są powszechnie montowana na dachach domów, nie mogą konkurować z najnowszymi udoskonalonymi reaktorami. Ale nowe, lekkie elastyczne panele całkowicie zmieniają reguły gry, stwierdzają autorzy analizy.
Zwracają przy tym uwagę, że dzięki niższej masie można zabrać więcej paneli, więc będzie możliwość wymiany tych, które się zepsują. System Kilopower dostarcza więcej energii, zatem mniej takich reaktorów trzeba by dostarczyć, ale awaria jednego z urządzeń natychmiast pozbawiłaby kolonię znacznej części energii.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
W ostatni piątek w Instytucie Fizyki PAN zakończyła się konferencja „INNO THINKING, Nauka dla Społeczeństwa 2.0”. Zaprezentowane na niej trzy projekty badawcze mogą zrewolucjonizować medycynę i ochronę środowiska.
Sztuczna inteligencja w diagnostyce ścięgna Achillesa
Urazy ścięgna Achillesa należą do najczęstszych urazów ortopedycznych. Samych tylko zerwań ścięgna notuje się około 200 rocznie na 1 mln ludności w USA i Europie. Rosnąca podaż wykonywanych badań stanowi ogromne wyzwanie dla zmniejszających się zastępów lekarzy radiologów. Już dziś zdarza się, że dostępność zaawansowanych aparatów diagnostycznych jest dość powszechna, ale czas oczekiwania na opisy wykonanych badań znacznie się wydłuża.
Diagnostyka oparta na obrazowaniu medycznym otwiera nowe możliwości w zakresie leczenia oraz doboru optymalnych metod rehabilitacji pourazowej lub pooperacyjnej – przekonuje Bartosz Borucki, Kierownik laboratorium R&D na Uniwersytecie Warszawskim. Już dziś stworzyliśmy rozwiązanie do oceny ścięgna Achillesa, które wprowadza automatyzację, umożliwiającą tworzenie obiektywnych ocen radiologicznych w oparciu o wykorzystanie sztucznej inteligencji. To pierwsze tego typu rozwiązanie na świecie. Jesteśmy przekonani, że nasz projekt wyznaczy nowe kierunki rozwoju diagnostyki obrazowej w ortopedii i medycynie sportowej, i usprawni czas oraz skuteczność stawianych diagnoz – dodaje.
Projekt objęty jest obecnie pracami przedwdrożeniowymi, które uwzględniają m.in. usługi badawcze związane z poszerzoną walidacją i analizą dot. certyfikacji i legislacji. Status ten jest doskonałym przykładem komercjalizacji badań naukowych, realizowanych przez polskie instytucje badawczo-naukowe i ma szansę już w nieodległej przyszłości na dobre wpisać się w proces diagnostyki urazów ścięgna Achillesa, a także innych urazów – jak na przykład więzadeł w kolanie.
Osteoporoza na trzecim miejscu śmiertelnych chorób cywilizacyjnych
Szczególnym wyzwaniem, wobec którego stanie ludzkość w nadchodzących dekadach, będzie znalezienie skutecznego arsenału rozwiązań do walki z mutującymi wirusami i superbakteriami. Dane Światowej Organizacji Zdrowia (WHO) są zatrważające. Obecnie już 2 mln ludzi umiera rocznie w wyniku zakażeń lekoopornymi bakteriami. Według prognoz w 2050 roku, liczba ta zwiększy się dziesięciokrotnie. Naukowcy zgodni są wobec faktu, że możliwości znanych nam antybiotyków wyczerpują się. Powstawanie nowych bakterii, na które medycyna nie zna lekarstwa, wymusza poszukiwanie alternatywnych rozwiązań.
W Instytucie Fizyki PAN od wielu lat prowadzone są badania związane z wykorzystaniem tlenków metali o właściwościach antybakteryjnych. Dotychczasowe kierunki badań zostały rozwinięte, obejmując swoim zastosowaniem sektor medycyny implantacyjnej. Udało się bowiem dowieźć, że technologia pokrywania implantów warstwami tlenków metali wpływa na przyspieszenie regeneracji kości i tkanek.
Wyniki naszych badań to nadzieja dla wszystkich pacjentów, którzy zmagają się z problemami osteointegracji. Nasze badania dają nadzieję na wyeliminowanie poimplantacyjnych stanów zapalnych, infekcji bakteryjnych, metalozy czy reakcji alergicznych – mówi Aleksandra Seweryn z IF PAN. Jesteśmy przekonani, że zastosowanie naszej technologii bezpośrednio przełoży się na minimalizację ryzyk wynikających z leczenia implantacyjnego, zarówno u pacjentów cierpiących na osteoporozę, jak również przy zabiegach dentystycznych.
