Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Energia ze Słońca za grosze?

Recommended Posts

Profesor Marc Baldo z Massachsetts Institute of Technology (MIT) opracował ciekawą metodę pozyskiwania energii słonecznej. Zdaniem Baldo może być ona konkurencyjna wobec energii z paliw kopalnych.

Obecnie energię słońca uzyskujemy dzięki ogniwom słonecznym, skomplikowanym i drogim urządzeniom elektronicznym. Im większa powierzchnia ogniwa, tym wyższy koszt jego wytworzenia. Dlatego też produkuje się niewielkie ogniwa, a światło Słońca jest na nich skupiane przez soczewki lub lustra. To z kolei powoduje, że konieczne jest tworzenie całych złożonych systemów, które są ciężkie i wymagają użycia kosztownych systemów sterowania tak, by soczewki czy lustra były zwrócone w stronę Słońca.

Baldo wpadł na inny pomysł. Pokrył on taflę szklaną różnymi barwnikami. Działają one podobnie jak światłowody, każdy z nich pochłania określoną długość fali światła słonecznego, a następnie emituje inną do wnętrza tafli szkła. Ta z kolei przesyła je w kierunku krawędzi, na których znajdują się naklejone paski z ogniwami pochłaniającymi światło i generującymi prąd. Im większa powierzchnia tafli w stosunku do jej grubości, tym więcej światła jest wychwytywane, a koszt uzyskania energii - niższy.

Farby użyte przez Baldo do pokolorowania szkła powstają z obecnie dostępnych barwników. Korzystają z nich przemysł samochodowy czy elektroniczny. Ich wspólną cechą jest fakt, iż mogą być latami wystawione na działanie Słońca i nie blakną. Z proszków tworzone są barwniki w płynie, które następnie odpowiednio się miesza. To właśnie opracowanie właściwych kolorów sprawiało największą trudność. Precyzyjne dobranie składowych jest bardzo ważne. Źle dobrane spowodują, że duża ilość światła będzie pochłaniana przez sam barwnik i do krawędzi szkła dotrze go niewiele, nie będzie więc można produkować dużych tafli wytwarzających tanią energię.

Baldo udało się stworzyć odpowiednie kolory, które pochłaniają jedną długość fali, ale za to emitują inną, która dociera do krawędzi. Różne długości fali niosą ze sobą różną ilość energii (ultrafiolet ma jej najwięcej, a podczerwień - najmniej). Ogniwa słoneczne są dostosowane do pracy z różnymi długościami fali. W tradycyjnym systemie pozyskiwania energii z naszej gwiazdy najbardziej pożądaną sytuacją jest taka, w której wyłapują one cały zakres długości fal. Jednak wymaga to użycia wielu ogniw i koncentratorów, co czyni cały system nieopłacalnym.

Tafle szklane Baldo, dzięki odpowiedniemu malunkowi, można dostosowywać tak, by pozyskiwały energię z interesujących nas zakresów. Następnie z malunkiem można skojarzyć odpowiadające danej fali światła ogniwa słoneczne zamknięte w jednym urządzeniu. Baldo pokazuje, jak to zrobić. Najpierw odpowiednio maluje swoją taflę szklaną, tak, by pozyskiwać fale światła z zakresu "wysokich energii". Następnie umieszcza ją w ramie, w którą wkłada ogniwa słoneczne dla "wysokich energii". Pod taflą znajduje się natomiast ogniwo pracujące ze światłem od czerwonego do podczerwonego, czyli z tym, które zapewnia mniej energii. Korzyść z takiego systemu jest oczywista. Mamy pojedynczy koncentrator światła, czyli taflę szklaną Baldo, który bezpośrednio pozyskuje energię z bardziej energetycznego zakresu fal, a jednocześnie działa jako koncentrator dla położonego poniżej ogniwa pracującego ze światłem czerwonym i podczerwonym.

Z wyliczeń Baldo wynika, że taki system już w tej chwili obniża koszt pozyskania energii słonecznej o 30%.

Profesor Blado mówi, że dalsze obniżenie kosztów to kwestia czasu. Potrzebne są jedynie doskonalsze barwniki, przede wszystkim czerwone, które w najbliższych latach z pewnością tak czy inaczej powstaną. Ponadto z czasem będą też spadały koszty samych ogniw. Zdaniem Baldo w ciągu kilku lat jego technologia pozwoli na obniżenie produkcji elektryczności ze światła słonecznego do poziomu kosztów produkcji jej z węgla.

