پیشرفت دانشی در ساخت سلول‌های خورشیدی برای برق ارزانتر

برق مفت و مجانی برای همه با سلول‌های خورشیدی

دانشمندان می‌گویند نیاز مبرم به توسعه جایگزین‌های مقرون به صرفه سازگار با محیط زیست بسیار جدی است.

انرژی خورشید به صورت رایگان در دسترس ساکنین زمین قرار می‌گیرد. اگر می‌خواهید در زیر نور خورشید گرم شوید، مجبور نیستید هزینه آن را بپردازید. با این حال، تبدیل این انرژی به برق بسیار گران است، زیرا فناوری انجام این کار حداقل هزینه بر است. اما اکنون محققان دانشگاه کوئینزلند راهی برای ساخت سلول‌های خورشیدی ارزان، پایدار و کارآمد یافته اند.

به گزارش فرادید؛ سلول‌ های خورشیدی امروزی راندمان بالایی ندارند. آن‌ها نمی‌‌توانند تمام انرژی خورشیدی را به الکتریسیته تبدیل کنند - حتی نمی‌توانند نزدیک به این هدف شوند. با این حال، بدترین نکته در مورد آنها، قیمت آن‌ها است.

سلول‌های مبتنی بر سیلیکون آنقدر گران هستند که قیمت انرژی خورشیدی را بالا می‌برند. در واقع، انرژی خورشیدی گرانتر از برقی تولیدی از توربین‌های بادی یا آبی است و مقایسه هزینه‌ها با انرژی معمولی و کمتر سازگار با محیط زیست، احمقانه به نظر می‌رسد.

دانشمندان می‌گویند نیاز مبرم به توسعه جایگزین‌های مقرون به صرفه سازگار با محیط زیست بسیار جدی است، بنابراین آن‌ها تصمیم گرفتند نانومواد را تغییر دهند تا سلول‌های خورشیدی را به اندازه سلول‌های مبتنی بر سیلیکون کارآمد سازند.

 سلول‌های خورشیدی پروسکایت (PSC) بسیار کارآمد بوده و تولید آن‌ها نیز راحت است. با وجود اینکه که فناوری PSC در سال‌های اخیر به سرعت در حال توسعه است، اما این فناوری هنوز نتوانسته به تولید انبوه برسد. با این حال اکنون محققان نانوموادی را مورد بررسی قرار داده اند که نویدبخش حل برخی از مسائل اصلی ایجاد کننده PSC مناسب برای تولید انبوه است. دانشمندان دریافتند که کارآیی و پایداری حرارتی سلول‌های ناخالص سازی شده به طور قابل توجهی بیشتر از آن‌هایی است که ناخالص سازی نشده اند. ناخالص سازی یا تغلیظ، یک روش متداول برای افزایش خواص الکتریکی سلول‌های نانوموادی جدید است.

طبق آزمایش‌های انجام گرفته، در PSC‌هایی که دارای سلول‌های ناخالص سازی شده بودند، بازده تبدیل خورشیدی قابل توجهی را نشان دادند که از ۲۱ درصد فراتر رفت. این به ما این امید را می‌دهد که انرژی خورشیدی به عنوان یکی از مؤثرترین فناوری‌های انرژی تجدیدپذیر و پایدار می‌تواند به توسعه و پیشرفت خود ادامه دهد. این یک گام محکم رو به جلو برای تولید صفحات خورشیدی پایدار، کارآمد و مهمتر از همه ارزان است.

انرژی خورشید رایگان است، هیچ هزینه‌ای ندارد، اما جمع آوری آن گران است، به همین دلیل کارآیی مهم است. صفحات خورشیدی انرژی خورشیدی را به الکتریسیته تبدیل می‌کنند، اما بسیار گران هستند، زیرا ساختار داخلی پیچیده آن‌ها تولید این صفحات را دشوار می‌کند.

