Новые солнечные технологии: что ждет солнечную энергетику в 2025 году

В последнее время в отрасли наблюдается высокий уровень инноваций и инвестиций как со стороны частного сектора, так и со стороны государств. О том. как развиваются технологии, заточенные на зеленую энергетику, пишет ресурс The Eco Experts.

Новые технологии для солнечных панелей

Солнечная индустрия постоянно развивается, особенно по мере того, как стоимость солнечных панелей продолжает снижаться. Правительства все больше разрабатывают и внедряют солнечную энергетику в попытке стать более экологичными и достичь собственных целей по нулевому уровню выбросов. Однако многие из этих инноваций неизвестны, за исключением солнечных панелей. В данном материале мы познакомим читателей с ними.

Солнечные очистители воды

Солнечные очистители воды призваны помочь сделать небезопасную воду безопасной для питья. На сегодняшний день, по данным Всемирной организации здравоохранения, 2 млрд человек пьют загрязненную воду .

Технология нагревает воду, нагревая при этом патогены и загрязняющие вещества, разрушая их. Солнечные очистители воды уже работают по всему миру. Например, система опреснения на солнечной энергии была разработана Массачусетским технологическим институтом (MIT), она может обеспечить около 7 л питьевой воды в час на каждый квадратный метр солнечной сети.

Рекомендуемое потребление воды составляет от 2,7 до 3,7 л в день, включая воду из пищи, которая составляет 20% от общего потребления жидкости. Это означает, что в среднем для человека будет достаточно 2,6-2,7 л, то есть установка MIT площадью 100 м2 будет поставлять достаточно чистой питьевой воды для 2213 человек каждый день. Эта технология уже внедрена в Киунге, Кения, некоммерческой организацией GivePower. Система может обеспечить 75 000 л в день — достаточно, чтобы утолить жажду более 28 800 человек.

Плавучие солнечные фермы

Плавающие фотоэлектрические системы — наиболее эффективный способ расширения солнечной мощности, который в настоящее время затруднен из-за его сосредоточенности на использовании суши, которой всего 29%. Плавающие солнечные фермы позволяют большинству стран использовать 71% Земли, которая покрыта водой и открыта для солнечного света.

Такие фермы помогают экономить жилое пространство и вырабатывают значительно больше энергии. Исследования показали, что плавающие солнечные фермы вырабатывают электроэнергию на 11% эффективнее, чем наземные панели, поскольку вода действует как охладитель.

В Аньхой, на востоке Китая, находится крупнейшая в мире плавучая солнечная электростанция мощностью 150 МВт, которая генерирует достаточно энергии для питания более 40 000 домов. В регионе также находится плавучая фотоэлектрическая ферма мощностью 78 МВт.

Европа теперь тоже обратила внимание и начала инвестировать в такие фермы. Крупнейшая европейская сеть мощностью 27,4 МВт находится в Бомхофспласе, Нидерланды.

Пять крупнейших в мире плавучих солнечных электростанций:

• Dezhou Dingzhuang, Китай: 320 МВт.
• Three Gorges New Energy, Китай: 150 МВт.
• CECEP, Китай: 70 МВт.
• Sembcorp, Сингапур: 60 МВт.
• Sirindhorn Dam, Таиланд: 45 МВт.

Солнечная "кожа"

Солнечная "кожа" (Solar Skin) — это гибкий, прозрачный материал, очень тонкий, но эффективно вырабатывающий электрический ток под воздействием солнечного света. Технология имеет ряд достоинств и недостатков.

Плюсы:

• С помощью Solar Skin можно сэкономить 30–50% на счетах за электроэнергию, сохранив при этом первоначальный дизайн крыши или даже улучшив ее визуально.
• Solar Skin совместимы с любым солнечным модулем, представленным на рынке, что избавляет от ограничений, связанных с покупкой только определенной марки или модели.
• Технология может увеличить долговечность солнечных панелей. Слой пленки также защищает базовые массивы от УФ-коррозии и химической деградации.

Минусы:

• Естественно, дополнительная оболочка для солнечных панелей означает дополнительные расходы. Этот недостаток может быть незначительным для домовладельцев, которые хотят стать экологичными, но которых не устраивает вид традиционных солнечных панелей.
• Существует вероятность, что Solar Skin может негативно повлиять на эффективность солнечных панелей.

Носимые солнечные батареи

Солнечный текстиль представляет собой интегрированные в ткань солнечные элементы, что позволяет пользователям использовать солнечную энергию через одежду или аксессуары.

Такой текстиль можно использовать во многих отраслях, включая туризм, здравоохранение и моду. Носимые солнечные батареи могут питать портативные устройства, вроде медицинских приборов и датчиков.

