После «солнечного прилива»: что будет дальше с солнечной энергией?

Некоторые люди называют это «солнечным потоком»: 25-летний период, в котором солнечная энергия росла в геометрической прогрессии, превращая технологию из разряженной странности в самый быстрорастущий источник энергии в мире ,

Этот скачок, который привел к тому, что в 1992 году мощность ракеты достигла 100 МВт, а в 2016 году превысил 300 ГВт, был в значительной степени обусловлен снижением затрат, которое резко сократилось. 86% между 2009 и 2017 ,

Китай, мировой лидер в строительстве и установке солнечных батарей, добавили рекордное количество мощностей в прошлом году , Технология даже устанавливает рекорды в серой Великобритании: однажды прошлым летом даже обеспечивает больше энергии, чем атомные электростанции в стране ,

Но некоторые эксперты спрашивают, подходит ли к концу кривая снижения затрат на солнечную энергию, возникают вопросы о том, можно ли сохранить рост стратосферы.

И хотя солнечная энергия за час попадает на поверхность Земли больше, чем человечество использует каждый год, может ли сегодняшняя солнечная энергия на основе кремния удовлетворить наши долгосрочные потребности в энергии?

Диапазоны мощности

Чтобы решить эти задачи, исследователи по всему миру стремятся исследовать новые материалы, которые могут получать больше энергии от солнечных фотонов и использоваться более гибко, чем современные панели.

Самый распространенный минерал на Земле стал лидером, обещая более эффективные и более легкие солнечные панели, которые можно даже сделать полупрозрачными для использования в качестве окон.

«В настоящее время Perovskite занимает лидирующие позиции среди новых фотоэлектрических (PV) технологий», - говорит Варун Сиварам, научный сотрудник Совета по международным отношениям.

Его готовящаяся книга о солнечном говорит, что кристалл совершил стремительный подъем в академических кругах, описывая его следующим образом: «материал, который может позволить производить дешевые, высокоэффективные солнечные покрытия, которые можно распаковать из принтера так же, как печатает газета».

Одна фирма, родившаяся в Оксфорде, Англия, находится в авангарде гонки за разработку и масштабирование перовскита для коммерческого использования. Основанная в 2010 году, Oxford PV первоначально потратила годы на изучение альтернативных чувствительных к красителю клеток.

Но Генри Снейт, соучредитель фирмы, изменил тактику в 2012 году. «Я обнаружил, что перовскит может быть чрезвычайно эффективным в фотоэлементах. Мы поняли, что именно в этом была реальная возможность ».

Стеклянные окна со встроенными солнечными батареями видны в день открытия Международной выставки в Мюнхене. Фотография: Михаэла Реле / ​​Reuters

Основная идея британской и немецкой компаний заключается в том, чтобы закрепить успех кремния, который благодаря столь низким ценам и эффективности производства в Китае.

Перовскит улавливает энергию из другой части длины волны солнечного света, чем кремний, поэтому план Oxford PV состоит в том, чтобы нанести его поверх кремния, чтобы максимизировать выработку электроэнергии.

«Мы находимся в положении, в котором мы не боремся с отраслью [кремний] стоимостью 35 миллиардов долларов, мы ее усиливаем. Идея заключается в использовании существующих активов. Если вы сделаете что-то совершенно другое, это потерпит неудачу. Это может дополнить существующую ячейку », - сказал Фрэнк Авердунг, генеральный директор компании.

Вы когда-нибудь задумывались, почему вы так мрачны по отношению к миру - даже в то время, когда человечество никогда не было таким здоровым и процветающим? Может ли это быть потому, что новости почти всегда мрачны, фокусируясь на конфронтации, катастрофах, антагонизме и обвинениях?

Эта серия является противоядием, попыткой показать, что надежды предостаточно, поскольку наши журналисты обыскивают планету в поисках пионеров, первооткрывателей, лучших практик, незамеченных героев, идей, которые работают, идей, которые могли бы быть, и инноваций, время которых могло бы прийти.

Читатели могут порекомендовать другие проекты, людей и прогресс, о которых мы должны сообщить, связавшись с нами по адресу [email protected].

Подпишитесь здесь на еженедельные обновления по электронной почте из этой серии

Работая с крупным, но неназванным производителем солнечных панелей, фирма надеется, что продукт будет готов к продаже к 2019 году.

Хотя цена на солнечные панели на основе кремния упала с более чем 350 долларов США за мегаватт-час для крупной фермы в 2009 году до более чем 50 долларов США в 2017 году, некоторые в этом секторе считают, что такое резкое сокращение подошло к концу.

Артур Купчунас, соучредитель находящейся в Польше перовскитной компании Saule Technologies, сказал, что сокращение затрат достигло дна: «Мы увидели очень быстрое падение цен. [Но] есть технологические препятствия [для этого], чтобы спадать так же быстро, как это было с 2013 года ».

Saule, которая ведет переговоры с космическим агентством Японии, разрабатывает струйную печать для своих солнечных модулей на основе перовксита.