Baldo wraz z kolegami założyli firmę Covalent Solar, która zajmie się przygotowaniem rynkowego debiutu nowej technologii. Ma ona trafić do sprzedaży w ciągu trzech najbliższych lat.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Minie jeszcze co najmniej dekada albo dwie zanim system pozyskiwania energii słonecznej będzie dostępny dla zwykłego Kowalskiego.

  • Upvote (+1) 1

Share this post


Link to post
Share on other sites

I to jest problem dzisiejszych czasów... ogniwa zostaną wprowadzone za kilka lat... z punktu widzenia kowalskiego to bardzo długo...

Share this post


Link to post
Share on other sites

Minęło kilka lat. Ponad trzy tak jak zapowiadane w tekście. Czy ktoś słyszał, żeby ta technologia się rozprzestrzeniała? Proszę o info jeśli ktoś wie.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Po firmie, która miała skomercjalizować wynalazek zostało pare wpisów w katalogach firm i na wikipedii. Ich strona internetowa nie działa, a budynek, w którym miała znajdować się siedziba obecnie nie mam nań ich szyldu. Myślę, że projekt upadł.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.
Note: Your post will require moderator approval before it will be visible.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Przechowywanie energii słonecznej w postaci chemicznej ma tę przewagę nad przechowywaniem jej w elektrycznych akumulatorach, że energię taką można zachować na długi czas. Niestety, taki sposób ma też i wady - związki chemiczne przydatne do przechowywania energii ulegają degradacji po zaledwie kilku cyklach ładowania/rozładowywania. Te, które nie degradują, zawierają ruten - rzadki i drogi pierwiastek. W 1996 roku udało się znaleźć molekułę - fulwalen dirutenu - która pod wpływem światła słonecznego przełącza się w jeden stan i umożliwia kontrolowane przełączanie do stanu pierwotnego połączone z uwalnianiem energii.
      W ubiegłym roku profesor Jeffrey Grossman wraz ze swoim zespołem z MIT-u odkryli szczegóły działania fulwalenu dirutenu, co dawało nadzieję na znalezienie zastępnika dla tej drogiej molekuły.
      Teraz doktor Alexie Kolpak we współpracy z Grossmanem znaleźli odpowiednią strukturę. Połączyli oni węglowe nanorurki z azobenzenem. W efekcie uzyskali molekułę, której właściwości nie są obecne w obu jej związkach składowych.
      Jest ona nie tylko tańsza od fulwalenu dirutenu, ale charakteryzuje się również około 10 000 razy większą gęstością energetyczną. Jej zdolność do przechowywania energii jest porównywalna z możliwościami baterii litowo-jonowych.
      Doktor Kolpak mówi, że proces wytwarzania nowych molekuł pozwala kontrolować zachodzące interakcje, zwiększać ich gęstość energetyczną, wydłużać czas przechowywania energi i - co najważniejsze - wszystkie te elementy można kontrolować niezależnie od siebie.
      Grossman zauważa, że olbrzymią zaletą termochemicznej metody przechowywania energii jest fakt, że to samo medium wyłapuje energię i ją przechowuje. Cały mechanizm jest zatem prosty, tani, wydajny i wytrzymały. Ma on też wady. W takiej prostej formie nadaje się tylko do przechowywania energii cieplnej. Jeśli potrzebujemy energii elektrycznej, musimy ją wytworzyć z tego ciepła.
      Profesor Grossman zauważa też, że koncepcja, na podstawie której stworzono funkcjonalne nanorurki z azobenzenem jest ogólnym pomysłem, który może zostać wykorzystany także w przypadku innych materiałów.
      Podstawowe cechy, jakimi musi charakteryzować się materiał używany do termochemicznego przechowywania energii to możliwość przełączania się w stabilne stany pod wpływem ciepła oraz istnienie odkrytego przez Grossmana w ubiegłym roku etapu przejściowego, rodzaju bariery energetycznej pomiędzy oboma stabilnymi stanami. Bariera musi być też odpowiednia do potrzeb. Jeśli będzie zbyt słaba, molekuła może samodzielnie przełączać się pomiędzy stanami, uwalniając energię wtedy, gdy nie będzie ona potrzebna. Zbyt mocna bariera spowoduje zaś, że pozyskanie energii na żądanie będzie trudne.
      Zespół Grossmana i Kolpak szuka teraz kolejnych materiałów, z których można będzie tworzyć molekuły służące do termochemicznego przechowywania energii.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Każdego dnia do Ziemi dociera około 12,2 miliarda kilowatogodzin energii słonecznej. Ludzkość potrafi wykorzystać jedynie niewielki jej ułamek na potrzeby produkcji energii. Do tego celu używamy drogich, niezbyt wydajnych ogniw słonecznych.