Исследователи из Университета Ноттингем Трент разработали солнечные элементы размером 3 мм x 1,5 мм, которые можно встроить в пряжу, а затем превратить ее в одежду. 200 элементов могут вырабатывать до 80 милливатт, что помогло зарядить Fitbit во время испытаний. Разработчики заявили, что предмет одежды, переплетенный с 2000 носимых солнечных элементов, сможет заряжать смартфон. Элементы также покрыты водонепроницаемой смолой, поэтому они выдерживают стирку в стиральной машине.

Солнечные самолеты

Самолеты на солнечных батареях могут быть самолетами или дирижаблями и использовать либо аккумулятор, либо водород для хранения энергии, вырабатываемой солнечными батареями. Это затем позволяет самолету использовать энергию ночью.

Solar Impulse стал первым самолетом на солнечных батареях, совершившим кругосветное путешествие в 2015–2016 годах. Он совершил перелет из Абу-Даби в Индию, Мьянму, Китай, Японию, США и обратно в Европу и Абу-Даби, что стало значительным достижением для солнечных самолетов.

В 2023 году самолет на солнечных батареях успешно совершил свой первый высотный полет в стратосферу. Phasa-35 имеет размах крыльев авиалайнера и предназначен для использования в разведке и связи, а также был разработан компанией Prismatic. Полет продолжался 24 ч и стартовал с космодрома "Америка" в Нью-Мексико. Размах крыльев самолета составляет 35 м. Это не первый раз, когда он пытается совершить испытательные полеты. В феврале 2020 года самолет успешно совершил свой первый полет на испытательном полигоне ВВС Австралии.

Двусторонние солнечные панели

Двусторонняя солнечная панель генерирует электроэнергию с передней и задней поверхностей и обычно изготавливается с прозрачными задними листами, пропускающими свет. Иногда они также изготавливаются с рамами, которые открывают заднюю сторону. Они преобразуют солнечный свет в электричество с помощью фотоэлектрического эффекта, но каждая сторона имеет свой собственный процесс. Передняя часть солнечной панели использует солнечные элементы для поглощения света и генерации электрического тока, тогда как задняя часть генерирует электричество из света, отраженного от другой поверхности, например крыши.

Энергия, которую генерируют двусторонние солнечные панели, зависит от их размера, а также от того, где и как они установлены. Погода также играет роль, как и местоположение, интенсивность и направление солнечного света, время года, эффективность и качество панелей.

Тандемные солнечные панели

Ученые из компании Oxford PV достигли эффективности 28% ячейки, созданной на основе перовскита и кремния площадью 1 см2, что примерно на 40–56% лучше стандартного показателя эффективности в солнечной отрасли, составляющего 18–20%.

Некоторые усовершенствованные наземные солнечные панели также внедряются в общественных местах, названные "солнечными деревьями". Они генерируют и хранят чистую энергию солнца, однако являются дорогостоящей инвестицией, их стоимость составляет около 62 000 фунтов стерлингов за конструкцию.

Синтетические кварцевые кристаллы

Устройство на солнечной энергии достигло температуры более 1000 °C, что вселяет надежду на то, что производство с использованием ископаемого топлива вскоре может прекратиться.

Новая концепция использует синтетические кварцевые кристаллы для "улавливания" солнечной энергии при высоких температурах для производства различных материалов с использованием чистой энергии. Эти материалы включают стекло, сталь и керамику, которым требуются температуры свыше 1000 °C и на которые приходится почти четверть мирового потребления энергии.

Устройство было создано путем прикрепления кристаллов кварца к непрозрачному кремниевому диску и использовало эффект тепловой ловушки для использования солнечного света с высокой эффективностью, что ранее было невиданным.

Каково будущее солнечной энергетики

Солнечная энергия, скорее всего, займет большую часть рынка возобновляемых источников энергии, в то время как популярность ископаемого топлива во многих развивающихся странах идет на спад. И, похоже, именно она станет ключом к обеспечению чистой питьевой водой миллиардов людей, у которых ее нет.

Поскольку опасности изменения климата становятся все более очевидными, а зависимость от загрязняющих окружающую среду источников топлива становится неуправляемой, страны обращаются к солнечной энергии для достижения энергетической независимости и зеленого будущего.

И это замечательно, поскольку скачки вперед в зеленой энергетике помогают всем нам. Совсем недавно было объявлено, что возобновляемая энергия превысила 30% мирового электроснабжения, заключает СМИ.

Ранее писали, как можно установить солнечные батареи для электроснабжения квартир. Их можно разместить на балконе, фасаде или крыше жилого дома, но в каждом случае есть свои нюансы.