Нові сонячні технології: що чекає на сонячну енергетику у 2025 році

Останнім часом у галузі спостерігається високий рівень інновацій та інвестицій як з боку приватного сектора, так і з боку держав. Про те, як розвиваються технології, заточені на зелену енергетику, пише ресурс The Eco Experts.

Нові технології для сонячних панелей

Сонячна індустрія постійно розвивається, особливо в міру того, як вартість сонячних панелей продовжує знижуватися. Уряди все більше розробляють і впроваджують сонячну енергетику в спробі стати більш екологічними і досягти власних цілей щодо нульового рівня викидів. Однак багато з цих інновацій невідомі, за винятком сонячних панелей. У цьому матеріалі ми познайомимо читачів із ними.

Сонячні очищувачі води

Сонячні очищувачі води покликані допомогти зробити небезпечну воду безпечною для пиття. На сьогодні, за даними Всесвітньої організації охорони здоров'я, 2 млрд людей п'ють забруднену воду.

Технологія нагріває воду, нагріваючи при цьому патогени і забруднювальні речовини, руйнуючи їх. Сонячні очищувачі води вже працюють по всьому світу. Наприклад, система опріснення на сонячній енергії була розроблена Массачусетським технологічним інститутом (MIT), вона може забезпечити близько 7 л питної води на годину на кожен квадратний метр сонячної мережі.

Рекомендоване споживання води становить від 2,7 до 3,7 л на день, включно з водою з їжі, яка становить 20% від загального споживання рідини. Це означає, що в середньому для людини буде достатньо 2,6-2,7 л, тобто установка MIT площею 100 м2 постачатиме достатньо чистої питної води для 2213 осіб щодня. Ця технологія вже впроваджена в Кіунге, Кенія, некомерційною організацією GivePower. Система може забезпечити 75 000 л на день — достатньо, щоб втамувати спрагу понад 28 800 осіб.

Плавучі сонячні ферми

Плаваючі фотоелектричні системи — найефективніший спосіб розширення сонячної потужності, який наразі ускладнений через його зосередженість на використанні суші, якої всього 29%. Плаваючі сонячні ферми дають змогу більшості країн використовувати 71% Землі, яка покрита водою і відкрита для сонячного світла.

Такі ферми допомагають економити житловий простір і виробляють значно більше енергії. Дослідження показали, що плаваючі сонячні ферми виробляють електроенергію на 11% ефективніше, ніж наземні панелі, оскільки вода діє як охолоджувач.

В Аньхой, на сході Китаю, розташована найбільша у світі плавуча сонячна електростанція потужністю 150 МВт, яка генерує достатньо енергії для живлення понад 40 000 будинків. У регіоні також розташована плавуча фотоелектрична ферма потужністю 78 МВт.

Європа тепер теж звернула увагу і почала інвестувати в такі ферми. Найбільша європейська мережа потужністю 27,4 МВт розташована в Бомхофспласі, Нідерланди.

П'ять найбільших у світі плавучих сонячних електростанцій:

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

Сонячна "шкіра"

Сонячна "шкіра" (Solar Skin) — це гнучкий, прозорий матеріал, дуже тонкий, але ефективно виробляє електричний струм під впливом сонячного світла. Технологія має низку переваг і недоліків.

Плюси:

• За допомогою Solar Skin можна заощадити 30-50% на рахунках за електроенергію, зберігши при цьому первісний дизайн даху або навіть поліпшивши його візуально.
• Solar Skin сумісні з будь-яким сонячним модулем, представленим на ринку, що позбавляє від обмежень, пов'язаних з купівлею тільки певної марки або моделі.
• Технологія може збільшити довговічність сонячних панелей. Шар плівки також захищає базові масиви від УФ-корозії та хімічної деградації.

Мінуси:

• Природно, додаткова оболонка для сонячних панелей означає додаткові витрати. Цей недолік може бути незначним для домовласників, які хочуть стати екологічними, але яких не влаштовує вигляд традиційних сонячних панелей.
• Існує ймовірність, що Solar Skin може негативно вплинути на ефективність сонячних панелей.

Переносні сонячні батареї

Сонячний текстиль являє собою інтегровані в тканину сонячні елементи, що дає змогу користувачам використовувати сонячну енергію через одяг або аксесуари.

Такий текстиль можна використовувати в багатьох галузях, включно з туризмом, охороною здоров'я і модою. Носимі сонячні батареї можуть живити портативні пристрої, на кшталт медичних приладів і датчиків.