Сегодня он может печатать их только в формате A4, но команда из 25 человек надеется увеличить его до одного квадратного метра к концу года.

Купчунас больше всего взволнован перспективой использования солнечных панелей в ткани новых зданий, как в стенах, так и потому, что они могут быть полупрозрачными, как окна.

«Вы можете использовать его во всем здании», - сказал он, отметив, что кремний слишком тяжел для таких применений.

Перовскит - это то, что известно как солнечный элемент третьего поколения. Кремний - первое поколение, в то время как группа других конкурентов, включая тонкую пленку, - второе.

Пусть солнце в

Нет недостатка в благотворительных организациях и инициативах по распространению солнечной энергии, предоставляемых SolarAid (https://solar-aid.org/), которая обеспечивает светом людей, не имеющих доступа к электричеству, для общественных групп, которые консультируют по вопросам размещения панелей на муниципальных зданиях. Https: / /communityenergyengland.org/

Панельная дискуссия

Если вы заинтересованы в установке солнечных батарей дома, энергии Saving Trust - хорошее место для начала. Возврат является менее привлекательным из-за сокращения правительством субсидий, но затраты на установку снижаются.

Сторона предложения

Некоторые поставщики энергии гордятся поиском возобновляемых источников энергии от солнечных ферм и ветряных электростанций. Большинство сайтов сравнения имеют фильтр для возобновляемых тарифов, но проверьте мелкий шрифт, прежде чем зарегистрироваться.

По сравнению с кремнием, которое необходимо нагревать при температуре более 1000 ° С в процессе производства солнечных элементов, перовскит не требует обработки при высоких температурах. Это означает, что он менее энергоемок и дешевле в изготовлении.

Типичный солнечный элемент на основе кремния преобразует около 21-22% солнечного света в энергию, а предел материала составляет 29%. Oxford PV считает, что его подход перовскит-на-кремнии может повысить эффективность до 25%.

«То, что это означает, находится вне одной ячейки, вы получаете на 20% больше энергии. Это важно », - сказал Авердунг.

Пол Коксон, физик в области материаловедения в Кембриджском университете, считает, что сочетание кремния и перовскита может стать хорошим способом коммерциализации новой технологии и преодоления ограничений старой.

«Независимо от того, насколько дешевыми они [кремниевые элементы] станут, этот предел [эффективности 29%] все равно будет применяться. По мере того, как потребность человечества в электричестве растет, продолжая использовать эту единственную технологию, этот предел может стать сложным препятствием для преодоления », - сказал он.

Коксон сказал, что потенциал перовскита огромен, и исследования быстро растут, о чем свидетельствует почти 4000 научных работ, опубликованных по нему только в прошлом году. Тем не менее, он ожидает, что кремний продолжит доминировать в крупных солнечных хозяйствах общего назначения, а новая технология будет использоваться в небольших ограниченных пространствах.

«Я думаю, что мы можем видеть клетки перовскита, используемые в солнечных плитках в бытовых и небольших масштабах и, возможно, даже в космических фотоэлектрических батареях», - сказал он.

Ученые из Оксфордского университета разработали систему растворителей с пониженной токсичностью, которую можно использовать при изготовлении перовскитных солнечных элементов. Фотография: физический факультет / Оксфордский университет

Некоторые могут усомниться в необходимости более эффективных солнечных элементов, когда Китай сделал кремниевые элементы такими дешевыми. Но эксперты считают, что есть все еще веские причины для повышения эффективности с помощью таких материалов, как перовскит.

Майкл МакГи, профессор материаловедения в Стэнфордском университете, сказал: «Поскольку стоимость солнечных панелей за последние 10 лет снизилась, возникла ситуация, когда чуть больше половины затрат на сборку панелей составляет сама установка.

«По этой причине очень желательно повысить эффективность панелей, чтобы уменьшить количество панелей, которые необходимо установить. Косвенно это снижает затраты на установку. Вот почему продолжать повышать эффективность по-прежнему очень важно ».

Конечно, нет никаких гарантий, что перовскит преуспеет в качестве нового чудо-материала Solar. Академики и компании неоднократно подчеркивали Guardian, что разработка находится на очень ранних стадиях, и у Oxford PV и Saule есть технические и производственные проблемы, которые необходимо преодолеть.

Другие материалы третьего поколения тоже конкурируют. «Хотя перовскит является лидером лаборатории, у него есть потенциальные недостатки, и это не единственный многообещающий солнечный материал. Другие подходы, в том числе солнечные элементы с органическими и квантовыми точками, имеют свои уникальные преимущества », - сказал Сиварам.

Но самые большие препятствия, вероятно, будут финансовыми, такими как пугливые инвесторы, которые были сожжены предыдущим циклы бума и спада в чистой технологии ,

Сиварам сказал: «Пока инвесторы и солнечная энергетика продолжают игнорировать научные круги, перовскит и другие новые солнечные технологии вполне могут оставаться новинками лабораторного стенда».

Эта статья является частью серии о возможных решениях некоторых из самых сложных проблем в мире. Что еще мы должны покрыть? Пишите нам на [email protected]

Похожие

Комментарии