اگر صفحات خورشیدی ارزان تری تولید کنیم، می‌توانیم از انرژی خورشیدی بیشتری استفاده کنیم و ردپای خطرناک خود را در سطح زمین کاهش دهیم. شاید سال‌ها طول بکشد، اما امید وجود دارد که به زودی وابستگی کمتری به سوخت‌های فسیلی داشته باشیم.

صفحات خورشیدی با تکنولوژی نو (فیلم)

‏این صفحات خورشیدی که smart flower نامیده می‌شود را یک شرکت اتریشی با الگو از گل آفتابگردان طراحی کرده است. از ویژگی هاش: بصورت خودکار و با gps خورشید را دنبال می‌کند - تا ۴۰ درصد تولید انرژی بیشتر دارد -بصورت خودکار تمیز و خنک و در هنگام شب و طوفان جمع می‌شود.

فیلم

"مای‌سان"؛ ماشین شخصی تولید انرژی سبز! (+عکس)

این ریزشبکه که به نام مای‌سان (mySUN) شناخته می شود می تواند نیروی لازم برای روشنایی ال‌ئی‌دی، دستگاه های قابل حمل، سامانه های گرمایشی و واحدهای تهویه مطبوع را تامین کند.

عصر ایران - حل بحران آب و هوایی نیازمند راه حل های هوشمندانه در زمینه انرژی است که نیاز به سوخت های فسیلی را کاهش داده و گزینه هایی پایدار را معرفی می کنند. این دقیقا همان چیزی است که شرکت WZMH Architects روی آن متمرکز شده است. این شرکت قصد دارد ساختمان هایی را با مصرف انرژی کاهش یافته که از انرژی تجدیدپذیر نیرو می گیرند، طراحی کند. اما ساختمان هایی که از انرژی تجدیدپذیر استفاده می کنند نیازمند منابع انرژی تجدیدپذیر هستند. ترکیبی از انرژی انسانی، خورشید و یک ایده عالی جالب توجه به نظر می رسد، اینگونه نیست؟

طی همکاری با دانشگاه رایرسون، شرکت WZMH Architects یک ریزشبکه (میکروگرید) در یک جعبه را معرفی کرده است. در حقیقت، این یک ماشین تولید انرژی سبز شخصی محسوب می شود. این ریزشبکه که به نام مای‌سان (mySUN) شناخته می شود می تواند نیروی لازم برای روشنایی ال‌ئی‌دی، دستگاه های قابل حمل، سامانه های گرمایشی و واحدهای تهویه مطبوع را تامین کند.

این طراحی خورشیدی از یک سامانه پلاگ اند پلی استفاده می کند. این سامانه با یک دوچرخه و پنل های خورشیدی به عنوان منبع انرژی پاک کار می کند، از این رو کاربران می توانند انرژی مورد نیاز خود را تولید کرده که قابل ذخیره کردن نیز است.

شما می توانید با حرکت خود انرژی تولید کنید. یک فرد عادی هنگام دوچرخه سواری چه به صورت ثابت یا متحرک 100 تا 150 وات نیرو تولید می کند. با افزودن یک موتور به یک دوچرخه ثابت می توان انرژی کافی برای روشن کردن چراغ ها در یک فضای 300 فوت مربعی را برای کل روز تامین کرد. سامانه مای‌سان چنین نیروی را برداشت می کند.

از آنجایی که جعبه مای‌سان بسیار کوچک است، می توان به راحتی آن را در کنار دیوارهای یک آپارتمان قرار داد. این می تواند نیروی مورد نیاز واحد های مستقل را تامین کند. پیامدهای استفاده از چنین مجموعه ای نیز قابل توجه هستند. با استفاده از سامانه ای شبیه به مای‌سان، آپارتمان ها می توانند بدون سیم کشی مسی ساخته شوند و هر واحد منبع نیروی خود را خواهد داشت.