Potrzebujemy coraz więcej energii
Model życia ludzkości i rozwój technologiczny wymusza coraz większe zapotrzebowanie na energię elektryczną. Szacuje się, że do 2050 roku podwoimy jej wykorzystanie – z 15 TW do ok. 30 TW. Wykorzystywane dziś źródła energii, wciąż w dużej mierze uzależnione od paliw kopalnych, z pewnością okażą się niewystarczające w dłuższej perspektywie czasowej.
Zbyt niska produkcja prądu będzie hamowała rozwój ludzkości. Do tego czasu zmagać się będziemy ze zjawiskiem globalnego ocieplenia i jego, już dziś zauważalnymi, katastrofalnymi efektami. Utrzymanie obecnego stanu rzeczy skutkować będzie do 2050 roku podniesieniem poziomu mórz i oceanów o 4 m, przesunięciem stepów i pustyń o 600 km na północ, wielkimi ruchami migracyjnymi ludzkości, kataklizmami, które wpłyną również na wyginięcie milionów gatunków zwierząt i roślin.
Instytut Fizyki PAN realizuje zaawansowane badania związane z fotowoltaiką. Wierzymy bowiem, że energia słoneczna jest naturalnym, bezpiecznym i w zasadzie nieograniczonym źródłem energii. W ciągu 40 lat koszt paneli słonecznych zmniejszył się stukrotnie, znacząco zwiększając dostępność tego typu rozwiązań dla przeciętnych gospodarstw domowych, twierdzi Monika Ożga, naukowiec IF PAN.
Opracowane przez Instytut rozwiązania można z powodzeniem stosować w produkcji diod oświetleniowych i energooszczędnych okien, które redukują przyjmowanie i oddawanie ciepła, a co za tym idzie, zmniejszają ilość energii potrzebnej do ogrzania lub ochłodzenia pomieszczeń. Diody mogą się ponadto przyczynić nie tylko do ograniczenie popytu na energię, ale i znaleźć swoje zastosowanie w technologii budowania farm wertykalnych, które coraz częściej są wskazywane jako metoda walki z deficytem żywności na świecie.
Według wstępnych szacunków, zastosowanie nowej kategorii diod może przynieść Polsce oszczędności rzędu 1-1,5 mld złotych, a poprzez redukcję wykorzystania prądu, przyczynić do zmniejszenia emisji CO2 i innych trujących gazów, powstałych wskutek spalania węgla.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Studentka Akademii Górniczo-Hutniczej zbudowała innowacyjną wersję urządzenia do sterowania panelami słonecznymi. Konstrukcja naśladuje ruchy roślin, podążając za najkorzystniejszym nasłonecznieniem.
Projekt studentki AGH Karoliny Gocyk zakłada umieszczenie panelu solarnego na szkielecie o kształcie łodygi, który ma na sobie mniejsze ogniwa słoneczne i podłączone do nich mechanizmy sterujące konstrukcją. Szkielet jest elastyczny i może dowolnie poruszać się za zmieniającym położenie słońcem. Dzięki temu ten tzw. "tracker" pozwala panelom zmienić ich kąt nachylenia w zależności od padania światła, aby jak najefektywniej wykorzystać energię słoneczną.
Łodyga może być budowana na wiele sposobów i dzięki temu dostosowywać się do różnego środowiska. To z kolei pozwala na ulokowanie ogniw w dowolnym miejscu np. na dachu, czy innej pochyłej powierzchni. Modułowa konstrukcja sprawia, że mechanizm jest bardziej odporny na wiatr czy mróz. Dzięki elastyczności urządzenia, panele można umieścić także na dużej przestrzeni, w której mogą one dobrze współpracować, nawet w ścisku. Znacznie zwiększa to wydajność dotychczasowych farm fotowoltaicznych, na których panele musiały być instalowane w określonej odległości.
Rozwiązanie pozwala także tworzyć małe farmy słoneczne na użytek gospodarstwa domowego, a także mini elektrownie, które można umieścić na biurku czy parapecie. Te ostatnie mogą naładować np. telefon, powerbank czy inną elektronikę o małym poborze mocy.
Karolina Gocyk za swój projekt zdobyła nagrodę podczas festiwalu naukowego Gdynia E(x)plory Week 2018. Obecnie jej pomysł jest na etapie prototypu, jednak niewykluczone, że mógłby znaleźć firmę zainteresowaną produkcją takich urządzeń na szerszą skalę. Byłaby to szansa na zwiększenie popularności paneli słonecznych wśród osób prywatnych czy przedsiębiorców.
Projekt Karoliny Gocyk to jeden z wielu wynalazków studenckich na naszej uczelni wykorzystujących słońce jako źródło energii. W AGH powstała już łódź solarna, a w planach jest ukończenie bezzałogowego samolotu o napędzie słonecznym. Studenci AGH uczyli także fotowoltaiki w Tadżykistanie.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.