Дослідники з Університету Ноттінгем Трент розробили сонячні елементи розміром 3 мм x 1,5 мм, які можна вбудувати в пряжу, а потім перетворити її на одяг. 200 елементів можуть виробляти до 80 міліват, що допомогло зарядити Fitbit під час випробувань. Розробники заявили, що предмет одягу, переплетений із 2000 переносних сонячних елементів, зможе заряджати смартфон. Елементи також покриті водонепроникною смолою, тому вони витримують прання в пральній машині.

Сонячні літаки

Літаки на сонячних батареях можуть бути літаками або дирижаблями і використовувати або акумулятор, або водень для зберігання енергії, що виробляється сонячними батареями. Це потім дає змогу літаку використовувати енергію вночі.

Solar Impulse став першим літаком на сонячних батареях, який здійснив навколосвітню подорож у 2015-2016 роках. Він здійснив переліт з Абу-Дабі до Індії, М'янми, Китаю, Японії, США і назад до Європи та Абу-Дабі, що стало значним досягненням для сонячних літаків.

У 2023 році літак на сонячних батареях успішно здійснив свій перший висотний політ у стратосферу. Phasa-35 має розмах крил авіалайнера і призначений для використання в розвідці та зв'язку, а також був розроблений компанією Prismatic. Політ тривав 24 год і стартував з космодрому "Америка" в Нью-Мексико. Розмах крил літака становить 35 м. Це не вперше, коли він намагається здійснити випробувальні польоти. У лютому 2020 року літак успішно здійснив свій перший політ на випробувальному полігоні ВПС Австралії.

Двосторонні сонячні панелі

Двостороння сонячна панель генерує електроенергію з передньої і задньої поверхонь і зазвичай виготовляється з прозорими задніми листами, що пропускають світло. Іноді вони також виготовляються з рамами, які відкривають задню сторону. Вони перетворюють сонячне світло на електрику за допомогою фотоелектричного ефекту, але кожна сторона має свій власний процес. Передня частина сонячної панелі використовує сонячні елементи для поглинання світла і генерації електричного струму, тоді як задня частина генерує електрику зі світла, відбитого від іншої поверхні, наприклад даху.

Енергія, яку генерують двосторонні сонячні панелі, залежить від їхнього розміру, а також від того, де і як вони встановлені. Погода також відіграє роль, як і місце розташування, інтенсивність і напрямок сонячного світла, пора року, ефективність і якість панелей.

Тандемні сонячні панелі

Вчені з компанії Oxford PV досягли ефективності 28% осередку, створеного на основі перовскіту і кремнію площею 1 см2, що приблизно на 40-56% краще за стандартний показник ефективності в сонячній галузі, що становить 18-20%.

Деякі вдосконалені наземні сонячні панелі також впроваджуються в громадських місцях, названі "сонячними деревами". Вони генерують і зберігають чисту енергію сонця, проте є дороговартісною інвестицією, їхня вартість становить близько 62 000 фунтів стерлінгів за конструкцію.

Синтетичні кварцові кристали

Пристрій на сонячній енергії досяг температури понад 1000 °C, що вселяє надію на те, що виробництво з використанням викопного палива незабаром може припинитися.

Нова концепція використовує синтетичні кварцові кристали для "уловлювання" сонячної енергії за високих температур для виробництва різних матеріалів з використанням чистої енергії. Ці матеріали включають скло, сталь і кераміку, яким потрібні температури понад 1000 °C і на які припадає майже чверть світового споживання енергії.

Пристрій було створено шляхом прикріплення кристалів кварцу до непрозорого кремнієвого диску і використовував ефект теплової пастки для використання сонячного світла з високою ефективністю, що раніше було небаченим.

Яке майбутнє сонячної енергетики

Сонячна енергія, найімовірніше, займе більшу частину ринку поновлюваних джерел енергії, тоді як популярність викопного палива в багатьох країнах, що розвиваються, йде на спад. І, схоже, саме вона стане ключем до забезпечення чистою питною водою мільярдів людей, у яких її немає.

Оскільки небезпеки зміни клімату стають дедалі очевиднішими, а залежність від джерел палива, що забруднюють навколишнє середовище, стає некерованою, країни звертаються до сонячної енергії для досягнення енергетичної незалежності та зеленого майбутнього.

І це чудово, оскільки стрибки вперед у зеленій енергетиці допомагають усім нам. Зовсім нещодавно було оголошено, що відновлювана енергія перевищила 30% світового електропостачання, підсумовує ЗМІ.

Раніше писали, як можна встановити сонячні батареї для електропостачання квартир. Їх можна розмістити на балконі, фасаді або даху житлового будинку, але в кожному випадку є свої нюанси.