به گفته زنون رادویچ، مدیر شرکت WZMH Architects، می توان سامانه مای‌سان را به عنوان یک ابزار شخصی و تولیدکننده انرژی سبز قابل حمل در نظر گرفت. این یک دستگاه ولتاژ پایین و جریان مستقیم است و اتصال به یک ریزشبکه دی‌سی را بسیار ساده می کند. انرژی سبز می تواند از طریق پنل های خورشیدی، توربین های بادی یا دوچرخه های انرژی تولید شده و در بسته های باتری که بخشی از سامانه مای‌سان هستند، ذخیره شود. به جای نیروگاه های الکتریکی بزرگ و پیچیده در ساختمان ها، صدها یا هزاران واحد مای‌سان می تواند انرژی را از طریق یک ریزشبکه دی‌سی با چندین کاربر به اشتراک بگذارد.

در نهایت، برنامه این است که از منابع انرژی تجدیدپذیر مانند انرژی خورشیدی و بادی برای تامین نیروی کل جوامع و ساختمان ها استفاده شود.

امروزه، افراد بیشتری قصد دارند تا تغییری ایجاد کرده و ردپای کربن خود را کاهش دهند و نوآوری هایی مانند سامانه مای‌سان می توانند گزینه هایی مقرون به صرفه و پایدار برای مشکلات انرژی جهان ما و بحران آب و هوایی باشند.

------------------------------------------------------------

بیشتر بخوانید: 

*بزرگ‌ترین باتری خورشیدی جهان به زودی عملیاتی می شود

*از غارنشینی تا استفاده از انرژی خورشیدی/ تولید برق خورشیدی، راهکار کاهش آلودگی هوا است

*نخستین مزرعه خورشیدی کوهستانی جهان/ برنده جایزه «وات دور» (Watt d'Or)سوئیس برای بهترین نوآوری در زمینه انرژی(+عکس)

قدرتمندترین توربین "جزر و مدی" جهان در نزدیکی سواحل اسکاتلند (+فیلم و عکس)

توربین O2 دارای دو تولیدکننده نیرو یک مگاواتی است که در انتهای پایه های جمع شونده آن قرار گرفته اند.

عصر ایران - شرکت اُربیتال مارین پاور، فعال در زمینه فناوری های انرژی های تجدیدپذیر، قدرتمندترین توربین جزر و مدی جهان را تولید و به تازگی در ساحل اُرکنی (Orkney) در اسکاتلند نصب کرده است. این توربین که به نام "O2" شناخته می شود، دستگاهی با 74 متر طول است که انرژی پاک را طی 15 سال آینده تولید خواهد کرد. این توربین 2 مگاواتی ظرفیت تامین تقاضای برق سالانه تقریبا 2,000 خانه در سراسر بریتانیا را دارد.

جزایر اُرکنی در شمال شرقی سرزمین اصلی اسکاتلند قرار گرفته و به واسطه موقعیت خود که محل تلاقی اقیانوس اطلس و دریای شمال است، از پتانسیل نیروی موجی خوبی سود می برد. توربین O2 در مکانی که به گفته مرکز انرژی دریایی اروپا (EMEC) دارای جریان های جزر و مدی با سرعت بالا که به چهار متر در ثانیه (حدود هشت گره دریایی) نیز می رسند، لنگر انداخته است. این توربین از طریق کابلی در زیر دریا به شبکه برق در خشکی متصل شده و تولید انرژی سبز و پاک را آغاز کرده است.

دانلود فیلم 

توربین O2 دارای دو تولیدکننده نیرو یک مگاواتی است که در انتهای پایه های جمع شونده آن قرار گرفته اند. این طراحی با هدف تعمیر و نگهداری راحت‌تر انجام شده است. پره هایی 10 متری مساحتی بیش از 600 متر مربعی را برای جذب انرژی جزر و مدی جاری در اختیار این توربین قرار می دهند. توربین O2 توسط یک سامانه مهار چهار نقطه ای به بستر دریا متصل شده که از جابجایی بی هدف آن روی آب جلوگیری می کند. یک کابل داینامیک برای انتقال برق تولید شده توسط توربین به بستر دریا استفاده می شود و از آنجا توسط کابلی ایستا به شبکه برق سراسری انتقال می یابد.