      Profesor Stephen Rand z University of Michigan, dokonał odkrycia, które być może pozwoli na pozyskiwanie energii Słońca bez potrzeby używania ogniw. Naukowiec ze zdumieniem zauważył, że po przepuszczeniu światła przez silnie izolujący materiał, niezwykle słabe właściwości magnetyczne światła uległy zwielokrotnieniu. Dotychczas świetlnego magnetyzmu w ogóle nie brano pod uwagę w badaniach nad pozyskiwaniem energii, gdyż efekt ten - jak sądzono - jest niezwykle słaby. Tymczasem badania Randa pokazały, że pole magnetyczne światła może być 100 milionów razy silniejsze niż przypuszczano.
      Rand uważa, że jego odkrycie zaszokuje fizyków. Możesz przez cały dzień wpatrywać się w odpowiednie równania i tego nie dostrzeżesz. Nauczono nas, że to się nie zdarza. To bardzo dziwne zjawisko. Dlatego nie zauważono go przez ponad 100 lat - stwierdza uczony.
      Profesor Rand i jego doktorant William Fisher zauważyli, że w pewnych materiałach pole magnetyczne światła jest na tyle silne, że wygina ładunki elektryczne w kształt litery „C". Wygląda na to, że pole magnetyczne zagina elektrony w C i za każdym razem nieco się one przesuwają. Takie wygięcie prowadzi do pojawienia się dipolu elektrycznego i magnetycznego. Jeśli moglibyśmy ustawić je w rzędzie w długim włóknie, uzyskalibyśmy olbrzymie napięcie, które można wykorzystać jako źródło energii - mówi Fisher.
      Niestety, nie ma róży bez kolców. Taki efekt występuje w obecności izolatorów. Zauważymy go w szkle, ale pod warunkiem, iż oświetlimy je bardzo intensywnym światłem, rzędu 10 milionów watów na centymetr kwadratowy. Tymczasem Słońce zapewnia około 0,012 wata na centymetr kwadratowy.
      Jednym z rozwiązań problemu byłoby znalezienie innych materiałów oraz skonstruowanie sprzętu zwiększającego intensywność promieni słonecznych na podobieństwo koncentratorów wykorzystywanych przy ogniwach fotowoltaicznych.
      W naszej najnowszej pracy dowodzimy, że światło słońca jest teoretycznie niemal tak samo efektywne w produkcji energii, jak światło lasera. Stworzenie nowoczesnych ogniw słonecznych wymaga zaawansowanych technik obróbki krzemu. A tymczasem tutaj jedyne czego potrzebujemy to soczewki skupiające światło i włókno przewodzące prąd. Szkło  spełnia obie role. Jego produkcja jest dobrze znana i nie wymaga wielu zabiegów. A przezroczysta ceramika może sprawować się nawet lepiej - dodaje Fisher.
      Zdaniem obu naukowców, nowa technologia pozwoli na pozyskiwanie nawet 10% energii Słońca, a będzie znacznie tańsza od obecnie stosowanych.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      DARPA (Agencja Badawcza Zaawansowanych Projektów Obronnych) ogłosiła, że w przyszłym roku rozpoczną się testy pojazdu Vulture II - prototypowego bezzałogowego samolotu napędzanego energią słoneczną. Tym, co będzie różniło Vulture od innych tego typu projektów to olbrzymie rozmiary oraz możliwość nieprzerwanego lotu przez... 5 lat.
      Vulture II jest budowany przez Boeinga, a w jego powstanie jest zaangażowana firma QinetiQ, twórca Zephyra.
      Vulture II - jego poprzednik, Vulture I, był tylko projektem konstruktorskim i nigdy nie wzbił się w powietrze - będzie korzystał z silników elektrycznych, do których energię dostarczą panele słoneczne zamontowane na skrzydłach o rozpiętości około 120 metrów. W nocy pojazd będzie zasilany z baterii ładowanych w ciągu dnia.
      Vulture ma latać w stratosferze i świadczyć takie same usługi, jak satelity czy sterowane przez pilotów samoloty. Bezzałogowy pojazd na energię słoneczną będzie znacznie tańszym rozwiązaniem niż oba wymienione.
      Vulture już podczas pierwszego lotu testowego pobije rekord świata. Obecnie należy on do Zephyra, który przez 2 tygodnie latał nad Arizoną. Vulture wzbije się w powietrze na 30 dni.
      Vulture ma być gotowy do regularnych lotów pod koniec 2014 roku. Pozostaje jednak pytanie, czy pojazd będzie naprawdę zdolny do pięcioletniego pozostawania w powietrzu nad dowolnym punktem globu, czy też pięć lat to maksimum jego możliwości przy założeniu idealnych warunków, a zatem Vulture będzie zdolny do tak długiej pracy jedynie w okolicach równika.
       