توسعه توربین O2 پیش از ساخت در داندی و انتقال به اُرکنی بیش از 15 سال طول کشیده است. شرکت اُربیتال مارین پاور در بیانیه مطبوعاتی خود اشاره داشته است که توربین O2 نیروی مورد نیاز یک الکترولایزر در خشکی برای تولید هیدروژن سبز (هیدروژن خالص تولید شده با استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر) را نیز تامین خواهد کرد.

دانلود فیلم

اندرو اسکات، مدیرعامل اُربیتال مارین پاور، این موضوع را نقطه عطف بزرگی برای توربین O2 دانسته و از تیم شرکت اربیتال مارین پاور و زنجیره تامین برای به سرانجام رساندن این پروژه انرژی تجدیدپذیر پیشگامانه به صورت ایمن و موفقیت آمیز قدردانی کرده است. اسکات امیدوار است این پروژه محرکی برای استفاده از منابع جریان جزر و مدی در سراسر جهان برای مقابله با تغییرات آب و هوایی باشد، در شرایطی که یک بخش صنعتی جدید و کم کربن شکل می گیرد.

پس از آغاز به کار موفق قدرتمندترین توربین جزر و مدی جهان در سواحل اسکاتلند، شرکت اُربیتال مارین پاور اکنون به دنبال تجاری سازی فناوری خود از طریق استقرار توربین های مولتی‌مگاواتی است. به گفته اندرو اسکات، رهبری جهانی در زمینه نوآوری هایی با میزان انتشار کربن کم به منظور ایجاد آینده ای پایدارتر برای نسل های بعدی ضروری است.

-----------------------------------------------------------------------

بیشتر بخوانید: 

*9 انرژی که بقای بشر به آنها وابسته است

*بادگیرهای شناور بلندتر از برج ایفل و تامین برق 80 هزار خانه (+عکس)

*بزرگترین هاب انرژی تجدیدپذیر جهان بیش از 50 گیگاوات انرژی تولید خواهد کرد

تولید باتری ارزان از نمک برای خودروهای برقی

گروه علمی: یک شرکت چینی از نمک برای تولید باتری برای خودروهای برقی با هزینه‌ای اندک استفاده کرده و امیدوار است در آینده نزدیک این باتری‌ها را به تولید انبوه برساند.شرکت چینی سی ای تی ال، امیدوار است در آینده باتری‌های مبتنی بر نمک یا سدیم را جایگزین باتری‌های لیتیومی کند.
 

در باتری‌های سدیمی نیز مانند باتری‌های لیتیومی، یون‌های سدیم بین دو الکترود در حرکت هستند و از این طریق وسایل برقی شارژ می‌شوند. اما یون‌های سدیم در مقایسه با یون‌های لیتیوم مشکلات کمتری دارند. این یون‌ها بزرگ‌تر بوده و در برابر آلودگی‌ها و ناخالصی‌هایی که عمر باتری را کوتاه می‌کند، مقاومت بیشتری دارند. علاوه بر این باتری‌های سدیمی مشکلاتی مانند کاهش تدریجی چگالی و ظرفیت شارژ را نیز نخواهند داشت.
در باتری نمکی چینی از یک ماده کربنی سخت و متخلخل برای آند استفاده شده و ساختار کاتد نیز با استفاده از مواد دیگری تغییر یافته تا آرایش الکترون‌ها در درون باتری بهتر شود.چگالی انرژی این باتری به ازای هر کیلوگرم به ۱۶۰ وات ساعت می‌رسد که در مقایسه با رقم مشابه ۲۸۵ وات ساعت به ازای هر کیلوگرم در باتری‌های لیتیومی هنوز رقم مطلوبی نیست. اما رکوردی قابل توجه در دنیای باتری‌های سدیمی محسوب می‌شود.
شارژ ۸۰ درصد ظرفیت این باتری در دمای اتاق در عرض ۱۵ دقیقه انجام می‌شود. این باتری در سرمای منفی ۲۰ درجه قادر به حفظ ۹۰ درصد از شارژ خود است که رکوردی مناسب است. انتظار می‌رود تجاری سازی این باتری تا سال ۲۰۲۳ ممکن شود.