      http://www.youtube.com/watch?v=i6nw8nxZD5M
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Ciągły rozwój technologii powoduje, że energetyka słoneczna staje się coraz bardziej atrakcyjną alternatywą wobec innych sposobów produkcji energii. Farmy słoneczne powstają nawet w Kanadzie, amerykańska Solar Energy Intustries Association opublikowała właśnie raport za rok 2010, w którym donosi o niemal 2-krotnym powiększeniu się rynku energetyki słonecznej.
      W roku 2010 w USA zainstalowano różnego typu instalacje słoneczne, dostarczające 956 megawatów mocy. W sumie w USA z energii słonecznej pochodzi 2,6 gigawatów. To wciąż mniej niż 1% energii produkowanej na ternie Stanów, jednak rynek szybko się powiększa. W roku 2009 wartość inwestycji w energię pozyskiwaną ze Słońca wyniosła 3,6 miliarda USD. Rok później było to już około 6 miliardów.
      Oczywiście, najwięcej inwestycji dokonano tam, gdzie są one najbardziej opłacalne, a zatem w Kalifornii. Sporo zainwestowano na Florydzie, ale w położonym znacznie bardziej na północ New Jersey inwestycje były większe.
      Wraz ze wzrostem wydajności instalacji słonecznych, będą z pewnością rosły też nakłady inwestycyjne. Energia ze Słońca stanie się bowiem coraz bardziej konkurencyjna wobec innych źródeł i będzie można myśleć o jej ekonomicznym wykorzystaniu na terenach położonych coraz bardziej na północ.
      Analitycy Solar Energy Industries Association nie pokusili się o prognozowanie, czy i w roku 2011 uda się utrzymać szybkie tempo wzrostu inwestycji. Jednak organizacja chce, by do roku 2015 na terenie USA produkowano tyle energii ze Słońca, by wystarczyło to do zasilenia 2 milionów gospodarstw domowych. To oznacza, że moc elektrowni słonecznych musi wzrosnąć czterokrotnie w porównaniu z obecną mocą.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Wykorzystywanie ogniw słonecznych odbywa się na dwa sposoby: wytwarzanie prądu elektrycznego oraz wytwarzanie wodoru, który jest paliwem „czystym". Inżynierom z University at Buffalo i University of Rochester udało się stworzyć nową klasę barwników, pozwalających lepiej wykorzystywać energię słoneczną. Barwniki te nazwano tlenowcorodaminami (chalcogenorodaminami).
      Działanie takich ogniw typu Grätzel polega na wybijaniu przez fotony swobodnych elektronów, które tworzą napięcie elektryczne, lub (przy pomocy odpowiednich katalizatorów) rozszczepiają wodę na tlen i wodór.
      Chalcogenorodaminy osiągają niespotykaną do tej pory efektywność, w przypadku wytwarzania wodoru sprawdzają się doskonale zarówno w homogenicznych środowiskach produkcyjnych (z kobaltem w roli katalizatora), jak i heterogenicznych (z katalizatorami wykonanymi z platyny osadzanej na tlenku tytanu).
      Główni autorzy wynalazku: Michael Detty z University at Buffalo oraz Richard Eisenberg z University of Rochester opublikowali odkrycie w Journal of the American Chemical Society. Złożyli oni stosowny wniosek patentowy i uzyskali jego wstępną akceptację.
      Nowa technologia, jako potencjalnie opłacalna, ma duże szanse na komercjalizację i upowszechnienie.
×
×
  • Create New...